Asam tartarat dalam sketsa pena.Gambar molekul tangan kanan hasil render komputer.
Asam rasemat adalah nama lama untuk bentuk tak aktif secara optik atau bentuk rasemat dari asam tartarat. Zat ini merupakan campuran seimbang dari dua isomer bayangan-cermin (enansiomer) yang masing-masing aktif optik ke arah berlawanan. Asam rasemat tidak ditemukan secara alami dalam jus anggur, sementara L-asam tartarat ditemukan secara alami.
Penemuan asam rasemat berkaitan erat dengan perkembangan awal kimia stereoisomer dan studi tentang aktivitas optik. Senyawa ini pertama kali dikenali pada awal abad ke-19 sebagai bentuk asam tartarat yang tidak menunjukkan aktivitas optik, berbeda dengan asam tartarat alami yang diketahui dapat memutar cahaya terpolarisasi. Ketidaksesuaian ini menimbulkan pertanyaan ilmiah penting pada masa itu, karena kedua zat memiliki komposisi kimia yang sama namun perilaku optiknya berbeda.
Pada tahun 1832, Jean-Baptiste Biot adalah ilmuwan pertama yang mengamati bahwa beberapa sampel asam tartarat tidak menunjukkan rotasi optik, sementara sampel lainnya aktif secara optik. Ia menyimpulkan bahwa terdapat dua bentuk berbeda dari zat tersebut, tetapi hubungan strukturalnya belum diketahui.
Terobosan besar terjadi pada tahun 1848 ketika Louis Pasteur mempelajari kristal garam natrium-amonium dari asam tartarat. Ia menyadari bahwa kristal yang terbentuk tidak identik, tetapi hadir sebagai dua bentuk yang saling berlawanan secara geometris—bayangan cermin. Dengan memisahkan kristal satu per satu menggunakan pinset, Pasteur berhasil memperoleh dua bentuk isomer murni yang masing-masing aktif optik ke arah berlawanan.
Eksperimen Pasteur menjadi dasar bagi konsep modern tentang kiralitas dan enansiomer, serta menandai salah satu demonstrasi pertama bahwa ketidakaktifan optik dapat muncul dari campuran setara dua molekul kiral. Keberhasilan tersebut juga menjadikan asam rasemat contoh klasik dari resolusi enansiomerik dalam sejarah kimia stereokimia.
Sejarah
Kristal asam rasemat digambar seakan dilihat melalui sebuah mikroskop cahaya.
Awal identifikasi
Asam rasemat pertama kali tercatat pada tahun 1770-an ketika ahli kimia Jerman Carl Wilhelm Scheele mengamati suatu garam asam tartarat yang memiliki sifat fisik berbeda dari asam tartarat biasa. Walaupun Scheele tidak mengidentifikasi perbedaan strukturalnya, temuannya menjadi fondasi penyelidikan lebih lanjut mengenai variasi kristal senyawa tartarat.[1]
Pada periode 1819–1820, Joseph Louis Gay-Lussac melakukan karakterisasi menyeluruh terhadap berbagai garam asam tartarat dan menemukan bahwa salah satu jenisnya memiliki rotasi optik nol, bertentangan dengan sifat optik asam tartarat aktif. Pada tahun 1826, ia menamai senyawa tersebut sebagai acide racémique (asam rasemat), merujuk pada asal-usul bahan mentah terkait buah racemus (anggur).[2]
Kontroversi ilmiah sebelum Pasteur
Pada dekade berikutnya, muncul kebingungan ilmiah terkait sifat optik asam rasemat. Jean-Baptiste Biot, pionir polarimetri, menunjukkan bahwa larutan asam rasemat tidak memutar cahaya terpolarisasi, walaupun kristalnya tampak identik secara makroskopis dengan asam tartarat aktif.[3]
Penelitian lanjutan oleh Eilhard Mitscherlich memperkuat paradoks tersebut: kedua senyawa memiliki komposisi kimia yang sama, bentuk kristal yang serupa, serta sifat fisik yang hampir identik — tetapi berbeda secara drastis dalam aktivitas optik. Ketidakmampuan menjelaskan perbedaan ini memicu salah satu perdebatan terbesar dalam kimia fisik era pra-stereokimia.[4]
Eksperimen Pasteur
Garam natrium-amonium dari asam tartarat bersifat tidak biasa dibandingkan campuran rasemat lain karena selama proses kristalisasi dapat terpisah menjadi dua jenis kristal, masing-masing terdiri dari satu enansiomer, dan bentuk kristal makroskopisnya merupakan bayangan cermin satu sama lain. Karena itu, Louis Pasteur pada tahun 1848 berhasil mengisolasi masing-masing enansiomer tersebut dengan memisahkan kristal-kristal itu satu per satu menggunakan pinset halus dan kaca pembesar.[5] Pasteur mengumumkan niatnya untuk memisahkan asam rasemat dalam:
Dalam makalah terakhir ini, Pasteur menggambar dari realitas konkret alami bentuk-bentuk politope kiral—kemungkinan besar untuk pertama kalinya. Sifat optik asam tartarat pertama diamati pada tahun 1832 oleh Jean-Baptiste Biot, yang menemukan kemampuannya memutar cahaya terpolarisasi.[8][9] Tetap tidak diketahui apakah Arthur Cayley atau Ludwig Schläfli, atau matematikawan lain pada masa itu yang mempelajari politope, mengetahui karya ilmuwan Prancis tersebut.
Dalam dua rekonstruksi modern eksperimen Pasteur yang dilakukan di Jepang,[10][11] ditemukan bahwa proses pembentukan kristal tidak terlalu dapat direproduksi. Kristal memang mengalami deformasi, tetapi ukurannya cukup besar untuk diamati dengan mata telanjang (tanpa memerlukan mikroskop).
Peran dalam perkembangan stereokimia
Penelitian terhadap asam rasemat memainkan peran sentral dalam kelahiran bidang stereokimia. Sebelum pertengahan abad ke-19, hubungan antara struktur molekul dan sifat optik belum dipahami dengan baik. Melalui pemisahan enansiomerik pertama dalam sejarah, Louis Pasteur menunjukkan bahwa molekul dapat memiliki konfigurasi spasial berbeda meskipun memiliki komposisi kimia identik.
Penemuan tersebut menginspirasi teori-teori awal mengenai struktur tiga dimensi molekul, termasuk gagasan yang kemudian diformalkan oleh Jacobus Henricus van 't Hoff dan Joseph Achille Le Bel pada tahun 1874 mengenai model tetrahedral atom karbon — konsep dasar dalam stereokimia modern.[12][13]
Keberhasilan Pasteur juga menunjukkan bahwa kiralitas merupakan sifat fisik-molekuler fundamental, bukan sekadar anomali optik. Asam rasemat pun menjadi contoh klasik sistem enansiomer yang dapat direzolusi secara manual, membuka jalan bagi kajian lanjut mengenai diastereomer, konfigurasi R/S, dan fenomena enansiomerisasi.
Dampak terhadap kimia dan biologi modern
Implikasi penemuan struktur kiral pada asam rasemat meluas jauh melampaui kimia fisis, dan menjadi dasar bagi perkembangan kimia organik, biokimia, serta farmakologi modern.
Pengetahuan bahwa dua enansiomer dapat memiliki sifat biologis yang sangat berbeda mendorong lahirnya bidang kimia medisinal dan penelitian mendalam tentang interaksi kiral antara molekul dan target biologis. Banyak molekul farmasi modern — termasuk obat antiinflamasi, anestetik, dan β-bloker — memiliki bentuk enansiomerik dengan aktivitas yang berbeda, sehingga pemisahan enansiomer menjadi strategi penting dalam desain obat.[14]
Dalam biologi, penemuan kiralitas molekul juga membantu menjelaskan fenomena homokiralitas biologis — fakta bahwa kehidupan di Bumi hampir seluruhnya menggunakan asam amino bentuk-L dan gula bentuk-D. Studi lanjut tentang asam rasemat dan enansiomer tartarat berperan dalam memperkuat pemahaman mengenai asal-usul asimetri biologis dan evolusi molekul organik.[15]
Lihat pula
Lihat entri asam rasemat di kamus bebas Wikikamus.
↑(Tentang hubungan yang dapat terjadi antara bentuk kristal, komposisi kimia, dan arah polarisasi rotatori), Annales de Chimie et de Physique, 3rd series, 24 (3): 442–459.
↑(Penelitian mengenai sifat spesifik kedua asam yang membentuk asam rasemat), Annales de Chimie et de Physique, 3rd series, 28 (3): 56–99. Especially see Plate II. serta laporan komisi yang ditugaskan untuk memverifikasi temuan Pasteur, hlm. 99–117.
↑Biot (1835) [http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k32283/f149.image
"Mémoire sur la polarization circulaire et sur ses applications à la chimie organique"] (Memoar tentang polarisasi sirkular dan penerapannya pada kimia organik), Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut, seri ke-2, 13: 39–175. Ditunjukkan bahwa asam tartarat (acide tartarique cristallisé) memutar cahaya terpolarisasi bidang dalam [http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k32283/f285.image
Tabel G setelah hlm. 168.] (Catatan: Artikel ini dibacakan di Akademi Ilmu Pengetahuan Kerajaan Prancis pada 5 November 1832.)
↑Biot (1838) [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=mdp.39015077785536;view=1up;seq=145
"Pour discerner les mélanges et les combinaisons chimiques définies ou non définies, qui agissent sur la lumière polarisée; suivies d'applications aux combinaisons de l'acide tartarique avec l'eau, l'alcool et l'esprit de bois"] (Untuk membedakan campuran dan kombinasi kimia, terdefinisi maupun tidak terdefinisi, yang bereaksi terhadap cahaya terpolarisasi; diikuti penerapan pada kombinasi asam tartarat dengan air, alkohol [etanol], dan spiritus kayu [metanol]), Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut, seri ke-2, 15: 93–279.
↑Masao Nakazaki (1979). "Morphology of sodium ammonium tartrate: Pasteur's spontaneous resolution and its reexamination". Kagaku No Ryoiki. 33: 951–962.
↑van 't Hoff, J.H. (1874). "La chimie dans l'espace". Archives Néerlandaises des Sciences Exactes et Naturelles. 9: 445–454. doi:10.3931/e-rara-7254.
↑Le Bel, J.A. (1874). "On the relations between the atomic formulas of organic compounds and the rotatory power of their solutions". Bulletin de la Société Chimique de France: 337–347. doi:10.1021/ja02067a002.
↑Nguyen, L.A. (2006). "Chiral Drugs: An Overview". International Journal of Biomedical Science. 2 (2): 85–100. PMID23674971.
↑Blackmond, Donna G. (2019). "The Origin of Biological Homochirality". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 11 (8): a032540. doi:10.1101/cshperspect.a032540. PMID31363022.
