TUGAS TERSTRUKTUR NOMOR 3 DAN 4

1.     Jelaskan mengapa suatu sikloheksana terdisubstitusi-cis-1,3 lebih stabil dari pada struktur-trans-padanan nya.
Jawab:
 Sikloalkana adalah golongan senyawa hidrokarbon jenuh yang rantai atom-atom karbon-karbonnya tertutup (membentuk cincin), sehingga termasuk hidrokarbon siklik. Karena sifat-sifat sikloalkana sangat mirip dengan golongan alkana (hidrokarbon alifatik), maka sikloalkana dikategorikan sebagai hidrokarbon alisiklik. Rumus umum sikloalkana C_nH_2n. 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. 

         Konformasi sikloheksana yang paling stabil adalah konformasi kursi (chair conformation) karena sudutnya mendekati 109⁰ (sudut ikatan C-C-C adalah 111⁰).  Konformasi kursi ditandai oleh adanya dua macam orientasi ikatan C-H , yaitu enam buah ikatan C-H aksial dan enam buah ikatan C-H ekuatorial.  Konformasi selain kursi, cenderung tidak stabil. Konformasi sikloheksana dan besar energi potensial relatifnya, seperti gambar :

Jika satu atom H pada sikloheksana diganti gugus –CH3 atau gugus lain, maka gugus –CH3/gugus lain tersebut dapat berposisi aksial/ekuatorial. Dalam hal ini konformasi yang lebih stabil adalah konformasi dengan gugus –CH3 berposisi ekuatorial. 
Makin besar penyimpangannya terhadap sudut ikatan tetrahedral, molekulnya makin regang, dan berakibat molekul tersebut makin reaktif. Pada sikloheksana juga dijumpai isomer-isomer cis-tans, yang bila digambarkan dengan konformasi kursi, yang masing-masing substituen dapat berposisi aksial atau ekuatorial. Sifat-sifat fisika dan kimia sikloalkana hampir sama dengan alkana, yaitu nonpolar, titik didih dan titik leburnya sebanding dengan berat molekulnya, dan inert (lambat bereaksi dengan senyawa lain).

Molekul sikloheksana dapat bersifat cis ataupun  trans, bila terdisubstitusi oleh dua gugus molekul atau atom. Bentuk cis dan trans  pada sikloheksana adalah isomer geometris dan pada suhu kamar tak dapat saling-diubah satu menjadi lainnya, dan masing-masing isomer dapat memiliki aneka ragam  konformasi (penataan atom atau gugus-gugus yang terikat oleh ikatan sigma dalam ruang secara berlainan akibat rotasi atom/ gugus tersebut  mengelilingi ikatan tersebut).

Tiap atom karbon dari sikloheksana mengikat dua atom  hydrogen. Ikatan pada salah satu hydrogen terletak pada bidang cincin secara kasar, ikatan ini disebut hydrogen ekuatorial. Dan ikatan ke hydrogen yang lain sejajar dengan sumbu tersebut disebut hydrogen aksial. Tiap atom carbon sikloheksana mempunyai satu hydrogen ekuatorial dan satu hydrogen aksial.

Pada sikloheksana terdisubstitusi cis-1,2, 1 subtituen harus aksial dan yang lainnya ekuatorial (e,a atau a,e)  dan pada trans-1,2 gugus-gugus trans keduanya harus aksial (a,a) atau keduanya ekuatorial (e,e) seperti cis-1,2-dimetilsikloheksana berposisi (a,e atau e,a) dan trans-1,2-dimetilsikloheksana berposisi (e,e atau a,a).  Tapi sikloheksana terdisubstitusi cis-1,3 berposisi (e,e atau a,a) dan pada trans-1,3 berposisi (a,e atau e,a) seperti cis-1,3-dimetilheksana berposisi (e,e atau a,a) dan trans-1,3-dimetilsikloheksana berposisi (a,e atau e,a)

Conformer (e,e) lebih disukai dan mempunyai energy lebih rendah dari konfomer (a,a) ataupun (a,e) dan (e,a) hal ini disebabkan karena conformer (e,e) gugus-gugus terpisah sejauh mungkin sehingga gaya tolak menolak antar electron ikatan lebih kecil. Oleh karena itu  conformer (e,e atau a,a) lebih stabil dari pada conformer (a,e atau e,a).

 

Jadi, pada kasus sikloheksana terdisubstitusi 1,2 yang lebih stabil adalah trans-1,2-dimetilsikloheksana karena kedua substituennya dapat berposisi ekuatorial sedangkan sikloheksana terdisubstitusi 1,3 yang lebih stabil adalah cis-1,3-dimetilsikloheksana karena pada kasus ini cis-1,3-dimetilsikloheksana berposisi ekuatorial (e,e) sedangkan trans-1,3-dimetilsikloheksana berposisi (a,e).

cis-1,3-dimetilsikloheksana

trans-1,3-dimetilsikloheksana

2. tuliskan proyeksi fischer untuk semua konfigurasi yang mungkin dari 2,3,4 pentanatriol, tunjukan pasangan-pasangan enantiomernya
jawab ;

Proyeksi Fischer adalah rumus proyeksi untuk menunjukkan penataan ruang dari gugus-gugus disekitar atom kiral. Obyek apa saja yang tak dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya dikatakan kiral, sebaliknya obyek yang dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya disebut akiral. Sebuah molekul akiral dan molekul bayangan cerminnya yang dapat diimpitkan adalah yang sama, tetapi sebuah molekul kiral tidak dapat diimpitkan pada bayangannya cerminnya, merupakan dua senyawa berlainan yang disebut enantiomer,

atau: