Bab 5 Stereokimia Upload
-
Upload
hendry-stiaone -
Category
Documents
-
view
92 -
download
29
Transcript of Bab 5 Stereokimia Upload
Kimia Kimia OrganikOrganik
STEREOKIMIASTEREOKIMIA
11
Kimia Kimia OrganikOrganik
Pendahuluan• Stereokimia ialah satu bidang kimia yang
mendalami susunan atom atau kumpulanatom di dalam molekul dalam ruang tigadimensi
• Stereokimia mengacu pada properti3-dimensi dan reaksi molekul.
• Aspek:– Isomer geometrik
– Konformasi molekul
– Kiralitas molekul
22
Kimia Kimia OrganikOrganik
Isomeri Geometri dalam Alkena
• Sebagai akibat terbatasnya rotasi ikatan ganda
33
cis-1,2-dikloroetena trans-1,2-dikloroetena
C C
H
Cl
H
Cl
C C
H
Cl
Cl
H
C CCH3
H
H3C
HC C
CH3
H
H
H3Ctranstrans-2-butena cis-2-butena
• Stereoisomer : Senyawa berlainan yg memiliki struktursama, berbeda hanya dalam hal penyusunan atom-atom dalam ruangan
Kimia Kimia OrganikOrganik
Konvensi E-Z untuk Isomer cis-trans
Z = jika gugus berprioritas tinggi beradapada sisi yang sama
E = jika gugus berprioritas tinggi beradapada posisi berseberangan
• b = (z)-3-metil-2-pentena
• c = (z)-1-bromo-1-kloro-2-fluoro etena √44
Cis (√) trans (??) (???)
a cb
Kimia Kimia OrganikOrganik
Konformasi• Dasar : ikatan tunggal dapat diputar
• Proyeksi Newman : cara memandang ikatan C-C darisalah satu ujung rantai
55
H
H
H
H
H
H
kuda-kuda
Konformasistaggered (bersilang)
Konformasieklips (berhimpit)
Mana yg lebih stabil? Staggered (lebih stabil)
H
HH
H
HH H
H
HHH
H0°
Kimia Kimia OrganikOrganik
• Rotamer : Isomer akibat rotasi ikatan sigma () misal : eklips dan staggered
• Rotamer-rotamer berada dalamkesetimbangan
66
Kimia Kimia OrganikOrganik 77
Kimia Kimia OrganikOrganik 88
Kimia Kimia OrganikOrganik
Bentuk Senyawa Siklik
• Konsep sudut ikatan oleh Baeyer
• Sikloalkana memiliki struktur datar
99
60°90° 108°
120°
(V) (IV) (III) (II)
Sudut C-tetrahedral : 109,5° maka,
Kekangan (strain) : V IV III sesuai dengan
Reaktifitas : V IV III
Kimia Kimia OrganikOrganik
• Sikloheksana !!
• Selisih sudut : 120° - 109,5° = 10,5°
• (seharusnya lebih reaktif drpd sikopentana)• Fakta :
• Sikloheksana paling stabil, maka :
• Struktur datar untuk II tidak tepat
• Bayer mengemukakan bentuk kursi
1010
Kimia Kimia OrganikOrganik 1111
Sudut C-C-C : 109,5° (tetrahedral)
Semua atom H pd posisi staggered
Axial : tegak lurus bidang rata-rata cincin
Equatorial : sejajar bidang rata-rata cincin
axial
equatorial
Kimia Kimia OrganikOrganik 1212
• Fakta :
5% 95%
Kaidah : “gugus besar cenderung menempati posisiequatorial”
Kimia Kimia OrganikOrganik 1313
Konformasi lain : bentuk perahu
• Sudut C-C-C : 109,5°(tetrahedral)
• Tidak semua atom Hpada posisi staggered
• Kurang stabil dibandingbentuk kursi
Kimia Kimia OrganikOrganik 1414
Kimia Kimia OrganikOrganik
Isomer-isomer cis-trans pada sikloalkana
• Berbeda susunan atomnya dalam ruang
• Ikatan C-C sikloalkana tak dapat berputar bebas
1515
Kimia Kimia OrganikOrganik
cis-trans pada konformasi sikloheksana
• Cis jika kedua gugus yg ditinjau berada pada bidangyg sama dari bidang rata-rata cincin
• Trans jika kedua gugus tinjauan tak sebidang
1616
Kimia Kimia OrganikOrganik
Kiralitas (ketanganan)
1717
Kimia Kimia OrganikOrganik 1818
Benda-benda tsb memiliki bidang cermin atau bidangsimetri
Tangan tidak memiliki bidang cermin atau bidangsimetri
Benda-benda Kiral & Akiral
Kimia Kimia OrganikOrganik 1919
CERMINI II
III
I ≠ II (tidak dapat dihimpitkan)II = III (pemutaran 180°)I ≠ III I & II disebut benda kiral (benda yg
mempunyai sifat ketanganan)• Tak dapat dihimpitkan• Tak memiliki bidang simetri•
180°
Kimia Kimia OrganikOrganik
CERMIN
IV V VI
≡
IV = V = VI ; merupakan benda-benda akiral(dapat dihimpitkan)memiliki bidang simetri
2020
Kimia Kimia OrganikOrganik
Berdasar Bidang Simetri
• Benda kiral : tak memiliki bidang simetri (mis: I & II)
• Benda akiral : memiliki bidang simetri (mis: IV)
2121
H2C
H2C CH2
CH2
akiral akiral
Kimia Kimia OrganikOrganik
Karbon Stereogenik
2222
• Kita tinjau strutur 2-klorobutana dan 2-kloro propana
CERMIN
CERMIN
Dapat dihimpitkan?
CH3 C
H
Cl
CH3CH3 C
H
Cl
CH2CH3*
Karbon stereogenik = karbon yang mengikat 4 atom/gugus berbeda
Kimia Kimia OrganikOrganik
Penjelasan Van’t Hoff-Lebel Tertarik pada fenomena optis aktif yang
ditemukan Pasteur
Menggunakan asam laktat sebagai model
Ditemukan bahwa : Terdapat 1 C asimetris (mengikat 4 gugus
berbeda) karbon stereogenik
Sudut valensi asam laktat mengarak ke suduttetrahedron
2323
Kimia Kimia OrganikOrganik
(A)
(B)
Umum :
• 2 kemungkinan bentuk kiral
• Tak ada simetri
A & B disebut pasanganenantiomer (ada 2 enantiomer)
A & B memiliki sudut putar yang sama besar tapi berbedaarahnya; salah satu putar kiri, yang lain putar kanan
2424
Kimia Kimia OrganikOrganik
Sifat Enantiomer
o Mempunyai sifar-sifat fisik yang sama, mis: titik lebur, titik didih, berat jenis dll.
o Mempunyai sifat kiralitas yang tidak sama, mis : sudut putar bidang polarisasi cahaya, reaksi metabolisme, dll.
o Contoh : (-) adrenalin obat pemacu jantung
(+) adrenalin tak berkhasiat
2525
Kimia Kimia OrganikOrganik
Konfigurasi & Konvensi R-S
Pengertian :
a. Pusat kiral (pusat stereogenik) terletak pada bidang kertas
b. Garis normal ( ) : garis valensi yang terletak pada bidang kertas
c. Garis tebal ( ) : garis valensi yang mengarah ke depan bidang kertas
d. Garis putus ( ) : garis valensi yang mengarah ke belakang bidang
kertas
Konfigurasi pusat kiral : susunan atom/gugus atom yang terikatpada pusat kiral
Konvensi R-S : berguna untuk menunjukkan enantiomer yang dimaksud tanpa harus menggambarkan susunan atom/guguspada pusat kiral (oleh Chan, Ingold & Prelog)
2626
Tinjau :
Kimia Kimia OrganikOrganik
Prinsip Konvensi R-S
1. Tentukan urutan prioritas dari ke-4 atom/gugus yang terikat pada C kiral
2. Pusat kiral dilihat dari arah berlawanandengan atom/gugus yang mempunyaiprioritas terendah.
3. Jika urutan prioritas (besarkecil) searahjarum jam maka pusat kiral dikatakanmempunyai konfigurasi R (rectus:kanan), Jika sebaliknya, maka pusat kiraldikatakan mempunyai konfigurasi S
2727
Kimia Kimia OrganikOrganik
Urutan Prioritas1. Makin tinggi no atom, makin tinggi prioritas mis:
I>Br>Cl>F>OH>NH2>CH3>H
2. Jika ada gugus-gugus yang identik, makaprioritas ditentukan oleh atom berikutnya
3. Ikatan rangkap 2 atau 3 dianggap sebagaiikatan tunggal yang digandaduakan ataudigandatigakan
2828
Kimia Kimia OrganikOrganik
• Urutkan Prioritasnya!
1. Propil, vinil, isopropil
2.
2929
CH CH2CH
CH3
CH3CH2CH2CH3
1 23
CH CH2 CH2 CH3 CH2 OHCH O
1 23 4
Kimia Kimia OrganikOrganik
Contoh-contoh
3030
H2NH
CH3
1
2
3S
(S)-asam laktat
1
2
3
R
(R)-asam laktat
12
3
R
(R)-1-feniletanamina
Kimia Kimia OrganikOrganik
Proyeksi Fischer
• Gambar 2D yang mereprentasikan molekul 3D.
• C kiral pada persilangan garis horizontal dan vertikal
• Garis Horizontal ke arah depan (pembaca)
• Garis Vertical lines dibelakang bidang.
Kimia Kimia OrganikOrganik
Fischer Rules
• Rantai karbon pada garis vertikal.• Garis mendatar mewakili ikatan yang keluar
bidang kertas dan mengarah ke pembaca• Garis vertikal mewakili ikatan yang keluar
bidang kertas dan menjauhi pembaca• Karbun paling teroksidasi diletakkan diatas.• Perputaran 180 pada bidnag tidak merubah
molekul• Do not rotate 90!• Do not turn over out of plane!
Kimia Kimia OrganikOrganik
Contoh
• Gambarkan struktur 3D untuk 2-klorobutana danproyeksi fischernya
3333
(S)-2-klorobutana (R)-2-klorobutana
(S)-2-klorobutana
ClH
C2H5
CH3
(R)-2-klorobutana
Kimia Kimia OrganikOrganik
Cahaya Terpolariasi dan Aktivitas Optik
3434
Skema Polarimeter
Kimia Kimia OrganikOrganik
Hasil Pengamatan:
• Keadaan awal (tabung hanya berisi air);
3535
atau
• Keadaan diisi zat optis aktif (2 kemungkinan) :
1) 2)
Peputaran ke kanan
(zat dextrototary)
Peputaran ke kiri
(zat levorotary)
Kimia Kimia OrganikOrganik
Rotasi Spesifik : perputaran bidang polarisasicahaya oleh 1 gram zat terlarut per ml pelarutdengan tabung sepanjang 1 dm.
[a]t =
a
l x C
[a]t = rotasi spesifik
t = suhu
= panjang gelombang cahaya
a = sudut putar hasil pembacaan
l = panjang tabung dalam dm
C = konsentrasi larutan (g/mL)
3636
Kimia Kimia OrganikOrganik
Senyawa dengan pusat kiral >1
Tinjau : 2-bromo-3-klorobutana
Enantiomer
A & B = pasangan enantiomer C & D = pasangan enantiomer
A & C = diastereoisomer A & D = diastereoisomer
B & C = diastereoisomer B & D = diastereoisomer
3737
Kimia Kimia OrganikOrganik
• 1 pusat kiral = 2 isomer ( 2n untuk n =1)
• 2 pusat kiral = 4 isomer ( 2n untuk n =2)
• 3 pusat kiral = 8 isomer ( 2n untuk n =3)
• n pusat kiral = 2n isomer
3838
Kimia Kimia OrganikOrganik
Senyawa Meso
• Tinjau : 2,3-diklorobutana
• Stereoisomer yang mungkin
• Hanya ada 3 stereoisomer
yaitu : 2 enantiomer, dan 1 bentuk meso3939
Kimia Kimia OrganikOrganik 4040
Asam Tartarat
Konfigurasi (R,R) (S,S) meso
[a]20°C (H2O) +12 -12 0
t.d. (°C) 170 170 140
Kimia Kimia OrganikOrganik
Structure Fischer
• Mudah untuk digambar. Mudah untukmenemukan enantiomernya, mudah untukmenemukan bidang simetrinya.
• Examples:CH3
H Cl
Cl H
CH3
CH3
Cl H
H Cl
CH3
CH3
H Cl
H Cl
CH3=>
Senyawa Meso
Kimia Kimia OrganikOrganik
Fischer (R) and (S)
• Prioritas terendah (biasanya H) mengarahkedepan, sehingga aturan digunakanterbalik!
• Clockwise 1-2-3 is (S) and counterclockwise 1-2-3 is (R).
• Example: CH3
H Cl
Cl H
CH3(S)
(S)
Bayangan cerminnya, keduanya akan memilikikonfigurasi R
Kimia Kimia OrganikOrganik
Stereokimia dan reaksi kimia• Tinjau reaksi adisi Markovnikov
4343
*
(S)-2-bromobutana
(R)-2-bromobutana
Kimia Kimia OrganikOrganik 4444
Kimia Kimia OrganikOrganik
Percobaan Pasteur
4545
Kristal amonium tartarat
Kristal simetris Kristal Tak simetris
Enantiomer I Enantiomer II
(optis aktif) (optis aktif)
CampuranRasemat
Tidak optis aktif)
Kimia Kimia OrganikOrganik
Istilah-istilah dalam stereokimia
4646
• Stereoisomer : isomer-isomer yang berbeda susunanatomnya dalam ruang
• Polarimeter : alat pengukur sudut putar bidang polarisasicahaya.
(optis aktif = dapat memutar bidangpolarisasi cahaya)
Enantiomer : stereoisomer yang merupakan bayangancerminnya
Diastereoisomer : stereoisomer yang bukan merupakanbayangan cerminnya.
C CCH3
H
H3C
HC C
CH3
H
H
H3Ctranstrans cis