STEREOKIMIA
Konfigurasi
Senyawa organik Konfigurasi senyawa organik didefinisikan sebagai suatu metode
untuk menggambarkan susunan ruang (tiga dimensi) atom-atom atau gugus-gugus
pada atom karbon pusat stereogenik (stereo berasal dan bahasa Yunani ‘stereos’
yang artinya ruang) atau atom C asimetris/atom pusat khiral. Konfigurasi
dibedakan menjadi dua, yaitu konfigurasi relatif dan konfigurasi absolut.
A. Konfigurasi Mutlak
Urutan
penataan keempat gugus di sekitar suatu atom karbon kiral disebut Konfigurasi mutlak
di sekitar atom itu. Konfigurasi mutlak suatu enantiomer adalah khas struktur molekulnya.
Tak terdapat hubungan yang sederhana antara konfigurasi mutlak suatu enantiomer
tertentu dan arah perputaran bidang polarisasi cahaya olehnya.
Telah ditunjukkan bagaimana arah pemutaran bidang polarisasi cahaya dapat dinyatakan
oleh (+) dan (-).
Toh diperlukan juga suatu sistem untuk menyatakan konfigurasi mutlak
itu-yakni, penataan yang sesungguhnya
dari gugus-gugus disekeliling suatu karbon kiral.
Sistem itu ialah sistem (R) dan (S) atau sistem
Chan-Ingold-Prelog.
Huruf (R) berasal dari kata latin, rectus,
“kanan”, sedangkan (S) dari kata
latin sinister,“kiri”. Atom karbon kiral apa saja mempunyai atau konfigurasi (R) atau konfigurasi
(S), oleh karena itu satu enantiomer adalah (R) dan enantiomer lain adalah (S).
Suatu campuran rasemik
ditandai dengan (R)(S), yang berarti suatu campuran dari keduanya.
Dalam sistem (R) dan (S), gugus-gugus diberi urutan prioritas, dengan menggunakan
perangkat aturan yang sama seperti yang digunakan dalam sistem (E) dan (Z),
hanya saja urutan prioritas ini digunakan
dengan cara sedikit berbeda.
Jika
keseluruhan prioritas disekitar kiral pusat telah ditentukan. jika urutan
prioritas gugus tersusun menurut arah jarum jam disekitar pusat kiral, karbon
kiral menerima konfigurasi R (Rectus) dan jika sebaliknya sebagai konfigurasi S
(Sinister). Cara penentuan konfigusai R atau S sebagai berikut:
1. Urutkan prioritas keempat atom
yang terikat pada pusat kiral berdasarkan nomor atomnya. Menurut urutan prioritas aturan deret
Chan-Ingold-Prelog. Diketahui nomor atom Br = 35, Cl = 17, F = 9, H = 1, maka
urutan prioritas keempat atom di atas adalah Br > Cl > F > H.
2. Gambarkan proyeksi molekul
sedemikian rupa hingga atom dengan prioritas terendah ada di belakang atau
putar struktur (1) dan (2) sehingga atom H ada di belakang.
3. Buat anak panah mulai dari
atom/gugus berprioritas paling tinggi ke prioritas yang lebih rendah.
4. Bila arah anak panah searah
jarum jam, konfigurasinya adalah R. Bila arah anak panah berlawanan dengan arah
jarum jam, konfigurasinya adalah S. Jadi konfigurasi struktur (1) adalah S,
sedangkan konfigurasi struktur (2) adalah R.
B. Konfigursi Relatif
Pada
Proyeksi Fischer, sistem penggambaran konfigurasi gugus disekitar pusat kiral
yang berbeda (susunan ruang atom atau gugus yang menempel pada karbon kiral),
yaitu konvensi D dan L.
Proyeksi
Fischer terhadap gliseraldehida dengan rantai karbon digambarkan secara
vertikal, dengan karbon yang paling teroksidasi (aldehid) berada pada bagian
paling atas, dengan gambar struktur sebagai berikut :
Gugus OH pada
pusat kiral digambarkan pada sisi sebelah kanan untuk isomer D dan sisi sebelah
kiri untuk isomer L. Ini berarti setiap gula yang memiliki stereokimia yang sama
dengan D-gliseraldehida termasuk gula seri D (misalnya D-glukosa), sedangkan
gula yang memiliki stereokimia yang sama dengan L-gliseraldehida termasuk gula
seri L. Di mana penentuan D atau L berdasarkan pada asimetris pada atom karbon
molekul yang kedua dari belakang, yang merupakan C5 pada gambar sebagai berikut
:
Situasi ini
analog untuk asam amino, jika proyeksi Fischer digambarkan (rantai karbon
vertikal dengan atom karbon yang paling teroksidasi berada paling atas), maka
semua asam amino “alami” yang ditemukan dalam protein manusia, diketahui
memiliki gugus NH3+ pada posisi sebelah kiri proyeksi Fischer, yang sama dengan
L-gliseraldehida, sehingga asam-asam amino ini dikenal sebagai asam amino seri
L.
C. Pemisahan Campuran Resemik
Campuran rasemik artinya suatu
campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama. Sepasang
enentiomer itu adalah enantiomer R dan enentiomer S.
Sebagian masyarakat mungkin kurang memperhatikan sifat optis
suatu senyawa organik, padahal reaksi kimia dalam sistem biologis makhluk hidup
sangat stereospesifik. Artinya suatu stereoisomer akan menjalani reaksi yang
berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup.
Bahkan terkadang suatu stereoisomer akan menghasilkan produk yang berbeda
dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup.
Berlawanan dengan reaksi kimia di laboratorium, kebanyakan
reaksi biologis mulai dengan pereaksi kiral atau akiral dan menghasilkan
produk-produk kiral. Reaksi biologis ini dimungkinkan oleh katalis biologis
yanh disebut enzim, yang bersifat kiral. Ingat bahwa sepasang enantiomer
mempunyai sifat-sifat kimia yang sama kecuali dalam hal antraksi dengan zat-zat
kiral lain. Karena enzim bersifat kiral, maka enzim dapat sangat selektif dalam
keguatan katalitiknya. Misalnya, bila suatu organisme mencerna suatu campuran
alanina rasemik maka hanya (S)-alanina ang tergabung ke dalam bangunan protein.
(R)-alanina tidak digunakan dalam protein, malahan alanina oni dengan bantuan
enzim lain dioksidasi menjadi suatu asam keto serta memasuki bagan metabolisme
lain.
Dalam laboratorium pemisahan fisis suatu campuran rasemik
menjadi enantiomer-enantiomer murni disebut resolusi (atau resolving) campuran
rasemik itu. Pemisahan natrium amonium tartarat rasemik oleh Pasteur adalah
suatu resolusi campuran tersebut. Enantiomer-enantiomer yang mengkristal secara
terpisah merupakan gejala yang sangat jarang, jadi cara Pasteur tidak dapat
dianggap sebagai suatu teknik yang umum. Karena sepasang enantiomer itu menunjukkan
sifat-sifat fisika dan kimia yang sama, maka tidak dapat dipisahkan dengan cara
kimia atau fisika biasa. Sebagai gantinya, ahli kimia terpaksa mengandalkan
reagensia kiral atau katalis kiral (yang hampir selalu berasal dari dalam
organisme hidup).
Suatu cara untuk memisahkan campuran rasemik atau
sekurangnya mengisolasi enantiomer murni adalah mengolah campuran itu dengan
suatu mikroorganisme yang hanya akan mencerna salah satu dari enantiomer itu.
Misalnya (R)- nikotina murni dapat diperoleh dari (R)(S)- nikotina dengan
menginkubasi campuram rasemik itu dengan bakteri Pseudomonas Putida yang
mengoksidasi (S)- nikotina tetapi tidak (R)-enantiomer.
