MATERI KULIAH KIMIA ORGANIK II

SMT IV 3 SKS

BAB I. STEREO KIMIA

BAB II. SENYAWA BERGUGUS FUNGSI JAMAK

BAB III. KARBOHIDRAT

BAB IV. ASAM AMINO, PEPTIDA, DAN PROTEIN

BAB V. LEMAK

BAB VI. HIDROKARBON AROMATIK POLISIKLIK

1. Buku Teks Kimia Organik II (Matsjeh, S., et.al.,

1996, Kimia Organik II,

Departemen Pendidikan dan Kebudayaan

DIKTI)

2. Fessenden, R.J., and J S Fessenden, 1997,

Kimia Organik, Alih Bahasa

A.H Pudjaatmaja, Jilid 1, Edisi ketiga, Jakarta:

Erlangga

3. Paul R Young, 2000, Organic Chemistry On

Line, University Illinois

Chicago

4. Solomons, 2000, Organic Chemistry, 6th

edition, Wiley and Sons

SOME ADVICE ON STUDYING FOR ORGANIC CHEMISTRY

missingmaterial

STRUCTURE OF KNOWLEDGE IN ORGANIC CHEMISTRYSTRUCTURE OF KNOWLEDGE IN ORGANIC CHEMISTRY

Builds like a pyramid balancedon its point.

The whole structurecollapses !!!

If something is missing …..

STUDY TO UNDERSTAND THE MATERIAL

ANYTHING THAT YOU DO NOT MASTER WILLCOME BACK TO HAUNT YOU LATER

You literally cannot forget anything in this course.

The material keeps building on itself.

WE WILL BUILD ON EARLIER TOPICS TO DEVELOP NEW ONES

MATERIAL IN THIS COURSE IS CUMULATIVEMATERIAL IN THIS COURSE IS CUMULATIVE

IF YOU DON’T UNDERSTAND SOMETHING….. GET HELP AS SOON AS YOU CAN

See me after class, during office hours, or makean appointment.

DO AS MANY PROBLEMS AS YOU CAN FINDTIME FOR IN YOUR SCHEDULE

Doing problems really cements your understandingit requires you to apply what you learn.

THE END-OF-CHAPTER PROBLEMS ARE THE MOST HELPFUL

Active learning is more effective than passive study.

6 LANGKAH PENTING UNTUK SUKSES KIMIA ORGANIK

1) berada di kelas;

2) bertanya di kelas (jika menemui kesulitan)

3) Take good notes = buat catatan yang baik

persiapan dengan membaca materi sebelum

masuk kelas, setelah kuliah: baca lagi,

buat Ringkasan dan tulis kembali

4) Kerjakan PR pada waktunya

5) Practice, practice, practice!

6) Pelajari bagaimana ujian dengan baik

We retain : 90% of what we say as we do a thing

70% of what we say as we talk

50% of what we see and hear

30% of what we see

20% of what we hear

10% of what we read

….. a psychological study

STRANGE BUT TRUESTRANGE BUT TRUE

ACTIVE

PASSIVE

STEREO KIMIA

Studi mengenai molekul-molekul dalam ruang 3 dimensi

Bagaimana atom-atom dalam suatu molekul ditata dalam

ruangan satu relatif yang lain

1. ISOMER GEOMETRI

Ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan

isomer

2. KONFORMASI MOLEKUL

bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini bisa berubah

3. KIRALITAS MOLEKUL

Bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar

atom C dapat mengakibatkan isomer

Pusat stereo; titik dalam suatu molekul yang menghasilkan stereoisomer 

jumlah stereoisomer yang mungkin adalah = 2n , n pusat stereo

Pusat Khiral – ‘‘chirogenic centre’ = ‘pusat yang menghasilkan senyawa khiral

• Pusat khiral = pusat asimetrik ; mengikat 4 atom/gugus berbeda

A and B = enantiomers (‘optical isomers’)! – Pusat khiral

CCH3Br

H3CH2C

H

*

A

CCH3CH2CH3

Br

H

*

B

• Enantiomer adalah khiral! – • senyawa khiral tidak berimpit dengan bayangan

cerminnya.

Why is chirality important?Chiral species fits in chiral binding site (matched key and lock)

Chiral species does not fit in binding site (mismatched key and lock)

Loius Pasteur

isomers adalah senyawa berbeda yang memiliki rumus molekul

sama, contoh C4H8:

Ada perbedaan letak gugus-gugus/atom-atom

1. Dilihat prioritas substituen yang terikat langsung ke C ikatan rangkap;Nomor atom tertinggi memperoleh prioritas tertinggi

Contoh; H–  <  C–  <  N–  <  O–  <  Cl–. (untuk isotop; prioritas sesuai dengan namor massa)

2. Jika atom yang terikat langsung ke ikatan rangkap

sama; maka lihat atom berikutnya. Contoh;

CH3–  <  C2H5–  <  ClCH2–  <  BrCH2 <  CH3O–

Stereoisomer Alkena; Stereoisomer Alkena; Isomer GeometriIsomer Geometri,,

3. Jika 2 gugus prioritas tertinggi terletak pada satu

sisi = cis

Jika 2 gugus prioritas tertinggi terletak pd sisi

berlawanan = trans

4. bila ke empat gugus atau atom yang terikat ke

atom C ikatan rangkap berbeda; maka dipakai

penamaan E (= entgegen) & Z (=zusammen),

Z equivalent ke cis dan E equivalent ke trans.

Sistem E dan Z

ISOMER GEOMETRI PADA SENYAWA SIKLIK

H H

H

H H

H H

H

H

H

CH3

OH

Di atas bidang;Gugus terikat pada ujung-atas garis vertikal

Di bawah bidang;Gugus terikat pada Ujung-bawah garis vertikal

Contoh:

Konformasi Senyawa Rantai Terbuka

Gugus-gugus yang terikat oleh ikatan

sigma dapat berotasi mengelilingi ikatan,

Dapat memiliki tak terhingga banyak posisi

didalam ruang relatif satu terhadap yang

lain

Menggunakan Proyeksi Newman

Hanya ada 1 ikatan C-C, struktur rotasi (rotamer) yang ada:

staggered dan eclipsed.

Nama Konforme r

Wedge-Hatched Bond Structure

SawhorseStructure

Newman Projection

Bond Repulsions in Ethane

Profil Energi Potensial untuk Konformer Etana

Dihedral Angle

Profil Energi Potensial untuk Konformer Butana

Aspek penting dari Stereoisomer Konformasi:

1.Interkonfersi konformasi dalam molekul sederhana terjadi cepat pada temperatur kamar, isolasi konformer murni biasanya tidak mungkin.

2. Konformer spesifik membutuhkan tatanama khusus, seperti staggered, eclipsed, gauche dan anti

3. Konformer spesifik tersusun dari sudut dihedral.

4. konformasi Staggered sekitar ikatan tunggal

C-C lebih stabil (punya energi potensial

terendah) dibandingkan konformasi eklips.

5. Konformer Gauche pada butana kurang

stabil dari pada konformer anti sekitar 0,9

Kkal/mol. Nilai ini disebabkan rapatnya 2

gugus metil (steric hindrance) pada struktur

Gauche

6. Konformer Butana B dan C memiliki struktur

bayangan cermin yang tidak identik, sudut

dihedral 2400 & 3000.

Bentuk Senyawa SiklikBentuk Senyawa Siklik

600 900 1080 1200

Sudut ikatan menurut BAEYER

Diagram proyeksiMenggambarkan struktur 3 dimensi

ke 2 dimensi :

Proyeksi Fischer Proyeksi Newman

Proyeksi FISCHER

Vertikal; menjauhi pembaca

Horizontal; mendekati pembaca

Proyeksi Fischer bisa berotasi dan dimanipulasi

Rotasi 900 tidak dibolehkan; karena menghasilkan

enantiomer awal.

Rotasi 1800 menghasilkan konfigurasi identik, rotasi

2700 menghasilkan enantiomer

Aturan Penataan ulang proyeksi Fischer :

1. merubah 2 gugus pd proyeksi Fischer; menghasilkan

enantiomer dari senyawa awal

2. perubahan gugus 2 kali menghasilkan stereokimia awal

Proyeksi Fischer dengan 2 C khiral

Urutan penataan ke 4 gugus di sekitar atom khiral

Tata nama R, S

(R = Rektus = ke kanan ; S = Sinister = Kiri)

(R)-alanine

1. Urutkan ke 4 gugus (berdasarkan prioritasnya)

Berdasarkan no atom; dari yg terikat langsung

pada C kiral

b. Bila atom yang terikat langsung pada C khiral sama;

maka prioritas ditentukan oleh atom berikutnya

c. Ikatan rangkap 2 dianggap mengikat 2 atom

yang sama

d. Ikatan rangkap 3 dianggap mengikat 3 atom

yang sama

e. Atom yang mengikat 2 C yang riel punya prioritas lebih

tinggi dari pada C dengan ikatan rangkap

2. Isotop dengan massa lebih besar memperoleh

prioritas lebih tinggi

3. Proyeksikan molekul sehingga ggs prioritas

terendah berada di belakang

4. Tarik suatu anak panah dari gugus prioritas

tertinggi ke terendah

Jika searah dengan putaran jarum jam = R

Jika berlawanan dengan putaran jarum jam = S

Urutan prioritas: Cl (tertinggi) > C-C > C-H > H.

Sehingga (R)-2-khlorobutana

(S)-2-bromo-butane

C

CH3

Br

H3CH2C

H*a

b

c

dCCH3Br

H3CH2C

H

*C

CH3

Br

H3CH2C

H*

a

b

c

d

CCH3CH2CH3

Br

H

* C

CH3

CH2CH3

Br

H*

ab

cd

C

CH3

CH2CH3

Br

H

*a b

c

d

(R)-2-bromo-butane

CH Br

CH3CH2O

CH3

* CH Br

CH3CH2O

CH3

* ab

cd CCH3CH2O

Br

CH3

H

* abc

d

(R)-(1-bromoethyl) ethyl ether

C

CH3CH2O

Br

CH3

H *a

b

c

d

CH3CH2CH

OH

CH3

*CH3CH2C

H

OH

CH3

*

a

b

c

d

C

CH2CH3

H

OH

CH3

*

a

b

cd

C

CH2CH3H

OH

CH3

*

a

bc

d

(R)-2-butanol

• Gambarkan struktur dari (S)-1-kloro-2-butanol !

C *

a

b cd

Posisi struktur : ClCH2C*H(OH)CH2CH3

Perioritas : HO- = a, ClCH2- = b, CH3CH2- = c, H- = d

(S)-

CCH2CH3H

OH

ClCH2

*1 2 3 4

Pusat khiral (C*) pada C2: gugus yang terikat ke C* : HO- , ClCH2-, CH3CH2-, H- .

Contoh

CCH2CH3H

OH

ClCH2

*

a

b cd

1 2 3 4

Berikan stereostruktur dari (R)-2-iodopentana !

C *

a

c bd

(R)- 2-iodopentana: CH3C*H(I)CH2CH2CH3; Pusat khiral (C*) di C2 Gugus pada C* : I- , CH3-, CH3CH2CH2, H- .

CCH2CH2CH3H

I

CH3

*

a

bcd

1 2 3 4 5

(R)- 2-iodopentana

Prioritas: I- = a, CH3CH2CH2- = b, CH3- = c, H- = d

Senyawa C – dua pusat khiral…..(2RR,3SS)-2,3-dibromobutane

… is it non-superimposable upon its mirror image?

Lihat C dan cerminnya D :

C and D identical!

(2RR)

C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

CC

H

C

CH3 Br

CH3

HBr*

a

b

cd

1

2C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

*

a

b

c d

34(3SS)

Tetapi…apa C senyawa khiral ?

C

H

C

Br CH3

BrH

CH3

**

23

D

1

4

C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

23

C

1

4

(2RR)

(3SS)

(2SS)

(3RR)

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dibromobutane

-Bidang cermin atau bidang simetri

C

H

C

Br CH3

BrH

CH3**

D

1

2 Pusat Khiral

Senyawa Meso: setiap pusat khiral dihubungkan dengan gugus yang sama dalam bidang cermin

C

H

C

OH

OHH

COOH

COOH

**

1

23 4

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dihydroxybutanedioic acid

ormeso-tartaric acid

m.p. 140 °C

(1RR,2SS)-1,2-dibromo-cyclobutane

HH

BrBr

**

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dibromobutane

C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

23

1

4

(2RR,3SS)-2-bromo-3-klorobutana

C

H

C

CH3 Cl

CH3

HBr

**

23

1

4

Bukan senyawa meso!

Lanjutan ….

diastereoisomers!• Relationship between C and E or C and F:

• E,F not superimposable – both chiral- enantiomersenantiomers!

C

H

C

Br CH3

CH3

HBr

**

E

23

1

4

Compounds C, E and F

C

H

C

CH3 Br

BrH

CH3**

23

F

1

4

(2RR)

(3RR)(2SS)

(3SS)

• Stereoisomers which are not enantiomers are diastereoisomers or diastereomers.

C

H

COH

HCOOH

OHHOOC

**

(2RR,3R R )- 2,3-dihydroxybutanedioic acid

or(2RR,3RR)- tartaric acid

m.p. 170 °C

C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

23

C

1

4

(2RR)

(3SS)

C

H

C

OH

OHH

COOH

COOH

**

1

23 4

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dihydroxybutanedioic acid

ormeso-tartaric acid

m.p. 140 °C

Diastereoisomer

Identical m.p., b.p., differ in specific rotation: Solution irradiated with plane polarized light; = 589 nm (sodium ‘D’ emission line) in polarimeter.

rotation ° ‘to the right’ – ‘dextrorotatory’ d- or (+); ‘to the left’ – ‘levorotatory’ l or (-).

specific rotation []589 = .100/c.l c = conc. g./100mLl = length of sample tube (dm)

• Optically active compound: displays optical rotation - pure enantiomer, or mixture of enantiomers containing more

than 50% of one enantiomer.• Racemic mixture: mixture contains 50% of each enantiomer, = 0°. • Racemate or racemic ‘compound’ (rac): crystalline or pure liquid 1:1 mixture of enantiomers

Properties of Enantiomers

C

H

C

OH

HOH

COOH

HOOC**

m.p. 170 °C

[]D = +12.4°

(2SS,3SS)-(-)- tartaric acid

[]D = -12.4°

rac- or (2RSRS,3RSRS)- tartaric acid

or(±)- tartaric acid

[]D = 0°

[]D = 0°

Racemate

m.p. 210 °C

-crystals consist of 1:1 mixture of enantiomers

Examples

C

H

C

OH

OHH

COOH

COOH

**

1

23 4

(2RR,3SS)- or meso--tartaric acid

m.p. 140 °C

C

H

COH

HCOOH

OHHOOC

**

(2RR,3RR)- (+)-tartaric acid

m.p. 170 °C

Properties of Enantiomers (cont.)