TUGAS TERSTRUKTUR PART II

3.
Sikloalkana (disebut juga naftena - jangan terbalik dengan naftalena) adalah sebuah tipe alkana yang mempunyai satu atau lebih cincin atom karbon pada struktur kimia molekulnya. Alkana sendiri merupakan senyawa organik hidrokarbon yang hanya mempunyai ikatan kimia tunggal pada struktur kimianya.
Sikloalkana adalah golongan senyawa hidrokarbon jenuh yang rantai atom-atom karbon-karbonnya tertutup (membentuk cincin), sehingga termasuk hidrokarbon siklik. Karena sifat-sifat sikloalkana sangat mirip dengan golongan alkana (hidrokarbon alifatik), maka sikloalkana dikategorikan sebagai hidrokarbon alisiklik. Rumus umum sikloalkana CnH 2n. Dengan pasangan-pasangan elektron yang saling berdekatan, terjadi tolak menolak antara pasangan-pasangan elektron yang menghubungkan atom-atom karbon. Ini membuat ikatan-ikatan lebih mudah terputus.
Bila sikloalkana mengikat substituen pada dua atau lebih atom karbon, maka terjadi isomer cis-trans. Salah satu contohnya adalah pada 1,2-dimetilsiklopentana. Dalam penggambaran strukturnya, cincin siklopentana digambarkan sebagai segilima datar, dengan ketentuan bila kedua substituennya terletak pada sisi yang sama dari bidang cincin dinamakan isomer cis, sedangkan bila berseberangan dengan bidang cincin dinamakan isomer trans. Pada sikloheksana juga dijumpai isomer-isomer cis-tans, yang bila digambarkan dengan konformasi kursi, yang masing-masing substituen dapat berposisi aksial atau ekuatorial.
Lalu, mengapa Cis1,3 lebih stabil dari pada sturktur trans-1,3 karena kedua substituen dalam cis-1,3 dapat berposisi ekuatorial. Sedangkan trans 1,3 satu gugus terpaksa berposisi aksial. Dalam hal ini kestabilan suatu isomer baik itu cis ataupun trans tergantung pada posisi substituennya. Jika cis 1,3 lebih stabil dikarenakanposisi ekuatorial hal ini disebabkan bahwa pada posisi ekuatorial efek tolakan steriknya lebih kecil dibandingkan posisi aksial pada trans1,3 sehingga cis-1,3 lebih stabil.

4.
Ketentuan Fischer (Konfigurasi Relatif)
Dengan mengunakan Proyeksi Fischer, sistem penggambaran konfigurasi gugus disekitar pusat kiral yang berbeda (susunan ruang atom atau gugus yang menempel pada karbon kiral), yaitu konvensi D dan L. Metode ini banyak digunakan dalam biokimia dan kimia organik terutama untuk karbohidrat dan asam amino.
Berikut ini proyeksi fischer untuk semua konfigurasi yang mungkin dari 2, 3, 4-pentanatriol. Dan pasangan-pasangan enantiomernya :

RESUME PERTEMUAN KE-7 (KONFIGURASI MUTLAK / ABSOLUT DAN KONFIGURASI RELATIF, SERTA PEMISAHAN CAMPURAN RASEMIK)

            Kiral berasal dari bahasa Yunani "cheir" yang artinya tangan. Coba bayangkan tangan kiri berada di depan cermin, tentu saja bayangannya adalah tangan kanan. Sekarang posisikan tangan kiri dan tangan kanan menghadap ke bawah atau ke arah lantai. Kemudian letakan tangan kiri di atas tangan kanan anda. Terlihat, tangan kanan tidak bisa diimpitkan dengan tangan kiri kita.

            Hal yang sama juga berlaku bagi molekul-molekul organik tertentu. Pada gambar di atas, dapat dilihat senyawa Alanine memiliki dua struktur yang berbeda. Sebutlah A dan B yang analog dengan tangan kiri dan tangan kanan kita. A dan B sering disebut sebagai stereoisomer (isomer ruang) atau isomer optis. Harus diingat, suatu molekul organik disebut molekul kiral jika terdapat minimal satu atom C yang mengikat empat gugus yang berlainan seperti senyawa Alanine. Molekul-molekul kiral memiliki sifat yang sangat unik yaitu sifat optis. Artinya suatu molekul kiral memiliki kemampuan untuk memutar bidang cahaya terpolarisasi pada alat yang disebut polarimeter.

            Menurut Solomons (1990:112) menyatakan bahwa aturan prioritas Chan-Ingold-Prelog yaitu prioritas ditentukan oleh nomor atom dari atom yang terikat langsung dengan atom karbon yang berikatan. Jika atom karbon yang terikat sama, maka yang digunakan sebagai dasar adalah atom yang terikat berikutnya sampai diperoleh perbedaan prioritas yang terakhir yaitu atom yang terikat oleh ikatan rangkap 2 atau 3 dianggap mengikat 2 atau 3 atom sejenis dengan ikatan tunggal.

            Sistem tata nama isomer optik diperkenalkan Chan-Ingold-Prelog yang mengklasifikasikan atom C kiral sebagai R atau S. Sistem tata nama ini sering dinamakan konfigurasi mutlak/absolut. Contohnya (2R,3S)-2,3 dibromo pentana. Dengan sistem tata nama ini diperkenalkan dua klasifikasi stereoisomer, yaitu enantiomer dan diastereoisomer. Enantiomer adalah yang antara satu sama lain merupakan bayangan cermin. Diastereomer adalah yang bukan merupakan bayangan cermin, contohnya adalah isomer cis dan trans. Definisi dari enantiomer dan diastereoisomer sedikit rumit tetapi akan dijelaskan secara sederhana.

1. (2R,3S)-2,3 dibromo pentana dan (2S,3R)-2,3 dibromo pentana
2. (2R,3S)-2,3 dibromo pentana dan (2R,3R)-2,3 dibromo pentana

Sekarang penjelasan berikut ini :

1. Jika di antara sepasang stereoisomer tidak ada atom C kiral yang memiliki konfigurasi yang sama, maka stereoisomer tersebut adalah enantiomer. Seperti contoh pertama (2R,3S)-2,3 dibromo pentana dan (2S,3R)-2,3 dibromo pentana.
2. Jika di antara sepasang stereoisomer terdapat minimal satu atom C kiral yang memiliki konfigurasi yang sama, maka stereoisomer tersebut adalah diastereoisomer. Seperti contoh kedua (2R,3S)-2,3 dibromo pentana dan (2R,3R)-2,3 dibromo pentana.

Cara Menentukan Konfigurasi R/S :

1.      Diurutkan keempat gugus atau atom yang terikat pada atom C kiral, sesuai urutan prioritas aturan deret Chan-Ingold-Prelog.

2.      Diproyeksikan molekul itu sedemikian sehingga gugus yang berprioritas rendah kebelakang.

3.      Dipilih gugus dengan prioritas tertinggi dan ditariklah satu anak panah bengkok ke gugus dengan prioritas tertinggi berikutnya.

4.      Jika panah ini searah jarum jam, maka konfigurasinya adalah R, jika berlawanan arah konfigurasi S

            Sebagian masyarakat mungkin kurang memperhatikan sifat optis suatu senyawa organik, padahal reaksi kimia dalam sistem biologis makhluk hidup sangat stereospesifik. Artinya suatu stereoisomer akan menjalani reaksi yang berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup. Bahkan terkadang suatu stereoisomer akan menghasilkan produk yang berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup.

            Melihat fakta di atas stereokimia (struktur ruang) suatu senyawa organik mutlak harus diperhitungkan dalam reaksi-reaksi biologis makhluk hidup. Sayangnya sulit sekali menghasilkan suatu enantiomer atau diastereoisomer murni. Bahkan 90 persen obat-obat sintetik yang mengandung senyawa kiral masih dipasarkan dalam kondisi rasemik sampai awal 1990-an.

            Campuran rasemik artinya suatu campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama. Lalu bagaimana caranya memperoleh suatu enantiomer dengan enantiomeric excess (EE) yang tinggi? Enantiomeric excess artinya persentase suatu enantiomer yang berkonfigurasi R dikurangi persentase enantiomer pasangannya yang berkonfigurasi S dalam suatu campuran atau sebaliknya. Harus diingat dua prinsip dasar isomer optik yaitu:

1. Sepasang enantiomer memiliki sifat-sifat fisika (titik didih, kelarutan, dan lain-lain) yang sama tetapi berbeda dalam arah rotasi polarimeter dan interaksi dengan zat kiral lainnya.
2. Sepasang diastereoisomer memiliki sifat-sifat fisika dan sudut rotasi polarimeter yang berbeda satu sama lain. Bahkan sering dalam bereaksi mengambil cara yang berlainan. Artinya kita bisa memisahkan campuran dua diastereoisomer dengan cara-cara fisika (destilasi, kristalisasi, dan lain-lain). Akan tetapi tidak bisa memisahkan campuran dua enantiomer dengan cara-cara fisika, karena sepasang enantiomer memiliki properti fisika yang sama. Kesimpulannya, kita dapat dengan mudah memisahkan campuran dua diastereoisomer, tapi akan kesulitan memisahkan campuran dua enantiomer.

            Lalu bagaimana memperoleh suatu enantiomer dengan EE yang tinggi? Louis Pasteur dikisahkan pernah memisahkan dua enantiomer Natrium Amoium Tartarat menggunakan pinset. Hal ini dapat terjadi karena dua enantiomer itu mengkristal secara terpisah. Cara ini sering disebut cara resolusi. Cara ini kurang efektif karena tidak semua enantiomer mengkristal secara terpisah.

            Jadi resolusi tidak dapat dianggap sebagai teknik yang umum. Cara lain yang sering ditempuh para ahli kimia adalah rute biokimia dengan memakai enzim atau mikroorganisme untuk memproduksi enantiomer murni. Sebagai contoh (R)-Nikotina dapat diperoleh dengan cara menginkubasi campuran rasemik (R)-Nikotina dan (S)-Nikotina dalam wadah berisi bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut hanya akan mengoksidasi (S)-Nikotina, sedangkan (R)-Nikotina akan tersisa dalam wadah tersebut. Beberapa produk lain dari rute biokimia yaitu Monosodium L-Glutamat, L-Lysine dan L-Mentol. Sistem tata nama D dan L dinamakan konfigurasi relatif. Sistem ini sering dipergunakan dalam penamaan asam amino dan karbohidrat.

            Sayangnya tidak semua enantiomer dapat diproduksi dengan EE yang tinggi melalui rute biokimia ini. Hal ini dikarenakan kespesifikan enzim dan mikroorganisme. Sebagai contoh bakteri Pseudomonas putida belum tentu dapat digunakan untuk memisahkan (+)-Mentol dengan (-)-Mentol.

            Para ahli kimia organik seperti Ryoji Noyori dan William S. Knowles tidak kehilangan akal dalam menyelesaikan permasalahan ini. William S. Knowles berhasil mensintesis senyawa yang disebut (R,R)-DiPAMP (Gambar 2.). Ia menggunakan (R,R)-DiPAMP sebagai ligan untuk membentuk senyawa kompleks dengan logam Rh. Senyawa kompleks ini sangat bermanfaat dalam proses hidrogenasi asimetrik gugus enamida. Dengan senyawa kompleks ini, ia berhasil mensintesis L-DOPA yang sangat berguna dalam terapi penyakit Parkinson dengan kemurnian 95 persen ee.

            Selain L-DOPA, senyawa kompleks ini juga sering dipergunakan untuk mensintesis asam? alfa-amino dengan EE yang tinggi, contoh L-Phenilalanin, L-Trytophan, L-Alanin, L-Lysin, dan lain-lain, kecuali asam aspartat karena memiliki dua gugus karboksilat yang berdekatan.

            Di lain pihak, Ryoji Noyori menyintesis senyawa yang diberi nama BINAP. Ia mempergunakan BINAP sebagai salah satu ligan untuk membentuk senyawa kompleks dengan logam Ru. Senyawa kompleks ini sangat fleksibel, karena dapat digunakan untuk hidrogenasi asimetrik alkena, dan reduksi keton secara enantioselective. Sebenarnya proses reduksi keton secara enantioselective bukanlah hal baru, tetapi penggunaan logam transisi sebagai katalis untuk proses reduksi keton biasanya sulit dan tidak bersifat enantioselective. Enantioselective artinya suatu reaksi yang menghasilkan dua enantiomer, di mana salah satu enantiomer dihasilkan dalam jumlah yang lebih banyak dibandingkan dengan enantiomer pasangannya.

            Khusus untuk reduksi keton, Ryoji Noyori mensintesis (S)-BINAP/(S)-diamine Ru(II) catalyst. Dengan senyawa kompleks ini sudah banyak diproduksi obat-obat kiral dengan biaya produksi yang rendah dan kemurnian yang tinggi. Sebagai contoh L-DOPS, Levofloxacin, Neobenodine, Fosfomycin, Fluoxetine hydrochloride, Naproxen, dan lain-lain. Sebagai catatan L-DOPS adalah prekursor dari Norepinephrine. Norepinephrine adalah neurotransmitter untuk mengirim sinyal ke jantung dan pembuluh darah.

            Kedua penemuan ini telah membuka cakrawala baru dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Menurut laporan, sampai tahun 2000, penjualan obat kiral dalam bentuk enantiomer murni di dunia telah mencapai 123 miliar dolar AS. Tidak tertutup kemungkinan terwujudnya penemuan-penemuan baru, bahkan mungkin saja bangsa Indonesia yang akan melakukan terobosan-terobosan baru tersebut. Ingat, kisah ini belum berakhir, karena ilmu pengetahuan tidak pernah mati. Akhir kata, maju terus ilmu pengetahuan Indonesia.

RESUME PERTEMUAN KE-6 (STEREOKIMIA)

            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.

            Isomeri adalah gejala atau peristiwa terdapatnya beberapa senyawa berbeda yang mempunyai rumus molekul sama. Senyawa-senyawa yang berisomeri dikatakan merupakan isomer satu sama lain. Fenomena terdapatnya tiga senyawa berbeda, yaitu 1-butanol (CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₂ - OH), 2-butanol (CH₃ – CH – OH - CH₂ - CH₃) dan dietileter (CH₃ - CH₂ – O - CH₂ - CH₃) yang mempunyai rumus molekul sama, yaitu C₄H₉O, merupakan gejala isomeri. 

            Senyawa 1-butanol merupakan isomer dari senyawa 2-butanol, senyawa 1-butanol juga merupakan isomer dari senyawa dietileter. Apakah 2-butanol merupakan isomer dari dietil eter? Tentu iya, senyawa 1-butanol, 2-butanol dan dietileter merupakan isomer satu sama lain. Oleh karena itu, isomer adalah suatu senyawa dari beberapa senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi mempunyai sifat berbeda akibat perbedaan susunan atom-atomnya.

            Dengan kata lain, isomer adalah suatu senyawa dari beberapa senyawa berbeda yang mempunyai rumus molekul sama. Kata isomer berasal dari kata Latin isomeres yang berarti mempunyai bagian yang sama. Isomeres sendiri merupakan gabungan dari kata iso yang artinya sama, dan meros yang artinya adalah bagian.

Perhatikan dua senyawa berikut:

                       

            Kedua senyawa tersebut jelas merupakan senyawa yang berbeda, hal tersebut diketahui dari struktur dan sifat kedua senyawa yang berbeda. Senyawa 1-butena merupakan senyawa dengan rantai karbon terbuka dan mempunyai gugus fungsi berupa ikatan rangkap dua, sedangkan siklobutana merupakan senyawa dengan rantai karbon tertutup atau siklis dan tidak mempunyai ikatan rangkap dua. Senyawa 1-butena berwujud gas pada suhu kamar, karena mempunyai titik didih- 5oC, sedangkan siklobutana berwujud gas, atau dapat berupa cairan pada daerah bersuhu rendah (yaitu yang mempunyai suhu kamar kurang dari 13^oC). Senyawa 1- butena mempunyai rumus molekul C₄H₈, dan siklobutana juga mempunyai rumus molekul sama, C₄H₈. Karena kedua senyawa merupakan senyawa berbeda tetapi mempunyai rumus molekul sama, maka 1-butena dan siklobutana berisomeri.

            Adakah senyawa lain selain 1-butena dan siklobutana yang mempunyai rumus molekul C₄H₈? Apakah 2-butena merupakan isomer dari 1-butena dan siklobutana? Struktur 2-butena adalah CH₃CH = CHCH₃. Senyawa ini berbeda dengan 1-butena karena letak ikatan rangkap duanya berbeda, dan berbeda dengan siklobutana karena rantai karbonnya terbuka, sedangkan siklobutana tertutup. Akan tetapi, 2-butena mempunyai rumus molekul yang sama dengan 1-butena atau siklobutana, yaitu C₄H₈. Dengan demikian 2-butena adalah isomer dari 1- butena dan siklobutana.

            Dapatkah Anda menemukan isomer lain yang mempunyai rumus molekul C4H8? Bila jawaban Anda ya, tunjukkan struktur dan nama dari isomer-isomer tersebut ? Dengan demikian, terdapat berapa isomer yang mempunyai rumus molekul C4H8 ? Akan tetapi, bila jawaban Anda tidak terdapat senyawa lain yang mempunyai rumus molekul C4H8, selain 1-butena, 2-butena, dan siklobutana, pertimbangkanlah beberapa senyawa berikut:

           

            Bila diperhatikan lebih lanjut, ternyata terdapat dua jenis 2-butena, yaitu :

           

            Cis-2-butena dan trans-2-butena berbeda dalam susunan gugus atau atom yang terikat pada karbon ikatan rangkap, pada cis-2-butena gugus-gugus metil terikat pada sisi ikatan rangkap yang sama, sedangkan pada trans-2-butena gugus-gugus metil terikat pada sisi ikatan rangkap yang bersebrangan. Perbedaan struktur keduanya menyebabkan sifat keduanya juga berbeda, salah satunya dapat ditunjukkan dari titik didih cis-2-butena dan trans-2-butena yang berbeda. Dengan demikian, cis-2- butena dan trans 2-butena merupakan isomer satu sama lain. 

 Suatu molekul dapat bergerak dalam ruang, menekuk atau membelit sehingga dapat digambarkan dengan beberapa cara yang berbeda. Oleh karena itu, perlu kehati-hatian untuk menentukan apakah suatu struktur merupakan isomer dari struktur yang lain, atau merupakan senyawa yang identik. Perhatikanlah struktur-struktur di bawah ini, setiap baris struktur yang ditunjukkan bukan merupakan isomeri, tetapi merupakan senyawa identik.

Jenis-jenis Isomeri

            Senyawa-senyawa yang berisomeri adalah senyawa-senyawa yang berbeda satu sama lain, dan perbedaannya disebabkan oleh cara penyusunan atom-atomnya. Terdapat dua jenis isomeri, yaitu isomeri struktur dan stereoisomeri. Isomeri struktur adalah isomeri dengan perbedaan terletak pada urutan penggabungan atom-atom yang menyusun molekul, sedangkan stereoisomeri adalah isomeri dengan perbedaan terletak pada cara penataan atom-atom dalam ruang, tetapi urutan penggabungan atom-atomnya tidak berbeda. Sebagai contoh 1-butanol dan 2-butanol adalah isomer struktur, karena urutan penggabungan atom oksigen dari gugus hidroksil (gugus OH) pada rangka karbonnya berbeda. Akan tetapi, R-2-butanol dan S-2-butanol adalah dua senyawa yang berstereoisomeri, keduanya mempunyai urutan penggabungan atom-atom yang sama, tetapi penataan ruang atom-atom pada atom karbon nomor 2 tidak sama, yang menyebabkan R-2-butanol dan S-2-butanol mempunyai sifat berbeda, yaitu memutar bidang cahaya terpolarisasi pada polarimeter ke arah yang berbeda.

            Stereoisomeri merupakan peristiwa terdapatnya beberapa senyawa berbeda dengan rumus molekul sama, dan perbedaan antara senyawa-senyawa tersebut terletak pada cara penataan atom-atom dalam ruang, tetapi urutan penggabungan atom-atomnya tidak berbeda. Terdapat berbagai jenis stereoisomeri, yaitu isomeri geometri (atau isomeri cis-trans), dan isomeri konfigurasi.

Isomeri Geometri

 

            Isomeri geometri terdapat pada senyawa-senyawa alkena yang pada setiap atom karbon ikatan rangkapnya mengikat dua gugus yang berbeda. Isomeri geometri didefinisikan sebagai peristiwa terdapatnya beberapa senyawa berbeda yang mempunyai rumus molekul sama, dan perbedaan di antara senyawa-senyawa tersebut terletak pada cara penataan gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap. Isomeri ini hanya ditemukan pada senyawa-senyawa yang berikatan tegar atau rigid, sehingga tidak dapat berotasi, seperti alkena dan sikloalkana.

           

            Isomeri geometri dapat terjadi karena terdapat perbedaan penataan ruang gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap dua suatu alkena atau di sekitar dua karbon anggota cincin suatu sikloalkana. Dua gugus yang terletak pada satu sisi yang sama, disebut cis (dari Bahasa Latin, yang artinya pada sisi yang sama), sedangkan dua gugus yang terletak pada sisi-sisi yang berlawanan disebut trans (dari Bahasa Latin, artinya bersebrangan).

Contoh isomeri geometri adalah cis-1,2-dibromoetena dan trans-1,2- dibromoetena. Keduanya merupakan dua senyawa berbeda, salah satunya dibuktikan dari perbedaan titik didihnya. Urutan penggabungan atom-atom kedua senyawa tersebut sama, tetapi penataan ruang atom-atom di sekitar ikatan rangkapnya berbeda, jadi keduanya tidak termasuk isomeri struktur, tetapi stereoisomeri, khususnya isomeri geometri. Perbedaan nama keduanya ditunjukkan dengan awalan cis dan trans. Awalan cis digunakan untuk memberi nama alkena dengan dua gugus pada kedua karbon berikatan rangkap terletak pada sisi yang sama. Sebaliknya, awalan trans digunakan untuk memberi nama alkena dengan dua gugus pada kedua karbon berikatan rangkap terletak pada sisi yang bersebrangan.

            Persyaratan isomeri geometri adalah tiap karbon yang terlibat dalam ikatan rangkap harus mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan F, atau CH3 dan CH₂CH₃. Jika salah satu karbon atau kedua karbon yang berikatan rangkap mengikat dua gugus yang identik, misalnya dua atom Br atau dua gugus CH3, maka tak mungkin terjadi isomeri geometri. Perhatikan bahwa pada contoh-contoh di bawah ini tidak mungkin ditemukan isomeri 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 berbeda selain 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.

            Tampak pada cis-1,2-dikloroetana, kedua gugus Cl terletak pada sisi yang sama dari ikatan rangkap. Bila kedua gugus Cl berada pada posisi bersebrangan dari ikatan rangkap, maka terbentuk trans-1,2-dikloroetana. Senyawa cis dan trans-1,2-dikloroetana merupakan dua senyawa yang berbeda, seperti terlihat dari perbedaan titik didihnya. 

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

Aturan Penentuan Prioritas

1.      Prioritas ditentukan oleh nomor atom dari atom yang berikatan langsung dengan atom-atom karbon ikatan rangkap. Nomor atom yang lebih tinggi mempunyai prioritas yang lebih tinggi.

2.      Jika atom-atom yang terikat sama, maka yang digunakan sebagai dasar adalah atom yang terikat berikutnya sampai diperoleh perbedaan prioritas. Dalam contoh berikut ditunjukkan nomor atom yang dijadikan dasar penentuan prioritas. 

3.      Atom-atom yang terikat oleh ikatan rangkap dua atau rangkap tiga dianggap mengikat dua atau tiga atom sejenis dengan ikatan tunggal. Tiap atom berikatan rangkap dua didua-kalikan dan berikatan rangkap tiga, di tiga-kali-kan.

Perhatikan contoh sistem penamaan alkena dengan sistem (E) dan (Z) berikut:

Isomeri Konfigurasi

            Jenis stereoisomeri yang lain adalah isomeri konfigurasi atau isomer optis. Isomeri konfigurasi terjadi pada molekul yang tidak mempunyai bidang simetri. Bidang simetri adalah bidang imajiner yang membagi molekul menjadi dua bagian yang satu sama lain adalah bayangan cerminnya. Molekul yang tidak mempunyai bidang simetri akan berinteraksi dengan bidang cahaya terpolarisasi sehingga bidang cahaya terpolarisasi akan berputar, baik ke kiri atau ke kanan. Kemampuan memutar bidang cahaya terpolarisasi tersebut, baik arah maupun besar sudut putarnya dapat diketahui dengan alat polarimeter. Salah satu ciri molekul yang tidak mempunyai bidang simetri adalah pada molekul tersebut terdapat atom karbon yang mengikat empat gugus berbeda. Atom karbon seperti itu disebut atom karbon kiral atau asimetris, yaitu atom karbon yang mengikat 4 (empat) gugus berbeda. Cara penataan 4 (empat) gugus berbeda pada suatu atom karbon kiral disebut konfigurasi. Oleh karena itu, peristiwa terdapatnya beberapa senyawa berbeda yang mempunyai rumus molekul sama, dan perbedaannya terletak pada konfigurasi atom karbon kiral (penataan empat gugus berbeda di sekitar atom karbon kiral) disebut isomer konfigurasi.. Sebagai contoh, atom karbon nomor 3 pada molekul 3-kloro-2-metilpentana adalah atom karbon kiral, karena mengikat empat gugus berbeda, yaitu H, CH2CH3, Cl, dan CH(CH3)2. Atom karbon kiral atau pusat kiral seringkali diberi tanda *. atom karbon kiral atau asimetris.

RESUME KE-5 (ISOMERI STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTEM NOMENKLATUR MENURUT IUPAC)

RESUME KE-5 (ISOMERI STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTEM NOMENKLATUR MENURUT IUPAC)

Aturan Dasar Tata Nama Senyawa Organik berdasarkan IUPAC

A.    Senyawa-Senyawa Alkana

Senyawa-senyawa alkana, dengan rantai lurus karbon tanpa ikatan rangkap, diberi nama berdasarkan jumlah atom karbon dalam rantai terpanjang.

Jumlah atom C	Nama
1	Metana
2	Etana
3	Propana
4	Butana
5	Pentana
6	Heksana
7	Heptana
8	Oktana
9	Nonana
10	Dekana
11	Undekana
12	Dodekana
13	Tridekana
15	Pentadekana
18	Oktadekana
20	Ikosana
21	Heneikosana
22	Dokosana
23	Trikosana
30	Trikontana
40	Tetrakontana
50	Pentakontana
70	Heptakontana
90	Nonakontana
100	Hentana

 Contoh:

Jika terdapat cabang, letak cabang pada rantai lurus diperhitungkan dan nama cabang diberi akhiran – il, misal: metil, etil, propil, dst. Nama cabang ditulis sebelum nama rantai utama alkana.

B.     Senyawa Senyawa Alkena

Bila dalam rantai lurus senyawa karbon terdapat satu atau lebih ikatan rangkap dua, senyawa tersebut disebuk alkena. Penamaan senyawa alkena sama seperti dengan senyawa alkana, dengan akhiran –ana diganti menjadi – ena, seperti propena, heptena, dst.  Ikatan rangkap diberi nomor sesuai letaknya terhadap ujung rantai terdekat. Nomor ikatan rangkap diatur menjadi nomor paling kecil.

C.     Senyawa-senyawa Alkuna

Bila dalam rantai lurus senyawa karbon dapat terdapat satu atau lebih ikatan rangkap tiga, senyawa tersebut disebut alkuna. Aturan penamaan Alkuna sama seperti Alkena, hanya saja akhiran –ena diganti menjadi –una.

D.    Senyawa-senyawa Alkanol

Bila dalam rantai lurus senyawa Alkana terdapat gugus fungsi –OH, senyawa tersebut disebut Alkanol atau Alkohol. Nama untuk senyawa Alkanol sama dengan penamaan untuk senyawa alkana, dengan akhiran –a diganti menjadi –ol.  Gugus fungsi –ol diberi nomor sesuai letaknya terhadap ujung rantai terdekat. Nomor gugus fungsi diatur menjadi nomor paling kecil.

E.     Senyawa-senyawa Eter

Suatu senyawa karbon disebut sebagai eter apabila di dalam rantai karbonnya terdapat gugus - O -. Merupakan isomer fungsi dari alkohol. Senyawa eter diberi nama mengikuti nama-nama gugus alkil yang terikat pada gugus fungsi - O - , nama-nama alkil tersebut disusun secara alfabetis dan diberi akhiran “eter”.

F.      Senyawa-senyawa Aldehid

Senyawa aldehid adalah suatu rantai karbon yang mengandung gugus fungsi karbonil dengan salah satu dan/atau kedua R dapat diganti dengan gugus alkil atau atom hydrogen. Aturan penamaan aldehid sama dengan aturan penamaan alcohol, dengan akhiran –ol diganti dengan –al.

G.    Senyawa-senyawa Keton

Merupakan isomer fungsi dari aldehid.Sama dengan aldehid, hanya saja pada keton, kedua R merepresentasikan gugus alkil, bukan suatu atom hidrogen. Aturan penamaan keton sama dengan aturan penamaan aldehid, dengan akhiran –al diganti dengan –on.

H.    Senyawa-senyawa Asam Karboksilat

Sama seperti aldehid dan keton, asam karboksilat juga memiliki gugus karbonil, atom O yang berikatan rangkap dengan karbon. Gugus karbonil pada asam karboksilat berikatan lagi dengan gugus hidroksil (-OH) , disebut pula sebagai gugus karboksilat, dan memiliki rumus dasar R-COOH  Penamaan asam karboksilat dibuat dengan cara menentukan rantai karbon terpanjang (dan mengandung gugus karboksilat). Sistem penamaan sama dengan penamaan alkana dengan mengganti akhiran –a dengan –oat dan ditambah “asam” di depannya. Apabila mengandung cabang alkil, nomor cabang alkil dihitung dari letaknya terhadap atom C yang mengandung gugus karboksilat.

I.       Senyawa-senyawa Ester

Ester merupakan hasil reaksi antara suatu asam karboksilat dengan suatu alkohol. Selain itu Ester juga merupakan isomer fungsi dari asam karboksilat. Ester memiliki rumus dasar R-COO-R’, dengan alkil R berasal dari reagen asam karboksilat dan alkil R’ berasal dari reagen alkohol.

Isomer Hidrokarbon

Isomer hidrokarbon artinya kumpulan hidrokarbon yang mempunyai rumus mulekul yang sama namun berbeda bentuk/strukturnya. Jenis isomer ada 2 yakni isomer struktur dan isomer geometri.....kemudian isomer struktur dibagi lagi menjadi 2 yakni isomer kerangka dan isomer fungsi. Demikian juga dengan isomer geometri, juga dibagi lagi menjadi 2 yakni isomer optik aktif dan isomer cis-trans.

A.    Isomer Struktur

Isomer struktur disebabkan perbedaan ikatan antar unsur-unsur penyusunnya sehingga mempunyai bentuk yang berbeda sebagai contoh akan saya sebutkan isomer dari C₆H₁₄ (alkana), dalam menggambarkan isomer dari  C₆H₁₄ hanya akan saya tulis ikatan antar atom C nya saja sedangkan atom H nya dapat kita tambahkan setelah suluruh isomer tergambar dengan ketentuan :

tanda ( - ) menunjukkan ikatan atom C tersebut dengan atom C lainnya jadi banyaknya tanda ( - ) menunjukkan banyaknya atom C lainnya yang diikat karena jumlah ikatan dalam atom C maksimal 4 ikatan maka jumlah atom H yang diikat dapat ditentukan bila hanya terdiri dari satu tanda ( - ) maka atom C tersebut terletak di tepi dan mengikat 3 atom H bila terdiri dari 2 tanda ( - ) berarti atom C ersebut terletak diantara rantai lurus dan mengikat 2 atom H. Bila terdiri dari 3 tanda ( - ) berarti atom C tersebut terletak pada percabangan yang berbentuk pertigaan dan mengikat 1 atom H. Dan bila terdiri dari 4 tanda ( - ) berarti atom C persebut terletak pada percabangan yang berbentuk perempatan dan juga berarti tidak ada ikatan dengan atom H karena jumlah ikatan maksimal yakni 4 ikatan, sudah terpenuhi kembali lagi dalam penggambaran isomer dari alkana dengan rumus  molekul C₆H₁₄, yaitu agar dalam penggambaran isomer di atas, tidak ada bentuk yang terlewatkan . Isomer dari Alkena dengan rumus molekul  C₆H₁₂, yakni 

B.     Penggolongan Isomer Struktur

Untuk Alkena dan Alkuna karena mempunyai gugus fungsi ikatan rangkap 2 atau 3 maka bentuk isomer strukturnya dapat digolongkan lagi dalam dua jenis

1.      Isomer kerangka

Isomer struktur yang mempunyai letak ikatan rangkap yang sama namun bentuk kerangka bangunnya berbeda. misalnya

Semua isomer dari Alkuna di atas rantai rangkapnya sama-sama terletak di C nomor satu.

2.      Isomer Fungsi

Isomer struktur yang mempunyai bentuk kerangka yang sama namun ikatan rangkapnya berbeda. misalnya

C. Isomer Geometri

Isomer geometri disebabkan oleh susunan atom dalam ruang. Jadi bila ada 2 senyawa hidrokarbon yang bentuk strukturnya sama, baik kerangkanya maupun letak gugus fungsionalnya sama, masih mungkin berbeda jenis jika susunan atom dalam ruangnya berbeda.

D. ISOMER CIS-TRANS

Syarat utama terbentuk isomer Cis-Trans adalah terdapat ikatan rangkap dua ( C=C) yang tiap-tiap karbon (C) dalam ikatan rangkap tersebut mengikat atom atau gugus atom yang berbeda. Untuk membedakan Alkena yang mempunyai isomer Cis-Trans atau tidak, perhatikanlah dua contoh senyawa di bawah ini :

1.      CH₂=CHCH₃ ( n-propena)  bila digambarkan bentuk strukturnya secara lengkap akan tampak sebagai berikut :

Coba kalian perhatikan bentuk di atas, atom karbon yang tepat berada di sebelah kanan  ikatan rangkap selain mengikat C dengan ikatan rangkap juga mengikat 2 gugus yang berbeda yaitu - CH3 dan - H. Sedangkan atom karbon yang tepat berada di sebelah kiri ikatan rangkap mengikat 2 gugus yang sama yaitu -  H. karena gugus yang diikat sama maka senyawa ini tidak mempunyai isomer Cis-Trans.

2. CH3CH=CHCH3 ( 2-butena) bila digambarkan bentuk strukturnya secara lengkap akan tampak seperti ini :

Kedua atom karbon yang mengikat ikatan rangkap tiap-tiap karbonnya baik yang sebelah kiri maupun yang sebelah kanan ikatan rangkap mempunyai dua gugus yang berbeda yaitu -CH3 dan H jadi perlu diperhatikan di sini, yang dimaksud mengikat gugus yang berbeda adalah pada tiap-tiap karbon yang berikatan rangkap.

Jadi bentuk senyawa di atas mempunyai isomer Cis-Trans yang digambarkan sebagai berikut

Bila gugus yang sama dalam kedua karbon yang berikatan rangkap ( C=C ) terletak dalam satu sisi disebut Cis, sedangkan bila gugus yang sama dalam kedua karbon yang berikatan rangkap terletak berseberangan disebut trans.

E. ISOMER OPTIS AKTIF

Isomer ini terbentuk karena adanya atom C kiral. C kiral adalah atom karbon yang mengikat 4 gugus yang berbeda. Coba kalian perhatikan gambar di bawah ini  :

Pada gambar di atas terdapat C kiral, yakni yang diberi warna merah. Atom C tersebut mengikat 4 gugus yang berbeda, yakni atom hidrogen (H), metil (CH3-), etil (CH₃-CH₂-) dan propil (CH3-CH2-CH2-) untuk memahami isomer ini dibutuhkan model 3 dimensi misalnya tangan  kita. Walaupun bagian tangan kanan dan kiri kita sama namun secara keseluruhan berbeda tangan kiri dan kanan satu sama lainnya ibarat bayangan cermin.