Pembahasan Soal KSN Kimia 2020, Soal-3

Berikut ini pembahasan soal kompetisi sains nasional bidang kimia tahun 2020. Mohon koreksi bila ada pembahasan yang kurang tepat. Untuk nomor lain akan dibahas dalam tulisan terpisah. Tautan setiap nomor dapat diakses dari sini: Soal-1 === Soal-2 === Soal-3 === Soal-4 === Soal-5.

Soal-3 Sintesis Senyawa Obat Penyakit Paru (50 Poin)

Suatu senyawa Obat K untuk penderita penyakit paru biasanya diresepkan dan digunakan dalam bentuk campuran rasematnya. Senyawa K dianalisis komposisi unsur penyusunnya dan diperoleh data sebagai berikut: C 65,25%; H 8,85%; N 5,85%; O 20.06% dengan massa molekul berdasarkan data spektrum massa memiliki nilai m/z: 239,15. 

a. Tentukan rumus molekul senyawa K. [3 poin] 

b. Tentukan nilai DBE (double bond equivalent) atau IHD (Index of Hydrogen Deficiency) senyawa K dan jelaskan makna nilai tersebut. [3 poin]

Senyawa K ini telah banyak disintesis dengan beragam rute sintesis. Di antara jalur sintesis senyawa K yang sudah dilakukan, terdapat suatu jalur sintesis yang dimulai dari benzena (A) seperti ditunjukkan dalam skema reaksi berikut.

Berdasarkan skema reaksi di atas, tahap pertama adalah pengubahan senyawa A menjadi senyawa B (C6H60) yang terjadi dalam beberapa tahap reaksi. Jika larutan senyawa B dimasukkan ke dalam tabung reaksi berisi larutan NaOH dengan beberapa tetes fenolftalein, maka akan menyebabkan warna merah muda larutan fenolftalein dalam tabung reaksi tersebut menjadi bening.

c. Tuliskan reagen-reagen beserta kondisi reaksi yang sesuai untuk reaksi transformasi senyawa A menjadi senyawa B (reagen-kondisi i). [4 poin]

d. Gambarkan struktur senyawa B. [1,5 poin]

e. Tuliskan reaksi yang terjadi pada peristiwa dalam tabung reaksi tersebut. [1,5 poin]

f. Gambarkan proses resonansi senyawa B dengan menggambarkan struktur hibrida resonansinya pada setiap tahap resonansi tersebut. [3 poin]

Tahap berikutnya dalam skema reaksi di atas adalah transformasi senyawa B menjadi senyawa C, dan dilanjutkan dengan reaksi brominasi senyawa C menghasilkan senyawa D. Kemudian senyawa D ditransformasi menjadi senyawa E yang kemudian direaksikan dengan reagen dan kondisi reaksi iii menghasilkan senyawa F.

g. Tuliskan nama IUPAC senyawa C dan F. [3 poin]

h. Gambarkan struktur senyawa D dan E. [4 poin]

i. Tuliskan reagen-reagen beserta kondisi reaksi yang sesuaiuntuk transformasi dari senyawa B menjadi senyawa C (reagen-kondisi ii). [2 poin]

j. Gambarkan mekanisme reaksi transformasi senyawa C menjadi D. [4 poin]

k.Tuliskan reagen-reagen beserta kondisi reaksi yang sesuai untuk transformasi dari senyawa E menjadi senyawa F (reagen-kondisi iii). [3 poin]

Senyawa F kemudian mengalami transformasi menjadi senyawa G yang kemudian direaksikan dengan aseton pada suasana asam menghasilkan senyawa H. Senyawa H kemudian diubah menjadi senyawa I dengan reagen dan kondisi reaksi iv. Selanjutnya senyawa I direaksikan dengan tn-CPBA (m-chloroperbenzoic acid = asam m-kloroperbenzoat) menghasilkan senyawa J yang kemudian direaksikan dengan t-butilamina dan dilanjutkan dengan tahap hidrolisis dalam suasana asam menghasilkan senyawa Obat K.

l. Gambarkan struktur G, H, dan J.[6 poin]

m. Tuliskan reagen-reagen beserta kondisi reaksi yang sesuai untuk transformasi dari senyawa H menjadi senyawa I (reagen-kondisi iv).[2 poin]

Pada spektrum IR senyawa K terdapat puncak tajam pada bilangan gelombang 1100 dan 1500 cm^–1, serta puncak lebar pada sekitar 3400 cm^–1. Sedangkan spektrum ¹H-NMR (dalam pelarut DMSO-d₆) senyawa K menunjukkan geseran kimia (d, ppm) sebagai berikut: 1,02 (s, 9H); 2,55 (d, 2H); 3,00 (lebar, 1H); 4.30 (lebar, 1H); 4,42 (t, 1H); 4,47 (s, 2H); 4,60 (lebar, 1H); 6,00 (lebar, 1H); 6,69 (d, 1H); 7,27 (d, 1H); 6,99 (s, 1H). Spektrum ¹³C-NMR (dalam pelarut DMSO-d₆) senyawa K menunjukkan geseran kimia (d, ppm) sebagai berikut: 28,74 (integrasi 3); 49,78; 50,67; 58,34;72,29; 114,02; 124,85; 125,06; 127,90; 134.51; 153,10.

n. Berdasarkan informasi data analisis unsur, data spektroskopi (spektrum massa, IR, ¹H-NMR, ¹³C-NMR), serta skema reaksi yang diuraikan di atas, tentukan struktur senyawa Obat K beserta stereokimianya (tuliskan konfigurasi absolut pada pusat kiral, jika ada), disertai uraian analisisnya. [10 poin]

Bagian soal yang belum dibahas akan dimutakhirkan kemudian. Kunjungi lain waktu. CMIIW. Terima kasih.