Pertemuan 6 sterokimia

STEROKIMIA

A.  ISOMER GEOMETRI DALAM ALKENA DAN SENYAWA SIKLIK

Alkena atau olefin merupakan senyawa hidrokarbon alifatik tidak jenuh yang sangat reaktif dan memiliki rumus umum C_nH_2n. Alkena dikatakan tidak jenuh karena memiliki gugus ikatan rangkap antar atom karbon. Terbentuknya ikatan rangkap ini menyebabkan alkena memiliki jumlah H yang lebih sedikit apabila dikaitkan jumlah atom C. Ikatan rangkap yang terdapat pada alkena merupakan ciri khas pada senyawa-senyawa alkena.Untuk hidrokarbon alifatik tidak jenuh yang memiliki dua ikatan rangkap karbon-karbon pada molekulnya dinamakan alkadiena.

Atom-atom karbon yang terlibat dalam ikatan rangkap masing-masing menggunakan 3 orbital hibrida sp². Tumpang tindih (overlap) 3 orbital hibrida sp² antara atom karbon menghasilkan ikatan sigma dengan tiga atom lain. Ketiga orbital hibrida sp2 terletak dalam satu bidang dan membentuk sudut 120º. Masing-masing atom karbon masih mempunyai orbital 2p yang tidak terlibat dalam pembentukan hibridisasi sp². Tumpang tindih orbital 2p ini menghasilkan ikatan pi, yaitu suatu orbital molekul di atas dan di bawah sumbu ikatan karbon-karbon. Dengan demikian rangkap karbon-karbon terdiri dari sebuah ikatan sigma (σ) dan sebuah ikatan pi (π).

Dalam kimia, isomerisme cis-trans atau isomerisme geometrik atau isomerisme konfigurasi adalah sebuah bentuk stereoisomerisme yang menjelaskan orientasi gugus-gugus fungsi dalam sebuah molekul. Secara umum, isomer seperti ini mempunyai ikatan rangkap yang tidak dapat berputar. Selain itu, isomer ini juga muncul dikarenakan struktur cincin molekul yang menyebabkan perputaran ikatan sangat terbatas.

Istilah "isomerisme geometrik" adalah istilah lama yang sudah tidak digunakan lagi dan merupakan sinonim dari "isomerisme cis-trans". Ia kadang-kadang juga merupakan sinonim untuk stereoisomerisme umum (misalnya isomerisme optis); istilah yang tepat untuk stereoisomerisme non-optis adalah diastereomerisme.

Terdapat dua bentuk isomer cis-trans, yakni cis dan trans. Ketika gugus substituen berorientasi pada arah yang sama, diastereomer ini disebut sebagai cis, sedangkan ketika subtituen berorientasi pada arah yang berlawanan, diastereomer ini disebut sebagai trans. Contoh molekul hidrokarbon yang menunjukkan isomerisme cis-trans adalah 2-butena.

Senyawa alisiklik juga dapat menunjukkan isomerisme cis-trans. Sebagai contoh isomer geometrik yang disebabkan oleh struktur cincin, perhatikan 1,2-diklorosikloheksana:

Keisomeran cis-trans terjadi pada beberpa senyawa kompleks yang mempunyai bilangan koordinasi 4, 5, dan 6. Tetapi untuk bilangan koordinasi 4, keisomeran hanya terjadi pada bangun bersisi empat ligan-ligan sama jaraknya ke logam pusat. Misalnya, senyawa kompleks platina (II), [Pb(NH3)2¬Cl2], mempunyai dua senyawa isomer yang berbeda kelarutan, warna dan sifat-sifat lainnya.

Kompleks kobalt (III) etilendiamin, [Co(en)₂Br₂]Br. Senyawa kompleks ini merupakan/mempunyai dua isomer, yaitu dextro (d) dan levo (l)

Tipe isomer ruang dimana 2 senyawa berbeda dalam hal kedudukan relatif 2 gugus terikat disekitar ikatan rangkapnya. Sebagai contoh adalah asam fumarat dan asam maleat. Pada asam fumarat, kedua gugusnya yaitu gugus –COOH dan gugus –H terletak pada sisi ikatan rangkap yang sama (disebut bentuk cis) sementara pada asam maleat kedua gugus tersebut terletak pada sisi ikatan rangkap yang berlawanan (disebut bentuk trans). Isomer geometris disebut juga isomer Cis-trans. Contoh lainnya adalah senyawa 1,2-dikloroetena.

 Isomer sis-trans pada alkena

            Isomer geometri dalam Alkena (Cis dan Trans). Diakibatkan oleh ketegaran dalam molekul. Dijumpai dalam dua kelas senyawa: alkena dan senyawa siklik. Senyawa yang mempunyai ikatan rangkap tak dapat berputar dengan ikatan rangkap sebagai sumbunya, tanpa mematahkan ikatan pi nya. Karena kekakuan ikatan pi, gugus-gugus yang terikat pada ikatan pi terletak tetap dalam ruang relatif satu sama lain.

Syarat isomer geometri dalam alkena, yaitu tiap atom karbon yang terlibat dalam ikatan pi mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl. Jika salah satu atom karbon berikatan rangkap itu mempunyai dua gugus identik, misalnya dua atom H atau dua gugus CH3, maka tak mungkin terjadi isomeri geometri.

Contoh : 2 – pentena

Pada senyawa pentena diatas, kedua atom karbon yang berikatan rangkap mengikat gugus gugus yang berlainan. Atom karbon pertama mengikat atom H dan gugus CH3, sedangkan atom kedua mengikat H dan gugus – CH2CH3. Senyawa pentena diatas disebut memiliki isomer geometri.

Jika gugus atau atom yang diikat oleh karbon yang berikatan rangkap ada yang sama, walaupun mempunyai ikatan rangkap yang tegar dan tidak dapat berotasi, tetapi senyawa tersebut tidak berisomer geometri.

Isomer geometri => Perbedaan pada penempatan atom/gugus atom di sekitar ikatan rangkap

Isomer cis/trans

•               Gugus yang sama berada pada sisi yang sama pada ikatan rangkap : cis alkena

•               Gugus yang sama berada pada sisi yang berlawanan dari ikatan rangkap : trans alkena.

•               Isomer Geometrik (cis / trans) muncul saat anda melakukan rotasi rotasi tertentu dalam molekul

}  Karena tidak ada putaran pada ikatan C-C ganda dua menjadi isomer, sis –trans terjadi pada beberapa alkena yang bersibtitusi

}  Contoh :  

      

l  Cis-1,2-dikloroetana                                                                 trans-1,2-dikloroetena

l  Titik didih 60C                                                                          titik didih 47C

l  Titik didih -80C                                                                         titik didih -50C

ISOMER GEOMETRI SENYAWA ASIKLIK (C=C)

      Sistem cis-trans

      Pada sistem cis dan trans dilihat dari atom yang sama apakah berada dalam sisi yang sama atau berseberangan dalam bidang.

      Sistem (E) dan (Z)

      Pada sistem (Entgegen = E) dan (Zusammen = Z) sama halnya dengan sistem cis dan trans tetapi berlaku urutan prioritas.

E-Z Nomenclature

•               Gunakan aturan Cahn-Ingold-Prelog untuk menentukan urutan prioritas gugus-gugus yang terikat pada atom C ikatan rangkap.

•               Jika gugus-gugus yang berprioritas lebih tinggi berada pada sisi yang sama, diberi nama Z (zusammen).

•               Jika gugus-gugus yang berprioritas lebih tinggi berada pada sisi yang berlawanan, diberi nama E (entgegen)

Entgegen - Zusammen

Priotitas ditentukan oleh nomor atom dari atom yg berikatan langsung dengan atom-atom karbon ikatan rangkap. Nomor atom yang lebih tinggi mempunyai prioritas yang lebih tinggi

Aturan Penentuan Prioritas

1.      Priotitas ditentukan oleh nomor atom dari atom yg berikatan langsung dengan atom-atom karbon ikatan rangkap. Nomor atom yang lebih tinggi mempunyai prioritas yang lebih tinggi 

1.      Jika atom yang terikat sama, maka yg digunakan sbg dasar adalah atom yang terikat berikutnya sampai diperoleh perbedaan prioritas

Atom atom yang terikat oleh ik.rangkap 2 atau rangkap 3 dianggap mengikat 2 atau 3 atom sejenis dengan ik.tunggal. Tiap atom berikatan rangkap 2 di 2 kalikan dan berikatan rangkap 3, di 3 kalikan

Sistem E-Z  

ISOMER GEOMETRI SENYAWA SIKLIK

 Posisi 1,2

tans-1,2-dimetilsikloheksana

Posisi 1,3

cis-1,3-dimetilsikloheksana

Posisi 1,4

Pada posisi 1,2 Me-1 diatas (b) tetapi Me-2 dibawah bidang (a)

Pada posisi 1,3 Me-1 dan Me-3 sama berada diatas bidang (b)

Pada posisi 1,4 Me-1 diatas (b) tetapi Me-4 dibawah bidang (a)

KONFORMASI SENYAWA SIKLIK

   

KONFORMASI SENYAWA ASIKLIK

      Contoh n-Butana

Senyawa butana mempunyai konformasi   seperti    berikut  dengan   penampang  energi dari  masing-masing  konformasi dibawah ini 

 

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

      Enantiomer adalah stereoisomer dimana molekul satu tidak dapat diimpitkan dengan bayngan cermin dari yang molekul yang lain.

            Contoh: 

B.    Konformasi  Dan Kiralisasi Senyawa Rantai Terbuka

Istilah kiral berasal dari kata Yunani χειρ (kheir) yang berarti tangan. Istilah kiral secara umum digunakan untuk menggambarkan suatu objek yang tidak dapat bertumpukan secara pas pada bayangannya. Akiral (tidak kiral) adalah benda yang identik dengan bayangan cermin.

Molekul kiral yang saling mempunyai bayangan cermin satu sama lain disebut dengan enantiomer atau isomer optik

ISOMER OPTIS

·     Terjadi pada senyawa karbon yang memiliki atom C asemetris ( atom C kiral )

·         Atom C kiral adalah atom C yang mengikat 4 atom/gugus atom yang berbeda

 

·         Jumlah konfigurasi isomer optis dinyatakan : 2ⁿ ( n = jumlah atom C kiral )

 

Dalam suatu molekul rantai terbuka, atom-atomnya memiliki peluang tak terhingga jumlah penataan/posisinya di dalam suatu ruang. Gugus-gugus fungsi yang terikat pada ikatan karbon-karbon dalam senyawa alkana dapat berotasi dengan bebas mengelilingi ikatan tersebut. Oleh karena itu atom-atom dalam suatu senyawa rantai  terbuka dapat memiliki posisi yang tak terhingga banyaknya di dalam ruang relatifsatu terhadap yang lain. Pengaturan posisi atom yang bervariasi/berbeda-beda yangdiakibatkan oleh rotasi ini disebut konformasi.Untuk menggambarkan konformasi, digunakan tiga jenis rumus yaitu  :

1. Rumus dimensional

2. Rumus bola-dan-pasak

3. Proyeksi Newman

Proyeksi Newman adalah pandangan ujung ke ujung dari dua atom karbon saja dalam molekul itu, sementara ikatan antar karbon tidak terlihat. Ketiga ikatan dari karbon depan tampak menuju pusat proyeksi sementara ketiga ikatan dari karbon belakang hanya tampak sebagian.

Contoh molekul yang digambarkan dengan 3 jenis rumus ini adalah 3-kloro-1-propanol

 

 

Rotasi gugus mengelilingi ikatan sigma menghasilkan konformasi yang berlainan, seperti eklips, gauche, goyang dan anti. Konformer dengan energi rendah lebih disukai. Pada temperatur kamar konformer dapat diubah menjadi satu sama lain dan karena itu mereka bukanlah isomer yang dapat diisolasi. Untuk cincin sikloheksana, disukai konformer bentuk kursi.