Metoda Komputasi dalam Penentuan Stereokimia Absolut

Metoda Komputasi dalam Penentuan Stereokimia Absolut

Pengajuan struktur molekul senyawa alam yang mengandung atom-atom karbon kiral tidak lengkap atau belum selesai apabila tidak menyertakan aspek stereokimianya. Data fisik yang berkaitan dengan stereokimia adalah nilai putaran optik dan spektrum CD (Circular Dischroism), yaitu spektrum UV yang mengalurkan (perubahan) De terhadap panjang gelombang. Pada aspek stereokimia dikenal istilah stereokimia relatif dan absolut. Stereokimia relatif akan muncul ketika suatu senyawa memiliki dua atau lebih atom karbon kiral, dan apabila salah satu dapat ditentukan stereokimia absolutnya, maka semua posisi absolut pada atom karbon kiral dapat ditetapkan. Untuk suatu senyawa yang hanya memiliki satu atom karbon kiral, maka stereokimia yang relevan hanyalah stereokimia absolut. Stereokimia relatif dapat disarankan berdasarkan data konstanta kopling sinyal-sinyal proton dan efek NOE melalui spektrum NOE-difference (NMR 1D) atau NOESY (NMR 2D). Data NMR tersebut tidak dapat menyarankan stereokimia absolut. Namun demikian, untuk karbon kiral yang mengikat gugus alkohol (-OH), metoda spektrokopi NMR telah tersedia untuk menetapkan posisi absolutnya melalui pengamatan sinyal-sinyal proton turunan ester R-MTPA dan S-MTPA dan dilihat efek anisotropi akibat keberadaan gugus ester tersebut.
Persoalan stereokimia akan timbul manakala suatu senyawa hanya memiliki satu gugus atom karbon kiral dan tidak mengikat gugus alkohol. Dalam menghadapi kasus ini seringkali para ilmuwan kimia bahan alam tidak mampu menyarankan stereokimianya, kecuali tersedia cara-cara alternatif melalui degradasi kimiawi dan membandingkan data putaran optik produk degradasi dengan senyawa model yang sesuai. Pada era dimana teknologi elektronik sudah maju, sekarang ini telah dikembangkan cara penentuan stereokimia dengan menggunakan metoda komputasi. Salah satu contoh yang dapat dikemukakan adalah laporan baru-baru ini oleh Holscher dkk. (J. Nat. Prod., 2006, 69, 1614-1617) pada penemuan mereka terhadap satu turunan fenilfenalenon dari akarMonochoria elata yang mengandung hanya satu karbon kiral yang tidak mengikat gugus alkohol. Dengan membandingkan spektrum CD hasil pengukuran dan spektrum CD hasil komputasi, maka stereokimia pada atom karbon kiral 1 dapat ditentukan sebagai S.
Proses komputasi spektrum CD dilakukan dengan berbagai tahapan sebagai berikut: pertama adalah menganalisis konformasi molekul dengan metoda PM3 dan DFT (BLP/6-31G*) yang tersedia pada paket software GAUSSIAN 98 dengan input geometri molekul yang optimal sesuai hasil perhitungan software SYBYL 7.0. Fungsi gelombang, yang dibutuhkan untuk komputasi kekuatan osilasi dan rotasi transisi elektronik dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi, diperoleh menggunakan perhitungan CNDO/S yang dilanjutkan dengan komputasi CIS melibatkan 784 konfigurasi dengan sofware BDZDO/MCDSPD, sehingga diperoleh pola spektrum CD. Pola CD juga diperoleh dengan komputasi hibrid dari TDDFT dan B3LYP danbasis set TZVP Dengan membandingkan spektrum CD yang dihasilkan dari kedua komputasi tersebut dan dibandingkan dengan spektrum CD pengukuran, maka tampak pola spektrum CD hasil pengukuran sesuai dengan spektrum CD dari konfigurasi S hasil komputasi.

Sumber : HKBAI