BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam tahun 1855 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 109,5o. Ia menyarankan bahwa, karena

sudut cincin luar biasa kecilnya, maka siklopropona dan siklobutana lebih reaktif dari

pada alkana rantai-terbuka. Menurut Baeyer siklopentana merupakan sistem cincin yang

paling stabil (karena sudut ikatan paling dekat dengan sudut tetrahedral), dan kemudian

reaktivitas meningkat lagi mulai dengan sikloheksana.

Teori Baeyer tidak seluruhnya benar. Sikloheksana dan cincin yang lebih besar

tidak lebih reaktif daripada siklopentana. Sekarang diketahui bahwa sikloheksana

bukanlah suatu cincin datar dengan sudut ikatan 120o, melainkan suatu cincin yang agak

terlipat (puckered) dengan sudut ikatan mendekati 109o, sudut ikatan sp3 biasa.

Molekul sikloheksana tunggal terus-menerus berada dalam keadaan membengkok

menjadi aneka ragam bentuk dan hal ini yang akan di bahas

B. Rumusan Masalah

Adapun masalah yang diangkat dalam makalah ini adalah

1. Jenis konformer apa saja yang terjadi pada molekul sikloheksana dan bagaimana

perubahan energi konformernya?

2. Bagaimana subtituen ekuatorial dan oksial terjadi pada molekul sikloheksana ?

3. Jenis konformer apa saja yang terjadi pada molekul sikloheksana tersubtitusi

(metil sikloheksana) dan konformer mana yang paling disukai ditinjau dari

energinya?

4. Jenis konformer apa saja yang terjadi pada molekul sikloheksana terdisubtitusi

(cis-1,2-dimetilsikloheksana dan trans-1,2-dimetilsikloheksana) dan konformer

mana yang paling disukai ditinjau dari energinya?

1

5. Jenis konformer apa saja yang terjadi pada molekul sikloheksana terdisubtitusi

(cis-1,3-dimetilsikloheksana dan trans-1,3-dimetilsikloheksana) dan konformer

mana yang paling disukai ditinjau dari energinya?

C. Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :

1. Untuk mengetahui jenis-jenis konformer yang terjadi pada molekul sikloheksana

beserta dengan perubahan energi konformernya

2. Untuk mengetahui subtituen ekuatorial dan oksial pada molekul sikloheksana

3. Untuk mengetahui jenis-jenis konformer yang terjadi pada molekul sikloheksana

tersubtitusi (metil sikloheksana) dan konformer yang paling disukai ditinjau dari

energinya

4. Untuk mengetahui jenis-jenis konformer yang terjadi pada molekul sikloheksana

terdisubtitusi (cis-1,2-dimetilsikloheksana dan trans-1,2-dimetilsikloheksana) dan

konformer yang paling disukai ditinjau dari energinya

5. Untuk mengetahui jenis-jenis konformer yang terjadi pada molekul sikloheksana

terdisubtitusi (cis-1,3-dimetilsikloheksana dan trans-1,3-dimetilsikloheksana) dan

konformer yang paling disukai ditinjau dari energinya

2

BAB II

PEMBAHASAN

A. Konformer Sikloheksana

Suatu cincin sikloheksana dapat memiliki banyak bentuk dan molekul

sikloheksana tunggal terus-menerus berada dalam keadaan membengkok menjadi aneka

ragam bentuk. Sejauh ini, baru dikemukakan bentuk kursi (chair form) sikloheksana.

Beberapa bentuk lain yang dapat dimiliki sikloheksana sebagai berikut :

Tak satupun dari konfirmasi-konfirmasi lain, mempunyai struktur hidrogen

goyang yang diinginkan, seperti struktur dari bentuk (konfirmasi) kursi. Hidrogen-

hidrogen eklips, seperti dalam bentuk biduk, dapat menambah energi molekul. Hal ini

disebabkan karena pada konfirmasi biduk, ada tolak-menolak antara elektron-elektron

ikatan (ikatan C-H) dan atom-atom hidrogen bermuatan parsial positif yang saling

berdekatan. Gambar berikut menunjukan model dan proyeksi Newman dari bentuk kursi

dan biduk

3

Persyaratan energi untuk interkonversi (antar-ubahan) konfirmasi-konfirmasi

sikloheksana ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.

Terlihat disini bahwa bentuk kursi mempunyai energi terendah, sementara bentuk

setengah kursi ( yang mempunyai struktur hampir datar) mempunyai energi tertinggi. Hal

ini terjadi karena bentuk kursi merupakan konformer goyang dimana atom-atom

hidrogennya terpisah sejauh mungkin satu dengan lainnya sehingga gaya tolak-

menolaknya menjadi kecil,

B. Substituen Ekuatorial dan Aksial Pada Sikloheksana

Secara kasar atom-atom karbon sikloheksana bentuk kursi membentuk suatu

bidang. Untuk maksud ini, maka ditarik suatu sumbu tegak lurus bidang.

4

Tiap atom karbon dari sikloheksana mengikat dua atom hidrogen. Ikatan pada

salah satu hidrogen terletak pada bidang cincin secara kasar. Hidrogen ini disebut

hidrogen ekuatorial. Ikatan ke hidrogen yang lain sejajar dengan sumbu tersebut.

Hidrogen ini disebut hidrogen aksial. Tiap atom karbon sikloheksana mempunyai satu

atom hidrogen ekuatorial dan satu atom hidrogen aksial.

C. Jenis-Jenis Konformer Sikloheksana Tersubtitusi

Bila gugus metil dalam metil sikloheksana barada dalam posisi aksial maka gugus

metil itu dan hidrogen-hidrogen aksial pada satu sisi cincin akan saling menolak.

Antaraksi antara gugus-gugus aksial disebut antaraksi 1,3 diaksial. Tolak-menolak ini

minimal bila gugus metil berada dalam posisi ekuatorial. Jadi konformer dengan metil

ekuatorial berenergi lebih rendah

Bila gugus metil berada dalam posisi aksial (menyumbu), konformasi cincin akan serupa

dengan konformasi butana dengan gugus-gugus metil yang gauche

5

Hubungan gauche dalam metilsikloheksana aksial :

Bila gugus metil berada dalam posisi ekuatorial, konfirmasi cincin serupa konfirmasi

butana dengan gugus-gugus metil yang anti

Hubungan anti dalam metilsikloheksana ekuatorial :

Metil sikloheksana dengan satu gugus metil yang aksial 1,8 kkal/mol kurang stabil

dibandingkan konformasi dimana gugus metilnya ekuatorial. Energinya dua kali energi

untuk butana (2 x 0,9 kkal/mol) karena gugus metil aksial pada cincin berinteraksi

dengan dua atom aksial (satu pada karbon 3 dan satu pada karbon 5). Makin meruah

gugus itu maka akan makin besar selisih energi antara konformer aksial dan ekuatorial.

Dengan kata lain hampir dapat dipastikan bahwa substituent besar pada cincin

sikloheksana mempunyai posisi ekuatorial.

D. Sikloheksana Terdisubtitusi

Dua gugus yang disubstitusikan pada suatu cincin sikloheksana dapat bersifat cis

ataupun trans. Cincin-cincin terdisubstitusi cis dan trans adalah isomer geometrik dan tak

dapat saling diubah satu menjadi yang lain pada temperatur kamar. Beberapa bentuk

kursi dari cis-1,2-dimetilsikloheksana adalah sebagai berikut

6

Karena senyawa ini adalah cis isomer, maka kedua gugus metil harus terletak

pada satu sisi cincin, tanpa memperdulikan konformasinya. Dalam tiap konformasi kursi

yang dapat digambar, selalu satu metil aksial dan metil yang lain ekuatorial. Untuk setiap

sikloheksana ter-cis 1,2-disubsitusikan, 1 substituen harus aksial dan substituent yang

lainnya harus ekuatorial

Bila cis 1,2 dimetil sikloheksana dari satu konformer kursi ke konformer kursi

yang lain, kedua gugus metil itu membalik status ekuatorial – aksial mereka. Energi

konformer ini sama karena struktur dan pola ikatannya identik. Oleh karena itu senyawa

ini dijumpai terutama dalam dua konformasi kursi, dengan perbandingan 50:50.

Dalam trans-1,2-dimetilsikloheksana, gugus-gugus metil berada pada sisi-sisi

berlawanan (dari) cincin. Dalam bentuk kursi (dari) trans – isomer, satu gugus harus

terlekat pada suatu ikatan “teratas”, sementara gugus yang lain pada suatu ikatan

“terbawah”. Beberapa bentuk kursi dari trans-1,2-dimetilsikloheksana adalah sebagai

berikut

7

Bagaimanapun juga gugus-gugus trans itu diperagakan, keduanya harus aksial (a,a) atau

keduanya ekuatorial (e,e). Tak ada cara lain bagi kedua gugus agar trans dan 1,2 pada

bentuk kursi sikloheksana, selain konformasi a,a dan e,e.

Konformer trans-1,2-dimetilsikloheksana :

Suatu gugus metil tunggal menyukai posisis ekuatorial pada suatu cincin

sikloheksana. Dua gugus metil pada suatu cincin sikloheksana juga menyukai posisi-

posisi ekuatorial , jika dimungkinkan. Dalam trans-1,2-dimetilsikloheksana, komformer

e,e merupakan konformer yang disukai, dengan energi yang lebih rendah dari pada energi

konformasi - a,a. konformer trans e,e ini pun berenergi lebih rendah ( selisih 1,87

kkal/mol) dibandingkan dengan konformer – konformer senyawa cis yang harus a,e atau

e, a. Hal ini disebabkan karena pada konformer e,e gugus-gugus terpisah sejauh mungkin

sehingga gaya tolak-menolak antar elektron ikatan menjadi kecil. sebagai ringkasan,

untuk 1,2-dimetilsikloheksana dapat diperlihatkan pada gambar berikut

Dalam hal sikloheksana ter-1,2-disubstitusikan, trans – isomer lebih stabil dari cis

– isomer, karena kedua substituennya dapat berposisi ekuatorial. Tetapi bila kedua

8

substituent itu 1,3 satu terhadap yang lain pada suatu cincin siklohekana, maka cis –

isomer lebih stabil dari pada trans – isomer, Karena kedua substituent dalam 1,3 –

isomer, dapat berposisi ekuatorial. Dalam trans-1,3-isomer, 1 gugus terpaksa berposisi

aksial

Cis-1,3-dimetilsikloheksana

Trans-1,3-dimetilsikloheksana

9

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

1. Jenis-jenis konformer yang terjadi pada molekul sikloheksana adalah

konformer kursi

konformer setengah kursi

konformer biduk-belit

konformer biduk

2. Subtituen ekuatorial terjadi pada molekul sikloheksana apabila ikatan pada salah satu

hidrogen terletak dalam bidang cincin secara kasar sedangkan subtituen aksial terjadi

apabila ikatan atom c pada hidrogen yang lain sejajar dengan sumbu secara vertikal

3. Jenis konformer yang terjadi pada molekul sikloheksana tersubtitusi (metil sikloheksana)

adalah konformer kursi dimana gugus metil berada dalam posisi aksial dan posisi

ekuatorial dan korformer yang paling disukai ditinjau dari segi energinya adalah

konformer kursi dengan gugus metil yang ekuatorial

4. Jenis konformer yang terjadi pada cis-1,2-dimetilsikloheksana adalah konformer kursi

dengan kedua gugus metil arah “ke bawah”(aksial,ekuatorial (a,e) dan ekuatorial,aksial

(e,a)) dan konformer kursi dengan kedua gugus metil arah “ke atas”. Konformer yang

paling disukai adalah konformer kursi aksial,ekuatorial (a,e) dan ekuatorial,aksial (e,a).

Jenis konformer yang terjadi pada trans-1,2-dimetilsikloheksana adalah konformer kursi

(a,a) dan (e,e) dan konformer yang paling disukai adalah konfermer kursi (e,e)

5. Jenis konformer yang terjadi pada cis-1,3-dimetilsikloheksana adalah konformer kursi

(a,a) dan (e,e) dan yang paling di sukai adalah konformer kursi (e,e). Jenis konformer

yang terjadi pada trans-1,3-dimetilsikloheksana adalah konformer kursi (e,a) dan (a,e)

dan kedua konformer ini sama-sama disukai

10

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden dan Fessenden, , KIMIA ORGANIK, Jilid 1, Erlangga , Jakarta

11