KEISOMERAN

KEISOMERAN

Isomer adalah senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul yang sama, namun memiliki susunan atom yang berbeda (dapat diibaratkan sebagai sebuah anagram). Keisomeran dapat terjadi karena perbedaan struktur atau karena perbedaan konfigurasi (geometrik). Isomer struktural adalah isomer yang berbeda dari susunan atau urutan atom-atom yang saling berkaitan satu sama lain dalam satu molekul, menggambarkan apa mengikat apa. Sedangkan isomer konfigurasi (isomer geometrik) memiliki struktur yang sama, namun beberapa atom atau gugus fungsional memiliki posisi geometri yang berbeda, atau dalam arti menggambarkan susunan ruang atom-atom dalam satu molekul.

Keisomeran karena perbedaan struktur disebut keisomeran struktur, sedangkan keisomeran karena perbedaan konfigurasi disebut keisomeran ruang. Keisomeran struktur dapat berupa keisomeran kerangka, keisomeran posisi, dan keisomeran gugus fungsi. Sedangkan keisomeran ruang dapat berupa keisomeran geometrid an keisomeran optis.

1.    Keisomeran Struktur

a.    Keisomeran Kerangka

Senyawa-senyawa yang merupakan isomer kerangka mempunyai rumus molekul dan gugus fungsi yang sama, tetapi berbeda rantai induknya.

Contoh :

Keisomeran antara 1-pentanol dengan 2-metil-1-butanol :

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – OH                  1-pentanol

CH₃ – CH₂ – CH – CH₂ – OH                               2-metil-1-butanol

                      CH₃

b.    Keisomeran Posisi

Senyawa-senyawa yang merupakan isomer posisi mempunyai rumus molekul dan gugus fungsi serta kerangka yang sama, tetapi berbeda letak (posisi) gugus fungsinya.

Contoh :

Keisomeran antara 1-propanol dan 2-propanol (keduanya mempunyai kerangka dan gugus fungsi sama) :

CH₃ – CH₂ – CH₂ – OH                1-propanol

           OH

CH₃ – CH – CH₃                            2-propanol

c.    Keisomeran Gugus Fungsi

Keisomeran gugus fungsi terjadi antarsenyawa dengan rumus molekul sama, tetapi berbeda gugus fungsinya. Terdapat 3 pasangan homolog yang mempunyai rumus umum yang sama, yaitu :

~     Alkanol dengan alkoksialkana, keduanya mempunyai rumus umum C_nH_2n+2O.

~     Alkanal dengan alkanon, keduanya mempunyai rumus umum C_nH_2nO.

~     Asam alkanoat dengan alkil alkanoat, keduanya mempunyai rumus umum C_nH_2nO₂.

Contoh :

Keisomeran antara etanol dan dimetil eter (keduanya mempunyai rumus molekul C₂H₆O) :

CH₃ – CH₂ – OH               etanol

CH₃ – O – CH₃                  dimetil eter

2.    Keisomeran Ruang

Keisomeran ruang terjadi karena perbedaan konfigurasi molekul. Senyawa-senyawa dengan rumus molekul dan struktur yang sama, bias saja mempunyai konfigurasi yang berbeda. Namun, tidak semua senyawa mempunyai keisomeran ruang, melainkan hanya senyawa dengan struktur tertentu.

a.    Keisomeran Geometri

Keisomeran geometris terdapat dalam senyawa yang molekulnya mempunyai bagian yang kaku, seperti ikatan rangkap. Atom karbon yang berikatan rangkap tidak dapat diputar satu terhadap yang lainnya. Keisomeran geometri mempunyai dua bentuk yang ditandai dengan cis dan trans. Isomer cis-trans terjadi bila tiap-tiap atom C yang berikatan rangkap mengikat gugus atom berbeda.

Cis         : Gugus sejenis terletak pada sisi yang sama

Trans      : Gugus sejenis terletak berseberangan

Contoh :

Keisomeran antara cis-2-butena dengan trans-2-butena :

H₃C                        CH₃                             H₃C                    H

       C = C                                                  C = C

H                CH₃                               H                   CH₃

Cis-2-butena                                   trans-2-butena

(t.d. = 3.9^oC)                                  (t.d. = 0.9^oC)

Keisomeran geometri pada alkena terjadi jika kedua atom karbon yang berikatan rangkap masing-masing mengikat dua gugus yang berbeda.

H₃C                        CH₃

       C = C                          sama                tidak mempunyai isomer geometri

H                CH₃

b.    Keisomeran Optis

Berbagai jenis senyawa karbon menunjukkan suatu kegiatan optis, yaitu dapat memutarkan bidang polarisasi. Arah putaran ke kanan dinyatakan dengan tanda (+) atau d (baca : dekstro) dan arah putaran ke kiri dinyatakan dengan tanda (-) atau l (baca : levo). Keisomeran optis berkaitan dengan sifat optis. Contoh : 2-butanol mempunyai 2 isomer optis, d-2-butanol dan l-2-butanol. (perhatikan bahwa sudut putarannya sama, kecuali arahnya yang berbeda).

Keisomeran optis disebabkan adanya atom karbon asimetris dalam molekul, yaitu atom C yang terikat pada 4 gugus yang berbeda. Dalam 2-butanol, atom C nomor 2 merupakan atom C asimetris, yaitu –C₂H₅, –H, –OH dan –CH₃. Atom C asimetris itu ditandai dengan tanda asterik (*) sebagai berikut.

H         H        H        H                                                         H

H – C –––– C ––––C*––– C – H              atau                 C₂H₅ – C* – CH₃

       H         H        OH      H                                                         OH

                   2-butanol                                                                2-butanol

Senyawa yang mempunyai atom karbon asimetris bersifat kiral (seperti tangan kita ; Yunani : khiral = tangan kita). Kedua tangan kita mempunyai bentuk yang sama tetapi tidak setangkup. Dapat dibuktikan dengan sarung tangan, sarung tangan kanan tidak dapat digunakan untuk tangan kiri.

Hal yang sama terjadi pada senyawa yang mengandung atom C asimetris. Senyawa yang mengandung 1 atom C asimetris (misalnya 2-butanol), mempunyai 2 bentuk konfigurasi yang tidak setangkup. Contoh :

                           C₂H₅                                                                                     C₂H₅

                             C*                                                                   C*

                                       OH                                          HO

   H₃C                                                                                                                 CH₃

               H                                                                                             H

                           (1)                             Cermin                           (2)

Semakin banyak jumlah atom C asimetris dalam molekul, semakin banyak pula kemungkinan konfigurasi molekulnya dan semakin banyak isomer optisnya. Senyawa yang mengandung n atom C asimetris dapat mempunyai sebanyak-banyaknya 2ⁿ isomer optis. Jadi, senyawa yang mempunyai 2 atom C asimetris dapat mempunyai sebanyak-banyaknya 2² = 4 isomer optis; dan seterusnya.

Senyawa-senyawa yang berisomer optis biasanya digambarkan secara vertikal dengan gugus fungsi berada di atas. Konfigurasi molekul pada atom karbon asimetris dibedakan dengan menempatkan dua gugus yang berbeda pada sisi yang berbeda. Perhatikan letak gugus-gugus –OH pada contoh berikut.

Contoh :

                                                             H     H

asam 2,3-dihidroksi butanoat, CH₃ – C³ – C² – COOH

                                                           OH  OH

mempunyai dua atom C asimetris, yaitu atom kabon nomor 2 dan nomor 3. Senyawa ini mempunyai 2² = 4 isomer optis. Konfigurasi dari keempat isomer itu dapat digambarkan sebagai berikut.

       COOH                                    COOH                                    COOH                                    COOH

H    C         OH      HO      C         H         H         C         OH      HO      C         H

H    C         OH      HO      C         H         HO      C         H         H         C         OH

       CH₃                             CH₃                             CH₃                                       CH₃

        (I)                               (II)                               (III)                             (IV)

Dua isomer yang merupakan bayangan cermin satu dengan yang lainnya disebut enansiomer. Sedangkan, isomer-isomer yang bukan merupakan enansiomer disebut diastereoisomer. Konfigurasi molekul sangat berperan dalam reaksi-reaksi biokimia, karena molekul yang terlibat di sana bersifat kiral. Dalam dunia farmasi, sering dijumpai suatu molekul adalah obat, sedangkan enansiomernya bersifat racun.