TUGAS TERSTRUKTUR II

1. Jelaskan mengapa suatu sikloheksana terdisubstitusi-cis-1,3, lebih stabil dari pada struktur-trans-padanannya!

Jawab :
Pada sikloheksana konformasinya mengakibatkan semua ikatan C-C-C  mempunyai sudut 109,5^o. Salah satu dari konformasi pada sikloheksana dinamakan konformasi kursi, yang ditandai oleh adanya dua macam orientasi ikatan C-H, yaitu enam buah ikatan C-H aksial dan enam buah ikatan C-H ekutorial. Konformasi yang paling stabil dari atom-atom karbon sikloheksana adalah bentuk kursi. Tiap karbon cincin dari sikloheksana mengikat dua atom hidrogen. Ikatan pada salah satu hidrogen terletak dalam bidang cincin secara kasar. Hidrogen ini disebut hidrogen ekuatorial, sedangkan hidrogen yang tegak lurus dengan bidang disebut hidrogen aksial. Tiap atom karbon sikloheksana mempunyai satu atom hidrogen ekuatorial satu hidrogen aksial.Dikenal pula adanya konformasi perahu pada sikloheksana, yang kestabilannya lebih rendah daripada konformasi kursi. Jika satu atom H pada sikloheksana diganti pada gugus –CH₃ atau gugus lain, maka gugus –CH₃ atau gugus lain tersebut dapat berposisi aksial atau ekuatorial. Dalam hal ini konformasi yang lebih stabil adalah konformasi dengan gugus –CH₃ berposisi ekuatorial.

2. Tuliskan Proyeksi Fischer untuk semua konfigurasi yang mungkin dari 2,3,4-pentanatriol. Tunjukkan pasangan-pasangan enantiomernya!

jawab : 

 

 

STEREOKIMIA II (Pertemuan 7)

A.  Konfigurasi Absolut

Konfigurasi absolut ditentukan berdasarkan struktur penataan ruang gugus-gugus di seputar karbon kiral sesungguhnya.Cara penentuan konfigurasi absolut dikemukakan oleh tiga orang ahli kimia yaitu R.S. Chan (Inggris), C.K. Ingold (Inggris) dan V. Pulog (Swis). Cara penamaan/penentuan konfigurasi absolut yang mereka kemukakan dikenal dengan sistem R/S atau sistem Chan-Ingold-Pulog (CIP). Huruf R dan S merupakan singkatan kata berasal dari bahasa Latin, yaitu R = rectus, artinya kanan dan S = sinister, artinya kiri.Dalam menentukan konfigurasi absolut sistem R/S ini, Chan-Ingold-Pulog menetapkan gugus-gugus yang terikat pada suatu pusat kiral dengan prioritas berbeda-beda. Cara penentuan prioritas untuk atom/gugus yang terikat pada pusat kiral adalah serupa dengan urutan prioritas gugus untuk menentukan isomeri E-Z. 

Sebagai contoh cara penentuan konfigurasi absolut, perhatikan konfigurasi 

absolut pada senyawa (1) dan (2) berikut. Kedua senyawa tersebut merupakan 

pasangan enantiomer bromo-fluoro-kloro metana. 

1. Urutkan prioritas keempat atom yang terikat pada pusat kiral berdasarkan nomor atomnya. Diketahui nomor atom Br = 35, Cl = 17, F = 9, H = 1, maka urutan prioritas keempat atom di atas adalah Br > Cl > F > H.
2. Gambarkan proyeksi molekul sedemikian rupa hingga atom dengan prioritas terendah ada di belakang atau putar struktur (1) dan (2) sehingga atom H ada di belakang.
3. Buat anak panah mulai dari atom/gugus berprioritas paling tinggi ke prioritas yang lebih rendah.
4. Bila arah anak panah searah jarum jam, konfigurasinya adalah R. Bila arah anak panah berlawanan dengan arah jarum jam, konfigurasinya adalah S. Jadi konfigurasi struktur (1) adalah S, sedangkan konfigurasi struktur (2) adalah R.

B.  Konfigurasi Relatif

Konfigurasi relatif muncul sebelum struktur penataan ruang gugus-gugus di seputar karbon kiral sesungguhnya diketahui. Karena belum diketahui itulah, konfigurasi ditentukan dengan cara membandingkan dengan suatu standar, jadi disebut konfigurasi relatif.Dalam rumus Fischer digunakan istilah dekstro (d) dan levo ( l ). Biasanya huruf d atau lditulis di depan nama gula sederhana. Bentuk lmerupakan bayangan cermin dari bentuk d. Bila gugus hidroksil pada karbon nomor 2 (di tengah) dari sebuah molekul struktur linier gliseraldehida terletak di sebelah kanan, dinamakan d dan bila berada di sebelah kiri, dinamakan l .

Perhatikan contoh berikut.

Secara umum dapat dituliskan seperti berikut.

Contoh :

Meskipun terdapat bentuk d dan l , tetapi monosakarida-monosakarida yang terdapat di alam pada umumnya berbentuk d, dan jarang sekali dalam bentuk l , kecuali l-fruktosa yang terdapat dalam mukopolisakarida dan mukoprotein. Beberapa pentosa yang secara alam terdapat dalam bentuk l ialah l-arabinosa dan l-xilosa, yang terdapat pada urin penderita pentosuria.

Fischer menggunakan (d) untuk menyatakan konfigurasi (+) gliseraldehida, dengan gugus hidroksil di sebelah kanan; enantiomernya dengan gugus hidroksil di sebelah kiri, ditetapkan sebagai l (-) gliseraldehida. Karbon yang paling teroksidasi (CHO) ditetapkan di bagian atas.

C. Pemisahan Campuran Rasemik

Campuran rasemik artinya suatu campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama. Sepasang enantiomer adalah enantiomer R dan enantiomer S. Sebagian masyarakat mungkin kurang memperhatikan sifat optis suatu senyawa organik, padahal reaksi kimia dalam sistem biologis makhluk hidup sangan stereospesifik. Artinya suatu stereoisomer akan menjalani reaksi berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup. Bahkan terkadang suatu stereoisomer akan menghasilkan produk yang berbeda stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup.

Berlawanan dengan reaksi kimia di laboratorium, kebanyakan reaksi biologis mulai dengan pereaksi kiral atau akiral dan menghasilkan produk-produk kiral. Reaksi biologis ini dimungkinkan leh katalis biologis yang disebut enzim, yang bersifat kiral. Karena enzim bersifat kiral, maka enzim dapat sangat selektif dalam keguatan katalitiknya. Dalam laboratorium pemisahan fisis suatu campuran rasemik menjadi enantiomer- enantiomer murni disebut resolusi campuran rasemik itu. Pemisahan natrium amonium tartarat rasemik oleh Pasteur adalah suatu resolusi campuran tersebut. Enantiomer- enantiomer yang mengkristal secara terpisah merupakan gejala yang sangat jarang, jadi cara Pasteur tidak dapat dianggap sebagai suatu teknik yang umum. Karena sepasang enantiomer itu menunjukkan sifat-sifat fisika dan kimia yang sama, maka tidak dapat dipisahkan.

STEREOKIMIA

STEREOKIMIA

Stereokimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang struktur 3 dimensi dari molekul, yakni sebuah struktur yang mrmiliki rumus molekul sama hanya karena susunannya berbeda akan mengakibatkan fungsi yang berbeda pula.

Tiga aspek stereokimia yang akan dicakup :

1. Isomer geometric : bagaimana ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomer.
2. Konformasi molekul : bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat berubah.
3. Kiralitas (chirality) molekul : bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomer. 

Variasi struktur senyawa organik. 
- Variasi jenis dan jumlah atom penyusun molekul
- Variasi urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul
- Variasi penataan atom penyusun molekul dalam ruang 3 dimensi yang dikarenakan    ketegaran

        Senyawa hidrokarbon dapat membentuk isomer. Isomer berasal dari bahasa yunani: iso yang berarti sama, dan meros yang berarti bagian. Isomer adalah senyawa-senyawa berbeda yang mempunyai rumus molekul sama. Dalam ilmu kimia, isomer ialah molekul-molekul dengan rumus kimia yang sama (dan sering dengan jenis ikatan yang sama), namun memiliki susunan atom yang berbeda (dapat diibaratkan sebagai sebuah anagram). Kebanyakan isomer memiliki sifat kimia yang mirip satu sama lain. Juga terdapat istilah isomer nuklir, yaitu inti-inti atom yang memiliki tingkat eksitasi yang berbeda.
            Terdapat dua jenis isomer, yaitu isomer struktural dan stereoisomer. Isomer struktural adalah isomer yang berbeda dari susunan/urutan atom-atom terikat satu sama lain. Contoh yang disebutkan diatas termasuk kedalam isomer struktural. Sedangkan stereoisomer memiliki struktur yang sama, namun beberapa atom atau gugus fungsional memiliki posisi geometri yang berbeda. 

ISOMER STRUKTURAL

Dapat dibedakan menjadi 3 yaitu :

• keisomeran kerangka/rantai : jika rumus molekulnya sama tetapi rantai induknya (kerangka atom) berbeda.
• keisomeran posisi : jika rumus molekul dan rantai induknya (kerangka atom) sama tetapi posisi cabang / gugus penggantinya berbeda.
• keisomeran gugus fungsi: jika senyawa-senyawa yang golongan berbeda(gugus fungsional berbeda)

STEREOISOMER

Stereoisomer adalah molekul-molekul yang mempunyai rumus molekul dan konektivitas sama tetapi berbeda posisi atom-atom penyusunnya atau bentuk tiga dimensi susunannya. Sedangkan Stereokimia adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi-yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain. stereoisomer adalah isomer karena atom mereka berbeda letak dari yang lain dalam hal penataan ruang (tiga dimensinya). Penataan ruang atom memperhatikan bagaimana partikel atom yang berbeda dengan molekul yang terletak di sekitar ruang dari senyawa organik, yaitu rantai karbon. Dalam hal ini, pengaturan tata ruang dari suatu molekul organik akan berbeda jika atom bergeser dalam arah tiga dimensi bahkan oleh satu derajat. Hal ini membuka kemungkinan yang sangat luas pada keberadaan molekul yang berbeda, masing-masing dengan penempatan atom yang unik dalam ruang tiga dimensi.

Isomer Geometri
Isomeri geometri adalah isomeri yang disebabkan oleh perbedaan penataan ruang atom-atom dalam molekul. Isomeri jenis ini hanya terjadi pada senyawa yang memiliki ikatan yang kaku dengan dua sisi yang berlainan. Isomeri geometri hanya terjadi pada senyawa alkena.
       
- Isomer geometri pada hidrokarbon tak jenuh rantai terbuka

Contoh pada alkena mempunyai 2 isomer geometri yaitu cis dan trans.

Syarat utama adanya isomer cis-trans adalah adanya ikatan rangkap 2   atom C (C = C), yang tiap-tiap atom C pada ikatan rangkap itu mengikat atom atau gugus atom yang berbeda.

Ikatan sigma merupakan ikatan yang elektronnya saling tumpang tindih.  Sedangkan,  ikatan phi meruapak ikatan yang tidak bebas atau pergerakannya tidak leluasa. Keterbatasan atom-atom yang etrikat pada masing-masing atom c pada ikatan rangkap yang dikarenakan adanya antaraksi orbital p membentuk ikatan phi.

-Sistem dan tatanama cis-trans 

Isomer cis-trans adalah cara yang paling umum digunakanuntuk menunjukkan kofigurasi alkena. Cis mengandung pengerrtian bahwa substituen terletak pada bidang yang sama, sedangkan trans mengandung pengertian bahwa substituen terletak pada bidang yang bersebrangan. Dengan sistem ini tidak lagi dijumpai keraguan isomer manakah yang diberi nama cis-2-butena dan manakah trans-3-heksena. Berikut contoh isomer cis dan trans.

Untuk alkena yang lebih kompleks, orientasi atom-atom pada rantai utama menentukan apakah alkena tetrmasuk cis atau trans. Misalnya, rumus struktur isomer cis-3,4-dimetil-2-pentena. Pada contoh ini, atom-atom karbon rantai utama nomor 1 dan 4 terletak pada sisi yang sama terhadap ikatan rangkap, sehingga diberi nama cis.

 

 - Ketentuan Cahn-Ingold-Prelog (Konfigurasi Absolut)
Sistem yang paling sukses untuk menunjukkan konfigurasi senyawa-senyawa umum adalah konvensi Cahn-Ingold-Prelog. System ini menggunakan huruf R atau S untuk setiap pusat kiral dalam molekul.
Penentuan setiap gugus yang melekat pada pusat kiral berdasarkan nomor atom yang bersangkutan. Nomor atom yang lebih berat memiliki prioritas yang lebih utama, sehingga atom hidrogen (H) pada urutan paling akhir. Jika keseluruhan prioritas disekitar kiral pusat telah ditentukan. jika urutan prioritas gugus tersusun menurut arah jarum jam disekitar pusat kiral, karbon kiral menerima konfigurasi R (Rectus) dan jika sebaliknya sebagai konfigurasi S (Sinister). Cara penentuan konfigusai R atau S sebagai berikut : 

1. Urutkan prioritas keempat atom yang terikat pada pusat kiral berdasarkan nomor atomnya. Diketahui nomor atom Br = 35, Cl = 17, F = 9, H = 1, maka urutan prioritas keempat atom di atas adalah Br > Cl > F > H.

2. Gambarkan proyeksi molekul sedemikian rupa hingga atom dengan prioritas terendah ada di belakang atau putar struktur (1) dan (2) sehingga atom H ada di belakang.

3. Buat anak panah mulai dari atom/gugus berprioritas paling tinggi ke prioritas yang lebih rendah.

4. Bila arah anak panah searah jarum jam, konfigurasinya adalah R. Bila arah anak panah berlawanan dengan arah jarum jam, konfigurasinya adalah S. Jadi konfigurasi struktur (1) adalah S, sedangkan konfigurasi struktur (2) adalah R.

ISOMERI STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTEM NOMENKLATUR

ISOMERI STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTEM NOMEKLATUR

A.  SISTEM NOMEKLATUR

Pada dasarnya penamaan suatu senyawa terbagi atas 3 bagian,  yaitu :

1. Prefix merupakan awalan

2. Parent merupakan induk yang biasanya menunjukkan rantai karbon paling panjang

3. Affix merupakan akhiran yang menunjukkan gugus fungsi suatu senyawa di akhir

- Tata Nama Alkana

Alkana merupakan senyawa hidrokarbon yang ikatan rantai karbonnya tunggal.

Tata nama alkana menurut IUPAC

1) Alkana rantai lurus diberi nama dengan awalan n

(n = normal).

Contoh:

CH3-CH2-CH2-CH3 n-butana

CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 n-pentana

- Tata Nama Alkena

Alkena merupakan senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua pada rantai karbonnya. 

Tata Nama Alkena dengan C1 – C3
Sama dengan nama yang terdapat pada deret homolog
Ex : C2H4 = etena
C3H8 = propena

Tata nama Alkena Rantai Lurus(C4 – ….)
IUPAC telah menetapkan aturan penamaan Alkena rantai lurus dengan menuliskan nomor C yang mempunyai ikatan rangkap diikuti dengan nama alena sesuai dengan jumlah atom C ( berdasarkan Deret homolog
Atom C yang mempunyai ikatan rangkap harus diberi nomor sekecil mungkin
Ex : C4H8
1 2 3 4
CH2 = CH – CH2 – CH3 = 1 – butena

C6H12
6 5 4 3 2 1
CH3 – CH2 – CH2 – CH = CH – CH3 = 2 – heksena

-Tata Nama Alkuna

Alkuna merupakan senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga pada rantai karbonnya.

Tata Nama Alkuna dengan C1 – C3
Sama dengan deret homolog
Ex : C2H4 = etuna
C3H8 = propuna

B. Tata nama Alkuna Rantai Lurus(C4 – ….)
IUPAC telah menetapkan aturan penamaan Alkuna rantai lurus dengan menuliskan nomor C yang mempunyai ikatan rangkap tiga diikuti dengan nama alkuna sesuai dengan jumlah atom C ( berdasarkan Deret homolog
Atom C yang mempunyai ikatan rangkap harus diberi nomor sekecil mungkin
Ex : C4H8
1 2 3 4
CH CH – CH2 – CH3 = 1 – butuna

C6H12
6 5 4 3 2 1
CH3 – CH2 – CH2 – C C – CH3 = 2 – heksuna

B.  ISOMER STRUKTURAL
Isomer adalah molekul yang memiliki rumus molekul sama,  tapi memiliki struktur atau oengaturan yang berbeda dari atom dalam ruang.
1. Isomer Rantai
Isomer-isomer ini muncul karena adanya kemungkinan dari percabangan rantai karbon.  Sebagai contoh, ada dua buah isomer dari butan,  C5H12. Pada salah satunya rantai karbon berada dalam bentuk rantai panjang,  dimana yang satunya berbentuk rantai karbon bercabang.

2. Isomer Posisi
Pada isomer posisi, kerangka utama karbon tetap tidak berubah.  Namun,  atom-atom yang penting bertukar posisi pada kerangka tersebut.  Sebagai contoh,  ada dua isomer struktur dengan formula molekul C3H7Br.  Pada salah satunya bromin berada diujung dari rantai.  Dan yang satunya lagi pada bagian tengah rantai.

3. Isomer Grup Fungsional
Pada variasi dari struktur isomer ini,  isomer mengandung grup funsional yang berbeda yaitu isomer dari dua jenis kelompok molekul yang berbeda.  Sebagai contoh,  sebuah formula molekul C3H6O yang berarti propanal (aldehid)  atau propanon (keton).

4. Isomer Geometris atau Cis-Trans

Isomer cia trans,  disebabkan oleh perbedaan letak atom-atom gugus dalam ruang.  Pada senyawa kompleks, isomeri semacam ini terjadi pada kompleks dengan struktur dua substituen atau dua macam ligan.  Substituen dapat berada pada posisi yang bersebelahan atau bersebrangan satu sama lain.  Jika gugus substituen letaknya bersebelahan,  maka isomer teraebut merupakan isomer cis.  Sebaliknya,  jika substituen bersebrangan satu sama lain,  isomer yang terjadi merupakan isomer trans.

C.  ISOMER ALKANA

Struktur alkana dapat berupa rantai lurus atau rantai bercabang. Alkana yang mengandung tiga atom karbon atau kurang tidak mempunyai isomer seperti CH₄, C₂H₆dan C₃H₈ karena hanya memiliki satu cara untuk menata atom-atom dalam struktur ikatannya sehingga memilki rumus molekul dan rumus struktur molekul sama. Perhatikan gambar di bawah ini:

Dalam senyawa alkana juga ada yang rumus molekulnya sama, tetapi rumus struktur molekulnya berbeda. Mulai dari alkana dengan rumus molekul C₄H₁₀ mempunyai dua kemungkina struktur ikatan untuk menata atom-atom karbonnya seperti di bawah ini:

Untuk senyawa-senyawa tersebut disebut isomer. Oleh karena perbedaan hanya pada kerangka struktur maka isomernya disebut isomer kerangka.Untuk pentana (C₅H₁₂) memiliki tiga kemungkinan struktur ikatan untuk menata atom-atom karbonnya yaitu:

Kita dapat menyimpulkan dari 2 contoh di atas bahwa semakin bertambah jumlah atom C pada rumus molekul suatu alkana maka semakin banyak isomernya.

STRUKTUR ETILENA
Etilena adalah senyawa alkena yang paling sederhana yang etrdiri dari empat atom hidrogen dan dua atom karbon yang terhubungkan oleh suatu ikatan rangkap, karena ikatan rangkap ini etilena disebut pula hidrokarbon tak jenuh atau olefin.  Etilena memiliki rumus kimia C2H4. 

Pada suhu kamar,  molekul etilena tidak dapat berputar pada ikatan rangkapnya sehingga semua atom pembentuknya berada pada bidang yang sama.  Sudut yang dibentuk oleh dua ikatan karbon-hidrogen pada molekul adalah 121,3°, sangat dekat dengan sudut 120° yang diperkirakan berdasarkan hibridisasi ideal sp2.

TUGAS
apa yang menyebabkan sudut H-C-C levih besar dibanding H-C-H? 
Jawab : 
Atom-atom dalam berikatan untuk membentuk molekul melibatkan elektron-elektron pada kulit terluar.  Ikatannya terbentuk karena pemakaian bersama pasangan elektron.  Oleh sebab itu,  bentuk molekul ditentukan oleh kedudukan pasangan-pasangan elektron tersebut. 
Didalam molekul senyawa, umumnya terdapatatom yang dianggap sebagai atom pusat. Pasangan elketron yang berada pada disekitar atom pusatnya dapat dibedakan menjadi dua,  yakni pasangan elektron ikatan (PEI)  dan pasangan elektron bebas (PEB).  Pasangan elektron bebas mempunyai gaya tolak yang lebih besar dari pada pasangab elektron ikatan.  Hal itu terkadi karena pasangan elektron bebas hanya terikat pada satuatom sehingga gerakannya lebih leluasa.  Pasangan-pasangan elektron dalam suatu molekul akan menempatkan diri,  sehingga gaya tolak menolak pasangan elektron itu serendah mungkin.  Agar kedudukan pasangan elektron tersebut menghasilkan gaya tolak-menolak yang paling rendah,  maka pasangab elektron tersebut akan berada pada jarak yang saling berjauhan satu sama lain.  Hal inilah yang menyebabkan sudut H-C-C lebih besar dari sudut H-C-H.