3. Stereokimia, Isomer Optik, Kiralitas, Campuran Rasemik, Konfigurasi R-S & D-L

By Team Teaching Pharmacy UnisbaEditted by Nety Kurniaty

Stereoisomer Isomer Geometrik : isomer cis-trans. Enantiomer: bayangan cermin yang tidak dapat diimpitkan, merupakan molekul yang berbeda. =>

cis-1,2-dichlorocyclopentanetrans -1,2-dichlorocyclopentane

H

ClH

ClH

ClH

ClH

ClCl

HH

ClCl

H

Kiralitas Sarung tangan kiri tidak dapat diimpitkan dengan sarung tangan kanan.

Bayangan benda di cermin berbeda dengan benda sebenarnya. =>

Karbon kiral Karbon tetrahedral dengan berikatan dengan 4 gugus yang berbeda disebut kiral.

Bayangannya merupakan senyawa yang berbeda (enanenanssiomeriomer). =>

StereoisomerismeKiral : Suatu objek yang tidak dapat diimpitkan dengan bayangan cerminnya Atom karbon kiralAtom karbon kiralPusat kiralPusat kiral

Mirror Planes of Symmetry

Perhatian! Jika tidak ada plane of symmetry, molekul tersebut dapat saja kiral atau akiral. Lihat apakah bayangan cerminnya dapat diimpitkan. =>

Jika berikatan dengan dua gugus yang sama, karbon itu disebut akiralakiral. (animation)

Suatu molekul dengan an internal mirror plane tidak disebut kiral.*

Bayangan cerminnya tidak sama , meskipun telah diputar!Keduanya adalah 3-metilhexana yang berbeda

enantiomerenantiomer

Nomenklatur (R), (S) Molekul berbeda (enantiomer) mempunyai nama yang berbeda.

Biasanya hanya satu enansiomer yang mempunyai aktifitas biologis

Konfigurasi disekitar karbon kiral ditandai dengan (R) and (S).

CC

O OH

H 3C NH 2H

natural alanine=>

Penetapan prioritas

CC

O OH

H 3C NH 2H

natural alanine1

2

3 4

Cl

HCl

H*

12

34

1 2

3

4

=>

CCO

H

CH CH 2

CH 2OHCH(CH 3)2* C

C

C

CH 2OHCH(CH 3)2

H O

O

C

CH CH 2

C

*expands to

Penetapan Konfigurasi Sistem (R) atau (S)

Bayangkan molekul dalam bentuk 3D, putar molekul hingga gugus berprioritas rendah berada di belakang.

Gambar panah dari gugus berprioritas paling tinggi ke rendah.

Searah jarum jam = (R), berlawanan jarum jam = (S) =>

CH3

C3H7C2H51122

33RR

Sifat Enansiomer Mempunyai titik didih, titik leleh dan berat jenis sama

Indeks biasnya sama Arah rotasi pada polarimeter berbeda Interaksi dengan molekul kiral lain berbeda seperti Enzim Taste buds, scent

=>

Optis Aktif Rotasi cahaya terpolarisasi bidang Enansiomer memutar cahaya ke arah yang berlawanan, dengan sudut tertentu. =>

Polarimetri Menggunakan cahaya monokromatik, biasanya natrium D

Saringan polarisasi yang dapat dipindahkan untuk mengukur sudut

Searah jarum jam = dextrorotatory = d or (+) Berlawanan jarum jam = levorotatory = l or (-) Tidak berhubungan dengan (R) dan (S) =>

Perbedaan Aktifitas Biologi

=>

Campuran Rasemik Enansiomer d- and l- dalam jumlah seimbang.

Notasi: (d,l) or () Tidak bersifat optis aktif. Campuran rasemik mempunyai titik didih dan titik leleh yang berbeda dengan enansiomernya!

=>

Produk RasemikJika perekasi yang tidak optis aktif digabungkan untuk membentuk molekul kiral, maka akan terbentuk campuran rasemik enansiomer.

=>

Kiralitas Konformer Jika terjadi kesetimbangan pada dua konformer kiral, maka molekul tersebut bukan kiral.

Memutuskan kiralitas dengan cara melihat konformer yang paling simetris.

Siklohesana secara rata-rata dapat dikatakan berbentuk planar. =>

Konformer berubah-ubahH

BrH

Br

H

BrH

BrBayangan cermin yang tidak dapat diimpitkan,Tapi mempunyai energi yang sebanding daninterconvertible.

BrBr

H H

Gunakan Anggapanplanar.

=>

Konformer tak berubah-ubahJika konformer terganggu sterik, konformer tersebut mungkin merupakan enansiomer

=>

Allena Senyawa kiral Senyawa kiral tanpa atom karbon kiral Mengandung karbon berhibridisasi sp dengan ikatan rangkap bersebelahan : -C=C=C-

Karbon ujung harus berikatan dengan dua gugus yang berbeda.

Allena yang akiral.

=>

Proyeksi Fischer Gambar datar yang menunjuka molekul 3D Karbon kiral berada di perpotongan garis horizontal dan vertikal.

Garis horizontal menunjukan ikatan yang berada keluar dari kertas ke arah pengamat.

Garis vertikal menunjukan ikatan yang berada di belakang kertas menjauhi pengamat.

Konformasi absolutKonformasi absolut: pengaturan ruang empat gugus disekitar atom karbon(+)-glyceraldehyde: gugus –OH berada di kanan

( suatu struktur molekul )

OHCHO

HCH2OH

Fisher Projection Regular projectionClockwise, S Clockwise, R Counterclockwise, R Counterclockwise, S

OHCHO

CH2OH

1122

33

44

1122

33

Aturan Fischer Cabang karbon berada pada garis vertikal

Karbon teroksidasi tertinggi berada di paling atas.

Rotasi sebesar 180 pada bidang datar tidak mengubah molekul.

Jangan memutar 90! Do not turn over out of plane! =>

Bayangan Cermin Fischer Mudah digambar, mudah menemukan enansiomer, mudah menemukan bayangan cermin dalam bidang.

Contoh:CH 3

H ClCl H

CH 3

CH 3Cl HH Cl

CH 3

CH 3H ClH Cl

CH 3=>

Fischer (R) dan (S) Prioritas terendah (biasanya H) disimpan di depan, sehingga atom yang akan ditetapkan disimpan dibelakang!

Prioritas 1-2-3 searah jarum jam adalah (S) dan prioritas 1-2-3 berlawanan jarum jam adalah (R).

Contoh: CH 3H ClCl H

CH 3

(S)

(S) =>

Gambar (R)-2-butanol

22 3 43 4 11

OH

C2H5CH3

112233

CH3C

CC

OH

HCH3

CC

COH

H

Diastereomer Stereoisomer yang bukan bayangan cermin. Isomer geometrik (cis-trans) Molekul dengan dua atau lebih karbon kiral. =>

Alkena

Isomer cis-trans bukan merupakan bayangan cermin, sehingga termasuk diastereomer.

C CH H

CH 3H 3Ccis-2-butene trans-2-butene

C CH

H 3C

CH 3

H =>

Senyawa Siklik Mempunyai kemungkinan isomer Cis-trans.

Juga memiliki enansiomer. contoh: trans-1,3-dimetilsikloheksana

CH3

HH

CH3

CH3

HH

CH3

=>

Dua atau lebih atom karbon kiral Enansiomer? Diastereomer? Meso? tetapkan

(R) atau (S) pada tiap atom karbon kiral. Enansiomer mempunyai konfigurasi yang berlawanan pada tiap corresponding chiral carbon.

Diastereomer mempunyai beberapa pasangan, beberapa konfigurasi berlawananhave some matching, some opposite configurations.

Senyawa meso mempunyai bayangan cermin dalam bidang.

Jumlah maksimum stereoisomer optis untuk suatu senyawa adalahs 2n, dimana n = jumlah atom karbon kiral. =>

ContohCO O H

H O HHO H

CO O H(2R,3R)-tartaric acid

CO O H

CO O H

HO HH O H

(2S,3S)-tartaric acid

=> (2R,3S)-tartaric acid

CO O H

CO O HH O HH O H

Fischer-Rosanoff Convention: D and L

Before 1951, only relative configurations could be known.

Sugars and amino acids with same relative configuration as (+)-glyceraldehyde were assigned D and same as (-)-glyceraldehyde were assigned L.

With X-ray crystallography, now know absolute configuration of : D is (R) and L is (S).

No relationship to dextro- or levorotatory. =>

Penentapan D and LCHO

H OHCH 2OH

D-(+)-glyceraldehyde

*CHO

H OHHO HH OHH OH

CH 2OHD-(+)-glucose

*

COOHH 2N H

CH 2CH 2COOHL-(+)-glutamic acid

*=>

Sifat Diastereomer

Diastereomer mempunyai sifat fisika berbeda: t.l., t.d.

Mudah dipisahkan. Perbedaan dengan enansiomer hanya pada reaksi dengan molekul kiral lain dan arah perputaran polarisasi cahaya.

Enansiomers sukar dipisahkan. =>

Resolusi EnansiomerMereaksikan campuran rasemik dengan senyawa kiral untuk membentuk diastereomer yang dapat dipisahkan.

=>