Stereokimia

Tim Dosen

Kimia Dasar II/ Kimia Organik

1

Pokok bahasan

• Pengertian stereokimia• Isomer dan jenisnya• Stereoisomer :

– Isomer geometri pada hidrokarbon tak jenuh rantai terbuka : cis-trans dan E-Z

– Isomer geometri pada hidrokarbon jenuh rantai terbuka: konformer goyang - eklips

– Isomer geometri pada hidrokarbon siklik : aksial - ekuatorial dan cis-trans

– Isomer geometri pada hidrokarbon yang mempunyai pusat kiral: enansiomer R-S , enansiomer + / - dan enansiomer d-l

2

PENGERTIAN

• Stereokimia adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya

3

Hidrokarbon

4

Variasi Struktur Senyawa Organik

• 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

5

Isomer

• Isomer adalah suatu molekul dengan jumlah dan jenis atom yang sama tetapi berbeda susunan atomnya

• Jenis: isomer struktural dan isomer geometrik

6

Jenis Isomer

• 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– 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.

7

Isomer Struktural

8

Isomer Fungsional

9

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

10

Isomer Geometri

• 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

11

1. Isomer geometri pada hidrokarbon tak jenuh rantai terbuka

• Keterbatasan perputaran atom – atom yang terikat pada masing – masing atom C pada ikatan rangkap yang dikarenakan adanya antaraksi antara orbital p membentuk ikatan π.

• Isomer geometri cis & trans• Isomer geometri E & Z.

12

13

14

Sistem dan tatanama cis & trans

• cis = pada sisi yang sama

• trans = bersebrangan

15

16

18

19

E & Z

• Gugus pada tiap atom C ikatan rangkap diberi prioritas tinggi (1) atau rendah (2) menurut aturan Cahn-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)

20

• 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).

21

Cahn-Ingold-Prelog

• Atom dengan nomor atom lebih tinggi mempunyai prioritas lebih tinggi

22

• Isotop dengan nomor massa lebih tinggi mempunyai prioritas lebih tinggi

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

23

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

24

25

26

C C

H3C

H

Cl

CH2C C

H

H

CH CH3

Cl

2. 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 σ masih memungkinkan atom – atom yang terikat pada atom C untuk berputar (molekul yang memiliki penataan dalam ruang secara berlainan) konformasi struktur atom conformational isomers (konfomer)– Konfomer goyang (stagerred)– Konfomer eklips. 27

28

Gambaran mengenai molekul berdimesi tiga

29

30

goyang goyang goyang

eklipseklips

E

31

a

b

c

d

e

f

3. Isomer geometri pada hidrokarbon siklik

• 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, tetapi lebih besar dari pada rintangan pada hidrokarbon rantai terbuka karena pengaruh regangan sudut.

32

• Siklopropana mempunyai sudut ikatan 60, siklopentana 108.

• Molekul siklik besar hampir tidak ada rintangan karena regangan

• Sikloheksana membentuk konformasi kursi supaya sudut ikatan mendekati 109,5o.

• Dalam sikloheksana dikenal subtituen:

Aksial tegak lurus bidang rata2 cincin

Ekuatorial sejajar bidang rata2 cincin

33

34

36

E

Energi potensial relatif dari konformasi-konformasi sikloheksana

Bentuk kursi

Bentuk biduk

Bentuk setengah

kursi

4. 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 diastereoisomer/diastereomer 38

Molekul kiral dan akiral

akiral kiral (enantiomer)

39

Enantiomer 2-butanol

40

41

Sifat Enantiomer•Mempunyaisifar-sifat fisikyang sama, mis: titik lebur, titik didih, berat jenis dll.•Mempunyai sifat kiralitas yang tidak sama, mis:sudut putar bidang polarisasi cahaya, reaksi metabolisme, dll.•Contoh:(-) adrenalin obat pemacu

jantung (+) adrenalin takberkhasiat

Enantiomer + dan -

• Pasangan enantiomer yang ditentukan berdasarkan arah putaran terhadap bidang cahaya terpolarisasi bidang.

• Enantiomer (+) memberikan putaran searah bidang cahaya terpolarisasi bidang (putar kekanan)

• sudut putaran bidang polarisasi radiasi terpolarisasi linear setelah radiasi tersebut melewati medium kiral disebut rotasi optik.

• Molekul yang memberikan rotasi optik disebut optis aktif

42

• 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.

43

Enantiomer R & S

• Singkirkan kebelakang atom dengan prioritas terendah.

• Beri skala prioritas 3 atom sisanya• Gerakan dari prioritas tertinggi (1) ke tengah (2)

hingga terendah yang tersisa (3)• Jika arah putaran searah jarum jam maka disebut

enantiomer rectus (R)• Jika arah putaran berlawanan arah jarum jam maka

disebut enantiomer sinister (S)

46

47

Enantiomer (d) & (l)

• Ditentukan berdasarkan posisi OH pada atom C kedua gliseraldehid berdasarkan proyeksi Fischer.

• Jika OH berada disebelah kanan maka disebut enantiomer dextro (d).

• Jika OH berada disebelah kiri maka disebut enantiomer laevus (l).

• Struktur senyawa dengan lebih dari satu pusat kiral tetapi strukturnya tidak kiral disebut senyawa meso

48

49

50

51