Kimia Sintesis dari Alam Sekitar

Coba perhatikan alam sekitar kita. Tuhan memang sungguh Maha Pemurah dan Maha Penyayang. Semua yang kita butuhkan semua sudah tersedia di alam. Alam adalah ayat kauniyah Tuhan di mana kita bisa belajar, berpikir dan menggali segala macam ilmu. Nenek moyang kita zaman dulu sudah begitu terampilnya meracik obat-obatan dan makanan dari alam, baik melalui trial and error maupun dari ilmu turun temurun sebelumnya. Seperti halnya penemuan pinicillin, kafein, maupun penemuan logam-logam mulia. Lantas apakah manusia cukup berpangku tangan begitu saja untuk menunggu semuanya keajaiban dari Tuhan dan hanya mengambil dan mengambil? Berapa ledakan populasi dunia setiap tahunnya? Berapa kapasitas alam bisa mensupplai semua kebutuhan manusia? Apakah manusia Stagnant dan puas dengan kondisinya? Tentu saja tidak! Kehidupan senantiasa berjalan dinamis, muncullah ide-ide inovasi manusia sebagai satu-satunya makhluk Tuhan yang diberi anugrah insting kecerdasan. Revolusi dalam bidang ilmu pengetahuan teknologi dan informasi sangat memegang peranan penting.

”Chemistry is the creative Force!”
Seiring dengan berjalannya waktu akhirnya manusia kreatif untuk membuat sesuatu yang bersifat artifisial. Berbagai Bahan alam yang diekstrak/diisolasi baik dari dunia tumbuh-tumbuhan dan binatang, mikroorganisme, sumber daya kelautan, yang biasanya mengandung senyawa kimia baru di pelajari melalui proses screening, mulai dari penentuan strukturnya, aktivitas biologis, sampai aspek farmakologinya. Proses inilah yang mendorong penemuan maupun desain obat baru.

Bukan hanya senyawa bahan alam, inovasi dalam berbagai material pun tak kalah majunya. Penggunaan plastik dalam sehari-sehari sebagai contoh yang paling sederhana, mulai dari kantong plastik, botol, perabot rumah tangga sampai bahan mobil maupun pesawat terbang semua juga menggunakan inovasi material. Seperti halnya di negara-negara maju yang notabene tidak begitu kaya akan hasil alam mereka sangat giatnya mensintesis smart compounds atau molekul “cerdas” dengan melihat berbagi sampel di alam. Mulai dari pembuatan senyawa untuk terapi kanker, katalis, energi terbarukan, seperti sel surya maupun inovasi fuel cell (sel bahan bakar; dengan hidrogen sebagai bahan bakarnya), molekul untuk magnet dan sensor semua dipelajari dan bisa diproduksi. Disinilah kenapa kimia menjadi sangat penting. Semua unsur-unsur dalam alam ini dengan berbagai modifikasinya bisa dipelajari sifat dan kegunaannya untuk kehidupan manusia.

Sebagai contoh sederhana, coba kita amati struktur klorofil yang ada pada tumbuh-tumbuhan berfungsi untuk menangkap dan mentransfer sinar matahari kemudian mengkonversi CO2 dan air menjadi karbohidrat yang sangat berguna plus oksigen.
6CO2 + 6H2O + Energi → C6H12O6 + 6O2

Klorofil yang sebenarnya terdiri dari berbagai macam jenis itu, ada klorofil a,b,c,d dan ada juga bakterioklorofil a-g itu secara umum terdiri dari gugus dasar porphirin (N4-yang berselang seling aromatik) berkoordinasi dengan logam Mg, hanya rantai alifatik yang mengikuti saja yang membuatnya berbeda. Di sini kita bisa belajar dari alam, bahwa untuk menciptakan suatu sistem yang bisa mentransfer energi perlu adanya ikatan selang seling yang akan digunakan untuk transfer elektron yang berperan sebagai pembawa energi. Dari sinilah para ilmuwan yang menekuni organic solar cell, polimer konduktif (polimer yang bisa menghantarkan listrik), luminescence dll. memulai ide itu.

And… it is absolutely true that “Synthesis is the most creative thing we do in chemistry”
Bagaimana tidak? Segala yang kita pelajari di kimia pada intinya akan mengerucut pada sintesis. Kita belajar tentang pH, buffer, elektrokimia, stoikiometri, spektroskopi, dan metode-metode analisis lainnya, semua itu pada dasarnya elemen-elemen penyusun dalam suksesnya suatu sintesis. Reaksi–reaksi dasar dalam kimia seperti oksidasi, reduksi, Grignard, Sandmayer, dan bahkan reaksi kopling Suzuki merupakan bagian-bagian pengetahuan fundamental dalam kimia sintesis. Kalau kita ingat bahwa pemenang hadiah Nobel bidang kimia tahun 2010 ini adalah Richard F. Heck, Eichi Negishi dan Akira Suzuki tentang reaksi cross coupling yang dikatalisis oleh palladium (Pd) metal dalam kimia organik. Temuan ini sangat fundamental dalam reaksi kimia untuk menciptakan ikatan karbon-karbon dalam sintesis organik.

Satu sisi yang khas dalam sintesis adalah seni sintesis itu sendiri, karena pada dasarnya tidak hanya ada satu formulasi saja untuk sintesis suatu target molekul, melainkan banyak jalan yang bisa ditempuh. Istilah banyak jalan menuju Roma memang sangat cocok dengan falsafah sintesis. Berikut ada contoh sederhana synthesis Vitamin C ( asam L-ascorbat) yang merupakan hasil konversi satu step dari D-glukosa yang melibatkan proses oksidasi menggunakan asam hipoklorit (HOCl) dan menggunakan katalis cobalt oxide (Murphy et al. US Patent 005998634A). Penemuan ini dikuatkan oleh Shenqing (2010) dengan langkah reaksi yang sama hanya saja menggunakan HCl dan Na2CO3 dalam metanol, dengan HOCl digenerasi secara insitu.

Metode pendekatan yang handal untuk merancang suatu sinthesis dikenal dengan “retrosintesis”, di mana kita mulai dari molekul target kemudian kita coba untuk memotong menjadi bagian-bagian kecil yang mudah dikenali sebagai material awal yang tersedia baik secara komersial maupun tersedia di alam dalam jumlah melimpah. Setiap langkah mudur tersebut dikenali sebagai proses transformasi yang kemudian dibalik nantinya menjadi langkah sintesis yang sesungguhnya. Ada 2 pendekatan dalam retrosintesis ini, yaitu konvergen dan linear. Dalam pendekatan konvergen dimungkinkan bisa ada lebih dari satu alternatif starting material, sementara dalam pendekatan linear hanya ada satu starting material. Perhatikan skema berikut ini untuk lebih jelasnya.

Metode sintesis di atas sangat berguna untuk sintesis senyawa-senyawa yang lebih kompleks terutama senyawa baru yang hasil screening bahan alam, misalnya curacin A diperoleh dari cyanobakteri laut yang menunjukkan aktivitas antitumor. Sintesis senyawa kompleks membutuhkan planing yang bagus dan ilmu pengetahuan yang dalam tentang berbagai macam variasi reaksi. Hal ini merupakan tantangan bersama para ilmuwan untuk terus mengembangkan intelektualnya. Hal yang perlu diingat bahwa tidak semua bahan alam bisa disintesis secara total. Untuk senyawa yang sangat-sangat kompleks, telalu lama dan terlalu mahal untuk disintesis dalam skala industri.

Tuhan telah banyak sekali memberi pelajaran melalui alam ciptaannya bagi manusia. Sejauh mana manusia berpikir dan bersyukur atas semua? Semakin dalam seseorang mempelajari ilmu, tentunya menjadikan dia semakin dekat dengan Pencipta-Nya.

Sumber : educasi.kompasiana.com

About labarasi

Guru Matematika

Posted on April 9, 2011, in Ilmu Pengetahuan and tagged , , . Bookmark the permalink. 1 Komentar.

  1. wah ini kudu dibaca pelan-pelan pak, tinggal pesan dulu ah, supaya gak lupa…lanjut baca lagi
    salam dari kalimantan tengah

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

  • Back Link

  • %d blogger menyukai ini: