Dalam dunia reaksi kimia, "reaksi berjenjang" memegang peranan penting. Reaksi ini, yang juga dikenal sebagai "reaksi domino" atau "reaksi berjenjang," terdiri dari sedikitnya dua reaksi berurutan, dengan setiap reaksi berikutnya bergantung pada fungsi kimia yang terbentuk pada langkah sebelumnya. Ciri yang menonjol dari reaksi berjenjang adalah tidak ada zat antara yang perlu diisolasi; setiap reaksi terjadi secara spontan.
Keuntungan utama reaksi berjenjang meliputi penghematan atom yang tinggi dan pengurangan limbah yang dihasilkan karena berbagai proses kimia.
Selama reaksi ini, kondisinya tetap tidak berubah dan tidak ada reagen baru yang ditambahkan setelah langkah pertama. Mirip dengan ini, "metode satu pot" memungkinkan perubahan kondisi atau penambahan reagen baru setelah langkah pertama. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa semua reaksi berjenjang adalah metode satu pot, tetapi kebalikannya tidak benar.
Berdasarkan mekanisme reaksinya, reaksi kaskade dapat dibagi menjadi beberapa kategori, termasuk reaksi kaskade nukleofilik/elektrofilik, reaksi kaskade radikal bebas, reaksi torus, dan reaksi kaskade yang dikatalisis logam transisi. Masing-masing jenis ini menunjukkan potensi sintesis dan nilai aplikasi yang berbeda.
Langkah utama dalam jenis reaksi ini biasanya adalah serangan nukleofilik atau elektrofilik. Misalnya, sintesis antibiotik spektrum luas (–)-kloramfenikol adalah contoh khas, yang melibatkan reaksi alkohol epoksi alkali dan dikloroasetonitril, dan akhirnya memperoleh produk target.
Peralatan dan waktu minimal yang diperlukan untuk jenis reaksi ini membuatnya banyak digunakan dalam proses sintesis.
Reaktivasi reaksi radikal bebas menjadikan jenis reaksi ini sebagai alat yang sangat diperlukan dalam kimia sintetis. Misalnya, selama sintesis (±)-purionena, konversi reaksi dari halida alkana menjadi perantara radikal bebas utama menunjukkan aktivitas radikal bebas yang tinggi dan efisiensi reaksi yang tinggi.
Jenis reaksi kaskade ini sering kali mencakup sikloadisi, reaksi elektrosiklis, dan penataan ulang transfer sinyal. Misalnya, dalam proses konversi kaskade asam laktam, molekul target dapat dibangun lebih efisien melalui reaksi torus.
Memperkenalkan reaksi kimia yang dikatalisis logam transisi ke dalam reaksi kaskade dapat menghasilkan metode yang lebih inovatif. Misalnya, melalui reaksi yang dikatalisis rhodium, prekursor yang tidak dimodifikasi dapat diubah menjadi produk kimia yang sangat efisien, yang menunjukkan potensi penerapan logam transisi.
Jenis reaksi katalitik ini pada akhirnya meningkatkan perlindungan lingkungan dan ekonomi reaksi dan merupakan arah penting bagi kimia hijau di masa depan.
Terutama dalam sintesis total produk alami yang kompleks, reaksi seri multi-tahap sangat penting. Misalnya, dalam sintesis routiannocin, struktur yang diinginkan berhasil dibangun melalui serangkaian perubahan kimia tanpa perlu mengisolasi zat antara.
Keuntungan dari metode ini adalah dapat menyederhanakan rute sintesis dan secara signifikan mengurangi kesulitan dan biaya sintesis kimia.
Singkatnya, reaksi berjenjang memainkan peran penting dalam pengembangan teknologi sintetis dan sintesis produk alami. Arah penelitian di masa mendatang mungkin berfokus pada cara untuk lebih meningkatkan efisiensi dan selektivitas reaksi ini. Menurut Anda, apa dampak reaksi berjenjang terhadap sintesis kimia di masa mendatang?