By DW&LDJ2006
UJIAN I KIMIA ORGANIK FARMASI (KI2051) 16 OKTOBER 2006 (120 MENIT) Jawablah setiap petanyaan berikut dengan singkat dan jelas. Jangan lupa tuliskan nama dan NIM Anda di setiap lembar jawaban (TOTAL NILAI: 200) 1. Gambarkan struktur Lewis senyawa berikut, tuliskan hibridisasi masing-masing atom dalam strukturnya (apakah sp3, sp2 atau sp) dan tuliskan muatan formal masing-masing atom dan total dalam senyawanya (@ nilai: 5) 0 H 0 0 H H 0 0 0 0 sp2 0 sp2 C H C N 3 sp C C C sp sp 0 0 0 sp 0 H H H 0 Muatan Formal Total = 0 Muatan Formal Total = 0 a. CH2CCH2 b. CH3CN 0 0 0 H H 0 H
0
N
sp
C
3
H
0
0
0
H sp3
H
0
C
sp3
H
2.
0
0
O
H
sp3
H
0 0 Muatan Formal Total = 0 Muatan Formal Total = 0 d. CH4O c. CH5N Gambarkan semua struktur isomer dari senyawa dengan rumus molekul C4H10O beserta tata nama IUPAC-nya (ada 7 kemungkinan, @ nilai: 5). OH CH3
H2 C
H3C
C H
H2 C
CH3
CH3
H2 C
H2 C
H3C
C H
O
CH3
H2 C
H3C
H2 C
H2 C
CH3
CH3
butan-2-ol atau 2-butanol
H3C
C
CH3
CH3
1-metoksipropana
2-metoksipropana
H3C OH
C H
H2 C
OH OH 2-metilpropan-2-ol atau
2-metilpropan-1-ol
butan-1-ol atau 1-butanol atau n-butanol
3.
H2 C
H3C
etoksietana
O H3C
O
tert-butanol
a. Urutkan besarnya titik didih dari senyawa-senyawa berikut dan jelaskan alasan Anda (nilai: 5): H3C
H C
H2 C
CH3
H2 C
H3C
H2 C
CH3
HO CH3 H3C
H3C CH
H3C
CH3
CH3 CH
H3C
C H2
H3C
C CH3
CH3
By DW&LDJ2006
H3C
H C
H2 C
H3C CH3 >
CH
H3C
HO
CH3
CH3 C H2
> H3C
> H3C
C
H2 C
H2 C
H3C
CH3 >
CH3
CH
CH3
H3C
CH3
Makin tinggi titik didihnya
2-butanol paling tinggi titik didihnya karena adanya ikatan hidrogen; isobutana (2metilbutana) lebih tinggi titik didihnya daripada 2,2-dimetilpropana, begitu pula n-butana lebih tinggi titik didihnya daripada isopropana (2-metil propana), karena semakin adanya percabangan yang lebih banyak untuk alkana dengan jumlah atom C sama akan menurunkan titik didihnya; titik didih 2,2-dimetilpropana lebih tinggi daripada n-butana dan isopropana karena jumlah atom C dalam strukturnya lebih banyak (bertambahnya jumlah atom C atau gugus alkil akan menaikkan titik didih senyawa). b. Urutkan kelarutan senyawa-senyawa berikut dalam air dan jelaskan alasan Anda (nilai 5): a > c > d > b; a paling larut dalam air karena adanya ikatan hidrogen dengan air; c kurang a. CH3 CH2 OH
b. CH3 CH2 CH2 Cl c. CH3 CH2 CH2 CH2 OH d. CH3 CH2 O CH2 CH3
larut dalam air daripada a karena gugus alkil yang lebih panjang dan lebih tidak polar daripada a; eter d tak larut dalam air karena tak polar dan tak ada ikatan hidrogen seperti yang terjadi pada a dan c, namun masih ada interaksi induktif van der Waals antara atom O eter dengan H pada air sehingga relatif lebih besar kelarutannya daripada senyawa alkil halida b; alkil halida b paling tak larut dalam air karena bersifat tak polar dan secara umum alkil halida bersifat tak larut dalam air. 4.
Gambarkan diagram energi dan proyeksi Newman semua konformasi yang mungkin pada diagram energi tersebut untuk rotasi ikatan C2 – C3 pada senyawa: 2-metilbutana (nilai: 10) I
II
III
CH3
H
CH3
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
CH3
CH3
H
H
H
H
H
CH3
Ada 2 konformasi staggered dan 1 konformasi eclipsed. Konformasi III memiliki energi tertinggi (karena eclipsed, ada tolakan elektrostatik antargugus yang saling berhimpit), konformasi I memiliki energi tertinggi berikutnya (staggered tapi dua gugs –CH3 berada pada posisi berdekatan) setelah III, dan yang paling rendah energinya adalah konformasi II (gugus –CH3 berada pada posisi anti satu sama lain, saling berjauhan). Diagram energi dapat dilihat pada gambar berikut.
By DW&LDJ2006
CH3 H H
CH3 H
Energi (kJ/mol
CH3 H3C
CH3
H CH3
H H3C
H
60
120
H3C CH3
H CH3 CH3 CH3
H
H
0
CH3 H
H CH3
H
H
H
H
H3C CH3
5.
CH3 CH3
CH3
H
H
180
240
H CH3
H CH3
H H
300
360
Gambarkan struktur konformasi paling stabil dari senyawa-senyawa berikut dan jelaskan alasan Anda dalam pemilihan konformasi paling stabil tersebut (@ nilai: 5) a. cis-1-isopropil-2-metilsikloheksana: gugus isopropil terletak pada ekuatorial sehingga konformasi senyawa ini lebih stabil karena gugus isopropil adalah gugus yang cukup meruah. H H
IsoPro
CH3 b. trans-1,4-dimetilsikloheksana: gugus-gugus metil semua terletak pada posisi ekuatorial sehingga konformasi ini stabil. H CH3
CH3 H
6.
Klorinasi alkana sangat berguna karena dapat mengaktifkan alkana dan menghasilkan berbagai produk. Gambarkan struktur dan berikan nama IUPAC-nya untuk semua produk yang terbentuk dalam reaksi klorinasi n-butana (reagen: Cl2/cahaya) (nilai: 15)
By DW&LDJ2006
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
1,2-diklorobutana
1,1-diklorobutana
7.
Cl
Cl
Cl
1,3-diklorobutana
2,2-diklorobutana
2,3-diklorobutana
Jelaskan tipe reaksi berikut (SN1, SN2, E1, E2, adisi (Markovnikov atau anti Markovnikov)), gambarkan struktur produk dan stereokimianya (jika ada) serta nama IUPAC produk untuk reaksi-reaksi berikut (@ nilai: 5): Br Br H H a. Br 2
CH3
CCl4
CH3
Br
Br
(2S, 3S)2,3-dibromobutana (2R, 3R) 2,3-dibromobutana Reaksi Adisi anti (produk: Markovnikov) CH3
b.
CH3
HBr
CH3 CH CH CH2
H3C
H2 C
C
CH3
Br
2-bromo-2-metilbutana Reakdi Adisi (produk: Markovnikov) terjadi hydride shift
CH3
c.
Br
H
K OtBu
CH3 CH2 CH CH2 (1-butena) + 2-butena
CH2CH3
Reaksi E1 (-OtBu= tert-butoksida mengambil H pada C no. 2) d.
C2H5
C2H5
CH3
CH3
H2 Pt
(3R, 4S)- dimetilheksana
Reaksi Adisi syn
e. CH3Br
NH3
CH3NH2 (metilamina) Reaksi SN2 (reaksi terjadi pada suatu C primer)
(3S, 4R)-dimetilheksana
By DW&LDJ2006
f.
CH3 Br
CH3
CH3 CH2CH3
H2O
HO
25°
CHCH3
HC
CH3
H3CH2C
CH2CH3
OH HC
CH3
CH3
CH3
CH3
(S)-2,3-dimetilpentan-3-ol
(R)-2,3-dimetilpentan-3-ol
Reaksi SN1(karena terjadi pada C tersier), produk rasemat OCH3 OH
g.
O H2C
NaOCH 3 CH CH3
H2C
CH3OH
h.
C H
CH3
(R)-1-metoksipropan-2-ol Reaksi serupa SN2 (pembukaan cincin epoksida HI
O
CH2 CH3
OH
reflux
+ CH3-CH 2-I
Fenol + etiliodida (iodoetana) Reaksi SN2 (terjadi pada C primer) i.
H OH
CH3Br
NaOH / H2O 20°C
H
A
CH3 H
H
T-but-O / t-but-OH
(1R,2S)-2-metilsikloheksanol, Reaksi SN2 (produk inversi konfigurasi)
50°C
B CH3 H
(S)-3-metilsikloheks-1-ena, Reaksi E2 (-O-t-Bu mengambil H pada C6, lalu langsung mengeliminasi –Br)
By DW&LDJ2006
j. KOH(alc)
CH3-CH2-CH 2-Cl
1. (BH3)2 CH3 CH CH2
heat
2. H2O2 / OH-
D (1-propanol, Reaksi adisi elektrofilik (Produk: Anti Markovnikov)
C (1-propena), Reaksi E2
8.
CH3 CH2 CH2 OH
Untuk reaksi berikut, gambarkan struktur senyawa reaktan berdasarkan rumus molekul yang diberikan dan produk yang dihasilkan (@ nilai: 5): a. O
1. O 3
C 8H12
2. Zn / H2O / H +
HC
CH 3 O
CH CH
3,6-dimetilsikloheksa-1,4-diena
CH3
CH3
O b.
O3
C9H16
Zn/H2O/H+
2 CH3 C CH3 +
O HC
O CH2 CH
2,6-dimetilhepta-2,5-diena
9.
a.
Tunjukkan bagaimana cara Anda membuat senyawa-senyawa berikut menggunakan toluen, benzen, asam karboksilat, alkil halida dan reagen lain apapun yang Anda butuhkan. Tunjukkan pula struktur resonansi yang terjadi (jika ada) pada senyawa-senyawa tersebut (@ nilai: 10). H3C
C
Cl
O
a. klorinasi benzen menggunakan reagen Cl2 dan FeCl3; b. mengubah asam asetat menjadi asetil klorida menggunakan SOCl2; c. menggunakan reaksi asilasi Friedel-Crafts untuk memasukkan gugus asetil ke dalam klorobenzen (murnikan produk untuk memisahkan produk orto).
By DW&LDJ2006
Cl
Cl2 Cl
FeCl3 O
+ FeCl3
O
SOCl2
O
C H3C
C
OH
H3C
Cl CH3
Cl
O
Cl
O
-
O
=
CH3
Cl
Cl
CH3
O
CH3
CH3
Cl
Cl
Cl O
O
O CH3
CH3
CH3
b. NH2
Br
a. buat nitrobenzen dari benzen dengan reagen HNO3 dan H2SO4; b. tambahkan gugus –Br pada posisi meta menggunakan reagen Br2 dan FeBr3; c. reduksi gugus –NO2 menjadi –NH2 menggunakan reagen Sn atau Zn dalam HCl NO2
NO2
Br2 FeBr3
HNO3 H2SO4
NH2
Sn atau Zn dalam HCl
Br NH2
Br
NH2
Br
Br NH2
NH2
NH2
Br
Br
By DW&LDJ2006
c.
OH C O
N O
O
a. oksidasi toluen menjadi asam benzoat menggunakan KMnO4; b. tambahkan gugus –NO2 menggunakan HNO3 dalam H2SO4 O
O
CH3
KMnO4
HNO3
OH
OH
H2SO4
HO
HO HO O
HO
O
NO2 HO
-
O
N+ -
O
N+
O
O
N+
O
N+
O
-
O
-
O
O
O
☺Selamat Bekerja ☺
HO
-
N+
-
O
HO
-
-
O
O-
O
N+ -
O
O
N+
O -
O
O
