PROCESS CHEMISTRY AND COMBINATORIAL CHEMISTRY

Teknologi kombinatorial yang ditemukan pada tahun 1980 memberikan kemungkinan untuk menghasilkan senyawa baru dalam jumlah yang tidak terbatas. Strategi dan teknologi baru juga telah dikembangkan yang memungkinkan untuk menyaring sejumlah besar senyawa dan untuk mengidentifikasi komponen-komponen campuran yang bermanfaat yang mengandung jutaan zat yang berbeda. Ini secara dramatis mengubah proses penemuan obat di industri farmasi dan cara para peneliti mendesain
eksperimen mereka. Alih-alih mempersiapkan dan memeriksa satu senyawa tunggal, keluarga zat baru disintesis dan disaring. Selain itu, pemikiran dan praktik kombinatorial terbukti bermanfaat di area di luar penelitian farmasi. Area seperti itu, misalnya, mencari katalis dan penelitian material yang lebih efektif.

Kimia kombinatorial merupakan suatu pendekatan dalam ilmu kimia yang melibatkan sintesis berbagai jenis molekul yang berjumlah banyak tetapi erat terkait satu sama lain. Proses ini dibantu oleh simulasi dengan komputer dan peralatan robotik.

Kimia kombinatorial melibatkan metode sintesis kimia yang memungkinkan untuk mempreparasi senyawa dalam jumlah yang besar (puluhan hingga ribuan atau bahkan jutaan) dalam suatu proses tunggal. Perpustakaan senyawa tersebut dapat dibuat sebagai campuran, serangkaian senyawa tunggal atau struktur senyawa kimia yang dihasilkan dari program komputer. Kimia kombinatorial dapat pula digunakan untuk mensintesis molekul kecil dan peptida.

Strategi yang digunakan untuk mengidentifikasi komponen yang berguna dalam perpustakaan senyawa tersebut juga merupakan bagian dari kimia kombinatorial. Metode yang digunakan dalam kimia kombinatorial dapat pula diaplikasikan di luar bidang ilmu kimia.

Sintesis kombinatorial – peptida

"Sintesis pisah-campur" ("split-mix synthesis") kombinatorial^[5] didasari oleh sintesis fasa padat yang dikembangkan oleh Merrifield.^[6] Jika perpustakaan peptida kombinatorial disintesis menggunakan 20 asam amino (atau jenis lain dari blok pembangun) manik akan membentuk dukungan padat yang dibagi menjadi 20 bagian yang sama. Hal ini diikuti dengan kopling asam amino yang berbeda untuk setiap bagian. Langkah ketiga adalah mencampur semua bagian. Ketiga langkah tersebut menampilkan berbagai siklus. Pemanjangan rantai peptida dapat diwujudkan hanya dengan mengulangi langkah-langkah dalam siklus.

Prosedur ini diilustrasikan oleh sintesis perpustakaan dipeptida menggunakan tiga asam amino yang sama seperti blok pembangun di kedua siklus. Setiap komponen dari perpustakaan ini mengandung dua asam amino yang disusun dalam urutan yang berbeda. Asam amino yang digunakan dalam kopling diwakili oleh lingkaran kuning, biru dan merah pada gambar. Panah divergen menunjukkan pembagian resin dukungan padat (lingkaran hijau) ke dalam bagian yang sama, panah vertikal berarti kopling dan panah konvergen mewakili pencampuran dan homogenisasi bagian dari dukungan.

Manfaat terbesar dari kimia kombinatorial adalah penemuan bahan-bahan baru, khususnya di bidang farmasi[2]. Proses pembuatan bahan obat-obatan dapat melibatkan proses pemisahan maya (virtual screening), yaitu menggunakan simulasi dengan bantuan komputer, juga pemisahan secara nyata (real), yang dilakukan secara eksperimen[6].

Metode komputasi pada virtual screening dalam pembuatan obat-obatan dapat dimanfaatkan sebagai alat bantu prediksi atau simulasi bagaimana suatu senyawa tertentu bereaksi dengan protein sasaran tertentu. Simulasi dengan komputer ini berguna, khususnya dalam membuat hipotesis atau merencanakan penyempurnaaan terhadap bahan obatobatan yang sudah ada.

Penggunaan pemisahan secara maya memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan eksperimen secara langsung, antara lain

1. biaya yang lebih rendah, karena tidak perlu membeli senyawa uji

2. dimungkinkan untuk meneliti senyawa yangbelum pernah disintesis tanpa harus melakukan pengujian secara eksperimen langsung

Meskipun pengujian dapat dilakukan secara maya,  tetap dibutuhkan eksperimen secara nyata agar suatu senyawa hasil uji dapat dimanfaatkan secara nyata. Pengujian secara maya menggunakan simulasi komputer tetap tidak dapat menggantikan proses pengujian dengan eksperimen secara sepenuhnya [6].

Selain dalam bidang farmasi, produksi bahan obatobatan, kimia kombinatorial juga berperan dalam bidang material. Bahan-bahan baru, seperti misalnya bahan yang dapat menghasilkan cahaya tanpa panas  (luminescent) dengan substrat silikon[2]. 

Jika kimia kombinatorial dinamis digunakan untuk mencari reseptor untuk molekul tamu yang sangat mirip dengan keadaan transisi dari reaksi yang diberikan — juga dikenal sebagai analog transisistate — dimungkinkan untuk mengidentifikasi katalis supramolekul dari DCL [39]. Pendekatan ini telah dieksplorasi untuk reaksi Diels – Alders [40] dan untuk hidrolisis asetal [41]. Hal ini paling tepat untuk reaksi di mana keadaan transisi untuk langkah-langkah penentu laju sangat berbeda dari bahan awal dan produk, karena ini meminimalkan risiko penghambatan produk atau substrat. Ini adalah kasus untuk reaksi hidrolisis asetal yang ditunjukkan dalam Skema 14.9; reaktan netral diubah menjadi produk netral melalui keadaan transisi bermuatan positif, yang menyerupai garam amonium yang dapat digunakan sebagai analog keadaan transisi. Untuk menemukan reseptor untuk analog keadaan transisi, DCL dibentuk dari blok-blok pembangun dithiol 5, 6, dan 11. Setelah penambahan analog transisi, trimer siklik 9 diperkuat. Itu kemudian terisolasi, dan studi kinetik menunjukkan bahwa tingkat hidrolisis asetal dipercepat oleh faktor 2 di hadapan 9. Dalam contoh yang disebutkan di atas, catenan yang diperoleh dan reseptor makrosiklik didasarkan pada blok bangunan dithiol. Namun, dalam sebuah penelitian oleh West et al., Itu menunjukkan kemungkinan untuk memperluas susunan struktur ini untuk memasukkan kandang organik dengan menggabungkan blok bangunan di- dan trithiol [42]. Stefankiewicz dkk. kemudian dijelaskan amplifikasi yang diinduksi oleh template dari kandang besar dalam DCL [43]. Dithiol 6 dan trithiol 16 digabungkan untuk menghasilkan campuran yang diurutkan sendiri mengandung makrosik 6 (trimer dan tetramer) dan kandang dimeric 16. Ketika digembungkan dengan tamu poliamina protonated (misalnya, spermine), sangkar disulfida-linked yang mengandung hingga 11 komponen diperkuat (Skema 14.10).

Pertanyaan

1.    Apakah Manfaat dari menggunakan metode combinatorial ?

2.    Dalam pengerjaan nya kimia kombinatorial dinamis digunakan untuk apa ?

DAFTAR PUSTAKA

1.    ^ "Combinatorial Synthesis in Solution". Combinatorial Chemistry Review. 2008. Diakses tanggal 2 Januari 2009.

2.    ^ Brandvold, D. K. (2005). "Molecule" Microsoft® Encarta® 2006 [DVD]. Redmond, WA: Microsoft Corporation.

3.    ^ Hochfelder, B. (2008). "Speeding Up Drug Discovery with Imaging". Advanced Imaging Magazine. Diakses tanggal 3 Januari 2008.

   4. DYNAMIC COMBINATORIAL CHEMISTRY .CHAPTER 14. BRIAN RASMUSSEN, ANNE                            SØRENSEN, SOPHIE R. BEEREN, and MICHAEL PITTELKOW