Campuran rasemat: kiralitas, contoh

Campuran rasemat adalah salah satu terdiri dari dua enantiomer di bagian yang sama dan yang karena itu optik tidak aktif. Aktivitas optik ini mengacu pada kemampuan larutan Anda untuk memutar, searah atau berlawanan arah jarum jam, seberkas cahaya terpolarisasi yang melewatinya dalam satu arah.

Enansiomer memiliki kemampuan untuk memutar cahaya terpolarisasi, katakanlah, ke kiri (kidal), sehingga larutan murninya akan aktif secara optik. Namun, jika enansiomer yang memutar cahaya ke kanan (dekstrorotatori) mulai ditambahkan ke dalamnya, aktivitas optiknya akan berkurang hingga dinonaktifkan.

Cluster anggur, yang berbagi kekerabatan dengan campuran rasemat di luar etimologi. Sumber: Pexels.

Ketika ini terjadi, dikatakan bahwa ada jumlah enansiomer kiri dan kanan yang sama; Jika sebuah molekul memutar cahaya terpolarisasi ke kiri, efeknya akan segera dibatalkan ketika “menabrak” molekul lain yang memutarnya ke kanan. Dan seterusnya. Oleh karena itu, kita akan memiliki campuran rasemat.

Penampakan pertama enansiomerisme dibuat oleh ahli kimia Prancis Louis Pasteur pada tahun 1848, yang mempelajari campuran kristal enansiomer asam tartarat (pada waktu itu disebut asam rasemat). Karena asam ini berasal dari buah anggur yang digunakan untuk membuat anggur, campuran ini akhirnya diterapkan secara umum untuk semua molekul.

Kiralitas

Pertama-tama, agar ada campuran rasemat, harus ada dua enansiomer (biasanya), yang menyiratkan bahwa kedua molekul tersebut kiral dan bayangan cerminnya tidak dapat ditumpangkan. Sepasang sepatu menggambarkan hal ini dengan sempurna: tidak peduli seberapa keras Anda mencoba menempatkan sepatu kiri di sebelah kanan, sepatu itu tidak akan pernah muat.

Sepatu kanan, katakanlah, membelokkan cahaya terpolarisasi ke kiri; sedangkan sepatu kiri melakukannya ke kanan. Dalam larutan hipotetis di mana sepatu adalah molekul, jika hanya ada sepatu kiral lurus, ini akan aktif secara optik. Hal yang sama akan terjadi jika hanya ada sepatu yang tersisa dalam larutan.

Namun, jika ada seribu sepatu kiri bercampur dengan seribu sepatu kanan, maka ada campuran rasemat, yang juga tidak aktif secara optik, karena penyimpangan yang diderita oleh cahaya di dalamnya membatalkan satu sama lain.

Jika bukannya sepatu mereka adalah bola, benda-benda yang akiral, tidak mungkin campuran rasemat ini ada, karena mereka bahkan tidak akan mampu eksis sebagai pasangan enansiomer.

Contoh Campuran rasemat

Asam tartarat

Enansiomer asam tartarat. Sumber: Dschanz [Domain publik]

Kembali ke asam tartarat, campuran rasematnya adalah yang pertama diketahui. Pada gambar atas dua enansiomernya ditampilkan, masing-masing mampu membentuk kristal dengan wajah morfologis “kiri” atau “kanan”. Pasteur, melalui bantuan mikroskop dan usaha keras, berhasil memisahkan kristal enansiomer ini satu sama lain.

Kristal enansiomer L (+) dan D (-), secara terpisah, menunjukkan aktivitas optik dengan membelokkan cahaya terpolarisasi ke kanan atau kiri, masing-masing. Jika kedua kristal dalam proporsi molar yang sama dilarutkan dalam air, campuran rasemat yang tidak aktif secara optik akan diperoleh sebagai hasilnya.

Perhatikan bahwa kedua enansiomer memiliki dua karbon kiral (dengan empat substituen yang berbeda). Dalam L (+), OH terletak di belakang bidang yang dibentuk oleh kerangka karbon dan gugus COOH; sedangkan di D (-) OH-OH ini berada di atas bidang tersebut.

Mereka yang mensintesis asam tartarat akan mendapatkan campuran rasemat. Untuk memisahkan enansiomer L (+) dari D (-), diperlukan relarutan kiral, di mana campuran ini direaksikan dengan basa kiral untuk menghasilkan garam diastereoisomer, yang dapat dipisahkan kemudian dengan kristalisasi fraksional.

Kina

Kerangka struktural molekul kina. Sumber: Benjah-bmm27.

Dalam contoh di atas, untuk merujuk pada campuran rasemat asam tartarat biasanya ditulis sebagai (±) -asam tartarat. Jadi, dalam kasus kina (gambar atas) akan menjadi (±) -kinin.

Isomer kina kompleks: ia memiliki empat karbon kiral, menghasilkan enam belas diastereoisomer. Menariknya, dua enansiomernya (satu dengan OH di atas bidang dan yang lain di bawahnya), sebenarnya adalah diastereoisomer, karena mereka berbeda dalam konfigurasi karbon kiral lainnya (bicyclo dengan atom N).

Namun, sulit untuk menentukan stereoisomer kina mana yang akan membelokkan cahaya terpolarisasi ke kanan atau ke kiri.

Talidomid

Enansiomer Thalidomide. Sumber: Ahli Vaksinasi [Domain publik]

Enansiomer thalidomide ditunjukkan di atas. Ia hanya memiliki satu karbon kiral: yang terkait dengan nitrogen yang menghubungkan kedua cincin (satu dari phthalimide dan yang lainnya dari gluteramide).

Dalam enansiomer R (dengan sifat sedatif), cincin fthalimida (yang di sebelah kiri) berorientasi di atas bidang; sementara di enansiomer S (dengan sifat mutagenik), di bawah.

Tidak diketahui oleh mata, mana di antara keduanya yang membelokkan cahaya ke kiri atau ke kanan. Yang diketahui adalah bahwa campuran 1: 1 atau 50% dari kedua enansiomer membentuk campuran rasemat (±) -talidomide.

Jika Anda hanya ingin memasarkan thalidomide sebagai obat penenang hipnotis, maka campuran rasematnya harus tunduk pada relarutan kiral yang telah disebutkan, sedemikian rupa sehingga enansiomer R murni diperoleh.

1,2-Epoksipropana

enansiomer 1,2-epoksipropana. Sumber: Gabriel Bolivar.

Pada gambar atas Anda memiliki pasangan enansiomer 1,2-epoksipropana. Enansiomer R membelokkan cahaya terpolarisasi ke kanan, sedangkan enansiomer S membelokkannya ke kiri; yaitu, yang pertama adalah (R) – (+) – 1,2-epoksipropana, dan yang kedua adalah (S) – (-) – 1,2-epoksipropana.

Campuran rasemat keduanya, sekali lagi, dalam perbandingan 1:1 atau 50%, menjadi (±) -1,2-epoksipropana.

1-Phenylethylamine

Enansiomer dari 1-Phenylethylamine. Sumber: Gabriel Bolivar.

Ditunjukkan di atas adalah campuran rasemat lain yang dibentuk oleh dua enansiomer 1-Phenylethylamine. Enansiomer R adalah (R) – (+) – 1-Phenylethylamine, dan enansiomer S adalah (S) – (-) – 1-Phenylethylamine; satu memiliki gugus metil, CH 3 , menunjuk keluar dari bidang cincin aromatik, dan yang lain menunjuk di bawahnya.

Perhatikan bahwa ketika konfigurasinya adalah R, kadang – kadang bertepatan dengan fakta bahwa enansiomer memutar cahaya terpolarisasi ke kanan; namun, itu tidak selalu berlaku dan tidak dapat dianggap sebagai aturan umum.

Komentar terakhir

Lebih penting daripada ada atau tidaknya campuran rasemat adalah relarutan kiralnya. Hal ini berlaku terutama untuk senyawa dengan efek farmakologis yang bergantung pada stereoisomerisme tersebut; yaitu, satu enansiomer mungkin bermanfaat bagi pasien, sementara yang lain dapat mempengaruhi pasien.

Itulah sebabnya relarutan kiral ini digunakan untuk memisahkan campuran rasemat ke dalam komponennya, dan dengan demikian dapat memasarkannya sebagai obat murni yang bebas dari pengotor berbahaya.

Referensi

  1. Morrison, RT dan Boyd, R, N. (1987). Kimia Organik . Edisi ke-5. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Kimia Organik . (Edisi keenam). Bukit Mc Graw.
  3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia Organik . amina. (edisi ke-10.). Wiley Plus.
  4. Steven A. Hardinger. (2017). Glosarium Ilustrasi Kimia Organik: Campuran Rasemik. Departemen Kimia & Biokimia, UCLA. Dipulihkan dari: chem.ucla.edu
  5. Nancy Devino. (2019). Campuran Rasmik: Definisi & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com
  6. James Ashenhurst. (2019). Stereokimia dan Kiralitas: Apa itu Campuran Rasmik? Diperoleh dari: masterorganicchemistry.com
  7. John C.Leffingwell. (2003). Kiralitas & Bioaktivitas I.: Farmakologi. [PDF]. Dipulihkan dari: leffingwell.com

Related Posts