Kimia Organik 1.5 - Stereokimia

29
STEREOKIMIA STEREOKIMIA Oleh: Oleh: Dr. CHAIRUL SALEH, M.Si Dr. CHAIRUL SALEH, M.Si FMIPA – UNMUL SAMARINDA FMIPA – UNMUL SAMARINDA

description

kimia organik

Transcript of Kimia Organik 1.5 - Stereokimia

STEREOKIMIASTEREOKIMIA

Oleh:Oleh:

Dr. CHAIRUL SALEH, M.SiDr. CHAIRUL SALEH, M.Si

FMIPA – UNMUL SAMARINDAFMIPA – UNMUL SAMARINDA

Setelah mempelajari topik ini mahasiswa dapat:Setelah mempelajari topik ini mahasiswa dapat:

1.1. Mendefinisikan stereokimiaMendefinisikan stereokimia

2.2. Memahami tipe isomer yang berbedaMemahami tipe isomer yang berbeda

3.3. Membedakan antara isomer konformasi dan Membedakan antara isomer konformasi dan konfigurasi konfigurasi

4.4. Mendiskusikan isomer konformasi dalam alkanaMendiskusikan isomer konformasi dalam alkana

5.5. Menerangkan istilah enantiomer, kiralitas, aktivitas Menerangkan istilah enantiomer, kiralitas, aktivitas optik, diastereomer, senyawa meso dan campuran optik, diastereomer, senyawa meso dan campuran rasematrasemat

TUJUAN INSTRUKSI KHUSUS

Definisi StereokimiaDefinisi Stereokimia

Stereokimia Stereokimia adalah subdisiplin dari ilmu kimia yang adalah subdisiplin dari ilmu kimia yang mempelajari mengenai penataan atom dalam suatu mempelajari mengenai penataan atom dalam suatu molekul atau dengan kata lain stereokimia adalah kimia molekul atau dengan kata lain stereokimia adalah kimia dari molekul dalam tiga dimensi (Sarker & Nahar, 2007). dari molekul dalam tiga dimensi (Sarker & Nahar, 2007).

IsomerIsomer adalah senyawa dengan rumus molekul sama adalah senyawa dengan rumus molekul sama tetapi strukturnya berbeda atau dengan kata lain isomer tetapi strukturnya berbeda atau dengan kata lain isomer adalah senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus adalah senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus molekul yang sama. molekul yang sama.

STEREOKIMIA : DEFINISI

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

Isomer KonstitusiIsomer Konstitusi adalah isomer yang berbeda karena adalah isomer yang berbeda karena atomnya dihubungkan dalam derajat yang berbeda. atomnya dihubungkan dalam derajat yang berbeda. Isomer ini dikatakan mempunyai konektivitas yang Isomer ini dikatakan mempunyai konektivitas yang berbeda. berbeda.

Contoh: Contoh:

CC44HH1010 CHCH33CHCH22CHCH22CHCH33 CH CH33CH(CHCH(CH33))22

butana isobutanabutana isobutana

CC33HH77Cl Cl CHCH33CHCH22CHCH22Cl CHCl CH33CHClCHCHClCH33

1-kloropropana 2-kloropropana1-kloropropana 2-kloropropana

CC22HH66OO CHCH33CHCH22OH CHOH CH33OCHOCH33

etanol dimetileteretanol dimetileter

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

StereoisomerStereoisomer adalah isomer yang berbeda hanya dalam adalah isomer yang berbeda hanya dalam penataan ulang dari atom-atomnya dalam ruangan. penataan ulang dari atom-atomnya dalam ruangan. Stereoisomer bukan isomer konstitusi. Stereoisomer bukan isomer konstitusi.

Contoh:Contoh:

Cl H

HCl

Cl H

ClHcis-1,2-dikloroetana trans-1,2-dikloroetana

C2H2Cl2 C2H2Cl2

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

Stereoisomer dapat dibagi kedalam 2 kategori umum Stereoisomer dapat dibagi kedalam 2 kategori umum yaitu:yaitu:

DiastereomerDiastereomer adalah isomer dimana molekul satu bukan adalah isomer dimana molekul satu bukan bayangan cermin dari yang lain. bayangan cermin dari yang lain.

Contoh:Contoh:

Cl H

HCl

Cl H

ClH

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

C2H2Cl2 C2H2Cl2

Sistem Sistem ccis-is-ttransransPada sistem Pada sistem ciscis dan dan transtrans dilihat dari atom yang sama dilihat dari atom yang sama apakah berada dalam sisi yang sama atau apakah berada dalam sisi yang sama atau berseberangan dalam bidang. berseberangan dalam bidang. Sistem (Sistem (EE) dan () dan (ZZ))Pada sistem (Entgegen = Pada sistem (Entgegen = EE) dan (Zusammen = ) dan (Zusammen = ZZ) sama ) sama halnya dengan sistem cis dan trans tetapi berlaku halnya dengan sistem cis dan trans tetapi berlaku urutan prioritas.urutan prioritas.Contoh:Contoh:

ISOMER GEOMETRI SENYAWA ASIKLIK (C=C)

I

Br F

Cl I

Br Cl

F

(Z)-1-bromo-2-kloro-2-fluoro-1-iodoetana

(E)-1-bromo-2-kloro-2-fluoro-1-iodoetana

ISOMER GEOMETRI SENYAWA SIKLIK

Me

Me

Me

Me

1

2

34

Posisi 1,2tans-1,2-dimetilsikloheksana

Posisi 1,3cis-1,3-dimetilsikloheksana

Posisi 1,4trans-1,4-dimetilsikloheksana

Pada posisi 1,2 Me-1 diatas () tetapi Me-2 dibawah bidang ()Pada posisi 1,3 Me-1 dan Me-3 sama berada diatas bidang ()Pada posisi 1,4 Me-1 diatas () tetapi Me-4 dibawah bidang ()

aksial

aksial

ekuatorial

KONFORMASI SENYAWA SIKLIK

Bentuk kursi Bentuk kursi

Bentuk boat

Contoh n-ButanaContoh n-Butana

KONFORMASI SENYAWA ASIKLIK

E

Derajat rotasi ikatan karbon 2 & 3

eklip eklip

metil-metil eklip

3.5 kkal

4-6 kkal

0.3 kkal

Senyawa butana mempunyaikonformasi seperti berikut dengan penampang energidari masing-masing konfor-masi dibawah ini

anti antigauche gauche

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

EnantiomerEnantiomer adalah stereoisomer dimana molekul satu adalah stereoisomer dimana molekul satu tidak dapat diimpitkan dengan bayngan cermin dari yang tidak dapat diimpitkan dengan bayngan cermin dari yang molekul yang lain. molekul yang lain.

Contoh:Contoh:

C

CH2

HO HCH3

CH3

2-butanol

bentuk Levo (OH di kiri)

C

CH2

H OHCH3

CH3

2-butanol

bentuk Dekstro (OH di kanan)

mirror

stereocenter

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

SOAL-SOAL

Beberapa dari molekul ini mempunyai stereocenter dan Beberapa dari molekul ini mempunyai stereocenter dan ada yang tidak. Tunjukkan molekul yang mempunyai ada yang tidak. Tunjukkan molekul yang mempunyai stereocenter dari molekul berikut:stereocenter dari molekul berikut:

a. 2-propanola. 2-propanol e. 2-bromopentanae. 2-bromopentana

b. 2-metilbutanab. 2-metilbutana f. 3-metilpentanaf. 3-metilpentana

c. 2-klorobutanac. 2-klorobutana g. 3-metilheksanag. 3-metilheksana

d. 2-metil-1-butanold. 2-metil-1-butanol h. 1-kloro-2-metilbutanah. 1-kloro-2-metilbutana

KLASIFIKASI STEREOKIMIA

Enantiomer terjadi hanya Enantiomer terjadi hanya dengan senyawa yang dengan senyawa yang molekulnya adalah kiral. molekulnya adalah kiral. Suatu molekul kiral Suatu molekul kiral didefinisikan sebagai didefinisikan sebagai satunya bukan identik satunya bukan identik dengan bayangan dengan bayangan cermin. Molekul kiral dan cermin. Molekul kiral dan bayangan cerminnya bayangan cerminnya adalah enantiomeradalah enantiomer..

Objek dan molekul yang Objek dan molekul yang tidak dapat diimpitkan tidak dapat diimpitkan dengan bayangan dengan bayangan cerminnya dinamakan cerminnya dinamakan akiral.akiral.

TATANAMA ENANTIOMER : SISTEM R-S

Sistem Cahn-Ingold-PrelogSistem Cahn-Ingold-Prelog1.1. Atom diurut berdasarkan nomor atom. Atom degan Atom diurut berdasarkan nomor atom. Atom degan

nomor urut tinggi memperoleh prioritas.nomor urut tinggi memperoleh prioritas.2.2. Jika atom isotop maka isotop dengan massa tinggi Jika atom isotop maka isotop dengan massa tinggi

memperoleh prioritas.memperoleh prioritas.3.3. Jika kedua atom identik, nomor atom berikutnya yang Jika kedua atom identik, nomor atom berikutnya yang

mengikat atom dengan prioritas tertinggi.mengikat atom dengan prioritas tertinggi.4.4. Atom-atom yang terikat double dan triple diberi Atom-atom yang terikat double dan triple diberi

kesearaan dengan ikatan tunggal.kesearaan dengan ikatan tunggal.5.5. Atur atom prioritas rendah berada pada posisi terjauh.Atur atom prioritas rendah berada pada posisi terjauh.6.6. Urut dari prioritas pertama s/d tertinggi, bila searah Urut dari prioritas pertama s/d tertinggi, bila searah

jarum jam (jarum jam (RR), berlawanan arah jarum jam (), berlawanan arah jarum jam (SS).).

TATANAMA ENANTIOMER : SISTEM R-S

SOAL-SOALSOAL-SOAL

Problem 9.7 Urutkan prioritas substituen berikut ini:Problem 9.7 Urutkan prioritas substituen berikut ini:

a. –H, –OH, –CHa. –H, –OH, –CH22CHCH33, –CH, –CH22CHCH22OHOH

b. –COb. –CO22H, –COH, –CO22CHCH33, –CH, –CH22OH, –OHOH, –OH

c. –CN, –CHc. –CN, –CH22NHNH22, –CH, –CH22NHCHNHCH33, –NH, –NH22

d. –SH, –CHd. –SH, –CH22SCHSCH33, –CH, –CH33, –SSCH, –SSCH33

Problem 9.8 Tentukanlah konfigurasi Problem 9.8 Tentukanlah konfigurasi RR atau atau SS senyawa berikut: senyawa berikut:

SOAL-SOAL

CH3

CH3CH3

CO2H

NH2

OHHO OH

OH

NH2

HO2C

H2N CO2H

O NH2H

NH2H O

HO2C NH2

H2CCH2

CH3

O O

CH3

CH2 H2CCH3 CH3

CH3

HH

caraway seed odorspearmint fragrance

Carvone

Limonene

lemon odor orange odor

Anti-Parkinson's disease

Dopa

(3,4-dihydroxyphenylalanine)

bitter taste

Asparagine

sweet taste

Toxic

H H

H H

RS

S R

S R

RS

KIRALITAS DAN AKTIVITAS BIOLOGI

KIRALITAS DAN AKTIVITAS BIOLOGI

Interaksi gugus fungsi dengan aktif side sehingga Interaksi gugus fungsi dengan aktif side sehingga menghasilkan molekul yang mempunyai aktivitas menghasilkan molekul yang mempunyai aktivitas biologi.biologi.

SENYAWA MESO

Senyawa dengan n atom karbon kiral memiliki Senyawa dengan n atom karbon kiral memiliki maksimum 2maksimum 2nn stereoisomer. stereoisomer.

Suatu stereosiomer yang mengandung karbon kiral Suatu stereosiomer yang mengandung karbon kiral tetapi dapat diimpitkanpada bayangan ceminnya tetapi dapat diimpitkanpada bayangan ceminnya

disebut bentuk disebut bentuk mesomeso..

CO2H

HHO

HO H

CO2H

CO2H

OHH

H OH

CO2H

180o

bidang cermindalam

Asam tartrat

CAMPURAN RASEMAT

Campuran rasemat adalah campuran antara dua Campuran rasemat adalah campuran antara dua enantiomer (+) dan (-) yang sama banyaknya.enantiomer (+) dan (-) yang sama banyaknya.Pada tahun 1848, Louis Pasteur telah berhasil memisahkan rasemat asam tartrat kedalam bentuk (+) dan (-) dengan kristalisasi. Dua . Dua enantiomer dari garam natrium amonium dari asam tartrat memberikan dua jenis kristal kiral dengan perbedaan yang menyolok sehingga dapat dipisahkan dengan mudah. Metode instrumentasi sekarang yaitu kromatografi kiral dapat digunakan untuk memisahkan enantiomer. Umumnya menggunakan teknik kromatografi yaitu high performance liquid chromatography (HPLC) kiral.

SIFAT ENANTIOMER : AKTIVITAS OPTIS

Gelombang elektromagnetik terdiri dari medan elektrik Gelombang elektromagnetik terdiri dari medan elektrik dan medan magnetik yang saling tegak lurus.dan medan magnetik yang saling tegak lurus.

SIFAT ENANTIOMER : AKTIVITAS OPTIS

Mekanisme kerja dari polarimeterMekanisme kerja dari polarimeter

SIFAT ENANTIOMER : AKTIVITAS OPTIS

Senyawa yang memutar cahaya terpolarisasi ke kanan Senyawa yang memutar cahaya terpolarisasi ke kanan disebut dekstrorotasi (d) atau (+) sedangkan yang disebut dekstrorotasi (d) atau (+) sedangkan yang memutar ke kiri disebut levorotasi (l) atau (-).memutar ke kiri disebut levorotasi (l) atau (-).

Rotasi spesifik dari senyawa, dilambangkan []D, adalah rotasi yang diamati (hasil observasi) dibagi dengan panjang sampel l (1 dm) dan konsentrasi sampel C (1g/mL) dan pada sinar dengan panjang geombang 599.6 nm (lampu natrium yang memancarkan sinar kuning).

Rotasi spesifik bergantung kepada temperatur dan panjang gelombang yang digunakan.

ROTASI SPESIFIK

Sebagai contoh, rotasi spesifik dari morfin adalah 132 yaitu:

ROTASI SPESIFIK

HO

O

HOH

N

morphineIni artinya bahwa D adalah lampu Na (l = 599.6 nm) digunakan sebagai sinar, pada temperatur 25ºC dan suatu sampel dengan konsentrasi 1.00 g/mL dari senyawa aktif oktif morfin, di dalam tabung 1 dm, menghasilkan rotasi 132 berlawanan dengan arah jarum jam.

Sebanyak 1,20 gram sampel kokain, [Sebanyak 1,20 gram sampel kokain, []]DD = -16 dilarutkan = -16 dilarutkan

dalam 7,5 mL kloroform dan diletakkan dalam tabung dalam 7,5 mL kloroform dan diletakkan dalam tabung sampel yang mempunyai panjang 5,0 cm. Berapakah sampel yang mempunyai panjang 5,0 cm. Berapakah rotasi yang teramati (rotasi yang teramati ()?)?

Rotasi teramati (Rotasi teramati () mempunyai rumus) mempunyai rumus

= [= []]DD x C x l sehingga dengan x C x l sehingga dengan

memasukkan nilai tsbmemasukkan nilai tsb

= -16 x (1,20 g / 7,5 mL) x (0,5 dm)= -16 x (1,20 g / 7,5 mL) x (0,5 dm)

= -1,3= -1,3o o (memutar ke kiri)(memutar ke kiri)

SOAL-SOAL

ROTASI SPESIFIK

SenyawaSenyawa [[]]DD SenyawaSenyawa [[]]DD

CamphorCamphor +44.26+44.26 Penicillin VPenicillin V +223+223

MorphineMorphine -132-132 Monosodium Monosodium glutamate glutamate +25.5+25.5

SucroseSucrose +66.47+66.47 BenzeneBenzene 00

CholesterolCholesterol -31.5-31.5 Acetic acidAcetic acid 00