Tabla de Contenidos
Pusat kiral , juga disebut pusat asimetris , atom kiral , atau atom asimetris , adalah atom tetrahedral yang memiliki empat kelompok berbeda yang melekat padanya, dan karenanya dapat membuat senyawa kiral . Kiralitas berarti bahwa senyawa tersebut tidak dapat ditumpangkan dengan bayangan cerminnya, sehingga dapat eksis sebagai salah satu dari dua enantiomer atau isomer optik yang berbeda.
Dikatakan bahwa ia “dapat” membuat senyawa kiral karena keberadaan pusat kiral dalam suatu molekul tidak menjamin bahwa molekul secara keseluruhan adalah kiral. Kadang-kadang suatu senyawa memiliki lebih dari satu pusat kiral, tetapi molekulnya simetris, yang membuatnya menjadi achiral.
Pusat kiral dalam kimia organik
Pusat kiral sangat umum dalam senyawa organik karena atom karbonnya tetravalen dan memiliki geometri tetrahedral. Akibatnya, setiap atom karbon yang terikat pada empat gugus berbeda akan menjadi karbon kiral.
Dalam kimia organik, adalah umum untuk mengidentifikasi pusat kiral dengan menambahkan tanda bintang di sebelah atom tersebut. Dalam kasus lain, fakta yang secara eksplisit menunjukkan orientasi dalam ruang gugus yang melekat pada atom dalam molekul organik (mewakili ikatan sebagai baji dan garis) sudah cukup untuk menyadari bahwa atom tersebut adalah pusat kiral.
Selain karbon, atom lain yang juga dapat menjadi pusat kiral dalam senyawa organik adalah silikon, nitrogen, dan fosfor. Pusat-pusat kiral ini dijelaskan secara lebih rinci di bawah ini dan masing-masing contoh disediakan.
Karbon (C) sebagai pusat kiral
Dalam kimia organik, sebagian besar pusat kiral sesuai dengan atom karbon tetrahedral, sering disebut karbon kiral atau karbon asimetris. Ada senyawa organik yang tak terhitung jumlahnya dengan karbon kiral, baik alami maupun sintetis.
Misalnya, sebagian besar senyawa yang memiliki kepentingan biologis memiliki satu atau lebih karbon kiral . Demikian halnya dengan hampir semua asam amino, di mana karbon alfa adalah pusat kiral. Protein, yang dapat memiliki ribuan asam amino yang dihubungkan bersama, oleh karena itu memiliki ribuan pusat kiral. Di sisi lain, karbohidrat dapat memiliki satu, dua, tiga, dan bahkan empat karbon kiral, sehingga menimbulkan sejumlah besar stereoisomer yang berbeda.
Contoh karbon sebagai pusat kiral dalam asam amino L-Alanin:
L-alanin adalah contoh asam amino yang memiliki pusat kiral pada karbon 2, juga disebut karbon alfa.
Silikon (Si) sebagai pusat kiral
Silikon adalah contoh lain dari unsur tetravalen yang terkadang ditemukan di beberapa senyawa organik. Unsur ini termasuk dalam golongan karbon dalam tabel periodik dan juga merupakan atom tetrahedral jika memiliki empat golongan yang terikat padanya. Ini berarti bahwa ketika memiliki empat kelompok berbeda, itu sesuai dengan pusat kiral.
Contoh silikon sebagai pusat kiral:
Dalam senyawa berikut, atom silikon asimetris dapat dilihat yang merupakan pusat kiral. Dengan memiliki pusat kiral tunggal, seluruh molekul adalah kiral.
Nitrogen (N) sebagai pusat kiral
Pasangan elektron bebas dapat dihitung sebagai “kelompok yang berbeda” ketika mempertimbangkan sebuah atom sebagai pusat kiral yang mungkin. Ini berarti bahwa nitrogen hibridisasi sp 3 yang membentuk tiga ikatan tunggal dan juga memiliki pasangan elektron bebas dalam strukturnya dapat menjadi pusat kiral jika ketiga gugusnya berbeda.
Jadi, dalam banyak amina sekunder dan tersier dengan gugus alkil yang berbeda, atom nitrogen dapat dianggap sebagai pusat kiral. Masalahnya adalah amina ini dapat mengalami inversi pusat kiral jika gugus alkil adalah rantai terbuka, sehingga dalam kasus ini nitrogen tidak dianggap kiral.
Namun, jika alkil adalah bagian dari struktur siklik yang mencegah inversi, maka nitrogen akan menjadi pusat kiral.
Kasus lain di mana nitrogen juga dapat menjadi pusat kiral terjadi ketika ada kation organik yang berasal dari amonium, seperti kation tetraalkilammonium. Dalam kasus ini, nitrogen terkait dengan empat kelompok yang, jika berbeda, menjadikan nitrogen sebagai pusat kiral.
Contoh nitrogen sebagai pusat kiral dalam kation trialkilammonium:
Fosfor (P) sebagai pusat kiral
Ada banyak senyawa fosfor organik dengan struktur yang mirip dengan amina yang merupakan turunan dari fosfin. Namun, dalam kasus lain, seperti asam fosfat dan turunannya (seperti ester, misalnya), fosfor dikelilingi oleh empat gugus yang terdistribusi kira-kira secara tetrahedral. Seperti biasa, jika keempat kelompok berbeda, fosfor akan menjadi pusat kiral.
Contoh fosfor sebagai pusat kiral:
Pusat kiral dalam kimia anorganik
Selain senyawa organik, senyawa anorganik juga dapat mengandung pusat kiral. Sebagai permulaan, silikon dan fosfor dapat membentuk banyak senyawa anorganik kovalen di mana mereka juga tetravalen, dan karenanya dapat menjadi pusat kiral.
Namun, selain kasus tersebut, terdapat juga banyak senyawa organologam yang logamnya memiliki bilangan koordinasi empat dan juga dapat mengasumsikan geometri tetrahedral. Demikian halnya dengan beberapa kompleks nikel.
Selain itu, ada juga kompleks dengan geometri oktahedral (dengan 6 ligan atau gugus yang terdistribusi di sekitar logam pusat) yang juga menunjukkan sifat kiralitas, dan atom pusatnya adalah pusat kiral.
Referensi
Borman, S. (2017). Mencambuk fosfor menjadi bentuk kiral. C&EN Global Enterprise, 95(18), 5. https://doi.org/10.1021/cen-09518-notw1Chelouan, A. (2014). Turunan kiral sulfur dan fosfor: sintesis dan aplikasi dalam katalisis asimetris. Diperoleh dari https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=46408
DiRocco, DA, Ji, Y., Sherer, EC, Klapars, A., Reibarkh, M., Dropinski, J., . . . Davies, IW (2017). Katalis multifungsi yang secara stereoselektif merakit prodrugs. Sains, 356(6336), 426–430. https://doi.org/10.1126/science.aam7936
Mickaël Henrion (2014). Sintesis dan aplikasi katalitik homogen dari kompleks karbena nikel(II)-N-heterosiklik. Katalisis. Universitas Strasbourg.
Mott, V. (nd). Kompleks Tetrahedral dan Persegi Planar | Pengantar Kimia. Diperoleh dari https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/tetrahedral-and-square-planar-complexes/
Weininger, SJ, & Stermitz, FR (1988). Kimia organik (Edisi Spanyol) (edisi ke-1). Barcelona, Spanyol: Editorial Reverte.
