Process Chemistry and Combinatorial Chemistry

Semua pembentukan senyawa kimia berlangsung melalui suatu atau serangkaian reaksi kimia. Reaksi kimia ini melibatkan satu atau lebih macam molekul (molekul unsur atau molekul senyawa) menjadi zat yang sifat fisisnya berbeda. Proses ini dibuat dengan mereaksikan unsur atau senyawa pereaksi dalam kondisi tertentu hingga terbentuk hasil reaksi yang diinginkan.

Yang menjadi permasalahan adalah jika ada beberapa bahan pereaksi yang akan direaksikan dalam beberapa reaksi kimia yang berbeda. Secara konvensional, ini harus dilakukan dengan mereaksikan satu per satu pereaksi-pereaksi yang diperlukan. Hal ini dapat membutuhkan waktu ayang sangat lama, oleh karena itu timbul kimia proses Tujuan dari seorang ahli kimia proses adalah untuk mengembangkan rute sintetis yang aman, hemat biaya, ramah lingkungan dan efisien (dalam waktu dan atom). Selain menciptakan produk yang diinginkan, ahli kimia proses harus selalu menjaga biaya dan keselamatan kerja. Contohnya dengan menghindari mutagen dan karsinogen. Tujuan kimia proses tersebut berhubungan dengan kimia berkelanjutan (green chemistry).

Kimia kombinatorial

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

Proses sintesis molekul-molekul secara kombinatorial dapat menghasilkan banyak ragam molekul. Kimia kombinatorial berperan dalam penemuan beragam molekul senyawa baru yang susunannya berbeda, tetapi serupa. Melalui analisis kombinatorial, dapat diperoleh jumlah molekul yang terbentuk melalui suatu proses kimia kombinatorial. Perhitungannya menggunakan aturan perkalian. Misalnya, terdapat tiga kelompok molekul, yaitu R1, R2, dan R3[1]. Jika diasumsikan tiga kelompok molekul tersebut tidak bereaksi membentuk senyawa baru dengan sesama kelompoknya, yaitu molekul R1 tidak bereaksi dengan molekul R1 lainnya, demikian juga R2 dan R3, jumlah molekul baru yang dapat terbentuk.

Yang membedakan proses sintesis kimia secara tradisional dengan proses secara kombinatorial adalah bahwa dalam proses dengan kimia kombinatorial, pereaksi (reaktan) direaksikan bersama-sama, dan membentuk banyak hasil reaksi dari reaksi kimia yang berbeda-beda Perbandingan antara proses sintesis kimia secara tradisional dan kombinatorial dapat diilustrasikan sebagai berikut

Proses sintesis secara tradisional melibatkan reaksi secara bertahap. Hasil reaksi dikarakterisasi dan

dimurnikan terlebih dahulu, kemudian melalui proses screening (pemisahan)[9]. Setelah pemisahan, tahap ini dapat dilakukan lagi secara berulang untuk membangun senyawa analog (senyawa yang berbeda jenis tetapi serupa) lainnya.

Sementara itu, pada sintesis secara kombinatorial, yang berlangsung secara paralel, substrat bereaksi

dengan sejumlah reaktan lainnya membentuk hasil reaksi sejumlah tertentu. Kumpulan ini kemudian melalui proses screening, pemisahan molekulmolekulnya, umumnya tanpa melalui proses pemurnian. Karakterisasi juga dilakukan, tetapi secara lebih minimum. Saringan yang digunakan untuk screening ini memiliki keluaran lebih besar daripada yang digunakan pada sintesis secara tradisional

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 yang belum 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. 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

Pertanyaan 

1. Kenapa perlu dilakukan analisis secara labor lagi setelah dilakukan sintesis secara komputer?

2. Coba jelaskan beberapa kesulitan dari teknik kombinatorial pada sintesis senyawa organik?