Sunday, June 26, 2022

MAKALAH STEREOKIMIA (PART 2) OLEH ALEX PEPSEGA INDRA PUTRA

 BAB 1 

PENDAHULUAN 

1.1 Latar Belakang 

Stereokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang struktur 3 dimensi dari  molekul, yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan  satu relatif terhadap yang lain. Sampai beberapa tahun yang lalu, stereokimia  diperhatikan secara eksklusif dengan subjek stereoisomer. Stereoisomer adalah  senyawa berlainan yang mempunyai struktur sama (identik), tetapi berbeda dalam  hal penataan atom-atom dalam ruangan.  

Perlu diketahui bahwa stereokimia ini sangat penting. Bahkan, karena  stereokimia ini sebuah struktur yang memiliki rumus molekul sama hanya karena  susunannya berbeda akan mengakibatkan fungsi yang berbeda pula, hal ini sering  terjadi di dunia kesehatan. Stereoisomerisme mengakibatkan perbedaan nyata  dalam sifat molekul. Kemanjuran suatu obat sering bergantung pada stereoisomer  apa yang digunakan, seperti halnya dengan keberadaan atau ketiadaan efek  samping. Kimia kehidupan itu sendiri dipengaruhi oleh dominasi alami  stereoisomer tertentu dalam molekul biologis seperti karbohidrat dan asam nukleat. 

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. Tiga aspek stereokimia yang akan dicakup yaitu: 

1. Isomer geometri : bagaimana ketegaran dalam molekul dapat mengakibatkan  isomeri.  

2. Konformasi molekul: bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat berubah.  3. Kiralitas molekul: bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar  sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomeri 

1.2 Tujuan Makalah 

Mahasiswa mengetahui Isomeri dalam Alkena dan Senyawa Siklik. Mengetahui bentuk senyawa Siklik 

Mengetahui suatu molekul kiral dan enantiomer

BAB II 

PEMBAHASAN 

2.1 Isomer 

Isomer adalah suatu molekul dengan jumlah dan jenis atomnya namun berbeda  susunan atom-atomnya. Beberapa jenis Isomer antara lain: 

Isomer Struktural 

Jenis & jumlah atom penyusun molekul sama. 

Variasi urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul. Gugus fungsi sama, beda urutan atom saja . 

Gugus fungsi berbeda isomer fungsional. 

Isomer Geometrik, Isomer inilah yang akan dibahas pada bab Stereokimia  kali ini. 

Jenis, jumlah & urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu  molekul sama . 

Variasi penataan atom penyusun molekul dalam ruang 3 dimensi yang  dikarenakan ketegaran (rigidity) dalam molekul.  

2.2 Isomer Geometri dalam Alkena 

Pengertian isomer geometri merupakan salah satu jenis isomer yang terletak  pada 3 dimensi dan putaran molekul. Isomer ialah dua senyawa yang memiliki  rumus kimia sama, namun terdapat struktur berbeda. Sedangkan rumus kimia  adalah rumus jumlah atom karbon dan unsur dalam satu molekul. Variasi penataan  atom penyusun molekul dalam ruang 3 dimensi yang dikarenakan ketegaran  (rigidity) dalam molekul. 

2.2.1 Cis dan Trans 

Isomer dengan sistem cis dan trans adalah cara yang paling umum untuk  menunjukkan konfigurasi alkena. Cis menunjukkan bahwa substituent terletak  pada bidang yang sama, sedangkan Trans menunjukkan bahwa substituent  terletak pada bidang yang bersebrangan.

2.2.2 Penamaan E dan Z 

Bila tiga atau empat gugus yang terikat pada atom-atom karbon ikatan  rangkap berlainan, maka tetap terdapat sepasang isomer geometrik. Namun  kadang sulit untuk memberikan penandaan cis atau trans pada isomer-isomer  tersebut. 

Dalam contoh ini Br dan Cl dapat dikatakan trans satu sama lain, atau I dan Cl  merupakan cis satu sama lain. Tetapi struktur itu dalam keseluruhannya tak dapat  dinamai sebagai cis dan trans. Karena kembar maknanya pada kasus semacam ini, maka  telah dikembangkan sistem penerapan isomer yang lebih umum, yaitu disebut sistem 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 isomer Z (zusammen = bersama). Jika 1 dari kedua atom C ikatan  rangkap berada pada sisi yang berbeda isomer E (entgegen = bersebrangan). 

Jika kedua atom pada masing-masing ikatan rangkap itu berbeda, prioritas  didasarkan pada bobot atom (dari) atom-atom yang langsung terikat pada karbon ikatan rangkap itu. Atom dengan bobot atom lebih tinggi memperoleh prioritas yang lebih  tinggi. Dalam contoh diatas, bobot atom I lebih tinggi daripada B; maka I berprioritas  lebih tinggi. Pada atom karbon lain, Cl lebih diprioritaskan daripada F.

Catatan: 

Digambar sebelah kiri atom prioritas (I dan Cl) berada pada sisi yang sama  lalu kemudian dinamai dengan Z 

Digambar sebelah kanan atom prioritas (I dan Cl) berada pada sisi yang  berseberangan yang lalu kemudian dinamai dengan E. 

2.2.3 Chan-Ingold-Prelog 

Jika atom-atom yang dipermasalahkan berbeda, maka urutan deret  ditentukan oleh nomor atom. Atom dengan nomor tinggi memperoleh  prioritas. 

Jika atom-atom itu adalah isotop satu sama lain, maka isotop dengan  nomor massa tinggi memperoleh prioritas. 

Jika kedua atom identik maka atom berikutnya digunakan untuk  menentukan prioritas.


Atom dengan ikatan rangkap 2 atau 3 setara dengan 2 atau 3 kali ikatan  tunggal 

Dengan aturan ini diperoleh deret prioritas sebagai berikut:


2.3 Konformasi Senyawa Rantai Terbuka 

Dalam senyawa rantai terbuka gugus gugus yang terikat oleh ikatan sigma  dapat berotasi mengelilingi ikatan itu. Oleh karena itu atom-atom dalam suatu  molekul rantai terbuka dapat memiliki posisi tak terhingga didalam ruang relative  satu terhadap yang lain. Memang etana merupakan sebuah molekul kecil, tetapi  etana dapat memiliki penataan dalam ruang secara bermacam-macam, penataan  tersebut disebut konformasi. 

Untuk mengemukakan konformasi akan digunakan 3 jenis rumus: rumus  dimensional, rumus bola dan pasak, dan proyeksi Newman (disarankan untuk  menggunakan mode molekul dalam memperbandingkan konformasi yang  berlainan). Rumus bola dan pasak dan rumus dimensional adalah representasi 3  dimensi dari model molekul suatu senyawa. 

Suatu proyeksi Newman adalah pandangan ujung ke ujung dari 2 atom karbon  saja dalam suatu molekul. Ikatan yang menghubungkan 2 atom ini tersembunyi.  Ketiga ikatan dari karbon depan tampak menuju ke pusat proyeksi dan ketiga  ikatan dari karbon belakang hanya tampak Sebagian. 

Karena adanya rotasi mengelilingi ikatan sigma, maka suatu molekul dapat  memiliki konformasi berapa saja. Konformasi yang berbeda-beda itu disebut  konformer (dari kata "conformational isomers"). 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-rumus etana dan 3-klorol-1-propanol, telah diperagakan  konformer goyang, dalam mana atom-atom hidrogen atau gugus-gugus terpisah  sejauh mungkin satu dari yang lain. Karena ikatan C-C dapat berotasi, maka atom atom hidrogen dapat juga saling menutup, atau sedapat mungkin berdekatan satu  di belakang yang lain (konformasi eklips). Agar lebih jelas, digambarkan di sini  dalam keadaan. bukan eklips benar-benar. 

Rotasi mengelilingi ikatan sigma sering kali disebut rotasi bebas, tetapi  sebenarnya rotasi ini tidaklah benar-benar bebas. Konformasi eklips (dari) etana  kira-kira 3 kkal/mol ku rang stabil (lebih tinggi energinya) dibandingkan dengan  konformer 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; inilah sebabnya konformasi yang berbeda-beda bukanlah isomer. 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. 

Pada grafik diatas menunjukkan pasang-surutnya energi potensial oleh  rotasi mengelilingi ikatan C-C dalam etana. Butana (CH₂CH₂ CH₂ CH₂), seperti  etana, dapat memiliki konformasi eklips dan go yang. Dalam butana terdapat dua  gugus metil yang relatif besar, terikat pada dua karbon pusat. Dipandang dari kedua  karbon pusat, hadirnya gugus-gugus metil ini menyebabkan terjadinya dua macam  konformasi goyang, yang berbeda dalam hal posisi gugus-gugus metil ini satu  terhadap yang lain. Konformasi goyang dalam mana gugus-gugus metil terpisah  seja uh mungkin, disebut konformer anti (Yunani: anti, "melawan"). Konformasi  goyang in! di mana gugus gugus lebih berdekatan, disebut konformer gauche  (Perancis: gauche, "kiri" atau "terkelit"). Di bawah ini proyeksi Newman untuk  rotasi setengah penuh. 

Makin besar gugus gugus yang terikat pada kedua atom karbon, akan makin  besar selisih energi antara konformasi-konformasi molekul itu. Diperlukan lebih  banyak energi un tuk mendorong dua gugus besar agar berdekatan daripada gugus  kecil. Etana membutuhkan hanya 3 kkal/mol untuk berotasi dari konformasi goyang  ke eklips, sedangkan butana memerlukan 4,5 kkal/mol untuk berotasi dari 

konformasi anti ke konformasi di mana gugus-gugus metil eklips. Hubungan energi  untuk rotasi penuh mengelilingi ikatan karbon 2-karbon 3 butana ditunjukkan  dalam Gambar dibawah. 

2.4 Bentuk Senyawa Siklik 

2.4.1 Terikan cincin (ring strain) 

Dalam tahun 1885 Adolf von Baeyer, seorang ahli kimia Jerman, melontarkan  teori bahwa senyawa siklik membentuk cincin-cincin datar. Kecuali siklopentana  semua senyawa siklik menderita terikan (tegang karena tidak leluasa), karena  sudut ikatan (bond angle) mereka menyimpang dari sudut tetrahedral 109,5° la  menyarankan bahwa, karena sudut cincin luar biasa kecilnya, maka siklopropana  dan siklobutana lebih reaktif daripada alkana rantai-terbuka. Menurut Baeyer  siklopentana merupakan sistem cincin yang paling stabil (karena sudut ikatan  paling dekat dengan sudut tetrahedral), dan kemudian reaktivitas mening kat lagi  mulai dengan sikloheksana. 

Sudut ikatan menurut Baeyer:

Teori Baeyer tidak seluruhnya benar. Sikloheksana dan cincin yang lebih besar  lagi tidak lebih reaktif daripada siklopentana. Sekarang diketahui bahwa  sikloheksana bukanlah suatu cincin datar dengan sudut ikatan 120°, melainkan  suatu cincin yang agak terlipat (puckered) dengan sudut ikatan mendekati 109,  sudut ikatan sp² biasa. 

Tetapi memang terdapat terikan cincin dalam sistem cincin yang lebih kecil.  Siklo propana merupakan sikloalkana yang paling reaktif. Kalor pembakaran (heat  of com bustion) per gugus metilena lebih tinggi daripada alkana lain 

Bila diolah dengan gas hidrogen, siklopentana tak bereaksi, sedangkan  siklopropana menga lami pembukaan cincin. 

Teori sekarang akan mengatakan bahwa orbital sp atom-atom karbon dalam  siklopropana tak dapat tumpang tindih lengkap satu sama lain, karena sudut antara  atom-atom kar bon siklopropana secara geometris harus 60" (lihat Gambar 4.5).  Ikatan-ikatan sigma cincin (dari) siklopropana berenergi lebih tinggi daripada  ikatan-ikatan sigma sp yang mempunyai sudut ikatan normal. Ikatan-ikatan 

10 

siklopropana lebih mudah putus daripada kebanyakan ikatan sigma C-C lainnya,  serta dalam reaksi-reaksi yang sepadan, dibebaskan lebih banyak energi. 

Siklobutana tak sereaktif siklopropana, tetapi lebih reaktif daripada  siklopentana. Tunduk pada teori Baeyer, cincin siklopentana stabil dan jauh kalah  reaktif dibandingkan dengan cincin tiga- dan empat- anggauta. 

Ramalan Baeyer meleset untuk sikloheksana dan cincin-cincin yang lebih  besar. Ter nyata sikloheksana dan cincin-cincin yang lebih besar daripada  sikloheksana memiliki kon formasi terlipat dan bukan sebagai cincin rata, serta  tidak sangat reaktif. Cincin-cincin besar biasanya tak dijumpai dalam senyawa  alamiah, seperti cincin lima dan enam- anggauta. Baeyer mengira kelangkaan ini  disebabkan oleh terikan cincin. Dewasa ini kelangkaan cin cin-cincin besar  dianggap tidak utama karena energi ikatan itu tak lazim tingginya. Kelang kann  ini timbul karena mengecilnya peluang baliwa ujung-ujung molekul panjang akan  sa ling bertemu, bereaksi dan membentuk cincin. 

2.4.2 Melipatnya cincin dan tolakan hidrogen-hidrogen 

Seandainya cincin sikloheksana datar, maka semus atom hidrogen pada  karbon-karbon cin ein akan tereklipskan. Tetapi dalam konformer lipatan yang telah  dibahas di atas, semua hidrogen bersifat goyang Energs konformer lipatan (dani)  sikloheksana lebih rendah dari pada energi sikloheksana datar, karena sudut ikatan  sp lebihi wajar dan juga karena tolak menolaknya hidrogen-hidrogen lebih kecil.

11 

Siklopentana akan mempunyai sudut ikatan hampir-optimal (108) seandainya datar.  Tetapi juga siklopentana sedikit agak terlipat, sehingga atom-atom hidrogen yang  terikat pada karbon cincin bersifat goyang. Siklobu tana (sudut ikatan datar 90) juga  terlipat, meskipun pelipatan ini menyebabkan sudut ikatan lebih tegang.  Siklopropana harus datar; secara geometris, tiga titik (atau tiga atomi karbon)  menentukan sebuah bidang. Atom-atom hidrogen mau tidak mau bersifat eklips 

2.5 Konformer Sikloheksana 

Cincin sikloheksana, baik tunggal maupun dalam sistem cincin-terpadu  (fized-ring system; sistem-sistem cincin yang berkekuatan atom-atom karbon)  merupakan sistem cincin yang paling penting. Dalam Sub-bab ini, akan dibahas  konformasi sikloheksina dan sikloheksana tersubstitur. Dalam Bab 20 Jilid 2, akan  dibahas konformasi sistem cincin terpadu Suatu cincin sikloheksana dapat memiliki  banyak bentuk, dan molekul sikloheksana tunggal mana saja terus-menerus berada  dalam keadaan membengkok menjadi aneka ragam bentuk (model-model molekul  sangat berfaedah dalam memperagakan hubungan pelbagai konformasi ini). Sejauh  ini baru dikemukakan bentuk kursi (chair form) sikloheksana. Beberapa bentuk lain  yang dapat dimiliki oleh sikloheksana sebagai berikut:

12 

Tak satu pun dari konformasi-konformasi lain, mempunyai struktur hidrogen  goyang yang diinginkan, seperti struktur dari bentuk (konformasi) kursi. Hidrogen hidrogen eklips, seperti dalam bentuk biduk, menambah energi molekul. Gambar  4.6 menunjukkan model dan proyeksi Newman (dari) bentuk kursi dan biduk;  hidrogen goyang dan eklips tampak jelas dalam representasi ini.

13 

Persyaratan energi untuk interkonversi (antar-ubahan) konformasi konformasi siklo heksana ditunjukkan dalam Gambar 4.7. Terlihat di sini bahwa  bentuk kursi mempunyai energi terendah, sementara bentuk setengah-kursi (yang  mempunyai struktur hampir datar) mempunyai energi tertinggi. Dapat diperkirakan  bahwa kebanyakan molekul sikloheksana berbentuk kursi pada keadaan kapan saja.  Memang telah dihitung bahwa sekitar 99,9% mo lekul sikloheksana berada dalam  bentuk kursi pada satu waktu kapan saja. 

2.5.1 Substituen Ekuatorial dan Aksial 

Secara kasar atom-atom karbon sikloheksana bentuk-kursi membentuk  suatu bidang. Untuk maksud pembahasan di sini, tariklah suatu sumbu tegak lurus  bidang ini. Gambar 4.8 memaparkan langkah-langkah ini. 

Tiap karbon cincin (dari) sikloheksana mengikat dua atom hidrogen. Ikatan  pada salah satu hidrogen terletak dalam bidang cincin secara kasar. Hidrogen ini  disebut hidrogen ekuatorial. Ikatan ke hidrogen yang lain, sejajar dengan sumbu  tersebut; hidrogen ini disebut hidrogen aksial (axial, menyumbu). Tiap atom karbon  sikloheksana mempunyai satu atom hidrogen ekuatorial dan satu atom hidrogen  aksial. Dalam proses berubah bentuk dari satu konformer ke konformer lain, aksial  menjadi ekuatorial, dan ekuatorial menjadi aksial. 

Aksial ikatan pada salah satu hidrogen terletak dalam bidang cincin  Ekuatorial ikatan ke hidrogen lain yang tegak lurus sumbu 

14 

2.5.2 Sikloheksana Terdisubstitusi 

Dua gugus yang disubstitusikan pada suatu cincin sikloheksana dapat  bersifat cis ataupun trans. Cincin-cincin terdisubstitusi-cis dan -trans adalah isomer isomer geometrik dan tak dapat saling-diubah satu menjadi yang lain pada  temperatur kamar; meskipun demikian masing-masing isomer dapat memiliki  aneka ragam konformasi. Sebagai contoh diperha tikan bentuk-bentuk kursi (dari)  cis-1,2-dimetilsikloheksana. Beberapa representasi berlainan dari cis 1,2- dimetilsikloheksana: 

:

15 

2.6 Kiralitas 

Kiralitas Obyek dan Molekul Tangan kiri tidak dapat diimpitkan dengan  bayang cerminnya. Bila tangan kiri itu ditaruh didepan cermin, maka bayangan  cerminnya mirip tangan kanan. Jika tidak ada cermin, maka dapat ditempuh dengan  cara; ketupkan tangan kiri dan kanan dengan tapak yang satu menghadap tapak yang  lain, maka akan tampak sepasang bayangan cermin. Keduanya tidak dapat  diimpitkan. Kekiri-kananan ini juga dijumpai dalam hal sepatu dan sarung tangan.  

2.6.1 Kiralitas obyek dan molekul 

Obyek apa saja yang tak dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya  dikatakan kiral (chiral; Yunani: cheir, “tangan”). Kiralitas (berasal dari bahasa  yunani yakni tangan) mengacu pada benda-benda yang dikaitkan sebagai bayangan  cermin yang tak terimpitkan dan istilah ini diperoleh dari kenyataan bahwa tangan  kiri dan tangan kanan adalah contoh dari benda 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. 

16 

Sebuah molekul akiral dan bayangan cerminnya yang dapat dihimpitkan  adalah senyawa yang sama; mereka bukanlah isomer satu dari yang lain. Tetapi sebuah molekul kiral tidak dapat dihimpitkan dengan bayangan cerminnya; molekul  ini dan molekul bayangan cerminnya adalah dua senyawa yang berlainan. Dua molekul ini merupakan sepasang stereoisomer dari senyawa tersebut yang dikenal  dengan istilah enantiomer. Sepasang enantiomer merupakan bayangan cermin satu  terhadap yang lainnya. Kedua enantiomer tidak bisa ditumpang-tindihkan setelah  dilakukan operasi simetri apapun. Bila dalam satu molekul terdapat lebih dari satu  pusat kiral maka akan terdapat lebih dari satu pasang enantiomer diastereoisomer/diastereomer.

17 

2.6.2 Atom Karbon Kiral 

Ciri struktur yang sangat lazim (tetapi bukan satu-satunya ciri) yang  menyebabkan terjadinya kiralitas dalam molekul ialah bahwa molekul itu  mengandung sebuah atom karbon sp³ dengan 4 gugus yang berlainan. Molekul  semacam itu bersifat kiral dan di jumpai sebagai sepasang enantiomer. Karena hal  ini, maka sebuah atom karbon dengan 4 gugus yang berlainan disebut atom karbon  asimetrik atau atom karbon kiral (meskipun secara teknis, molekullah dan bukan  atom karbon, yang bersifat kiral). Dengan belajar mengenali karbon-karbon kiral  dalam sebuah rumus, kita dapat sangat menyederhanakan masalah mencari identitas  struktur-struktur yang dapat dijumpai sebagai enantiomer-enantiomer. 

Untuk mencari sebuah karbon kiral, haruslah ditetapkan bahwa keempat  gugus yang terikat pada karbon sp3 itu berlainan. Dalam banyak hal masalah itu  sederhana sekali; mi salnya, jika pada karbon itu terikat dua atom atau lebih atom  H(-CH₂-atau-CH3), maka karbon itu tidak mungkin kiral. Tetapi dalam beberapa  kasus masalah itu dapat lebih menantang. Dalam hal ini tiap gugus keseluruhan  yang terikat pada karbon harus dipertanyakan, harus diteliti, jadi tidak hanya atom 

atom yang terikat langsung pada karbon itu. Contoh Enantiomer: Enantiomer 2-butanol

18 

2.6.3 Proyeksi Fischer 

Dalam akhir abad 19, seorang ahli kimia Jerman Emil Fischer  mengemukakan rumus proyeksi untuk menunjukkan penataan ruang dari gugus di  sekitar atom kiral. Rumus proyeksi ini disebut proyeksi Fischer. Karena Fischer  mengembangkan rumus-rumus ini untuk menyatakan molekul gula, maka disini  akan digunakan gula tersederhana untuk menggambarkan tipe proyeksi Fischer  yang lazim dipakai dewasa ini: 2,3-dihidroksipropanol (biasa disebut  gliseraldehida) dan 2,3,4-trihidroksibutanol (eritrosa). Gliseraldehida mempunyai  satu atom karbon kiral (karbon 2), sementara eritrosa mempunyai dua karbon kiral  (karbon 2 dan 3). Seperti tampak pada representasi berikut untuk kedua senyawa  ini, suatu proyeksi fischer semata-mata hanyalah cara singkat untuk menyatakan  suatu rumus bola dan pasak atau dimensional. 

Rumus-rumus eritrosa di atas menunjukkan konformasi yang digunakan  untuk proyeksi Fischer. Menurut perjanjian, gugus karbonil (atau gugus berprioritas  tatanama tertinggi) ditaruh didekat ujung teratas. Jadi karbon teratas adalah karbon  1. Tiap titik potong garis horizontal dan vertikal menyatakan sebuah atom karbon  kiral

19 

2.7 Rotasi Cahaya Terpolarisasi-Bidang 

Kecuali mengenai kiralitas, struktur-struktur sepasang enantiomer adalah  sama. Oleh karena itu hamper semua sifat fisika dan kimianya juga sama. Misalnya,  tiap enantiomer murni mempunyai titik leleh dan titik didih yang sama dengan  pasangannya. Hanya terdapat dua perangkat (set) sifat yang berlainan untuk  enantiomer-enantiomer dalam suatu pasangan enantiomer: 

1. Antaraksi dengan zat kiral lain, dan 

2. Antaraksi dengan cahaya 

Jika cahaya terpolarisasi-bidang dilewatkan suatu larutan yang mengandung  suatu enantiomer tunggal, maka bidang polarisasi cahaya itu diputar ke kanan atau  ke kiri (lihat Gambar 4-14). Perputaran cahaya terpolarisasi-bidang ini disebut  rotasi optis. Suatu senya wa yang memutar bidang polarisasi suatu cahaya  terpolarisasi-bidang dikatakan bersifat aktif optis (optically active). Karena inilah  maka enantiomer-enantiomer kadang-kadang disebut isomer optis. 

Suatu polarimeter ialah alat yang didesain untuk mempolarisasikan cahaya  dan kemu dian mengukur sudut rotasi bidang polarisasi cahaya oleh suatu senyawa  aktif optis. Besarnya perputaran itu bergantung pada (1) struktur molekul; (2)  temperatur; (3) panjang gelombang; (4) banyaknya molekul pada jalan cahaya; dan  pada beberapa hal (5) pelarut. 

Sudut putar jenis (specifir rotation) adalah besarnya perputaran 1,0 gram zat  dalam 1,0 mL larutan yang berda dalam tabung dengan panjan jalan (cahaya) 1,0 

20 

dm (desimeter), pada temperature dan panjang gelombang tertentu. Panjang  gelombang yang lazim digunakan ialah 589,3 nm dimana 1 nm = 10-9 m. Sudut  putar jenis untuk suatu senyawa dapat dihitung dari sudut putar yang diamati  dengan cara: 

tD

[α] 100 α 

 L C (1) 

[α]tD = rotasi jenis 

α = sudut rotasi optik terukur 

l = panjang tabung (mm) 

C = konsentrasi sampel (g/100 mL) 

Untuk sampel berupa larutan murni : 

tD

[α] α 

 L d (2) 

[α]tD = rotasi jenis 

α = sudut rotasi optik terukur 

l = panjang tabung (mm) 

d = berat jenis sampel 

Pasangan enantiomer yang ditentukan berdasarkan arah putaran terhadap  bidang cahaya terpolarisasi bidang disebut dengan enantiomer (+) dan (-). Enantiomer (+) memberikan putaran searah bidang cahaya terpolarisasi bidang  (putar kekanan)/ dekstrorotatori, Enantiomer (-) memberikan rotasi yang  berlawanan (putar kekiri)/ levorotatori, sudut putaran bidang polarisasi radiasi  terpolarisasi linear setelah radiasi tersebut melewati medium kiral disebut rotasi  optik. Molekul yang memberikan rotasi optik disebut optis aktif, dengan ciri- ciri: 

Enantiomer (+) mempunyai sudut rotasi optik (+). 

Enantiomer (-) mempunyai sudut rotasi optik (-).  

Campuran enantiomer (+) & (-) dalam jumlah yang sama disebut campuran  rasemat yang memberikan sudut rotasi optik 0. 

Untuk suatu campuran enantiomer dalam jumlah yang berbeda, sudut rotasi  optik merupakan selisih jumlah kedua enantiomer.  

21 

2.8 Penetapan Konfigurasi: Sistem (R) dan (S) 

Urutan penataan keempat gugus di sekitar suatu atom karbon kiral disebut  konfigurasi mutlak di sekitar atom itu Gangan mencampuradukkan konfigurasi  dengan konformasi, yakni bentuk-bentuk yang disebabkan rotasi mengelilingi  katan-katan). Sepasang tan tiomer mempunyai konfigurasi yang berlawanan.  Misalnya, (+)-gliseraldehida dan (-)-gli seraldehida mempunyai konfigurasi yang  berlawanan. Tetapi formula mana yang menya takan enantiomer dekstrorotatori dan  yang mana yang levorotatori? Sampal tahun 1951 ahli kimia belum mengetahui.  Sebelumnya baru diketahui bahws (+)-gliseraldehida dan asam (-)-gliserat (asam  2,3-dihidroksipropanost) mempunyai konfigurasi sama di sekitar karbon 2,  meskipun sudut putamya berlawanan. Tetapi tak diketahui apakah OH pada karbon  2 dalam rumus di bawah ini berada di kiri ataukah di kanan. 

Agar rumus-rumus itu lebih mudah dikerjakan, maka pada akhir abad 19 diputuskan  pengandaian bahwa (+)-gliseraldehida mempunyai konfigurasi mutlak dengan OH  pada kar bon 2 berada di kanan. Studi difraksi sinar-X oleh J. M. Bijvoet dari  Universitas Utrecht di Negeri Belanda dalam tahun 1951, menunjukkan bahwa  pengandaian tersebut di atas me mang benar. Konfigurasi i mutlak (+)- gliseraldehida memang seperti apa yang digunakan oleh ahli kimia selama 60  tahunan itu. Seandainya tebakan mereka salah, maka literatur kimia akan  membingungkan, karena semua artikel pra-1951 menggunakan konfigurasi yang  me rupakan kebalikan dari konfigurasi dalam karangan karangan modern.  Pengandaian dulu itu benar-benar suatu kemujuran. 

Arah aran bidang polarisasi cahaya oleh suatu enantiomer adalah suatu sifat  fi pemutaran Konfigurasi I mutlak suatu enantiomer adalah khas struktur  molekulnya. Tak terdapat yang sederhana antara konfigurasi mutlak suatu  enantiomer tertentu dan arah sika. perputaran bidang polarisasi cahaya olehnya. 

22 

Seperti telah dikatakan di atas, enantiomer asam gliserat yang konfigurasi  mutlaknya sama dengan konfigurasi (+)-gliseraldehida ada lah levorotatori, tidak  dekstrorotatori. rolaton. 

Telah ditunjukkan bagaimana arah pemutaran bidang polarisasi cahaya  dapat dinyata kan oleh (+) dan (-). Toh diperlukan juga suatu sistem untuk  menyatakan konfigurasi mut lak itu yakni, penataan yang sesungguhnya dari gugus gugus di sekeliling suatu karbon kiral. Sistem itu ialah sistem (R) dan (S) atau  sistem Chan-Ingold-Prelog. Huruf (R) ber asal dari kata Latin, rectus, "kanan",  sedangkan (S) dari kata Latin sinister, "kiri". Atom karbon kiral apa saja  mempunyai atau konfigurasi (R) atau konfigurasi (S): oleh karena itu satu  enantiomer adalah.(R) dan enantiomer lain adalah (S). Suatu campuran rasemik  ditan dai dengan (R) (S), yang berarti suatu campuran dari keduanya. 

Dalam sistem (R) dan (S), gugus-gugus diberi urutan prioritas, dengan  menggunakan perangkat aturan yang sama seperti yang digunakan dalam sistem (E)  dan (2); hanya saja urutan prioritas ini digunakan dengan cara sedikit berbeda.  Untuk memberikan konfigurasi (R) atau (S) kepada suatu karbon kiral: 

1. Urutkan keempat gugns (atau atom) yang terikat pada karbon kiral itu menurut  urutan prioritas aturan deret Chan-Ingold--Prelog (halaman 116-143).  2. Proyeksikan molekul itu sedemikian sehingga gugus yang berprioritas rendah  berarah ke belakang.  

3. Pilih gugus dengan prioritas tertinggi dan tarik suatu anak panah bengkok ke  gugus dengan prioritas tertinggi berikutnya (next highest). 

4. Jika panah ini searah dengan jarum jam, maka konfigurasi itu adalah (R). Jika  arah anak panah berlawanan dengan jarum jam, konfigurasi itu (S).  Sebagai ilustrasi di ambil enantiomer-enantiomer 1-bromo-1-kloroetana.

23 

1. Urutkan keempat gugus. Di sini urutan prioritas keempat atom itu adalah  menurut nomor atomnya: Br (tertinggi), CL, C, H (terendah).  

2. Gambar proyeksi dengan atom berprioritas rendah (H) ada di belakang (atom  ini tertu tup oleh atom karbon dalam proyeksi di bawah ini).  

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

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

Dengan menggunakan sebuah model molekul, akan mudah menaruh suatu  struktur da lam posisi yang benar untuk memberikan (R) atau (S) kepada struktur  itu. Bangunlah mo del itu, pegang gugus yang berprioritas terendah dengan satu  tangan, putar model itu sede mikian sehingga ketiga gugus lainnya menghadap  Anda. Tentukan apakah struktur itu (R) ataukah (S) dengan cara biasa (lihat  Gambar dibawah). 

2.9 Lebih dari Satu Atom Karbon Kiral 

Pembahasan sejauh ini dipusatkan hanya pada senyawa yang mengandung  satu atom karbon kiral, padahal senyawa-senyawa dapat memiliki lebih dari satu  atom karbon kiral. Perhatikan suatu senyawa dengan dua atom karbon kiral yang  berlainan. Masing-masing dapat berkonfigurasi (R)dan (S); jadi akan terdapat  

empat cara yang berlainan. Oleh karena itu sebuah molekul dengan dua atom  karbon kiral yang berlainan dapat memiliki empat stereoisomer.

24 

Jumlah maksimum stereoisomer optis untuk suatu senyawa adalah 2n,  dimana n ialah banyaknya atom kiral. Jika terdapat 2 karbon kiral maka paling  banyak ada 4 stereoisomer (2n = 4); bila ada 3 atom karbon kiral maka paling banyak  ada 8 stereoisomer (3n = 8). 

2.9.1 Sistem (R) dan (S) untuk senyawa dengan 2 atom karbon kiral  Untuk memberikan konfigurasi (R) atau (S) kepada kedua atom karbon kiral  dalam sebuah molekul, tiap atom karbon kiral itu diperhatikan secara bergiliran.  Untuk menjelaskan tekniknya akan digunakan eritrosa (untuk mudahnya, biasanya  tidak digunakan baji-putus-putus dalam suatu rumus yang menggambarkan lebih  dari satu karbon kiral 

Untuk karbon 2:

25 

Untuk karbon 3: 

Jadi nama IUPAC untuk stereoisomer ini adalah (2R,3R)-2,3,4-trihidroksibutanal Perhatikan bahwa angka dan huruf dalam tanda kurung merujuk ke konfigurasi di  sekitar dua karbon kiral yang berlainan dalam suatu molekul. 

2.9.2 Diastereomer 

Bila sebuah molekul memiliki lebih dari satu karbon kiral, tidak semua dari  isomer optik itu bersifat enantiomer. Menurut definisinya, enantiomer (bayangan  cermin) muncul sepasang demi sepasang. 

Keempat stereoisomer (dari) 2,3,4-trihidroksibutanal 

Perhatikan bahwa stereoisomer (2R,3R) dan (2S,3S) adalah enantiomer.  Demikian pula (2R,3S) dan (2S,3R). Namun stereoisomer (2S,3S) dan (2R,3S)  bukan enantiomer satu dari yang lain.  

Sepasang enantiomer mempunyai sifat fisika dan kimia yang sama kecuali  dalam hal antaraksi dengan molekul kiral lain dan arah pemutaran bidang polarisasi  cahaya. Tetapi diastereomer mempunyai sifat kimia dan fisika yang berlainan. Titik 

26 

leleh dan kelarutannya berbeda dan sering dalam bereaksi mengambil cara yang  berlainan. 

2.9.3 Senyawa Meso 

Senyawa dengan n atom karbol kiral dapat memiliki maksimum 2n stereoisomer, tetapi mungkin tak sebanyak itu. Perhatikan sepasang struktur (A dan  B) dengan dua atom karbon kiral. Dari pandangan sepintas kelihatannya A dan B  adalah enantiomer. 

Putarlah B pada bidang kertas sejauh 180o akan terbukti bahwa B identik  dengan A. Antara A dan B bayangan cermin satu dari yang lain, tetapi bayangan  cermin ini dapat diimpitkan. jadi A dan B adalah senyawa yang sama.

Molekul ini mempunyai suatu bidang simetri dalam. Separuh atas dari  molekul itu adalah bayangan cermin dari separuh bawah molekul itu. Dapat  dikatakan bahwa kedua dari molekul itu saling mematikan, sejauh kiralitas  diperhatikan.Oleh karena itu molekul sebagai keseluruhan bersifat akiral dan tidak  menyebabkan perputaran bidang polarisasi cahaya. Gambar dibawah memberikan  contoh suatu bidang simetri dalam

27 

Suatu stereoisomer yang mengandung karbon-karbon kiral, tetapi dapat  dimpitkan pada bayangan cerminnya, disebut suatu bentuk meso. Senyawa yang  dibahas diatas ialah asam meso-tartarat (meso-tartaric acid). 

Suatu senyawa dengan dua karbon kiral dapat mempunyai paling banyak  empat stereoisomer. Untuk asam tartarat, telah dilihat dua kemungkinan, dan  keduanya ternyata identik menjadi hanya satu, isomer saja, asam meso-tartarat.  Parohan atas bukan bayangan cermin parohan bawahnya, Rotasi salah satu struktur  sejauh 180otidak menghasilkan struktur yang lain ataupun meso-isomer itu. Kedua  stereoisomer asam tartarat berikutnya adalah enantiomer-enantiomer. Keduanya  aktif optis dan memutar bidang polarisasi cahaya sama besar, tetapi berlawanan  arah. 

Karena adanya bidang bidang simetri-dalam dalam asam meso-tartarat, maka  hanya terdapat tiga stereoisomer untuk asam tartarat, tidak empat seperti yang  diramalkan oleh aturan 2n ketiga stereoisomer ini ialah sepasang enantiomer dan  satu bentuk meso diastereomerik. 

Berikut ini bentuk meso beberapa senyawa lain:

28 

2.9.4 Senyawa Kiral Siklik 

Beberapa sikloalkana tersubstitusi adalah kiral. Contohnya , cis- atau trans  dimetilsiklopropana yang mengandung dua karbon kiral. 

Isomer trans tidak mempunyai bidang-dalam yang simetri dan oleh sebab  itu berada sebagai pasangan enansiomer- (1R,2R) dan (1S,2S). Isomer cis  mempunyai bidang-dalam yang simetri, oleh sebab itu, isomer cis merupakan  bentuk meso . 

Sikloalkana tersubtitusi lain siklopropana tersubstitus akan lebih rumit.  Misalnya, dimetilnikloheksana mencakup isomer cur dan trans dari cincin ter-1.2  1.3-; dan 1,4-di shetitoni. Tidak seperti cincin siklopropuna datar, cincin  silloheksana ini dapat berada dalam aneka konformasi, terutama bentuk-bentuk  kursi. Untunglah ketika memperhati kan kiralitat sikloheksna rebitius, umumnya  kita dapat menggunakan rumus segibanyak yang sederhana. (Jika Anda bermaksud  menganalus konformar yang sebenarnya dari senyawa-senyawa ini, gunakanlah  model) Baik cis maupun trans-1,4-dimetsikloheksana tidaklah kiral karena mereka  tak mempunyai karbon kiral. Perhatikan bahwa keduanya memiliki bidang atmetri dalam. Jadi tak satu isomer pun berada sebagai sepasang enantiomer.

29 

cis dan trans-1,3-Dimetilsikloheksana masing-masing mempunyai dua  karbon kiral. Isomer cis mempunyai suatu bidang simetris-dalam (dalam salah satu  rumus segibanyak, seperti ditunjukkan, atau dalam bentuk kursinya) dan  merupakan bentuk meso. isomer trans tak mempunyai bidang simetri dan berada  sebagai sepasang enantiomer 

2.10 Pemisahan suatu Campuran Rasemik 

Dalam kebanyakan reaksi di laboratorium, seorang ahli kimia menggunakan  bahan baku akiral ataupun rasemik dan memperoleh produk akiral atau rasemik.  Oleh karena itu sering kiralitas (atau tiadanya kiralitas) pereaksi dan produk  diabaikan dalam bab-bab berikutnya. Di pihak lain akan dibahas juga banyak reaksi  dalam mana stereokimia sangat penting. Berlawanan dengan reaksi kimia di  laboratorium, kebanyakan reaksi biologis mulai de ngan pereaksi kiral atau akiral  dan menghasilkan produk-produk kiral. Reaksi biologis ini dimungkinkan oleh  katalis biologis yang disebut enzime, yang bersifat kiral. Ingat bahwa sepasang  enantiomer mempunyai sifat-sifat kimia yang sama, kecuali dalam hal antaraksi  dengan zat-zat kiral lain. Karena enzine bersifat kiral, mereka bisa berlaku sangat  selektif dalam kegiatan katalitiknya. Misalnya, bila suatu organisme mencemakan  sua tu campuran alanina rasemik, maka hanya (S)-alanina yang tergabung kedalam  bangunan protein. (R)-alanina tak digunakan dalam protein; malahan alanina ini 

30 

dengan bantuan enzine lain dioksidasi menjadi suatu asam keto serta memasuki  bagan metabolisme lain. 

Dalam laboratorium pemisahan fisis suatu campuran rasemik menjadi enantiomer enantiomer murni disebut resolusi (atau resolving) campuran rasemik itu.  Pemisahan natrium amonium artarat rasemik oleh Pasteur adalah suatu resolusi  campuran tersebut. Adalah suatu gejala yang sangat jarang bahwa enantiomer enantiomer mengkristal secara terpisah; jadi cara Pasteur tak dapat dianggap  sebagai suatu teknik yang umum. Karena sepa sang enantiomer itu menunjukkan  sifat-sifat kimia dan fisika yang sama, mereka tak dapat dipisahkan oleh cara kimia  atau fisika biasa. Sebagai gantinya, ahli kimia terpaksa mengandalkan reagensia  

kiral atau katalis kiral (yang hampir selalu berasal dari dalam organisme hidup.) Suatu cara untuk memisahkan campuran rasemik, atau sekurangnya  mengisolasi satu enantiomer murni, adalah mengolah campuran itu dengan suatu  mikroorganisme, yang hanya akan mencerna salah satu dari kedua enantiomer itu.  Misalnya, (R)-nikotina mumi dapat diperoleh dari (R)(S)-nikotina dengan  menginkubasi campuran rasemik itu dengan bakteri Pseudomonas putida, yang  mengoksidasi (S)-nikotina, tetapi tidak (R)-enantiomer. 

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

31 

Sebagai ilustrasi, (R)(S)-RCO, H, suatu campuran rasemik asam karboksilat akan  dipisah secara laboratorium. (R)-RCO₂ H dan (S)-RCO, H ialah kedua enantiomer  itu. Suatu asam karboksilat akan bereaksi dengan suatu amina, membentuk suatu  garam. 

Reaksi asam (RX(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 (SR) 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 kambali aminanya. Amina dan ion karbokallat dapat  dipisahkan oleh ekstraksi dengan peiarat seperti dietil eter (amina larut, sedang  garam karbokalat tidak). Pengasaman lapisan air akan menghasilkan asam  karboksilat bebas sebagai suatu enantiomer. 

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

32 

Amfetania

33 

BAB III 

PENUTUP 

3.1 Kesimpulan 

Stereoisomeri ialah isomeri yang disebabkan oleh penataan ruang yang  berlainan (dari) atom-atom dalam molekul. Isomeri geometrik, salah satu  bentuk stereoisomeri, diakibat kan oleh letak-letak gugus, apakah cis (sesisi)  ataukah trans (pada sisi yang berlawanan) ter hadap ikatan pi atau cincin.  Isomer-isomer geometrik alkena dapat juga dibedakan oleh hu ruf (E) pada  sisi-sisi berlawanan, atau (Z), pada satu sisi. 

Suatu molekul kiral ialah molekul yang tak dapat dümpitkan pada bayangan cerminnya. Pasangan bayangan cermin yang tak dapat diimpitkan disebut  enantiomer dan merupakan suatu macam lain stereoisomeri. Campuran enantiomer secara ekuimolar, yang disebut campuran rasemik, tidak aktif  optis.  

Kiralitas biasanya disebabkan oleh adanya karbon yang mengikat empat atom  atau gugus yang berlainan. Penataan gugus-gugus ini di sekitar karbon  kiralnya disebut konfigurad mutlak dan dapat diperiksa sebagai (R) atau (S).  

Proyeksi Fischer sering digunakan untuk melukiskan molekul kiral. Sebuah  molekul dengan lebih dari satu karbon kiral, mempunyai stereoisomer lebih dari sepasang enantiomer.  

Stereoisomer yang bukan enantiomer disebut diastereomer. Jika sebuah  molekul mempunyai lebih dari satu karbon kiral dan dapat dimpitkan pada bayangan cerminnya, maka molekul ini tidak aktif optis dan disebut suatu  bentuk meso.

DAFTAR PUSTAKA 

Fessenden, Ralph. J & Fessenden, Joan. S. 1979. Organic Chemistry Second Edition. Willard Grant Press. Boston


No comments:

Post a Comment