STEREOKIMIA PERTEMUAN KE 6

Stereokimia adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relative terhadap yang lain. Perbedaan stereokimia dengan isomer struktur adalah jika isomer struktur rumus molekulnya sama namun struktur dan sifatnya berbeda, sedangkan stereokimia posisi atom-atom dalam sebuah molekul sama namun arah orientasinya yang berbeda.

 

1.      Isomer geometrik pada alkena dan senyawa siklik

a.       Isomeri geometrik pada alkena

Isomer geometri adalah isomer yang terjadi pada dua molekul yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi berbeda dalam penataan atom-atom dalam ruang. Selalu ingat bahwa sebenarnya molekul-molekul itu ada pada ruang tiga dimensi yang atom atomnya berikatan dengan penataan sedemikian rupa. Isomer geometri terjadi karena ketegaran (rigidity) dalam molekul dan hanya dijumpai dalam dua kelompok senyawa yaitu alkena dan senyawa siklik.

Stereoisomer hanya berbeda pada cara atom berorientasi pada ruang. Stereoisomer memiliki nama IUPAC yang identik(kecuali kata depan seperti trans atau cis). Memiliki gugus fungsi yang sama. Susunan dari tiga dimensi disebut konfigurasi. Stereoisomer hanya berbeda dalam konfigurasinya

Jika suatu gugus atau atom terikat oleh ikatan sigma saja (sp3, umumnya pada senyawa yang berikatan tunggal), maka gugus atau atom yang terikat tersebut dapat berputar sedemikian rupa sehingga bentuk molekulnya akan selalu sama.

Berbeda halnya dengan gugus atau atom yang terikat oleh ikatan rangkap dimana ada ikatan sigma dan pi dalam molekul (sp2). Gugus atau atom ini tidak dapat berotasi tanpa mematahkan ikatan pi –nya terlebih dahulu. Sehingga ada sifat ketegaran dalam molekul yang menyebabkan jika letak atom atau gugusnya berbeda, maka sifat senyawa tersebut berbeda pula. Artinya lagi kedua senyawa tersebut adalah berbeda.

Kedua senyawa diatas adalah berbeda dimana pada senyawa pertama letak atom Cl-nya sesisi sedangkan pada senyawa kedua letak atom Cl-nya berbeda sisi. Senyawa pertama tidak mudah diubah menjadi senyawa kedua, begitu juga sebaliknya karena ikatan rangkap antara atom karbonnya berisifat tegar.

Jika dalam senyawa, dua gugus atau atom yang sama terletak pada satu sisi ikatan pi, maka disebut dengan cis, dan jika letaknya berlwanan disebut dengan trans.

Syarat suatu senyawa yang memiliki isomer geometri adalah tiap atom karbon yang berikatan pi (rangkap) harus mengikat gugus – gugus yang berlainan.

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.

Perhatikan senyawa dibawah

 

Karbon pertama yang berikatan rangkap sama sama mengikat atom H, sehingga bentuk pertama dan kedua senyawa diatas adalah sama walaupun penggambaran strukturnya pada bidang datar terlihat berbeda.

a.    System tata nama (E) dan (Z)

Sistem E dan Z ini didasarkan pada suatu pemberian prioritas (jangan dikelirukan dengan prioritas tata nama) kepada atom atau gugus yang terikat pada masing-masing atom karbon ikatan rangkap. Jika atom atau gugus yang berprioritas tinggi berada pada sisi yang berlawanan dari ikatan pi, maka isomer itu adalah (E). Jika gugus-gugus prioritas tinggi itu berada dalam satu sisi, maka isomer itu (Z). huruf E berasal dari entgegen kata Jerman untuk bersebrangan, Z berasal dari zusammen, kata Jerman untuk bersama-sama atau satu posisi. Atom dengan bobot atom lebih tinggi memperoleh prioritas yang lebih tinggi.

 

          

Aturan prioritas ini membentuk dasar system tata nama Chan-Ingold-Prelog, untuk menghormati para ahli mengembangan system ini.

Aturan deret untuk urutan prioritas:

1.      Jika atom-atom yang dipermasalahkan berbeda-beda, maka urutan deret ditentukan oleh nomor atom. Atom dengan nomor tinggi memperoleh prioritas.

F          Cl        Br        I

    Naiknya prioritas

 

2.      Jika atom-atom itu adalah isotop satu sama lain, maka isotop dengan nomor massa tinggi memperoleh prioritas.

        ₁¹H atau H                 ²₁H atau D

   hidrogen                   deuterium

naiknya prioritas

3.       Jika kedua atom itu identik, maka nomor atom dari atom-atom berikutnya digunakan untuk memberikan prioritas. Jika atom-atom ini juga mengikat atom-atom identic, maka prioritas ditentukan pada titik pertama kali dijumpai perbedaan dalam menyusuri rantai. Atom yang mengikat suatu atom dengan prioritas tinggi, akan diprioritaskan (jangan menjumlahkan nomor-nomor atom, melainkan mencari atom tunggal yang berprioritas tertinggi).

 

4.      Atom-atom yang terikat oleh ikatan rangkap atau ikatan ganda tiga akan diberi kesetaraan ikatan tunggal,sehingga atom-atom ini dapat diperlakukan sebagai gugus berikatan tunggal, dalam menentukan prioritas. Tiap atom berikatan rangkap diduakalikan (atau ditigakalikan untuk ikatan rangkap ganda tiga).

b.   Isomeri Geometrik dalam senyawa siklik

Pada hidrokarbon siklik rintangan perputaran atom – atom tidak sebesar rintangan atom – atom yang terikat pada atom C ikatan rangkap, tetapi lebih besar dari pada rintangan pada hidrokarbon rantai terbuka karena adanya pengaruh regangan sudut. Dalam sikloheksana dikenal subtituen aksial dan ekuatorial.

Atom-atom yang bergabung dalam suatu cincin  tidak bebas berotasi mengelilingi ikatan-ikatan sigma dari cincin itu. Rotasi mengelilingi ikatan-ikatan sigma cincin akan memutus agar atom-atom atau gugus-gugus yang terikat, melewati pusat cincin itu. Tetapi gaya tolak van der waals menghalangi terjadinya gerakan ini, kecuali jika cincin terdiri dari sepuluh atom karbon atau lebih.

  

2.   Konformasi dan kiralitas senyawa rantai terbuka.

Konformasi adalah penataan atom atau gugus-gugus yang terikat oleh ikatan sigma dalam ruang secara berlainan akibat rotasi atom/gugus mengelilingi ikatan tersebut.

Untuk mengemukakan konformasi akan digunakan tiga jenis rumus:

a.       Rumus rasional dimensi

b.      Rumus bola dan pasak

c.       Proyeksi Newman

Suatu rumus bola pasak adalah representasi tiga dimensi dari model molekul suatu senyawa. Suatuproyeksi newman adalah pandangan ujung ke ujung dari dua atom karbon saja dalam molekul itu.

Konformasi yang berbeda disebut konformer (dari kata “conformational isomers”). Dalam rumus-rumus etana dan 3-kloro-1-propanol, telah diperagakan konformer goyang, dalam mana atom-atom hydrogen tau gugus-gugus terpisah sejauh mungkin satu dari yang lain. Karena ikatan C-C dapat berotasi, maka atom-atom hydrogen dapat juga saling menutup (seperti gerhana), atau sedapat mungkin berdekatan satu di belakang yang lain (konformasi eklips)