Lompat ke isi

Sintesis total

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Sintesis total Vitamin B12: Analisis retrosintetis pada sintesis total Woodward–Eschenmoser yang dilaporkan dalam dua varian oleh kelompok-kelompok tersebut pada tahun 1972. Pekerjaan ini melibatkan lebih dari 100 mahasiswa doktoral dan peneliti pascadoktoral yang berasal dari 19 negara berbeda. Retrosintesis yang dikemukakan menggambarkan pembongkaran molekul vitamin target dengan cara yang masuk akal secara kimia, sehingga memungkinkan perakitan kembali secara maju. Target yang dimaksud, vitamin B12 (I), dibayangkan dapat disintesis melalui penambahan sederhana pada bagian ekornya, suatu pendekatan yang sebelumnya telah terbukti layak. Prekursor yang diperlukan, yaitu asam kobirat (II), kemudian menjadi sasaran utama dan merepresentasikan “inti korin” dari vitamin tersebut. Sintesis inti ini direncanakan dapat dicapai melalui penggabungan dua fragmen, yakni bagian “barat” yang tersusun atas cincin A dan D (III), serta bagian “timur” yang terdiri atas cincin B dan C (IV). Selanjutnya, analisis retrosintetis menelusuri kembali bahan awal yang diperlukan untuk membangun kedua fragmen kompleks ini, yaitu molekul-molekul yang masih sangat rumit, V–VIII.

Sintesis total merupakan cabang khusus dalam kimia organik yang berfokus pada perakitan senyawa organik yang kompleks—terutama senyawa yang terdapat di alam—melalui rangkaian reaksi yang dirancang dan dilakukan di laboratorium.[1][2][3][4] Pendekatan ini sering melibatkan sintesis produk alami dari bahan awal sederhana yang tersedia secara komersial. Namun, sasaran sintesis total tidak terbatas pada produk alami saja; senyawa organologam maupun senyawa anorganik juga dapat menjadi target dalam sintesis total.[5][6] Sementara sintesis total bertujuan membangun senyawa secara utuh dari bahan awal yang sederhana, pendekatan yang melibatkan modifikasi atau pembuatan sebagian struktur senyawa tersebut dikenal sebagai semisintesis.

Sintesis produk alami berperan penting di berbagai bidang ilmu. Dalam kimia organik, sintesis ini digunakan sebagai sarana untuk menguji dan memvalidasi metode sintesis baru, sekaligus mendorong pengembangan strategi reaksi yang inovatif. Dalam kimia medisinal, sintesis produk alami menjadi kunci dalam pembuatan senyawa bioaktif, sehingga berkontribusi langsung pada penemuan obat dan pengembangan terapi baru.[7] Demikian pula, dalam biologi kimia, sintesis produk alami menyediakan berbagai alat penelitian yang penting untuk mempelajari sistem biologis serta proses-proses yang berlangsung di dalamnya.[8] Selain itu, sintesis juga mendukung penelitian produk alami dengan membantu mengonfirmasi serta mengelusidasi struktur senyawa baru yang berhasil diisolasi.[9][10]

Bidang sintesis produk alami telah berkembang pesat sejak awal abad ke-19, seiring dengan kemajuan teknik sintesis, metode analisis, serta pemahaman yang semakin mendalam mengenai reaktivitas kimia.[11] Pada masa kini, pendekatan sintesis modern sering mengombinasikan metode organik klasik dengan biokatalisis serta strategi kemoenzimatik untuk mencapai proses sintesis yang efisien dan kompleks, sehingga memperluas cakupan dan penerapan sintesis kimia.

Komponen kunci dalam sintesis produk alami mencakup analisis retrosintetis, yaitu perencanaan rute sintesis dengan menelusuri langkah-langkah secara mundur dari molekul target guna merancang jalur konstruksi yang paling efektif. Pengendalian stereokimia juga sangat penting untuk memastikan susunan tiga dimensi atom yang tepat, yang menentukan fungsi biologis molekul tersebut. Selain itu, optimasi reaksi dilakukan untuk meningkatkan rendemen, selektivitas, dan efisiensi, sehingga setiap tahap sintesis menjadi lebih praktis. Terakhir, pertimbangan peningkatan skala (scale-up) memungkinkan sintesis yang semula dilakukan pada skala laboratorium kecil untuk diadaptasi ke produksi yang lebih besar, sehingga produk hasil sintesis menjadi lebih mudah diakses. Bidang yang terus berkembang ini berperan besar dalam mendorong kemajuan pengembangan obat, ilmu material, serta pemahaman tentang keragaman senyawa alami.[12]

Cakupan dan definisi

[sunting | sunting sumber]

Terdapat berbagai kelas produk alami yang menjadi sasaran penerapan sintesis total. Kelas-kelas tersebut meliputi—namun tidak terbatas pada—terpena, alkaloid,[13] poliketida.[14][15] dan polieter.[16] Sasaran sintesis total kadang-kadang dikelompokkan berdasarkan asal organisme penghasilnya, seperti tumbuhan, organisme laut, dan fungi.[9] Istilah sintesis total juga—meskipun lebih jarang digunakan—tetap tepat diterapkan pada sintesis polipeptida dan polinukleotida alami. Sebagai contoh, hormon peptida oksitosin dan vasopresin berhasil diisolasi, dan laporan pertama mengenai sintesis total keduanya dipublikasikan pada tahun 1954.[17] Tidak jarang sasaran produk alami memiliki lebih dari satu komponen struktur yang berasal dari beberapa kelas produk alami sekaligus.

Tujuan

[sunting | sunting sumber]

Meskipun pandangan ini tidak sepenuhnya benar dari sudut pandang sejarah (lihat sejarah steroid kortison), sintesis total pada era modern sebagian besar berkembang sebagai kegiatan akademik, terutama dilihat dari sumber daya manusia yang dicurahkan untuk permasalahan ilmiah. Kebutuhan kimia di industri sering kali berbeda dengan fokus penelitian akademik.

Umumnya, pihak komersial hanya akan melanjutkan jalur tertentu dari upaya sintesis total dan mengalokasikan sumber daya yang besar pada sasaran produk alami tertentu, khususnya apabila semisintesis dapat diterapkan pada obat yang berasal dari produk alami dengan struktur kompleks. Meskipun demikian, selama beberapa dekade terakhir,[18] telah berlangsung diskusi yang berkelanjutan mengenai nilai dan peran sintesis total sebagai suatu kegiatan akademik.[19][20][21] Meskipun terdapat beberapa pengecualian, pandangan umum menyatakan bahwa sintesis total telah mengalami perubahan signifikan dalam beberapa dekade terakhir, akan terus berkembang di masa mendatang, dan tetap menjadi bagian yang tak terpisahkan dari penelitian kimia.[22][23][24] Seiring dengan perubahan-perubahan tersebut, perhatian yang semakin besar diarahkan pada peningkatan kepraktisan dan nilai terapan (marketability) dari metode sintesis total. Kelompok riset Phil S. Baran di Scripps, yang dikenal sebagai pelopor dalam sintesis praktis, berupaya mengembangkan rute sintesis yang berskala besar dan berefisiensi tinggi, sehingga dapat memiliki kegunaan yang lebih langsung di luar ranah akademik.[25][26]

Referensi

[sunting | sunting sumber]
  1. ↑ "Definition: Total synthesis". Nature Publishing Group. Diarsipkan dari asli tanggal 2014-12-20. Diakses tanggal 2015-08-22.
  2. ↑ Nicolaou KC, Vourloumis D, Winssinger N, Baran PS (Januari 2000). "The Art and Science of Total Synthesis at the Dawn of the Twenty-First Century". Angewandte Chemie. 39 (1): 44–122. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<44::AID-ANIE44>3.0.CO;2-L. PMID 10649349.
  3. ↑ Nicolaou KC, Sorensen EJ (2008). Classics in total synthesis. 1: Targets, strategies, methods v (Edisi ke-5). Weinheim: VCH. ISBN 978-3-527-29231-8.
  4. ↑ Nicolaou KC, Sorensen EJ (2003). Classics in total synthesis. 2: More Targets, strategies, methods. Weinheim: VCH. ISBN 978-3-527-30684-8.
  5. ↑ Buck MR, Schaak RE (June 2013). "Emerging strategies for the total synthesis of inorganic nanostructures". Angewandte Chemie. 52 (24): 6154–6178. Bibcode:2013ACIE...52.6154B. doi:10.1002/anie.201207240. PMID 23610005.
  6. ↑ Woodward RB (1963). "Versuche zur Synthese des Vitamins B12". Angewandte Chemie. 75 (18): 871–872. Bibcode:1963AngCh..75..871W. doi:10.1002/ange.19630751827.
  7. ↑ Eichberg MJ, Dorta RL, Grotjahn DB, Lamottke K, Schmidt M, Vollhardt KP (September 2001). "Approaches to the synthesis of (+/-)-strychnine via the cobalt-mediated [2 + 2 + 2] cycloaddition: rapid assembly of a classic framework". Journal of the American Chemical Society. 123 (38): 9324–9337. Bibcode:2001JAChS.123.9324E. doi:10.1021/ja016333t. PMID 11562215.
  8. ↑ Helleboid S, Haug C, Lamottke K, Zhou Y, Wei J, Daix S, Cambula L, Rigou G, Hum DW, Walczak R (Maret 2014). "The identification of naturally occurring neoruscogenin as a bioavailable, potent, and high-affinity agonist of the nuclear receptor RORα (NR1F1)". Journal of Biomolecular Screening. 19 (3): 399–406. doi:10.1177/1087057113497095. PMID 23896689.
  9. 1 2 Michael Müller KL (2000). "Stereoselective total syntheses of atrochrysone, torosachrysone and related 3, 4-dihydroanthracen-1 (2 H)-ones". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1 (15): 2483–2489. doi:10.1039/B003053H.
  10. ↑ Michael Müller KL (2004). "Biosynthesis and Stereochemistry of Phlegmacin-Type Fungal Pigments". European Journal of Organic Chemistry (23): 4850–4855. doi:10.1002/ejoc.200400518.
  11. ↑ Armaly AM, DePorre YC, Groso EJ, Riehl PS, Schindler CS (September 2015). "Discovery of Novel Synthetic Methodologies and Reagents during Natural Product Synthesis in the Post-Palytoxin Era". Chemical Reviews. 115 (17): 9232–9276. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00034. PMID 26176418.
  12. ↑ Fay N, Kouklovsky C, de la Torre A (Desember 2023). "Natural Product Synthesis: The Endless Quest for Unreachable Perfection". ACS Organic & Inorganic Au. 3 (6): 350–363. doi:10.1021/acsorginorgau.3c00040. PMC 10704578. PMID 38075446.
  13. ↑ Eichberg MJ, Dorta RL, Grotjahn DB, Lamottke K, Schmidt M, Vollhardt KP (September 2001). "Approaches to the synthesis of (+/-)-strychnine via the cobalt-mediated [2 + 2 + 2] cycloaddition: rapid assembly of a classic framework". Journal of the American Chemical Society. 123 (38): 9324–9337. Bibcode:2001JAChS.123.9324E. doi:10.1021/ja016333t. PMID 11562215.
  14. ↑ Michael Müller KL (2001). "Stereoselective total syntheses of atrochrysone, torosachrysone and related 3, 4-dihydroanthracen-1 (2 H)-ones". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1 (15): 2483–2489. doi:10.1039/B003053H.
  15. ↑ François G, Steenackers T, Assi LA, Steglich W, Lamottke K, Holenz J, Bringmann G (Juli 1999). "Vismione H and structurally related anthranoid compounds of natural and synthetic origin as promising drugs against the human malaria parasite Plasmodium falciparum: structure-activity relationships". Parasitology Research. 85 (7): 582–588. doi:10.1007/s004360050598. PMID 10382608.
  16. ↑ Springob K (1 Juni 2009). Plant-derived Natural Products. Springer. hlm. 3–50. doi:10.1007/978-0-387-85498-4_1. ISBN 978-0-387-85498-4. Diakses tanggal 24 Juni 2021.
  17. ↑ du Vigneaud V, Ressler C, Swan JM, Roberts CW, Katsoyannis PG (1954). "The Synthesis of Oxytocin". Journal of the American Chemical Society. 76 (12): 3115–3121. Bibcode:1954JAChS..76.3115D. doi:10.1021/ja01641a004.
  18. ↑ Heathcock C (1996). "As We Head into the 21st Century, is there Still Value in Total Synthesis of Natural Products as a Research Endeavor?". Chemical Synthesis Gnosis to Prognosis. Springer. hlm. 223–243. doi:10.1007/978-94-009-0255-8_9. ISBN 978-94-009-0255-8. Diakses tanggal 24 June 2021.
  19. ↑ Nicolaou KC (1 April 2019). "Total Synthesis Endeavors and Their Contributions to Science and Society: A Personal Account". CCS Chemistry. 1 (1): 3–37. doi:10.31635/ccschem.019.20190006.
  20. ↑ Nicolaou KC, Rigol S (November 2020). "Perspectives from nearly five decades of total synthesis of natural products and their analogues for biology and medicine". Natural Product Reports. 37 (11): 1404–1435. doi:10.1039/D0NP00003E. PMC 7578074. PMID 32319494.
  21. ↑ Qualmann K (15 August 2019). "Excellence in Industrial Organic Synthesis: Celebrating the Past, Looking to the Future". ACS Axial. Diakses tanggal 24 Juni 2021.
  22. ↑ Baran PS (April 2018). "Natural Product Total Synthesis: As Exciting as Ever and Here To Stay". Journal of the American Chemical Society. 140 (14): 4751–4755. Bibcode:2018JAChS.140.4751B. doi:10.1021/jacs.8b02266. PMID 29635919.
  23. ↑ Hudlicky T (December 2018). "Benefits of Unconventional Methods in the Total Synthesis of Natural Products". ACS Omega. 3 (12): 17326–17340. doi:10.1021/acsomega.8b02994. PMC 6312638. PMID 30613812.
  24. ↑ Derek L. "How Healthy is Total Synthesis". In The Pipeline (AAAS). The American Association for the Advancement of Science. Diakses tanggal 24 Juni 2021.
  25. ↑ "Phil Baran Research". Phil Baran Research Lab. Scripps Institute. Diakses tanggal 24 Juni 2021.
  26. ↑ Hayashi Y (Januari 2021). "Time Economy in Total Synthesis". The Journal of Organic Chemistry. 86 (1): 1–23. doi:10.1021/acs.joc.0c01581. PMID 33085885. S2CID 224825988.

Pranala luar

[sunting | sunting sumber]
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Sintesis_total&oldid=28714643"