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 untukterapi kanker, katalis, energi
terbarukan, seperti sel surya maupun inovasi fuel
cell (sel bahan bakar; dengan hidrogen
sebagai bahan bakarnya), molekul untukmagnet dan sensor semua dipelajari dan
bisa diproduksi. Disinilah kenapa kimiamenjadi sangat penting. Semua
unsur-unsur dalam alam ini dengan berbagaimodifikasinya bisa dipelajari sifat
dan kegunaannya untuk kehidupan manusia.
Sebagai contoh sederhana, coba kita
amati struktur klorofil yang ada padatumbuh-tumbuhan berfungsi untuk menangkap
dan mentransfer sinar mataharikemudian mengkonversi CO2 dan air menjadi karbohidrat
yang sangat bergunaplus oksigen.
6CO2 + 6H2O +
Energi → C6H12O6 + 6O2
Klorofil yang sebenarnya terdiri dari
berbagaimacam jenis itu, ada klorofil a,b,c,d dan adajuga bakterioklorofil a-g
itu secara umumterdiri dari gugus dasar porphirin (N4-yangberselang seling
aromatik) berkoordinasidengan logam Mg, hanya rantai alifatik yangmengikuti saja
yang membuatnya berbeda. Disini kita bisa belajar dari alam, bahwa untukmenciptakan
suatu sistem yang bisamentransfer energi perlu adanya ikatanselang seling yang
akan digunakan untuktransfer elektron yang berperan sebagai pembawa energi. Dari
sinilah parailmuwan yang menekuni organic solar cell, polimer konduktif
(polimer yang bisamenghantarkan listrik), luminescence dll. memulai ide itu.
And…
it is absolutely true that "Synthesis is the most
creative thing we do inchemistry"
Bagaimana tidak? Segala yang kita pelajari
di kimia pada intinya akanmengerucut pada sintesis. Kita belajar tentang pH,
buffer, elektrokimia,stoikiometri, spektroskopi, dan metode-metode analisis
lainnya, semua itu padadasarnya elemen-elemen penyusun dalam suksesnya suatu
sintesis. Reaksi–reaksidasar dalam kimia seperti oksidasi, reduksi, Grignard,
Sandmayer, dan bahkanreaksi kopling Suzuki merupakan bagian-bagian pengetahuan
fundamental dalamkimia sintesis. Kalau kita ingat bahwa pemenang hadiah Nobel
bidang kimiatahun 2010 ini adalah Richard F. Heck, Eichi Negishi dan Akira
Suzuki tentangreaksi cross coupling yang dikatalisis oleh palladium (Pd) metal
dalam kimiaorganik. Temuan ini sangat fundamental dalam reaksi kimia untuk
menciptakanikatan karbon-karbon dalam sintesis organik.
Satu sisi yang khas dalam sintesis
adalah seni sintesis itu sendiri, karena padadasarnya tidak hanya ada satu
formulasi saja untuk sintesis suatu target molekul,melainkan banyak jalan yang
bisa ditempuh. Istilah banyak jalan menuju Romamemang sangat cocok dengan
falsafah sintesis. Berikut ada contoh sederhanasynthesis Vitamin C ( asam
L-ascorbat) yang merupakan hasil konversi satu stepdari D-glukosa yang
melibatkan proses oksidasi menggunakan asam hipoklorit(HOCl) dan menggunakan
katalis cobalt oxide (Murphy et al. US Patent005998634A). Penemuan ini
dikuatkan oleh Shenqing (2010) dengan langkahreaksi 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 untukmemotong menjadi
bagian-bagian kecil yang mudah dikenali sebagai material awalyang tersedia baik
secara komersial maupun tersedia di alam dalam jumlahmelimpah. Setiap langkah
mudur tersebut dikenali sebagai proses transformasiyang kemudian dibalik
nantinya menjadi langkah sintesis yang sesungguhnya.Ada dua pendekatan dalam
retrosintesis ini, yaitu konvergen dan linear. Dalampendekatan konvergen
dimungkinkan bisa ada lebih dari satu alternatif startingmaterial, 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.
Penulis
Witri
Wahyu Lestari, mahasiswi doktor bidang kimia anorganik di Universitaet Leipzig,
Jerman, juga staf dosen di UNS Solo. Kontak penulis: uwitwl@yahoo.com.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar