Pertemuan 6 : STEREOKIMIA

STEREOKIMIA

• Pengertian

stereokimia kimia adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang 3 dimensi, yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain. Stereokimia adalah susunan ruang dari atom dan gugus fungsi dalam molekul umumnya molekul organik dalam obyek tiga dimensi yang merupakan hasil hibridisasi dan ikatan secara geometri dari atom dalam molekul. Artinya bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya.

Variasi struktur senyawa organik

1.  variasi jenis dan jumlah atom penyusun molekul 
2. variasi urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul
3. variasi penataan atom penyusun molekul dalam ruang 3 dimensi yang dikarenakan ketegaran (rigidity) dalam molekul

• Isomer

Isomer  ialah molekul-molekul dengan rumus kimia yang sama namun memiliki susunan atom yang berbeda.Terdapat dua jenis isomer, yaitu isomer  struktural  dan isomer geometrik.

1.  Isomer Struktural    

Isomer struktural didefenisikan sebagai senyawa-senyawa dengan rumus molekul yang sama tetapi dengan urutan penetapan atom-atom yang berbeda.variasi urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul. 


      2.  Isomer geometrik

isomer cis-trans atau isomer geometrik adalah sebuah bentuk stereoisomer yang menjelaskan orientasi gugus-gugus fungsi dalam sebuah molekul. Secara umum, isomer seperti ini mempunyai ikatan rangkap yang tidak dapat berputar. Selain itu, isomer ini juga muncul dikarenakan struktur cincin molekul yang menyebabkan perputaran ikatan sangat terbatas. isomer geometrik mempunyai jenis, jumlah & urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul yang sama.

• Stereoisomer

Stereoisomer adalah molekul-molekul yang mempunyai rumus molekul dan konektivitas sama tetapi berbeda posisi atom-atom penyusunnya atau bentuk tiga dimensi susunannya. stereoisomer

mengandung berbagai jenis isomer dalam dirinya sendiri, masing-masing dengan karakteristik yang berbeda yang lebih lanjut memisahkan satu sama lain sebagai entitas kimia yang berbeda memiliki sifat yang berbeda. Tipe entaniomer adalah stereoisomer cermin-gambar, dan akan dijelaskan secara rinci dalam artikel ini. Jenis lain, diastereomer, memiliki sifat yang berbeda dan akan diperkenalkan setelah itu. Contoh: isomer geometrik

A. Isomer Geometri dalam Alkena dan senyawa siklik

• Isomer Geometri dalam Alkena

Isomer geometri dalam Alkena (Cis dan Trans). Diakibatkan oleh ketegaran dalam molekul. Dijumpai dalam dua kelas senyawa: alkena dan senyawa siklik. Senyawa yang mempunyai ikatan rangkap tak dapat berputar dengan ikatan rangkap sebagai sumbunya, tanpa mematahkan ikatan pi nya. Karena kekakuan ikatan pi, gugus-gugus yang terikat pada ikatan pi terletak tetap dalam ruang relatif satu sama lain. Syarat isomer geometri dalam alkena, yaitu tiap atom karbon yang terlibat dalam ikatan pi mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl. Jika salah satu atom karbon berikatan rangkap itu mempunyai dua gugus identik, misalnya dua atom H atau dua gugus CH₃, maka tak mungkin terjadi isomeri geometri

Sistem Tata Nama (E) dan (Z)

Aturan penandaan E dan Z untuk membedakan isomer alkena dengan dua substituen dapat kita gunakan istilah cis-trans, tetapi bagaimana jika alkena yang kita temukan memiliki tiga substituen atau empat substituen? Untuk kasus ini kita menggunakan penamaan menggunakan sistem E dan Z. Urutan prioritas kita  butuhkan untuk mengurutkan penomoran pada substituen. Jika substituen dengan  prioritas yang sama berposisi sama maka diberi tanda Z (Zussamen) sedangkan jika  posisinya berlawanan diberi tanda E (Entgegen)..

• Isomer Geometri dalam Senyawa siklik

Dalam beberapa hal, sifat kimia sikloalkana mirip dengan alkana asikloik (rantai terbuka). Keduanya sama-sama non polar dan cenderung inert. Akan tetapi terdapat perbedaan mendasar. Pertama, sikloalkana kurang fleksibel dibandingkan dengan alkana rantai terbuka. Ikatan tunggal (ikatan sigma) pada alkana asliklik dapat berputar.Pada sikloalkana, ikatan yang terbentuk kurang bebas untuk berputar. Misalnya siklopentena, bentuknya dalah segitiga rigid dan planar.putaran pada ikatan karbon-karbon tidak mungkin terjadi tanpa merusak cincin.Oleh karena strukturnya yang siklik, sikloalkana memiliki dua sisi yaitu sisi atas dan bawah. Hal ini memungkinakn sikloheksana memiliki kemungkinan isomerisme berdasarkan letak substituennya. Contohnya, ada dua bentuk isomer dari 1,2-dimetilsiklopropana. Pertama dengan dua gugus metil pada sisi yang sama, kedua dengan gugus metil pada posisi yang berlawanan. Kedua bentuk isomer merupakan molekul yang stabil, dan dapat dikonfersi dari bentuk satu ke bentuk lainnya tanpa memecah cincin atau tanpa membentuk ikatan baru.Tidak seperti isomer konstitusional seperti pada butana dan isobutana dimana terdapat perbedaan urutan penempatan atom- atomnya. Kedua isomer 1,2-dimetilsiklopropana memiliki tempat ikatan yang sama, tetapi berbeda pada posisi atom-atomnya. Semua senyawa yang memiliki posisi ikatan atom yang sama tetapi  berbeda pada orientasi tiga dimensinya disebut stereoisomer.

B.Konformasi dan Kiralitas Senyawa Rantai Terbuka

• Konformasi Senyawa Rantai Terbuka

Dalam suatu molekul rantai terbuka, atom-atomnya memiliki peluang tak terhingga jumlah penataan/posisinya di dalam suatu ruang. Gugus-gugus fungsi yang terikat pada ikatan karbon-karbon dalam senyawa alkana dapat berotasi dengan bebas mengelilingi ikatan tersebut. Oleh karena itu atom-atom dalam suatu senyawa rantai terbuka dapat memiliki posisi yang tak terhingga banyaknya di dalam ruang relatif satu terhadap yang lain. Pengaturan posisi atom yang bervariasi/berbeda-beda yang diakibatkan oleh rotasi ini disebut konformasi. Untuk menggambarkan konformasi, digunakan tiga jenis rumus yaitu :

1. Rumus dimensional

2. Rumus bola-dan-pasak

3. Proyeksi Newman

Proyeksi Newman Proyeksi Newman adalah pandangan ujung ke ujung dari dua atom karbon saja dalam molekul itu, sementara ikatan antar karbon tidak terlihat. Ketiga ikatan dari karbon depan tampak menuju pusat proyeksi sementara ketiga ikatan dari karbon  belakang hanya tampak sebagian.

Rotasi gugus mengelilingi ikatan sigma menghasilkan konformasi yang berlainan, seperti eklips, gauche, goyang  dan anti. Konformer dengan energi rendah lebih disukai. Pada temperatur kamar konformer dapat diubah menjadi satu sama lain dan karena itu mereka bukanlah isomer yang dapat diisolasi. Untuk cincin sikloheksana, disukai konformer bentuk kursi.

• Kiralitas

Istilah kiral berasal dari kata Yunani (kheir) yang berarti tangan. Istilah kiral secara umum digunakan untuk menggambarkan suatu objek yang tidak dapat  bertumpukan secara pas pada bayangannya. Akiral (tidak kiral) adalah benda yang identik dengan bayangan cermin. Untuk mempelajari kiralitas, dapat menggunakan tangan manusia sebagai perumpaaan. Perhatikan contoh kiralitas asam amino berikut ini

Molekul kiral yang saling mempunyai bayangan cermin satu sama lain disebut dengan enantiomer atau isomer optik.