Tugas Terstruktur Tatap Muka ke-6 dan ke-7
1. Jelaskan mengapa suatu sikloheksana terdisubstitusi cis-1,3 lebih stabil dari pada struktur trans padanannya!
Jawaban:
Beikut uraian penjelasannya:
Beikut uraian penjelasannya:
A. Konformer Sikloheksana
Suatu cincin sikloheksana dapat memiliki banyak bentuk dan molekul sikloheksana tunggal terus menerus berada dalam keadaan membengkok menjadi aneka ragam bentuk. Sejauh ini, baru dikemukakan bentuk kursi (chair form) sikloheksana. Beberapa bentuk lain yang dapat dimiliki sikloheksana sebagai berikut:
 |
Tak satupun dari konfirmasi-konfirmasi lain, mempunyai struktur hidrogen goyang yang diinginkan, seperti struktur dari bentuk (konfirmasi) kursi. Hidrogen-hidrogen eklips, seperti dalam bentuk biduk, dapat menambah energi molekul. Hal ini disebabkan karena pada konfimasi biduk, ada tolak-menolak antara elektron-elektron ikatan (ikatan C-H) dan atom-atom hidrogen bermuatan parsial positif yang saling berdekatan. Gambar berikut menunjukkan model dan Proyeksi Newman dari bentuk kursi dan biduk
 |
 |
Persyaratan energi untuk interkonversi (antar-ubahan) konfirmasi-konfirmasi sikloheksana ditunjukkan dalam gambar 4.7
Terlihat disini bahwa bentuk kursi mempunyai energi terendah, sementara bentuk setengah kursi (yang mempunyai struktur hampir datar) mempunyai energi tertinggi. Hal ini terjadi karena bentuk kursi merupakan konformer goyang dimana atom-atom hidrogennya terpisah sejauh mungkin satu dengan lainnya sehingga gaya tolak-menolaknya menjadi kecil.
B. Substituen Ekuatorial dan Aksial pada Sikloheksana
Secara kasar atom-atom karbon sikloheksana bentuk kursi membentuk suatu bidang. Untuk maksud ini, maka ditarik suatu sumbu tegak lurus bidang.
Tiap atom karbon dari sikloheksana mengikat dua atom hidrogen. Ikatan pada salah satu hidrogen terletak pada bidang cincin secara kasar. Hidrogen ini disebut hidrogen ekuatorial. Ikatan ke hidrogen yang lain sejajar dengan sumbu tersebut. Hidrogen ini disebut hidrogen aksial. Tiap atom karbon sikloheksana mempunyai satu atom hidrogen ekuatorial dan satu atom hidrogen aksial.
 |
 |
Bila gugus metil dalam metil sikloheksana berada dalam posisi aksial maka gugus metil itu dan hidrogen-hidrogen aksial pada satu sisi cincin akan saling menolak. Antaraksi antara gugus-gugus aksial disebut antaraksi 1,3 diaksial. Tolak-menolak ini minimal bila gugus metil berada dalam posisi ekuatorial. Jadi konformer dengan metil ekuatorial berenergi lebih rendah.
 |
Bila gugus metil berada dalam posisi aksial (menyumbu), konformasi cincin akan serupa dengan konformasi butana dengan gugus-gugus metil yang gauche.
Hubungan gauche dalam metilsikloheksana aksial:
 |
Bila gugus metil berada dalam posisi ekuatorial, konfirmasi cincin serupa konfirmasi butana dengan gugus-gugus metil yang anti.
Hubungan anti dalam metilsikloheksana ekuatorial:
 |
Metil sikloheksana dengan satu gugus metil yang aksial 1,8 kkal/mol kurang stabil dibandingkan konformasi dimana gugus metilnya ekuatorial. Energinya dua kali energi untuk butana (2 x 0,9 kkal/mol) karena gugus metil aksial pada cincin berinteraksi dengan dua atom aksial (satu pada karbon 3 dan satu pada karbon 5). Makin meruah gugus itu maka akan semakin besar selisih energi antara konformer aksial dan ekuatorial. Dengan kata lain hampir dapat dipastikan bahwa substituen besar pada cincin sikloheksana mempunyai posisi ekuatorial.
D. Sikloheksana Terdisubstitusi
Dua gugus yang disubstitusikan pada suatu cincin sikloheksana dapat bersifat cis ataupun trans. Cincin-cincin terdisubstitusi cis dan trans adalah isomer geometrik dan tak dapat saling diubah satu menjadi yang lain pada temperatur kamar. Beberapa bentuk kursi dari cis-1,2-dimetilsiklooheksana adalah sebagai berikut
 |
Karena senyawa ini adalah cis isomer, maka kedua gugus metil harus terletak pada satu sisi cincin, tanpa memperdulikan konformasinya. Dalam tiap konformasi kursi yang dapat digambar, selalu satu metil aksial dan metil yang lain ekuatorial. Untuk setiap sikloheksana ter-cis 1,2-disubstitusikan, 1 substituen harus aksial dan substituen yang lain harus ekuatorial.
Bila cis-1,2-dimetilsikloheksana dari satu konformer kursi ke konformer kursi yang lain, kedua gugus metil itu membalik status ekuatoria-aksial mereka. Energi konformer ini sama karena struktur dan pola ikatannya identik. Oleh karena itu senyawa ini dijumpai terutama dalam dua konformasi kursi, dengan perbandingan 50:50.
 |
Dalam trans-1,2-dimetilsikloheksana, gugus-gugus metil berada pada sisi-sisi berlawanan (dari) cincin. Dalam bentuk kursi (dari) trans-isomer, satu gugus harus terlekat pada suatu ikatan "teratas", sementara gugus yang lain pada suatu ikatan "terbawah". Beberapa bentuk kursi dari trans-1,2-dimetilsikloheksana adalah sebagai berikut
 |
Bagaimanapun juga gugus-gugus trans itu diperagakan, keduanya harus aksial (a,a) atau keduanya ekuatorial (e,e). Tak ada cara lain bagi kedua gugus agar trans dan 1,2 pada bentuk kursi sikloheksana, selain konformasi a,a dan e,e.
Konformer trans-1,2-dimetilsikloheksana:
 |
Suatu gugus metil tunggal menyukai posisi ekuatorial pada suatu cincin sikloheksana. Dua gugus metil pada suatu cincin sikloheksana juga menyukai posisi-posisi ekuatorial, jika dimungkinkan. Dalam trans-1,2-dimetilsikloheksana, konformer e,e merupakan konformer yang disukai, dengan energi yang lebih rendah daripada energi konformasi -a,a. Konformer trans e,e ini pun berenergi lebih rendah (selisih 1,87 kkal/mol) dibandingkan dengan konformer-konformer senyawa cis yang harus a,e atau e,a. Hal ini disebabkan karena pada konformer e,e gugus-gugus terpisah sejauh mungkin sehingga gaya tolak-menolak antar elektron ikatan menjadi kecil. Sebagai ringkasan, untuk 1,2-dimetilsikloheksana dapat diperlihatkan pada gambar berikut
 |
Dalam hal sikloheksana ter-1,2-disubstitusikan, trans-isomer lebih stabil dari cis-isomer, karena kedua substituennya dapat berposisi ekuatorial. Tetapi bila kedua substituent itu 1,3 satu terhadap yang lain pada suatu cincin sikloheksana, maka cis-isomer lebih stabil dari pada trans-isomer, karena kedua substituent dalam 1,3-isomer, dapat berposisi ekuatorial. Dalam trans-1,3-isomer, 1 gugus terpaksa berposisi aksial.
 |
 |
| Cis-1,3-dimetilsikloheksana |
 |
| Trans-1,3-dimetilsikloheksana |
Secara singkat dapat disimpulkan bahwa :
• * Konformasi Cis 1,2- dimetilsikloheksana adalah a, e = e, a (energi sama besar) dan trans1,2- dimetilsikloheksana adalah a, a < e, e (lebih stabil 1,87 kkal/mol). Jadi dalam kasus terdisubstitusi 1,2-sikloheksana, konformasi trans lebih stabil dari cis, karena pada transkedua substituen pada posisi ekuatorial.
• * Tetapi pada kasus tersubstitusi 1,3–dimetilsikloheksana, maka konformasi cis lebih disukai (lebih stabil) daripada posisi trans, karena pada posisi cis adalah e,e, sedangkan trans adalah a,e.
 |
| Cis-1,3-dimetilsikloheksana |
 |
| Trans-1,3-dimetilsikloheksana |
2. Tuliskan Proyeksi Fischer untuk semua konfigurasi yang mungkin dari 2,3,4-pentanatriol! Tunjukkan pasangan pasangan enantiomernya!
Jawaban:
 |
2,3-dihidroksipropanal (gliseraldehida), dan 2,3,4-trihidroksibutana (eritrosa).
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.
DAFTAR PUSTAKA
https://www.scribd.com/doc/58672179/BAB-I-organik-lanjut
http://hermalizasarah06.blogspot.co.id/
http://soniafriansyah1997.blogspot.co.id/2016/10/tugas-tatapmuka-ke-6-dan-ke-7-kimia.html
http://azhabulyamin.blogspot.co.id/2016/10/materi-kimia-organik-1_10.html
https://www.slideshare.net/mluthfan2/kd2-karbohidrat
Baiklah saya akan mencoba sedikir menambahkan jawaban saudari marta, yakni apabila gugus metil dalam metil sikloheksana berda pada posisi aksial maka gugus metil itu dan hidrogen-hidrogen aksial pada satu cincin akan saling menolak. Pada 1,3–dimetilsikloheksana dengan konformasi cis berada pada ekuatorial,akuatorial (e,e) sedangkan 1,3–dimetilsikloheksana dengan konformasi trans berada pada aksial, ekuatorial (a,e) hal ini lah yang menyebabkan suatu sikloheksana terdisubstitusi-cis-1,3 lebih stabil dari pada struktur-trans-padanan nya.
BalasHapusBaik, terima kasih atas tambahannya. Semoga postingan selanjutnya bisa lebih baik lagi.
HapusAssalamu'alaikum marta. saya ingin bertanya,ada beberapa obat yang beredar dalam bentuk campuran rasemik Contohnya adalah nikotin, tolong jelaskan mengapa(-)Nikotin lebih beracun dan berbahaya dibandingkan dengan (+)Nikotin?
BalasHapusTerima kasih
Wa'alaikumsalaam, terima kasih atas partisipasi dari saudari lika.
HapusKonsentrasi obat dalam plasma tidak selalu berkolerasi terhadap efeknya dalam tubuh manusia. Ada beberapa obat yang walaupun kadarnya dalam plasma tinggi namun tidak disertai peningkatan efek obat dalam tubuh. Hal ini dapat dipengaruhi salah satunya karena bentuk campuran rasemiknya, salah satunya yaitu Nikotin.
(-)Nikotin dilaporkan lebih beracun dan berbahaya dibandingkan dengan (+)Nikotin. Tanda “+” menyatakan arah rotasi polarimeter sesuai arah jarum jam, sedangkan tanda “-” menyatakan arah rotasi polarimeter berlawanan arah jarum jam.
Jelaskan apa yg dimaksud interaksi gugus2 aksial?
BalasHapusSubtituen ekuatorial dan aksial sumbu H aksial (sejajar sumbu ) H ekuatorial (dalam bidang)Tiap karbon cincin ( dari ) sikloheksana mengikat dua atom hidrogen. Ikatan pada salah satu hidrogen terletak dalam bidang cincin secara kasar. Hidrogen ini disebut hidrogen ekuatorial. Ikatan hidrogen lain, sejajar dengan sumbu tersebut; hidrogen ini disebut hidrogen aksial ( axial-menyumbu ). Tiap atom karbon sikloheksana memepunyai satu atom hidrogan ekuatorial dan satu atom aksial. Aksial Sebuah gugus metil lebih meruah ( bulkier ) dari pada sebuah atom hidrogen. Bila gugus metil dalam metilsikloheksana berada dalam posisi aksial, maka gugus metil itu dan hidrogen- hidrogen aksial pada satu sisi cincin akan saling menolak. Jadi interaksi gugus dua aksial yaitu antaraksi antara gugus-gugus aksial, disebut antaraksi 1,3-diaksial.
HapusBaiklah saya akan mencoba sedikir menambahkan jawaban saudari marta, yakni apabila gugus metil dalam metil sikloheksana berda pada posisi aksial maka gugus metil itu dan hidrogen-hidrogen aksial pada satu cincin akan saling menolak. Pada 1,3–dimetilsikloheksana dengan konformasi cis berada pada ekuatorial,akuatorial (e,e) sedangkan 1,3–dimetilsikloheksana dengan konformasi trans berada pada aksial, ekuatorial (a,e) hal ini lah yang menyebabkan suatu sikloheksana terdisubstitusi-cis-1,3 lebih stabil dari pada struktur-trans-padanan nya.
BalasHapusTerima kasih atas tambahannya
HapusTolong jelaskan apa yang dimaksud dengan konformasi goyang dan berikan contohnya dalam kehidupan sehari-hari.
BalasHapusKonformasi bentuk goyang (Staggered) merupakan suatu konformasi yang memiliki energi rendah di mana ikatan antar atom-atom hidrogen yang berdekatan saling menjauh (memaksimalkan pemisahan) antara satu sama lain (60 derajat sudut dihedral).
BalasHapusContohnya isomer konformasi pada senyawa etana (CH3-CH3).
Etana dapat digunakan sebagai refrigeran dalam sistem pendingin cryogenic. Dalam penelitian ilmiah, etana cair digunakan untuk berubah menjadi kaca sampel kaya air untuk mikroskop elektron. Vitrifikasi air didorong oleh pendinginan cepat. Sebuah lapisan tipis air dengan cepat tenggelam dalam etana cair pada -150 ° C atau lebih dingin, membeku terlalu cepat menjadi air mengkristal. Pembekuan cepat ini tidak mengganggu struktur benda-benda lembut yang hadir dalam keadaan cair, karena pembentukan kristal es dapat dilakukan.