TUGAS TERSTRUKTUR

TUGAS TERSTRUKTUR

3. Jelaskan mengapa suatu sikloheksana terdisubtitusi-cis-1,3 lebih stabil dari pada        struktur-trans-padanan nya?

jawaban :

  Jika ditinjau dari segi regangan cincinnya, yang dihitung berdasarkan harga kalor pembakaran, terbukti bahwa harga regangan total cincin yang terbesar adalah pada siklopropana,siklobutana, dan siklopentana. Pada sikloheksana harganya = 0, yang sama dengan harga senyawa rantai terbuka. Besarnya harga regangan pada siklopropana tersebut disebabkan oleh adanya regangan sudut dan regangan sterik.

Cis-1,3-dimetilsikloheksana

Trans-1,3-dimetilsikloheksana

Dalam hal sikloheksana ter-1,2-disubstitusikan, trans – isomer lebih stabil dari cis

– isomer, karena kedua substituennya dapat berposisi ekuatorial. Tetapi bila kedua

substituent itu 1,3 satu terhadap yang lain pada suatu cincin siklohekana, maka cis –

isomer lebih stabil dari pada trans – isomer, Karena kedua substituent dalam 1,3 –

isomer, dapat berposisi ekuatorial. Dalam trans-1,3-isomer, 1 gugus terpaksa berposisi.Dalam trans-1,3-isomer, 1 gugus terpaksa berposisi Dalam hal sikloheksana ter-1,2-disubstitusikan, trans – isomer lebih stabil dari cis– isomer, karena kedua substituennya dapat berposisi ekuatorial. Tetapi bila kedua substituent itu 1,3 satu terhadap yang lain pada suatu cincin siklohekana, maka cis –isomer lebih stabil dari pada trans – isomer, Karena kedua substituent dalam 1,3 –isomer, dapat berposisi ekuatorial. Dalam trans-1,3-isomer, 1 gugus terpaksa berposisi.pada kasus tersubstitusi 1,3–dimetilsikloheksana, maka konformasi cis lebih stabil daripada posisi trans, karena pada posisi cis adalah e,e, sedangkan trans adalah a,e.

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

jawab:

STEREOKIMIA II

STEREOKIMIA

A.     KONFIGURASI MUTLAK DAN RELATIF

·        Konfigurasi Mutlak (Absolute)

Konfigurasi mutlak yaitu konfigurasi yang penataan atom-atomya tak terbantahkan dalam ruang tiga dimensi. Selain itu konfigurasi mutlak didefinisikan sebgai urutan penataan keempat gugus disekitar suatu atom karbon kiral. Konfigurasi mutlaksuatu enantiomer adalah khas struktur molekulnya. System untuk menyatakan konfigurasi mutlak ialah system (R) dan (S) atau system Chand-Ingold-Prelog. Huruf Rberasal dari kata latin Rectus, “kanan” sedangkan S dari kta latin sinister,”Kiri”. Arah orientasi R adalah searah dengan jarum jam sedangkan arah orientasi S berlawnan dengan arah jarum jam.

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.

·        Konfigurasi Relatif

Konfigurasi relative adalah konfigurasi yang membandingkan penataan atom-atom dalam ruang tiga dimensi dalam suatu senyawa dengan senyawa yang lain. Konfigurasi relatife menggunakan arah orientasi D (Dekstro) dan L (Levo). Dekstro memutar kekanan (+) dan lev memutar kekiri (-). System penggambaran konfigurasi relative dengan menggunakan ketentuan proyeksi Fischer. Penggambaran molekul dalam bentuk tiga dimensinya disebut proyeksi Fischer yang ditemukan oleh ilmuan bernama Emil Fischer. Dalam menggambarkan struktur proyeksi Fischer Harus memperhatikan Beberapa aturan , antara lain :

a.       Gugus-gugus yang diletakkan horizontal adalah gugus yang mendekati pengamat.

b.       Gugus-gugus yang diletakkan vertical adalah gugus yang menjauhi pengamat.

c.        Hetero atom (atom selain C dan H) diletakkan pada garis horizontal. Sedangkan C diletakkan pada garis Vertikal.

d.      Carbon dengan bilangan oksidasi lebih tinggi diletakkan diatas.

Suatu molekul dikatakan kiral jika molekul tersebut mampu memutar bidang putar polarisasinya. Proyeksi Fischer terhadap gliseraldehida dengan rantai karbon digambarkan secara vertical dengan gambar struktur sebagai berikut :

B.     PEMISAHAN CAMPURAN RESEMIK

 pemisahan itu sendiri adalah suatu cara yang digunakan untuk memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau sekelompok senyawa yang mempunyai susunan kimia yang berkaitan dalam satu bahan baik dari skala laboratorium maupun dari skala industri.  campuran resemik yaitu dimana suatu campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama,sepasang enentiomer itu terdiri atas enantiomer (R) dan enentiomer (S).

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.

Ada beberapa cara yang dapat digunakan

a)      Pemisahan secara mekanik

            Cara ini dapat dikerjakan bilamana bentuk-bentuk zatnya mempunyai bentuk Kristal tertentu yang baik, dan bentuk-bentuk D dan L merupakan bayangan cermin satu terhadap lainnya, hingga dengan demikian zat tersebut dapat diambil dengan tangan. Cara ini telah dilakukan oleh Pasteur dalam usahanya memisahkan asam-asam tartrat.

b)      Cara biokimia

            Pasteur dalam percobaan menemukan bahwa bila mikroorganisme panicillium glaucum ditumbuhkan di dalam larutan encer berair dari garam-garam nutriet (garam-garam fosfat ammonium) yang mengandung asam rasemat, yang mula-mula merupakan larutan yang tak aktip, ternyata lama-kelamaan menjadi putar kekiri. Mikro organism ternyata merusak d-tartrat dan akibatnya terjadi bentuk L.

c)      Dengan menggunkan senyawa-senyawa yang aktip optic

Pada cara ini digunakan basa yang aktif optic (alkaloid) seperti l-morphine, i-kuinin atau i-brucin, hingga kalau ditambahkan pada campuran dl-asam akan membentuk dua buah garam yang tidak endapan.

STEREOKIMIA

STEREOKIMIA 

Strereokimia adalah studi mengenai molekul – molekuldalam ruang tiga dimensi, yakni bagaimana atom – atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain.

Istilah dalam stereokimia

·         Stereoisomer

senyawa berlainan yang mempunyai struktur sama, berbeda hanya  dalam hal penataan atom-atom dalam ruangan.

·         Isomer geometrik atau isomer cis-trans 

 stereoisomer yang berbeda karena gugus-gugus berada pada satu sisi atau pada sisi-sisi yang berlawanan terhadap letak ketegaran molekul.

·         Konformasi

 penataan atom atau gugus-gugus yang terikat oleh ikatan sigma dalam ruang secara berlainan akibat rotasi atom/ gugus tersebut mengelilingi ikatan tersebut. Obyek apa saja yang tak dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya dikatakan kiral, sebaliknya obyek yang dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya disebut akiral. Sebuah molekul akiral dan molekul bayangan cerminnya yang dapat diimpitkan adalah yang sama, tetapi sebuah molekul kiral tidak dapat diimpitkan pada bayangannya cerminnya, merupakan dua senyawa berlainan yang disebut enantiomer. 

·         Atom karbon kiral atau atom karbon asimetrik

atom karbon yang mengikat empat gugus yang berlainan. Cara penentuan konfigurasi suatu karbon kiral dapat menggunakan sistem konfigurasi absolut R/S atau Chan-Ingold-Pulog(CIP).

.

a.      Isomeri geometri dalam alkena dan senyawa siklik

Isomer adalah senyawa-senyawa karbon yang memiliki rumus molekul sama tetapi rumus strukturnya berbeda.Sebuah molekul bukanlah partikel yang diam, melainkan bergerak. atom dan gugus yang terikat hanya dengan ikatan sigma dapat berotasi sedemikian sehingga bentuk keselururhan sebuah molekul selalu berubah berkesinambungan. berbeda dengan gugus – gugus yang terikat oleh ikatan rangkap, tak akan bisa berputar tanpa mematahkan ikatan pi itu. Energi yang dibutuhkan untuk mematahkan ikatan pi antara karbon dengan karbon (sekitar 68 kkal/mol) tak tersedia pada temperatur kamar, sehingga memerlukan keadaan khusus. Karena ketegaran ikatan pi inilah maka gugus – gugus yang terikat pada karbon berikatan pi terletak dalam ruang relatif satu sama lain.

Persyaratan isomeri Geometrik dalam alkena ialah bahwa  setiap atom karbon yang terlibat dalam ikatan pi mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl, atau CH3 dan Cl. Jika salah satu atom karbon berikatan rangkap itu mempunyai dua gugus yang identi, misalnya dua atom H atau dua gugus CH3, maka tak mungkin terjadi isomeri Geometrik.

Isomeri geometri atau isomeri cis-trans dapat ditemukan juga pada senyawa siklik berikatan tunggal atau sikloalkana. Seperti juga pada ikatan rangkap, ikatan tunggal pada suatu struktur cincin tidak dapat berotasi bebas. Oleh karena itu, bila terdapat dua atom karbon anggota cincin yang masing-masing mengikat dua gugus berbeda selain atom karbon anggota cincin, maka akan ditemukan isomeri geometri. Struktur cis, bila gugus-gugus pada dua atom karbon cincin tersebut terletak pada sisi yang sama dari bidang cincin, sebaliknya bila gugus-gugus pada dua atom karbon cincin terletak pada sisi yang berlawanan dari bidang cincin, maka bentuk struktur tersebut adalah trans.Isomeri cis-trans hanya dapat terbentuk bila terdapat dua karbon anggota cincin yang masing-masing mengikat dua gugus berbeda. 

Contoh :

Berbeda halnya dengan gugus atau atom yang terikat oleh ikatan rangkap dimana ada ikatan sigma dan pi dalam molekul (sp2). Gugus atau atom ini tidak dapat berotasi tanpa mematahkan ikatan pi –nya terlebih dahulu. Sehingga ada sifat ketegaran adalam molekul yang menyebabkan jika letak atom atau gugusnya berbeda, maka sifat senyawa tersebut berbeda pula. Artinya lagi kedua senyawa tersebut adalah berbeda.

Contoh :

Kedua senyawa diatas adalah berbeda dimana pada senyawa pertama letak atom Cl-nya sesisi sedangkan pada senyawa kedua letak atom Cl-nya berbeda sisi. Senyawa pertama tidak mudah diubah menjadi senyawa kedua, begitu juga sebaliknya karena ikatan rangkap antara atom karbonnya berisifat tegar.

Jika dalam senyawa, dua gugus atau atom yang sama terletak pada satu sisi ikatan pi, maka disebut dengan cis, dan jika letaknya berlwanan disebut dengan trans.

Perbedaan kedua senyawa dapat dibuktikan dari perbedaan sifat fisikanya seperti titik didih kedua senyawa yang berbeda. Senyawa cis-1,2-dikloroetena memiliki titik didh 60 derajat celsius sedangkan senyawa trans-1,2-dikloroetena memiliki titik didih 48 derajat celsius.

Notasi E dan Z

Sistem penamaan isomer cis/trans tidaklah efektif ketika terdapat lebih dari dua substituen pada ikatan ganda. Notas E/Z dapat digunakan untuk kasus seperti ini. Z (berasal dari Bahasa Jerman zusammen) berarti bersama dan berkorespondensi dengan istilah cis; E (berasal dari Bahasa Jerman entgegen) berarti berlawanan dan berkorespondensi dengan istilah trans.

Sebuah konfifurasi molekul disebut E atau Z tergantung pada kaidah prioritas Cahn-Ingold-Prelog (nomor atom yang lebih tinggi memiliki prioritas lebih tinggi). Untuk setiap atom yang melekat pada ikatan ganda, diperlukan penentuan substituen mana yang memiliki prioritas lebih tinggi. Jika dua substituen berprioritas leih tinggi berada pada sisi yang sama, susunan ini disebut Z; sedangkan jika berlawanan, susunan ini disebut E.

b.      Konformasi dan kiralitas senyawa rantai terbuka

1.      Konformasi Senyawa Rantai Terbuka

Dalam suatu molekul rantai terbuka, atom-atomnya memiliki peluang tak terhingga jumlah penataan/posisinya di dalam suatu ruang. Etana misalnya memiliki penataan (konformasi) dengan berbagai variasi posisi di dalam ruang.Etana mempunyai  konformasi goyang dan eklips. Konformasi goyang artinya atom-atom hidrogen atau gugus-gugus terpisah secara menjauh, sedangkan konformasieklips yaitu atom-atom hidrogen atau gugus-gugus sedapat mungkin saling berdekatan.

Rotasi mengelilingi ikatan sigma sering disebut dengan “rotasi bebas”. Konformasi eklips kurang stabil dibandingkan dengan bentuk goyang dari etana sebab mempunyai energi sebesar kira-kira 3 kkal/mol lebih tinggi daripada konformasi goyang.

2.      Kiralitas Senyawa Rantai Terbuka

Kiralitas senyawa rantai terbuka terjadi jika gugus c dalam rantai terbuka tangan tanganya telah berikatan dengan logam atau gugus fungsi lainnya. Atau bias juga bagaimana penataan kiri atau kanan atom – atom disekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomeri.

Isomer Struktur Senyawa Hidrokarbondan Sistem Nomenklatur

Isomer Struktur Senyawa Hidrokarbondan Sistem Nomenklatur

A.   Sistem Nomenklatur

Didalam sistem nomenklatur ada tiga penamaan yaitu :

1.      Parent yaitu rantai karbon terpanjang (rantai induk)

2.      Prefix yaitu cabang

3.      Suffik yaitu gugus fungsional (-ana,- ena dan - una)

B.     ISOMER STRUKTUR

a)      Isomer rangka adalah senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul sama tetapi  kerangkanya berbeda.

Contoh pada alkana, alkena, dan alkuna.

1) Pentana (C₅H₁₂).

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

CH₃-CH- CH₂-CH₃                        2-metilbutana

                          |

                        CH3

Pada alkena dan alkuna, letak ikatan rangkapnya sama tetapi bentuk kerangka bangunnya berbeda

Contoh :

  1) Alkuna C₆H₁₀

 coba beri nama ke empat isomer tersebut

2) Pentena (C₅H₁₀)

CH₂ = CH-CH₂-CH₂– CH₂-CH₃             1-heksena

CH₂ = CH-CH-CH₂-CH₃                        3-metil-1-pentena

                               |

                           CH₃

CH₂ = C-CH₂– CH₂-CH₃                        2-metil-1- pentena

                          |

                          CH₃

b)       Isomer Posisi

Isomer posisi adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama tetapi posisi gugus fungsinya berbeda.

Contoh pada alkena dan alkuna.

1) Alkuna dianggap mempunyai gugus fungsi   , isomer dimana letak gugus

            fungsinya berbeda.

Contoh di atas : 1 heksuna berisomer posisi dengan 2-heksuna

                          4-metil-1-pentuna berisomer posisi 4-metil-2-pentuna

                          1-heksuna berisomer rangka dengan 4-metil-1-pentuna

2) Heksena (C₆H₁₂)

CH₂= CH – CH₂ – CH₂ – CH₂ -CH₃                         1-heksena

CH₂– CH= CH₂ – CH₂ – CH₂ -CH₃                                       2-heksena   

3) Butuna  (C₄H₆)

CH C-CH₂-CH₃                           1-butuna

CH₃-C C-CH₃                              2-butuna

c)       Isomer Geometri

Isomer geometri adalah senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul sama tetapi struktur ruangnya berbeda.

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.

Perhatikan 2 senyawa berikut :

CH₂=CH-CH₃    bila digambarkan sebagai berikut :

 Coba perhatikan C sebelah kiri, atom C tersebut mengikat 2 atom yang sama yaitu atom H, sedang C sebelah kiri mengikat 2 gugus atom berbeda yaitu  H dan CH_3.

Perhatikan   2- butena   CH₃-CH=CH-CH_3,  bila digambarkan sebagai berikut :

C sebelah kiri, atom C tersebut mengikat 2 gugus atom yang berbeda yaitu atom H dan gugus –CH₃,begitu juga C sebelah kiri mengikat 2 gugus atom berbeda yaitu  H dan CH_3.  Jadi :

–       1-propena (CH₂=CH-CH₃) tidak mempunyai isomer cis-trans

Saved

–       2-butena CH₃-CH=CH-CH₃ mempunyai isomer cis-trans.

d)      Isomer Pada Alkana

Isomer adalah peristiwa di mana suatu senyawa karbon mempunyai  rumus molekul sama tetapi struktur berbeda.Contoh Senyawa dengan rumus molekul C₄H₁₀ mempunyai dua struktur yang berbeda, yaitu:

Atau jika diungkapkan 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.

pertanyaan:

Apa yang menyebabkan sudut ikatan pada H-C-H lebih pendek dibandingkan sudut ikatan H-C-C ?

jawab:

        panjang ikatan rangkap tiga lebih pendek bila dibandingkan dengan ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal, ikatan rangkap dua lebih pendek dari ikatan tunggal. Dan ikatan C dengan H lebih pendek dari ikatan tunggal antara C dengan C. Panjang dan kekuatan suatu ikatan tergantung dari hibridisasi dari atom yang saling berikatan. Semakin besar karakter s dalam orbital yang digunakan atom-atom untuk membentuk ikatan, semakin pendek dan kuat ikatan tersebut. 

         jika tolakan antar pasangan elektron dalam kulit valensi atom sama besar maka seharusnya sudut ikatan sesuai dengan perkiraan. namun, pada kenyataannya tidak sesuai. ada perbedaan kekuatan

PEB menolak lebih kuat dari PEI sebab pasangan elektron bebas memerlukan ruang lebih besar dibndingkan pasangan elektron ikatan. pada PEB pergerakan elektron lebih leluasa dibandingkan PEI yang kaku dan tegar akibat terikat diantara dua atom. akibatnya, PEB memerlukan ruang gerak yang lebih besar dari PEI dan berdampak pada tolakan PEB lebih besar dibandingkan tolakan pada PEI