STEREOISOMER
Isomer
adalah molekul yang memiliki molekuk formula yang sama namun susuan 3D yang
berbeda. Tidak termasuk molekul hasil perputaran dari molekul tersebut secara
penuh atau hasil rotasi ikatan ikatan tunggal.
Saat atom membuat
berbagai macam isomer dengan membentuk struktur yang berbeda hal ini deikenal
dengan isomer struktural. Isomer struktural bukanlah suatu bentuk dari
stereoismer dan dijelaskan lebih lanjut pada halaman lain.
Dalam stereoisomer, atom yang
menghasilkan isomer berada pada posisi yang sama namun memiliki pengaturan
keruangan yang berbeda.Stereoisomer terbagi menajdi 2 yaitu isomer optikal dan
isomer geometric.
A.
Isomer Optikal
Dinamakan isomer optikal
karena efek yang terjadi pada polarisasi sinar. Substansi sederhana yang
menghasilkan isomer optikal dikenal sebagai enansiomer
·
Sebuah
larutan mempolarisasi sinar datar sehingga berputar searah jarum jam.Enasiomer
ini dikenal sebagai d atau bentuk (+). (d merupakan singkatan dari
dextrorotatory). Sebagai contoh, salah satu isomer optikal (enansiomer) dari
asam amino alanin dikenal sebagai d -alanin atau (+)alanin.
·
Sebuah
larutan mempolarisasi sinar datar sehingga berputar berlawanan arah
dengan jarum jam. Enansiomer ini dikenal sebagai l atau bentuk (-) . ( l
merupakan singkatan dari laevorotatory.) Enansiomer lain dari alanin dikenal
sebagai l-alanin atau (-) alanin.
·
Jika
konsentrasi larutan seimbang maka putaran serah dan berlawanan jarum jam saling
meniadakan.
·
Saat
subtansi aktif optikal dibuat di laboratorium, biasanya dibuat dari
campuran50/50 dari kedua enasiomer yang dikenal sebagai campuran rasemik
(rasemic mixture) yang tidak memiliki pengaruh terhadap polarisasi sinar.
Bagaimana
optikal isomer muncul
Contoh dari isomer
optikal organik sebuah karbon yang dengan empat atom yang lain. Kedua model
berikut ini memiliki jenis atom yang sama yang terikat ke carbon sebagai
pusatnya, dan menjadi dua molekul yang berbeda.
Dengan jelas
diperlihatkan pada gambar bagian oranye dan biru tidak berada pada posisi yang
sama. Dapatkah anda mendapatkannya hanya dengan memutar molekul tersebut?
Gambar selanjutnya memperlihatkan apa yang anda dapatkan bila andamemutar
molekul B.
Tetap saja tidak
menjadi sebuah molekul yang sama. Dan tidak mungkin anda bisa mendapatkan yang
sama hanya denga memutar molekul. Sehingga kedua molekul diatas merupakan
isomer.
Hal ini terjadi
karena adanya perbedaan sudut yang terjadi sewaktu berikatan.
Apa yang akan
terjadi jika terdapat dua buah atom yang sama yang terikat pada karbon? Gambar
berikut akan menjelaskannya.
Kedua model
disusun sama seperti model sebelumnya, namun atom biru dapantikan dengan atom
merah muda.
Perputaran dari
molekul B menghasilkan molekul yang sama dengan molekul A. Anda
mendapatkan isomer optikal hanya apabila kempat grup yang terikat dengan karbon
berbeda.
Molekul Kiral
dan Akiral
Perbedaan yang
esensial dari kedua contoh diatas berada pada simetri dari molekul.
Jika ada duah buah
atom yang sama terikat pada atom karbon, maka molekul akan memiliki sebuah
bidang simetri (plane of symmetry). Jika anda membayangkan memotong
melalui molekul, bagian kanan akan sama dengan bagian kiri.
Saat empat buah
atom yang berbeda terikat dengan atom. Tidak terdapatsimetri pada molekul.
Molekul yang tidak
memiliki bidang simetri disebut sebagai kiral. Atom karbon dimana empat
atom yang berbeda berikatan disebut sebagai inti kiral atau atom
karbon asimetri.
Molekuk pada
bagian kiri (yang memiliki bidang simetri) disebut sebagaiakiral.
Hanya molekul
kiral yang memiliki isomer optikal.
Hubungan antara
enansiomer-enansiomer
Salah satu
enansiomer merupakan bayangan cermin dari enansiomer yang lain.
Kedua isomer (yang
asli dan bayangannya) memiliki struktur ruangyang beda dan bukan molekul yang
sama.
Saat molekul akiral
(molekul yang memiliki bidang simetri) dicerminkan, anda dapat mendapatkan
hasil pencerminan tersebut hanya dengan memutar molekul awal. Sehingga
menghasilkan dua molekul yang identik.
Contoh nyata
dari isomer optikal
Butan-2-ol
Atom karbon
asimetrik pada senyawa (dimana empat buah grup yang berbeda terikat)
ditunjukkan dengan bintang.
Sangat penting
untuk menggambar isomer secara tepat. Gambarlah dengan menggunakan standar
penggambaran ikatan untuk menunjukkan pengaturan 3D disekitar atom karbon
asimetrik. Lalu gambar pencerminannya (serta cerminnya bila diperlukan).
Perhatikan bahwa
anda tidak perlu menggambar bayangan cermin dari semua angka dan huruf (akan
menjadi sulit dibaca bila anda membuatnyamenjadi bayangan cermin). Namun cukup
berguna bila anda membalik grup yang besar, sebagai contoh rtil pada bagian
puncak dari gambar molekul diatas.
Tidak penting
bagaimana anda menggambar empat grup disekitar karbon. Selama anda menggambar
bayangannyasecara akurat, anda telat menggambar dua buah isomer.
Jadi yang mana
dari kedua isomer ini yang merupakand-butan-2-ol dan yang mana
yang merupakan l-butan-2-ol? Tidak ada cara yang mudah untuk
mengetahuinya. Anda dapat mengabaikannya untuk sementara ini.
asam
2-hidroksipropanoik (lactic acid)
Sekali lagi,
carbon kiral ditunjukkan dengan bintang.
Kedua
enansiomernya yaitu:
Sangat penting
pada kali ini unuk menggambarCOOH secara terbalik pada bayangan cermin. Jika
tidak ada kemungkinan besar anda menggabungkannya dengan carbon pusat secara
salah.
Jika anda
menggambar seperti diatas anda telah salah menggambar molekul ini.
asam
2-aminopropanoik(alanine)
Merupakan amino
asam yang terjadi secara natural. Secara struktur mirip dengan contoh sebelumnya,
hanya -OH digantikan dengan -NH2
Kedua
enansiomernya:
Hanya l-isomer
yang terbentuk secara natural (Walau anda tidak dapat mengetahui yang mana yang
merupakan l-isomer hanya dengan melihat struktur diatas). Merupakan hal yang
biasa pada sistem alamiah hanya adanya salah satu karbon optikal. Tidak terlalu
sulit menjelaskannya. Karena molekul memiliki struktur ruang yang berbeda
dengan grup-grupnyahanya salah satu saja yang dapat berpasangan dengan enzim
yang bekerja sama dengannya.
Pada laboratorium,
biasanya pada sintesis dihasilkan kedua buah bentuk secara seimbang dan
menjadikannya campuran rasemik.
B.
Isomer Geometrik
Isomer
Geometrik (juga dikenal sebagai isomer cis / trans ) merupakan salah satu
bentuk dari isomer. Halaman ini menjelaskan apa yang dimaksud dengan
stereoisomer dan bagaimana anda bisa mengetahui kemungkinan adannya isomer
geometri dari sebuah molekul.
Bagaimana
isomer geometrik muncul
Isomer isomer ini
muncul saat anda melakukan rotasi rotasi tertentu dalam molekul.
Bayangkan
sebuah ikatan karbon dimana semua ikatan merupakan ikatan tunggal. Gambar
berikut memperlihatkan dua konfigurasi yang mungkin dari 1,2-dikloroetan.
Kedua model ini
mewakili molekul yang sama. Anda bisa mendapatkan molekul yang kedua hanya
dengan memutar ikatan tunggal dari karbon. Sehinga kedua molekul diatas
bukanlah isomer.
Jika anda
menggambar struktur formulanya, anda akan menyadari bahwa kedua molekul
berikut ini merupakan molekul yang sama.
Namun bagaimana
dengan karbon-karbon ikatan rangkap, seperti pada 1,2-dikloroeten?
Kedua molekul
diatas tidaklah sama. Ikatan rangkap tidak dapat diputar sehingga anda haru
mempreteli model anda dan menggabungkannya lagi untuk dapat menghasilkan
molekul yang kedua. Seperti yang diterangkan sebelumnya, Jika anda harus
membongkar model dari sebuah molekul dan menggaabungkannya lagi untuk membuat
model yang lain maka kedua molekul yang telah anda buat merupakan isomer. Jika
anda hanya memutar bagian bagian tertetentu saja. Anda tidak akan menghasilkan
sebuah molekul yang lain.
Struktur formula
dari kedua molekul diatas menghasilkan 2 buah isomer.
Yang pertama,
kedua klorin berada dalam posisi yang berlawanan pada ikatan rangkap. Isomer
ini dikenal dengan nama isomer trans. (trans :dari
bahasa latin yang berarti bersebrangan).
Sedangkan yang
satu lagi, kedua atom berada pada sisi yang sama dari ikatan rangkap. Dikenal
sebagai isomer cis . (cis : dari bahasa latin berarti
“pada sisi ini”).
Contoh yang lain
bisa anda dapati pada but-2-ene.
Pentingnya
menggambar isomer geometrik dengan benar.
Anda munkin
menggambar but-2-ene sebagai:I
CH3CH=CHCH3
Jika anda
menggambar seperti ini anda melupakan adanya isomer geometrik. Jika ada
kemungkinan isomer akan berpengaruh, selalu gambarkan dengan sudut ikatan yang
benar (120°) disekitar karbon dan pada ujung dari ikatan. Dengan kata lain,
gunakan format seperti yang ditunjukkan oleh gambar diatas.
Bagaimana
mengenali adanya isomer geometrik
Anda membutuhkan
adanya ikatan yang tidak dapat diputar. Yang berarti ikatan-ikatan rangkap.
Jika terdapat ikatan rangkap, berhati hatilah akan adanya kemungkinan adanya
isomer geometrik.
Apa yang
perlu diikatkan pada karbon-karbon ikatan rangkap?
Pikirkan kasus
berikut ini:
Walaupun kelompok
tangan kanan kita putar, kita masih berada pada molekul yang sama. Anda hanya
memutar keseluruhan molekul saja.
Anda tidak akan
mendapatkan isomer geometrik jika pada daerah yang sama terdapat atom yang
sama. Dalam contoh diatas, kedua atom merah muda di daerah tangan kiri.
Jadi harus ada dua
atom yang berbeda pada daerah tangan kiri dan daerah tangan kanan. Seperti pada
gambar berikut ini:
Anda juga bisa
membuatnya lebih berbeda lagi dan tetap menghasilkan isomer geometrik.
Disini atom biru
dan hijau bisa berada bersebrangan ataupun bersebelahan.
Atau anda dapat
membuat dari atom yang berbeda beda.Anda masih mendapatkan isomer geometrik,
namun penamaan dengan kata-kata cis dan trans menjadi tidak
berarti.
Ringkasan:
Untuk mendapatkan
isomer geometrik anda harus memiliki:
·
Ikatan yang tidak bisa dirotasikan
(contoh:ikatan-ikatan rangkap);
·
Dua atom yang berbeda pada daerah tangan kanan
maupun tangan kiri. Tidak diwajibkan atom atom tangan kanan dan tangan kiri
merupakan atom atom yang sama.
JENIS-JENIS ISOMER MONOSAKARIDA
1.
Monosakarida D & L
n Monosakarida
diberi nama D jika gugus -OH
pada atom C* yang letaknya paling jauh dari gugus
terletak disebelah kanan.
n Monosakarida
diberi nama L jika gugus OH pada atom C* tersebut berada disebelah
kiri.
Contoh :
Turunan
D-aldosa
Turunan
D Ketosa
Heksosa
yang paling banyak di alam
ENANSIOMER DAN EPIMER
BENTUK SIKLIK MONOSAKARIDA
Pentosa
dan heksosa dapat membentuk struktur siklik melalui reaksi gugus keton atau
aldehida dengan gugus OH dari atom C asimetrik terjauh. Glukosa membentuk
hemiasetal intra-molekular sebagai hasil reaksi aldehida dari C1 & OH dari
atom C5, dinamakan cincin piranosa.
Pembentukan
hemiasetal & hemiketal
Aldehida
dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiasetal. Keton dapat bereaksi dengan
alkohol membentuk hemiketal.
Fruktosa
dapat membentuk :
Cincin piranosa, melalui reaksi antara gugus
keto atom C2 dengan OH dari C6.w
Cincin furanosa, melalui reaksi antara gugus
keto atom C2 dengan OH dari C5.w
Siklisasi
D-glukosa
Cincin
beranggota enam = PIRANOSA
Pembentukan
cincin siklik glukosa menghasilkan pusat asimetrik baru pada atom C1. Kedua
stereoisomer disebut anomer, a & b.
Proyeksi
Haworth menunjukkan bentuk cincin dari gula dengan perbedaan pada posisi OH di
C1 anomerik :
w a (OH di bawah struktur cincin)
w b (OH di atas struktur cincin).
Dalam
solusi, rantai-bentuk terbuka glukosa ('baik' D - atau 'L -') ada dalam
keseimbangan dengan beberapa isomer siklik , masing-masing berisi sebuah cincin
karbon ditutup dengan satu atom oksigen. Dalam larutan air, bagaimanapun,
glukosa ada sebagai pyranose selama lebih dari 99%. Bentuk rantai terbuka
terbatas sekitar 0,25% dan furanose ada dalam jumlah diabaikan. Istilah "glukosa"
dan "D-glukosa" biasanya digunakan untuk bentuk-bentuk siklik juga.
Cincin ini berasal dari bentuk rantai terbuka oleh adisi nukleofilik reaksi
antara kelompok aldehid - (C = O) H pada C-1 dan kelompok hidroksil-OH pada C-4
atau C-5, menghasilkan hemiacetal kelompok-C (OH) HO-. Hemiasetal siklik dapat
terbentuk sebagai hasil reaksi antara gugus hidroksil dan karbonil pada rantai
yang sama
Reaksi
antara C-1 dan C-5 menciptakan sebuah molekul dengan cincin beranggota enam,
disebut pyranose , setelah eter siklik pyran , molekul sederhana dengan cincin
karbon-oksigen yang sama. Reaksi antara C-1 dan C-4 menciptakan sebuah molekul
dengan cincin beranggota lima, yang disebut furanose , setelah eter siklik
furan. Dalam kedua kasus, setiap karbon di atas ring memiliki satu hidrogen dan
satu hidroksil terpasang, kecuali untuk karbon terakhir (C-4 atau C-5) dimana
hidroksil diganti oleh sisa molekul terbuka (yang - (CHOH) 2-H atau - (CHOH)-H,
masing-masing).
Reaksi
cincin-penutupan membuat karbon C-1 kiral juga, karena empat obligasi
menyebabkan-H, ke-OH, untuk karbon C-2, dan oksigen cincin. Keempat bagian dari
molekul dapat diatur sekitar C-1 ( karbon anomeric ) dalam dua cara yang
berbeda, yang ditunjuk oleh prefiks 'α-' dan 'β-'. Ketika molekul glukopiranosa
ditarik dalam proyeksi Haworth , penunjukan 'α-' berarti bahwa kelompok
hidroksil yang melekat pada C-1 dan-CH 2 OH pada C-5 terletak di sisi
berlawanan dari ring pesawat (a trans pengaturan ), 'sedangkan' β-berarti bahwa
mereka berada di sisi yang sama dari pesawat (a cis pengaturan).
Oleh
karena itu, terbuka isomer D-glukosa menimbulkan empat isomer siklik yang
berbeda: α-D-glukopiranosa, β-D-glukopiranosa, α-D-glucofuranose, dan
β-D-glucofuranose, α-D - Glucopyranose Glukopiranosa, β-D - Glucopyranose
Glukopiranosa, α-D - Glucofuranose Glucofuranose, β-D -
Glucofuranose Glucofuranose.
Rantai
lainnya terbuka-isomer L-glukosa juga menimbulkan empat bentuk siklik berbeda
L-glukosa, masing-masing cermin gambar dari D-glukosa yang sesuai.
Cincin
glukopiranosa (α atau β) dapat mengasumsikan bentuk non-planar beberapa, analog
dengan 'kursi' dan 'perahu' konformasi dari sikloheksana. Demikian pula, cincin
glucofuranose mungkin beranggapan beberapa bentuk, analog dengan 'amplop'
konformasi dari cyclopentane .
Glukopiranosa
bentuk glukosa yang mendominasi dalam larutan, dan merupakan bentuk yang
diamati dalam keadaan padat. Mereka adalah padatan kristal berwarna, sangat
larut dalam air dan asam asetat , buruk larut dalam metanol dan etanol . Mereka
meleleh pada 146 ° C (α) dan 150 ° C (β), dan terurai pada suhu tinggi ke
karbon dan air.
Karena
sifat ikatan karbon yang berbentuk tetrahedral, gula piranosa membentuk
konfigurasi “kursi" atau “perahu", tergantung dari gulanya.
Penggambaran konfigurasi kursi dari glukopiranosa di atas lebih tepat
dibandingkan dengan proyeksi Haworth.
2.
Anomer α dan β
Posisi
gugus-OH pada karbon anomeric merupakan perbedaan penting untuk kimia
karbohidrat.
•
Posisi Beta didefinisikan sebagai-OH berada di sisi yang sama dari cincin
sebagai # C 6. Dalam struktur kursi ini menghasilkan proyeksi horisontal.
•
Posisi Alpha didefinisikan sebagai-OH berada di sisi berlawanan dari cincin
sebagai # C 6. Dalam struktur kursi ini menghasilkan proyeksi ke bawah.
PERAN
GLUKOSA DALAM METABOLISME
Karbohidrat
merupakan sumber energi utama bagi tubuh manusia, yang menyediakan 4 kalori (17
kilojoule) energi pangan per gram. Pemecahan karbohidrat (misalnya pati)
menghasilkan mono- dan disakarida, terutama glukosa. Melalui glikolisis,
glukosa segera terlibat dalam produksi ATP, pembawa energi sel. Di sisi lain,
glukosa sangat penting dalam produksi protein dan dalam metabolisme lipid.
Karena pada sistem saraf pusat tidak ada metabolisme lipid, jaringan ini sangat
tergantung pada glukosa.
Glukosa
diserap ke dalam peredaran darah melalui saluran pencernaan. Sebagian glukosa
ini kemudian langsung menjadi bahan bakar sel otak, sedangkan yang lainnya
menuju hati dan otot, yang menyimpannya sebagai glikogen ("pati
hewan") dan sel lemak, yang menyimpannya sebagai lemak. Glikogen merupakan
sumber energi cadangan yang akan dikonversi kembali menjadi glukosa pada saat
dibutuhkan lebih banyak energi. Meskipun lemak simpanan dapat juga menjadi
sumber energi cadangan, lemak tak pernah secara langsung dikonversi menjadi
glukosa. Fruktosa dan galaktosa, gula lain yang dihasilkan dari pemecahan
karbohidrat, langsung diangkut ke hati, yang mengkonversinya menjadi glukosa.
3.
ALDOSA DAN KETOSA
Aldosa dan ketosa sederhana terdiri
dari jumlah atom karbon yang sama merupakan isomer satu sama lain, karena itu,
heksosa dan hexulosa keduanya memiliki rumus empiris yang sama C6H12O
6 dan dapat diinterkonversi dengan isomerisasi. Isomerisasi
monosakarida melibatkan kedua gugus karbonil dan gugus hidroksil yang
berdekatan. Dengan reaksi ini, satu aldosa berubah menjadi aldosa yang lain
(dengan konfigurasi C-2 yang berlawanan) dan ketosa yang sesuai, sedangkan
ketosa berubah menjadi dua aldosa yang sesuai. Oleh karena itu, dengan
isomerisasi, D-glukosa, D-mannosa, dan D-fruktosa dapat diinterkonversi.
Isomerisasi dapat dikatalisis dengan basa atau enzim.
Bentuk Cincin Monosakarida
Gugus karbonil aldehid bersifat reaktif
dan dengan mudah mengalami nukleifilik yang diambil oleh atom oksigen dari
gugus hidroksil untuk menghasilkan hemiasetal. Gugus hidroksil hemiasetal dapat
bereaksi lebih jauh (dengan kondensasi) dengan gugus hidroksil dari alkohol
menghasilkan acetal. Reaksi gugus karbonil ketosa hampir sama.
Bentuk hemiasetal dapat terjadi dalam gula molekul aldosa
atau ketosa yang sama dimana karbonil fungsional bereaksi dengan salah satu
gugus hidroksilnya. Hasilnya adalah enam-anggota cincin gula yang disebut piranosa.
Dalam hal ini atom oksigen dari gugus hidroksil pada C-5 untuk bereaksi
membentuk cincin, C-5 harus berotasi untuk membawa atom oksigennya ke
atas/naik. Rotasi ini mem-bawa gugus hidroksimetil (C-6) ke posisi di atas
cincin. Gambar cincin D-glukopiranosa di bawah ini menunjukkan proyeksi
Haworth.
Gula dapat juga membentuk lima-anggota
cincin yang disebut dengan furanosa, namun jarang terjadi.
Ketika atom karbon dari gugus karbonil
terlibat dalam formasi cincin, untuk menjadi hemiasetal (piranosa atau
furanosa), ia menjadi kiral. Dengan gula-D konfigurasi yang memiliki gugus
hidroksil di bawah cincin disebut dengan bentuk alpha.
Glikosida
Bentuk hemiasetal gula dapat bereaksi dengan alkohol
untuk menghasilkan asetal penuh yang disebut de-ngan glikosida. Hubungan asetal
dengan atom karbon anomerik ditantadi oleh akhiran –ide . Misalnya
D-glukosa bereaksi dengan methanol, produk utamanya adalah metil
α-D-glukopyranoside dan sedikit metil β-D-glukopyranoside.
Dua bentuk anomerik furanosida juga
terbentuk, namun strukturnya memiliki energi yang lebih tinggi, mereka
membentuk bentuk yang lebih stabil dan terdapat pada equilibrium dalam jumlah
yang ren-dah. Dalam hal ini gugus methil dan beberapa gugus lain terikat pada
gula membentuk glikosida, yang disebut aglikon. Glikosida mengalami hidrolisasi
menghasilkan gula reduksi dan senyawa terhidroksilasi.
- Paling banyak terdapat di dalam makanan dan dimetabolisme
tubuh adalah hexose : glukosa (dekstrosa/gula anggur), fruktosa (levulosa atau
gula buah), galaktosa, mannose.
- Dibedakan menjadi 2 yaitu aldosa (monosakarida yang
mengandung gugus aldehid, misalnya gliseraldehid), dan ketosa (monosakarida yang
mengandung gugus keton, misal dihidroksiaseton)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar