THE ART AND SCIENCE OF TOTAL SYNTHESIS (TROPINONE)

Sintesis total merupakan sintesis kimia lengkap senyawa kimia organik yang komplek dari molekul yang simpel (sederhana)tanpa bantuan proses biologi. Total sintesis merupakan proses modifikasi senyawa sederhana yang sudah tersedia di laboratorium untuk menghasilkan senyawa yang diinginkan. Total sintesis ini bertujuan untuk memproduksi serta memperbanyak senyawa-senyawa yang dibutuhkan oleh makhluk hidup yang dilakukan di laboratorium.

Salah satu contoh total sintesis yang sangat mencolok adalah sintesis alkaloid, tropinon. Tropinone adalah alkaloid , yang terkenal disintesis pada tahun 1917 oleh Robert Robinson sebagai prekursor sintetis untuk atropin. Tropinone alkaloid, kokain dan atropin semuanya memiliki struktur inti tropane yang sama.

Struktur Tropinon

a). Strategic bond disconnections and retrosynthetic anallysis of (±) tropinone and b).Total syntehsis

Dilaporkan pada awal 1917 oleh R.Robinson, pada sintesis tropinon bahwa dalam hal ini terjadi sintesis yang elegan karena mengandung biomimetik karena terdapatnya kemiripan dengan cara alam dengan mensintesis tropinone. Robinson menggunakan urutan tandem dimana satu molekul Succindialdehyde, methylamine, aseton dan asam karboksilat (atau dikarboksilat) yang bereaksi bersama untuk menghasilkan substansi yang alami secara sederhana. Dalam sintesis ini, terlibat reaksi Mannich yang pertama antar molekul dan yang kedua intramolekuler. Disatu sisi, sintesis total tropinone oleh Robinson tersebut memiliki waktu yang baik, selain itu juga dengan sintesis ini Robinson memperkenalkan estetika terkait total sintesis, dan seni menjadi bagian dari usaha.

Sintesis pertama dari tropinone oleh Richard Willstätter pada tahun 1901. Ini dimulai dari sikloheptanon yang tampaknya terkait, namun memerlukan banyak langkah untuk mengenalkan jembatan nitrogen. Hasil keseluruhan untuk jalur sintesis hanya 0,75%. Willstätter sebelumnya telah mensintesis kokain dari tropinone, dalam sintesis dan pertama dari struktur kokain.

Tropinone adalah molekul bicyclic, namun reaktan yang digunakan dalam persiapannya cukup sederhana : asama suksinameh, metilamin dan asetonadikarboksilat (atau bahkan aseton).

Reaksi ini digambarkan sebagai " reaksi Mannich " ganda intramolek untuk alasan yang jelas. Ini tidak unik dalam hal ini, karena orang lain juga mencobanya dalam sintesis piperidin. 

Sebagai pengganti aseton, asam asetonadikarboksilat dikenal sebagai " setara dengan sintetis " gugus asam 1,3-dikarboksilat disebut " kelompok pengaktifan " untuk memfasilitasi reaksi pembentukan cincin. Garam kalsium ada sebagai " penyangga " karena diklaim bahwa hasil yang lebih tinggi dimungkinkan jika reaksinya dilakukan pada " pHfisiologis ".

Mekanisme reaksi 

ØPenambahan nukleofilik metilamin ke succinaldehida ,diikuti hilangnya air untuk menciptakan imina.

Ø  Penambahan iminolekuler imina ke unit aldehida kedua dan penutupan ring pertama

Ø  Reaksi Mannich intermolekuler dari enolat asetat yang dikarboksilat

Ø  Pembentukan enolat baru dan formasi imina baru dengan hilangnya air

Ø  Reaksi mannik intramolekul kedua dan penutupan ring kedua

Ø  Kehilangan 2 kelompok karboksilat menjadi tropinone

CO ₂ R-tropinone memiliki 4 stereoisomer, walaupun ester alkil ecgonidine yang sesuai hanya memiliki sepasang enantiomer.

Pada sintesis tropinon digunakan reaksi Mannich, adapun reaksi mannich adalah sebuah reaksi organik yang mengandung alkilasi amino proton asam terletak di sebelah gugus fungsi karbonil dengan formaldehida dan amonia atau amina primer atau sekunder apapun. Reaksi mannich adalah reaksi senyawa metilena aktif dengan formaldehid dari suatu amina (biasanya amina sekunder) membentuk senyawa beta amino karbonil. Reaksi ini biasanya dilakukan didalam air, metanol, etanol atau asam asetat.

Reaksi Mannich merupakan salah satu contoh adisi nukleofilik amina ke sebuah gugus karbonil yang diikuti oleh eliminasi anion hidroksil menjadi basa Schiff. Basa Schiff merupakan elektrofil yang bereaksi dalam dua langkah pada adisi nukleofilik kedua dengan karbanion yang dihasilkan dari senyawa yang mengandung proton asam. Oleh karena itu, reaksi Mannich mengandung sifat elektrofilik dan nukleofilik. Reaksi Mannich juga dianggap sebagai reaksi kondensasi. Pada reaksi Mannich, amonia atau amina primer atau sekunder digunakan untuk aktivasi formaldehida. Amina tersier dan amina aril akan berhenti pada tahap basa Schiff karena ia kekurangan proton untuk membentuk zat antara imina. Senyawa α-CH-asam (Nukleofil) dapat berupa senyawa karbonil, senyawa nitril, senyawa asetilena, senyawa nitro alifatik, senyawa α- alkil-piridina, atau senyawa imina. Penggunaan heterolingkar seperti furan, pirola, dan tiofena juga dimungkinkan, karena struktur mereka menyerupai bentuk enol dari senyawa karbonil.

Sumber

https://www.slideshare.net/mivt/reaksi-reaksi-sintesis-senyawa-organik

https://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_Mannich

https://en.wikipedia.org/wiki/Tropinone