Tugas Terstruktur

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

Cis dan trans termasuk ke dalam isomer geometri, pada molekul sikloheksana, yang isomernya dapat bersifat cis dan trans, apabila molekul tersebut terdistribusi oleh dua gugus atom. Tiap atom karbon dari sikloheksana mengikat dua atom hydrogen. Ikatan pada salah satu hydrogen terletak pada bidang cincin secara kasar, hydrogen ini disebut hydrogen ekuatorial. Ikatan hydrogen yang lain sejajar dengan sumbu tersebut hydrogen ini disebut hydrogen aksial.

Konformasi pada sikloheksana dapat beragam, yakni kursi, setengah kursi, biduk belit dan biduk. Namun konformasi yang paling stabil untuk sikloheksana adalah konformasi kursi. Tak satupun dari konformasi-konformasi lain, mempunyai struktur hydrogen goyang yang diinginkan, seperti konfirmasi kursi.

Apabila gugus metil dalam metil sikloheksana berda pada posisi aksial maka gugus metil itu dan hidrogen-hidrogen aksial pada satu cincin akan saling menolak. Pada 1,3–dimetilsikloheksana dengan konformasi cis berada pada ekuatorial,akuatorial (e,e) sedangkan 1,3–dimetilsikloheksana dengan konformasi trans berada pada aksial, ekuatorial (a,e) hal ini lah yang menyebabkan suatu sikloheksana terdisubstitusi-cis-1,3 lebih stabil dari pada struktur-trans-padanan nya.

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

 

2. 

Konfigurasi Relatif dan Konfigurasi Mutlak

     Secara umum, kiralitas suatu objek paling nyata bila objek itu berinteraksi dengan objek kiral lainnya. Senyawa kiral itu sendiri berarti ketika karbon tertravalen mengikat empat gugus atau ligan yang berbeda. Kiral merupakan sifat ketanganan, dimana suatu objek disebut kiral jika tidak dapat ditumpangtindihkan dengan bayangan cerminnya.

     Entatiomer memiliki sifat kiral yang identik, seperti titik lelelh, titik didih, rapatan, dan berbagai jenis spektrum. Kelarutannya dalam pelarut biasa yang akiral juga identik. Namun, entationer memiliki sifat kiral yang berbeda, salah satunya ialah arah pemutaran cahaya terpolarisasi-bidang (searah atau berlawanan arah jarum jam).

     Meskipun entationer memutar cahaya terpolarisasi-bidang ke arah yang berlawanan, keduanya memiliki rotasi spesifik yang sama besarnya (tetapi dengan arah yang berlawanan), sebab besarnya derajat bukanlah sifat kiral. Hanya arah rotasi yang merupakan sifat kiral.

Konfigurasi Relatif (Ketentuan Fischer)

     Konfigurasi Relatif merupakan konfigurasi yang membandingkan atom-atom dalam ruang tiga dimensi dalam suatu senyawa dengan yang lain. Dalam menggamabarkan sturktur proyeksi fischer harus memperhatikan beberpa aturan, antara lain : gugus-gugus yang diletakkan horizontal adalah gugus-gugus yang mendekati pengamat. Gugus-gugus yang diletakkan vertikal adalah gugus-gugus yang menjauhi pengamat. Hetero atom (atom selain C dan H) diletakkan diatas. Contoh molekul Fischer untuk molekul metana (CH₄). Cara penggambaran metana dari bentuk 3 dimensi menjadi 2 dimensi ini didasarkan pada 4 point peraturan dalam menggambar proyeksi fischer.

     Pada gambar 3 dimensi atom H (hydrogen) nomor 1 dan 3 letaknya mendekati pengamat maka digambarkan dalam posisi horizontal. Dan H nomor 2 dan 4 menjauhi  pengamat maka digambarkan dalam posisi vertikal. Pada bentuk 3 dimensi sebenarnya besar sudut antara molekul hydrogen adalah 109,5° sedangkan pada bentuk 2 dimensi biasanya menggambarkan sudut antar molekul hydrogen 90°.

Konfigurasi mutlak (Ketentuan Cahn-Ingold-Prelog)

     Konfigurasi mutlak merupakan konfigurasi mutlak adalah konfigurasi yang penataan atom-atom dalam tiga dimensi dengan orientasi yang sudah pasti. Konfigurasi mutlak menggunakan arah orientasi R (rectus) dan S (sinister) untuk setiap pusat kiral dalma molekul dan merupakan pilihan untuk menentukan konfigurasi pusat kiral molekul obat . Penentuan pusat gugus yang melekat pada pusat kiral berdasarkan nomor atom yang bersangkutan. Arah orientasi R adalah searah jarum jam, sedangkan arah orientasi S adalah berlawanan jarum jam. Cara penentuan konfigurasi R dan S berdasarkan ketentuan Chan-Ingold-Prelog

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

Pemisahan Campuran resemik

     Proses pemisahan campuran resemik menjadi entatiomernya dinamakan resolusi. Karena entatiomer memiliki sifat akiral yang identik, kita memisahkan dengan cara mengonversinya menjadi  diastereomer, pisahkan diastereomer, dan kemudia merekonversi diastereomer yang sekarang telah terpisah menjadi enantiomernya kembali.

     Untuk memisahkan dua enantiomer, pertama-tama kita reaksikan dengan reagen kiral. Produknya kan berupa sepasang diastereomer. Diastereomer ini diketahui berbeda dalam semua jenis dan sifatnya dan dapat dipisahkan melalui metode biasa. Sesudah diastereomer-diastereomer ini dipisahkan, kemmudian kita melaksanakan reaksi yang meregenerasi reagen kira itu dan memisahkan enantiomernya.

Stereokimia

     Membahas mengenai stereokimia tidak terlepas dari orientasinya itu sendiri. Stereokimia merupakan studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relative terhadap yang lain. Jika dianalogikan perbedaan dari isomer struktur dan stereokimia ini seperti sistem duduk dalam perkuliahan, jika isomer struktur dianalogikan sebagai tempat duduk yang posisinya sama namun, dalam satu kelas itu berbeda-beda orang yang menempatinya setiap hari,  stereokimia dianalogikan perubahan dari arah atau orientasi tempat duduknya. Orientasi sendiri berarti arah kemana suatu atom menghadap secara geometris.

     Hidrokarbon terdiri dari hidrokarbon jenuh (yang berantai tunggal) dan hidrokarbon tak jenuh  (yang berantai rangkap baik itu rangkap dua maupun rangkap tiga).

Variasi struktur senyawa organic

• Variasi jenis & 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 (rigidity) dalam molekul

Stereoisomer

     Stereoisomer adalah suatu molekul yang mempunyai pelekatan atom yang sama tetapi berbeda susunan atomnya diruangan 3 dimensi. Dalam stereoisomer, atom yang menghasilkan isomer berada pada posisi  yang sama namun memiliki pengaturan keruangan yang berbeda. Contoh: isomer geometrik

Isomer geometri

     Isomer geometri merupakan isomer yang jenis, jumlah & urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul sama, namun mempunyai perbedaan  variasi penataan atom penyusun molekul dalam ruang 3 dimensi yang dikarenakan ketegaran (rigidity) dalam molekul.

• Isomer geometri pada hidrokarbon tak jenuh rantai terbuka.
• Isomer geometri pada hidrokarbon jenuh rantai terbuka.
• Isomer geometri pada hidrokarbon siklik.
• Isomer geometri pada hidrokarbon yang mempunyai pusat kiral

Isomer geometri pada hidrokarbon tak jenuh rantai terbuka

     Terdapat keterbatasan perputaran atom – atom yang terikat pada masing – masing atom C pada ikatan rangkap yang dikarenakan adanya antaraksi antara orbital p membentuk ikatan p. Contohnya : etana.

     Dalam  setiap satu atom C pada etana terdapat 3 ikatan sigma dan 1 ikatan p, di ikatan p terdapat elektron bebas. Dengan adanya ikatan p pergerakan atom-atom disepanjang ikatan sigma tidak leluasa. Hal inilah yang menyebabkan ketegaran (rigidity).

Isomer geometri cis dan trans

Cis : gugus sejenis terletak pada sisi yang sama

Trans : gugus sejenis terletak pada sisi yang bersebrangan.

Isomer geometri E dan Z

• Gugus pada tiap atom C ikatan rangkap diberi prioritas tinggi (1) atau rendah (2) menurut aturan Chan-Ingold-Prelog
• Jika 1 dari kedua atom C ikatan rangkap berada pada satu sisi à isomer Z (zusammen = bersama)
• Jika 1 dari kedua atom C ikatan rangkap berada pada sisi yang berbeda à isomer E (entgegen = bersebrangan)

Chan-Ingold-Prelog

Atom dengan nomor atom lebih tinggi mempunyai prioritas lebih tinggi

Isomer geometri pada hidrokarbon jenuh rantai terbuka

    Keterbatasan perputaran atom – atom yang terikat pada masing – masing atom C. Rintangan perputaran atom – atom tidak sebesar rintangan atom – atom yang terikat pada atom C ikatan rangkap. Ikatan s masih memungkinkan atom – atom yang terikat pada atom C untuk berputar (molekul yang memiliki penataan dalam ruang secara berlainan) à konformasi struktur atom à conformational isomers (konfomer)

• Konfomer goyang (stagerred)
• Konfomer eklips.

Isomer geometri pada hidrokarbon yang mempunyai pusat kiral

• Kiralitas adalah suatu keadaan yang menyebabkan dua molekul dengan struktur yang sama tetapi berbeda susunan ruang dan konfigurasinya.
• Atom yang menjadi pusat kiralitas dikenal dengan istilah atom kiral.
• Atom kiral adalah atom yang mengikat gugus yang semuanya berbeda.
• Bila dalam suatu molekul terdapat satu pusat kiral maka akan terdapat dua stereoisomer dari senyawa tersebut yang dikenal dengan istilah enantiomer. (Sepasang enantiomer merupakan bayangan cermin satu terhadap yang lainnya, kedua enantiomer tidak bisa ditumpangtindihkan setelah dilakukan operasi simetri apapun.)

• Bila dalam satu molekul terdapat lebih dari satu pusat kiral maka akan terdapat lebih dari satu pasang enantiomer à diastereoisomer/diastereomer