Language
Country/Area
No result found
Perjalanan waktu misterius dalam ilmu kimia: Apa itu “reaksi berjenjang”
Dalam bidang kimia, efisiensi dan keragaman reaksi sering menjadi fokus eksplorasi para peneliti, terutama jika menyangkut "Reaksi Berjenjang" (Cascade Reaction). Reaksi ini memungkinkan ahli kimia untuk melakukan beberapa perubahan kimia berurutan dalam satu proses, sering kali tanpa perlu mengisolasi zat antara. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi reaksi tetapi juga mengurangi pembentukan limbah kimia, yang merupakan tren inovatif dalam sintesis kimia modern.
Reaksi berjenjang adalah proses kimia yang terdiri dari sedikitnya dua reaksi berurutan, sehingga setiap reaksi berikutnya bergantung pada gugus fungsi kimia yang dihasilkan pada langkah sebelumnya.
Dalam reaksi ini, poin penting adalah bahwa selama reaksi berjenjang, kondisi reaksi tidak akan berubah saat langkah-langkah berubah, dan reagen baru tidak akan ditambahkan setelah reaksi awal. Metode ini berbeda dari "prosedur satu pot". Meskipun yang terakhir dapat melakukan beberapa reaksi tanpa mengisolasi zat antara, hal itu tidak mengecualikan penambahan reagen baru atau perubahan setelah reaksi pertama. kemungkinan kondisi.
Keuntungan utama reaksi kaskade meliputi ekonomi atom yang tinggi dan berkurangnya limbah yang dihasilkan oleh banyak proses kimia. Tidak hanya itu, reaksi ini mengurangi waktu dan upaya yang diperlukan untuk melakukan sintesis kimia. Efektivitas dan kegunaan reaksi tersebut sebenarnya dapat diukur dengan beberapa metrik, seperti jumlah ikatan yang terbentuk dalam keseluruhan reaksi, sejauh mana kompleksitas struktural ditingkatkan oleh proses tersebut, dan penerapannya pada kelas substrat yang lebih luas.
Sejak tahun 1917, sintesis "Europein" yang dilaporkan oleh Robinson merupakan contoh awal reaksi kaskade.
Sejak itu, penggunaan reaksi kaskade telah berkembang pesat di bidang sintesis total, memacu pengembangan banyak metodologi organik baru. Selama beberapa dekade terakhir, tinjauan literatur tentang reaksi tersebut telah berkembang biak. Yang perlu diperhatikan secara khusus adalah meningkatnya penekanan pada pengembangan katalisis asimetris untuk proses kaskade menggunakan organokatalis kiral atau kompleks logam transisi.
Namun, klasifikasi reaksi kaskade sering kali sulit karena keragaman transformasi multi-tahap. Ahli kimia terkenal K. C. Nicolaou membagi reaksi tersebut menjadi reaksi nukleofilik/elektrofilik, reaksi radikal bebas, reaksi perisiklik, atau reaksi yang dikatalisis logam transisi berdasarkan mekanisme langkah yang terlibat. Namun, perbedaan ini menjadi sangat arbitrer ketika beberapa kategori respons dimasukkan dalam kaskade yang sama, sering kali memberi label seluruh proses menurut apa yang disebut "tema utama."
Dalam reaksi kaskade, hampir semua contoh berasal dari sintesis total molekul kompleks untuk menyoroti kepraktisan sintesisnya yang luar biasa.
Reaksi kaskade nukleofilik/elektrofilik
Reaksi kaskade nukleofilik/elektrofilik mengacu pada urutan kaskade di mana langkah utamanya adalah serangan nukleofilik atau elektrofilik. Salah satu contohnya adalah sintesis asimetris jarak pendek dari antibiotik spektrum luas (–)-kloramfenikol. Dalam proses ini, setelah alkohol epoksi kiral bereaksi dengan dikloroasetonitril dengan adanya NaH, produk yang sesuai selanjutnya diproduksi oleh reaksi kaskade yang dimediasi oleh BF3·Et2O.
Contoh lainnya adalah sintesis total produk alami pentalenena. Langkah ini pada akhirnya menghasilkan senyawa target melalui serangkaian reaksi serangan nukleofilik.
Reaksi kaskade organokatalitik
Sebagai subkategori reaksi nukleofilik/elektrofilik, reaksi kaskade organokatalitik memperoleh serangan nukleofilik kritis dari organokatalis. Dalam sintesis total produk alami harziphilone, pencapaian luar biasa juga telah dicapai melalui reaksi kaskade organokatalitik.
Reaksi kaskade radikal bebas
Langkah utama dalam reaksi kaskade radikal bebas adalah reaksi radikal bebas. Jenis reaksi ini telah menjadi metode sintesis yang sangat baik karena reaktivitas spesies radikal bebas yang tinggi. Pada tahun 1985, sintesis keseluruhan (±)-hirsuten menunjukkan keefektifan kaskade radikal bebas, yang melibatkan reaksi siklisasi radikal bebas multi-langkah.
Reaksi kaskade perisiklik
Reaksi perisiklik adalah yang paling umum dalam transformasi kaskade, termasuk reaksi sikloadisi, reaksi elektrosiklik, dan rekombinasi σ-translokasi. Misalnya, pada tahun 1982, Nicolaou melaporkan reaksi kaskade asam endiandrik, yang menunjukkan koherensi keseluruhan dari proses ini.
Reaksi kaskade yang dikatalisis logam transisi
Menggabungkan kebaruan kimia organologam dengan kekuatan sintetis reaksi kaskade, rangkaian kaskade yang dikatalisis logam transisi menawarkan lebih banyak keuntungan ekologis dan ekonomis. Misalnya, potensi katalisis logam ditunjukkan melalui sintesis produk tetrahidrotriptofan bioaktif melalui reaksi kaskade yang dikatalisis osmium.
Baik itu reaksi kaskade nukleofilik, radikal bebas, atau logam transisi, semuanya menunjukkan kemungkinan tak terbatas dan romansa sintesis kimia. Hal ini membuat orang bertanya-tanya, berapa banyak rahasia kimia yang tidak diketahui yang menunggu untuk kita ungkap dalam penelitian ilmiah di masa mendatang?
