TUGAS TERSTRUKTUR TATAP MUKA KE-6 DAN KE-7

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

 

      jawab: 

      berdasarkan stabilitas termodinamika maka bentuk kursi lebih stabil dibanding dengan konformasi dalam bentuk prahu (gaya tolaknya lebih rendah), sehingga kesetimbangan lebih mengarah ke bentuk kursi. untuk sikloalkana lebih besar daripada sikloalkana seperti sikloheptana dan seterusnya angel of strain juga lebih besar dari 11 dengan sudut di atas 109 derajat. hal inilah yang menyebabkan pada umumnya yang ditemukan adalah sikloheptana dan sikloheksana. siklo heksana terdistribusi mono, di, tri, dan seterusnya maka pakai substituen pada setiap atom karbon yang dapat berada pada posisi aksial (a) dan posisi ekuatorial (e) sebagai berikut ini :

      suatu gugus metil tunggal menyukai posisi ekuatorial pada suatu cincin sikloheksana, dua gugus metil pada suatu cincin sikloheksana juga menyukai posisi-posisi ekuatorial, jika dimungkinkan. dalam hal sikloheksana ter-1,2-disubstitusikan, trans-isomer lebih stabil daripada trans cis-isomer, karena kedua substituennya dapat berposisi ekuatorial. tetapi bila kedua substituen itu 1,3 satu terhadap yang lain pada suatu cincin sikloheksana, maka cis-isomer akan lebih stabil daripada trans-isomer karena kedua substituen dala 1,3-isomer, dapat berposisi ekuatorial dalam trans 1,3-isomer, satu gugus terpaksa berposisi aksial

 

 

 

 

 

 

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

 

 

      jawab  :

2,3,4-pentanatriol.

 

 

 

pertemuan 7

KONFIGURASI MUTLAK DAN RELATIF

1.       Relatif (Ketentuan Fischer)

Proyeksi fischer ini dikemukakan pada abad 19 oleh seorang ahli kimia berkebangsaan jerman yaitu Emil Fischer. Ia mengemukakan bahwa rumus proyeksi untuk menunjukkan penataan ruang (dari) gugus-gugus disekitar atom kiral. Karena fischer mengembangkan rumus-rumus ini untuk menyatakan molekul gula, maka disini akan digunaka gula tersederhana untuk menggambarkan tipe proyeksi fischer yang lazim dipakai dewasa ini : 2,3-dihidroksipropanal (biasanya disebut gliseraldehida) dan 2,3,4-trihidroksibutana (eritrosa). Gliseraldehida mempunyai satu atom karbon kiral (karbon 2), sementara eritrosa mempunyai dua karbon kiral (karbon2 dan3).

Untuk Gliseraldehida

Untuk Eritrosa

            Dalam menggambarkan suatu proyeksi Fischer, diandaikan bahwa molekul itu diulur (stretched) sepenuhnya dalam bidang kertas dengan semua substituennya eklips, tanpa memperdulikan konformasi apapun yang disukai. Rumus-rumus eritrosa tersebut diatas menunjukkan konformasi yang digunakan untuk proyeksi Fischer. Menurut perjanjian, gugus karbonil (atau gugus berprioritas tata nam tertinggi) diatruh pada atau didekat ujung teratas. Jadi karbon teratas adalah karbon 1. Tiap titik potong garis horizontal dan vertikal menyatakan sebuat atom karbon kiral. Tiap garis horizontal melambangkan suatu ikatan ke arah pembaca, sementara garis vertikal melambangkan ikatan kebelakang menjauhi pembaca.

            Proyeksi Fischer dapat diputar 180^o dalam bidang kertas, tetapi proyeksi ini tidak boleh dijungkirbalikkan maupun diputar dengan sembarang sudut lain. Salah satu dari dua operasi ini akan menghapus rumus itu dari dalam proyeksi Fischer dan mengakibatkan struktur yang salah.

Proyeksi Fischer adalah suatu cara singkat dan mudah untuk memaparkan molekul kiral. Oleh adanya keterbatasan proyeksi ini, seperti misalnyaketerbatasan dalam hal rotasi proyeksi Fischer harus diterapkan dengan hati-hati. Disarankan agar mengubah dulu proyeksi Fischer ke rumus dimensional atau bola dan pasak (atau menggunakan model molekul) bila akan melakukan manipulasi ruang.

2.      Konfigurasi Mutlak (ketetapan Chad Ingold Prelog)

Urutan penataan keempat gugus disekitar suatu atom karbon kiral disebut Konfigurasi Mutlak disekitar atom itu. Sepasang enantiomer mempunyai konfigurasi yang berlawanan. Arah pemutaran bidang polarisasi cahaya oleh suatu enantiomer adalah suatu sifat fisika. Konfigurasi mutlak suatu enantiomer adalah khas struktur molekulnya. Tak terdapat hubungan yang sederhana antara konfigurasi mutlak suatu enentiomer tertentu dan arah perputaran bidang polarisasi cahaya olehnya.

            Telah ditunjukkan bagaimana raha pemutaran bidang polarisasi cahaya dapat dinyatakan oleh (+) dan (-). Toh diperlukan juga suatu sistem untuk menyatakan konfigurasi mutlak itu. Yakni, penataan yang sesungguhnya dari gugus-gugus disekeliling suatu karbon kiral. Sistem itu adalah sitem (R) dan (S) atau sistem Chand Ingold Prelog. Huruf (R) berasal dari kata latin “rectus” yang berarti “kanan”, sedangkan (S) dari kata latin “sinister” berarti “kiri”. Atom karbon kiral apa saja mempunyai konfigurasi (R) atau konfigurasi (S). Oleh karena itu satu enantiomer adalah (R) dan enantimer lain adalah (S).

            Dalam sistem (R) dan (S), gugus-gugus diberi urutan prioritas, dengan menggunkan perangkat aturan yang sama seperti yang digunakan dalam sisitem (E) dan (Z) hanya saja urutan prioritas ini digunakan dengan craa sedikit berbeda. Untuk memberikan konfigurasi (R) atau (S) kepada suatu karbon kiral:

1. Urutkan keempat gugus (atau atom) yang terikat pada karbon kiral itu menurut urutan prioritas atau aturan deret Chan-Ingold-Prelog
2. Proyeksikan molekul itu sedemikian sehingga gugus yang berprioritas rendah berarah kebelakang.
3. Pilih gugus dengan prioritas tertinggi dan tarik suatu anak panah bengkok ke gugus dengan prioritas tertinggi berikutnya.
4. Jika anak panah ini searah dengan jarum jam , maka konfigurasi itu adalah (R). Jika arah anak panah berlawanan dengan jarum jam maka konfigurasi (S).

sebagai ilustrasi di ambil enantiomer-enantiomer 1-bromo-1-kloroetana.

1.      Urutkan keempat gugus. Disini yang diurutkan prioritas keempat atom itu adalah nomor atomnya: Br(tertinggi), Cl, C, H(terendah)

2.      Gambar proyeksi dengan atom berprioritas rendah (H) ada di belakang (atom ini tertutup oleh atom karbon dalam proyeksi dibawah ini).

3.      Tarik anak panah dari atom berprioritas tertinggi (Br) ke atom berprioritas tertinggi kedua (Cl)

4.      Berikan (R) dan (S). Perhatikan bagaimana singkatan (R) dan (S) dimasukkan dalam penamaan.

PEMISAHAN SUATU CAMPURAN RASEMIK

            Suatu cara untuk memisahkan campuran rasemik, atau sekurang-kurangnya mengisolasi satu enantiomer murni, adalah mengolah campuran itu dengan suatu mikroorganisme, yang hanya akan mencerna salah satu dari kedua enantiomer itu. Misalnya, (R)-nikotina murni dapat diperoleh dari (R)(S)-nikotina dengan menginkubasi campuran rasemik itu dengan bakteri pseudomonas putida, yang mengoksidasi (S)-nikotina, tetai tidak (R)-enantiomer.

            Teknik yang sangat umum untuk memisahkan sepasang enantiomer  ialah mereaksikan mereka dengan suatu reagensia  kiral sehingga diperoleh sepasang produk diastereomerik. Diastereomer-diastereomer adalah senyawa yang berlainan, dengan sifat fisika yang berlainan. Jadi, sepasang diastereomer dapat dipisahkan oleh cara fisika biasa , seperti kristalisasi.

            Sebagai ilustrasi, (R)(S)-RCO₂H dan (S)-RCO₂H ialah kedua enantiomer itu. Suatu asam karboksilat akan bereaksi dengan suatu amina, membentuk suatu garam.

Reaksi asam (R)(S) karboksilat dengan suatu amina, yang berupa suatu enantiomer murni, menghasilkan sepasang garam diastereomer: garam amina dari asam (R) dan garam amina dari asam (S).

Dalam reaksi ini produk yang mungkin hanyalah garam-(R,S) dan garam-(S,S), yang bukan enantiomer satu dari yang lain. Enantiomer kedua garam ini masing-masing ialah garam-(S,R) dan garam-(R,R). Tak satupun garam ini akan terbentuk, karena hanya digunakan (S)-amina.

            Setelah pemisahan, masing-masing garam diastereomerik ini diolah dengan basa kuat untuk memperoleh kembali aminanya. Amina dan ion karboksilat dapat dipisahkan oleh ekstraksi dengan pelarut seperti dietil eter (amina larut, sedang garam karboksilat tidak). Pengasaman lapisan air akan menghasilkan asam karboksilat bebas sebagai suatu enantiomer.

            Resolusi suatu asam rasemik bergantung pada pembentukan garam, dengan menggunakan suatu enantiomer tunggal (dari) suatu amina kiral. Amina yang lazim digunakan ialah amfetamina, yang dapat diperoleh sebagai enantiomer-enantiomer murni secara komersial dan strikhnina yang terdapat dalam alam.

.

.

.

.

pertemuan 6

STEREOKIMIA

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. Perbedaan antara stereokimia dengan isomer struktur yaitu pada isomer struktur posisi elektron berbeda-beda namun rumus molekul sama sedangkan stereokimia posisi dan rumus molekul tetap sama namun arah orientasinya yang berbeda. Tiga aspek stereokimia yang akan dicakup yaitu:

• Isomer geometri yaitu bagaimana ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomeri
• Konformasi molekul yaitu bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat berubah.
• Kiralitas molekul yaitu bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom di sekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomer.

Variasi struktur senyawa organik yaitu

1. Variasi jenis dan jumlah atom penyususn molekul
2. Variasi urutan atom yang terkait satu sama lain dalam suatu molekul
3.  Variasi penataan atom penyususn molekul dalam ruang tiga dimensi yang dikarenakan ketegaran (rigidity) dalam molekul.

Isomer Geometri

        Isomer adalah suatu molekul dengan jumlah dan jenis atom yang sama namun berbeda. Terdapat 2 jenis isomer yaitu

1)      Isomer struktural yaitu sebagai senyawa-senyawa dengan rumus molekul yang sama tetapi dengan urutan penataan atom-atom yang berbeda. Isomer struktural hanyalah satu macam isomeri.

2)      Isomeri geometri yaitu diakibatkan oleh ketegangan dalam molekul dan hanya dijumpai dalam dua kelas senyawa yaitu alkena dan senyawa siklik

Pada isomer geometri terdapat dua sebutan nama yaitu cis dan trans.  Pada gambar terlihat dua gugus yang terletak pada satu ikatan pi disebut cis (latin, “pada sisi yang sama”). Gugus-gugus yang yang terletak pada sisi-sisi yang berlawanan disebut dengan trans (latin, “berseberangan”).

Sifat-sifat fisik (seperti titim didih) cis- dan trans-1,2-dikloroetana berbeda. Memang mereka senyawa yang erlainan. Tetapi kedua senyawa ini bukanlah isomer-isomer struktural karena urutan ikatan atom-atom dan lokasi ikatan rangkapnya sama. Pasangan isomer ini masuk dalam kategori umum stereoisomer yaitu senyawa berlainan yang mempunyai struktur sama, berbeda hanya dalam hal penataan atom-atom dalam ruangan. Lebih lanjut pasangan isomer ini termasuk dalam kategori yang lebih spesifik yaitu isomer geometri atau juga disebut isomer cis-trans.

Persyaratan isomer geometridalam alkena ialah bahwa tiap 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 diberikan rangkap itu mempunyai 2 gugug identik , misalnya dua atom H atau dua gugus CH3, maka tak mungkin trjadi isomeri geometri.

 Konformasi Senyawa Rantai Terbuka

            Konformasi yang berbeda-beda disebut konformer ( dari kata “conformantional isomer”). Karena konformer dapat dengan mudah diubah satu menjadi yang lain, biasanya mereka tak dapat diisolasi satu bebas dari yang lain, seperti isomer struktural. Dalam rumus etana 3-kloro-1-propanol, telah diperagakan konformasi goyang , dalam mana atom-atom hidrogen atau gugus-gugus terpisah sejauh mungkin satu dari yang lian. Karena ikatan C-C dapat berotasi, maka atom-atom hidrogen dapat juga saling menutup, atau sedapat mungkin berdekatan satu dibelakang yang lain (konformasi Eklips).

            Rotasi mengelilingi ikatan sigma seringkali disebut rotasi bebas, tetapi sebenarnya rotasi ini tidaklah benar-benar bebas. Konformasi eklips dari etana kira-kira 3 kkal/mol kurang stabil (lebih tinggi energinya) dibanding dengan konformasi goyang, karena adanya tolak menolak antara elektron-elektron ikatan dan atom-atom hidrogen. Untuk berotasi dari konformasi goyang ke konformasi eklips satu mol molekul etana memerlukan 3 kkal energi. Karena pada temperatur kamar jumlah energi ini mudah diperoleh, maka rotasi itu dapat berlangsung dengan mudah. Tetapi, meskipun konformasi-konformasi etana mudah dipertukarkan pada temperatur kamar, pada saat kapan saja sebagian besar molekul etana berada dalam konformasi goyang karena energinya lebih rendah.

pertemuan 5

Isomer Struktural Senyawa Hidrokarbon dan Sistem Nomenklatur

• Sistem nomenklatur

Pada tahun 1800, pada awal kimia organik baru muncul, semua senywa organik yang ditemukan belum diketahui strukturnya dan untuk mengindentifikasinya harus diberi nama. Para ahli kimia yang memberi nama senyawa organik tersebut lebih menekankan pada sifatnya, asalnya, atau sekadar memuaskan penemunya.  

Ketika banyak senyawa yang ditemukan atau yang disintesis (sekarang senyawa organik lebih dari dua juta jenis) terasa makin sukar memberi nama senyawa organik dengan nama trivial. Untuk mengatasi hal tersebut, pada tahun 1892 di jenewa para ahli kimia membuat suatu peraturan untuk tata nama kimia organik. Nama-nama itu disebut nama sistematik. Sistem yang dikembangkan itu disebut sistem nomenklatur IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) suatu perkumpulan para ahli kimia yang bertugas memperbarui dan memperbaiki sistem ini secara berkala.

Jumlah karbon	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	20	30
Awalan	Met-	Et-	Prop-	But-	Pent-	Heks-	Hept-	Okt-	Non-	Dek-	Undek-	Dodek-	Tridek-	Tetradek-	Pentadek-	Eikos-	Triakont

Rumus =          Awalan(Prefix) + Induk(Parent) + Akhiran(sufix)

•  Isomer Struktural

Isomer adalah molekul yang memiliki rumus molekul sama, tetapi memiliki pengaturan yang berbeda dari atom dalam ruang. Dalam isomer struktur, atom diatur dalam urutan yang sama sekali berbeda. Hal ini lebih mudah untuk melihat dengan contoh-contoh spesifik. Terdapat tiga jenis isomer yaitu

1.      Isomer menurut Strukturnya

Isomer yang memiliki rumus molekul yang sama namun mempunyai struktur yang berbeda. Isomer-isomer ini muncul karena adanya kemungkinan dari percabangan rantai karbon. Sebagai contoh, ada dua buah isomer dari butan, C₄H₁₀. Pada salah satunya rantai karbon berada dalam dalam bentuk rantai panjang, dimana yang satunya berbentuk rantai karbon bercabang.

Contoh

2.      Isomer menurut posisinya

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 C₄H₉Cl. Pada salah satunya clorida berada diujung dari rantai. Dan yang satunya lagi pada bagian tengah dari rantai.

3.             Isomer menurut fungsinya

     Pada variasi dari struktur isomer ini, isomer mengandung grup fungsional yang berbeda- yaitu isomer dari dua jenis kelompok molekul yang berbeda. Sebagai contoh, Etanol (alkohol) dan Dimetil Eter (eter)

•  Isomer pada alkana

Isomer alkana adalah senyawa yang mempunyai rumus struktur berbeda. Isomer alkana dimulai pada senyawa dengan jumlah atom C sebanyak 4. isomer alkana sangat banyak di kehidupan dari pada senywa lain.

Contoh:

Isomer pada C₄H₁₀

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ : n-butana

CH₃-CH-CH₃ : 2-metil propana atau isobutana
           I
         CH₃

NO	Isomer pentana(C5H12)
	Rumus Struktur	Nama senyawa	Titik Didih(0C)
1.  2. 3.	CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH2-CH3           .l         CH3             CH3           I CH3-C-CH3           I .      CH3	n-pentana 2-metil butana 2,2-dimetil propana	36  28 9

 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 tolakan antara PEI dan PEB, dimana PEB menolak lebih kuat dari PEI sehingga sudut ikatan di antara ketiga PEI lebih kecil dari perkiraan.  

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.