Pembentukan Kerangka Karbon dan Transformasi Gugus Fungsi

 Halo semua kali ini saya akan membahas tentang bagaimana pembentukan kerangka karbon dan transformasi dari suatu gugus fungsi. Kerangka karbon atau dapat juga disebut dengan tulang punggung dapat diartikan sebagai rantai karbon dari suatu molekul organik.

    Dalam kerangka karbon ini memiliki gugus fungsi yang melekat sehingga dapat menentukan reaktivitas dari molekul tersebut. Setiap dari gugus fungsi ini bereaksi dengan cara yang sama, terlepas dari kerangka karbon yang melekat padanya. Gugus fungsi ini dapat ditemukan pada jenis molekul organik tertentu. Kita dapat mengilustrasikan kelompok fungsionalnya ini seperti ketika kita sedang membeli mobil baru. Ketika kita membeli mobil baru, kita menambahkan AC nah tentu dari penambahan ini akan memberikan suatu karakteristik baru pada mobil ini. Saat berkendara tidak akan merasa panas dan gerah. Jika kita memesan mobil dengan transmisi otomatis, tentu kan menambah karakteristik baru dari mobil kita. Kita tidak perlu mengotak-atik pedal kopling dan perpindahan gigi saat berkendara. Nah, dengan cara yang sama sel dapat menambahkan gugus fungsi yang berbeda ke dalam molekul organik saat ia membangunnya sehingga molekul tersebut akan memiliki sifat yang benar yang dibutuhkan oleh sel untuk berfungsi. 

    Sebuah sintesis multi-langkah senyawa organik membutuhkan ahli kimia untuk menyelesaikan tiga tugas terkait:

      1. Membangun kerangka karbon atau kerangka dari molekul yang diinginkan.

   2. Memperkenalkan, menghilangkan atau mengubah gugus fungsi dengan cara yang mencapai fungsionalitas senyawa yang diinginkan.

    3. Melakukan kontrol stereo selektif pada semua tahap di mana pusat stereoisomerisme diciptakan atau dipengaruhi.

    Hal bukan tugas independen yang terpisah untuk diserang dan diselesaikan pada gilirannya, tetapi harus diintegrasikan dan dikorelasikan dalam rencana keseluruhan. Dengan demikian, perakitan kerangka molekul akan bergantung sebagian pada struktur dan fungsionalitas bahan awal yang tersedia, selektivitas (regio dan stereo) dari berbagai reaksi yang dapat digunakan untuk menyatukannya, dan hilangnya atau relokasi gugus fungsi. dalam senyawa antara yang terbentuk dalam perjalanan ke produk akhir.

    Sebagian besar reaksi dalam sintesis melibatkan modifikasi gugus fungsi, mendahului atau mengikuti sejumlah kecil reaksi pembentukan ikatan karbon-karbon. Karena kimia gugus fungsi terdiri dari sejumlah besar interkonversi adisi, eliminasi, dan substitusi, tidak mungkin untuk mengidentifikasi pola umum dalam penerapannya pada sintesis. 

    Penambahan HOBr pada ikatan rangkap yang tersisa juga terjadi secara trans-diaksial, dengan serangan awal pada permukaan cembung. Oksidasi bromohidrin oleh asam kromat menghasilkan -bromo keton. Seng dan logam aktif lainnya berfungsi untuk mengeliminasi keton tersubstitusi dan dihalida vicinal serta turunan halohidrin secara reduktif. Dengan cara ini lakton beranggota lima dan eter siklik keduanya dibelah, menghasilkan asam -hidroksi yang diubah menjadi metil ester asetat. Akhirnya, degradasi oksidatif dari cincin I enone mengarah ke sikloheksana pentasubstitusi yang menggabungkan lima kelompok fungsional yang berbeda dan lima pusat stereogenik spesifik. Langkah-langkah yang tersisa dalam sintesis ini akan ditampilkan di atas dengan mengklik diagram. Kondensasi fungsi aldehida dengan 6-metoksitriptamin (sekarang tersedia secara komersial) memberikan basa Schiff, yang pada reduksi menjadi 2º-amina segera memberikan laktam beranggota enam dengan aminasi metil ester yang berdekatan. Reaksi laktam dengan POCl ₃ menghasilkan zat antara kation imonium yang mempengaruhi substitusi elektrofilik pada C-2 cincin indol. Produk imonium yang dihasilkan (ditunjukkan dalam kotak abu-abu) berkurang di tempatoleh natrium borohidrida, menyelesaikan pembentukan ikatan karbon-karbon akhir. Produk pentasiklik ini menggabungkan semua fitur struktural reserpin, tetapi epimerik pada C-3. Karena cincin indole dilekatkan pada cincin D oleh ikatan ekuator, beberapa cara untuk mendukung konfigurasi aksial diperlukan untuk menyelesaikan sintesis. Ini dicapai dengan memanfaatkan karakteristik mendasar dari sistem cis-dekalin. Jika konformer kursi dari satu cincin dipaksa ke konformasi kursi lainnya, cincin kedua yang menyatu juga harus mengubah konformasinya.. Woodward mengubah konformasi cincin E dengan membangun -lakton dari asam karboksilat pada C-16 dan gugus hidroksil pada C-18. Lakton jembatan yang dihasilkan membutuhkan kedua fungsi menjadi aksial, berbeda dengan orientasi ekuator biasanya, dan perubahan konformasi cincin E menginduksi perubahan yang sesuai pada cincin D. Akibatnya, cincin indole dipaksa aksial ke cincin D dan menderita kuat hambatan sterik. Epimerisasi yang dikatalisis asam terjadi dengan protonasi pada C-2, diikuti oleh pembelahan reversibel dari ikatan 2-3, yang mengarah ke konfigurasi yang diinginkan pada C-3. Metanolisis lakton tegang dan esterifikasi dengan trimetoksibenzoil klorida melengkapi sintesis rasemat reserpin.

Permasalahan :

    1. Jelaskan mengapa gugus fungsi terdiri dari sejumlah besar interkonversi adisi, eliminasi, dan substitusi, tidak mungkin untuk mengidentifikasi pola umum dalam penerapannya pada sintesis? 

      2. Mengapa serangan awal yang terjadi pertama kali pada permukaan cembung?

      3. Ketika terdapat banyak gugus fungsi dalam suatu tahap peralihan, apa yang akan terjadi? Jelaskan!