Analisis retrosintetis

Analisis retrosintetis adalah teknik pemecahan masalah dalam merencanakan sintesis organik. Ini dilakukan dengan melakukan transformasi molekul target menjadi struktur-struktur prekursornya yang lebih sederhana tanpa berasumsi tentang bahan awalnya. Masing-masing bahan prekursor diuji menggunakan metode yang sama. Prosedur ini diulang-ulang hingga diperoleh struktur paling sederhana atau yang tersedia di pasaran. E.J Corey memformalkan konsep ini dalam bukunya The Logic of Chemical Synthesis.^[1]^[2]^[3]

Kekuatan analisis retrosintesis menjadi bukti dalam rancangan sintesis. Sasaran analisis retrosintesis adalah penyederhanaan struktur kimia. Seringkali, suatu sintesis akan memiliki lebih dari satu jalur sintesis yang mungkin. Retrosintesis cocok untuk mengungkap berbagai kemungkinan jalur sintesis yang berbeda dan membandingkannya berdasarkan logika dan panjang jalur.^[4] Perlu suatu basis data untuk setiap tahapan analisis, untuk menentukan komponen mana yang telah tersedia dalam literatur. Jika hal ini terjadi, tidak perlu eksplorasi lanjutan terhadap senyawa tersebut.

Definisi

Diskoneksi: Tahapan retrosintesis yang melibatkan pemutusan ikatan untuk membentuk dua (atau lebih) sinton.
Retron: Substruktur molekul minimal yang memungkinkan terjadinya transformasi tertentu.
Pohon retrosintesis: Suatu grafik asiklik terarah beberapa (atau semua) kemungkinan retrosintesis dari suatu target tunggal.
Sinton: Fragmen molekul yang diidealkan. Suatu sinton dan senyawa ekivalen sintetisnya yang tersedia secara komersial ditunjukkan dalam gambar di bawah:

Target: Senyawa akhir yang diinginkan.
Transformasi: reaksi sintesis balik; pembentukan bahan awal dari produk tunggal.

Contoh

Contoh berikut akan memudahkan pemahaman konsep analisis retrosintesis.

Dalam merencanakan sintesis asam fenilasetat, diidentifikasi dua sinton. Sebuah gugus nukleofil "^–COOH", dan gugus elektrofil "PhCH". Tentu saja, kedua sinton tersebut tidak tersedia begitu saja; ekivalen sintesisnya yang sesuai dengan sinton-sinton direaksikan untuk menghasilkan produk yang diinginkan. Dalam kasus ini, anion sianida adalah ekivalen sintesis untuk sinton ^–COOH; sementara benzil bromida adalah ekivalen sintesis untuk sinton benzil.

Maka, sintesis asam fenilasetat yang ditentukan berdasarkan analisis retrosintesis menjadi sebagai berikut:

{\text{PhCH}}_{2}{\text{Br}}+{\text{NaCN}}\longrightarrow {\text{PhCH}}_{2}{\text{CN}}+{\text{NaBr}}

{\text{PhCH}}_{2}{\text{CN}}+{\text{2 H}}_{2}{\text{O}}\longrightarrow {\text{PhCH}}_{2}{\text{COOH}}+{\text{NH}}_{3}

Kenyataannya, asam fenilasetat telah disintesis dari benzil sianida,^[5] yang disintesis berdasarkan reaksi antara benzil klorida dengan natrium sianida^[6]

Strategi

Strategi gugus fungsi

Manipulasi gugus fungsi dapat mengurangi kompleksitas molekul secara signifikan.

Strategi stereokimia

Sejumlah pereaksi kimia memiliki kebutuhan stereokimia yang berbeda. Transformasi stereokimia (seperti penataan ulang Claisen dan reaksi Misunobu) dapat menghilangkan atau memindahkan kekhiralan yang diinginkan sehingga menyederhanakan target.

Strategi struktur tujuan

Mengarahkan sintesis ke intermediat yang diinginkan dapat mempersempit fokus analisis secara signifikan. Hal ini memungkinkan teknik pencarian dua arah.

Strategi berbasis transformasi

Aplikasi transformasi untuk analisis retrosintesis dapat menyederhanakan kompleksitas molekul. Sayangnya, retron berbasis transformasi jarang ada dalam molekul kompleks, dan tahapan sintesis tambahan sering kali diperlukan agar retron tersebut ada.

Strategi topologis

Identifikasi satu atau lebih pemutusan ikatan kunci dapat menyebabkan identifikasi substruktur kunci atau sulit untuk mengidentifikasi transformasi penataan ulang