Sunday, 27 May 2012

makalah biologi


BAB I
PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG
Senyawa organik sikloalkana adalah hirokarbon jenuh dengan atom karbon terikat bersama-sama membentuk sebuah atau lebih cincin. Biasanya terdiri dari 5 atau 6 karbon, tetapi ada yang lebih banyak. Biasanya digunakan rumus poligon untuk menggambarkan sikloalkana. Reaksi-reaksi yang terjadi pada sikloalkana yaitu substitusi umumnya terjadi pada sikloheksana.
Senyawa hidrokarbon siklik banyak dijumpai sebagai komponen kimia bahan alam, seperti senyawa terpen siklik, steroid dan lain-lain. Ujung-ujung rantai suatu hidrokarbon rantai lurus dapat tergabungkan membentuk satu rantai karbon yang tertutup atau cincin. Jika atom-atom pembentuk cincin semua terdiri dari karbon, maka dikenal sebagi alisiklik, namun jika terdapat satu atau lebih atom lain (selain karbon) sebagai penyusun rantai utama dari cincin tersebut, maka disebut sebagai heterosiklik. Selanjutnya, apabila rantai karbon siklik yang bersangkutan berupa hidrokarbon jenuh, disebut sikloalkana, jika terdapat ikatan rangkap di sebut sikloalkena.
Jika dibandingkan dengan alkana rantai terbuka dengan jumlah atom karbon yang sama, maka sikloalkana memiliki atom hidrongen lebih sedikit (kurang dua), dengan formula CnH22n, menyerupai alkena.
I.2 RUMUSAN MASALAH
  1. Apa yang dimaksud dengan senyawa hidrokarbonsiklik
  2. Bagaimana membedahkan antara hidrokarbon siklik dengan hidrokarbon jenuh
  3. Bagaimana ciri-ciri senyawa siklik
I.3 KEGUNAAN
Setelah mempelajari makalah ini, lebih khusus anda diharapkan dapat :
1                                                              Menjelaskan tatanama senyawa hidrokarbon siklik
2                                                              Menjelaskan tentang tarikan dan kestabilan cincin
3                                                              Menjalaskan tentang isomer geometrik pada sikloalkana
4                                                              Menjelaskan tentang sikloheksana tersubstitusi



BAB II
PEMBAHASAN
II.1 SENYAWA HIDROKARBON SIKLIK (SIKLOALKANA)
Ø  Tatanama Senyawa Hidrokarbon Siklik
Di bawah ini dipertunjukkan beberapa senyawa siklik yang sederhana dan tatacara penamaannya. Penulisan senyawa hidrokarbon siklik yang lazim, adalah dengan menggambarkan satu sistem siklik tanpa menuliskan atom karbon hidrongennya, kecuali terdapat hetero atom.
      
Gambar .2.1  Penulisan Hidrokarbon Siklik, Cara Standar dan Lazim
            Penamaan hidrokarbon siklik didasarkan pada jumlah atom karbon sebagimana hidrokarbon rantai lurus dan ditambah awalan kata siklo. Penomoran diperlukan jika terdapat lebih dari satu substituen terikat pada cinciN
Penomoran didasarkan pada substituen, sedemikian rupa sehingga sustituen berada pada nomor-nomor terendah, demikan juga ikatan rangkap selalu menjadi patokan awal penomoran. Sustituen disebutkan lebih awal mendahului nama induk, dan jika terdapat dua atau lebih sustituen yang berbeda maka masing-masing substituen disebutkan berturut-turut berdasarkan abjad dilihat dari huruf awal substituen tersebut.
Ø  Tarikan dan Kestabilan Cincin
Adolf von Baeyer, kimiawan Jerman, mengemukakkan teori bahwa senyawa siklik membentuk cincin-cincin datar. Kecuali siklopentana maka semua senyawa siklik menderita tarikan (tegangan). Karena sudut-sudut ikatannya menyimpang dari sudut tetrahedral 109o. Kimiawan tersebut menyatakan bahwa, karena sudut cincin luar biasa kecilnya, maka siklopropana dan siklobutana lebih reaktif daripada alkana rantai terbuka. Menurutnya, bahwa siklopentana merupakan cairan yang paling stabil dengan sudut 108o (sangat dekat dengan sudut tetrahedron), selanjutnya reaktivitas akan meningkat lagi mulai dari sikloheksana dan seterusnya terhadap cincin yang lebih besar
 
Gambar 2.2: Struktur Beberapa Senyawa Sikloalkana, Berturut-Turut Siklopropana,Siklobutana, Siklopentana, Sikloheksana, Siklohepatana, Siklooktana

            Ternyata teori bayer tidak seluruhnya benar. Sikloheksana dan cincin yang lebih besar lagi tidak reaktif daripada siklopentana. Sekarang telah dipahami bahwa siklohkesana bukanlah suatu cincin datar dengan sudut ikatan 120o, melainkan suatu cincin yang dapat tertekuk, sehingga sudut ikatan mencapai sudut ikatan tetrahedron normal.
a.       Siklopropana
Pada senyawa siklik dengan cincin yang lebih kecil memang terjadi tarikan cincin. Siklopropana adalah senyawa siklik yang paling reaktif, tegangan dalam dari molekul sangat besar. Ketiga atom karbon siklopropana berada dalam satu bidang datar, koplanar dengan sudut ikatan C-C-C adalah 60o jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan sudut ideal tetrahedron normal.109o, keenan atom hidrongen terletak di atas dan di bawah bidang, tiga atom hidrongen tersebut berorientasi di atas bidang dan tiga yang lainnya ke bawah bidang datar molekul. Atom-atom hidrongen yang terikat pada karbon yang bersebelahan terletak secara eklipsed
 






           
Gambar 2.3. siklopropana, dengan Model Bola-Bola Tongkat

            Tegangan cincin yang ditimbulkan oleh sudut molekul yang kecil mengakibatkan siklopropana dalam reaksinya cendrung untuk memutuskan cincinya. Kenyataan tersebut dapat dilihat pada reaksi di bawah ini
                        Reaksi tersebut menunjukkan betapa siklopropana tidak stabil sehingga mudah putus (mengalami pembukaan cincin) membentuk rantai terbuka yang lebih stabil. Siklopropana juga lebih reaktif pada n-propan.Jika siklopropana diolah dengan hidrogenbromida akan menghasilkan bromopropana, tipe reaksi ini tidak terjadi pada propana
            Setidaknya ada dua faktor yang mengakibatkan ketidakstabilan siklopropana, yakni:
1)      Terjadinya tegangan sudut molekul, akibatnya adanya deviasi sudut dibandingkan dengan sudut tetrahedron. Sudut siklopropana 60o menyimpang jauh dari sudut 109-o,28.
2)      Karena atom-atom yang terikat pada cincin siklopropana terletak secara eklips satu terhadap yang lain
b. Siklobutana
            Siklobutana dengan sudut 90o, juga mengalami ketegangan akibat deviasinya dari sudut tetrahedron. Siklobutana tidaklah datar, sedikit mengalami tekukan, akibatnya sudut C-C-C lebih kecil jika dibandingkan dengan apabila molekulnya dalam keadaan datar.





Gambar 2.4. Siklobutana, dengan Model Bola dan Tongkat

            Tekukan molekul dimaksudkan agar proyeksi atom-atom hidrongen yang terikat pada karbon yang bertetangga menghindari perhimpitan (konformasi eklipased) dan mendekati konfromasi staggered.
            Sebagaimana halnya siklopropana, siklobutanapun dapat bereaksi dengan hidrongen membentuk butana, dan membentuk bromobutana jika direaksikan dengan hidrongen bromida, reaksi semacam itu tidak dapat terjadi pada n-butana. Hal itupun menunjukkan bahwa siklobutana lebih reaktif jika dibandingkan dengan n-butana
            Meskipun siklobutana juga stabil karena memiliki tegangan molekul, namun siklobutana masih lebih stabil dibanding siklopropana
c. Siklopentana
Siklopentana merupakan senyawa alisiklik yang paling kecil tegangannya jika atom-atom  karbon dari molekul ini ditempatkan pada bidang datar, maka akan membentuk suatu segi lima yang beraturan secara sempurna dengan sudut C-C-C sebesar 108o. Sebagaimana halnya siklobutana maka siklopentanapun mengalami sedikit tekukan mengikuti kecendrungan atom-atom hidrongennya untuk mencapai kedudukan staggered antara satu dengan yang lainnya. Akibat dari tekukan cincin tersebut sehingga sudut molekulnya mengecil, menjadi 105o.





           

Gambar 2.5.  Siklopentana, dengan Model Bola-dan-Tongkat
Siklopentana memiliki sifat yang hampir sama dengan n-pentana, kecuali bahwa n-pentana memiliki atom hidrongan lebih banyak (lebih dua) dibanding siklopentana. Meskipun secara kimiawi kedua senyawa ini kurang reakltif, namun dengan bantuan sinar keduanya dapat bereaksi dengan halogen melalui reaksi substitusi terhadap satu atom hidrongen atau lebih.
            
Karena struktur siklik memiliki derajat kesimetrisan yang tinggi terhadap molekul, maka hanya ada satu jenis monoklorosiklopentana yang diperoleh dari reaksi tersebut di atas. Disinilah perbedaan yang menjolok antara siklopentana dengan n-pentana, dimana pada klorinasi n-pentana dapat menghasilkan tiga macam kloropentana.
d. Sikloheksana
Seandainya cincin sikloheksana datar, maka sudut dalam C-C-C adalah 120o dan semua atom hidrongen pada karbon-karbon cincin akan tereklipskan. Tapi pada kenyataannya bahwa adanya tarikan cincin yang mengakibatkan adanya tekukan cincin membentukl konformer, sehingga hidrongen pada sikloheksana dalam posisi stagger. Energi konfermer hasil tekukan dari sikloheksana lebih rendah daripada energi sikloheksana datar, karena sudut-sudut sp3 pada konfermer lebih pantas (ditinjau dari sudut 109o,28). Apalagi tolak-menolak antar hydrogen lebih kecil dalm konformer, sebab setiap hidrogen berkedudukan stagger (goyang)





Gambar 2.6 .  Sikloheksana Dalam Struktur Data dan Tertekuk

            Sesungguhnya cincin sikloheksana dapat memiliki banyak bentuk akibat pelipatan cincin, sebagai berikut 
          

Gambar 2. 7. Bentuk-Bentuk Pelipatan Cincin Skloheksana

Pembahasan selanjutnya dalam modul ini mengenai bentuk sikloheksana, dibatasi hanya pada dua bentuk konformasi yang ekstrim yakni : Konformasi kursi (chair conformation). dan konformasi perahu (boat conformation).










Gambar 2.8. Konformasi Kursi dan Perahu Sikloheksana, Dalam Model Bola-dan-Tongkat dan Proyeksi Newman
Dari kedua konformasi tersebut, yang paling disukai (lebih stabil) adalah konformasi kursi. Karena semua sudut C-C-C dalam keadaan normal 109o,28 dan semua proyeksi, posisi atom-atom hidrogennya dalam keadaan stagger terhadap hidrogen tetangganya secara sempurna.
            Konformasi perahu tidak mantap (tidak stabil), karena mengalami tegangan dalam molekul sehingga energinya lebih tinggi. Tegangan dalam molekul tersebut dikenal sebagai efek sterik (tegangan ruang) yang ditimbulkan oleh karena adanya penetrasi interaksi elektronik antara dua atom hidrogen puncak yang dikenal dengan istilah hidrogen tiang bendera, yang masing-masing terikat sebagai –CH2 pada dua –CH2- puncak cincin yang berposisi cis. Selain itu, tegangan dalam molekul sikloheksana dalam konformasi perahu juga disebabkan oleh karena adanya hidrogen yang berkedudukan eklips antara satu terhadap yang lainnya. Hal tersebut dapat ditunjukkan dengan model bola-dan-tongkat dan proyeksi Newman.
            Konformasi kursi dapat menunjukkan derajat tiap-tiap atom hidrogen pada sikloheksana. Enam atom hidrogen lainnya dalam derajat ekuatorial, keenam hidrogen tersebut terletak searah dengan arah bidang cincin sikloheksana.




Gambar 2.9.`Konformasi kursi pada sikloheksana yang menunjukkan posisi atom-atom hidrogen aksial dan ekuatorial
           
Konformasi kursi dapat berubah menjadi konformasi kursi yang lain, jika ini terjadi maka atom-atom hidrogennya juga mengalami perubahan (pertukaran) derajat. Semua hidrogen aksial pada satu konformasi berobah menjadi hidrogen ekuatorial pada konformasi yang lain. Begitupun sebaliknya hydrogen ekuatorial pada konformasi kursi yang baru. Kejadian tersebut menunjukkan bahwa: keenam atom hydrogen pada sikloheksana mengalami keadaan aksial pada separuh waktu dan mengalami keadaan ekuatoril pada seperuh waktu yang lain, dengan kata lain masing-masing atom hidrongen dalam sikloheksana separuh waktu aksial dan separuh waktu ekuatorial 
            Perubahan konformasi kursi menuju konformsi kursi yang lain melalui konformasi perahu sebagai intermediate. Tentu saja intermediate itu tidak stabil, ini dikarenakan adanya sterik efek yang besar terutama karena gugus-gugus –CH2- terletak dalam posisi cis (sebidang), akibatnya konformasi perahu ini tidak disukai.
         
Gambar 2.10.    Peralihan antara dua konformasi kursi yang stabil dari sikloheksana disertai oleh perubahan atom-atom hydrogen aksial ke ekuatorial, begitupun sebaliknya ekuatorial ke aksial, peralihan tersebut melalui konformasi perahu yang tidak stabil sebagai bentuk antara.

            Sebuah gugus metil jauh lebih meruah daripada hidrogen. Bila gugus metil dalam metil sikloheksana berada dalam posisi aksial, maka gugus metil tersebut akan saling berinteraksi atau tolak-menolak dengan dua atom hidrogen yang berkedudukan aksial, yang terikat pada atom-atom karbon ketiga terhadap posisi gugus metil tersebut. Interaksi antara gugus-gugus yang berkedudukan aksial, disebut antaraksi aksial-aksial atau dikenal juga sebagai antaraksi 1,3, interaksi tersebut akan menaikkan energi, dan mengurangi kemantapan molekul. Tolak menolak ini akan hilang atau menjadi minimal jika gugus metil tersebut terhindar dari antaraksi 1,3. jadi konformer dengan gugus metil pada posisi ekuatorial memiliki energi lebih rendah, lebih stabil.
            Pada suhu kamar, 95% molekul metilsikloheksana berada dalam konformsi dimana gugus metil berkedudukan ekuatorial.

                      
                   
 


Gambar 2.11.       Gugus metil dalam derajat ekuatorial dan aksial yang menunjukkan adanya antaraksi 1,3 diaksial pada molekul metilsikloheksana

            Makin meruah gugus yang terikat makin besar selisih energi antara konformasi aksial dengan ekuatorial. Posisi ekuatorial lebih stabil dan lebih disukai, sehingga setiap substituen besar pada cincin sikloheksana selalu mengambil posisi ekuatorial.
II.2 Isomer Geometrik Pada Sikloalkana
Steroisomer berkenan dengan molekul-molekul yang memiliki ikatan-ikatan atom yang sama, tetapi berbeda dalam penyusunan ruang. Isomer geometrik di kenal juga sebagai isomer cis-trans. Isomer geometrik ini lazim terdapat pada senyawa alkena  dan senyawa siklik. Hal ini dimungkinkan karena kedua golongan tersebut, ikatan-ikatannya tidak dapat berotasi bebas, lain halnya dengan senyawa alkana yang ikatannya dapat berputar membentuk konformasi-konformasi sehingga padanya ditemukan isomer geometrik.
Antara isomer cis dan trans berbeda satu dengan yang lain, baik secara fisik maupun secara kimiawi, sehingga keduanya dapat dipisahkan.
Sebagai contoh, kita tinjau semua isomer yang dapat dihasilkan oleh dimetilsiklopentana. Dalam senyawa ini ditemukan dua macam isomer, yaitu isomer struktur dan isomer geometrik. Kedua atom klor pada diklorosiklopentana dapat terikat pada atom karbon yang sama menghasilkan 1,1-diklorosiklopentana, maupun terikat pada atom karbon yang berbeda yakni 1,2-dikloropentana atau 1,3-diklorosiklopentana. Antara ketiganya satu dengan yang lain merupakan isomer struktur. Perhatikan bahwa 1,2-diklorosiklopentana dan 1,3-diklorosiklopentana masing-masing memiliki dua isomer. Cis-1,2-dikloropentana jika kedua klor terletak pada bidang, arah yang sama, sedangkan trans-1,2-diklorosiklopentana jika kedua atom klor terletak pada arah bidang yang berlawanan. Hal  yang serupa juga terjadi pada cis dan trans 1,3-diklorosiklopentana, isomer trans lebih stabil dari pada isomer cis, karena pada isomer cis.






1. Sikloheksana tersubtitusi
      Jika dua gugus metil terikat pada satu cincin sikloheksana dapat berkedudukan cis ataupun Trans. Cincin-cincin disubtituen cis dan trans adalah isomer-isomer geometric yang tak dapat dirubah dari salah satu menjadi yang lain pada temperatur kamar. Akan tetapi masing-masing isomer dapat memiliki beberapa konformasi. Sebagai contoh adalah dua bentuk konformasi kursi dari cis-1,2- dimetilsiklokheksana. Dalam setiap konformasi kursi  yang dapat digambarkan, selalu terdapat satu metil berkedudukan aksial dan metil berkedudukan ekuatorial.



Keduanya “Ke bawah”     keduanya “ke bawah)               keduanya “ ke atas “

Gambar 2.13.    Beberapa persentase berlainan dari senyawa
cis 1,2dimetil sikloheksana
Perhatikan gambar 12 bahwa gugus metil terikat pada kerbon-1 dan karbon-2 menunjukkan bahwa gugus-gugus metil pada kedua struktur adalah cis. Perhatikan konformasi sebelah kiri gugus metil pada C-1 adalah h ekuatorial dan gugus metil pada C-2 adalah aksial (konformasi a.e). bila cincin membalik maka metil pada C-1 menjadi aksial dan metil pada C-2 menjadi ekuatorial (konformasi e.a). terlihat pada kedua konformasi bahwa masing-masing memiliki satu gugus metil ekuatorial dan satu aksial, sehingga keduanya mempunyai derajat kestabilan yang sama. Kesetimbangan yang berlaku pada kedua konformer tersebut 50 : 50



Gambar 2.14.    Konformer Cis 1.2-dimetilsikloheksana dalam kesetimbangan 50 : 50 ekuatorial-aksial dan aksial-ekuatorial
Dalam trans 1.2-dimetilsikloheksana kedua gugus metil berada pada sisi yang berlawanan satu dengan yang lain terhadap bidang cincin. Dalam bentuk kursi dari trans isomer, satu gugus terikat dengan arah ke atas dan gugus yang lain terikat dengan arah ke bawah bidang cincin.



Gambar 2.15.       Representase Beberapa Konformasi Yang Berlainadari trans 1.2-dimetilsikloheksana.

Bagaimanapun gugus-gugus trans itu diperagakan, keduanya selalu berkedudukan aksial (a.a) atau keduanya ekuatorial (e,e).
            Pada kedua konformasi gugus metil berada pada kedudukan trans. Pada kedua konformasi sebelah kiri kedua metil adalah aksil (a.a), sedangkan pada konformasi sebelah kanan kedua metil berkedudukan ekuatorial (e.e), konformasi sebelah kanan (e.e) adalah struktur yang lebih disukai, senyawa trans 1.2-dimetilsikloheksana sehingga keseimbangan pada keduanya lebih cenderung berlangsung ke arah kanan.
II.3 Hidrokarbon Siklik Dengan Cincin Besar.
            Telah diketahui banyak senyawa hidrokarbon siklik dengan cincin yang lebih besar dari pada sikloheksana. Senyawa-senyawa tersebut terjadi secara alami dan banyak diantaranya mempunyai manfaat besar dan nilai ekonomi tinggi.
      Salah satu contoh yang menarik adalah moscon dengan cincin yang terdiri dari atas 15 atom karbon. Senyawa ini diperoleh dari kelenjar kecil muskdeer (sejenis musang) jantan yang merupakan suatu attractant (zat penarik) bagi betinanya. Senyawa ini kemudian banyak digunakan sebagai bahan dasar wangi-wangian yang mahal.
      Civetone juga merupakan senyawa siklik dengan cincin besar, dalam jumlah yang banyak berbau tajam dan tidak menyegarkan, akan tetapi jika diencerkan secukupnya akan mempunyai efek attractant bagi laki-laki terhadap wanita, sama halnya dengan musang betina terhadap musang jantan. Karena nilai ekonomi senyawa siklik tersebut semakin tinggi, maka kimiawan mencoba mempelajari sifat-sifatnya dan mencoba mensintesanya.
II.4 Senyawa Hidrokarbon Siklik Dengan Cincin Terpadu.
      Kadangkala dua cincin menyatu melalui/terikat pada dua atom karbon yang sama, cincin semacam itu dikenal sebagai cincin-cincin terpadu. Hidrokarbonsiklik semacam ini banyak terdapat di alam, dikenal sebagai senyawa bahan alam. Beberapa contoh senyawa bahan alam  dengan cincin terpadu, antara lain terpena, steroida, alkaloida dan lain-lain.
a.      Konformasi Cincin-cincin Terpadu.
            Mengacu pada azas kestabilan struktur molekul, sebagaimana telah dibahas pada struktur konformasi sikloheksan. Cincin-cincin terpadupun dapat mengalami tekukan untuk mencapai keadaan yang lebih mantap. Dekalin mengandung dua cincin sikloheksana yang terpadu, dapat berada dalam bentuk cis dan trans. Tiga buah cincin sikloheksana yang terpadu, dapat berada dalam bentuk cis dan trans.  Tiga buah cincin sikloheksana dan sebuah cincin siklopentana dapat terpadu membentuk 1,2-siklopentanoperhidro penantrene yang merupakan kerangka dasar dari senyawa steroid dan berbagai hormon
            Cincin dengan enam atom karbon dengan konformasi kursi dapat terpadu secara sempurna dan terjalin tanpa tegangan. Senyawa congressane yang berbentuk sangkar telah disintesis oleh seorang kimiawan yang kemudian mendapat penghargaan dari IUPAC pada tahun 1963. Kalau senyawa tersebut dimodifikasi lebih lanjut dengan memadukan cincin dengan enam atom ke segala arah sehingga semua atom hidrogennya terganti oleh karbon dari cincin tersebut sehingga diperoleh karbon murni, intan. Kekerasan yang tinggi dan kestabilan intan disebabkan oleh peleburan atom –atom ke dalam cincin sikloheksana dalam jumlah tak terhingga dan semuanya dalam bentuk kursi yang stabil.

BAB III
KESIMPULAN SARAN
III.1 KESIMPULAN
            Sikloalkana biasanya ditulis dalam bentuk rumus Poligon. Disubstitusi sikloalkana mempunyai isomer sis dan trans, suatu bentuk stereoisomer.
            Sikloalkana terdapat dalam bentuk lipatan seperti bentuk kursi dari sikloheksana. Substitusi pada cincin sikloheksana dapat sebidang (ekuator) atau tegak lurus (aksis) dimana bentuk equator lebih stabil. Isomer yang paling stabil adalah trans-1,2-dimetil sikloheksana, karena posisi metil berada pada posisi ekuatorial.

III.2 SARAN
saya berharap agar dalam mata kuliah ini lebih diperbanyak praktikumnya, sehingga mahasiswa dapat cepat mengerti.

 



























DAFTAR PUSTAKA


1.            Allinger, N. L. et. al, 1976 Organic Chemistry, 2 nd edition, Worth Printing, Inc., New York
2.            H. Hart/Suminar Achmad; (1987), Kimia Organik, Suatu Kuliah Singkat. Jakarta: Penerbit Erlangga.
3.            Morrison & Boyd, 1970., Organic Chemistry, 2nd. Ed., Worth Publishers, Inc.
4.            R.J.Fessenden, J.S. Fessenden/A. Hadyana Pudjaatmaka (1986). Kimia Organik, terjemahan dari Organic Chemistry, 3rd Edition), Erlangga, Jakarta
5.            Salomons, T.W., (1982) Fundamentals of Organic Chemistry., John Willey & Sons. Inc., Canada
6.            Sabirin Matsjeh., (1993)., Kimia Organik Dasar I, Depdikbud, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan Pendidikan Tinggi 

No comments:

Post a Comment

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...