Transcript Document 7530861

MATERI KULIAH KIMIA ORGANIK II
SMT IV
3 SKS
BAB I.
STEREO KIMIA
BAB II.
SENYAWA BERGUGUS FUNGSI JAMAK
BAB III. KARBOHIDRAT
BAB IV.
BAB V.
BAB VI.
ASAM AMINO, PEPTIDA, DAN
PROTEIN
LEMAK
HIDROKARBON AROMATIK
POLISIKLIK
1. Buku Teks Kimia Organik II (Matsjeh, S.,
et.al., 1996,
Kimia Organik II,
Departemen Pendidikan dan
Kebudayaan
DIKTI)
2. Fessenden, R.J., and J S Fessenden, 1997,
Kimia
Organik, Alih Bahasa A.H
Pudjaatmaja, Jilid 1, Edisi ketiga, Jakarta:
Erlangga
3. Paul R Young, 2000, Organic Chemistry On
Line,
University Illinois Chicago
4. Solomons, 2000, Organic Chemistry, 6th
edition, Wiley
and Sons
SOME ADVICE ON STUDYING
FOR ORGANIC CHEMISTRY
STRUCTURE OF KNOWLEDGE IN ORGANIC CHEMISTRY
missing
material
Builds like a
pyramid balanced
on its point.
If something is missing …..
The whole structure
collapses !!!
MATERIAL IN THIS COURSE IS CUMULATIVE
STUDY TO UNDERSTAND THE MATERIAL
The material keeps building on itself.
ANYTHING THAT YOU DO NOT MASTER WILL
COME BACK TO HAUNT YOU LATER
You literally cannot forget anything in this course.
WE WILL BUILD ON EARLIER TOPICS TO
DEVELOP NEW ONES
IF YOU DON’T UNDERSTAND SOMETHING
….. GET HELP AS SOON AS YOU CAN
See me after class, during office hours, or make
an appointment.
DO AS MANY PROBLEMS AS YOU CAN FIND
TIME FOR IN YOUR SCHEDULE
Active learning is more effective than passive study.
Doing problems really cements your understanding
it requires you to apply what you learn.
THE END-OF-CHAPTER PROBLEMS ARE THE
MOST HELPFUL
6 LANGKAH PENTING UNTUK SUKSES
KIMIA ORGANIK
1) berada di kelas;
2) bertanya di kelas (jika menemui kesulitan)
3) Take good notes = buat catatan yang baik
persiapan dengan membaca materi sebelum
masuk kelas, setelah kuliah: baca lagi,
buat Ringkasan dan tulis kembali
4) Kerjakan PR pada waktunya
5) Practice, practice, practice!
6) Pelajari bagaimana ujian dengan baik
STRANGE BUT TRUE
We retain : 90% of what we say
as we do a thing
ACTIVE
70% of what we say as we talk
50% of what we see and hear
30% of what we see
20% of what we hear
10% of what we read
PASSIVE
….. a psychological study
STEREO KIMIA
Studi mengenai molekul-molekul dalam ruang 3 dimensi
Bagaimana atom-atom dalam suatu molekul ditata dalam
ruangan satu relatif yang lain
1. ISOMER GEOMETRI
Ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan
isomer
2. KONFORMASI MOLEKUL
bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini bisa berubah
3. KIRALITAS MOLEKUL
Bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar
atom C dapat mengakibatkan isomer
Pusat stereo;
titik dalam suatu molekul yang menghasilkan
stereoisomer
jumlah stereoisomer yang mungkin adalah = 2n ,
n pusat stereo
Pusat Khiral – ‘chirogenic centre’ =
‘pusat yang menghasilkan senyawa khiral
• Pusat khiral = pusat asimetrik ;
mengikat 4 atom/gugus berbeda
H3CH2C
*
H3C C Br
H A
Pusat khiral
Br
* CH CH
C
2
3
H3C
H B
A and B = enantiomers (‘optical isomers’)! –
• Enantiomer adalah khiral! –
• senyawa khiral tidak berimpit dengan bayangan
cerminnya.
Why is chirality important?
Chiral species fits in chiral binding
site (matched key and lock)
Chiral species does not fit in
binding site (mismatched key
and lock)
Loius Pasteur
isomers adalah senyawa berbeda yang memiliki rumus
molekul sama, contoh C4H8:
Stereoisomer Alkena; Isomer Geometri,
Ada perbedaan letak gugus-gugus/atom-atom
1. Dilihat prioritas substituen yang terikat langsung
ke C ikatan rangkap;
Nomor atom tertinggi memperoleh prioritas tertinggi
Contoh; H– < C– < N– < O– < Cl–.
(untuk isotop; prioritas sesuai dengan namor massa)
2. Jika atom yang terikat langsung ke ikatan rangkap
sama; maka lihat atom berikutnya.
Contoh;
CH3– < C2H5– < ClCH2– < BrCH2 < CH3O–
3.
Jika 2 gugus prioritas tertinggi terletak pada satu
sisi = cis
Jika 2 gugus prioritas tertinggi terletak pd sisi
berlawanan = trans
4. bila ke empat gugus atau atom yang terikat ke
atom C ikatan rangkap berbeda; maka dipakai
penamaan E (= entgegen) & Z (=zusammen),

Z equivalent ke cis dan E equivalent ke trans.
Sistem E dan Z
ISOMER GEOMETRI PADA SENYAWA
SIKLIK
H
H
H
Di atas bidang;
Gugus terikat pada
ujung-atas garis vertikal
H
H
CH3
H
H
H
H
OH
H
Di bawah bidang;
Gugus terikat pada
Ujung-bawah garis vertikal
Contoh:
Konformasi Senyawa
Rantai Terbuka

Gugus-gugus yang terikat oleh ikatan
sigma dapat berotasi mengelilingi ikatan,

Dapat memiliki tak terhingga banyak posisi
didalam ruang relatif satu terhadap yang
lain

Menggunakan Proyeksi Newman
Hanya ada 1 ikatan C-C, struktur rotasi (rotamer) yang ada:
staggered dan eclipsed.
Nama
Konforme r
Wedge-Hatched
Bond Structure
Sawhorse
Structure
Newman
Projection
Bond Repulsions
in Ethane
Profil Energi Potensial untuk Konformer Etana
Dihedral Angle
Profil Energi Potensial untuk Konformer Butana
Aspek penting dari
Stereoisomer Konformasi:
1.Interkonfersi konformasi dalam molekul
sederhana terjadi cepat pada temperatur
kamar, isolasi konformer murni biasanya tidak
mungkin.
2. Konformer spesifik membutuhkan tatanama
khusus, seperti staggered, eclipsed, gauche
dan anti
3. Konformer spesifik tersusun dari sudut
dihedral.
4. konformasi Staggered sekitar ikatan tunggal
C-C lebih stabil (punya energi potensial
terendah) dibandingkan konformasi eklips.
5. Konformer Gauche pada butana kurang
stabil dari pada konformer anti sekitar 0,9
Kkal/mol. Nilai ini disebabkan rapatnya 2
gugus metil (steric hindrance) pada struktur
Gauche
6. Konformer Butana B dan C memiliki struktur
bayangan cermin yang tidak identik, sudut
dihedral 2400 & 3000.
Bentuk Senyawa Siklik
600
900
1080
Sudut ikatan menurut BAEYER
1200
Diagram proyeksi
Menggambarkan struktur 3 dimensi
ke 2 dimensi :
Proyeksi Fischer
 Proyeksi Newman

Proyeksi FISCHER

Vertikal; menjauhi pembaca
 Horizontal; mendekati pembaca
 Proyeksi Fischer bisa berotasi dan dimanipulasi
 Rotasi 900 tidak dibolehkan; karena menghasilkan
enantiomer awal.
 Rotasi 1800 menghasilkan konfigurasi identik, rotasi
2700 menghasilkan enantiomer
Aturan Penataan ulang proyeksi Fischer :
1.
merubah 2 gugus pd proyeksi Fischer; menghasilkan
enantiomer dari senyawa awal
2.
perubahan gugus 2 kali menghasilkan stereokimia awal
Proyeksi Fischer dengan 2 C khiral
Urutan penataan ke 4 gugus di sekitar atom khiral
Tata nama R, S
(R = Rektus = ke kanan ; S = Sinister = Kiri)
(R)-alanine
1. Urutkan ke 4 gugus (berdasarkan prioritasnya)
Berdasarkan no atom; dari yg terikat langsung
pada C kiral
b. Bila atom yang terikat langsung pada C khiral sama;
maka prioritas ditentukan oleh atom berikutnya
c. Ikatan rangkap 2 dianggap mengikat 2 atom
yang sama
d. Ikatan rangkap 3 dianggap mengikat 3 atom
yang sama
e. Atom yang mengikat 2 C yang riel punya prioritas
lebih tinggi dari pada C dengan ikatan rangkap
2. Isotop dengan massa lebih besar memperoleh
prioritas lebih tinggi
3. Proyeksikan molekul sehingga ggs prioritas
terendah berada di belakang
4. Tarik suatu anak panah dari gugus prioritas
tertinggi ke terendah
Jika searah dengan putaran jarum jam = R
Jika berlawanan dengan putaran jarum jam = S
Urutan prioritas: Cl (tertinggi) > C-C > C-H > H.
Sehingga
(R)-2-khlorobutana
H3CH2C
* Br
C
H3C
H
Br
* CH CH
C
2
3
H3C
H
b
H3CH2C
a
*
d H C Br
H3C c
a
Br
b
*
C CH2CH3
dH
H3C c
H3CH2C b
*
dH C Br
a
(S)-2-bromoH3C c
butane
a Br
* b
C CH2CH3
dH
H3C
c
(R)-2-bromo-butane
CH3CH2O
* Br
C
H
H3C
b
CH3CH2O
a
*
d H C Br
H3C c
H3C c
a
b
*
CH3CH2O C Br
Hd
H3Cc
(R)-(1-bromoethyl)
ethyl ether
a
H C* Br
d
CH3CH2Ob
a OH
c
C*
Hd
b CH CH
2
3
H3C
HO
*
C
H
H3CH2C
H3C
HO a
b
*
C
Hd
H3CH2C
H3C c
(R)-2-butanol
a OH
C*
b
c
H3C H CH2CH3
d
Contoh
• Gambarkan struktur dari (S)-1-kloro-2-butanol !
Posisi struktur : ClCH2C*H(OH)CH2CH3
Pusat khiral (C*) pada C2:
gugus yang terikat ke C* : HO- , ClCH2-, CH3CH2-, H- .
Perioritas : HO- = a, ClCH2- = b, CH3CH2- = c, H- = d
a OH
a
OH
1 2 C* 3 4
1 2 C* 3 4
ClCH2
CH2CH3
C*
H c
ClCH2
b
CH
CH
2
3
b
c
H
d
d
(S)-
Berikan stereostruktur dari (R)-2-iodopentana !
(R)- 2-iodopentana: CH3C*H(I)CH2CH2CH3;
Pusat khiral (C*) di C2 
Gugus pada C* : I- , CH3-, CH3CH2CH2, H- .
Prioritas: I- = a, CH3CH2CH2- = b, CH3- = c, H- = d
Ia
a
C*
c
d
b
1 2C* 3 4 5
H3C
CH2CH2CH3
c H b
d
(R)- 2-iodopentana
2 Pusat Khiral
H3C
C
H3C
H
*C
*C
H
Br
c1
(2R) H3C
Br
b
H3C
d
H a
*C Br
2
C
Br
H
Senyawa C – dua pusat khiral…..
H
H3C
Br
b C
4 3C *
(3S) H C
Br
3
c dH a
(2R,3S)-2,3-dibromobutane
Tetapi…apa C senyawa khiral ?
… is it non-superimposable upon its mirror image?
-Bidang cermin atau
bidang simetri
Lihat C dan cerminnya D :
1
(2R) H3C
(3S)
H3C
C 4
H
C
* 2
*C 3
H
Br
Br
Br
Br
H
2 C*
3 C*
1
CH3 (2S)
CH3
H 4 D
Br
(3R)
(2R,3S)- or meso-2,3-dibromobutane
Br
H
C
*
C*
H
1
CH3
CH3
D
C and D identical!
Lanjutan ….
Senyawa Meso: setiap pusat khiral dihubungkan dengan
gugus yang sama dalam bidang cermin
1 H
H 1
H3C
Br
HO
COOH
C2
(2R,3S)- or meso-2,3C
*
* 2
dihydroxybutanedioic acid
3
3
*C
*C 4
or
H3C
Br
HO
COOH
meso-tartaric acid
4 H
H
(2R,3S)- or meso2,3-dibromobutane
Br
Br
*
*
H
H
(1R,2S)-1,2-dibromocyclobutane
m.p. 140 °C
Bukan senyawa meso!
1
H3C
H3C
4
H
C
* 2
*C 3
H
Br
Cl
(2R,3S)-2-bromo-3-klorobutana
Diastereoisomer
Compounds C, E and F
(2R)
(3S)
1
H3C
H3C
C 4
H
C
* 2
*C 3
H
Br
Br
H 1
1 H
H3C
Br
Br
CH3
(2R)
*C 2
2C *
3C*
*C 3
(3R)
Br
CH3 H3C
Br
H 4
E
F
4 H
(2S)
(3S)
• E,F not superimposable – both chiral- enantiomers!
• Relationship between C and E or C and F:
diastereoisomers!
• Stereoisomers which are not enantiomers are diastereoisomers or
diastereomers.
HO
m.p. 140 °C
H
1
COOH
* C2
*C3 4
HO
COOH
H
(2R,3S)- or meso2,3-dihydroxybutanedioic acid
or
meso-tartaric acid
HO
HOOC
H
*C
*C
H
COOH
m.p. 170 °C
OH
(2R,3R )2,3-dihydroxybutanedioic acid
or
(2R,3R)- tartaric acid
Properties of Enantiomers
Identical m.p., b.p., differ in specific rotation:
Solution irradiated with plane polarized light;  = 589 nm (sodium ‘D’
emission line) in polarimeter.
rotation °  ‘to the right’ – ‘dextrorotatory’ d- or (+);
‘to the left’ – ‘levorotatory’ l or (-).
specific rotation []589 = .100/c.l
c = conc. g./100mL
l = length of sample tube (dm)
• Optically active compound: displays optical rotation
- pure enantiomer, or mixture of enantiomers containing more
than 50% of one enantiomer.
• Racemic mixture: mixture contains 50% of each enantiomer,  = 0°.
• Racemate or racemic ‘compound’ (rac): crystalline or pure liquid 1:1
mixture of enantiomers
Properties of Enantiomers (cont.)
Examples
HO
H
1
COOH
* C2
*C3 4
HO
COOH
H
[]D = 0°
m.p. 140 °C
(2R,3S)- or meso-tartaric acid
HO
HOOC
H
*C
*C
H
COOH
HOOC
OH
HO
*C
*C
H
OH
COOH
[]D = -12.4°
m.p. 170 °C
[]D = +12.4°
m.p. 170 °C
(2R,3R)- (+)-tartaric
acid
rac- or (2RS,3RS)tartaric acid
or
(±)- tartaric acid
H
(2S,3S)-(-)tartaric acid
Racemate
[]D = 0°
m.p. 210 °C
-crystals consist of 1:1
mixture of enantiomers