KIMIA ORGANIK (lengkap).pdf

28/06/2013

1

KIMIA ORGANIKKIMIA ORGANIKUntukUntuk ProdiProdi P P BiologiBiologi FKIP UNSFKIP UNS

OlehOleh: Dr. : Dr. rerrer. nat. Sri Mulyani. nat. Sri Mulyani

1

TOPIKTOPIK

MAKROMOLEKULMAKROMOLEKUL

•• KarbohidratKarbohidrat

•• LipidLipidpp

•• ProteinProtein

•• AsamAsam NukleatNukleat

••STEREOISOMERSTEREOISOMER

2

KARBOHIDRATKARBOHIDRAT

3

28/06/2013

2

4

28/06/2013

3

28/06/2013

4

10

11The D-Series of Aldoses containing 3, 4, 5, dan 6 carbon atoms

28/06/2013

5

28/06/2013

6

16

17

28/06/2013

7

28/06/2013

8

28/06/2013

9

25

28/06/2013

10

28/06/2013

11

32

Siklisasi menghasilkan piranosaterbentuk karbon kiral baru (C1)dihasilkan diastereomer yg berbeda konfigurasipada C1 (= anomer)

33

28/06/2013

12

28/06/2013

13

28/06/2013

14

28/06/2013

15

28/06/2013

16

28/06/2013

17

28/06/2013

18

28/06/2013

19

28/06/2013

20

28/06/2013

21

28/06/2013

22

28/06/2013

23

Identifikasi karbohidrat

28/06/2013

24

KARBOHIDRATKARBOHIDRAT

70

LIPIDLIPIDLIPIDLIPIDBy. Dr. By. Dr. rerrer. nat. Sri Mulyani, . nat. Sri Mulyani, M.SiM.Si..

71

LIPIDLIPID

SenyawaSenyawa organikorganik yang yang terdapatterdapat didi alamalam•• tidaktidak larutlarut dalamdalam airair•• LarutLarut dalamdalam pelarutpelarut organikorganik non polar non polar

((hidrokarbonhidrokarbon atauatau dietildietil etereter))

72

((hidrokarbonhidrokarbon atauatau dietildietil etereter))KelasKelas--kelaskelas Lipid:Lipid:

•• Lipid Lipid netralnetral / lipid / lipid simpanansimpanan ((trigliseridatrigliserida))•• Lipid Lipid komplekskompleks / lipid / lipid membranmembran•• SteroidSteroid•• TerpenaTerpena

Sri Mulyani- Kim Org-2013

28/06/2013

25

LIPIDLIPID

lipid sederhana (Trigliserida) disusun olehgliserol dan asam lemak

lipid membran disamping gliserol dan asam lemak masih adakomponen lain, yaitu : Fosfat dan alkohol atau kolin atau sakarida


73

ASAM LEMAKASAM LEMAK

rg-2

013

74

Asam lemak jenuh Asam lemak tak jenuh

Asam lemak jenuh : tidak mempunyai ikatan rangkap pada rantai karbonnya

Asam lemak tak jenuh: mempunyai ikatan rangkappada rantai karbonnya

Sri M

ulya

ni-K

im O

r

STORAGE LIPIDSTORAGE LIPID

Fatty Acids - StructureFatty Acids - Physical PropertiesTriacylglycerols - the simplest Lipids

75

Triacylglycerols in Energy Storage Thermal insulationTriacylglycerols in foodWaxes


28/06/2013

26

SRUKTUR ASAM LEMAKSRUKTUR ASAM LEMAK• Asam Karboksilat (COOH adalah C1)

Jenuh (N:0) / tidak jenuh (ada ikatan rangkap, Δn)• hydrocarbon tails (C4 - C36)• Bercabang

• Asam Karboksilat umumnya: 12-24 atom C, genap

76Sri Mulyani- Kim Org-2013

SIFAT FISIK ASAM LEMAKSIFAT FISIK ASAM LEMAK

• Solubility• Longer chains

• more hydrophobic, less soluble• Double bonds increase solubility

77

• Double bonds increase solubility• Melting points

• Depend on chain length and saturation• Double bonds lead acyl chain disorder and

low melting temps• Unsaturated FAs are solids at Room Temp



28/06/2013

27

Fatty acids Fatty acids In vegetable oils are mostly In vegetable oils are mostly omegaomega--66 withwiththe first C=C at C6.the first C=C at C6.

Copyright © 2007 by Pearson Education, Inc.Publishing as Benjamin Cummings

OmegaOmega--6 6 dandan OmegaOmega--3 Fatty Acids 3 Fatty Acids

79

In fish oils are mostly In fish oils are mostly omegaomega--33 with the with the first C=C at C3.first C=C at C3.

TRIACYLGLECEROLSTRIACYLGLECEROLS

•• Ester Ester antaraantaragliserolgliserol dg dg asamasamlemaklemak

•• MuatanMuatan

80

MuatanMuatankarboksilatkarboksilat hilanghilang

•• TriacylglycerolsTriacylglycerolslebihlebih hydrophobic hydrophobic dibandingkandibandingkan asamasamlemaknyalemaknya


Formation of a TRIACYLGLECEROLSTRIACYLGLECEROLS

glycerol + three fatty acids glycerol + three fatty acids triacylglyceroltriacylglycerol

OHCH2

OHCH

O

(CH ) CHCHO

O

(CH2)14CH3CHO

81

OH

OHCH2

CHO

(CH2)14CH3CHO

(CH2)14CH3CHO

+ 3H2O

O

O

C (CH2)14CH3

CH O

O

C (CH2)14CH3

CH2 O

O

C (CH2)14CH3

CH2

+


28/06/2013

28

Triacylglycerols in Energy Storage & Thermal insulation

•• Concentrated source of energyConcentrated source of energy

–– Energy derived from oxidation reactionsEnergy derived from oxidation reactions


82

Energy derived from oxidation reactionsEnergy derived from oxidation reactions

–– More completely reduced state yields 2x the More completely reduced state yields 2x the energy/g as Carbohydratesenergy/g as Carbohydrates

•• Pure nonPure non--aqueous phaseaqueous phase

–– Lipases Lipases hydrolizehydrolize the ester linkages to release Fatty the ester linkages to release Fatty AcidsAcids



A A triacylglyceroltriacylglycerol that is a fat that is a fat • Is solid at room temperature.• Is prevalent in meats, whole milk, butter, and cheese.

83

A A triacylglyceroltriacylglycerol that is an oilthat is an oil• Is liquid at room temperature.• Is prevalent in plants such as olive and safflower.


Oils:Oils:• Have more unsaturated

fats.• Have cis double bonds


84

Have cis double bonds that cause “kinks” in the fatty acid chains.

• Cannot pack triacylglycerol molecules as close together as in fats.

• Have lower melting points than saturated fats.

• Are liquids at room temperature.


28/06/2013

29

TriacylglycerolsTriacylglycerols in foodin food• Vegetable Oils – unsaturated

- catalytic hydrogenation reduces double bonds

- less specific than enzymatic methods makes some trans-fats

FATS AND OILS

85Sri M

ulya

ni-K

im O

rg-2

013

OF OF TRIACYLGLYCEROLSTRIACYLGLYCEROLSCHEMICALS PROPERTIES

The chemical reactions of triacylglycerols are similar to those of alkenes and esters. • In hydrogenation, double bonds in

t t d f tt id t ith H i th

86

unsaturated fatty acids react with H2 in the presence of a Ni or Pt catalyst.

• In hydrolysis, ester bonds are split by water in the presence of an acid, a base, or an enzyme.


Hydrogenation of Oils

•• Adds hydrogen (HAdds hydrogen (H22) to the carbon ) to the carbon atoms of double bonds.atoms of double bonds.

•• Converts double bonds to single bonds. Converts double bonds to single bonds. •• Increases the melting Increases the melting

87

point.point.•• Produces solids such Produces solids such

as margarine and as margarine and shortening. shortening.


28/06/2013

30

Hydrogenation of Oils

+ 3H2O

OCH(CH2)7CH3(CH2)5CH

O

C

CH(CH2)7CH3(CH2)5CH

O

C

O

OCH2

CH Ni

88

glyceryl tripalmitoleate(tripalmitolean)

glyceryl tripalmitate (tripalmitin)

O

(CH2)14CH3C

O

(CH2)14CH3C

O

(CH2)14CH3C

O

O

OCH2

CH2

CH

CH(CH2)7CH3(CH2)5CH COCH2


Hydrolysis of Triacylglycerols

In In hydrolysishydrolysis, •• TriacylglycerolsTriacylglycerols split into glycerol and three fatty acids.split into glycerol and three fatty acids.•• An acid or enzyme catalyst is required.An acid or enzyme catalyst is required.

CHO

89

OCH2

OCH

OCH2

OHCH2

OHCH

OHCH2

O

(CH2)14CH3CHO

H2OO

(CH2)14CH3C

O

(CH2)14CH3C

(CH2)14CH3C

H++3

+ 3


Saponification and Soap

O

O

C (CH2)14CH3

O

CH2

SaponificationSaponification•• Is the reaction of a fat with a strong base.Is the reaction of a fat with a strong base.•• Splits Splits triacylglycerolstriacylglycerols into glycerol and the salts of fatty acids. into glycerol and the salts of fatty acids.

•• Is the process of forming Is the process of forming “soaps” (salts of fatty acids).“soaps” (salts of fatty acids).

•• With KOH gives softer soaps.With KOH gives softer soaps.CH O C (CH2)14CH3

CH2 O

O

C (CH2)14CH3

+ 3NaOH

Na+ -O

O

C (CH2)14CH33

OH

CH OH

CH2 OH

CH2

+“soap”


28/06/2013

31

Soap Structure


Grease in Soap Solution


Detergents


28/06/2013

32

WAXESWAXES

• Esters of long chain fatty Acids with long chain alcohols

• Higher melting points• Hydrophobic• Coatings that prevent loss of water by leaves of

94

• Coatings that prevent loss of water by leaves of plants


WAXESWAXES


•• GlycerophospholipidsGlycerophospholipids•• Ether LipidsEther Lipids•• GalactolipidsGalactolipids andand SulfolipidsSulfolipids in Chloroplastsin Chloroplasts

STRUKTUR LIPID MEMBRANSTRUKTUR LIPID MEMBRAN

96

GalactolipidsGalactolipids and and SulfolipidsSulfolipids in Chloroplastsin Chloroplasts•• ArchaelArchael ""ExtremophileExtremophile" Lipids" Lipids•• SphingolipidsSphingolipids•• Lipid Degradation in Lipid Degradation in LysosomesLysosomes•• SterolsSterols


28/06/2013

33

• Phosphorylation of Glycerol creates a stereocenter on C2– L glycerol 3 phosphate

GLYCEROPHOSPHOLIPIDSGLYCEROPHOSPHOLIPIDS

97

head group adds a negative charge

– Phospho diesters with:• Ethanolamine, Choline,

Serine, Glycerol, InositolPhosphate, PhosphatidylGlycerol


LIPIDLIPID


• 2 Fatty Acid chains esterified to remaining hydroxyls (diacyl glycerol)

• Common Glycerophospholipids have– 16:0 or 18:0 at C1


99

– 18:1 Δ(2) or 20:1 Δ(2) at C2


28/06/2013

34


Lecithin and Cephalin are glycerophospholipids• Abundant in brain and nerve tissues.• Found in egg yolk, wheat germ, and yeast.


ETHER LIPIDSETHER LIPIDS

• Ether linkage instead of ester at C1

• Plasmalogens have a C1=C2 double bond

• Platelet activating factor

101

• Platelet activating factor is a signalling lipid with:

– saturated acyl chain at CI (ether linkage)

– acetyl ester at C2

– phospho-choline on C3


Galactolipids and Sulfolipidsin Chloroplasts

•• GalactoseGalactose (or (or DiGalDiGal) ) attached to Glycerol attached to Glycerol C3C3

•• SulphoSulpho lipids contain lipids contain sulphonatesulphonate on sugaron sugar

102

sulphonatesulphonate on sugaron sugar

•• SulphonateSulphonate charge charge replaces typical replaces typical phosphate chargephosphate charge


28/06/2013

35

ARCHAEL "EXTREMOPHILE" LIPIDSLIPIDS

•• Longer Longer acylacyl chains and dual head groups can chains and dual head groups can cancanreplace 2 normal phospholipids replace 2 normal phospholipids –– Replace a Replace a bilayerbilayer with a monolayerwith a monolayer

•• Ether linkagesEther linkages•• More stable at high temperatures, Acid EnvironmentsMore stable at high temperatures, Acid Environments

103

g p ,g p ,


SPHINGOLIPIDSSPHINGOLIPIDS•• SphingosineSphingosine is a combination is a combination acylacyl chain chain

& Head group& Head group(HO(HO--11CHCH--CH=CHCH=CH--(CH(CH22))1212--CH3CH3

22CHCH--NH3NH333CHCH22--OHOH

•• AcylAcyl chain in amide linkage at C2 makes a chain in amide linkage at C2 makes a ceramideceramide


SPHINGOLIPIDSSPHINGOLIPIDS

Head groups at C3Head groups at C3• Sphingomyelins

– Phosphocholine or Phosphoethanolamine

Glycosphingolipids

105

• Glycosphingolipids– Cerebrosides have

Glucose, galactose– Globosides have

simple neutral Oligosaccharides,

– Gangliosides have more complicated anionic oligosaccharides


28/06/2013

36

Blood Groups

GlycoGlyco--sphingolipidssphingolipidsspecify cell specify cell identitityidentitity

SPHINGOLIPIDSSPHINGOLIPIDS

106

pO, A (+GalNac), B (+Gal)


LIPID LIPID DEGRADATION IN LYSOSOMES

•• PhospholipasePhospholipase A1 cleaves ester A1 cleaves ester linkage at C1linkage at C1

–– glycerophospholipidglycerophospholipidlysophospholipidlysophospholipid + FA1+ FA1

•• PhospholipasePhospholipase A2 is a A2 is a lysophospholipaselysophospholipase

107

–– cleaves ester linkage at C2cleaves ester linkage at C2

–– lysophospholipidlysophospholipidGlycerophosphateGlycerophosphate head group head group + FA2+ FA2

•• PhospholipasePhospholipase C cleaves C cleaves phosphophospho--glycerol ester linkagesglycerol ester linkages

–– glycerophospholipidglycerophospholipid diacyldiacylglyceralglyceral + + phosphophospho head grouphead group


STEROLSSTEROLS

Have 4 fused rings

Cholesterol is the major sterol in

t b t

108

vertebrates

Steroid Hormones

Testosterone, Estrogen


28/06/2013

37

• low solubility in water

• transported by proteins,

• can pass through membranes

HORMON STEROIDHORMON STEROID

109

membranes


VITAMIN A VITAMIN A dandan DD

Isoprene Isoprene CH2=C(CH3)CH2=C(CH3)--CH=CH2CH=CH2

is a common precursor for is a common precursor for sterols, Vitamin D and Vitamin Asterols, Vitamin D and Vitamin A

D it i d i d f St lD it i d i d f St l

110

D vitamins derived from SterolsD vitamins derived from Sterols

S i M l i Ki O 2013

VITAMIN A VITAMIN A dandan DD


28/06/2013

38

BILE SALTSBILE SALTS

COO- Na+CH2

HN

O

COHCH3

CH3

glycine, an amino acid cholic acid, a bile acid

112

OH

H

HO

CH3

sodium glycocholate, a bile salt

Nonpolar region


CHOLESTEROLCHOLESTEROL

The most abundant steroid in humansAll other steroids arise from cholesterolThe average adult has >200gIt is in almost all body tissues

113

yAnimals acquire cholesterol from their diet, but can synthesize all they need from acetateSide chain at C17 and double bond C5-C6


CHOLESTEROLCHOLESTEROLSynthesis from acetateSynthesis from acetate

114


28/06/2013

39

CHOLESTEROLCHOLESTEROLa precursor to other lipidsa precursor to other lipids

115


Sex HormonesSex Hormones

CH3

HH

HH

OHCH3

HH

HH

CH3

OH

116

HOestradiol

Otestosterone

• Female hormone has an aromatic ring and one less methyl group than the male hormone.

• Testosterone is converted to estradiol in the ovaries


ProstalglandinsProstalglandins

• Biochemical regulators more powerful than steroids.

• Regulate functions such as:– Blood pressure

117

Blood pressure– Blood clotting– Allergic response– Digestive activity– Labor onset


28/06/2013

40

Structure of Structure of ProstalglandinsProstalglandins

118

• Cyclopentane ring with two long side chains trans to each other.

• Most have 20 carbon atoms.• Derived from arachidonic acid.

=>


TERPENESTERPENES

• Composed of 5-carbon isopentyl groups.• Isolated from plants’ essential oils.• C:H ratio of 5:8 or close to that

119

• C:H ratio of 5:8, or close to that.• Pleasant taste or fragrant aroma.• Examples:

– Anise oil– Bay leaves =>


TERPENESTERPENES

ISOPRENE LINKSHeads or Tails?

120

– Head to tail couplings are most common.


28/06/2013

41

Structure of TERPENESStructure of TERPENES

Two or more isoprene units, 2-methyl-1,3-butadiene with some modification of the double bonds.

121

myrcene, frombay leaves

TERPENESTERPENESClassification

• Terpenes are classified by the number of carbons they contain, in groups of 10.

• A monoterpene has 10 C’s 2 isoprenes

122

A monoterpene has 10 C s, 2 isoprenes. • A diterpene has 20 C’s, 4 isoprenes.• A sesquiterpene has 15 C’s, 3 isoprenes.

=>


TERPENOIDSTERPENOIDS

123


28/06/2013

42

END OF LIPIDSEND OF LIPIDSEND OF LIPIDSEND OF LIPIDS

124

ASAM AMINO ASAM AMINO

125

DAN PROTEINDAN PROTEIN

ProteinMolekul yg sangat vital untukorganisme terdapt di semua selPolimer disusun oleh 20 mcmasam amino standarRantai asam amino dihubungkandg iktn kovalen yg spesifikStruktur & fungsi ditentukan olehkombinasi, jumlah dan urutanasam aminoSifat fisik dan kimiawidipengaruhi oleh asam amino penyusunnya

28/06/2013

43

Fungsi Protein

Reaksi kimia enzymesImmune system antibodiesMechanical structure tendonsG ti f f lGeneration of force musclesNerve conduction ion channelsVision eye lens. . . and much more!

Asam Amino

merupakan unit penyusun protein Struktur:satu atom C sentral yang mengikat secara kovalent:

gugus amino, gugus karboksil, satu atom H dan rantai samping (gugus R)

• Gugus R rantai samping yang berbeda-beda pada setiap jenis asam amino• Gugus R yang berbeda-beda tersebut menentukan:

-. Struktur-. Ukuran -. Muatan elektrik-. Sifat kelarutan di dalam air

28/06/2013

44

Asam amino standarAsam amino yang menyusun protein organisme ada 20 macam disebut sebagai asam amino standarDiketahui asam amino ke 21 disebut selenosistein (jarang (j gditemukan) Terdapat di beberapa enzim seperti gluthatione peroxidaseSelenenosistein mempy kode genetik: UGA biasa utk stop kodon tjd pd mRNA dgn struktur 2nd yg banyak.

Klasifikasi Asam amino

Diklasifikasikan berdasar gugus R (rantai samping)Biasanya sifat-sifat seperti: hidrofobik/hidrofilik, polar/non polar, ada/tidaknya gugus terionisasi

Asam amino

AROMATIK

POLAR

ACIDIC (-)BASIC (+)

NON POLAR

Asam amino non polar

Memiliki gugus R alifatik Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolinBersifat hidrofobik. Semakin hidrofobik suatu a.a spt Ile (I) biasa terdapat di bagian dlm protein.Prolin berbeda dgn a.a siklis. Tapi mempunyai byk kesamaan sifat dgn kelompok alifatis ini.Umum terdapat pada protein yang berinteraksi dengan lipid

28/06/2013

45

Asam amino polar

Memiliki gugus R yang tidak bermuatanSerin , threonin, sistein, metionin, asparagin, glutaminBersifat hidrofilik mudah larut dalam airCenderung terdapat di bagian luar proteinSistein berbeda dgn yg lain, karena ggs R terionisasi pada pH tinggi (pH = 8.3) sehingga dapat mengalami oksidasi dengan sistein membentuk ikatan disulfide (-S-S-) sistin (tdk tmsk dlm a.a. standar karena selalu tjd dari 2 buah molekul sistein dan tidak dikode oleh DNA)

28/06/2013

46

Asam amino dengan gugus R aromatik

Fenilalanin, tirosin dan triptofan

Bersifat relatif non polar hidrofobik

Fenilalanin bersama dgn V, L & I a.a plg hidrofobik

Tirosin gugus hidroksil , triptofan cincin indol

Sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen penting untuk menentukan struktur ensim

Asam amino aromatik mampu menyerap sinar UV λ280 nm sering digunakan utk menentukan kadar protein

Asam amino dengan gugus R bermuatan positif

Lisin, arginin, dan histidinMempunyai gugus yg bsft basa pd rantai sampingnyaBersifat polar terletak di permukaan protein dapat mengikat air.Histidin mempunyai muatan mendekati netral (pdHistidin mempunyai muatan mendekati netral (pd gugus imidazol) dibanding

lisin gugus aminoarginin gugus guanidino

Krn histidin dpt terionisasi pada pH mendekati pH fisioligis sering berperan dlm reaksi ensimatis yg melibatkan pertukaran proton

Asam amino dengan gugus R bermuatan negatif

Aspartat dan glutamatMempunyai gugus karboksil pada rantai sampingnya bermuatan (-) / acid pada pH 7

28/06/2013

47

Asam amino non standar

Merupakan asam amino diluar 20 mcm as. Amino standar Terjadi karena modifikasi yang terjadi setelah suatuyang terjadi setelah suatu asam amino standar menjadi protein.Kurang lebih 300 asam amino non standar dijumpai pada sel

modifikasi serin yang mengalami fosforilasi oleh protein kinase

•modifikasi prolin dlm proses modifikasi posttranslasi, oleh prokolagen prolin hidroksilase.

•Ditemukan pada kolagen untuk menstabilkan struktur

• Dari modifikasi Glu oleh vit K.

• γ karboksi glutamat mampu mengikat Ca penting utk penjendalan darah.

• Ditemukan pd protein protombin

28/06/2013

48

M difik i li i T d t di k l d i i ( t i•Modifikasi lisin. Terdapat di kolagen dan miosin (protein kontraksi pd otot) dan berperan untuk sisi terikatnya polisakarida

•Beberapa ditemukan asam amino nonstandar yang tidak menyusun protein merupakan senyawa antara metabolisme (biosintesis arginin dan urea)

Sifat Asam amino

1. Larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut non polar seperti eter, aseton, dan kloroform.

2. Isomerisme pada asam aminoKarena atom C pusat mengikat empat gugusyang berbeda, maka asam amino—kecualiglisin—memiliki isomer optik: l dan d. Pada umumnya, asam amino alami yang dihasilkan eukariot merupakan tipe l meskipun beberapa siput laut menghasilkanp p p gtipe d. Dinding sel bakteri banyakmengandung asam amino tipe d.

28/06/2013

49

3. Zwitterion/ Ion AmfoterKarenaKarena asamasam amino amino memilikimemiliki gugusgugus aktifaktif aminaamina dandan karboksilkarboksil

AsamAsam amino amino dapatdapat berperanberperan sebagaisebagai asamasam ((mendonorkanmendonorkanproton proton padapada basabasa kuatkuat) ) dandan dapatdapat berperanberperan sebagaisebagai basabasa((menerimamenerima proton proton daridari asamasam kuatkuat))

BentukBentuk kesetimbangankesetimbangan ::

pH pH padapada saatsaat muatanmuatan positifpositif = = muatanmuatan negatifnegatif TitikTitik isolistrikisolistrik, , iniini spesifikspesifik bergantungbergantung padapada jenisjenis asamasam aminonyaaminonya. . DalamDalamkeadaankeadaan demikiandemikian, , asamasam amino amino tersebuttersebut dikatakandikatakan berbentukberbentukZwitterZwitter--ion ion

Asam amino merupakan molekul amfoter

• Memiliki pK1, pK2 dan pKR• Pada pI: semua molekul berbentuk zwitter ion• Pada pH netral atau > pI: dominan bentuk anion • Pada pH < pI: dominan bentuk kation

pH Isoelektrik Asam Amino

AsamAsam AminoAmino GugusGugus TerionisasiTerionisasi pH pH IsoelektrikIsoelektrikAs. AspartatAs. Aspartat KarboksilKarboksil 2,982,98As. GlutamatAs. Glutamat KarboksilKarboksil 3,083,08HistidinHistidin ImidazolImidazol 7,647,64SisteinSistein Tiol Tiol 5,055,05TirosinTirosin FenolFenol 5,635,63LisinLisin AminoAmino 9,479,47ArgininArginin AminoAmino 10,7610,76

28/06/2013

50

Fungsi pH Isoelektrik (pI)

Untuk mengkristalkan asam amino/protein →pengendapan isoeletrik

Dengan mengetahui titik isoelektrik dapatmeramalkan proses migrasi protein dalamp g pmedan elektrikum → Dasar untuk pemisahanasam amino dengan elektroforesis

PenamaanPenamaan AsamAsam AminoAminoDidasarkan pada struktur D – gliseraldehid jika gugusNH3

+ terletak disebelah kanan → diberi awalan D, jikaNH3

+ dikiri → diberi awalan L.

Semua asam amino yang ada di alam dalam protein mempunyai konfigurasi L. Ada beberapa asam amino yang penting dalam struktur dan metabolismemempunyai konfigurasi D yaitu asam D alanin dan Dmempunyai konfigurasi D, yaitu asam D-alanin dan D-glutamat yang merupakan komponen penyusun dindingsel bakteri tertentu.

Penulisan asam amino (20 asam amino yang umum) dapat disingkat dengan 3 huruf.

Misal : Serine → Ser

Glysin → gly

Asam Amino esensialdiperlukan oleh makhluk hidup sebagai penyusunprotein / sebagai kerangka molekul-molekul penting. Organisme memerlukannya tetapi tidak mampumemproduksi sendiri atau selalu kekurangan asamamino yang bersangkutan. Bagi manusia, ada delapan / sembilan asam amino g , pesensial yang harus dipenuhi dari diet sehari-hari, yaitu:

isoleusin, leusin,lisin, metionin,

Histidin dan arginin "setengah esensial" karena tubuh manusiadewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya.

fenilalanin, treonin, triptofan, danvalin

28/06/2013

51

Reaksi Asam Amino

Reaksi dengan NinhidrinNinhidrin di dalam air akan terhidrasi membentuk ninhydrin hidrat. Ninhydrin hidrat bereaksi dengan asam aminohidrat bereaksi dengan asam amino menghasilkan anion berwarna ungu, aldehid dan CO2.

Reaksi Ninhidrin

Ikatan Peptida

Ikatan peptida yakni rantai pendek dari dua atau lebih asam amino yang dihubungkan oleh ikatan kovalen. Sel dapat merangkai ke 20 asam amino dalam berbagai kombinasi gdan urutan sehingga dapat membuat produk yang sangat bervariasi.

28/06/2013

52

Ikatan Peptida

Berdasarkan konvensi ikatan peptida ditulis dengan asam amino yg mempunyai NH3

+

bebas (sebelah kiri) dan as. Amino dg gugus COO- bebas (sebelah kanan)Molekul yang mengandung 2 asam amino dg 1 ikatan peptida disebut dipeptidadipeptidaMolekul mengandung 3 asam amino disebut tripeptida. Ada tetrapeptida, pentapeptida, dst.

Pembentukan ikatan peptida

Gugus peptida

Ikatan peptida

28/06/2013

53

Unit asam amino dalam rantai polipeptida= residuKonsensus : ujung amino = residu asam amino awalujung karboksil = residu asam amino akhir

Ikatan Sulfida

Disamping ikatan peptida, ikatan kovalen lain diantara as. Amino dlm peptida dan protein adalah ikatan disulfida.ikatan disulfida.Ikatan disulfida adalah ikatan tunggal -S–S-.Ikatan disulfida menghubungkan 2 unit sisteinaIkatan disulfida menghubungkan 2 unit sisteina.Senyawa peptida alam yang mengandung ikatan disulfida : Oksitosin, vasopresin.Oksitosin: hormon yang mengatur kontraksi uterus dan laktasi→ untuk merangsang kelahiran bayi

28/06/2013

54

PROTEIN

Biopolimer yang terdiri dari banyak satuan as. Amino yg dihubungkan oleh ikatan peptidaBeberapa protein merupakan komponen utama dalam jaringan struktur (otot, rambut, kuku, kulit)j g ( )Struktur protein :

♣ Struktur primer♣ Struktur sekunder♣ Struktur tersier♣ Struktur kuartener

28/06/2013

55

Ikatan peptida berkarakter parsial ganda akibatadanya delokalisasi elektron dari oksigen gugusCOO- ke ikatan C-NGugus amidanya planar, dan berada dalam konfigurasi Trans. Rotasi hanya dapat terjadi pada dua ikatan yang dekat Cα di setiap residu asam amino.

Empat tingkat organisasi struktur dalam protein

Struktur primer: menunjukkan jumlah, jenis danurutan asam amino dalam protein

Struktur sekunder:• terjadi akibat pembentukan ikatan H antara guguskarboksil dan gugus amino pada residu asam amino

Empat tingkat organisasi dalam protein

karboksil dan gugus amino pada residu asam aminotertentu, dan pembatasan rotasi bidang peptidadi sekitar atom Cα

• menunjukkan pembentukan konformasi khas dalamrantai polipeptida molekul protein, meliputi:

α- heliks, β-turnβ-sheet, random coil

28/06/2013

56

α-Heliks β -Sheet

β Sheet antiparalel

β Sheet paralel

28/06/2013

57

Struktur tersier:Menunjukkan pembentukan lipatan (foldingpolypeptide), yang disebabkan oleh adanya interaksiantar gugus pada R.Jenis interaksi tersebut meliputi: ikatan H, ikatanelektrostatik, interaksi hidrofobik antar rantai sampingnon polar, interaksi dipol-dipol, dan pembentukan ikatandi lfid (ik t k l )disulfida (ikatan kovalen).

Struktur kuartener:Menunjukkan penggabungan ≥1 rantai polipeptida /subunit penyusun protein.Contoh protein yang memiliki beberapa rantaipolipeptida adalah Hemoglobin.

MACAM DAN FUNGSI PROTEINMACAM DAN FUNGSI PROTEIN1. Protein Regulator / Bioregulator( Hormon) 2. Biokatalisator ( Enzim )3. Protein Transport: Hb, Alb, Lipoprotein,

Transferin, protein integral membran4. Protein Kontraktil: aktin dan miosin5. Protein Struktural:

kolagen,tubulin,keratin,glikoprotein6. Protein Pelindung dan pertahanan: Ig,

interferon, perforin,IL, fibrinogen7. Protein Reseptor

Struktur Primer

Rantai peptida yang dihubungkan oleh ikatan amida (peptida)

28/06/2013

58

PelipatanPelipatan proteinproteinStruktur primer menentukan konformasi 3 dimensi suatu protein.Jenis rantai sisi masing2 residu AA menentukanbagaiman arantai mengadakan lipatan2 hinggamembentuk struktur asli.Stlh pelipatan, residu sistein akan membentukStlh pelipatan, residu sistein akan membentukikatan disulfida.Konformasi asli bs rusak/denaturasi dg pemanasan, pH ekstrim, penambahan bahankimia misal ureaJika dikembalikan kondisi faali, akanmembentuk konformasi semula

Modifikasi pasca translasiSesudah sintesis protein lengkap, residu AA tttmengalami modifikasi kimiawi seperti :

Fosforilasi pd residu serin, treonin, tirosinPenambahan asam lemak, ADP ribose, gugus metil, asetilPenambahan karbohidrat, tu/ protein yg berhub dg p yg gpermukaan sel, melalui glikosilasi serin, treonin, asparagin

Hubungan antara struktur & fungsi proteinHb transport oksigenIg, kolagen, insulin, heksokinase, dll

Protein didlm sel berada dlm keadaan asli (native state)Panas, asam, dan bahan lain menyebab protein t’denaturasi,yi konformasi 3 dimensinya terbuka /hilangDalam kead asli alami di dlm sel, byk protein berikatan dg substansi lain (ion , molekul kompleks) mis. Koenzim.Berbagai protein yg berbeda dpt disusun dr hanya 20 AA di mana AA ini akan saling berikatan dlm banyak kombinasi g yyg berbeda.Perbed dlm urutan/sekuen AA pd rantai polipeptoda menyebabkan pembentukan struktur 3 dimensi yg berbeda shg fungsinya jg berbeda.Polipetida merupakan peptida dengan lebih dari 10 asam amino.

28/06/2013

59

Penggolongan Protein

Protein Fibrous (Serat)Protein Fibrous (Serat)Protein yang terdapat pada hewan, tidak larut dalam air. Misal : keratin, kolagen, sutraProterin GlobularProterin GlobularProterin GlobularProterin GlobularProtein yang larut dalam air. Misal : enzim, hormon, hemoglobin, mioglobin, ovalbumin (pada putih telur)

ASAM NUKLEATASAM NUKLEAT

177

ASAM NUKLEATASAM NUKLEAT

28/06/2013

60

18791879,, AlbrechtAlbrecht KosselKossel menemukanmenemukan asamasam nukleatnukleat yangyangtersusuntersusun oleholeh suatusuatu gugusgugus gulagula,, gugusgugus fosfatfosfat,, dandan

bbgugusgugus basabasa

pendahuluanAsam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yg berperanan dlmpenyimpanan serta pemindahan informasi genetik (polinukleotida)Asam nukleat terdapat dlm 2 bentuk, yi. asam deoksiribosa (DNA) danasam ribosa (RNA).

Keduanya merupakan polimer linier, tidak bercabang dan tersusun darisubunit-subunit yg disebut nukleotida

Pd sel eukariot, DNA terdapat di dlm nukleus, sedangkan pada selprokariot terdpt dlm sitoplasma atau nukleoid dan berfungsi sbgprokariot, terdpt dlm sitoplasma atau nukleoid dan berfungsi sbgmolekul hereditas atau pewarisan sifat.

Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein didlm sitoplasma (ribosom)

Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian yi gula berkarbon 5 (pentosa), basaorganik heterosiklik (mengandung karbon, nitrogen dan berbentukdatar) dan gugus fosfat bermuatan negatif, yg membuat polimer bersifatasam.

• 1. GULA PENTOSA

• Yang termasuk gula pentosaadalah ribosa dan deoksiribosa

• Turunan penting dari ribosa adalah2'-deoksiribosa, sering hanyadisebut deoksiribosa, yang pada

DNARNA

Komponen dalam nukleotida pada DNA/RNA

disebut deoksiribosa, yang padakarbon nomor 2‘nya OH digantikanoleh H.

• Deoksiribosa ditemukan di DNA(deoxyribonucleic acid)

• Ribosa ditemukan di RNA(ribonucleic acid).

• Penggantian –OH oleh H di atomC nomor 2 mempengaruhi struktur!

28/06/2013

61

• Gula pada asam nukleatadalah ribosa.

• Ribosa (β-D-furanosa) adalah gula pentosa (jumlahkarbon 5).

5

14

GULA RIBOSA

• Perhatikan penomoran.

• Dalam penulisan diberi tandaprime(') untuk membedakanpenomoran pada basanitrogen

1

23

4

PERHATIKAN

• Ikatan gula ribosa dengan basa nitrogen (pada atom karbon nomor 1).• Ikatan gula ribosa dengan gugus fosfat (pada atom karbon nomor 5).• Gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2

28/06/2013

62

2. BASA NITROGEN• Basa nitrogen berikatan dengan ikatan-b pada atom karbon nomor1'

dari gula ribosa atau deoksiribosa.• Pirimidin berikatan ke gula ribosa pada atom N-1 dari struktur

cincinnya.• Purin berikatan ke gula ribosa pada atom N-9 dari struktur cincinnya.

BASA PIRIMIDIN DAN PURIN

Perhatikan struktur cincinnya

BASA-BASA DALAM ASAM NUKLEAT

28/06/2013

63

Perhatikan atom N9 (pada purin) dan N1 (pada pirimidin) yang berikatan dengan

atom C nomor 1’ dari ribosa

KOMPOSISI BASA PENYUSUN ASAM NUKLEAT

OrganismeOrganisme AA GG CC TTEscherichia coliEscherichia coli 24,724,7 26,026,0 25,725,7 23,623,6

Kh iKh i 31 331 3 18 718 7 17 117 1 32 932 9KhamirKhamir 31,331,3 18,718,7 17,117,1 32,932,9

GandumGandum 27,327,3 22,722,7 22,822,8 27,127,1

SalmonSalmon 29,729,7 20,820,8 20,420,4 29,129,1

AyamAyam 28,828,8 20,520,5 21,521,5 29,329,3

28/06/2013

64

Nukleosida (Gula Ribosa yang berikatan dengan basa nitrogen) + satu atau lebih gugus fosforil

disebut nukleotida.

• Gula ribosa yang berikatan dengan basa nitrogen (dalam contoh di samping adalah suatu pirimidin, urasil dan sitosin) pada atom karbon nomor 1‘nya disebut ribonukleosida (dalam contoh di samping adalah uridincontoh di samping adalah uridin dan sitidin).

• Ribonukleosida yang terfosforilasi pada atom karbon nomor 5‘nya disebut ribonukleotida (dalam contoh di samping adalah uridilat atau sitidilat)

• Hidrolisis RNA oleh enzim menghasilkan ribonukleosida 5’-mono-fosfat atau ribonukleosida 3'-monofosfat.

28/06/2013

65

112

3

• Oleh karenanya kerangka dasar polinukleotida atau asam nukleat tersusun atas residu fosfat dan ribosa yang berselang-seling.

• Urutan basa dalam polinukleotida ditulis dari ujung yang memiliki gugus fosfat di atom karbon nomor 5' ke ujung yang memiliki gugus hidroksil di atom karbon nomor 3‘, atau biasa disebut ujung 5' ke 3': 5'-ATGCTAGC-3'

• Perhatikan bahwa kerangka dasar polinukleotida memiliki muatan negatif.

28/06/2013

66

Monomer nukleotida dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan fosfodiester antara -OH di atom C nomor 3‘nya dengan gugus fosfat dari nukleotida berikutnya.

Kedua ujung poli- atau oligonukleotida yang dihasilkan menyisakan gugus fosfat di atom karbon nomor 5' nukleotida pertama dan gugus hidroksil di atom karbon nomor 3' nukleotidahidroksil di atom karbon nomor 3 nukleotida terakhir.

Sifat asam nukleatSifat-sifat fisika-kimia asam nukleat meliputi stabilitas asam nukleat,pengaruh asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dankerapatan apung.

Stabilitas asam nukleat ditentukan oleh interaksi penempatan (stacking interactions) antara pasangan-pasangan basa. Artinya, permukaan basa yang bersifat hidrofobik menyebabkan molekul-

molekul air dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa p p gsehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.

Ex:Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari 100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi komponen-komponennya. Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya ikatan glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga asam nukleat dikatakan bersifat apurinik

28/06/2013

67

Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinyaperubahan status tautomerik basa.Sebagai contoh,

peningkatan pH akan menyebabkan perubahan struktur guanindari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebutkehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akanmenyebabkan terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehinggapada akhirnya rantai ganda DNA mengalami denaturasi.

Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasiasam nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah

(CO(NH ) ) d f id (COHNH )urea (CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2).

Pada RNA denaturasi berlangsung perlahan dan bersifat acakkarena bagian rantai ganda yang pendek akan terdenaturasi lebihdahulu daripada bagian rantai ganda yang panjang.Pada DNA, denaturasi terjadi sangat cepat dan bersifat koperatifkarena denaturasi pada kedua ujung molekul dan pada daerah kayaAT akan mendestabilisasi daerah-daerah di sekitarnya.Suhu ketika molekul asam nukleat mulai mengalami denaturasidinamakan titik leleh atau melting temperature (Tm).

• Turunan penting dari ribosaadalah 2'-deoksiribosa, sering hanya disebutdeoksiribosa, yang padakarbon nomor 2‘nya OH digantikan oleh H.

• Deoksiribosa ditemukan diDeoksiribosa ditemukan diDNA (deoxyribonucleic acid)

• Ribosa ditemukan di RNA (ribonucleic acid).

• Penggantian –OH oleh H diatom C nomor 2 mempengaruhi struktur!

DNA RNA

Bentuk ASAM NUKLEAT

Ribonukleotida adalahpenyusun RNA

A.RNA

RNA

28/06/2013

68

MASALAH RNA: KETIDAKSTABILAN

DNA, yang memiliki H sebagai pengganti OH di atom C no. 2’, lebih stabil

Deoksiribonukleotida adalahpenyusun DNA

B. DNA

DNADeoksiribonukleotida

H

Watson-Crick base pairing

28/06/2013

69

• DNA terdiri atas dua rangkaianheliks anti-paralel (paralelberlawanan arah) yang melilitke kanan suatu poros.

• Ukuran lilitan adalah 36 Å, ygmengandung 10.5 pasanganbasa per putaran. p p

• Kerangka yang berselang-seling antara gugusdeoksiribosa dan fosfat terletakdi bagian luar.

• Ikatan hidrogen antara basapurin dan pirimidin terletak dibagian dalam.

• Basa penyusun suatu benang DNA yang antiparallel tidak samamelainkan bersifat komplementerhadap benang pasangannya.

• Basa C berpasangan dengan G, sedangkan A dengan T. Hal inisangat bemanfaat dalam kaitanuntuk penyimpanan danpemindahan.

• Gula 5'-deoksiribosa yang berikatan dengan basa nitrogen (dalam contoh di samping adalah purin -adenin dan guanin) pada atom karbonnomor 1‘nya disebutdeoksiribonukleosida (dalam contohdi samping adalah deoksiadenosin dandeoksiguanosine).

Penyampaian Deoksiribonukleotida biasanya dalambentuk singkatan (misalnya) A, atau dA (deoksiA), ataudAMP (deoksiadenosin monofosfat)

deoksiguanosine). • Deoksiribonukleosida yang terfosforilasi

pada atom karbon nomor 5‘nya disebutDeoksiribonukleotida (dalam contoh disamping adalah deoksiadenilat dandeoksiguanilat).

28/06/2013

70

DEOKSIRIBONUKLEOTIDA UTAMA

DNA dobel heliks dapat dikopi secara persis karenamasing-masing untai mengandung sekuen nukleotidayang persis berkomplemen dengan sekuen untaipasangannya. Masing-masing untai dapat berperansebagai cetakan untuk sintesis dari untai komplemenbaru yang identik dengan pasangan awalnya.

• DNA mengandung gen, informasi yang mengatur sintesisprotein dan RNA.

• DNA mengandung bagian-bagian yang menentukanpengaturan ekskresi gen (promoter, operator, dll.)

• Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen dari ribosom, mesin biologis pembuat protein

• Messenger RNAs (mRNA) merupakan bahan pembawag ( ) p pinformasi genetik dari gen ke ribosom

• Transfer RNAs (tRNAs) merupakan bahan yang menterjemahkan informasi dalam mRNA menjadi urutanasam amino

• RNAs memiliki fungsi-fungsi yang lain, di antaranya fungsi-fungsi katalis

28/06/2013

71

STEREOKIMIASTEREOKIMIA

211

STEREOKIMIASTEREOKIMIA

STEREO KIMIAStudi mengenai molekul-molekul dalam ruang 3 dimensi

Bagaimana atom-atom dalam suatu molekul ditata dalam ruangan

satu relatif yang lain

1. ISOMER GEOMETRI

Ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomerKetegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomer

2. KONFORMASI MOLEKUL

bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini bisa berubah

3. KIRALITAS MOLEKUL

Bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar atom C dapat mengakibatkan isomer

28/06/2013

72

Pusat stereo;titik dalam suatu molekul yang menghasilkanstereoisomer

jumlah stereoisomer yang mungkin adalah = 2n , n pusat stereo

Pusat Khiral – ‘‘chirogenic centre’ = ‘pusat yang menghasilkan senyawa khiral

• Pusat khiral = pusat asimetrik ; mengikat 4 atom/gugus berbeda

H3CH2C * C CH CHBr

*

A and B = enantiomers (‘optical isomers’)! –Pusat khiral

CCH3Br

H

*

A

CCH3CH2CH3

H B

• Enantiomer adalah khiral! –• senyawa khiral tidak berimpit dengan bayangan

cerminnya.

Mengapa Kiralitas penting?

Spesies kiral cocok di dalam sisipengikatan kiral (chiral binding site) (matched key and lock)

28/06/2013

73

Spesies kiral tidak cocok dalambinding site (mismatched key and lock)

POLARIMETERPOLARIMETER

ISOMER adalah senyawa berbeda yang memiliki rumus molekul sama, contoh C4H8:

28/06/2013

74

Ada perbedaan letak gugus-gugus/atom-atom

1. Dilihat prioritas substituen yang terikat langsungke C ikatan rangkap;Nomor atom tertinggi memperoleh prioritas tertinggi

Stereoisomer Alkena; Stereoisomer Alkena; Isomer GeometriIsomer Geometri,,

Contoh; H– < C– < N– < O– < Cl–. (untuk isotop; prioritas sesuai dengan namor massa)

2. Jika atom yang terikat langsung ke ikatan rangkapsama; maka lihat atom berikutnya.Contoh; CH3– < C2H5– < ClCH2– < BrCH2 < CH3O–

3. Jika 2 gugus prioritas tertinggi terletak pada satu

sisi = cis

Jika 2 gugus prioritas tertinggi terletak pd sisi

berlawanan = trans

4. bila ke empat gugus atau atom yang terikat ke

atom C ikatan rangkap berbeda; maka dipakai

penamaan E (= entgegen) & Z (=zusammen),

• Z equivalent ke cis dan E equivalent ke trans.

28/06/2013

75

Sistem E dan Z

ISOMER GEOMETRI PADA SENYAWA SIKLIK

H H

H CH

Di atas bidang;Gugus terikat pada ujung-atas garis vertikal

H H

HH H

H

H

H

CH3

OHDi bawah bidang;Gugus terikat pada Ujung-bawah garis vertikal

28/06/2013

76

Contoh:

Konformasi SenyawaRantai Terbuka

• Gugus-gugus yang terikat oleh ikatan sigma dapat berotasi mengelilingi ikatan,

• Dapat memiliki tak terhingga banyak posisi didalam ruang relatif satu terhadap yang lain

• Menggunakan Proyeksi Newman

Hanya ada 1 ikatan C-C, struktur rotasi (rotamer) yang ada: staggered dan eclipsed.

NamaKonforme r

Wedge-Hatched Bond Structure

SawhorseStructure

Newman Projection

Bond Repulsions in Ethane

28/06/2013

77

Profil Energi Potensial untuk Konformer Etana

Dihedral Angle

Profil Energi Potensial untuk Konformer Butana

28/06/2013

78

Aspek penting dariStereoisomer Konformasi:

1. Interkonfersi konformasi dalam molekul sederhana terjadi cepat pada temperatur kamar, isolasi

konformer murni biasanya tidak mungkin.

2 K f ifik b t hk t t kh2. Konformer spesifik membutuhkan tatanama khusus, seperti staggered, eclipsed, gauche dan anti

3. Konformer spesifik tersusun dari sudut dihedral.

4. konformasi Staggered sekitar ikatan tunggal C-C lebih stabil (punya energi potensial terendah) dibandingkan konformasi eklips.

5. Konformer Gauche pada butana kurang stabil darid k f ti kit 0 9 Kk l/ l Nil i i ipada konformer anti sekitar 0,9 Kkal/mol. Nilai ini

disebabkan rapatnya 2 gugus metil (sterichindrance) pada struktur Gauche

6. Konformer Butana B dan C memiliki strukturbayangan cermin yang tidak identik, sudut dihedral 2400 & 3000.

Bentuk Senyawa Siklik

600 900 1080 1200

Sudut ikatan menurut BAEYER

28/06/2013

79

Diagram proyeksiMenggambarkan struktur 3 dimensi

ke 2 dimensi :

• Proyeksi Fischer• Proyeksi Newman

Proyeksi FISCHER

Vertikal; menjauhi pembaca

Horizontal; mendekati pembaca

Proyeksi Fischer bisa berotasi dan dimanipulasi0Rotasi 900 tidak dibolehkan; karena menghasilkan

enantiomer awal.

Rotasi 1800 menghasilkan konfigurasi identik, rotasi

2700 menghasilkan enantiomer

28/06/2013

80

Aturan Penataan ulang proyeksi Fischer :

1. merubah 2 gugus pd proyeksi Fischer; menghasilkan

enantiomer dari senyawa awal

2. perubahan gugus 2 kali menghasilkan stereokimia awal

28/06/2013

81

Proyeksi Fischer dengan 2 C khiral

28/06/2013

82

Urutan penataan ke 4 gugus di sekitar atom khiral

Tata nama R, S

(R = Rektus = ke kanan ; S = Sinister = Kiri)

(R)-alanine

1. Urutkan ke 4 gugus (berdasarkan prioritasnya)

Berdasarkan no atom; dari yg terikat langsung

pada C kiral

a. Bila atom yang terikat langsung pada C khiral sama; maka

prioritas ditentukan oleh atom berikutnyaprioritas ditentukan oleh atom berikutnya

b. Ikatan rangkap 2 dianggap mengikat 2 atom

yang sama

c. Ikatan rangkap 3 dianggap mengikat 3 atom

yang sama

d. Atom yang mengikat 2 C yang riel punya prioritas lebih

tinggi dari pada C dengan ikatan rangkap

2. Isotop dengan massa lebih besar memperoleh

prioritas lebih tinggi

3. Proyeksikan molekul sehingga ggs prioritas terendah

berada di belakang

4 T ik t k h d i i it t ti i4. Tarik suatu anak panah dari gugus prioritas tertinggi

ke terendah

Jika searah dengan putaran jarum jam = R

Jika berlawanan dengan putaran jarum jam = S

28/06/2013

83

Urutan prioritas: Cl (tertinggi) > C-C > C-H > H.

Sehingga (R)-2-khlorobutana

(S)-2-bromo-butane

CCH3

BrH3CH2C

H * ab

cdCCH3

BrH3CH2C

H

* CCH3

BrH3CH2C

H*

a

b

cd

CCH3CH2CH3

Br

H

* CCH3

CH2CH3

Br

H*

ab

cd

CCH3

CH2CH3

Br

H*

a b

cd

(R)-2-bromo-butane

CH BrCH3CH2O

CH3

* CH BrCH3CH2O

CH3

* ab

cd CCH3CH2O

BrCH3

H

* abc

d

CH3 ac

(R)-(1-bromoethyl) ethyl ether

CCH3CH2O

BrH * a

bd

28/06/2013

84

C

CH2CH3

H

OH

CH3

*a

b

cd

CH3CH2CH

OH

CH3

* CH3CH2CH

OH

CH3

*a

b

c

dC

CH2CH3H

OH

CH3

*

a

bc

d

(R)-2-butanol

• Gambarkan struktur dari (S)-1-kloro-2-butanol !

Posisi struktur : ClCH2C*H(OH)CH2CH3

Pusat khiral (C*) pada C2: t ik t k C* HO ClCH CH CH H

Contoh

C *

a

b cd

Perioritas : HO- = a, ClCH2- = b, CH3CH2- = c, H- = d

(S)-

CCH2CH3H

OH

ClCH2

*1 2 3 4

gugus yang terikat ke C* : HO- , ClCH2-, CH3CH2-, H- .

CCH2CH3H

OH

ClCH2

*a

b cd

1 2 3 4

Berikan stereostruktur dari (R)-2-iodopentana !

(R)- 2-iodopentana: CH3C*H(I)CH2CH2CH3; Pusat khiral (C*) di C2 ⇒Gugus pada C* : I- , CH3-, CH3CH2CH2, H- .

IPrioritas: I- = a, CH3CH2CH2- = b, CH3- = c, H- = d

C*

a

c bd

CCH2CH2CH3H

I

CH3

*a

bcd

1 2 3 4 5

(R)- 2-iodopentana

28/06/2013

85

Senyawa C – dua pusat khiral…..(2RR,3SS)-2,3-dibromobutane

i it i bl it i i ?

(2RR)

C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

CC

H

C

CH3 Br

CH3

HBr*a

b

cd

1

2C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

*a

b

c d

34(3SS)

Tetapi…apa C senyawa khiral ?

2 Pusat Khiral

… is it non-superimposable upon its mirror image?Lihat C dan cerminnya D :

C and D identical!

C

H

C

Br CH3

BrH

CH3**

23

D

1

4C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

23

C

1

4

(2RR)

(3SS)

(2SS)

(3RR)

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dibromobutane

-Bidang cermin atau bidang simetri

C

H

C

Br CH3

BrH

CH3**

D

1

Senyawa Meso: setiap pusat khiral dihubungkan dengan gugus yang sama dalam bidang cermin

C

H

C

OH

OHH

COOH

COOH

**

1

23 4

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dihydroxybutanedioic acid

ormeso-tartaric acid

m p 140 °C

C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

23

1

4

Lanjutan ….

m.p. 140 C

(1RR,2SS)-1,2-dibromo-cyclobutane

HH

BrBr

**

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dibromobutane

(2RR,3SS)-2-bromo-3-klorobutana

C

H

C

CH3 Cl

CH3

HBr

**

23

1

4

Bukan senyawa meso!

diastereoisomers!• Relationship between C and E or C and F: • E,F not superimposable – both chiral- enantiomersenantiomers!

C

H

C

Br CH3

CH3

HBr

**

E

23

1

4

Compounds C, E and F

C

H

C

CH3 Br

BrH

CH3**

23

F

1

4

(2RR)(3RR)

(2SS)(3SS)C

H

C

CH3 Br

CH3

HBr

**

23

C

1

4

(2RR)(3SS)

Diastereoisomer

• Stereoisomers which are not enantiomers are diastereoisomers ordiastereomers.

C

H

COH

HCOOH

OHHOOC

**

(2RR,3R R )-2,3-dihydroxybutanedioic acid

or(2RR,3RR)- tartaric acid

m.p. 170 °CC

H

C

OH

OHH

COOH

COOH

**

1

23 4

(2RR,3SS)- or meso-2,3-dihydroxybutanedioic acid

ormeso-tartaric acid

m.p. 140 °C

28/06/2013

86

Identical m.p., b.p., differ in specific rotation:Solution irradiated with plane polarized light; λ = 589 nm (sodium ‘D’ emission line) in polarimeter.

rotation α° ⇒ ‘to the right’ – ‘dextrorotatory’ d- or (+); ‘to the left’ – ‘levorotatory’ l or (-).

specific rotation [α]589 = α.100/c.l c = conc g /100mL

Properties of Enantiomers

c conc. g./100mLl = length of sample tube (dm)

• Optically active compound: displays optical rotation- pure enantiomer, or mixture of enantiomers containing more than 50% of one enantiomer.

• Racemic mixture: mixture contains 50% of each enantiomer, α = 0°. • Racemate or racemic ‘compound’ (rac): crystalline or pure liquid 1:1

mixture of enantiomers

C

H

C

OH

HOH

COOH

HOOC**

m.p. 170 °C[α]D = +12.4° [α]D = -12.4°[α]D = 0°

Examples

C

H

C

OH

OHH

COOH

COOH

**

1

23 4

m.p. 140 °C

C

H

COH

HCOOH

OHHOOC

**

m.p. 170 °C

Properties of Enantiomers (cont.)

(2SS,3SS)-(-)-tartaric acid

rac- or (2RSRS,3RSRS)-tartaric acid

or(±)- tartaric acid

[α]D = 0°Racemate

m.p. 210 °C

-crystals consist of 1:1 mixture of enantiomers

(2RR,3SS)- or meso--tartaric acid

p

(2RR,3RR)- (+)-tartaric acid

p

258

SEKIANSEKIAN

Date post:	06-Feb-2016
Category:	Documents
Upload:	bartolomeus-christ-b-p
View:	80 times
Download:	10 times

KIMIA ORGANIK (lengkap).pdf

Documents