Kontrol Stereo dan pembentukan cincin

Kontrol Stereo dan pembentukan cincin

Pada materi kali ini akan di bahas materi Kontrol Stereo dan pembentukan cincin yang mana untuk materi Kontrol Stereo terbagi menjawa pada Sistem Asiklis dan siklik sebagai berikut:

A. Kontrol Stereo pada Sistem Asiklis.

molekul asiklik dapat menghasilkan stereoisomer, dan ketika seorang ahli kimia mengacu pada "mengendalikan stereokimia" dalam reaksi seperti itu ada upaya untuk menghasilkan satu stereoisomer dalam preferensi ke yang lain sebagai produk utama dari suatu reaksi. Situasi khas di mana kendali stereokimia penting meliputi: (1) Regioselektivitas (Markovnikov versus anti-Markovnikov), (2) Retensi versus pembalikan konfigurasi, (3) Selektivitas cis-trans, (4), Selektivitas sin-anti, dan ( 5) efek khelasi Heteroatom.

(1) Regioselektivitas (Markovnikov versus anti-Markovnikov),

Memahami produk mana yang dibentuk dan mekanisme pembentukannya, sangat penting jika seseorang ingin mengendalikan produk mana yang terbentuk.

Contohnya Penambahan HBr menghasilkan karbokation, dengan muatan yang berada pada karbon yang lebih tersubstitusi. Tiga substituen alkil yang melekat pada pusat positif menyediakan lebih banyak stabilisasi elektronik ke orbital p karbokation primer. Reaksi karbokation tersier dan ion nukleofilik bromida menghasilkan 2-bromo-2-methylbutane sebagai produk utama. khas adisi Markovnikov , sehingga reaksinya sangat regioselektif. Reaksi ini berlanjut dengan pembentukan karbokation yang lebih stabil, yang bereaksi dengan ion nukleofilik bromida (bagian 2.10.A). 

Jika anti-Markovnikov bromide (1-bromo-2-methylbutane) diinginkan, jalur mekanisme yang berbeda harus diikuti. Reaksi alkena dengan HBr dan proses peroksida oleh mekanisme radikal, memberikan 1-bromo-2- methylbutane, produk anti-Markovnikov bromide

Memahami produk mana yang dibentuk dan mekanisme pembentukannya, sangat penting jika seseorang ingin mengendalikan produk mana yang terbentuk.

(2) Retensi versus pembalikan konfigurasi

Diambil contoh Reaksi ini diambil dari Salzmann dan rekan kerja sintesis dari antibiotik thienamycin antibiotik. Perhatikan bahwa ini adalah kasus khusus di mana unit karboksilat berpartisipasi dalam reaksi. Dengan konversi D-mannitol menjadi (R) - atau (S) -epichlorohidrin. Tosyl diol 14 , diperoleh dari  (D) -mannitol, diklorinasi secara selektif pada alkohol primer yang lebih reaktif untuk memberikan 15. Perlakuan dengan natrium memberikan epoksida (S) -klorohidrin (16).

Namun Reaksi Tosyl diol 14 dengan natrium metoksida, menghasilkan epoksida hidroksi melalui perpindahan leaving group tosylate. Perlakuan selanjutnya dari hidroksi epoksida dengan metana sulfonil klorida menghasilkan mesilat (17). Reaksi oksigen epoksida dengan HCl memberikan klorohidrin 18, yang memberi (R) -epichlorohydrin (19) setelah perlakuan  dengan natrium metoksida (OMs dalam 18 adalah leaving group yang lebih baik daripada Cl). Contoh ini menunjukkan bahwa memahami perbedaan reaktivitas dalam suatu molekul dapat menyebabkan kontrol stereokimia dalam manipulasi kimia.

(3) Selektivitas cis-trans,

Kontrol pada geometri cis-trans telah ditunjukkan pada reduksi alkuna engan hidrogenasi katalitik atau dengan logam alkali. Katalis Lindlar memungkinkan terjadinya reduksi secara selektif terhadap alkuna menjadi cis-alkena. Keadaan yang berlawanan, reaksi alkun dengan logam alkali akan menghasilkan trans-alkena. Sekali lagi, pengertian utama terhadap perbedaan dua mekanisme reaksi tersebut memungkinkan pengontrolan geometri cis-transproduk akhir.

4), Selektivitas sin-anti

Reaksi enolat yang dibicarakan sebelumnya merupakan contoh yang baik tentag kemampuan untuk mempengaruhi atau mengontrol distereoselektivitas, dengan mengubah basa atau kondisi reaksi lain. Produk-produk akhir dari serangkaian reaksi ini adalah syndiastereomer dan anti diastereomer.

Pada contoh ini, syn diol dibentuk melalui pelepasan nukleofil hidroksida dari sisi belakang ke karbon yang kurang terhalang. Hasil yang diperoleh adalah syn-diol. Dalam beberapa hal,mungkin mengontrol pembukaan cincin epoksida,terutama terhadap molekul siklis, seperti pada reaksi 1-fenilsikloheksena oksida dengan hidroksida.

B. Kontrol Stereo pada Sistem siklis.

Dalam sistem siklik, dan hanya tiga dasar untuk molekul siklik akan mempengaruhi yaitu: 1. Aturan Bredt  2. kontrol diastereo selektivitas  3.efek kelasi heteroatom.

1. Aturan Bredt

Reaksi lain di mana regioselektivitas bersifat penting adalah pembentukan ikatan rangkap pada reaksi eliminasi. Regiokontrol pada eliminasi diperoleh dengan pengikatan basa pada molekul (basa internal untuk eliminasi syn) atau dengan pengikatan basa pada molekul seperti pada reaksi biomolekul (basa eksernal untuk eliminasi anti). Penambahan pada halida dengan kalium-t-butoksida dalam t-butanol menghasilkan antieliminasi, dan membentuk alkena yang lebih banyak tersubtitusi. Hal ini disebabkan sifat termodinamika reaksi dan persyaratan elektronik bahwa kedudukan gugus pergi anti terhadap hidrogen yang dilepaskan. Efek yang sama terjadi pada halida siklis seperti cis-2-1- metilsiklopentana, yang bila direaksikan dengan basa menghasilkan metilsiklopentana.

 2. kontrol diastereo selektivitas

Pendekatan kedua yang disebutkan di atas untuk memperbaiki stereokimia diilustrasikan dengan pembentukan epoksida 82 dan 84 dari keton konjugasi 80, oleh Grieco dan rekan kerja. 37 Epoxidasi 80 dari wajah α yang kurang terhalang memberi 81,dan reduksi dari permukaan yang sama memberi 82.

Akan tetapi, stereokimia relatif berbeda ketika reduksi awal 80 (hidrida dilepaskan dari β-face) memberikan alkohol 83. Epoksidasi selanjutnya diteruskan melalui koordinasi unit OH pada 83 dengan agen epoksidasi (MCPBA, detik. 3.4.C). ), dan produk akhir adalah 84 dengan unit epoksida dan hidroksil cis (syn) satu sama lain. Perubahan sederhana dari urutan reaksi memungkinkan Grieco untuk menargetkan satu diastereomer atau yang lain.

Untuk memprediksi produk utama, serangan balik nukleofilik pada kedua konformasi harus dipertimbangkan, dan jalur yang kurang menghambat secara sterik biasanya lebih disukai. Dalam hal ini, konformasi diequatorial lebih reaktif.

3. efek kelasi heteroatom dan Gugus Tetangga

Pengaruh substituen heteroatom untuk mengarahkan reaktivitas ke satu wajah efek kelompok tetangga mempengaruhi pengiriman oksigen ke ikatan ganda dari alkohol allylic, yang dijelaskan oleh Henbest dan oleh Sharpless. Efeknya identik dengan efek yang dijelaskan untuk kontrol asiklik dalam. 

Contoh Epoksidasi peroxyacid 107 diteruskan melalui koordinasi peroksyacid ke alkohol (lihat 108) untuk mengantarkan oksigen elektrofilik dari wajah tersebut untuk memberikan 109. Hasil ini kontras dengan epoksidasi allylic asetat 110, yang memberikan terutama 111 melalui pengiriman dari yang kurang terhalang secara sterik. menghadapi. Kelompok asetat menghambat koordinasi dengan peroxyacid, dan pengiriman oksigen elektrofilik berasal dari wajah yang kurang sterik, sehingga unit epoksida berada di sisi berlawanan dari cincin.

C. Reaksi Pementukan Cicin 

Pengenalan dari aturan Baldwin untuk penutupan cicin, mempelajari nukleofil, homolitik, dan proses penutupan cicin kationik, dan mendapatkan pola reaktifitas yang dapat relativ diprediksi.Pendekatan ini didasarkan pada persyaratan-persyaratan steriokimia dan sudut pendekatan yang memungkinkan untuk membawa ersama-sama dua pusat rebktif  bila dihubungkan dengan atom-atom (tether).

Baldwin mengklasifikasikan reaksi penutupan cincin menjadi dua

kategori: exo (aliran elektron dari reaksi eksternal untuk cincin yang terbentuk [144 dari 143], dan endo [aliran elektron di dalam cincin yang terbentuk (146 dari 145)]. 54 Baldwin lebih lanjut diklasifikasikan reaksi sesuai dengan hibridisasi atom menerima atom dalam proses penutupan cincin.Jika atom diserang adalah hibridisasi sp3, seperti pada 147, reaksi disebut tet, dan reaksi exo-tet akan menghasilkan cincin seperti 148. Serangan pada sp2 atom (143) disebut trigonometri (membentuk ring 144 atau 146) Serangan pada atom hibridisasi sp (149) digali, dan reaksi exo-dig akan menghasilkan cincin 150.

 Oleh karena itu mungkin untuk menggambarkan reaksi pembentukan cincin dengan jumlah atom dalam produk siklik, apakah reaksinya exo atau endo, dan apakah itu melibatkan tet, trig, atau penggalian intermediet. Reaksi 5-exo-tet mewakili pembentukan cincin beranggota lima oleh perpindahan pada sp3 karbon oleh X, di mana Y adalah exo ke cincin yang terbentuk. Reaksi siklisasi yang membentuk 3-7 beranggota cincin, bersama dengan semua exo / endo , dan tet / trig / dig kemungkinan ditunjukkan pada Gambar 6.2

SUMBER:

Michael B. Smith, 1946, Organic Synthesis (Third Edition). United States.

Wyat, P dan S. Warren. 2007. Organic Synthesis: Strategy and Control.England: John Wiley & Sons, Ltd.

PERTANYAAN:

1. pada Markovnikov versus anti-Markovnikov Asiklis Reaksi alkena dengan HBr dan proses peroksida akan  membentuk prodak anti-Markovnikov apa yang menyebabkan hal ini terjadi?

2. Pada reaksi di atas merupakan reaksi  Retensi versus Invers berdasarakan reaksi tersebut prdak 16 adalah Retensi dan prdak 19 adalah Inversnya hal ini ditandai dengan apa? Dan apakah semua senyawa memiliki Retensi dan Invers?