Makalah Stereokimia Senyawa Organik.docx

stereokimia senyawa organik BAB I PENDAHULUAN

1. Latar belakang Stereokimia adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi-yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relative terhadap yang lain. 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.

Sering sukar menghayati molekul tiga-dimensi dari dalam satu gambar dua-dimensi. Oleh karena itu dalam membahas stereokimia, sangat disarankan untuk menggunakan model-model molekul.

1. Rumusan Masalah

1. Bagaimana Isomer struktur dan stereoisomer 2. Bagaimana enantiomer dan molekul kiral 3. Bagaimana bidang simetri 4. Bagaimana proyeksi fisher 5. Bagaimana tatanama stereoisomer 6. Bagaimana sifat-sifat enantiomer : aktivitas optik 7. Bagaimana molekul dengan lebih dari satu karbon kiral 8. Bagaimana Pemisahan enantiomer-enantiomer 9. Lebih dari satu atom karbon kristal 10. Pemisahan suatu campuran resemik

1. Tujuan Penulisan

Untuk mengetahui apa itu stereokimia senyawa organic dan bagian-bagiannya

BAB II PEMBAHASAN

1. Isomeri struktur dan stereoisomer

Isomer-isomer adalah senyawa-senyawa yang berbeda tapi rumus molekulnya sama. Isomer structural didefenisikan sebagai senyawa-senyawa dengan rumus molekul yang sama tetapi dengan urutan penetapan atom-atom yang berbeda.contohnya adalah sebagai berikut :

Rumus molekul

rumus molekul

C4H10

CH3CH2CH2CH3

dan

n-butana

CH3

CH3CHCH3 isobutana

C2H6O

CH3CH2CH2OH dan etanol

isomer struktur sering dikelompokan dalam sub-kelompokyakni (1)

Isomer rantai (contoh n-butana dan isobutana)

(2)

Isomer posisi (contoh 1-kloropropana dan 2-kloropropana)

(3)

Isomer gugus fungsi (contoh etanol dan dimetil eter)

CH3OCH3 dimetileter

Stereoisomer bukanlah bukanlah isomer struktur,mereka mempunyai urutan keterkaitan atom-atom yang sama. Stereoisomer hanya berbeda susunan atom-atomnya dalam ruang. Berdasarkan strukturnya stereoisomer digolongkan menjadi dua yaitu : 1. Enantiomer adalah yang antara satu sama lain merupakan bayangan cermin 2. Diastereomer adalah yang bukan merupakan bayangan cermin, contohnya adalah isomer cis dan trans

Berdasarkan mudah tidaknya berubah dari satu stereoisomer ke stereoisomer yang lain, stereoisomer dikelompokan menjadi dua kelompok, yakni : 1. Isomer-isomer konformasi / konfomer-konfomer yaitu mereka yang dapat berubah dari satu stereoisomer ke stereoisomer yang lain dengan hanya melalui pemuatan ikatan tunggal

2. Isomer-isomer konfigurasi yaitu mereka yang hanya dapat berubah dari satu stereoisomer ke stereoisomer yang lain melalui pemutusan dan penyambungan kembali ikatan-ikatan kovalen.

1. Enantiomer dan molekul kiral

Enantiomer hanya terjadi dengan senyawa-senyawa yang molekulnya kiral. Suatu molekul kiral didefenisikan sebagai molekul yang tidak superimposible (tidak dapat di himpitkan) di atas bayanagn cermin. Pemakaian kata kiral pada molekul dimaksudkan bahwa molekul tersebut mempunyai sifat ketanganan. Tangan kiri mempunyai bayanagn tangan kanan, demikian pila sebaliknya. Tanag kanan merupakan tidak dapat dihimpitkan diatas tanagn kiri (tidak superimposible).

Molekul kiral dapat di perhatikan dengan senyawa yang relative sederhana. Sebagai contoh adalah 2-botanol. OH

CH3CHCH2CH3 Oleh kareana molekul 2-butanol adlah molekul kiral maka ada molekul 2-butanol yang berdeda dan molekul-molekul tersebut adalah entiomer-entiomer.

Karbon kiral adalah suatu atom karbon yang mengikat empat gugus yang berbeda. Dalam molekul 2-butanol karbon-2 adalah karbon kiral dan empat gugus berbeda yang terikat padanya adalah hidroksil, metal, etil, dan atom hydrogen.

Jika ada dua atau lebih gugus yang sama terikat pada suatu karbon tetrahedral, maka molekul tersebut adalah akiral dan superimposible terhadap bayangan cerminnya. Sebagai contoh adalah molekul 2-propanol.

Berdasarkan uraian di atas maka kita sampai pada kesimpulan yang telah dikemukakan oleh van’t Hoff : 1. Hanya satu senyawa yang ditemukan oleh rumus CH3X 2. Hanya satu senyawa yang ditemukan oleh rumus CH2X2 3. Ada dua senyawa bersifat enantiometrik yang telah ditemukan untuk rumus CHXYZ.

1. Bidang simetri

Cara lain untuk menentukan apakah suatu molekul kiral atau akiral adalah dengan melihat ada atau tidaknya bidang simetri dalam molekul. Bidang simetri adalah suatu bidang khayal yang membagi dua molekul sehingga bagian-bagian tersebut merupakan bayangan cermin antara satu dengan yang lainnya. Jika suatau molekul mempunyai bidang simetri maka molekul tersebut akiral, contohnya 2-kloropropana. Sebaliknya jika suatu molekul tidak memiliki bidang simetri maka molekul tersebut adalah akiral, contohnya 2-klorobutena.

1. Proyeksi fisher Ada dua cara menentukan bentuk tetrahedral, yaitu dalam tiga dimensi (cara perspektif), dngan dalam rumus dua dimensi (cara proyeksi). Rumus-rumus proyeksi memperlihatkan hanya dua dimensi, dimensi lain dibayangkan tegak lurus bidang kertase. Proyeksi yang luas digunakan karena kesederhanaannya adalah proyeksi fisher.

Perjanjian : garis horizontal menyatakan ikatan yang arahnya ke atas bidang kertas (menuju pembaca), dan garis vertical menyatakan yang arahnya kebawa bidang kertas (menjauhi pembaca). Dalam proyeksi fisher, dua rumus

Menyatakan molekul yang sama. Selanjutnya rumus ini kita nyatakan dengan rumus prespektif :

Jika rumus ke dua kita putar 1800 searh jarum jam maka diperoleh rumus pertama.

Karena hanya dengan pemutaran salah satu rumus menghasilkan rumus yang kedua, maka kedua rumus benar menyatakan molekul yang sama. 1. Tatanama stereoisomer Sebel tahun 1951, 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. 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. Dengan proyeksi fisher kedua entiomer ini dinyatakan sebagai berikut :

Proyeksi D dan L berasal dari kalahta latin, D (dexter) berarti kanan dan L (leavus), untuk menetukan yang manakah dari kedua proyeksi fisher itu (D dan L) yang memutar bidang polarisasi ke kanan (+) atau ke kiri (-) adalah suatu pekerjaan yang sulit dilakukan pada saat itu. Tidak ada hubungan yang sederhana antara penandaan rotasi (+ atau -) dengann konfigurasi (D dan L). oleh karenanya diambil keputusan secara acak, yaitu konfigurasi D untuk (+)-gliseraldehida dan konfigurasi L untuk (+)-gliseraldehida. Pada tahun 1951 diketahui bahwa pengambilan keputusan ini adalah benar. Akhirnya banyak sekali senyawa yang ditentukan berdasarkan konfigurasi enantiomer gliseraldehida. Suatu kesulitan yang muncul karena tidak semua senyawa jelas hubungannya dengan gliseraldehida. Untuk senyawa-senyawa :

Jelas semuanya adalah D. akan tetapi untuk senyawa seperti berikut :

Tidak jelas apakah D atau L 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 atau dikenal dengan system Chan-Ingold dan prelog. Menurut system ini, enantiomer-enantiomer 2-butanol masing-masing dikenal sebagai R-2-botanol. R berasal dari kata rectus yang berarti kanan dan S berasal dari kata sinister yang berarti kiri. Adapun cara penentuan R dan S adalah sebagai berikut : 1. Setiap gugus yang terikat langsung pada atom karbon kiral diberi perioritas-nperioritas sesuai dengan urutan a,b,c, dan d. prioritas didasarkan kepada nomor atom dari atom yang terikat langsung pada karbon kiral. Atom dengan nomor atom paling besar adalah prioritas utama (a) dan paling rendah adalah prioritas terakhir.

2. Jika dua gugus dimana atom-atom yang terikat langsung pada karbon kiral mendapat prioritas yang sama, maka prioritas ditentukan pada perbedaan atom urutan berikutnya.

1. Sekarang kita putar rumus (model) sedemikian sehingga gugus dengan prioritas terendah (d) terarah menjauh dari mata kita

1. Selanjutnya kita putar dari (a) ke (b) ke (c). jika ternyata pemutaran searah dengan arah perputaran jarum jam maka dikatakan bahwa molekul berkonfigurasi R sedangkan jika berlawanan dengan arah jarum jam maka molekul berkonfigurasi S. enantiomer 2-botanol diatas adalah R-2-butanol.

2. Untuk menentukan prioritas gugus-gugus yang mengandung ikatan rangkap dua atau rangkap tiga, terlebih dahulu kita ekuivalenkan gugus-gugus tersebut seperti berikut :

Dimana atom-atom di dalam kurung menyatakan duplikat atau triplikat atom pada ujung ikatan rangkap. Jadi gugus vinil (-CH=CH2) lebih diprioritaskan pada gugus isopropyl (-CH(CH3)2)

1. Sifat-sifat stereoisomer : aktivitas optic

1. Bidang polarisasi cahaya Cahaya adalah suatu fenomena elektromagnetik. Suatu berkas cahaya mengandung dua medan getaran yang saling tegak lurus : satu medan getaran listrik dan satu medan getaran magnet. Medan dimana getaran listrik dan magnet terjadi juga tegak lurus terhadap arah rambat cahaya.

Getaran medan listrik dimungkinkanterjadi pada semua bidang yang tegak lurus terhadap arah rambat cahaya

Gamabar getaran medan listrik cahaya asli yang terjadi pada semua medan yang tegak lurus terhadap arah rambat cahaya (A) dan bidang polarisasi cahaya 1. Polarimeter Alat yang digunakan untuk mengukur pengaruh cahaya bidang polarisasi terhadap senyawa yang bersifat aktif optos adalah polimeter. Prinsip kerja bagian-bagian polimeter adalah (1) sumber cahaya (biasanya lampu natrium), (2) polarizer, (3) tabung untuk wadah senyawa aktif optis, (4) analyzer, (5) skala untuk mengukur besarnya derajat pemutaran bidang polarisasi. Polarisasi cahaya searah dengan jarum jam juga dinamakan dextrootatory dan berlawanan dengan arah jarum jam dinamakan levorotatory.

1. Rotasi spesifik Besarnya derajat pemutaran bidang polarisasi tergantung pada jumlah molekul kiral yang ditemukan cahaya bidang terpolarisasi. Dengan demikian tergantung pada panjang tabung dan konsentrasi larutan enantiomer. Kimiawan menggunakan ukuran pemutaran rotasi standar yang disebut rotasi spesifik [α] dengan rumus :

Dengan [α] = rotasi spesifik a = rotasi teramati c = konsentrasi larutan dalam gram per milliliter (atau kerapatan dalam g/ml untuk cairan murni) l = panjang tabung dalam desimeter (1 dm = 10 cm) rotasi spesifik juga tergantung pada temperature dan panjang gelombang cahaya yang digunakan. Rotasi spesifik dilaporkan sebagai harga yang tak terpisahkan dengan harga-harga tersebut. Rotasi spesifik R-2-butanol dan S-2-butanol dibarikan sebagai berikut :

Gambar rotasi spesifik R-2-butanol dan S-2-butanol Nilai pada gambar mengandung arti bahwa digunakan garis D lampu natrium sebagai sumnber cahaya, tenperatur 250 C, dan mengandung contoh zat optic 1 g/ml dalam tabung 1 dm, dan menghasilkan rotasi sebesar 3,12 dalam arah searah jarum jam.

Pada contoh tersebut telihat bahwa tidak ada hubungan mutlak antara konfigurasi enantiomer dengan arah rotasi bidang polarisasi cahaya. Namun dapat disimpulkan bahwa jika suatu enantiomer memutar bidang polarosasi cahaya ke kanan maka enantiomer yang merupakan bayangan cerminnya memutar bidang polarisasi cahaya ke kiri.

1. Molekul dengan lebih dari satu karbon kiral

Banyak molekul organic terutama yang mempunyai peranan penting dalam biologi, mengandung lebih dari satu karbon kiral, sebagai contoh adalah kolesterol yang mempunyai 8 kerbon kiral. Untuk mempelajari sifat aktif optic molekul-molekul seperti itu, milai dari molekul yang paling sederhana, yaitu molekul karbohidrat :

Jumlah total stereoisomer yang dapat ada tidak lebih dari 2n dimana n adalah jumlah karbon kiral. Untuk rumus struktur diatas, jumlah stereoisomer yang diharapkan tidak akan lebih dari 4 (22=4)

Oleh karena struktur 1 dan 2 bukan superimposable maka struktur tersebut menyatakan senyawa-senyawa yang berbeda. Karena stuktur 1 dan 2 hanya berbeda susunannya dalam ruang maka struktur itu adalah stereoisomer-stereoisomer. Struktur 1 dan 2 juga merupakan bayangan cermin satu sama lain, maka (1) dan (2) manyatakan enantiomer. Struktur 3 dan 4 juga merupakan enantiomer satu sama lain. Struktur satu sampai 4 semuanya berbeda. Jadi total ada 4 stereoisomer. Struktur yang lain mungkin dapat dibuat tapi struktur itu adalah sama dengan salah satu struktur-struktur diatas (harus diingat bahwa molekul-molekuldapat berputar secara keseluruhan, dan pada temperature kamar, ikatan-ikatan tunggal dapat pula berputar). Struktur 1 dan 3 bukan merupakan bayangan cermin satu sama lainnya, demikian pula antara struktur 2 dan 4, atau antara struktur 1 dan 4 serta antara struktur 2 dan 3. Hubungan struktur-struktur semacam ini dinyatakan sebagai diastereoisomer-diastereoisomer.

1. Senyawa-senyawa meso

Suatu struktur dengan dua karbon tidak tidak akan selalu memberikan 4 stereoisomer kadang-kadang hanya 3. Kejadian ini disebabkan oleh karena beberapa molekul mempunyai pusat-pusat kiral secara keseluruhan adalah akiral. Untuk mengerti hal diatas, kita tinjau struktur berikut :

Kita mulai menulis salah satu struktur stereoisomerdengan struktur bayangan cerminnya. Struktur A dan B adalah tidak superimposible dan menyatakan 1 pasang enantiomer.

Jika kita menulis struktur C dengan bayangan cerminnya D seperti berikut maka situasinya berbeda. Dua struktur itu adalah superimposible. Ini berarti bahwa C dan D bukan menyatakan pasangan enantiomer. Rumus C dan D menyatakan dua orientasi yang berbeda dari senya yang sama.

Jika struktur C diputar 1800 dari ujung ke ujung maka diperoleh struktur D. molekul C (atau D) bukan kiral meskipun mengandung karbon kiral. Molekul akiral yang mengandung pusat-pusat kiral disebut senyawa meso. Senyawa meso bersifat tak aktif optic. Kita dengan mudah mengetahui ke-tak-kiralan struktur C (atau D) dengan melihat bahwa molekul tersebut mempunyai bidang simetrik.

1. Tatanama senyawa-senyawa yang mempunyai lebih dari satu karbon kiral Jika suatu senyawa mempunyai lebih dari 1 karbon kiral, kita dapat menganalisis masing-masing pusat kiralnya secara terpisah, apakah dia R atau S. kemudian tanda tersebut digunakan bersama dengan karbon kiralnya dalam pemberian nama senyawa tersebut. Sebagai contoh salah satu stereoisomer 2,3-butandiol

Atom C-2 dari senyawa diatas berkonfigurasi R dan atom C-3 juga berkonfigurasi R, sehingga nama senyawa tersebut adalah (2R, 3R)-2,3-butandiol.

1. Pemisahan enantiomer-enantiomer Proses untuk pemisahan resemik menjadi enantiomer (+) dan (-) dinamakan resolusi. Untuk memisahkan dua enantiomer, maka harus direaksikan dengan pereaksi kiral. Hasilnya merupakan diastereomer dan ini memberikan semua sifat-sifat yang berbeda (sifat ke kiralan dan ke akiralan), sehingga dapat dipisahkan melalui metode-metode yang umum. Prinsip ini dituliskan sebagai berikut : Sepasang enantiomer

pereaksi kiral

diastrereomer (dapat dipisahkan) R–R

R +

R S–R

S

Sebagai contoh kita aakan memisahkan R dan S asam laktat. Kita reaksikan campuran ini dengan basa kiral. Banyak basa semacam ini yang terdapat di alam, seperti striknin dan kuanin. Asam dan basa bereaksi membentuk garam.

( R )-asam

(R,S)-garam + (S)-basa

(S)-asam

(S,S)-garam

Kemudian garam-garam stereoisomer dapat dipisahkan melalui kristalisasi bertahap. Melalui reaksi dengan asam kuat seperti HCl. Garam-garam ini membebaskan enantiomer-enantiomer kembali. (R,S)-garam + HCl

( R )-asam + (S)-basa H+Cl–

(S,S)-garam + HCl

(S)- asam + (S)- basa

H+Cl–

BAB III PENUTUP

1. Kesimpulan





 

Stereokimia adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi-yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relative terhadap yang lain. Isomer-isomer adalah senyawa-senyawa yang berbeda tapi rumus molekulnya sama. Isomer structural didefenisikan sebagai senyawa-senyawa dengan rumus molekul yang sama tetapi dengan urutan penetapan atom-atom yang berbeda. Stereoisomer bukanlah bukanlah isomer struktur,mereka mempunyai urutan keterkaitan atom-atom yang sama. Stereoisomer hanya berbeda susunan atom-atomnya dalam ruang. Enantiomer hanya terjadi dengan senyawa-senyawa yang molekulnya kiral. Suatu molekul kiral didefenisikan sebagai molekul yang tidak superimposible (tidak dapat di himpitkan) di atas bayanagn cermin.

 

Bidang simetri adalah suatu bidang khayal yang membagi dua molekul sehingga bagian-bagian tersebut merupakan bayangan cermin antara satu dengan yang lainnya. Proyeksi yang luas digunakan karena kesederhanaannya adalah proyeksi fisher.

DAFTAR PUSTAKA

Tim dosen kimia, 2013. Kimia organic. MKU unhas, Makassar.