Pertemuan Ketujuh tentang stereokimia

stereokimia
1. Konfigurasi Mutlak dan Relatif

konfigurasi molekul kiral yang dikenal adalah konvigurasi relative. Hal ini disebabkan karena pada saat itu belum ada metode yang dapat digunakan untuk menentukan konfigurasi mutlak senyawa yang bersifat aktif optik. konfigurasi relative yaitu membandingkan penataan atom-atom dari satu senyawa dengan senyawa yang lain.

Untuk menggunakan konfigurasi relative suatu molekul kiral, digunakan gliseraldehida sebagai senyawa pembanding. Molekul gliseraldehida mempunyai satu karbon kiral oleh karenanya mempunyai satu pasang entiomer. Satu enantiomer memuat bidang polarisasi cahaya ke kanan (searah jarum jam), dan dunyatakan sebagai (+)-gliserildehida. Enantiomer yang lain memutar bidang polarisasi ke kiri (bertentangan dengan arah jarum jam), dan enantiomer ini dinyatakan sebagai (-)-gliseraldehida.

D (dexter) berarti kanan dan L (leavus) berarti kiri, untuk menetukan yang manakah dari kedua proyeksi fisher itu (D dan L) yang memutar bidang polarisasi ke kanan (+) atau ke kiri (-), yaitu konfigurasi D untuk (+)-gliseraldehida dan konfigurasi L untuk (-)-gliseraldehida.
Dengan proyeksi fisher kedua entiomer ini dinyatakan sebagai berikut :

 Suatu kesulitan yang muncul karena tidak semua senyawa jelas hubungannya dengan gliseraldehida.

                  Masalah tersebut diatas telah diselesaikan oleh orang kimiawi yaitu professor R. S. Chan (inggris), dan V. Prelog (switzerlan). Mereka membuat suatu system tambahan untuk system IUPAC. System ini disebut system R-S (system Chan-Ingold dan prelog) sistem inilah yang kemudian kita kenal dengan konfigurasi mutlak. konfigurasi mutlak yaitu penataan atom-atom pada ruang 3D ( tiga dimensi) yang sudah pasti. Menurut system ini, enantiomer-enantiomer 2-butanol masing-masing dikenal sebagai R-2-botanol dan S-2-butanol. R berasal dari kata rectus yang berarti kanan dan S berasal dari kata sinister yang berarti kiri.
contoh:  enantiomer-enantiomer 2-butanol

 

2. Pemisahan Campuran Rasemik
Campuran rasemik merupakan suatu campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama. Sepasang enentiomer itu adalah enantiomer R dan enentiomer S. sebelum kita membahas mengenai cara pemisahan campuran rasemik perlu kita ingat terlebih dahulu mengenai dua prinsip dasar isomer optik, yaitu:

1. Sepasang enantiomer memiliki sifat-sifat fisika (titik didih, kelarutan, dan lain-lain) yang sama tetapi berbeda dalam arah rotasi polarimeter dan interaksi dengan zat kiral lainnya. 
2. Sepasang diastereoisomer memiliki sifat-sifat fisika dan sudut rotasi polarimeter yang berbeda satu sama lain. Bahkan sering dalam bereaksi mengambil cara yang berlainan. 

 Artinya kita bisa memisahkan campuran dua diastereoisomer dengan cara-cara fisika (destilasi, kristalisasi, dan lain-lain). namun, tidak bisa memisahkan campuran dua enantiomer dengan cara-cara fisika, karena sepasang enantiomer memiliki properti fisika yang sama. Kesimpulannya, kita dapat dengan mudah memisahkan campuran dua diastereoisomer, tapi akan kesulitan memisahkan campuran dua enantiomer. 

Dalam laboratorium pemisahan fisis suatu campuran rasemik menjadi enantiomer-enantiomer murni disebut resolusi (atau resolving) 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 dengan cara kimia atau fisika biasa. Sebagai gantinya, ahli kimia terpaksa mengandalkan reagensia kiral atau katalis kiral (yang hampir selalu berasal dari dalam organisme hidup).

Suatu cara untuk memisahkan campuran rasemik atau sekurangnya mengisolasi enantiomer murni adalah mengolah campuran itu dengan suatu mikroorganisme yang hanya akan mencerna salah satu dari enantiomer itu. Misalnya (R)- nikotina murni dapat diperoleh dari (R)(S)- nikotina dengan menginkubasi campuram rasemik itu dengan bakteri Pseudomonas Putida yang mengoksidasi (S)- nikotina tetapi tidak (R)-enantiomer.

Pertemuan Keenam Stereokimia

Setereokima

Apa sih stereokimia itu? stereokimia merupakan studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, yaitu bagaimana atom-atom dalam molekul di tata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain.

1. Isomeri Geometri dalam Alkena dan Senyawa Siklik
    a.  Isomer Geometri dalam Alkena (cis-trans)
         Syarat Isomer geometri dalam alkena:
         * Tiap ataom karbon yang terlibat dalam ikatan pi mengikat dua gugus yang berlainan*

         Keisomeran geometri menghasilkan 2 bentuk isomer yaitu :

• bentuk cis (jika gugus-gugus sejenis    terletak pada sisi yang sama) dan 
• bentuk trans (jika gugus-gugus sejenis terletak berseberangan).

 Contoh:

2-butena CH₃-CH=CH-CH₃ mempunyai isomer cis dan trans:      

 
 b. Isomeri Geometri dalam Senyawa Siklik
atom-atom yang tergabung dalam suatu cincin, tidak bebas berotasi mengelilingi ikatan-ikatan sigma cincin tersebut.
Contoh:
1,2-dibromosiklopentena mempunyai isomer cis dan trans:

c. Sistem tatanama E-Z
Bila tiga atau empat gugus yang terikat pada atom karbon ikatan rangkap berlainan, tetap diperolah pasangan isomer geometri tetapi sulit untuk penamaan cis dan trans maka digunakan sistem (E) dan (Z). Bila gugus prioritas tinggi berada pada sisi yang berlawanan dari ikatan pi maka isomer itu (E) = entgegen, jika satu sisi (Z) = zusammen.
Contoh:
2-kloro-2-butena



2. Konformasi dan Kiralitas Senyawa Rantai Terbuka
a. Konformasi
Bila alkana yang mempunyai 2 atau lebih atom karbon diputar mengelilingi garis ikatan karbon-karbonmaka akan menghasilkan tatanan 3 dimensi yang berbeda-beda. Setiap tatanan 3 dimensi atom-atom yang dihasilkan oleh rotasi pada sumbu ikatan tunggal disebut konformasi. 

dasar : ikatan tunggal dapat diputar
proyeksi newman : cara memandang ikatan C-C dari salah satu ujung rantai
Contoh:
etana 



staggered (goyang) lebih stabil dari pada eklips (tindih)


b. Kiralitas Senyawa Rantai Terbuka
suatu benda yang tidak dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya disebut kiral, sebaliknya akiral adalah sebuah benda  yang dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya. kiralitas terjadi karena molekul tersebut mengandung sebuah atom karbon sp3 dengan 4 gugus yang berlainan, disebut juga atom carbon asimetrik, atau atom karbon kiral. penataan gugus-gugus disekitar atom kiral disebut konfigurasi mutlak.
contoh: 

Pertemuan kelima Isomer Struktur Senyawa Hidrokarbon dan Sistem Nomenklatur

   Isomer Struktur  Senyawa Hidrokarbon dan Sistem Nomenklatur 

1.      Sistem Nomenklatur

Aturan pemberian nama hidrokarbon telah dikeluarkan oleh IUPAC agar dapat digunakan secara internasional. pemberian nama ditujukan agar dapat menunjukkan jumlah atom C dan rumus strukturnya. Karena Banyaknya kemungkinan struktur senyawa karbon, menyebabkan perlunya pemberian nama yang dapat menunjukkan jumlah atom C dan rumus strukturnya.

Nama Hidrokarbon berdasarkan  jumlah atom karbon :

ALKANA                            ALKENA                           ALKUNA
C1    : Metana                       Metena                               Metuna
C2    : Etana                          Etena                                 Etuna
C3    : Propana                      Propena                             Propuna
C4    : Butana                        Butena                               Butuna
C5    : Pentana                      Pentena                             Pentuna
C6    : Heksan                       Heksena                             Heksuna
C7    : Heptana                      Heptena                             Heptuna
C8    : Oktana                        Oktena                               Oktuna
C9    : Nonana                       Nonena                               Nonuna
C10  : Dekana                      dekena                                Dekuna
C11  : Undekana                  Undekena                           Undekuna
C12  : Dodekana                   Dodekena                         Dodekuna
C13  : Tridekana                   Tridekena                         Tridekuna
C14  : Tetradekana              Tetradekena                    Tetradekuna
C15  : Pentadekana              Pentadekena                   Pentadekuna
C16  : Heksadekana             Heksadekena                  Heksadekuna
C17  : Heptadekana              Heptadekena                  Heptadekuna
C18  : Oktadekana                 Oktadekena                    Oktadekuna
C19  : Nonadekana                Nonadekena                   Nonadekuna
C20  : Eikosana                      Eikosena                          Eikosuna
C21  : Heneikosana                Heneikosena                 Henoikosuna
C22  : Dokosana                     Dokosena                        Dokosuna
C23  :Trikosana                       Trikosena                       Trikosuna
C24  : Tetrakosana                  Tetrakosena                  Tetrakosuna
C25  : Pentakosana                 Pentakosena                 Pentakosuna
C26  : Heksakosana                Heksakosena                 Heksakosuna
C27  : Heptakosana                 Heptakosena                Heptakosuna
C28  : Oktakosana                    Oktakesena                  Oktakosuna
C29  : Nonakosana                   Nonakosena                 Nonakosuna
C30  : Trikontana                       Trikontena                    Trikontuna
C40  : Tetrakontana                   Tetrakontena                Tetrakontuna
C50  :Pentakontana                     Pentakontena                 Pentakontuna
C60  : Heksakontana                   Heksakontena                Heksakontuna
C70  : Heptakontana                   Heptakontena                 Heptakontuna
C80  : Oktakontana                     Oktakontena                     Oktakontuna
C90  : Nonakontana                     Nonakontena                  Nonakontuna
C100: Hentana                             Hentena                             Hentuna

Aturan tata nama alkana menurut IUPAC

a)      Rantai tidak bercabang (lurus) Jika rantai karbon terdiri dari 4 atom karbon atau lebih, maka nama alkana diberi alawal n- (normal)

Contoh: CH₃ CH₂ CH₂ CH₃ = n-butana

b)      Jika rantai karbon bercabang, maka:

·        Tentukan rantai induk (rantai karbon terpanjang)

Rantai induk diberi nama alkana.

Contoh:

rantai induk terdiri dari 6 atom C, sehingga diberi nama heksana

·        Berilan nomor pada rantai induk dari ujung terdekat cabang

Contoh:

-         dipilih penomoran dari ujung bawah kerena cabang berada pada nomor yang lebih kecil..

·        Tentukan cabang (terikat pada rantai induk). Cabang merupakan gugus alkil dan beri nama alkil sesuai struktur alkilnya. Perhatikan beberapa gugus alkil berikut:

Tabel Nama Alkil

Contoh:

·        Urutan penulisan nama.

Cabang + rantai Induk

Nama untuk struktur di atas adalah: 3-metilheksana

-         jika terdapat lebih dari satu alkil sejenis, maka tulis nonor-nonor cabang dari alkil sejenis dan beri awalan alkil dengan di, tri, tetra, penta dan seterusnya sesuai dengan jumlah alkil sejenis.

Contoh:

-         Jika terdapat dua atau lebih jenis alkil, maka nama-mana alkil disusun menurut abjad.

Contoh:

c)      Tambahan untuk penomoran khusus

·        Jika terdapat beberapa pilihan rantai induk yang sama panjang, maka pilih rantai induk yang mempunyai cabang lebih terbanyak

Contoh:

Rantai induk = 5 atom C Rantai induk = 5 atom C,Cabang = 2 (metil dan etil) Cabang = 1 (isopropil),Sehingga yang dipilih adalah struktur yang pertama : 3-etil-2-metilpentana

·        Gugus alkil dengan jumlah atom C lebih banyak diberi nomor yang lebih kecil.

Contoh:

-         Dari kiri, nomor 3 terdapat cabang etil

-         Dari kanan, nomor 3 terdapat cabang metil

-         Sehingga yang dipilih adalah penomoran dari kiri: 3-etil-4metilpentana.

2.      Isomer Struktural

Isomer Struktural adalah beberapa senyawa yang sama mempunyai rumus kimia sama tetapi mempunyai struktur yang berbeda dan sifat fisik serta kimia yang berbeda. Isomer struktural pada hidrokarbon terbagi menjadi dua jenis, yaitu: isomer rantai dan isomer posisi.

·        Isomer rantai
Isomer ini muncul karena kemungkinan percabangan rantai karbon.

Contoh:

Ada dua isomer dari butana (C₄H₁₀). Dalam salah satu dari mereka, atom karbon terletak pada “rantai lurus” sedangkan yang lain rantai bercabang

·        Isomer posisi
Dalam isomer posisi , kerangka karbon dasar tetap tidak berubah, namun kelompok-kelompok penting yang berpindah-pindah pada kerangka itu.

contoh:

Ada tiga isomer posisi dengan rumus molekul C₄H₈. Dalam dua dari mereka posisi alkena berada pada no 1 tetapi salah satunya meiliki cabang dan yang lain berada pada no 2.

3.      Isomer pada Alkana

Isomer pada alkana hanya terdapat 1 isomer saja yaitu isomer rangka (rantai). Semakin banyak jumlah atom karbon penyusun alkana, semakin banyak jumlah isomer alkana -nya.

Tabel: Jumlah isomer alkana dari beberapa senyawa

Jumlah atom C	4	5	6	7	8	9	10	15	20
Rumus molekul	C4H10	C5H12	C6H14	C7H16	C8H18	C9H20	C10H22	C15H32	C20H42
Jumlah isomer	2	3	5	9	18	35	75	4.347	366.319

Contoh:

Senyawa dengan rumus molekul C₄H₁₀ mempunyai dua struktur yang berbeda, yaitu:

Dalam bentuk model molekul:

Perbedaan antara senyawa n-butana (baca: normal butana) dengan metil propana adalah pada kerangka rantai karbonnya. Rantai n-butana tidak bercabang, sedangkan metil propana rantainya bercabang pada atom C-2. Perbedaan struktur kedua senyawa tersebut mengakibatkan kedua sifat, di mana titik didih n-butana adalah -0,4^oC sedangkan titik didih metil propana adalah -11,6^oC.

Tugas: pada etilen mengapa sudut ikat antara H-C-C lebih besar dibandingkan dengan sudut ikat antara H-C-H?

Jawaban: karena,  menurut prinsip dasar dari TDE (Teori Domain Elektron)  
setiap PEI (Pasanga Elektron Ikatan) di nilai 1 domain (biak dalam ikatan tunggal, rangkap 2, dan rangkp 3), namun domain yang terdiri dari 2 atau 3 pasang elektron (ikatan rangkap 2 atau 3) akan mempunyai gaya tolak yang lebih besar dari pada domain yang hanya terdiri dari sepasang elektron.