TUGAS
TERSTRUKTUR 3
PENJELASAN
KENAPA SUATU SIKLOHEKSANA TERDISTRIBUSI-CIS-1,3 LEBIH STABIL DARIPADA
STRUKTUR-TRANS-PADANAN NYA
Kestabilan
(ketidakreaktifan) sikloalkana pada mulanya dijelaskan dengan “teori regangan
Baeyer” (Baeyer’s strain theory). Menurut teori ini, senyawa siklik seperti
halnya sikloalkana membentuk cincin datar. Bila sudut-sudut ikatan dalam
senyawa siklik menyimpang dari sudut ikatan tetrahedral (109,50) maka
molekulnya mengalami regangan. Makin besar penyimpangannya terhadap sudut
ikatan tetrahedral, molekulnya makin regang, dan berakibat molekul tersebut
makin reaktif. Bila sikloalkana mengikat substituen pada dua atau lebih atom
karbon, maka terjadi isomer cis-trans.
Setiap
atom karbon dalam senyawa alkana dan sikloalkana membentuk empat ikatan
tunggalatau memiliki hibridisasi sp3. Adanya ikatan tunggal ini menyebabkan
atom-atom dalam molekul sikloalkana bisa mengalami perubahan orientasi karena
ikatan tunggal dapat berotasi. Perubahan orientasi ini disebut konformasi.
setiap konformasi memiliki tingkat energi yang berbeda-beda. semakin rendah
tingkat energinya, maka kestabilannya semakin tinggi. begitu pula jika tingkat
energinya tinggi, maka ia semakin tidak stabil.
Dua
bentuk konformasi utama untuk sikloheksana dikenal sebagai bentuk kursi dan
perahu . Bentuk kursi itu lebih stabil daripada bentuk perahu karena bentuk
perahu memiliki bayangan ikatan C-C dan C-H. Hal ini dapat dilihat lebih baik
dalam proyeksi Newman yang telah diambil seperti yang kita cari sepanjang dua
ikatan di saat yang sama -yakni ikatan 2-3 dan 6-5. Dalam konformasi kursi,
tidak ada C-C yang “bayangan” ikatan. Namun, dalam konformasi perahu, ikatan
1-2 ini bayangan dengan ikatan 3-4, 1-6 dan ikatan yang bayangan dengan ikatan
5-4. Ini berarti bahwa konformasi perahu kurang stabil daripada konformasi
kursi dan sebagian besar molekul sikloheksana ada dalam konformasi kursi.
Namun, hambatan energi kecil cukup untuk molekul sikloheksana melewati
konformasi perahu dalam proses yang disebut ' membalik cincin '. Kemampuan
molekul untuk sikloheksana cincin-lain adalah penting ketika substituen yang
ada. Setiap atom karbon di struktur kursi memiliki dua ikatan C-H, tetapi ini
tidak identik . Salah satu ikatannya disebut sejajar karena kira-kira pada
bidang cincin. Ikatan C-H yang lain vertikal terhadap bidang cincin dan disebut
ikatan aksial.
Sudut C-C-C : 109,5°(tetrahedral)
Semua atom H pada posisi staggered
Axial : tegak lurus bidang rata-rata cincin
Equatorial : sejajar bidang rata-rata cincin
Sudut C-C-C: 109,5°(tetrahedral)
Tidak semua atom H pada posisi staggered
Kurang stabil dibanding bentuk kursi
Energi
potensial konformer-konformer pada sikloheksana
Perhatikan : Perubahan konformer
pada senyawa siklik memerlukan energi aktivasi yang jauh lebih besar
TUGAS
TERSTRUKTUR 4
PROYEKSI
FISCHER UNTUK SEMUA KONFIGURASI YANG MUNGKIN DARI 2,3,4-PENTANATRIOL DAN
PASANGAN ENANTRIOMERNYA
assalamualaikum
BalasHapussaudari vini, mengapa dalam konformasi kursi, tidak ada C-C yang “bayangan” ikatan?
assalamualaikum,dalam blog saudari ada Bentuk kursi itu lebih stabil daripada bentuk perahu karena bentuk perahu memiliki bayangan ikatan C-C dan C-H.
BalasHapustolong jelaskan lebih rinci lagi?
terimakasih
Assalamualaikum wr wb . . .
BalasHapusDalam blog anda, teori regangan Baeyer” (Baeyer’s strain theory). Menurut teori ini, senyawa siklik seperti halnya sikloalkana membentuk cincin datar ? Coba anda jelaskan lebih lanjut . . .
assalamualaikum,saya sedikit menambahakan jawaban nomor 1.
BalasHapusolekul sikloheksana dapat bersifat cis ataupun trans, bila terdisubstitusi oleh dua gugus molekul atau atom. Cis-trans 1,3-dimetilsikloheksana masing-masing mempunyai dua karbon kiral. Isomer cis mempunyai suatu bidang simetri dalam salah satu rumus segibanyak, seperti ditunjukkan, atau dalam bentuk kursinya dan merupakan bentuk meso. Isomer trans tak mempunyai bidang simetri dan berada sebagai sepasang enantiomer.
Suatu sikloheksana terdistubsituent cis-1,3 lebih stabil dari pada struktur trans padanannya, karena kedua subsituent dalam 1,3-isomer dapat berposisi ekuatorial..Sedangkan dalam trans-1,3- isomer, 1 gugusnya terpaksa berposisi aksial.
Saya akan mencoba menjawab pertanyaan saudari nita sari :
BalasHapusSemua alkana yang memiliki 4 atau lebih atom karbon akan memilikiisomeri bangun. Ini berarti bahwa ada dua atau lebih rumus bangun yang bisa dibuat untuk masing-masing rumus molekul. Sikloalkana dengan jumlah atom karbon lebih dari tiga akan membentuk lipatan atau lekukan sehingga tidak membentuk bidang datar. Meskipun lekukan menjadikan salah satu ikatan sCCCC lebih kecil daripada membentuk bidang datar, namun dengan lekukan maka atom hidrogen menjadi kurang eklips, sehingga tegangan dan tolakan antar atom memberikan struktur yang paling stabil . Konformasi pada sikloalkana juga terjadi seiring dengan perubahan tingkat energi lingkungannya. Misalnya sikloheksana yang berada dalam bentuk “konformasi kursi” berada pada suhu rendah dan “konformasi perahu” berada pada temperatur tinggi. Pada konformasi kursi, tingkat energi molekul terendah karena jarak antar atom maksimum. Pada percobaan ini dapat diketahui bentuk konformasi paling stabil dari struktur sikloheksana, yaitu konformasi kursi yang dipengaruhi oleh sudut CCC yang terbentuk pada konformasi tersebut. Sudut tersebut adalah 109.471o yang termasuk sudut normal dimana posisi atom-atom hidrogennya dalam keadaan staggered terhadap hidrogen tetangganya dengan sempurna. Energi yang dibutuhkan pada konformasi juga tak begitu besar yaitu 6.459494 kkal/mol. Begitu juga saat struktur tersebut dioptimasi, perubahan energinya juga tidak begitu besar, yaitu 5.701882 kkal/mol. Sedangkan pada konformasi perahu dan perahu terpilin, energi yang dibutuhkan untuk pembentukannya cukup besar yaitu 217.688497 kkal/mol dan 16.074155 kkal/mol, begitu juga saat struktu tersebut dioptimasi, perubahannya juga cukup besar yaitu untuk konformasi perahu teroptimasi sebesar 13.044193 kkal/mol dan untuk perahu terpilin teroptimasi sebesar 12.292326 kkal/mol. Hal ini disebabkan molekul di dalamnya mengalami tegangan sehingga keadaannya tidak terlalu stabil. Pada konformasi sikloheksana ada dua perbedaan tipe ikatan C-H, dan juga terdapat perbedaan jenis hidrogen secara kimia. Jika atom hidrogen berada pada posisi aksial dimana kedua hidrogen pada posisi vertikal, maka akan terjadi tolak menolak antar kedua atom hidrogen tersebut. Hal ini dapat menyebabkan kenaikan energi dan mengurangi kestabilan molekul. Hal inilah yang menyebabkan Bentuk kursi itu lebih stabil daripada bentuk perahu karena bentuk perahu memiliki bayangan ikatan C-C dan C-H.
saya akan mencoba menjawab pertanyaan saudari dhea aryesa :
BalasHapusIsomer konformasi timbul dari rotasi ikatan tunggal C-C. konformasi staggered adalah lebih stabil karena ikatan C-H dan atom hidrogen berjauhan satu sama lain.
Semua sikloalkana mulai dari siklopentana keatas terdapat sebagai "cincin yang berkerut". Struktur ini dikenal sebagai bentuk "kursi" dari sikloheksana – sesuai dengan bentuknya yang sedikit menyerupai sebuah kursi. Konformasi tidak hanya berlaku pada strruktur alifatik tetapi juga pada struktur siklik. Yang menarik dari konformasi struktur siklik dapat di pelajari dari model molekul sikloheksana. Dua konformasi ekstrem yang dapat dibuat adalah konfromasi ku rsi dan konformasi perahu.Teori atom karbon tetrahedral dan struktur benzene memberikan fondasi teori struktur senyawa organik. Namun, van’t Hoff dan kimiawan lain mengenali bahwa masih ada masalah yang tersisa dan tidak dapat dijelaskan dengan teori karbon tetrahedral. Masalah itu adalah keisomeran yang disebabkan oleh adanya rotasi di sekitar ikatan tunggal. Bila rotasi di sekitar ikatan C-C dalam 1,2-dikhloroetana CH2ClCH2Cl terbatas sebagaimana dalam kasus asam fumarat dan maleat, maka akan didapati banyak sekali isomer. Walaupun van’t Hoff awalnya menganggap adanya kemungkinan seperti itu, ia akhirnya menyimpulkan bahwa rotasinya bebas (rotasi bebas) karena tidak didapati isomer rotasional akibat batasan rotasi tersebut. Ia menambahkan bahwa struktur yang diamati adalah rata-rata dari semua struktur yang mungkin. Sikoalkana memiliki kereaktifan yang sangat mirip dengan alkana, kecuali untuk sikloalkana yang sangat kecil – khususnya siklopropana. Siklopropana jauh lebih reaktif dibanding yang mungkin anda kira. Alasannya karena sudut-sudut ikatan dalam cincin. Normalnya, apabila karbon membentuk empat ikatan tunggal, maka sudut-sudut ikatannya adalah sekitar 109,5°. Pada siklopropana sudut ini sebesar 60°. Dengan pasangan-pasangan elektron yang saling berdekatan, terjadi tolak menolak antara pasangan-pasangan elektron yang menghubungkan atom-atom karbon. Ini membuat ikatan-ikatan lebih mudah terputus.Pengaruh dari tolak-menolak ini akan dibahas lebih lanjut pada halaman tentang reaksi-reaksi dari senyawa-senyawa ini dengan halogen.
Dalam konformasi kursi, ada dua jenis posisi atom hidrogen yang berbeda, yaitu aksial dan ekuatorial. Hidrogen aksial terletak di bawah dan di atas bidang yang dibentuk oleh cincin atom karbon, sedangkan hidrogen equatorial terletak sepanjang bidang (pada satu bidang) dengan atom-atom karbon. Bila tiga atom karbon yang berselang satu karbon yang lain dilekukkan ke arah berlawanan (yang semula pada posisi atas dijadikan posisi bawah), maka atom hidrogen aksial pada cincin itu akan dirubah menjadi hidrogen ekuaorial. Perubahan konformasi ini pada suhu tinggi terjadi secara sangat cepat dan terus menerus. Tetapi pada suhu sangat rendah, misalnya -100oC, konformasi yang satu dapat dipisahkan dari konformasi yang lain. Berdasarkan uraian mengenai sudut ikatan dan lekukan bidang pada sikloalkana, dapat dikatakan bahwa kestabilan struktur sikloalkana dapat dilihat dari adanya tegangan sudut ikatan dan adanya interaksi dua atom atau gugus atom yanng tidak terikat satu sama lain secara lansung tetapi dapat berinteraksi satu sama lain (dengan interaksi sterik dan dipol-dipol).
@muhammadazhabulyamin saya akan mencoba menjawab pertanyaan saudara :
BalasHapusKestabilan (ketidakreaktifan) sikloalkana pada mulanya dijelaskan dengan “teori regangan Baeyer” (Baeyer’s strain theory). Menurut teori ini, senyawa siklik seperti halnya sikloalkana membentuk cincin datar kecuali siklopentana semua senyawa siklik menderita terikan (tegang karena tidak leluasa),Bila sudut-sudut ikatan dalam senyawa siklik menyimpang dari sudut ikatan tetrahedral (109,50) maka molekulnya mengalami regangan. Makin besar penyimpangannya terhadap sudut ikatan tetrahedral, molekulnya makin regang, dan berakibat molekul tersebut makin reaktif. Dalam usaha mengurangi regangan agar diperoleh kestabilan, molekul sikloalkana mengalami konformasi. Pada siklopentana konformasinya mengakibatkan keempat atom karbonnya berada dalam satu bidang dan atom karbon kelima membentuk ikatan bengkok. Pada sikloheksana konformasinya mengakibatkan semua ikatan C-C-C mempunyai sudut 109,50. Bila sikloalkana mengikat substituen pada dua atau lebih atom karbon, maka terjadi isomer cis-trans. Salah satu contohnya adalah pada 1,2-dimetilsiklopentana. Dalam penggambaran strukturnya, cincin siklopentana digambarkan sebagai segilima datar, dengan ketentuan bila kedua substituennya terletak pada sisi yang sama dari bidang cincin dinamakan isomer cis, sedangkan bila berseberangan dengan bidang cincin dinamakan isomer trans.