Stereokimia 3 [PDF]

Citation preview

MAKALAH KIMIA ORGANIK STEREOKIMIA DAN STEREOISOMERI



Disusun oleh : Kelompok 3 Bayu Saputra



(061640411922)



M. Waltin



(061640411929)



M. Fadjrin Ismaily



(061640411930)



Sintiya Nur Aliza



(061640411936)



Cresa Moneta HAS



(06164041223)



Kelas : 2 EGD



Dosen pembimbing : Idha Silviyati, S.T.,M.T.



POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2017



2



KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala nikmat – Nya, kekuatan, kesehatan, dan kemudahan yang diberikan – Nya. Atas rahmat dan hidayah – Nya, makalah yang berjudul : “Stereokimia dan Stereoisomeri” dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada Idha Silviyati, S.T.,M.T selaku Dosen mata kuliah Kimia Organik, dan teman-teman 2 EGD yang telah banyak membantu terutama dalam segi moril sekaligus menjadi motivasi lebih bagi penulis dalam menyelesaikan makalah ini. Dalam kesempatan ini, penulis sadar bahwa masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam makalah ini. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan makalah ini. Harapan penulis sebagai penyusun makalah ini semoga segala usaha dalam pembuatan makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua yang membacanya.



Palembang, 07 Maret 2017



Penulis



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR………………………………........................…….………….



i



DAFTAR ISI…………………………………........................………….……………



ii



BAB I PENDAHULUAN……………….........................………………….…….....



1



1.1 Latar Belakang………………………………....…………........................



1



1.2 Rumusan Masalah..........................…………………………….………....



1



1.3 Tujuan………………………..…………….......…………….…………….



2



BAB II PEMBAHASAN................………………………………….………………..



3



2.1 Pengertian Stereokimia..........................………………………….............



3



2.2 Tiga Aspek Stereokimia ………………………………….……................



9



2.3 Dua Kelas Utama dari Isomer.....................….…………………………..



10



2.4 Molekul Kiral dan Akiral..................................….………………………….... 10 2.5 Klasifikasi Stereokimia......................................…..……………………...........11



BAB III PENUTUP............................………………………………………………….



15



3.1 Kesimpulan………............................……………………………………..



15



3.2 Saran………………………………………………………………………..



15



DAFTAR PUSTAKA……….............................………………………………….…..



16



ii



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Bagian kimia yang berhubungan dengan struktur dalam tiga dimensi disebut



stereokimia. Salah satu aspek dari stereokimia adalah stereoisomer: rumus kimia yang sama tetapi berbeda dalam cara berorientasi atom di ruang. Tiga aspek stereokimia yang akan dicakup : 1. Isomer geometric : bagaimana ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomer. 2. Konformasi molekul : bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat berubah. 3. Kiralitas (chirality) molekul : bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomer. Stereokimia merupakan salah satu faktor penting dalam aktivitas biologis obat oleh karena itu pengetahuan tentang hubungan aspek stereokimia dengan aktivitas farmakologis obat sangat menarik untuk dipelajari. Untuk berinteraksi dengan reseptor, molekul obat harus mencapai sisi reseptor dan sesuai dengan permukaan reseptor. Faktor sterik yang ditentukan oleh stereokimia molekul obat dan permukaan sisi reseptor, memegang peran penting dalam menentukan efisiensi interaksi obat reseptor. Oleh karena itu agar berinteraksi dengan reseptor dan menimbulkan respons biologis, molekul obat harus mempunyai struktur dengan derajat kespesifikan tinggi. Pada interaksi obat reseptor ada dua nilai yang sangat penting yaitu distribusi muatan elektronik dalam obat dan reseptor, serta bentuk konformasi obat dan reseptor. 1.2



Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan sebagai berikut :



1. Apa yang dimaksud dengan stereokimia ? 2. Sebutkan tiga aspek stereokimia ? 3. Jelaskan dua kelas utama dari isomer? 4. Jelaskan Molekul Kiral dan Akiral ? 5. Jelaskan Klasifikasi Stereokimia?



1.3



Tujuan 1



Adapun tujuannya adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui dan memahami yang dimaksud dengan stereokimia. 2. Untuk mengetahui dan memahami tiga aspek stereokimia. 3. Untuk mengetahui dan memahami dua kelas utama dari isomer. 4. Untuk mengetahui dan memahami Molekul Kiral dan Akiral. 5. Untuk mengetahui dan memahami Klasifikasi Stereokimia.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Pengertian Stereo Kimia Stereokimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang struktur 3 dimensi dari



molekul. Perlu diketahui bahwa stereokimia ini sangatlah penting. bahkan karena seterokimia ini, sebuah struktur yang memiliki rumus molekul sama hanya karena susunannya berbeda akan mengakibatkan fungsi yang berbeda pula, hal ini sering terjadi di dunia kesehatan. pada produk hasil sintesis. produk berupa rasemat, yaitu dua produk isomer yang berlawanan strukturnya. Mari kita lihat saja struktur antara kanji dan selulosa.



Selulosa (sumber :wikipedia)



Kanji ( sumber: wikipedia)



Jika dibandingkan maka kedua molekul tersebut sama persis formula kimianya, namun faktanya sangat berbeda antara kanji dan selulosa. baik dari segi fungsi maupun fisiknya. Isomer biasa, ini ialah stereoisomer dimana isomer tak berbeda pada susunannya, tapi yang berbeda ialah bentuk 3 dimensinya. bisa dilihat pada selulosa, ikatan pada atom O penghubung letaknya equatorial keduanya, sedangkan pada kanji ikatan pada atom O letaknya equatorial dan axial. Axial ialah ikatan yang letaknya vertikal, atas atau bawah sedangkan equatorial yang terletak horizontal yaitu pada kanan atau kiri.



3



Jean-Baptiste Biot (1774-1862) Sejarah stereokimia dimulai pada 1815 ketika Biot melakukan eksperimen menggunakan



"cahaya



terpolarisasi."



Lampu biasa terdiri dari cahaya bergetar. Namun, ketika lampu biasa disaring, sebuah cahaya



tunngal terpolarisasi



diperoleh. Biot melewatkan sinar terpolarisasi melalui berbagai larutan dan mencatat bahwalarutan tertentu seperti gula dapat memutar cahaya terpolarisasi. Dia juga menemukan tingkat rotasi adalah ukuran langsung dari konsentrasi dari larutan.



Louis Pasteur (1822-1895) Pada tahun 1848 Pasteur memisahkan zat optik tidak aktif (asam tartarat) menjadi dua komponen optik aktif. Setiap komponen optik aktif memiliki sifat identik dengan asam tartarat (kepadatan, titik lebur, kelarutan, dll) akan tetapi salah satu komponen diputar cahaya terpolarisasi searah jarum jam (+) sedangkan komponen lain diputar cahaya terpolarisasi dengan jumlah yang sama berlawanan (-). Pasteur membuat proposal yang masih berdiri sebagai dasar stereokimia: Molekul-molekul kembar asam tartarat adalah bayangan cermin satu sama lain! Penelitian tambahan oleh Pasteur mengungkapkan bahwa salah satu komponen dari asam tartrat dapat dimanfaatkan untuk gizi oleh mikro-organisme tetapi yang lain tidak bisa. Berdasarkan percobaan ini, Pasteur menyimpulkan bahwa sifat biologis zat kimia tidak hanya tergantung pada sifat dari atom yang terdiri dari molekul tetapi juga pada cara di mana atomatom ini tertata dalam ruang.



Jacobus van't Hoff (1852-1911) Pada tahun 1874 sebagai mahasiswa di Universitas Utrecht, van't Hoff mengusulkan karbon tetrahedral. Proposal didasarkan pada bukti dari jumlah isomer: Konversi CH4 menjadi CH3Y (Y = Cl, Br, F, I, OH, dll) menghasilkan hanya satu struktur. Ketika CH3Y diubah menjadi CH2YZ (CH2Cl2, CH2ClBr, CH2BrF, dll), hanya satu struktur yang pernah diamati. van't Hoff menyadari bahwa keempat hidrogen dalam CH4 harus setara (lingkungan yang sama) dan geometris persegi itu dikesampingkan karena akan membentuk dua struktur sebagai berikut : 4



Untuk CH4 tetrahedral, empat hidrogen setara berada di sudut dengan sudut HCH dari 109,5 °



Karbon tetrahedral tidak hanya bekerja sama dengan tidak adanya isomer CH3Y dan CH2YZ, tetapi juga meramalkan adanya isomer bayangan cermin. Ketika karbon membuat empat ikatan tunggal dengan empat kelompok berbeda seperti CHFClBr, nonsuperimposable cermin-gambar molekul (enantiomer) ada:



Ini enantiomer menampilkan sifat fisik hampir sama kecuali untuk arah rotasi dari cahaya terpolarisasi. Sebuah campuran yang sama dari si kembar cermin gambar secara optik tidak aktif sejak rotasi membatalkan satu sama lain. Sebuah karbon dengan empat kelompok yang berbeda dikatakan memiliki "pusat kiral." Contoh molekul yang mengandung satu atau lebih pusat kiral ditunjukkan dengan tanda bintang merah. Meskipun atom hidrogen tidak ditampilkan, menganggap mereka hadir untuk memberikan karbon empat obligasi. Sebagai jumlah pusat kiral (C *) meningkat, begitu juga jumlah stereoisomer (struktur yang sama tetapi berbeda dalam orientasi ruang). Jumlah maksimum stereoisomer yang mungkin adalah 2x di mana x adalah jumlah pusat kiral per molekul.



5



Emil Fisher (1852-1919) Pada tahun 1894 Fisher dilakukan salah satu prestasi paling luar biasa dalam sejarah kimia: Dia mengidentifikasi 16 stereoisomer untuk aldohexoses (C6H12O6), anggota yang paling menonjol yang D-glukosa.



Fisher menggunakan representasi silang (sekarang disebut Fisher proyeksi) untuk membedakan bentuk tiga dimensi. Proyeksi Fisher ditampilkan untuk D dan Lglucose (D / L inovasi lain Fisher).



Vladmir Prelog (1906-1998) Prelog dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang kimia (1975) untuk penelitian stereokimia alkaloid, antibiotik, enzim, dan senyawa alam lainnya. Dia merancang perbedaan stereokimia digunakan saat ini untuk konfigurasi gambar cermin: R / S sebutan untuk enantiomer dan Z / E untuk isomer geometris.



6



Enantiomer Berasal dari kebalikan kata Yunani "enantio" yang berarti, enantiomer adalah struktur cermin nonsuperimposable gambar. Karena mereka memiliki sifat fisik yang identik - kecuali arah rotasi dari cahaya terpolarisasi - mereka sering dipandang sebagai satu kesatuan. Tapi enantiomer dapat menunjukkan sifat kimia yang berbeda ketika mengalami lingkungan kiral, yaitu setiap lingkungan terdiri dari enantiomer tunggal. Berikut adalah beberapa contoh untuk menunjukkan titik: Pada tahun 1960, banyak wanita hamil yang telah mengambil thalidomide rasemat melahirkan bayi cacat. Penyelidikan selanjutnya menunjukkan hanya versi tangan kanan obat untuk menyebabkan cacat lahir yang sama pada embrio tikus. Ditawarkan di atas meja di sejumlah obat nyeri seperti Advil dan Nuprin, ibuprofen berisi aktivitas terapeutik hanya dalam isomer (+). Tubuh kita hanya bisa memetabolisme (+) glukosa dan tidak (-) glukosa. (+) Leusin rasanya manis sementara (-) leusin pahit. Tubuh kita dapat memanfaatkan saja (-) asam amino. Menurut teori reseptor-situs modern, obat menempel ke situs tertentu melalui tiga kemampuan ikatan dimensi. Fit dari obat ke situs reseptor dibandingkan oleh Fisher dengan fit dari kunci ke kunci: Obat yang tepat adalah "kunci" yang dapat menyesuaikan diri dengan 7



reseptor "kunci" dan menghidupkan respon biologis yang diinginkan. Kadang-kadang dua tombol yang sedikit berbeda akan muat di dalam kunci yang sama, tetapi hanya satu yang akan membuka pintu. Ketika mengalami lingkungan kiral seperti tubuh manusia, bagaimana cermin kembar gambar dibedakan? Diskriminasi antara enantiomer, yang disebut pengakuan kiral, tergantung pada tingkat interaksi dipamerkan antara masing-masing enansiomer dan situs ikatan kiral. Di satu sisi, pengakuan kiral mirip dengan pencocokan tangan kanan dengan sarung tangan kanan. Gambar di bawah merupakan interaksi antara ikatan kiral situs-CXYZ dan enansiomer CWXYZ. Untuk satu enantiomer, interaksi tiga titik diperbolehkan di XX, YY, dan ZZ; enansiomer lain hanya dapat menampung interaksi dua titik di XX dan YY dengan situs pengikatan sama kiral. Dalam hal ini, pengakuan kiral bergantung pada tidak adanya kecocokan ZZ bersama dengan dua interaksi lainnya.



Banyak zat yang digunakan oleh organisme hidup optik aktif (asam amino, karbohidrat, enzim). Kimiawan mengatakan, "Perlu aktivitas optik untuk mendapatkan aktivitas optik." Jadi bagaimana zat optik aktif (enantiomer tunggal) berasal? Pertimbangkan mengubah etanol menjadi zat optik aktif:



Hidrogen yang terikat pada karbon yang membawa gugus OH dikatakan heterotopic (posisi yang berbeda). Pergantian untuk satu atau yang lain mengarah ke enantiomer tunggal. 8



Hidrogen yang mengarah ke konfigurasi R-ditunjuk SDM dan S-konfigurasi HS. Enzim kami mampu memetabolisme etanol dengan penghapusan eksklusif HR. Tapi enzim (situs kiral) perlu berinteraksi dengan tiga kelompok lainnya (CH3, OH, dan HS) untuk membuat SDM rentan untuk eliminasi.



2.2



Tiga Aspek Stereokimia Tiga aspek stereokimia adalah sebagai berikut :



1. Konformasi molekul: Berkaitan dengan bentuk molekul dan bagaimana bentuk molekul itu diubah akibat adanya putaran bebas disepanjang ikatan C-C tunggal. 2. Konfigurasi berkaitan dengan Kiralitas molekul: Bagaimana penataan atom-atom disekitar atom karbon yang mengakibatkan terjadinya isomer. 3. Isomer Geometrik terjadi karena ketegaran (rigit) dalam molekul yang mengakibatkan adanya isomer. Isomer adalah senyawa-senyawa karbon yang memiliki rumus molekul sama tetapi rumus strukturnya berbeda. Pada senyawa hidrokarbon, rumus kimia menunjukkan jumlah atom karbon dan setiap unsur yang terdapat dalam satu molekul senyawa. Rumus kimia senyawa propana adalah C3H6, rumus kimia ini menunjukkan bahwa setiap molekul propana terdiri atas tiga atom karbon dan enam atom hidrogen. Rumus struktur molekul adalah rumus kimia yang menunjukkan cara atom-atom diikatkan antara satu sama lain dengan ikatan kovalen dalam struktur molekul senyawa tersebut. Keisomeran senyawa hidrokarbon adalah suatu fenomena, karena dua atau lebih senyawa hidrokarbon memiliki rumus kimia yang sama, tetapi memiliki struktur molekul yang berbeda. Struktur-struktur molekul yang berbeda tetapi rumus kimianya sama ini disebut isomer. Terdapat 4 jenis isomer, yaitu : 1. Isomer Kerangka 2. Isomer Posisi atau Isomer Struktur 9



3. Isomer Fungsi 4. Isomer Geometri



2.3



Dua Kelas Utama dari Isomer Isomer ialah senyawa berbeda dengan formula kimia yang sama 2 kelas utama isomer



tersebut yaitu: Konstitusional isomer dan stereoisomer. Konstitusional isomer berbeda pada cara atom tersebut terhubung satu sama lain. Sifatnya yaitu: 



Nama IUPAC yang berbeda







Gugus fungsi bisa sama tau beda







Sifat fisik yang berbeda, sehingga bisa dipisahkan dengan pemisahan yang didasarkan perbedaan sifat fisik seperti distilasi







Sifat kimia yang berbeda. sehingga direaksikan akan menghasilkan produk yang berbeda pula 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. 2.4



Molekul Kiral dan Akiral



Semuanya memiliki bayangan cermin. maksudnya disini kita harus memperhatikan suatu molekul. sehingga diketahui molekul itu identik atau hanya bayangan cerminnya. Beberapa molekul itu seperti tangan kita. tangan kanan dan kiri merupakan pasangan bayangan cerminnya, namun tangan kita tidak identik. coba saja anda pakai sarung tangan kanan di tangan kiri, pasti tidak cocok. atau anda dapat menumpuk tangan anda secara searah, anda tak akan pernah bisa menserasi kan semua jari anda. Kiral adalah molekul yang not superimposable atau tidak bisa ditumpuk dengan bayangan cerminnya. Terkadang molekul lainnya lagi seperti kaos kaki, sepasang kaos kaki dapat di balik balik. kaos kaki dan bayangan cerminnya sama. sehingga, kaos kaki untuk kaki kanan bisa dipakai untuk kaki kiri. Akiral adalah molekul yang imposable atau bisa ditumpuk dengan bayangan cerminnya. Contohnya: Gambarkan H2O , molekul H2O ini berbentuk seperti Λ dengan urutan O-H-O . apakah senyawa tersebtu kiral atau akiral??



10



Untuk anda yang memilih akiral. benar sekali. H2O dan bayangan cerminnya identik sehingga tak bisa dibedakan perbedaan susunan atomnya karena memang tak ada yang berbeda disana.



H2O (water molecule) (Photo credit: Wikipedia)



Sedangan untuk pasangan yang berbeda atau kiral, ada sebutan khusus untuk senyawa tersebut. Yaitu enantiomer. enantiomer ialah isomer yang hanya berbeda pada penyusunan subtituennya. Bagian kimia yang berhubungan dengan struktur dalam tiga dimensi disebut stereokimia. Salah satu aspek dari stereokimia adalah stereoisomer: rumus kimia yang sama tetapi berbeda dalam cara berorientasi atom di ruang.



2.5



Klasifikasi Stereokimia



Isomer Konstitusi adalah isomer yang berbeda karena atomnya dihubungkan dalam derajat yang berbeda. Isomer ini dikatakan mempunyai konektivitas yang berbeda. 11



Contoh: C4H10



CH3CH2CH2CH3



CH3CH(CH3)2



butana C3H7Cl



CH3CH2CH2Cl 1-kloropropana



C2H6O



CH3CH2OH etanol



isobutana CH3CHClCH3 2-kloropropana CH3OCH3 dimetileter



Stereoisomer adalah isomer yang berbeda hanya dalam penataan ulang dari atomatomnya dalam ruangan. Stereoisomer bukan isomer konstitusi. Stereoisomer dapat dibagi kedalam 2 kategori umum yaitu: Diastereomer adalah isomer dimana molekul satu bukan bayangan cermin dari yang lain. Sistem cis-trans Pada sistem cis dan trans dilihat dari atom yang sama apakah berada dalam sisi yang sama atau berseberangan dalam bidang. Sistem cis-trans Pada sistem cis dan trans dilihat dari atom yang sama apakah berada dalam sisi yang sama atau berseberangan dalam bidang. Sistem (E) dan (Z) Pada sistem (Entgegen = E) dan (Zusammen = Z) sama halnya dengan sistem cis dan trans tetapi berlaku urutan prioritas.



Enantiomer adalah stereoisomer dimana molekul satu tidak dapat diimpitkan dengan bayngan cermin dari yang molekul yang lain. 12



MIROR



STEREO CENTER



TATANAMA ENANTIOMER : SISTEM R-S



13



KIRALITAS DAN AKTIVITAS BIOLOGI



SENYAWA MESO Senyawa dengan n atom karbon kiral memiliki maksimum 2n stereoisomer. Suatu stereosiomer yang mengandung karbon kiral tetapi dapat diimpitkanpada bayangan ceminnya disebut bentuk meso.



14



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Stereokimia merupakan salah satu faktor penting dalam aktivitas biologis obat oleh karena itu pengetahuan tentang hubungan aspek stereokimia dengan aktivitas farmakologis obat sangat menarik untuk dipelajari. Tiga aspek stereokimia yang akan dicakup : 



Isomer geometric







Konformasi molekul : bentuk







Kiralitas (chirality) molekul Isomer adalah senyawa-senyawa karbon yang memiliki rumus molekul sama tetapi rumus



strukturnya berbeda. Rumus struktur molekul adalah rumus kimia yang menunjukkan cara atom-atom diikatkan antara satu sama lain dengan ikatan kovalen dalam struktur molekul senyawa tersebut. Terdapat 4 jenis isomer, yaitu : 1. Isomer Kerangka 2. Isomer Posisi atau Isomer Struktur 3. Isomer Fungsi 4. Isomer Geometri 3.2 Saran Untuk mengetahui tentang stereokimia sangat diperlukan untuk memahami teori-teori yang sudah ada agar tidak terjadi kesalahan.



15



DAFTAR PUSTAKA Fessenden dan Fessenden. 1986. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga. http://bisakimia.com/2013/02/11/dasar-dasar-stereokimia/ http://fitriyanie2507.blogspot.com/2013/01/stereokimia.html



16



17