Dalam kimia organik, senyawa spiro adalah senyawa organik yang memiliki setidaknya dua cincin molekul yang berbagi satu atom umum. Senyawa spiro sederhana bersifat bisiklik (hanya memiliki dua cincin).^{[2]: SP-0 [3]: 653, 839} Kehadiran hanya satu atom umum yang menghubungkan kedua cincin membedakan senyawa spiro dari bisiklik lainnya.^{[4][3]: 653ff  : 839ff} Senyawa spiro dapat berupa karbosiklik sepenuhnya (semua karbon) atau heterosiklik (memiliki satu atau lebih atom non-karbon). Salah satu jenis senyawa spiro yang umum ditemui dalam lingkungan pendidikan adalah senyawa heterosiklik, asetal yang terbentuk dari reaksi diol dengan keton siklik.

Atom umum yang menghubungkan dua (atau terkadang tiga) cincin disebut atom spiro.^[2]: SP-0 Dalam senyawa spiro karbosiklik seperti spiro[5.5]undekana, atom spiro adalah karbon kuaterner, dan seperti yang tersirat dari akhiran -ana, ini adalah jenis molekul yang pertama kali diberi nama spiro (meskipun sekarang digunakan secara umum untuk semua senyawa spiro).^{[5]: 1138ff}  Kedua cincin yang berbagi atom spiro paling sering berbeda, meskipun dapat identik [misalnya, spiro[5.5]undekana dan spiropentadiena, di sebelah kanan].^{[3]: 319f.846f}

Senyawa spiro terpilih

• 
  Elatol, diisolasi dari Laurencia dendroidea (spesies alga merah)^[6]
• 
  Spironolakton, obat diuretik komersial
• 
  Spiropentadiena, yang sangat tegang.^[7]
• 
  (A) 1-Bromo-3-klorospiro[4.5]dekan-7-ol, dan (B) 1-bromo-3-klorospiro[3.6]dekan-7-ol.

Senyawa spiro karbosiklik

Struktur cincin bisiklik dalam kimia organik yang memiliki dua cincin karbosiklik penuh (semua karbon) yang terhubung melalui atom karbon biasanya menjadi fokus topik spirosiklik. Spirosiklik induk sederhana meliputi spiropentana, spiroheksana, dll; hingga spiroundekana. Beberapa di antaranya ada sebagai isomer. Anggota kelas yang lebih rendah mengalami regangan. Isomer simetris dari spiroundekana tidak mengalami regangan.

Beberapa senyawa spirosiklik terdapat sebagai produk alami.^[6]

Preparasi

Inti spirosiklik biasanya disiapkan dengan dialkilasi pusat karbon aktif. Gugus dialkilasi seringkali berupa dihalida 1,3-; 1,4-; dll.^[9] Dalam beberapa kasus, gugus dialkilasi adalah reagen dilitio seperti 1,5-dilitiopentana.^[10] Untuk menghasilkan spirosiklik yang mengandung cincin siklopropana, siklopropanasi dengan karbenoid siklik telah ditunjukkan.^[11]

Senyawa spiro sering disiapkan melalui berbagai reaksi penataan ulang. Misalnya, penataan ulang pinakol-pinakolona diilustrasikan di bawah ini.^[3]: 985 Digunakan dalam pembuatan aspiro[4.5]dekana.^[12]].

Senyawa spiro heterosiklik

Senyawa spiro dianggap heterosiklik jika atom spiro atau atom apa pun di salah satu cincin bukanlah atom karbon. Kasus dengan heteroatom spiro seperti boron, silikon, dan nitrogen (tetapi juga unsur Grup IVA lainnya [14] seringkali mudah disiapkan. Banyak ester borat yang berasal dari glikol menggambarkan kasus ini.^[14] Demikian pula, silikon netral tetravalen dan atom nitrogen kuarterner (kation amonium) dapat menjadi pusat spiro. Banyak senyawa seperti itu telah dijelaskan.^[5]: 1139f

Senyawa spiro yang sangat umum adalah ketal (asetal) yang terbentuk melalui kondensasi keton siklik dan diol serta ditiol.^[15][16][17] Kasus sederhana adalah asetal 1,4-dioksaspiro[4.5]dekana dari sikloheksanona dan glikol. Kasus ketal dan ditioketal seperti itu umum terjadi.

Kiralitas

Spirana dapat bersifat kiral,^[18] dengan berbagai cara.^{[5]: 1138ff}  Pertama, meskipun tampak terpilin, mereka mungkin memiliki pusat kiral yang membuat mereka analog dengan senyawa kiral sederhana apa pun. Kedua, meskipun tampak terpilin, lokasi spesifik substituen seperti pada alkilidenesikloalkana dapat membuat senyawa spiro menunjukkan kiralitas sentral (bukan kiralitas aksial yang dihasilkan dari pilinan). Ketiga, substituen cincin senyawa spiro mungkin sedemikian rupa sehingga satu-satunya alasan mereka kiral hanya berasal dari pilinan cincinnya, misalnya dalam kasus bisiklik paling sederhana, di mana dua cincin yang identik secara struktural terikat melalui atom spiro mereka, menghasilkan presentasi terpilin dari kedua cincin.^{[5]: 1138ff, 1119ff [3]: 319f.846f} Oleh karena itu, dalam kasus ketiga, kurangnya planaritas yang dijelaskan di atas menimbulkan apa yang disebut kiralitas aksial pada pasangan isomer senyawa spiro yang identik, karena mereka hanya berbeda dalam "puntiran" kanan versus kiri dari cincin yang identik secara struktural (seperti yang terlihat pada allena, biaril yang terhalang secara sterik, dan alkilidenesikloalkana juga).^[5]: 1119f Penugasan konfigurasi absolut senyawa spiro telah menjadi tantangan, tetapi sejumlah dari setiap jenis telah ditetapkan secara tegas.^{[5]: 1139ff}

Tata nama dan etimologi

Tata nama IUPAC untuk senyawa spiro pertama kali dibahas oleh Adolf von Baeyer pada tahun 1900.^[19] IUPAC memberikan saran tentang penamaan senyawa spiro.^[20]

Awalan "spiro" menunjukkan dua cincin dengan sambungan spiro. Metode utama tata nama sistematis adalah dengan mengikuti tanda kurung siku yang berisi jumlah atom di cincin yang lebih kecil kemudian jumlah atom di cincin yang lebih besar, dipisahkan oleh titik, dalam setiap kasus tidak termasuk spiroatom (atom yang mengikat kedua cincin) itu sendiri. Penomoran posisi dimulai dengan atom cincin yang lebih kecil yang berdekatan dengan spiroatom di sekitar atom-atom cincin tersebut, kemudian spiroatom itu sendiri, lalu di sekitar atom-atom cincin yang lebih besar.^[21] Misalnya, senyawa A pada Gambar #4 di atas (Senyawa spiro terpilih) disebut "1-bromo-3-klorospiro[4.5]dekan-7-ol", dan senyawa B disebut "1-bromo-3-klorospiro[3.6]dekan-7-ol".

Bacaan lanjutan

• Clayden, Jonathan; Greeves, Nick; Warren, Stuart (2012). Organic Chemistry (Edisi 2nd). Oxford, UK: Oxford University Press. hlm. 319f, 432, 604np, 653, 746int, 803ketals, 839, 846f. ISBN 978-0-19-927029-3. Diakses tanggal 2 February 2016.
• Eliel, Ernest Ludwig; Wilen, Samuel H.; Mander, Lewis N. (1994). "Chirality in Molecules Devoid of Chiral Centers (Chapter 14)". Stereochemistry of Organic Compounds (Edisi 1st). New York, NY, USA: Wiley & Sons. hlm. 1119–1190, esp. 1119ff, 1138ff, and passim. ISBN 978-0-471-01670-0. Diakses tanggal 2 February 2016.
• Examples of spiro natural products and their synthesis: Smith, Laura K. & Baxendale, Ian R. (2015). "Total Syntheses of Natural Products Containing Spirocarbocycles". Org. Biomol. Chem. 13 (39): 9907–9933. doi:10.1039/C5OB01524C. PMID 26356301.
• Saragi, Tobat P. I.; Spehr, Till; Siebert, Achim; Fuhrmann-Lieker, Thomas; Salbeck, Josef (2007). "Spiro Compounds for Organic Optoelectronics". Chemical Reviews. 107 (4): 1011–1065. Bibcode:2007ChRv..107.1011S. doi:10.1021/cr0501341. PMID 17381160.

Referensi