Pertemuan ke-6

STEREOKIMIA

Stereokimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang struktur 3 dimensi dari molekul. Perlu diketahui bahwa stereokimia ini sangatlah penting. bahkan karena seterokimia ini, sebuah struktur yang memiliki rumus molekul sama hanya karena susunannya berbeda akan mengakibatkan fungsi yang berbeda pula, hal ini sering terjadi di dunia kesehatan. pada produk hasil sintesis. produk berupa rasemat, yaitu dua produk isomer yang berlawanan strukturnya. Tiga aspek stereokimia yang akan dicakup dalam bab ini adalah:

·         Isomer geometric : bagaimana ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomeri.

·         Konformasi molekul :  bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat berubah.

·     Kiralitas molekul : bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomeri.

1.      Isomeri geometri dalam alkena dan senyawa siklik

Istilah "isomerisme geometrik" adalah istilah lama yang sudah tidak digunakan lagi dan merupakan sinonim dari "isomerisme cis-trans". Ia kadang-kadang juga merupakan sinonim untuk stereoisomerisme umum (misalnya isomerisme optis); istilah yang tepat untuk stereoisomerisme non-optis adalah diastereomerisme.

Terdapat dua bentuk isomer cis-trans, yakni cis dan trans Ketika gugus substituen berorientasi pada arah yang sama, diastereomer ini disebut sebagai cis, sedangkan ketika subtituen berorientasi pada arah yang berlawanan, diastereomer ini disebut sebagai trans. Contoh molekul hidrokarbon yang menunjukkan isomerisme cis-trans adalah 2-pentena senyawa yang mengandung ikatan rangkap (seperti alkena), ikatan rangkap tersebut akan bersifat kaku sehingga tidak dapat berputar karena ikatan rangkap ini tidak dapat berputar, maka ketika ada dua senyawa yang memiliki struktur berbeda, itu artinya kedua senyawa tersebut memang merupakan dua senyawa yang berbeda sifat. Dengan kata lain, dua senyawa tersebut adalah isomer satu sama lain.

Isomer geometri dalam Alkena (Cis dan Trans). Diakibatkan oleh ketegarandalam molekul. Dijumpai dalam dua kelas senyawa: alkena dan senyawa siklik.Senyawa yang mempunyai ikatan rangkap tak dapat berputar dengan ikatanrangkap sebagai sumbunya, tanpa mematahkan ikatan pi nya.

 Karena kekakuanikatan pi, gugus-gugus yang terikat pada ikatan pi terletak tetap dalam ruang relatifsatu sama lain.Syarat isomer geometri dalam alkena, yaitu tiap atom karbon yang terlibatdalam ikatan pi mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl. Jika salahsatu atom karbon berikatan rangkap itu mempunyai dua gugus identik, misalnya dua atom H atau dua gugus CH₃ maka tak mungkin terjadi isomeri geometri.

A.    System tata nama (E) dan (Z)

Bila tiga atau empat gugus yang terikat pada atom-atom karbon suatu ikatan-rangkap berlainan, maka tetap diperoleh sepasang isomer geometric. Tetapi kadang-kadang sulit untuk memberikan penandaan cis atau trans pada isomer-isomer itu.

System (E) dan (Z) ini didasarkan pada suatu pemberian prioritas (jangan dikelirukan dengan prioritas tat nama) kepada atom atau gugus yang terikat pada masing-masingatom karbon ingkatan-rangkap. Jika atom atau gugus yang berprioritas tinggi berada pada sisi yang berlawanan (dari) ikatan pi, maka isomer itu adalah (E). jika gugus-gugus prioritas tinggi itu berada dalam satu sisi, maka isomer itu (Z). (Huruf E berasal dari “entgegen”, kata Jerman untuk “berseberangan”, Z berasal dari “ usammen”, kata Jerman untuk “bersam-sama”).

B.     Aturan deret

1.      Jika atom-atom yang dipermasalahkan berbeda-beda, maka urutan deret ditentukan oleh nomor atom. Atom dengan nomor atom tinggi memperoleh prioritas.

2.      Jika atom-atom itu adalah isotop satu sama lain, maka isotop dengan nomor massa tinggi memperoleh prioritas.

3.      Jika kedua atom tersebut identik, maka nomor atom dari atom-atom berikutnya digunakan untuk memberikan prioritas. Jika atom-atom tersebut juga mengikat atom-atom identik, maka prioritas ditentukan pada titik pertamakali dijumpai perbedaan dalam menyusuri rantai. Atom yang mengikat suatuatom dengan prioritas tinggi akan diprioritaskan (jangan menjumlakan nomor-nomor atom, melainkan mencari atom tunggal yang berprioritas tinggi).

4.      Atom-atom yang terikat oleh ikatan rangkap atau ikatan ganda tigadiberi kesetaraan(equivalenceis) ikatan tunggal, sehingga atom-atom ini dapat diperlakukan sebagai gugus-gugus berikatan tunggal, dalam menentukan prioritas. Tiap atom berikatan rangkap diduakalikan (atau ditiga kalikan untuk ikatan ganda tiga).

2.      Konformasi senyawa rantai-terbuka

Dalam senyawa rantai-terbuka gugus-gugus yang terikat oleh ikatan sigma dapat berotasi mengelilingi ikatan. Oleh karena itu atom-atom dalam suatu molekul rantai-terbuka dapat memiliki tak-terhingga banyak posisi didalam ruang relative satu terhadap yang lain. Pengaturan posisi atom yang berbeda-beda yang diakibatkan oleh rotasi ini disebut konformasi.Untuk menggambarkan konformasi, digunakan tiga jenis rumus yaitu  :

a.       Rumus dimensional  adalah representasi tiga-dimensi dari model molekul suatu senyawa.

b.      Rumus bola-dan-pasak adalah representasi tiga-dimensi dari model molekul suatu senyawa.

c.       Proyeksi Newman adalah pandangan ujung keujung dari dua atom karbon saja dalam suatu molekul.

Karena adanya rotasi mengelilingi ikatan sigma, maka suatu molekul dapat memiliki komformasi berapa saja. Komformasi yang berbeda-beda itu disebut conformer. Karena conformer dapat denag mudah diubah satu menjadi yang lain, biaanya mereka tak dapat diisolasi saatu bebas dari yang lain, seperti isomer structural.

Dalam rumus-rumus etana dan 3-kloro-1-propanol, telah dipergakan  konformer goyang,  dalam mana atom-atom hydrogen atau gugus-gugus terpisah sejauh mungkin satu dari yang lain. Karena ikatan C-C dapat berotasi, maka atom hydrogen juga dapat saling menutup, atau brdekatan satu dibelakang yang lain (konformasi eklips). Agar lebih jelas, digambarkan dalam keadaan bukan eklips.

Rotasi mengelilingi ikatan sigma seringkali disebut rotasi bebas, tetapi sebenarnya rotasi ini tidaklah bebar-benar bebas. konformasi eklips (dari) etana kira-kira 3 kkal/mol kurang stabil (lebih tinggi energinya) dibandingkan dengan konformer goyang. karena adanya tolak menolak antara elektron-elektron ikatan dan atom-atom hidrogen. untuk berotassi dan konformasi goyang ke konformasi eklips satu mol molekul etana memerlukan 3 kkal/energi. tetapi, meskipun konformasi-konformasi etana mudah dipertukarkan pada temperatur kamar, pada saat kapan saja sebagian besar molekul etana berada dalam konformasi goyang karena energinya lebih rendah. Gambar dibawah ini merupakan perubahan energi karena rotasi mengelilingi ikatan sigma karbon-karbon dari etana.

menunjukan pasang surutnya energi potensial oleh rotasi mengelilingi ikatan C-C dalam etana.