Regangan Ruang

Pada tahun 1885 seorang ahli kimia jerman, Adolf Von Baeyer mengemukakan senyawa-senyawa siklik membentuk cincin-cincin datar. Menurut Baeyer semua senyawa siklik (kecuali siklopentana) mengalami regangan karena terjadinya penyimpangan dari sudut ikatan tetrahedal. Makin besar penyimpangan dari sudut ikatan tetrahedal makin besar regangannya, yang berakibat makin reaktif pula. Akibatnya siklopropana yang mempunyai sudut ikatan 60 dan siklobutana 90 lebih reaktif dari pada propana dan butana. Menurut baeyer siklopropana adalah sistem yang paling stabil karena sudut ikatannya 108, yang hampir sama dengan sudut tetrahedal dan kemudian reaktifitasnya meningkat lagi mulai sikloheksana. Namun teori Baeyer tidak seluruhnya benar, karena kenyataan bahwa sikloheksana dan cincin yang lebih besar tidak lebih reaktif dari siklopentana. Sikloheksana ternyata bukan merupakan cincin datar dengan sudut ikatan 120 melainkan suatu cincin yang agak terlipat dengan sudut ikatan 109, yang berarti hampir sama dengan sudut tetrahedal. Makin besar penyimpangannya dari sudut tetrahedral, makin besar pula regangan sudutnya.

Sifat-sifat fisika dan kimia sikloalkana hampir sama dengan alkana, yaitu nonpolar, titik didih dan titik leburnya sebanding dengan berat molekulnya, dan inert (lambat bereaksi dengan senyawa lain). Khusus untuk siklopropana dan siklobutana, dengan kondisi reaksi khusus, dapat mengalami pemutusan cincin. Sikloalkana lagi hanya mengandung ikatan karbon-hidrogen dan ikatan tunggal karbon-karbon , tapi kali ini atom-atom karbon bergabung dalam cincin. sikloalkana terkecil adalah siklopropana.

 

Dalam usaha mengurangi regangan agar diperoleh kestabilan, molekul sikloalkana mengalami konformasi. Pada siklopentana konformasinya mengakibatkan keempat atom karbonnya berada dalam satu bidang dan atom karbon kelima membentuk ikatan bengkok. Pada sikloheksana konformasinya mengakibatkan semua ikatan C-C-C mempunyai sudut 109,50. Salah satu dari konformasi pada sikloheksana dinamakan konformasi kursi, yang ditandai oleh adanya dua macam orientasi ikatan C-H, yaitu enam buah ikatan C-H aksial dan enam buah ikatan C-H ekuatorial. Dikenal pula adanya konformasi perahu pada sikloheksana, yang kestabilannya lebih rendah daripada konformasi kursi. Jika satu atom H pada sikloheksana diganti oleh gugus –CH₃ atau gugus lain, maka gugus –CH₃ / gugus lain tersebut dapat berposisi aksial/ ekuatorial. Dalam hal ini konformasi yang lebih stabil adalah konformasi dengan gugus –CH₃ berposisi  ekuatorial.

Bila sikloalkana mengikat substituen pada dua atau lebih atom karbon, maka terjadi isomer cis-trans. Salah satu contohnya adalah pada 1,2-dimetilsiklopentana. Dalam penggambaran strukturnya, cincin siklopentana digambarkan sebagai segilima datar, dengan ketentuan bila kedua substituennya terletak pada sisi yang sama dari bidang cincin dinamakan isomer cis, sedangkan bila berseberangan dengan bidang cincin dinamakan isomer trans. Pada sikloheksana juga dijumpai isomer-isomer cis-trans, yang bila digambarkan dengan konformasi kursi, yang masing-masing substituen dapat berposisi aksial atau ekuatorial. Konformasi Cis 1,2- dimetilsikloheksana adalah  a, e = e, a (energi sama besar) dan trans 1,2- dimetilsikloheksana adalah  a, a < e, e (lebih stabil 1,87 kkal/mol). Jadi dalam kasus terdisubstitusi 1,2-sikloheksana, konformasi trans lebih stabil dari cis, karena pada trans kedua substituen pada posisi ekuatorial.Tetapi pada kasus tersubstitusi 1,3–dimetilsikloheksana, maka konformasi cis lebih disukai (lebih stabil) daripada posisi trans, karena pada posisi cis adalah e,e, sedangkan trans adalah a,e.  

Dua gugus yang disubstitusikan pada suatu cincin sikloheksana dapat bersifat cis ataupun trans. Cis 1,3 lebih stabil dari pada struktur trans 1,3 karena kedua substituent dalam cis-1,3 dapat berposisi ekuatorial. Sedangkan trans-1,3 satu gugus terpaksa berposisi aksial. Dalam hal ini  kesetabilansuatu isomer baik itu cisataupun trans tergantung pada posisi substituennya. Jika cis-1,3 lebih stabil dikarenakan posisi ekuatorial hal ini disebabkan bahwa pada posisi ekuatorial efek tolakan steriknya  lebih kecil dibandingkan posisi aksial pada trans-1,3 sehingga cis-1,3 lebih stabil. Jadi dapat disumpulkan bahwa posisi ekuatorial memilik efek tolakan sterik yang kecil sehingga stabil dan semakin kecil tolakan sterik antar atom maka akan semakin stabil. Begitupula sebaliknya pada posisi aksial yang memiliki tolakan sterik yang besar sehingga menyebabkan ketidakstabilan.

 

Sumber :

http://documents.tips/documents/makalah-alkuna-autosaveddocx.html

http://i-saaannn.blogspot.co.id/2016/10/tugas-terstruktur-2.html