Sterokimia

Streokimia

 Stereokimia yaitu ilmu yang menggali tentang molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, artinya bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya.aspek aspek dalam stereokimia yaitu :

1.      Isomer geometric : bagaimana ketegaran atau rigidity dalam molekul dapat    mengakibatkan isomeri

2.      Konformasi molekul : bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat diubah

3.      Kiralitas (chirality) molekul : bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar atom karbon dapat mengakibatkan isomeri.

  A.    ISOMER GEOMETRI DALAM ALKENA DAN SENYAWA RANTAI TERBUKA

Stereokimi adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain.

Isomer adalah suatu molekul dengan jumlah dan jenis atom yang sama tetapi berbeda susunan susunan atomnya. Jenis: isomer struktural dan isomer geometric.

Isomer structural adalah senyawa-senyawa dengan rumus yang sama tetapi dengan urutan penataan atom-atom yang berbeda. Isomer struktual hanyalah satu macam isomer. Macam kedua ialah isomer geometric, yang di akibatkan oleh ketegaran dalam molekul dan hanya dijumpai dalam dua senyawa alkena dan senyawa siklik.

Atom dan gugus hanya terikat oleh ikatan sigma dapat berputar sedemikian rupa sehingga bentuk keselurihan molekul selalau berubah berkesinambungan. Tetapi gugus-gugus yang terikat oleh ikatan rangkap tak dapat berputar dengan ikatan itu sebagai sumbu tanpa mematahkan ikatan phi. Energy yang diperlukan untuk mematahkan ikatan phi karbon-karbon tak bersedia untuk molekulitu pada temperature kamar. Karena ketegaran ikatan phi inila maka gugus-gugus yang terikat pata karbon berikatan phi terletak pada ruang relative satu sama lain.

Isomer geometric adalah isomer Jenis, jumlah & urutan atom yang terikat satu sama lain dalam suatu molekul sama dan Variasi penataan atom penyusun molekul dalam ruang 3 dimensi yang dikarenakan ketegaran (rigidity) dalam molekul.

Isomer struktur

Isomer fungsional

Stereoisomer adalah suatu molekul yang mempunyai pelekatan atom yang sama tetapi berbeda susunan atomnya diruangan 3 dimensi.Dalam stereoisomer, atom yang menghasilkan isomer berada pada posisi  yang sama namun memiliki pengaturan keruangan yang berbeda. Contoh: isomer geometric

Isomer Geometrik adalah Variasi penataan atom penyusun molekul dalam ruang 3 dimensi yang dikarenakan ketegaran (rigidity) dalam molekul

◦      Isomer geometri pada hidrokarbon tak jenuh rantai terbuka.

◦      Isomer geometri pada hidrokarbon jenuh rantai terbuka.

◦      Isomer geometri pada hidrokarbon siklik.

◦      Isomer geometri pada hidrokarbon yang mempunyai pusat kiral

1.      Isomer geometri pada hidrokarbon tak jenuh rantai terbuka.

Keterbatasan perputaran atom – atom yang terikat pada masing – masing atom C pada ikatan rangkap yang dikarenakan adanya antaraksi antara orbital p membentuk ikatan p.

              

Isomer geometri cis & trans

Cis= pada sisi yang sama

Trans= pada sisi yang bersebrangan

Isomer geometri E & Z.

·         Sistem tata nama € dan (Z)

Bila tiga atau empat gugus yang terikat pada atom-atom karbon suatu ikatan  rangkap berlainan, maka tetap di peroleh sepaang ikatan geometric. Isomer geometric memiliki jenis, jumlah dan urutan atomnnya yang terikat satu sama lain dalan satu molekul yang sama.

System (E) Dan (Z) didasarkan pada suatu pemberian prioritas kepada atom atau gugus yang terikat pada masing-masing atom karbon ikatan rangkap. Jika atom atau gugus yang berprioritas tinggi berada pada sisi yang yang berlawanan (dari) ikatan phi , maka isomer itu adalah (E). jika gugus prioritas-tinggi itu berada dalam satu sisi , maka isomer itu adalah (Z).

Jika kedua atom pada masing- masing karbon ikatan rangkap itu berbeda , prioritas didasarkan pada bobot atom (dari) atom-atom langsung terikat pada karbon ikatan rangkap itu. Atom dengan bobot atom lebih tinggi memperoleh prioritas yang lebih tinggi.

Contoh:

                                         F          Cl        Br        I

                  Nomor atom   9          17        35        53

Naiknnya prioritas

Dari contoh diatas, bobot atom I labih tinggi dari Br. Maka I berprioritas lebih tinggi. Pada atom karbon lain, Cl lebih diprioritaskan dari pada F.

a.      Gugus pada tiap atom C ikatan rangkap diberi prioritas tinggi (1) atau rendah (2) menurut aturan Chan-Ingold-Prelog

b.      Jika 1 dari kedua atom C ikatan rangkap berada pada satu sisi à isomer Z (zusammen = bersama)

c.       Jika 1 dari kedua atom C ikatan rangkap berada pada sisi yang berbeda à isomer E (entgegen = bersebrangan)

 Chan-Ingold-Prelog (Aturan Deret)

1. Atom dengan nomor atom lebih tinggi memunyai prioritas lebih tinggi.

2. Isotop dengan nomor massa lebih tinggi mempunyai prioritas lebih tinggi, D (H₁²) mempunyai prioritas lebih tinggi dari H₁¹.

3. Jika kedua atom identik maka atom berikutnya digunakan untuk menentukan prioritas

4. Atom dengan ikatan rangkap 2 atau 3 setara dengan 2 atau 3 kali ikatan tunggal

B. KONFORMASI DAN KIRALITAS SENYAWA RANTAI TERBUKA

Konformasi Senyawa Rantai Terbuka

Rumus struktur menunjukkan cara di mana atom dari molekul terikat bersama-sama (konstitusi), tetapi umumnya tidak menggambarkan bentuk tiga dimensi dari molekul, kecuali notasi ikatan khusus (misalnya wedge dan garis putus-putus) yang digunakan. Pentingnya formula deskriptif seperti tiga dimensi menjadi jelas dalam membahas stereoisomerisme configurational, di mana orientasi relatif dari atom di ruang angkasa adalah tetap oleh molekul ikatan konstitusi (misalnya ikatan rangkap dan cincin). Di sini juga tercatat bahwa prefiks nomenklatur harus digunakan ketika penamaan stereoisomer tertentu. Dalam bagian ini kita akan memperluas pandangan kami tiga dimensi dari struktur molekul untuk memasukkan senyawa yang biasanya menganggap array menyeimbangkan tiga dimensi orientasi spasial, yang bersama-sama ciri senyawa diisolasi sama.dalam senyawa tantai terbuka gugus-gugus yang terikat oleh ikatan sigma dapat berotasi mengelilingi ikatan itu. Oleh Karena itu atom-atom dalam suatu molekul rantai terbuka dapat memiiki penataan dalam ruang secara berlain-lainan, kami menyebutnya orientasi spasial yang berbeda dari atom dari molekul yang dihasilkan dari rotasi atau memutar sekitar ikatan tunggal yaitu konformasi.

Untuk mengemukakan konformasi akan digunakan tiga jenis rumus: rumus dimensional, rumus bola dan pasak, dan proyeksi Newman. Rumus bola dan pasak dan rumus dimensional adalah representasi tiga dimensi dari model molekul suatu senyawa. Proyeksi Newman merupakan pandangan ujung ke ujung dari dua atom karbon saja dalam molekul itu. Ikatan yang menghubungkan kedua atom ini tersembunyi. Ketiga ikatan karbon depan tampak menuju ke pusat proyeksi, dan ketiga ikatan dari karbon belakang hanya tampak sebagian. Proyeksi Newman dapat digambar untuk molekul dengan dua atom atau lebih. karena pada tiap kali hanya dua atom karbon dapat ditunjukkan dalam proyeksi itu, maka lebih dari satu proyeksi Newman dapat digambar untuk sebuah molekul.

Etana alkana sederhana memberikan pengenalan yang baik untuk analisis konformasi. Berikut hanya ada satu ikatan karbon-karbon, dan struktur rotasi (rotamers) bahwa mungkin menganggap jatuh di antara dua ekstrem, goyang dan eklips. Dalam uraian berikut penurut ini, beberapa notasi struktur yang digunakan. Pertama memandang molekul etana dari samping, dengan ikatan karbon-karbon menjadi horizontal untuk pembaca. Hidrogen kemudian terletak di ruang sekitarnya dengan wedge (di depan proyeksi) dan putus putus (belakang proyeksi) ikatan. Jika struktur ini diputar sehingga karbon # 1 adalah miring ke bawah dan membawa lebih dekat ke penonton, yang "kuda-kuda" Proyeksi disajikan. Akhirnya, jika pembaca melihat ke bawah ikatan karbon-karbon dengan karbo

n # 1 di depan # 2, proyeksi Newman terlihat.

Karena adanya rotasi mengelilingi ikatan sigma, maka suatu molekul dapat memiliki konformasi berapa saja. Konformasi yang berbeda-beda itu disebut konformer ("conformational isomers"). Karena konformer dapat dapat dengan mudah diubah satu bebas dari yang lain, seperti isomer struktural.

Rotasi mengelilingi ikatan sigma seringkali disebut rotasi bebas, tetapi sebenarnya rotasi ini tidaklah benar-benar bebas. Sebagai hasil dari tolakan elektron-elektron ikatan dan atom-atom hidrogen, diilustrasikan di sebelah kanan atas, konformasi eklips kurang stabil daripada konformasi goyang oleh sekitar 3 kkal / mol (rantai goyang). Tolakan yang paling parah di konformasi eklips digambarkan oleh panah merah. Ada enam tolakan kurang kuat lain yang tidak ditampilkan. Dalam konformasi goyang ada enam tolakan ikatan yang sama, empat di antaranya ditunjukkan oleh panah biru, dan ini semua substansial kurang parah daripada tiga tolakan dikalahkan terkuat. Akibatnya, energi potensial yang terkait dengan berbagai konformasi etana bervariasi dengan sudut dihedral ikatan, seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Meskipun penurut etana berada dalam keseimbangan yang cepat dengan satu sama lain, 3 kkal / mol perbedaan energi mengarah ke dominan besar konformasi goyang (> 99,9%) pada waktu tertentu.

Meskipun sterik dan tolak menolak antara electron- elektron merupakan penjelasan yang paling populer untuk konformasi etana, interaksi orbital molekul juga telah diusulkan sebagai faktor signifikan.

Butana (CH₃CH₂CH₂CH₃) dapat memiliki konformasi eklips dan goyang. Dalam butana terdapat dua gugus metil yang relatif besar, terikat pada dua karbon pusat. Dipandang dari kedua karbon pusat, hadirnya gugus-gugus metal ini menyebabkan terjadinya dua macam konformasi goyang, yang berbeda dalam hal posisi gugus-gugus metil terpisah sejauh mungkin. Kepentingan tertentu dan pentingnya adalah konformasi dihasilkan oleh rotasi tentang ikatan karbon-karbon pusat. Di antaranya kita akan fokus pada dua konformasi goyang(A & C) dan dua konformasi eklips (B & D), ditunjukkan di bawah ini di beberapa stereo-representasi. Seperti dalam kasus etana, yang konformasi goyang lebih stabil daripada konformasi eklips dikalahkan oleh 2,8-4,5 kkal / mol. Karena konformasi goyang  mewakili komponen utama dari sampel butana mereka telah diberi sebutan awalan mengidentifikasi anti untuk A dan canggung untuk C.

Konformasi goyang dalam mana gugus metil terpisah sejauh mungkin, disebut conformer anti (Yunani: anti, “melawan”). Konformasi goyang ini di mana gugus-gugus lebih berikatan, disebut conformer gauche (Prancis: gauche, “kiri” atau “terkelit”).

Makin besar gugus-gugus yang terikat pada kedua atom karbon, akan makin besar selisih energi antara konformasi-konfirmasi molekul itu. Diperlukan lebih banyak energi untuk mendorong dua gugus besar agar berdekatan daripada gugus kecil.

kiralitas senyawa rantai terbuka

Istilah kiral berasal dari kata Yunani χειρ (kheir ) yang berarti tangan. Istilah kiral secara umum digunakan untuk menggambarkan suatobjekyang tidak dapat bertumpukan secara pas pada bayangannya. Akiral (tidak kiral) adalah benda yangidentik dengan bayangan cermin. Untuk mempelajari kiralitas, dapat menggunakantangan manusia sebagai perumpaaan. 

Molekul kiral yang saling mempunyai bayangan cermin satu sama lain disebutdengan enantiomer atau isomer optic Molekul kiral adalah molekul yang mempunyai bayangan cermin tidaksuperimposabel(tidak dapat bertumpukan).Yang menyebabkan adanya kiralitas adalah adanya senyawa karbon yang tidak simetris.

Proyeksi Fischer merupakan rumus proyeksi untuk menunjukkan penataan ruang dari gugus-gugus di sekitar atom kiral. Dalam menggambarkan suatu proyeksi Fischer, diandaikan bahwa molekul itu diulur (stretched) sepenuhnya dalam bidang kertas dengan semua subtituennya eklips, tanpa memperdulikan konformasi apapun yang disukai. Proyeksi Fischer berbentuk tiga dimensi. Karbon kiral berada di perpotongan garis vertikal dan horizontal. Garis horizontal menunjukkan ikatan yang berada keluar dari kertas ke arah. Garis vertikal menunjukkan ikatan yang berada dibelakang kertas menjauhi pengamat.Karbon teroksidasi tertinggi berada di paling atas. Bila menggunakan proyeksi Fischer kita dapat dengan mudah menemukan enansiomer, mudah menemukan bayangan cermin dalam bidang, mudah untuk digambar.

Permasalahan:bagaimana stereokimia dalam kehidupan sehari-hari??