STEREOKIMIA

STEREOKIMIA

a.    Isomeri Geometri dalam Alkena dan Senyawa Siklik

Dalam stereoisomeri terdapat isomeri geometri, yaitu stereoisomeri dengan perbedaan terletak pada penataan ruang di sekitar ikatan rangkap atau rantai siklis. Isomeri geometri berlangsung pada senyawa yang mempunyai ikatan yang bersifat tegar atau rigid (ikatan yang tidak dapat berotasi), yaitu pada alkena (senyawa berikatan rangkap dua) dan sikloalkana, selain itu pada atom-atom karbon yang berikatan rangkap atau yang merupakan anggota cincin sikloalkana harus mengikat dua gugus yang berbeda, bila tidak mengikat dua gugus yang berbeda, tidak mungkin ditemukan isomeri geometri.

Penamaan cis-transpada alkena dapat dilakukan bila pada kedua karbon berikatan tega rterdapat dua gugus yang sama. Bila atom-atom karbon berikatan tegar mengikat empat gugus yang berbeda, maka akan sulit untuk memberikan penamaan cis atau trans.

Contoh 2-pentena

Pada senyawa pentena diatas, kedua atom karbon yang berikatan rangkap mengikat gugus gugus yang berlainan. Atom karbon pertama mengikat atom H dan gugus CH₃, sedangkan atom kedua mengikat H dan gugus – CH₂CH₃. Senyawa pentena diatas disebut memiliki isomer geometri. Jika gugus atau atom yang diikat oleh karbon yang berikatan rangkap ada yang sama, walaupun mempunyai ikatan rangkap yang tegar dan tidak dapat berotasi, tetapi senyawa tersebut tidak berisomer geometri.

Isomeri geometri atau isomeri cis-trans dapat ditemukan juga pada senyawa siklik berikatan tunggal atau sikloalkana. Seperti juga pada ikatan rangkap, ikatan tunggal pada suatu struktur cincin tidak dapat berotasi bebas. Oleh karena itu,bila terdapat dua atom karbon anggota cincin yang masing-masing mengikat dua gugus berbedaselain atom karbon anggota cincin, maka akan ditemukan isomeri geometri.Struktur cis, bila gugus-gugus pada dua atom karbon cincin tersebut terletak pada sisi yang sama dari bidang cincin, sebaliknya bila gugus-gugus pada dua atom karbon cincin terletak pada sisi yang berlawanan dari bidang cincin, maka bentuk struktur tersebut adalah trans. Perhatikan struktur di bawah ini, apakah merupakan struktur cis atau trans?

Pada sistem seperti ini, tidak dapat digunakan sistem penamaan cis-trans, akan tetapi harus digunakan sistem penamaan yang lebih umum, yaitu sistem (E) dan  (Z). Huruf  E berasal dari kata Bahasa Jerman “entgegen” yang berarti bersebrangan, sedangkan huruf  Z berasal dari kata Bahasa Jerman “zusammen”  yang artinya bersama-sama. Sistem (E) dan (Z) didasarkan pada pemberian prioritas kepada atom atau gugus yang terikat pada setiap karbon ikatan rangkap. Jika kedua gugus berprioritas lebih tinggi terletak pada sisi yang berlawanan

, maka isomer itu adalah (E). Sebaliknya, bila kedua gugus berprioritas tinggi terletak pada sisi yang sama, maka isomer iitu adalah (Z). Secara sederhana ketentuan tersebut dapat

dinyatakan dengan :

                                                                (E)

                                                             (Z)

b.      Konformasi dan Kiralitas Senyawa Rantai Terbuka

Pada umumnya, cincin senyawa organik mengandung 5-6 atom karbon. Senaywa dengan 3-4 atom karbon kadang-kadang ditemukan di alam, namun karena energinya yang besar, maka cukup sulit untuk diperoleh. Konsep regangan cincin dapat menjelaskan mengapa cincin dengan 3-4 atom karbon jarang ditemukan. Sebagai contoh, mari kita ambil senyawa siklopropana dan siklobutana. Untuk mebentuk struktur yang stabil, ikatan akan mengalami distorsi ke sudut yang lebih kecil dari sudut ikatan tetrahedral (109,5°).

Akibat distorsi tersebut, akan terjadi efek tolakan pasangan elektron ikatan sehingga struktur berubah tidak menjadi siklik. Sehingga kita jarang menemukan struktur siklik dengan 3-4 atom karbon.

Pada faktanya, senyawa siklik 5-6 dapat mengalami perubahan konformasi yang diakibatkan sudut ikatan yang mendekati tetrahedral sehingga mengakibatkan efek regangan cincin. Gambar struktur siklik yang datar, sebenarnya tidak dapat mewakili struktur tersebut secara keseluruhan. Contoh : jika sikloheksan memang datar, maka sudut ikatan harus terdistorsi dari sudut 109,5° ke 120°. Jika kita menggambarkan sebuah model dari sikloheksan dnegan sudut ikatan antar karbon sama dengan tetrahedral, maka akan terbentuk model kursi lipat (mirip kursi pantai sih). Model inilah ynag dapat mewakili bentuk sikloheksan.

Dari tinjauan senergi, bentuk kursi memiliki energi lebih rendah dibandingkan bentuk planar yang kita kenal, sehingga bentuk kursi lebih stabil. Konformasi yang lain yang merupakan alternatif dari cincin 6 atom karbon yaitu bentuk perahu.

 

Dalam konformasi perahu ada 2 subtituen yang mengalami tolakan van der waals. Akibat tolakan inilah energi konformasi perahu sedikit lebih tinggi daripada bentuk kursi.

Kembali ke bentuk kursi, bila 1 atom hidrogen kita ganti dengan gugus metil maka akan ada 2 isomer yaitu isomer equatorial dan isomer axial

Mengapa posisi equatorial lebih stabil ? hal ini dikarenakan pada posisi ini efek tolakan sterik lebih kecil dibandingkan bentuk aksial. Di awal pembahasan, sudah ada 2 contoh mengenai konformasi gula. Konformasi yang ideal pada gula mengikuti konformais kursi.

 

 Konformasi equatorial memiliki energi yang lebih stabil.

Konfigurasi ikatan pada gula memiliki bentuk yang berbeda. Pada isomer alfa, mengadopsi bentuk aksial sebagai bentuk yang paling stabil (pada umumnya semua subtituen non-hidrogen akan membentuk equatorial). Karena adanya gugus hidroksil aksial pada bentuk alfa, sehingga gula dalam bentuk alfa cenderung tidak stabil dibandingkan bentuk beta.

Contoh lain adalah fruktosa, dimana fruktosa merupakan salah satu gula alami yang umum kita jumpai. Fruktosa merupakan senyawa gula bercincin 5 yang memiliki bentuk equatorial. Inilah yang menyebabkan fruktosa sering ditemukan dialam dalam bentuk equatorial.

Untuk cincin beranggota 5, bentuk konformasi yang stabil adalah bentuk "amplop" dengan 4 atom karbon berada pada satu bidang yang sama dan 1 lagi berada di bidang yang lain. Atom karbon yang menyendiri ini disebut posisi 'endo' (karbon endo)

Kiral adalah senyawa atau ion yang tidak dapat ditindihkan dengan bayangan cerminnya. Kiral berasal dari bahasa yunani “cheir” yang artinya tangan. Istilah kiral secara umum digunakan untuk menggambarkan suatu objek yang tidak dapat bertumpukan secara pas pada bayangannya.Molekul-molekul kiral memiliki sifat optis, yang artinya suatu molekul kiral memiliki kemampuan untuk memutar bidang cahaya terpolarisasi pada alat yang disebut polarimeter. Perbedaan antara molekul kiral dan akiral adalah bahwa hanya senyawa kiral yang tidak dapat berhimpit. 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. Penyebab adanya kiralitas adalah adanya senyawa karbon yang tidak simetris.

Kiralitas Asam Amino