4.stereokimia (pertemuan 4)

55
1 Stereokimia 8 September 2012 Rehana

Upload: curiejk

Post on 05-Dec-2014

113 views

Category:

Documents


18 download

TRANSCRIPT

Page 1: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

1

Stereokimia

8 September 2012

Rehana

Page 2: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

2

HidrokarbonHidrokarbon Jenuh

H3C CH3

Sikloheksana(sikloalkana)

Etana(alkana)

Hidrokarbon Tidak Jenuh

H2C CH2 HC CH

Etuna(alkuna)

Etena(alkena)

Benzena(sikloheksena)

Page 3: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

3

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

Page 4: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

4

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.

Page 5: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

5

Isomer Struktural

H3CH2C

H2C CH3

H3C CH

CH3

CH3

Butana, td -0,5C

Metilpropana, td -12C

C4H10

H3CH2C

H2C CH2

OH

H3CH2C C

HCH3

OH

H2C CH

H2C

H2C CH3

H3C CH

CH

H2C CH3

1-butanol

2-butena

1-butena

2-butanol

H3C O CH3 H3CH2C OH

dimetil eter etanol

ISOMER FUNGSIONAL

Page 6: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

6

Isomer ???

H3CH2C C

HCH3

OH

H3C CH

OH

CH2H3C

CH OH

CH2H3C

H3C

H3C CH

H2C CH3

OH

Page 7: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

7

Isomer FungsionalAlkohol & Eter

H3CH2C OH H3C O CH3

etanol dimetil eter

Aldehida & Keton

H3CH2C CH

O

H3C C CH3

O

propanal propanon

Asam Karboksilat & Ester

H3CH2C C

OH

O

H3C C

O CH3

O

asam propanoat metil etanoat

Page 8: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

8

Tata Nama Organik

• Organic Nomenclature

• Trivial = nama lazim

• International Union of Pure & Applied Chemistry (IUPAC)

Page 9: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

9

Alkana Rantai Lurus

• Jumlah atom C-ana

Jumlah atom C Struktur Nama 1 CH4 Metana 2 CH3CH3 Etana 3 CH3CH2CH3 Propana 4 CH3(CH2)2CH3 Butana 5 CH3(CH2)3CH3 Pentana 6 CH3(CH2)4CH3 Heksana 7 CH3(CH2)5CH3 Heptana 8 CH3(CH2)6CH3 Oktana 9 CH3(CH2)7CH3 Nonana

10 CH3(CH2)8CH3 Dekana

Page 10: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

10

Sikloalkana

siklopentana sikloheksana

siklooktana

Page 11: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

11

Rantai Samping

H3C CH

H2C

H2C CH3

CH2

CH3

rantai samping1 atom C=metil rantai induk

6 atom C=heksana

1

2

3 4 5 6

3-metilheksana

H3C CH

H2C

H2C CH3

CH2

CH3

rantai samping2 atom C=etil

rantai induk5 atom C=pentana

2 3 4 5

2-etilpentana

1

H3C CH

H2C

H2C CH3

CH2

CH3

rantai samping1 atom C=metil rantai induk

6 atom C=heksana

6

5

4 3 2 1

4-metilheksana

H3C CH

H2C

H2C CH3

CH2

CH3

rantai samping2 atom C=etil

rantai induk5 atom C=pentana

4 3 2 1

4-etilpentana

5

Page 12: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

12

Rantai samping bercabang

H3CH2C

H2C H3C C

H

CH3

H3CH2C

H2C

H2C H3C C

H

H2C

CH3

H3CH2C C

H

CH3

H3C C

CH3

CH3

n-propil(propil)

n-butil(butil)

isopropil

isobutil

sec-butil

t-butil

Page 13: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

13

H2C C

HCH3

CH3

Page 14: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

14

Cabang Ganda

H3CHC C

H

H2C CH3

CH3

CH2

CH3

etil

metil

pentana

3-etil-2-metilpentanabukan

2-metil-3-etilpentana

CH(CH3)2

CH(CH3)2

Jumlah substituen Awalan 2 di 3 tri 4 tetra 5 penta 6 hexa

Page 15: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

15

Substituen lain

Substituen Awalan -NO2 nitro

-F fluoro -Cl kloro -Br bromo -I iodo

H3CH2C C

H

H2C CH2

BrNO2

H3C C C CH3

Cl

Cl

Cl

Cl

1-bromo-3-nitropentana

2,2,3,3-tetraklorobutana

Page 16: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

16

Alkena & Alkuna

H2C CH

H2C CH3

H3C CH

CH

CH3

H2C CH

CH

CH2

HC CH2C CH3

H3C C C CH3

HC C C CH

1-butena

2-butena

1,3-butadiena 1,3-butadiuna

2-butuna

1-butuna

Page 17: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

17

AlkoholH3C

H2C

H2C OH

H3C CH

CH3

OH

HOH2C

HC

H2C CH3

CH3

H3CHC

H2C

H2C OH

CH3

1-propanol

2-propanol

2-metil-1-butanol

3-metil-1-butanol

Page 18: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

18

Aldehida & Keton

H3CH2C CH

O

H3C C CH3

O

propanal propanon

H3C CH

H2C CH

CH3 O

3-metilbutanal

H3C CHC

H2C

H2C CH3

CH3

O

3-metil-2-heksanon

Page 19: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

19

Asam Karboksilat & Ester

H3CH2C C

OH

O

H3C C

O CH3

O

asam propanoat metil etanoat

H3C CH

HC

H2C C

CH3

CH3OH

O

Page 20: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

20

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

Page 21: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

21

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 .

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

C2H4

Page 22: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

22

cis & trans

• cis = pada sisi yang sama

• trans = bersebrangan

Cl

H

Cl

H

Cl

H

H

Cl

Cl

H

CH3

H

Cl

H

H

CH3

H3C

H

C2H5

H

H3C

H

H

C2H5

cis-1,2-dikloroetana trans-1,2-dikloroetana

cis-2-pentena trans-2-pentena

cis-1-kloro-1-propena trans-1-kloro-1-propena

Page 23: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

23

H3C

H H

H H

C2H5

H3C

H H

H C2H5

H

H

H3C H

H C2H5

H

H

H3C H

H H

C2H5

cis,cis-2,4-heptadiena

cis,trans-2,4-heptadiena trans,cis-2,4-heptadiena

trans,trans-2,4-heptadiena

Page 24: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

24

H

H

CH3

C2H5

H

H

C2H5

CH3

Isomer ?

Gambarkan Isomer geometrik 2,4-heksadiena

Page 25: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

25

Br

I

F

Cl

cis atau trans ?

Page 26: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

26

E & 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)

1

2

1

2

1

2

2

1

Z E

Page 27: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

27

Chan-Ingold-Prelog

• Atom dengan nomor atom lebih tinggi mempunyai prioritas lebih tinggi

F Cl Br I

prioritas tinggi

Br

I

F

Cl 1

22

1

Z-1-bromo-2-fluoro-1-iodo-2-kloro-etena

Page 28: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

28

• Isotop dengan nomor massa lebih tinggi mempunyai prioritas lebih tinggi

D (H12) mempunyai prioritas lebih tinggi dari H1

1.

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

CH3

H

C

HH

H

C

C

H

H

HH

H

1

1

2

2

(E)-3-metilpentena

Page 29: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

29

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

R C R

O

R C

O

R

O C

R C OH

O

R C

O

OH

O C

R C N

R C N

N

N

C

C

Struktur Setara dengan

Page 30: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

30

Struktur Setara dengan

R2C CR2

R2C CR2

C C

R

R

C

C

C

C

C

CH

CR2 CN CH2OH CH

O

C

O

COH

O

aldehida keton

naiknya prioritas

Page 31: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

31

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 masih memungkinkan atom – atom yang terikat pada atom C untuk berputar konformasi struktur atom conformational isomers (konfomer)– Konfomer goyang (stagerred)– Konfomer eklips.

Page 32: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

32

s

s

s

s

s

s

sp3

sp3

sp3sp3 sp3

C2H4

Page 33: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

33

Gambaran mengenai molekul berdimesi tiga

C C

H

H

H

H

Hikatan keatas bidang (mendekati pembaca)

ikatan kebawah bidang (menjauhi pembaca)

Rumus Baji

CH H

C

H

H

H H H C H

H

C HH

H

Proyeksi Fischer Proyeksi Newman

Rumus Kuda - Kuda

Page 34: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

34

H

H H

H

HH60O tolakan minimum

Konformasi goyang

H

H H

120O

Konformasi eklips

H

H

H

tolakan maksimum

goyang goyang goyang

eklipseklips

E

Page 35: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

35

CH3

H H

CH3

HH

Goyang anti energi terendah

(a)

CH3

H3C H

Eklips(b)

H

H

CH3

H HH

HH3C

Goyang kaku(gauche)

(c)

CH3

H H

Eklipsenergi tertinggi

(d)

CH3

H

H

CH3

H H

H

CH3H

Goyang kaku (gauche)

(e)

CH3

H CH3

Eklips(f)

H

H

a

b

c

d

e

f

Page 36: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

36

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.

• Ikatan pada hibridisasi sp3 mempunyai sudut 109,5o, beberapa ikatan siklik mempunyai sudut ikatan tidak demikian.

• Besarnya rintangan akibat regangan sebanding selisih sudut ikatan dengan 109, 5o.

Page 37: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

37

• 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.

Page 38: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

38

H

H

H

H

H

H

H

H

HH

HH

aksial

ekuatorial

H

H

H

H

H

H

HH H

HH

H

H

H

H

HH

H

H

H

H

H

H

H

Page 39: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

39

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Page 40: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

40

E

Page 41: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

41

Isomer cis & trans

H

H

H

H

H

H

HH H

CH3H

H3C

cis-1,3-dimetilsikloheksanapaling stabil e-e karena :- gugus meruah stabil pada posisi e- jarak antar gugus paling jauh sehingga gaya tolak minimum

H

H

H

H

H

H

HH H

HCH3

H3C

trans-1,2-dimetilsikloheksanapaling stabil e-e karena :- gugus meruah stabil pada posisi e- jarak antar gugus paling jauh sehingga gaya tolak minimum

Page 42: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

42

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 diastereomer

Page 43: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

43

Enantiomer 2-butanol

C2H5 C

CH3

HOH

C2H5

H3C

HHO

bidang cermin

Page 44: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

44

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)

Page 45: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

45

C2H5 C

CH3

HOH

C2H5

H3C

HHO

OH

C2H5 CH3

1

2 3

putaran searah jarum jam

(R)-2-butanol

OH

H3C C2H5

1

3 2

putaran berlawanan arah jarum jam

(S)-2-butanol

Page 46: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

46

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

Page 47: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

47

• 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.

Page 48: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

48

100 []tD =

L C (1)

[]tD = rotasi jenis

= sudut rotasi optik terukur

l = panjang tabung (mm)

C = konsentrasi sampel (g/100 mL)

Untuk sampel berupa larutan murni :

[]tD =

L d (2)

[]tD = rotasi jenis

= sudut rotasi optik terukur

l = panjang tabung (mm)

d = berat jenis sampel

Page 49: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

49

% kemurnian optik = []tD campuran / []t

D enantiomer murni

[]tD campuran = rotasi jenis campuran pada suhu tertentu

[]tD enantiomer murni = rotasi jenis enantiomer murni pada suhu tertentu

Page 50: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

50

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

Page 51: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

51

CH

C

HOH2C

H OH

O

H C OH

CH2OH

CH

O

(d) gliseraldehida

[]D20 = + 8,7

CH

C

HOH2C

HO H

O

HO C H

CH2OH

CH

O

(l) gliseraldehida

[]D20 = - 8,7

H C OH

CH2OH

COH

O

(d) asam gliserat[]D

20 = -

HO C H

CH2OH

COH

O

(l) asam gliserat[]D

20 = +

Page 52: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

52

CO2H

CO2H

OH

H

HHO

CO2H

CO2H

HOH

H

OH

d-(+)-asam tartratl-(-)-asam tartrat

asam rasemat

CO2H

CO2H

HOH

OH

H

CO2H

CO2H

OH

H

HOH

CO2H

OH

H

HOH

CO2H

asam meso tartrat

Page 53: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

53

Pemisahan Rasemat

• Bahan baku tidak kiral produk campuran rasemat.

• Pasangan enantiomer sifat fisikokimia sama tetapi berbeda optisnya.

• Pemisahan rasemat dilakukan dengan penambahan enantiomer murni membentuk dua pasang diastereomer yang berbeda sifat fisikokimianya.

Page 54: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

54

OC(CH3)3

O

H

(H3C)3CO

NH3

L-(+)-tartaric acid

HCN

OH

OH O

O-

O

HO

OC(CH3)3NC

NH3+

H

HCl ,H2O

OHHOOC

NH3+Cl-

H

OHHOOC

NH2

H

NaOH

ref luks

CN

(H3C)3CO

OH

CN

NH2

4-tert-butoksibensaldehid

d,l-4-hidroksifenilglisin

d-(-)-4-hidroksifenilglisin-l-(+)-asam tartrat(mengendap)

d-(-)-4-hidroksifenilglisin

Page 55: 4.Stereokimia (Pertemuan 4)

55

Latihan

• Gambarkan konfomer dari 2 butanol• Dari senyawa berikut, mana yang mempunyai

pusat kiral ?– 1-kloro butana– 3-kloro-2-butanol– 4-bromo-1-klorosikloheksena– 1,3-dimetil benzena

• Gambarkan isomer R & S dari :– 3-fenil-2-butanol– Asam 2-amino-3-hidroksibutanoat