Bab 2 Organik Lanjut

(1)

MODUL 2 MODUL 2

Stereokimia

1. Pengantar 1. Pengantar Ste

Stereoreokimkimia ia adaadalah lah stustudi di memengengenai nai molmolekuekul-ml-moleolekul kul daldalam am ruaruang ng tigtigaa dimensi, artinya bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ru dimensi, artinya bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ruangang satu relatif terhadap ruang yang lainnya.

satu relatif terhadap ruang yang lainnya. Y

Yanang g akakan an didibabahahas s dadalalam m momodudul l 2 2 inini i yayaititu: u: kokonsnsepep-k-kononsesep p dadasasarr ste

stereoreokimkimia ia yanyang g memelipliputi uti aktaktivitivitas as optoptik, ik, kirkiralitalitas, as, unsunsur-ur-unsunsur ur simsimetretri i dandan stereoisomer, dan peranan stereoisomer dalam reaksi.

stereoisomer, dan peranan stereoisomer dalam reaksi.

2. Tujuan Instruksional Umum:

Se

Setetelalah h memempmpelelajaajari ri momodudul l 2, 2, sesecacara ra umumum um AnAnda da didihahararapkpkan an dadapapatt menguasai konsep-konsep dasar dan peranan stereokimia dalam

menguasai konsep-konsep dasar dan peranan stereokimia dalam reaksi.reaksi.

3. Tujuan Instruksional Khusus :

Setelah mempelajari modul 2 ini, lebih khusus Anda diharapkan dapat: Setelah mempelajari modul 2 ini, lebih khusus Anda diharapkan dapat: a.

a. menjelaskan pengertian aktivitas optikmenjelaskan pengertian aktivitas optik b.

b. menyebutkan unsur-unsur simetri;menyebutkan unsur-unsur simetri; c.

c. menjelaskan pengertian kiralitas;menjelaskan pengertian kiralitas; d.

d. menmenjelajelaskaskan n penpengergertiatian n enaenantintiomeomer, r, diadiastrstreomeomer, er, stestereoreoisoisomemer, r, sersertata konformasi;

konformasi; e.

e. menjelaskan hubungan antara sterokimia dengan rmenjelaskan hubungan antara sterokimia dengan reaksi kimia.eaksi kimia.

Uraian, soal-soal latihan beserta rambu-rambu jawabannya, rangkuman dan Uraian, soal-soal latihan beserta rambu-rambu jawabannya, rangkuman dan tes formatif, akan Anda temukan dalam kegiatan belajar pada modul

tes formatif, akan Anda temukan dalam kegiatan belajar pada modul 2 ini.2 ini.

Agar Anda berhasil dengan baik dalam mempelajari modul ini, ikutilah Agar Anda berhasil dengan baik dalam mempelajari modul ini, ikutilah petunjuk belajar berikut ini:

petunjuk belajar berikut ini: a.

a. Semua uraian yang tercantum dalam kegiatan belajar pelajarilahSemua uraian yang tercantum dalam kegiatan belajar pelajarilah dengan baik dan cermat

dengan baik dan cermat b.

b. SoSoalal-s-soaoal l latlatihaihan n yayang ng teterdrdapapat at dadalalam m sesetitiap ap kekegigiatatan an bebelalajajar,r, ker

kerjakjakanlanlah ah dendengan gan sunsunggugguh-sh-sunggungguh uh tantanpa pa memelihalihat t dahdahulu ulu ramrambu-rbu-rambambuu jawabannya.

jawabannya.

c.

c. SeSetetelalah h AnAnda da seselelesasai i memengngererjajakakan n sosoalal-s-soaoal l lalatitihahan n tetersrsebebutut,,

cocokkanlah pekerjaan Anda dengan rambu-rambu jawaban yang tersedia. cocokkanlah pekerjaan Anda dengan rambu-rambu jawaban yang tersedia. T

Tininggkakat t kkeseseessuauaiaian n pepekkererjajaan an AnAnda da dedengngan an rarambmbu-u-rarammbu bu jajawwababaann mencerminkan tingkat pemahaman Anda. Bila pekerjaan Anda masih jauh mencerminkan tingkat pemahaman Anda. Bila pekerjaan Anda masih jauh menyimpang

menyimpang dari rambu-rambu dari rambu-rambu jawaban, hendaknyjawaban, hendaknya anda tidaa anda tidak berputus k berputus asaasa untuk mempelajarinya kembali.

untuk mempelajarinya kembali. d.

d. DalDalam am setsetiap iap kekegiagiatan tan belbelajaajar r seselalu lalu diadiakhikhiri ri dendengan gan ranrangkugkumanman yang merupak

yang merupakan ringkasan an ringkasan dari uraian ydari uraian yang telah ang telah disajikan. Bacdisajikan. Bacalah denganalah dengan saksama

saksama isi isi rangkuman rangkuman tersebut tersebut sehingga sehingga pengalaman pengalaman belajar belajar anda anda benar- benar-benar mantap.

benar mantap.

e.

e. Kerjakan tes formatif yang ditempatkan setelah bagian rangkumanKerjakan tes formatif yang ditempatkan setelah bagian rangkuman

un

untutuk k memengngukukur ur pepengnguauasasaan an ananda da dadalalam m popokokok k babahahasasan n yayang ng tetelalahh dipaparkan dalam setiap kegiatan belajar

(2)

4. Kegiatan Belajar 4. Kegiatan Belajar 4.1 Kegiatan Belajar 1 4.1 Kegiatan Belajar 1

Stereokimia

4.1.1 Uraian dan Contoh

Ste

Stereoreokimkimia ia adaadalah lah stustudi di memengengenai nai molmolekuekul-ml-moleolekul kul daldalam am ruaruang ng tigtigaa dim

dimenensisi, , yayaknkni i babagagaimimanana a atatomom-a-atotom m dadalalam m sesebubuah ah momolelekukul l didiatatur ur dadalalamm ru

ruanangagan n sasatu tu rerelalatitif f teterharhadadap p yayang ng lalainin. . TiTiga ga asaspepek k ststerereoeokikimimia a yayang ng akakanan dibahas dalam modul ini ialah:

dibahas dalam modul ini ialah:

1.

1. IsIsomomer er GeGeomometetririk,k, yaityaitu u memempmpelelajajarari i babagagaimimananaa

ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat

ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomer.mengakibatkan isomer.

2.

2. KonfigKonfigurasi urasi molekumolekull, mempelajari tentang bentuk molekul dan bagaimana, mempelajari tentang bentuk molekul dan bagaimana

bentuk ini dapat berubah. bentuk ini dapat berubah.

3.

3. Kiralitas Kiralitas (Chirality) (Chirality) molekulmolekul, mempelajari bagaimana penataan kiri atau kanan, mempelajari bagaimana penataan kiri atau kanan

atom-atom di sekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomer. atom-atom di sekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomer.

Untuk menghayati molekul tiga-dimensi dalam gambar dua dimensi cukup Untuk menghayati molekul tiga-dimensi dalam gambar dua dimensi cukup sukar, sehingga sangat disarankan penggunaan

sukar, sehingga sangat disarankan penggunaan model–model molekul.model–model molekul.

A.

A. Isomer Geometrik Isomer Geometrik

a). Isomer Cis - trans

Ketegaran dalam molekul yang mengakibatkan isomer geometrik hanya Ketegaran dalam molekul yang mengakibatkan isomer geometrik hanya dijumpai dalam dua kelas senyawa yaitu alkena dan senyawa siklik.

dijumpai dalam dua kelas senyawa yaitu alkena dan senyawa siklik.

Molekul selalu bergerak, berotasi, memutar dan membengkok. Atom dan Molekul selalu bergerak, berotasi, memutar dan membengkok. Atom dan gugus yang terikat hanya oleh ikatan sigma dapat berputar (rotasi) sedemikian gugus yang terikat hanya oleh ikatan sigma dapat berputar (rotasi) sedemikian sehingga bentuk keseluruhan sebuah molekul selalu berubah berkesinambungan. sehingga bentuk keseluruhan sebuah molekul selalu berubah berkesinambungan. Teta

Tetapi pi gugusgugus-gugus yang terikat oleh -gugus yang terikat oleh ikataikatan n rangkrangkap ap tak dapat tak dapat berpuberputar dengantar dengan ikata

ikatan n rangkarangkap p itu sebagai sumbu, tanpa mematahkitu sebagai sumbu, tanpa mematahkan an ikataikatan n pi pi itu. Energi yangitu. Energi yang diperl

diperlukan untuk ukan untuk memmematahkatahkan an ikatikatan-pi an-pi karbokarbon–karn–karbon bon (sek(sekitar itar 68 68 kkal/kkal/mol) takmol) tak tersedia untuk molekul itu pada temperatur kamar. Karena ketegaran ikatan-pi tersedia untuk molekul itu pada temperatur kamar. Karena ketegaran ikatan-pi inilah mak

inilah maka gugus-ga gugus-gugus yang teugus yang terikat rikat pada karbopada karbon berikatn berikatan pi terletak tean pi terletak tetaptap dalam ruang relatif satu sama lain.

dalam ruang relatif satu sama lain.

Dua gugus yang terletak pada satu sisi ikatan

Dua gugus yang terletak pada satu sisi ikatan pi pi disebutdisebut ciscis (Latin, “ pada(Latin, “ pada

sisi yang sama”). Gugus yang terletak pada sisi yang berlawanan disebut

sisi yang sama”). Gugus yang terletak pada sisi yang berlawanan disebut transtrans

(Latin “ berseberangan”). Setiap perubahan bentuk molekul akan mengakibatkan (Latin “ berseberangan”). Setiap perubahan bentuk molekul akan mengakibatkan terjadinya perubahan sifat fisik dan kestabilan molekul. Perhatikan bagaimana terjadinya perubahan sifat fisik dan kestabilan molekul. Perhatikan bagaimana kata cis dan trans digabungkan ke dalam

kata cis dan trans digabungkan ke dalam namanama

..

C Cl l CCl l CCl l HH \ \ / / \ \ // C C = = C C C C = = CC / / \ \ / / \\ H H H H H H CCll Cis

Cis– 1,2 – dikloroetena– 1,2 – dikloroetena transtrans– 1,2 – dikloroetena– 1,2 – dikloroetena

T.d. 60

T.d. 6000_C_C _T_T_._._d_d_._.₄₄₈₈00_C_C

Sifat fisik dari kedua senyawa tersebut (cis– dan trans–1,2–dikloroetena) Sifat fisik dari kedua senyawa tersebut (cis– dan trans–1,2–dikloroetena) be

(3)

tersebut bukan merupakan isomer struktur, tetapi masuk dalam kategori stereoisomer, dan lebih khusus lagi disebut Isomer Geometrik atau Isomer cis-trans.

Persyaratan isomer geometris dalam senyawa alkena ialah bahwa tiap atom yang terlibat dalam ikatan (pi) mengikat dua gugus yang berlainan. Jika 

salah satu atom karbon yang berikatan rangkap mempunyai dua gugus yang identik, maka isomer geometrik tak mungkin terjadi.

Isomer Geometrik : CH3 CH2CH3 CH3 H \ / \ / C = C dan C = C / \ / \ H H H CH2CH3

Cis– 2 – pentena trans– 2- pentena

Bukan Isomer Geometrik:

H CH2CH3 H CH3

\ / \ /

C = C sama dengan C= C

/ \ / \

H CH3 H CH2CH3

2 – metil – 1– butena 2 – metil – 1– butena

Untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi di atas, kerjakanlah soal latihan dibawah ini, setelah itu cocokkan jawaban Anda dengan pedoman jawaban yang telah tersedia di bagian petunjuk jawaban latihan !

4.1.2 Latihan 1

1. Jelaskan manakah pasangan struktur senyawa dibawah ini yang termasuk isomer geometrik dan bukan isomer geometrik, ataukah satu senyawa !

(a) CH3 H CH3CH2 CH2CH3 \ / \ / C = C dan C = C / \ / \ H CH2CH2CH3 H H (b) H CH2Cl Cl H \ / \ / C= C dan C = C / \ / \ Cl H H CH2Cl (c) CH3 CH =CH2 CH2=CH H \ / \ / C = C dan C = C / \ / \ H H H CH3

2. Suatu alkena dengan rumus molekul C7H14 gambarkan rumus strukturnya yang

menunjukkan isomer geometrik cis dan trans !

3. Isomer cis dari asam sinamat C6H5CH=CHCO2H (C6H5 = gugus fenil) merupakan

perangsang tumbuh dari tumbuhan, sedang trans-nya tidak, keduanya merupakan sepasang stereoisomer. Gambarkan kedua isomer senyawa tersebut !

(4)

Bila tiga atau empat gugus yang terikat pada atom-atom karbon dalam suatu ikatan rangkap berlainan, maka pemberian tatanama isomer cis-trans kadang-kadang sulit, contohnya pada senyawa dibawah ini.

Br F

\ /

C = C

/ \

I Cl

Cisatau trans?

Dalam contoh ini Br dan Cl dapat dikatakan trans atau bentuk cis pada I dan Cl.

Tetapi struktur itu dalam keseluruhannya tak dapat dinamai sebagai cis atau trans. Maka dikembangkan sistem penamaan isomer yang lebih umum yaitu sistem (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 ataom karbon ikatan rangkap. Jika atom atau gugus yang berprioritas tinggi berada pada sisi yang berlawanam (dari) ikatan pi, maka isomer itu adalah (E). Jika gugus gugus priorotas tinggi itu berada

dalam satu sisi, maka isomer itu (Z). Huruf (E) berasal dari bahasa Jerman yaitu entgegen artinya berseberagan sedangkan ( Z ) yaitu Zusammen artinya bersama-sama. Sistem (E) dan ( Z ) didasarkan pada skala prioritas kepada atom atau gugus

yang terikat pada masing-masing atom karbon ikatan rangkap. Atom dengan bobot atom yang lebih tinggi memperoleh prioritas yang lebih tinggi. Atom Iod

memiliki bobot yang lebih tinggi dari atom Brom, sehingga atom Iod berprioritas tinggi, dan atom Chlor lebih diprioritaskan daripada Fluor.

Atom : F Cl Br I Bobot atom : 19 35,5 80 127 Prioritas meningkat C = C I Cl Prioritas lebih tinggi Prioritas lebih tinggi (Z)-1-bromo-2-kloro-2-fluoro-1-iodoetene Br F Br (E)-1-bromo-2-kloro-2-fluoro-1-iodoetene lebih ti nggi Prioritas Prioritas lebih tinggi I C = C F I Cl c. Aturan Deret

Untuk menentukan skala prioritas, maka dikembangkan aturan deret. Aturan deret ini dibentuk berdasarkan sistem tatanama Chan-Ingold-Prelog (untuk

menghormati ahli kimia yang mengembangkan sistem ini). Aturan tersebut adalah:

1) Jika atom yang dipermasalahkan berbeda, maka urutan deret ditentukan berdasarkan nomor atom. Atom dengan nomor atom tinggi memperoleh prioritas.

(5)

F Cl Br I

Naiknya prioritas

2) Bila atom tersebut merupakan isotopnya, maka isotop dengan nomor massa tinggi memperoleh prioritas. 1_H 1 atau H 2H1 atau D hidrogen deuterium Naiknya prioritas

2) Jika pada atom karbon ikatan rangkap mengikat dua atom yang sama, maka

nomor atom (dari) atom-atom berikutnya digunakan untuk menentukan prioritas. Jika atom-atom tersebut juga mengikat atom-atom identik, maka prioritas ditentukan pada titik pertama kali dicari perbedaan dalam menyusuri rantai. Atom-atom yang mengikat suatu atom dengan prioritas tinggi, akan diprioritaskan (atom tunggal yang berprioritas tinggi).

Sebagai contoh: C = C CH2 - CH2 C - Cl -H2 CH3 H C 2 H CH2 CH3 H CH2 CH2 C H H H (Z)-5-butil-kloro--4-desena C memberikan prioritas tinggi (E)-3-metilpentena H H H H C C H H H C H _H CH3 C = C C Cl memberikan prioritas tinggi

4) Atom-atom yang terikat pada ikatan rangkap (C=C) atau ganda tiga (C≡C)

diberi kesetaraan (equivalencies) ikatan tunggal, sehingga atom-atom

tersebut dapat dianggap sebagai gugus-gugus berikatan tunggal dalam menentukan prioritas. Tiap atom yang berikatan rangkap (C=C) diduakalikan, sedangkan ikatan rangkap tiga (C≡C) ditigakalikan, sebagai contoh:

Struktur Penentuan Prioritas setara O C - R R - R - C - R O O - C C -OH O O - C O R - C - OH N R - C R - C - OH O O - C

(6)

R2 C = CR2 R2C - CR2 C C R- R-C C C C C

Dengan aturan ini diperoleh deret prioritas sebagai berikut:

O O O

║ ║ ║

– CH=CR2, (C6H5), –CN, –CHOH, – CH, – C– , –COH

fenil aldehid keton karboksil naiknya prioritas

Untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi diatas, kerjakanlah soal-soal latihan dibawah ini, setelah itu cocokkan jawaban Anda dengan pedoman jawaban yang telah tersedia di bagian petunjuk jawaban latihan!

Latihan 2

1. Tentukan apakah (E) ataukah (Z) untuk masing-masing senyawa di bawah

ini ! (a) C2H5 H (b) C2H5 CH2 CH2CH3 \ / \ / C = C C = C / \ / \ CH3 D CH3 C2H5 O O ║ ║ (c) Br C2H5 (d) CH3C CCH2Cl \ / \ / C = C C = C / \ / \ H CH(CH3)2 ClCH2 Cl

2. Gambarkan rumus strukturnya berikan tatanama (E) dan (Z) dari senyawa

dibawah ini berdasarkan isomer geomeriknya! a. Asam-2-metil-2-butenoat

b. Asam-3-fenil-2-butenoat c. 1-kloro-2-metil-1-butena

3. Berikan nama dari senyawa dibawah ini!

a.

Br H \ / C = C / \ Cl CH3 b. F Cl \ / C = C / \ H CH2CH3 c. CH3 Cl \ / C = C

(7)

/ \ Br CH3

d. Isomer Geometrik dalam Senyawa Siklik

Isomer geometrik (cis-trans) pada penjelasan di atas, dapat diakibatkan oleh rotasi yang tidak bebas dalam suatu ikatan rangkap. Seperti halnya senyawa alkena, dalam senyawa siklik juga terjadi isomer geometrik cis-trans, sebagai contoh senyawa dibawah ini:

CH3 OH H H H H OH CH3

trans-2-metil-sikloheksanol

cis-2-metil-sikloheksanol

2. Konformasi Senyawa

a. Konformasi Senyawa Rantai Terbuka

Dalam suatu molekul rantai terbuka, atom-atomnya memiliki peluang tak terhingga jumlah penataan/posisinya di dalam suatu ruang. Etana misalnya memiliki penataan (konformasi) dengan berbagai variasi posisi di dalam ruang.

H H H H H H proyeksi Newman H - C - C - H H H H _H etana

Etana mempunyai konformasi goyang dan eklips. Konformasi goyang

artinya atom-atom hidrogen atau gugus-gugus terpisah secara menjauh, sedangkan konformasi eklips yaitu atom-atom hidrogen atau gugus-gugus

sedapat mungkin saling berdekatan.

H H 0o 60o H H H H 180o Torsion angle = 0o

Eclipsed Torsion angle = 0oGauche Torsion angle = 0o

Anti

Konformasi pada senyawa etana C2H6 dan butana C4H10

(a) Analisis konformasi etana (CH3 – CH3)

3 12

2 2,9 kkal/mol 12kkal/mol 8

(8)

0 60 120 180 240 300 360

Torsion angle, 0o

Gambar 2.1 Tingkat energi pada analisis konformasi etana

Rotasi mengelilingi ikatan sigma sering disebut dengan “rotasi bebas”.

Konformasi eklips kurang stabil dibandingkan dengan bentuk goyang dari etana sebab mempunyai energi sebesar kira-kira 3 kkal/mol lebih tinggi daripada konformasi goyang.

Senyawa butana (CH3CH2CH2CH3), memiliki dua gugus metil yang cukup

besar pada atom –H2C– CH2– , sehingga butana memiliki dua macam konformasi

goyang. Konformasi goyang dimana jarak antara gugus-gugus –CH3 terpisah

sejauh mungkin disebut konformer anti energinya paling rendah, sedangkan

konformasi goyang lainnya dimana gugus-gugus –CH3 agak berjauhan disebut

konformer gauche. CH3 CH3 H H H H CH3 CH3 H H H H H H H H CH3 CH3 CH3 CH3 H H H H

Butana gauche butana anti

Gambar 2.2

Bentuk konformasi dari butana

H _H CH3 CH3 H H H _H CH3 CH3 H H H H CH3 CH3 H H H H CH3 CH3 H H 3kj/mol 12kj/mol H H H CH3 H CH3 H H H CH3 H CH3 CH3 H CH3 H H H 0 60 120 180 240 300 360

Gambar 2.3

Tingkat energi pada analisis konformasi butana

Petunjuk Jawaban Latihan

Latihan 1 1. (a) CH3 H CH3CH2 CH2 CH3 \ / \ / C = C dan C = C / \ / \ H CH2CH2CH3 H H

(9)

Kedua struktur ini merupakan isomer struktural (posisi ikatan rangkap berbeda, tiap isomer struktural mempunyai isomer geometrik sendiri)

(b) H CH2Cl Cl H

\ / \ /

C = C dan C = C

/ \ / \

Cl H H CH2Cl

Kedua struktur ini merupakan satu senyawa (kedua H trans satu sama lain dalam tiap struktur)

(c) CH3 CH =CH2 CH2 =CH H

\ / \ /

C = C dan C = C

/ \ / \

H H H CH3

Merupakan isomer geometrik (yang pertama cis, yang kedua trans)

2. CH3 H H H \ / \ / C = C dan C = C / \ / \ H CH2CH3 CH3 CH2CH3 Trans Cis 3. C6H5CH=CHCO2H C6H5 H H H \ / \ / C = C dan C = C / \ / \ H CO2H C6H5 CO2H Trans Cis Latihan 2 1. a. Z b. E c. E d. Z 2. (a) (b) (Z)-asam-2-metil-2-butenoat (E)-asam-3-fenil-2-butenoat

(c)

(Z)-1-kloro-2-metil-1-butena 3. a. (Z)-1fluoro-2-kloro-1-butena b. (E)-2-bromo-3-kloro-2-butena CH 3 CH 3 H C = C C = C C6H5 CH 3 _CO2H CH3 CO2H CH 3 CH 2CH 3 Cl C = C H

(10)

c. (Z)-1-bromo-1-kloropropena

4.1.3 Rangkuman

Stereokima adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi artinya bagaimana atom-atom dalam sebah molekul diatur dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya.

Isomerik geometrik yang diakibatkan oelh ketegaran dalam molekul, umjnya berbntuk cis dan trans. Persyaratan isomer geometris dalam senywa

alkena ialah bahwa tiap atom yang terlibat dalam ikatan (  pi) mengikat dua gugus yang berlainan. Pemberian nama isomer geometrik selain cis dan trans adalah (E) dan (Z) yang berasal dari bahasa Jerman yaitu entgegen artinya

bersebarangan, sedangkan (Z) yaitu Zusammen artinya bersama-sama. Aturan

pemberian namanya mengikuti Chan-Ingold-Prelog. Isomer geometrik selain terjadi pada alkena juga terjadi pada senyawa siklik.

4.1.4 Tes Formatif 1

Petunjuk : Pilihlah salah satu jawaban yang menurut Anda paling tepat!

1) Manakah senyawa yang dapat membentuk isomer geometris senyawa dari

senyawa dibawah ini: A. (CH3)2CCH(CH3) B. (CH3)2CCCl(CH3) C. (CH3)2CC(CH3)2 D. (CH3)HCCH(CH3)

2) Konformasi yang bagaimanakah memiliki tingkat energi tertinggi dari senyawa

butana H3C-CH2-CH2-CH3 ?

3) Beri nama dari senyawa dibawah ini :

a. C2H5 C2H5 \ ∕ C = C ∕ \ H CO2H b. CH3 CO2H \ ∕ C = C ∕ \ C6H5 CH3

4) Bagaimanakah posisi yang tidak stabil pada senyawa ClCH=CHBr ? 5) Gambarkan rumus struktur dari senyawa :

a. (E)-2-kloro-3-hidroksi butena b. (Z)-1-fluoro-2-kloro-butena adalah .... A. Cl OH B. Cl H \ / \ / C = C C = C / \ / \ H H H OH

(11)

C. Cl H D. H H

\ / \ /

C = C C = C

/ \ / \

HO H Cl OH

6) Rumus molekul dari senyawa (Z)-1-fluoro-2-kloro-butena adalah ....

A . H Cl B. F Cl \ / \ / C = C C = C / \ / \ F CH2CH3 H CH2CH3 C. H Cl D. F CH3 \ / \ / C = C C = C / \ / \ CH2 CH3 CH3 Cl

7) Diantara gugus –gugus dibawah ini manakah yang diberikan prioritas

tertinggi ?

A. C6H5 – B. CHO C. COOH D. –C=O

9). Di antara gugus – gugus di bawah ini manakah gugus yang berprioritas terendah ?

A. Br B. F C. I D. Cl

10). Ikatan yang termasuk ikatan yang kuat dan dapat berotasi bebas

1.1.5 Umpan Balik dan Tindak Lanjut

Setelah Anda mengerjakan Tes Formatif 2 di atas, cocokkanlah jawaban anda dengan kunci jawaban yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban anda yang benar, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk

mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 2.

Rumus:

Jumlah jawaban Anda yang benar

Tingkat penguasaan = --- X 100% 10

Arti tingkat penguasaan yang Anda capai: 90 – 100 % = baik sekali

80 – 89 % = baik 70 – 70 % = cukup

– 69 % = kurang

Apabila tingkat penguasaan Anda mencapai 80 % ke atas, bagus! Anda cukup memahami Kegiatan Belajar 1. Anda dapat meneruskan Kegiatan Belajar 2. Tetapi bila tingkat penguasaan Anda masih di bawah 80 %, Anda harus mengulangi Kegiatan Belajar 1, terutama bagian yang belum Anda kuasai.

4.2 Kegiatan Belajar 2

Peranan Stereoisomer Dalam

Reaksi

(12)

4.2.1 Uraian dan Contoh A. Atom Karbon Kiral

Atom karbon kiral (yang umumnya diberi tanda bintang atau *) adalah suatu atom karbon yang berhibridisasi sp3 _{dan mengikat 4 gugus yang berlainan,}

maka atom karbon tersebut bersifat asimetrik. Meskipun secara teknis molekul itulah yang kiral dan bukan atom karbonnya. Contoh:

Cl | H – (C)* – F

| Br

Dua senyawa yang merupakan enantiomer, seperti contoh di bawah ini:

Cl Cl | | CH3CH2– C * – CH3 CH3 – C* – CH2CH3 | | CH2CH2CH3 CH3CH2CH2 Contoh soal

1. Tentukan atom C kiral pada struktur senyawa di bawah ini, beri tanda (*)

a. Semua atom karbon tidak ada yang mengikat empat gugus yang

berlainan, oleh sebab itu tidak ada atom C asimetris (kiral),

b. Atom C kiral adalah

CH2CH3

| CH3 – CH– C* – Cl

| | CH3 CH3

c. Atom C kiral adalah H |

CH3– C* – CH= CH2

| C2H5

Pemberian

nama pada senyawa yang memiliki atom atom C kiral yaitu dengan menggunakan aturan sistem (R) = kanan dan (S) = kiri, atau sesuai dengan aturan Chan-Ingold-Prelog :

1. Urutlah keempat gugus berdasarkan prioritasnya.

2. Gambarkan proyeksi dengan prioritas rendah ada dibelakang yaitu atom

tersebut tertutup oleh atom karbon.

3. Tariklah anak panah dari atom berprioritas tinggi ke atom berprioritas tinggi kedua dan ketiga.

(13)

4. Berilah tanda (R) untuk searah jarum jam atau (S) untuk yang berlawanan dengan arah jarum jam.

Senyawa 1-bromo-1-kloro etana, dengan menggunakan model molekul kita dapat menentukan penamaan molekul secara benar.

Br H Cl CH₃ Di sini CH₃ diwakili oleh satu bola tunggal

searah jarum jam

CH₃ Cl Br Model diputar (H tersembunyi di belakang) Br Cl H₃C H₃C Cl Br CH₃ Cl Br C _C Br Cl CH3 atau atau

searah dengan jarum jam = (R) berlawanan arah jarum jam = (S) (R)-1-bromo-1-kloroetana (S)-1-bromo-1-kloroetana

Contoh soal

1. Berilah tanda (R) atau (S) pada struktur senyawa dibawah ini.

C H Cl CH O CH3 a. C H CHO CH3 O D b. c. C C6H5CH2 NH2 CO2H H Jawab 1. a. (S) (b) (S) (c) (R)

2. Gambarkan rumus untuk (a) (R)-3-bromoheptana, (b) (S)-2-petanol

(14)

a. CH3 CHO Cl H C b. OH CH3CH2 CH3 H C

4. Atom Karbon Kiral Lebih dari Satu

Dalam suatu molekul jumlah atom karbon kiral dapat lebih dari satu. Jumlah maksimum steroisomer optis dari senyawa yang memiliki lebih dari satu C kiral adalah 2n_{, n adalah banyaknya C kiral. Jika dalam satu senyawa terdapat dua}

atom C kiral maka paling banyak ada empat stereoisomer (22_{= 4) seperti contoh}

di bawah ini. CH O OH H H _OH CH2OH C C

karbon 2 dan 3 adalah kiral

CHO H _OH CHOH CH2OH C C CHO CHOH CH2OH OH putaran sehingga H berada di belakang adalah (dR) untuk karbon 2:

dari OH ( prioritas tertinggi ke CHO (tertinggi kedua) searah jarum jam; karbon 2

C CH2OH CHOH OH H CHO OH CH2OH CHOH CHO C rotasi dari OH ke -CH(OH )CH adalah (dR)

searah jarum jam; karbon 3

untuk karbon 3:

Berdasarkan contoh diatas, maka stereoisomernya adalah (2R, 3R), (2S, 3S), (2R, 3S), dan (2S, 3R).

(15)

Contoh soal :

Ada berapa stereoisomer dapat dijumpai untuk senyawa tiga atom karbon kiral yang berlainan.

Jawab :

Ada delapan yaitu : (1R, 2R, 3R), (1R, 2R, 3S), (1R, 2S, 3R), (1R, 2S, 3S), (1S, 2R, 3R), (1S, 2S, 3R), (1S, 2R, 3S), (1S, 2S, 3S).

5. Aktivitas Optik

Sifat fisika dan kimia misalnya titik leleh dan titik didih dari sepasang enantiomer adalah sama. Jika cahaya yang terpolarisasi dilewatkan pada suatu larutan yang mempunyai enantiomer tunggal, maka cahaya tersebut akan diputar kekiri dan kekanan. Perputaran cahaya sebagai akibat dari dari polarisasi disebut rotasi optik. Suatu senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi maka zat tersebut bersifat aktif optis. Karena inilah enantiomer-enantiomer yang bersifat aktif optis disebut isomer optik.

Enantiomer dari pasangan enantiomer apapun yang dapat memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan disebut dekstrorotari, sedangkan yang memutar bidang polarisasi cahaya kekiri disebut levorotari. Dalam banyak bacaan yang memberi tanda (+) bagi zat yang mempunyai arah perputaran ke kanan (dekstrorotari), dan tanda (-) bagi zat yang mempunyai arah perputaran ke kiri (levorotari). Selain itu juga kadang-kadang ada yang memberi tanda d bagi zat

yang mempunyai arah perputaran ke kanan (dekstrorotari), dan tanda l bagi zat

yang mempunyai arah perputaran ke kiri (levorotari).

H C _OH O CH CH2OH atau _H _C OH CH O CH2OH _CH2OH O CH HO C H atau CH2OH CH O HO C _H (+) – gliseraldehida ₂₀ ₂₀ (-) – gliseraldehida

( )

 _D = + 8,70

( )

 _D = - 8,70 6. Stereoisomer

Bila sebuah molekul mempunyai lebih dari satu atom karbon kiral, tidak semua isomer optik itu bersifat enantiomer, karena enantiomer adalah bayangan cermin dari molekul tersebut.

CHO CHO CHO CHO

│ │ │ │ HO▬ C ▬ H H▬ C ▬ OH H▬ C ▬ OH HO▬ C ▬ H │ │ │ │ HO▬ C ▬ H H▬ C ▬ OH HO▬ C ▬ H H▬ C ▬ OH │ │ │ │ CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH ( 2S, 3S) ( 2R, 3R) ( 2R, 3S) ( 2S, 3R)

Enantiomer – enantiomer enantiomer – enantiomer

Contoh pasangan stereoisomer yang merupakan enantiomer adalah (2R, 3R) dan (2S, 3S); (2R, 3S) dan (2S, 3R). Namun pasangan stereoisomer (2S,3S) dan (2R,3S) bukan merupakan enantiomer, disebut diastereomer atau

(16)

diastereoisomer . Jadi (2S,3S) dan (2R,3S) stereoisomer adalah diastereomer.

Berdasarkan definisi tersebut diastereomer termasuk isomer geometri.

CHO CHO │ │ HO▬ C ▬ H H▬ C ▬ OH │ │ HO▬ C ▬ H HO▬ C ▬ H │ │ CH2OH CH2OH ( 2S, 3S) (2R, 3S)

Sepasang diastereoisomer; stereoisomer yang bukan enantiomer

7. Hubungan antara stereokimia dengan reaksi kimia

Pada reaksi SN1 dan SN2 dimana produk yang dihasilkan selalu berkaitan

erat dengan stereo zat yang bereaksi, oleh sebab itu stereokimia berhubungan dengan suatu hasil reaksi.

Pada reaksi SN1, ion karbonium merupakan intermediet dan mempunyai

geometri berbentuk planar, sehingga nukleofil dapat menyerang dari dua sisi. Jika suatu alkil halida bersifat optis aktif dihidrolisis maka akan diperoleh produk yang optis aktif tetapi merupakan campuran rasemik.

Contoh: C6H 13 H _C Br CH 3 CH 3 Br C H C6H 13 + H 2O + -CH 3 C H C6H 13 CH 3 OH C H C6H 13 HO 2 - oktil karbonium inversi ((dominan) retensi

Ionisasi dari 2-Bromooktana (sp3_{) menghasilkan ion 2-oktil karbonium}

berbentuk planar (sp2_{). H}

2O dapat menyerang dari dua arah yaitu dari arah depan

dan belakang yang diharapkan dapat terbentuk dua isomer yang sama jumlah, sehingga membentuk campuran rasemik yang sempurna. Tetapi tidak demikian halnya, karena produk inversi lebih dominan, hal ini disebabkan karena bentuk retensi terhalang oleh gugus Br.

Pada reaksi SN2, nukleofil (Y:) menyerang dari posisi yang berlawanan

dengan gugus yang lepas (X:), sehingga terjadi inversi konfigurasi. Jika suatu alkil halida yang bersifat optis aktif dihidrolisis, maka produk yang dihasilkan juga bersifat optis aktif. Sebagai contoh pada hidrolisis (+) asam klorosuksinat dengan natrium hidroksida akan memberikan hasil (-) asam malat.

HO2C HO2C

| │

H – C – Cl + NaOH HO – C – H

| │

(17)

(+) asam klorosuksinat (-) asam malat

Umumnya alkil halida alifatik primer mengalami hidrolisis dengan mekanisme SN2.

Soal Latihan

Untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 2 kerjakanlah latihan berikut ini!

1. Gambarkan struktur senyawa di bawah ini, tentukan manakah yang termasuk

isomer geometrik dan bukan isomer geometrik, jelaskan!

a. 1-kloro-2- butena b. 2-metil-2-butena

c. 2-heksena d. 1,3-butadiena.

2. Gambarkan rumus struktur untuk alkena dengan nama senyawa pentadiena yang menunjukkan isomer geometrik cis dan trans!

3. Perhatikan senyawa dengan rumus molekul CH3CHCHC6H5 merupakan

sepasang isomer geometrik. Tuliskan kedua isomer senyawa tersebut!

4. Tuliskan rumus bangunnya dan berikan tatanama (E) dan (Z) dari senyawa dibawah ini berdasarkan isomer geomeriknya!

a. 1-bromo-2-kloro-2-butena b. 1-bromo-2-kloropropena

5. Apakah nama dari senyawa dibawah ini!

6. Gambarkan rumus bangun untuk isomer-isomer geomtrik dari

3-isopropil-5-metilsikloheksanol.

7. Gambarkan proyek Newman untuk konformasi eklips, anti dan gauche dari senyawa :

a. 1-kloro-propana b. 1,2-dihidroksi etana

8. Gambarkan diagram energi dari senyawa dibawah ini berdasarkan rotasi

(proyek Newman) 1,4-dibromobutana!

9. Gambarkan proyeksi Newman suatu konformer anti (jika ada) pada masing-masing senyawa di bawah ini.

Gunakan karbon yang diberi garis bawah sebagai pusat proyeksi. a. C2H5 CH2 CH2 Cl b. CH3 CH2 CH2 CO2H Cl CH 3

b.

C 2H5 I H C = C C = C CH 3 CO₂H CH₃

a.

(18)

c. (CH3)2 CH CH2 CO2H

d. HO2 C CH CH2Br

│

CH3

10. Jelaskan mengapa pada kasus 1,3-metilsikloheksana, posisi cis lebih stabil daripada trans?

11. Gambarkan struktur konformasi yang paling stabil dari: a. 1-kloro-2-etilsikloheksana

b. 1-bromo-3-propilsikloheksana

12. Gambarkan untuk enantiomer-enantiomer amfetamina dan

berilah konfigurasi (R) dan (S)!

Petunjuk Jawaban Latihan:

1 a

. CH2Cl CH3 CH2Cl H \ / \ / C = C C = C / \ / \ H H H CH3 cis trans isomer geometrik b. CH3 CH3 \ ∕

C = C bukan isomer geometrik

∕ \ H CH3 c. C3H7 CH3 \ ∕ C = C isomer geometrik ∕ \ H H d. CH2= CH H \ ∕

C = C bukan isomer geometrik

∕ \ H H 2. CH2=CH CH3 CH2=CH H \ / \ / C = C C = C / \ / \ F H H CH3

cis – 1,3 – pentadiena trans – 1,3 – pentadiena

3. CH3 CH3 H CH3 \ / \ / C = C C = C / \ / \ H C6H5 CH3 C6H5 Trans cis

4. a. 1 – bromo- 2 – kloro – 2 – butena

Br Cl CH3 Cl

(19)

C = C C = C

/ \ / \

CH3 CH3 Br CH3

(Z)–1–bromo-2–kloro-2–butena (Z)–1–bromo- 2–kloro-2–butena

b. 1 – bromo- 2 – kloropropena Br Cl H Cl \ / \ / C = C C = C / \ / \ H CH3 Br CH3

(Z)–1–bromo-2–kloropropena (Z)–1–bromo- 2–kloropropena 5. Nama dari senyawa

a. (Z)-1-kloro-2-iodopropena b. (E)-2,3-dimetil-2-butenoat

6.

CH3 H OH H H R R = isopropil 7a

.

Cl H H H H CH₃ H H H H H H H H CH₃ CH3 Cl Cl eklips anti gauche b. OH OH H H H H H H H _H _H OH H H H OH OH OH eklips anti gauche 9 a. C2H5CH2CH2Cl b. CH2CH2CH2CO2H c. (CH3)2CHCH2CO2H d. HO2CCHCH2Br │ CH3

(20)

Cl H H C2H5 H H H H CO2H H H CH 3 H H CH 3 H CH 3 H H CO2H H CH 3 Br a. b. c. d. CO2H

10. Karena bentuk cis gugus yang besar (metil) pada posisi ekuatorial

CH₃ H H CH₃ 11. CH 3CH 2 H H H H Cl _{CH 2CH 3} H H Br H H H H H H H H H H CH 3 a. _b. 12. N H 2 C CH 3 CH 2C6H 5 CH 3 CH 2C6H 5 C N H 2 (R) – amfetamina (S) – amfetamina 4.2.5 Rangkuman

Atom karbon yang berhibridisasi sp

3

_{dan mengikat 4 gugus yang}

berlainan, disebut

atom karbon kiral

, maka atom karbon tersebut bersifat

asimetrik(diberi tanda bintang atau *). Molekul yang mempunyai C kiral

umumnya bersifat optis aktif artinya mampu memutar bidang cahaya

sebagai akibat polarisasi. Suatu senyawa yang dapat memutar bidang

polarisasi maka zat tersebut bersifat aktif optis. Karena inilah

enantiomer-enntiomer yang bersifat aktif optis disebut isomer optik.

Dekstrorotari adalah enantiomer dari pasangan enantiomer apapun

yang dapat memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan , sedangkan

levorotari adalah enantiomer yang memutar bidang polarisasi ke kiri.

Pasangan stereoisomer yang bukan merupakan enantiomer disebut

diastereomer

atau

diastereoisomer.

Stereokimia

berhubungan dengan suatu hasil reaksi, misalnya pada

reaksi S

N

1 dan S

N

2 dimana produk yang dihasilkan selalu berkaitan erat

dengan stereo zat yang bereaksi.

4.2.6 Formatif 2

Petunjuk : Pilihlah salah satu jawaban yang menurut Anda paling tepat!

1. Jumlah stereoisomer dari senyawa di bawah ini

adalah ....

(21)

O = CH – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH - CH

2

OH

A. 4,

B. 8,

C. 14, D. 16

2.

Beri nama dari senyawa dibawah ini adalah

3.

Disebut apakah enantiomer yang dapat memutar

bidang polarisasi cahaya ke kanan

4. Gambarkan rumus struktur dari trans (1R,2R)-2-dimetilsiklopropana

H _CH3 H3C H _H3C _H CH3 H H H3C CH3 H H H3C CH3 H A. B. _C. D.

5. Beri nama dari senyawa di bawah ini :

a.

Br C Cl CH

b.

H

|

HO – C – CH

3

|

CH

2

CH

5

5. Gambar dari (R)-3-bromoheptana adalah ....

C4H9 C2H5 C Br C2H5 C4H9 C Br C5H11 CH 3 C Br CH 3 C5H11 C Br A . _B. C. _D.

7. Jelaskan mengapa bentuk cis dari 1,2-dikloroetena memiliki titik didih

yang lebih besar dari trans?

Cl

H

Cl

\

/

\

/

C = C

/

\

/

\

H

Cl

H

cis – 1,2 – dikloroetena

trans – 1,2 – dikloroetena

CH 3CH2CH2

CH 3 C

OH H

(22)

t.d = 60

0

_C

_{t.d. =}

₄₈

0

_C

9. Tuliskan nama dan tentukan ada berapa streoisomer yang dapat

dibentuk oleh struktur senyawa di bawah ini

ada 4 stereoisomer Br Br CH - CH - CH₃ a) CH - C - CH₃ Br Br CH₃ ada 2 stereoisomer b)