STEREOKIMIATIM DOSEN MKDU KIMIA FTP

• 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 + / - danenansiomer d-l

2

Pokok bahasan

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

3

PENGERTIAN

4

Hidrokarbon

• Variasi jenis & jumlah atom penyusun molekul.

• Variasi urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul.

• Variasi penataan atom penyusun molekul dalamruang 3 dimensi yang dikarenakan ketegaran(rigidity) dalam molekul

5

Variasi StrukturSenyawa Organik

• Isomer adalah suatu molekul dengan jumlah danjenis atom yang sama tetapi berbeda susunansusunan atomnya

• Jenis: isomer struktural dan isomer geometrik

6

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

Jenis Isomer

8

Isomer Struktural

9

Isomer Fungsional

• 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

Stereoisomer

• 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

Isomer Geometri

1. Isomer geometri pada hidrokarbon takjenuh rantai terbuka

Keterbatasan perputaran atom – atom yang terikatpada masing – masing atom C pada ikatan rangkapyang dikarenakan adanya antaraksi antara orbital p membentuk ikatan .

Isomer geometri cis & trans

Isomer geometri E & Z.12

Sistem dan tatanamacis & trans

• cis = pada sisi yang sama

• trans = bersebrangan

13

14

Br

I

F

Cl

cis atau trans ?

16

E & Z

Gugus pada tiap atom C ikatan rangkap diberi prioritastinggi (1) atau rendah (2) menurut aturan Chan-Ingold-Prelog

Jika 1 dari kedua atom C ikatan rangkap berada pada satusisi isomer Z (zusammen = bersama) sm dg Cis

Jika 1 dari kedua atom C ikatan rangkap berada pada sisiyang berbeda isomer E (entgegen = bersebrangan) sm dg Trans

17

Chan-Ingold-Prelog

• Atom dengan nomor atom lebih tinggimempunyai prioritas lebih tinggi : I > Br > Cl > F > OH > NH2 > CH3 > H

18

• Isotop dengan nomor massalebih tinggi mempunyaiprioritas lebih tinggi

D (H12) mempunyai prioritas

lebih tinggi dari H11.

• Jika kedua atom identik makaatom berikutnya digunakanuntuk menentukan prioritas

19

• Atom denganikatan rangkap2 atau 3 setaradengan 2 atau3 kali ikatantunggal

20

21

Keterbatasan perputaran atom – atom yang terikatpada masing – masing atom C.

Rintangan perputaran atom – atom tidak sebesarrintangan atom – atom yang terikat pada atom C ikatan rangkap.

Ikatan 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.

22

2. Isomer geometri padahidrokarbon jenuh rantai terbuka

23

24

Gambaran mengenai molekul berdimesi tiga

25

goyang goyang goyang

eklipseklips

E

26

a

b

c

d

e

f

• Keterbatasan perputaran atom – atom yang terikat padamasing – masing atom C.

• Rintangan perputaran atom – atom tidak sebesarrintangan atom – atom yang terikat pada atom C ikatanrangkap, tetapi lebih besar dari pada rintangan padahidrokarbon rantai terbuka karena pengaruh regangansudut.

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

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

27

3. Isomer geometri pada hidrokarbon siklik

• Siklopropana mempunyai sudut ikatan 60, siklopentana108.

• Molekul siklik besar hampir tidak ada rintangan karenaregangan

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

• Dalam sikloheksana dikenal subtituen:

Aksial ikatan pada salah satu hidrogen terletak dalambidang cincin

Ekuatorial ikatan ke hidrogen lain yang tegak lurussumbu

28

29

30

31

E

Energi potensialrelatif dari

konformasi-konformasi

sikloheksana

Bentukkursi

Bentukbiduk

32

Isomer cis & trans

• 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 semuanyaberbeda.

• 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 kiralmaka akan terdapat lebih dari satu pasang enantiomerdiastereoisomer/diastereomer 33

4. Isomer geometri pada hidrokarbon yang mempunyai pusat kiral

akiral kiral (enantiomer)

34

Molekul kiral dan akiral

35

Enantiomer 2-butanol

• Singkirkan kebelakang atom dengan prioritasterendah.

• 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 disebutenantiomer rectus (R)

• Jika arah putaran berlawanan arah jarum jam maka disebut enantiomer sinister (S)

36

Enantiomer R & S

37

• 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

38

Enantiomer + dan -

Polarimeter

• Keadaan awal (tabung berisi air)

• Keadaan zat optis aktif

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 jumlahyang berbeda, sudut rotasi optik merupakanselisih jumlah kedua enantiomer.

41

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

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

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

• Struktur senyawa dengan lebih dari satu pusatkiral tetapi strukturnya tidak kiral disebutsenyawa meso

44

Enantiomer (d) & (l)

45

Senyawa dg > 1 pusat kiral

• 1 pusat kiral = 2 isomer

• 2 pusat kiral = 4 isomer

• 3 pusat kiral = 8 isomer

• n pusat kiral = 2n isomer

CO2H

CO2H

OH

H

H

HO

CO2H

CO2H

HOH

H

OH

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

asam rasemat

CO2H

CO2H

HO

H

OH

H

CO2H

CO2H

OH

H

HO

H

CO2H

OH

H

HOH

CO2H

asam meso tartrat 48

Sifat enantiomer

• Mempunyai sifat fisik yg sama : titik lebur, titik didih, berat jenis, dll

• Mempunyai sifat kiralitas yang tidak sama, misal : sudut putar polarisasi cahaya, reaksi metabolisme, dll

Contoh : (-) adrenalin : obat pemacu jantung

(+) adrenalin : tak bermanfaat

(+) asam laktat asam piruvat

(-) asam piruvat --> tidak membentuk as

piruvat

• 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

• Carilah stereoisomer dari 2-bromo-3-kloro-4-flouro-pentana

51

Latihan