STEREOKIMIA

Stereokimia adalah susunan ruang dari atom dan gugus fungsi dalam molekul umumnya  molekul organik dalam obyek tiga dimensi yang merupakan hasil hibridisasi dan ikatan secara geometri dari atom dalam molekul. Artinya bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya. Agar dapat berinteraksi dengan reseptor dan menimbulkan respon biologis, molekul obat harus mempunyai struktur dengan derajad kespesifikan yang tinggi. Interaksi obat-reseptor dipengaruhi oleh distribusi muatan elektronik dalam obat dan reseptor serta bentuk konformasi obat dan reseptor sedangkan aktivitas obat tergantung pada stereokimia molekul obat, jarak antar atom atau gugus dan distribusi elektronik dan konfigurasi molekul. Perbedaan aktivitas farmakologis dari stereoisomer disebabkan oleh perbedaan dalam distribusi isomer dalam tubuh, perbedaan dalam sifat-sifat interaksi obat-reseptor dan perbedaan dalam adsorpsi isomer-isomer pada permukaan reseptor.

Ada beberapa pendapat mengenai sterokimia menurut para ahli,yaitu:

Jean-Baptiste Biot (1774-1862) Sejarah stereokimia dimulai pada 1815 ketika Biot melakukan eksperimen menggunakan "cahaya terpolarisasi." Lampu biasa terdiri dari cahaya bergetar. Namun, ketika lampu biasa disaring, sebuah cahaya tunngal terpolarisasi diperoleh. Biot melewatkan sinar terpolarisasi melalui berbagai larutan dan mencatat bahwa larutan tertentu seperti gula dapat memutar cahaya terpolarisasi. Dia juga menemukan tingkat rotasi adalah ukuran langsung dari konsentrasi dari larutan.  

Louis Pasteur (1822-1895) Pada tahun 1848 Pasteur memisahkan zat optik tidak aktif (asam tartarat) menjadi dua komponen optik aktif. Setiap komponen optik aktif memiliki sifat identik dengan asam tartarat (kepadatan, titik lebur, kelarutan, dll) akan tetapi salah satu komponen diputar cahaya terpolarisasi searah jarum jam (+) sedangkan komponen lain diputar cahaya terpolarisasi dengan jumlah yang sama berlawanan (-). Pasteur membuat proposal yang masih berdiri sebagai dasar stereokimia: Molekul-molekul kembar asam tartarat adalah bayangan cermin satu sama lain. Penelitian tambahan oleh Pasteur mengungkapkan bahwa salah satu komponen dari asam tartrat dapat dimanfaatkan untuk gizi oleh mikro-organisme tetapi yang lain tidak bisa. Berdasarkan percobaan ini, Pasteur menyimpulkan bahwa sifat biologis zat kimia tidak hanya tergantung pada sifat dari atom yang terdiri dari molekul tetapi juga pada cara di mana atom-atom ini tertata dalam ruang.

A.    Isomeri geometri dalam alkena dan senyawa siklik

Bagaimana ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomeri.Isomer struktural didefinisikan sebagai senyawa – senyawa dengan rumus molekul yang sama, tetapi dengan urutan penataan atom – atom yang berbeda. Isomeri struktural hanyalah satu macam isomeri. Macam kedua ialah isomer geomatrik, yang diakibatkan oleh ketegaran dalam molekul dan hanya dijumpai dalam dua kelas senyawa yaitu alkena dan senyaw siklik.Sebuah molekul bukanlah partikel yang diam, melainkan bergerak. atom dan gugus yang terikat hanya dengan ikatan sigma dapat berotasi sedemikian sehingga bentuk keselururhan sebuah molekul selalu berubah berkesinambungan. berbeda dengan gugus – gugus yang terikat oleh ikatan rangkap, tak akan bisa berputar tanpa mematahkan ikatan pi itu. Energi yang dibutuhkan untuk mematahkan ikatan pi antara karbon dengan karbon (sekitar 68 kkal/mol) tak tersedia pada temperatur kamar, sehingga memerlukan keadaan khusus. Karena ketegaran ikatan pi inilah maka gugus – gugus yang terikat pada karbon berikatan pi terletak dalam ruang relatif satu sama lain.

Biasanya struktur suatu alkena ditulis seakan-akan atom-atom karbon sp2 dan atom-atom yang terikat pada mereka terletak semuanya pada bidang kertas. dalam hal ini, satu cuping ikatan pi dapat dibayangkan berada di atas kertas, dan cuping yang lain berada di bawah kertas.

Persyaratan isomeri Geometrik dalam alkena ialah bahwa  setiap atom karbon yang terlibat dalam ikatan pi mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl, atau CH3 dan Cl. Jika salah satu atom karbon berikatan rangkap itu mempunyai dua gugus yang identi, misalnya dua atom H atau dua gugus CH3, maka tak mungkin terjadi isomeri Geometrik.

Tata Nama E dan Z

Coba perhatikan contoh di bawah ini :

Pada senyawa pertama, dua gugus yang identik yaitu H – H dan CH3 – CH3 terletak bersebarangan, maka senyawa ini kita sebut berisomer trans. Sedangkan pada senyawa kedua, letak gugus gugus yang identik ada pada satu sisi yang sama maka senyawa ini disebut berisomer cis. Isomer cis-trans sangat mudah ditentukan jika atom karbon yang berikatan rangkap mengikat dua gugus yang berbeda seperti senyawa diatas.

Bagaimana jika atom karbon yang berikatan rangkap itu mengikat empat atom atau gugus yang berbeda???

Contoh :

Pada senyawa diatas, F dan I berada saling bersebrangan sehingga bisa dikatakan trans, tetapi F dan Br juga berada pada satu sisi, sehingga bisa juga dikatakan cis. Mana nama yang benar??. 

Pada kasus ini, akan sulit untuk menentukan apakah suatu sennyawa ¬cis atau trans secara keseluruhan. Untuk itu diperlukan system tata nama baru untuk kasus senyawa yang seperti ini. Sistem ini dinamakan system (E) dan (Z).

Pemberian nama (E) dan (Z) pada senyawa didasarkan pada urutan prioritas (bukan urutan prioritas tata nama seperti umumnya) atom – atom atau gugus yang terikat pada masing masing karbon ikatan rangkap. 

Jika gugus atau atom berprioritas tinggi terletak satu sisi, maka kita namakan (Z) (Zusammen = bersamaan) dan sebalikknya jika gugus atau atom yang berprioritas tinggi terletak bersebrangan maka kita namakan (E) (Entgegen = berlawanan).

Kembali lagi pada contoh senyawa diatas :

Urutan prioritas atom , salah satunya ditentukan oleh nomor atom. Atom dengan nomor atom lebih besar lebih berprioritas. 

Pada senyawa 1 dan 2 diatas, atom C sebelah kiri mengikat F dan Cl, dimana nomor atom Cl lebih besar dibandingkan dengan F, sehingga Cl lebih berprioritas. Sedangkan pada atom C rangkap sebelah kanan mengikat Br dan I, dengan I lebih berprioritas karena nomor atomnya lebih besar. 

Pada senyawa 1, atom atom yang lebih berprioritas terleatk pada satu sisi, maka senyawa 1 dinamakan (Z).

                  

Nama senyawa : (Z)-1-bromo-2-kloro-2-fluoro-1-iodoetena

Sedangkan pada senyawa 2, atom atom yang lebih berioritas terletak berlawanan sisi, maka senyawa 2 dinamakan (E)

                    

Nama senyawa : (E) -1-bromo-2-kloro-2-fluoro-1-iodoetena

B.     Konformasi dan kiralitas senyawa rantai terbuka

Konformasi Molekul : bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat berubah. Dalam senyawa rantai terbuka, gugus-gugus yang terikat oleh ikatan sigma dapat berotasi mengelilingi ikatan itu. Oleh karena itu atom-atom dalam suatu molekul rantai terbuka dapat memiliki tak terhingga banyak posisi di dalam ruang relatif satu terhadap yang lain. Memang etana merupakan sebuah molekul kecil, tetapi etana dapat memiliki penataan dalam ruang secara berlain-lainan, inilah yang disebut konformasi.

Kiralitas

Kiralitas merupakan konsep penting dalam kimia organik. Kiralitas berasal dari Yunani dan berarti “wenangan”. Molekul kiral adalah bayangan cermin dari eachother, seperti tangan Anda. Tangan kiri adalah sama dengan tangan kanan Anda, tetapi Anda selalu bisa membedakan mereka karena mereka adalah bayangan cermin satu sama lain.

Jika Anda mencoba untuk menempatkan tangan kiri di atas tangan kanan (ahli kimia menggunakan kata superimpose) baik tangan kiri Anda akan terbalik atau ibu jari Anda akan menghadap ke arah yang salah. Tangan kiri Anda adalah kiral karena memiliki gambar cermin yang tidak dapat ditumpangkan di atasnya. Jika tangan Anda adalah molekul kita akan mengatakan mereka enantiomer karena mereka adalah sama dalam segala hal, tetapi bayangan cermin satu sama lain