1
SEJARAH KIMIA ORGANIK • 1850: cabang ilmu kimia mempelajari Senyawa yg hanya berasal dr makhluk hidup (mh). Vis vitalis • 1900: ahli kimia mensintesa senyawa kimia organik baru di lab yang tidak ada hubunganya dengan mh
KIMIA KARBON 2
•
• • Materi/Substan/Zat
Substan Murni (komposisi tetap)
Unsur
Senyawa
Campuran (Komposisi Bervarias)
Campuran Homogen
Campuran Heterogen
Unsur (element) : substan/materi yg tdk dpt diuraikan mnjd substan yg lbh sederhana dgn rx kimia. ex: oksigen (O), Hidrogen (H), Karbon (C) Senyawa (compound): materi yg tersusun dari 2 unsur atau lebih. ex: H2O (air) Campuran (mixture): materi yg tersusun dr bbrp materi penyusun, msh dpt dipisahkan dgn rx kimia • Larutan: campuran homogen 2 komponen atau lebih terdiri dari zat terlarut (solute) dan zat pelarut (solvent). ex: larutan gula • Koloid: campuran homogen yg tdr dr partikel terdispersi dan pendispersi. Tdk ada pengendapan. ex: susu, santan • Suspensi: campuran heterogen dgn ukuran partikel lebih dr 100 nm. Terjadi pengendapan. ex: tepung/pasir tersuspensi air 3
APAKAH KIMIA ORGANIK ? Ilmu yang mempelajari senyawa-senyawa karbon organik dan derivatnya Perbandingan : 7 million senyawa organik
1.5 million senyawa anorganik 4
The difference between organic and inorganic compounds Organic compound
Inorganic compound
1. The reaction happens among the molecules by easy-stages. 2. The boiling point and the melting point are low. 3. If heated, it can be decomposed easily. 4. Its molecules can make isomeric structure. 5. Its solvent is commonly organic compound. 6. Organic compounds even though in
1. The reaction happens among the ions swiftly. 2. The boiling point and the melting point are high. 3. It is stable when heated. 4. Its molecules can’t make isomeric structure. 5. Its solvent is commonly water. 6. Conduct electricity in liquid state
liquid state will not conduct electricity
5
Kegunaan Senyawa Organik
Medicines
DNA
•Active Pharmaceutical Ingredients Fuels
Materials
Essential oils
Pigments
6
KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK • Klasifikasi didasarkan pada GUGUS FUNGSI • Tiga kelompok utama : – Hidrokarbon – Senyawa yang mengandung oksigen – Senyawa yang mengandung nitrogen
7
HIDROKARBON
8
9
Senyawa Hidrokarbon = Senyawa karbon yang terdiri atas unsur karbon dan hidrogen. Senyawa karbon yang paling sederhana adalah metana dan yang sangat kompleks diantaranya molekul DNA yang terdiri atas jutaan atom, senyawa protein, polisakarida dan lain-lain. KEKHASAN/KEUNIKAN ATOM KARBON: 1. Atom C memiliki 4 elektron valensi (Gol IV A) sehingga dapat membentuk 4 ikatan kovalen. 2. Atom C dapat membentuk rantai karbon lurus maupun bercabang. 3. Atom C dapat membentuk rantai C terbuka (alifatik) maupun rantai tertutup (siklik). 4. Atom C dapat membentuk ikatan tunggal (ikatan jenuh), rangkap 2 (gol alkena) dan rangkap 3 (gol alkuna). 10
11
Rantai C lurus dan bercabang
12
jumlah atomC Rumus Struktur 1 CH4 2 C2H6 ditulis CH3 CH3 3. C3H8 ditulis C H3 C H2 C H3
Nama Metana Etana Propana
13
Alifatik (Rantai terbuka)
Alisiklik (Rantai Tertutup)
CH2 − CH2 | | CH2 − CH2
H
Aromatik (Benzena & Turunannya)
H C C
H
C
C C
H
C
H
H 14
SENYAWA TURUNAN BENZENA OH
CH3
phenol
toluene
H
C CH2
styrene
OCH3
NH2
aniline
anisole
O
O
O
C
C
C
acetophenone
CH3
H
benzaldehyde
OH
benzoic acid 15
TURUNAN BENZENA
CH3
H C CH2
styrene
NH2
OH
O
O
O
C
C
C
acetophenone
CH3
H
benzaldehyde
OH
benzoic acid
16
MENGGOLONGKAN SENYAWA HIDROKARBON Senyawa hidrokarbon digolongkan berdasarkan ada atau tidaknya ikatan rangkap ( ganda ).
17
1. Atom C dapat membentuk ikatan tunggal (ikatan jenuh), rangkap 2 (gol alkena) dan rangkap 3 (gol alkuna). a. Senyawa jenuh jika semua ikatan C nya tunggal Contoh : | | | | | -C-C- C- C-C | | | | | b. Senyawa tidak jenuh Jika terdapat ikatan rangkap dua atau tiga. C= C - C - C atau -C C - C- C
H2C = CH – CH2– CH3 C C – C – C
C – C C –C – C C 18
Jumlah Atom C
Rumus Molekul
1
CH4
Metana
2
C2H6
Etana
3
C3H8
Propana
4
C4H10
Butana
5
C5H12
Pentana
6
C6H14
Heksana
7
C7H16
Heptana
8
C8H18
Oktana
9
C9H20
Nonana
10
C10H22
Dekana
11
C11H24
Undekana
12
C12H26
Duodekana
13
C13H28
Tridekana
14
C14H30
Tetradekana
Nama
19
DERET HOMOLOG = Deretan senyawa yang mengalami penambahan jumlah atom secara teratur Cont: CH4 , C2H6 , C3H8 dst C2H4 , C3H6 , C4H8 dst
20
JENIS ATOM C DALAM SENYAWA HIDROKARBON Terdapat 4 jenis atom C ( karbon ) dalam senyawa hidrokarbon. 1. Atom C primer ialah atom C yang mengikat 1 atom C lain. Contoh :
2. Atom C sekunder ialah atom C yang mengikat 2 atom C lain. Contoh :
21
3. Atom C tersier ialah atom C yang mengikat 3 atom C lain. Contoh :
4. Atom C kuarterner ialah atom C yang mengikat 4 atom C lain. Contoh :
22
Latihan : Tentukan jumlah atom C primer, sekunder, tertier, dan
kuarterner nya 4.
1.
2.
5.
3.
23
MENGGOLONGKAN SENYAWA HIDROKARBON Senyawa hidrokarbon digolongkan berdasarkan ada atau tidaknya ikatan rangkap ( ganda ).
24
ALKANA
25
Alkana ialah senyawa hidrokarbon yang seluruh ikatannya tunggal (jenuh). Semua senyawa alkana memiliki rumus umum : CnH2n+2 di mana n adalah jumlah atom karbon. jumlah atom C 1 CH4 C1H2(1)+2
2
C2H6
Rumus Struktur
CH3 CH3
Nama Metana
Etana
C2H2(2)+2
26
C3H8 ditulis C3H2(3)+2
C H3 C H2 C H3
Propana
27
jumlah atom C
Rumus
1
CH4
2
C 2 H6
ditulis CH3 CH3
3
C 3 H8
ditulis CH3 CH2 CH3
Struktur
ditulis
CH4
Nama
RUMUS LENGKAP
Metana
Etana
Propana
28
TATA NAMA ALKANA
1. Menentukan rantai C induk, yaitu deretan atom C yang terpanjang. 2. Atom C diluar rantai induk sebagai cabang (sebagai gugus alkil CnH2n+1). 3. Menetukan penomoran pada atom C dari rantai Induk, yaitu dimulai dari ujung yang paling dekat dengan cabang diberi nomor 1. 4. Penulisan nama cabang dimulai dengan urutan alphabet. 5. Penulisan nama : posisi cabang – nama cabang – nama induk ( tanpa spasi, huruf kecil semua ) CONTOH:
3–metilheksana
29
GUGUS ALKIL sebagai cabang
dengan rumus CnH2n+1 SUKU KE 1. 2. 3. 4. 5. 6.
RUMUS KIMIA CH3 C2H5 C3H7 C4H9 C5H11 C6H13
NAMA ALKIL Metil Etil Propil Butil Pentil/ amil Heksil
30
Jumlah atom C 1 2 3
Nama alkana
Metana Etana Propana
4
Butana
5
Pentana
Nama alkil (R) (CnH2n+1) Metil Etil Propil Isopropil Butil Isobutil Pentil/Amil Isoamil Neopentil
31
32
•
Contoh penentuan posisi yang salah :
33
6. Jika terdapat 2 cabang atau lebih yang sama, maka jumlah cabang yang sama dinyatakan dengan : 2 = di 6 = heksa 3 = tri 7 = hepta 4 = tetra 8 = okta 5 = penta 9 = nona
2,3-dimetilheksana
34
Contoh lain :
2,2-dimetilheksana
4-etil-2-metilheptana bukan 2-metil-4etilheptana
35
TATA NAMA Trivial (dulu) dasar sumber/kegunaan Contoh : H Tatanama
CH3-C-CH3 Isopropil klorida
.
Cl
1892 (IUPAC) International Union of Pure and Applied Chemistry Contoh :
H
CH3-C-CH3 2-Kloropropana Cl 36
H CH3-C-CH3
Isopropil (iPr) klorida (Trivial) 2-Kloropropana (IUPAC)
Cl H CH3-C-CH2-Cl
Isobutil (iBu) klorida (Trivial) 1-Kloro-2-metil propana (IUPAC)
CH3 CH3 CH3-C-CH2-Cl
.
Neopentil klorida (Trivial) 1-Kloro-2,2-dimetil propana (IUPAC)
CH3 CH3 CH3CH2-C-Cl
t-pentil/t-amil klorida (Trivial)
37
Latihan CH2-CH3 • CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 • CH2CH3 CH3
38
Ne 1-K
CH3-C-CH2-Cl
Latihan
CH3
1.
CH3
t-p 2-
CH3CH2-C-Cl CH3 H
2.
4.
Is 1
CH3-C-CH2-CH2-Cl CH3
3. 39
The answer 1. 2. 3. 4.
3-isopropilheksana 2,3-dimetilpentana 3,3-dietil-5-metilnonana 1-kloro-3-metilbutana
40
KEISOMERAN ALKANA ISOMER = Contoh :
Senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus molekul sama Senyawa dengan rumus C4H10
CH3 CH2
CH2
CH3
n-butana (t.d = -0.5°C)
CH3
CH
CH3
CH3
isobutana (2-metilpropana) t.d = -10°C
41
C4H10 dapat digambarkan : H H H H | | | | H ―C―C―C―C―H | | | | H H H H
H H H | | | H―C―C―C―H | H―C―H | H
H3C―CH2―CH2―CH3
H3C ―CH―CH3 | CH3
42
KEISOMERAN ISOMER =
Senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus molekul sama
Contoh :
Senyawa dengan rumus C5H12
CH3
CH3 CH2
CH2
CH2
pentana (t.d = 36,1°C)
CH3 CH3
C CH3
CH3
CH3
CH
CH2
CH3
CH3
isopentana (2-metil butana) t.d = 27,9°C
neopentana (2,2-dimetil propana) t.d = 27,9°C 43
• Isomer Alkana Contoh : • C4H10
CH3 CH2
CH3
CH
2 isomer
CH2
CH3
CH3 CH2
CH2
CH2
CH3
CH2
CH3
butana
CH3 2-metil propana
CH3 CH3
CH3 • C5H12 • C6H14 • C7H16 • C8H18
3 isomer 5 isomer 9 isomer
CH
CH3
C CH3
pentana
CH3
2-metil butana
CH3 2,2-dimetil propana
18 isomer 44
CH3
CH3
CH2
CH2
CH
CH2
CH2
CH2
Heptane CH2 CH2
CH2
CH3
CH3 H3C
CH3 CH2
C
CH2
CH3
CH3
CH3
3,3-Dimethyl-pentane 2-Methyl-hexane CH3
CH2
CH
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH3
CH3
3-Methyl-hexane
3-Ethyl-pentane
CH3 C
CH2
CH2
CH3
H3C
CH
CH2
CH2
CH3
CH3 H3C
CH3
CH
CH2
CH
CH3
CH3
2,2-Dimethyl-pentane
2,4-Dimethyl-pentane CH3
CH3 H3C
CH
CH
CH2
CH3 2,3-Dimethyl-pentane
CH3
H3C
CH
C
CH3
CH3 CH3 2,2,3-Trimethyl-butane 45
Isomers: normal and bercabang
C4H10
Pemantik “butane” : 5% n-butana 95% isobutana
CH3 CH2 CH2 CH3 n-butana
H H H H H C C C C H H H H H
“straight chain”
Chem3D
CH3
isomer konstitutional
CH CH3 CH3
isobutana
Rantai bercabang 46
C5H12
CH3
CH2
CH3
CH2
CH2
CH2
CH3
CH CH3
n-pentana
isopentana
CH3 CH3 CH3
C CH3
neopentana
CH3 C6H14 C10H22 C20H42
5 isomer 75 isomer 366,319 isomer
obviously need system of nomenclature
47
Contoh soal: Gambarkan isomer konstitusional berikut.
C6H14 (5)
C7H16 (9)
Check Answer
48
Jawaban:
C6H14 (5)
C7H16 (9)
49
Manfaat utama Alkana • • • • • •
C1-C2: gas (gas alam), tinta, cat C3-C4: liquified petroleum Gases (LPG) C5-C8: gasoline C9-C16: diesel, kerosene, jet fuel C17-up: lubricating oils, heating oil Origin: petroleum refining
50
ALKeNA
51
STRUKTUR ALKENA : CnH2n CH3-CH2-CH=CH2 (1-butena)
Alkena merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh dengan ikatan rangkap dua. Contoh : C2H4 : Etena C3H6 : Propena C4H8 : Butena C5H10 : Pentena
Tata Nama : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
•
Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai (yang jumlah atom Cnya sama), dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mengandung ikatan rangkap. Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat nomor terkecil Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka yaitu nomor dari atom C berikatan rangkap yang paling tepi / pinggir (nomor terkecil) Penulisan cabang-cabang, sama seperti pada alkana Jika pada alkena terdapat dua atau tiga ikatan rangkap, maka pada nama diberi akhiran diena atau triena, dst Contoh: C4H8 memiliki 3 isomer struktur H2C = CH – CH2– CH3 1-butena H3C - CH = CH– CH3 2-butena H2C = C – CH3 2-metilpropena I CH3
ALKENA H2C
CH2
Ethene
1-Butene
CnH2n
H3C
CH
CH2
Propene
1-Pentene
1-Hexene
1,3-Butadiene 3-methyl-1,4-pentadiene
Sumber dan Kegunaan Alkena • Alkena dibuat dari alkana melalui proses pemanasan atau dengan bantuan katalisator (cracking). • Alkena suku rendah digunakan sebagai bahan baku industri plastik, karet sintetik, dan alkohol
55
ALKuNA
56
• Hidrokarbon tak jenuh mempunyai ikatan rangkap tiga (–CC–) • Sifat-sifatnya menyerupai alkena, tetapi lebih reaktif
Struktur ALKUNA : CnH2n-2 C2H2 : CH CH (etuna/asetilen)
57
Tata Nama Alkuna • Nama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhiran –ana menjadi –una • Tata nama alkuna bercabang sama seperti penamaan alkena • Jika pada alkuna terdapat dua ikatan rangkap 3, maka pada nama diberi akhiran alkadiuna. Jika memiliki 1 ikatan rangkap 2 dan 1 ikatan rangkap 3 disebut alkenuna 58
Sumber dan Kegunaan Alkuna • Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting contohnya etuna (asetilena), C2H2 . Gas asetilena digunakan untuk mengelas besi dan baja.
59
60
Rangka Struktur
Posisi Gugus fungsi
Isomer Geometri
Ruang Optis
ISOMER STRUKTUR • Dibedakan menjadi : 1. Isomer Kerangka/Rantai : rumus molekul sama, tetapi rantai induk (kerangka atom) beda 2. Isomer Posisi : rumus molekul dan rantai induk (kerangka atom) sama, tetapi posisi cabang/gugus pengganti beda 3. Isomer gugus fungsi : gugus fungsi beda 62
ISOMER RUANG/STEREOISOMETRI • Dibedakan menjadi: 1. Isomer Geometri : keisomeran karena perbedaan arah (orientasi) gugus-gugus tertentu dalam molekul dengan stuktur yang sama 2. Isomer Optik : isomer yang disebabkan perbedaan dalam memutar cahaya terpolarisasi 63
64
65
• Isomer Pada Alkena
Isomer struktur
=> Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom C
Contoh :
CH2
Isomer struktur Isomer geometri
Senyawa dengan rumus C4H8
CH
CH2
CH3 CH 3
1-butena
CH2
C
CH 2-butena
CH3
CH3 2-metil-1-propena
CH
CH3
• Isomer Pada Alkena
• C4H8
3 isomer
• C5H10
5 isomer
• C6H12
13 isomer
Isomer struktur Isomer geometri
• Isomer Pada Alkena Isomer geometri
Isomer struktur Isomer geometri
=> Perbedaan pada penempatan atom/gugus atom di sekitar ikatan rangkap
Isomer cis/trans • Gugus yang sama berada pada sisi yang sama pada ikatan rangkap : cis alkena • Gugus yang sama berada pada sisi yang berlawanan dari ikatan rangkap : trans alkena. • Isomer Geometrik (cis / trans) muncul saat anda melakukan rotasi rotasi tertentu dalam molekul.
Isomer cis/trans
69
Isomer cis/trans A
A C B
C
C
B
Cis (Z) Contoh :
B
2-butena
H3C (Z)
H Cis-2-butena
C
Trans (E)
A
2 isomer
CH3 C
B
A
C
C H
H
H3C (E)
C
H trans-2-butena
CH3
Name these: H
CH3
Br
C C CH3CH2 trans-2-pentene
Br C C
H
H
H
cis-1,2-dibromoethene
Syarat: punya ikatan rangkap C=C yang masing-masing mengikat dua atom atau gugus atom yang berbeda H3C
H
Cl
Cl H3C
C C
C C
Cl
TIDAK ADA ISOMER GEOMETRI
Cl
H
ADA ISOMER GEOMETRI
bila gugus yang sama sepihak : bentuk cis bila gugus yang sama berseberangan : bentuk trans
• Selidiki apakah senyawa berikut memiliki isomer cis-trans ? a. 2- butena b. 2-metil 2-butena c. 2,3 dimetil 1- pentena d. 3- heksena e. 4,4- dimetil 2- pentena
Struktur cis / trans?
• Bukan struktur cis/trans, tetapi sistem E dan Z
74
E-Z Nomenclature • Gunakan aturan Cahn-Ingold-Prelog untuk menentukan urutan prioritas gugus-gugus yang terikat pada atom C ikatan rangkap. • Jika gugus-gugus yang berprioritas lebih tinggi berada pada sisi yang sama, diberi nama Z (zusammen). • Jika gugus-gugus yang berprioritas lebih tinggi berada pada sisi yang berlawanan, diberi nama E (entgegen).
Entgegen - Zusammen
76
Aturan Penentuan Prioritas 1. Priotitas ditentukan oleh nomor atom dari atom yg berikatan langsung dengan atomatom karbon ikatan rangkap. Nomor atom yang lebih tinggi mempunyai prioritas yang lebih tinggi
77
2. Jika atom yang terikat sama, maka yg digunakan sbg dasar adalah atom yang terikat berikutnya sampai diperoleh perbedaan prioritas
78
3. Atom atom yang terikat oleh ik.rangkap 2 atau rangkap 3 dianggap mengikat 2 atau 3 atom sejenis dengan ik.tunggal. Tiap atom berikatan rangkap 2 di 2 kalikan dan berikatan rangkap 3, di 3 kalikan
79
Cl
Br
F
H
Cl > F
Br > H
(Z)-2-Bromo-1-chloro-1-fluoroethene
Cl
H
H3C
F
Br
F
Cl > F
Br > H
(E)-2-Bromo-1-chloro-1-fluoroethene
F > CH3
H
CH3 CH3 > H
(Z)-2-fluorobutene
Sistem E dan Z
Example, E-Z 1
H3C
Cl C C
H 2Z
1
H
CH2 2
2
Cl
2
1
CH CH3
C C H
2
1 5E
2Z
3,7-dichloro-( , 5E)-2,5-octadiene 3,7-dichloro-(2Z, 5E)-octa-2,5-diene
ISOMER OPTIS • Terjadi pada senyawa karbon yang memiliki atom C asemetris ( atom C kiral ) • Atom C kiral adalah atom C yang mengikat 4 atom/gugus atom yang berbeda ▄ Atom C kiral I ♦ ― C ―Δ I ♥ • Jumlah konfigurasi isomer optis dinyatakan : 2n ( n = jumlah atom C kiral )
84
• Isomer Alkuna
Isomer struktur
Isomer struktur => Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom C
Contoh : Senyawa dengan rumus C4H6
CH
C
CH2
1-butuna • C4H6
2 isomer
• C5H8
3 isomer
CH3
CH3
C
C
2-butuna
CH3
Sikloalkana
86
87
Tata Nama
88
SIKLOALKANA
CH2 = H2C CH2
RUMUS UMUM CnH2n
siklopropana
etilsiklobutana
1-isopropil-3-metilsiklopentana
89
Soal : Berilah nama senyawa-senyawa di bawah ini
Check Answer
90
1,1,2-trimetilsikloheksana
4-siklopentil-2,3-dimetilheksana
1,2-disiklopropiletana
1-butyl-2-ethyl-cyclobutane
91
Konformasi sikloalkana
92
93
CH3 .
a-metil-sikloheksana
.
CH3
1,2e-dimetil-sikloheksana atau 1e-2e-dimetil-sikloheksana
CH3
94
• Bagaimana kalau ada dua substituen timbul cis dan trans. • Substituen bila berada di equatorial lebih stabil daripada di axial.
95
SENYAWA AROMATIS semua senyawa yang mempunyai sifat kimia seperti benzena.
• Benzene adalah senyawa yang tidak berwarna, m.p. 6o C dan b.p. 80o C, ditemukan pada tahun 1825 oleh Michael Faraday. • Memiliki cincin 6 anggota, rumus molekul C6H6 yang menunjukkan adanya 3 ikatan rangkap dalam cincin.
• Stuktur benzena masih merupakan tanda tanya bagi ahli kimia pada abad ke 19. Rumus molekulnya menunjukkan tingginya tingkat ketidakjenuhan, tetapi tidak mengalami reaksi adisi seperti halnya alkena pada umumnya
Struktur Benzena • Struktur benzene pertama kali diusulkan oleh August Kekulé pada tahun 1865. Struktur tersebut menggambarkan bahwa struktur benzena tersusun 3 ikatan rangkap di dalam cincin 6 anggota. • Ketiga ikatan rangkap tersebut dapat bergeser dan kembali dengan cepat sedemikian sehingga 2 bentuk yang mungkin tersebut tidak dapat dipisahkan.
TATANAMA DERIVAT BENZENA 1. menambahkan awalan gugus substituen diikuti nama bensena, misal : klorobensena, bromobensena, nitrobensena, dll Cl NO Br I 2
Klorobensena
Bromobensena
Iodobensena
Nitrobensena
2. beberapa derivat bensena mempunyai nama spesifik yang mungkin tidak menunjukkan nama dari substituen yang terikat pada bensena, misal : metilbensena dikenal sebagai toluene, aminobensena sebagai aniline, dll CH3
NH2
OH
Toluena
Anilin
Fenol
COOH
Asam Benzoat
SO3H
Asam Bensensulfonat
3. Apabila bensena mengikat lebih dari satu substituen, maka nama substituen dan letak substituen harus dituliskan. Ada 3 (tiga) isomer yang mungkin untuk bensena yang tersubstitusi oleh 2 gugus. Penamaan digunakan nama orto (1,2-); meta (1,3-); para (1,4-) Br
Br
Br Br
Br o-Dibromobensena orto
Br p-Dibromobensena para
m-Dibromobensena meta
4. Apabila 2 atau lebih substituen yang terikat pada bensena berbeda, maka penamaannya diawali dengan nama substituen berturut-turut dan diikuti dengan nama bensena atau diberi nama khusus/spesifik. OH
Br
CH3 NO2
6 5
NO2
1
NH2 Cl
m-bromonitrobensena
Br
3 4
NO2
o-Nitrotoluena
Br
2
2-Kloro-4-nitrofenol
Br
2,4,6-Tribromoanilin
semua senyawa yang mempunyai sifat kimia seperti benzena
SENYAWA AROMATIK SIFAT-SIFAT Senyawa dengan aroma tertentu. Awal abad ke 19 digunakan untuk menjelaskan beberapa senyawa parfum Senyawa siklik yang mengandung ikatan rangkap berselang seling. Bersifat non polar Banyak digunakan sebagai pelarut. Contoh :
benzen
naftalena
stirena
CH=CH2
• Benzene adalah - senyawa yang tidak berwarna, - m.p. 6o C dan b.p. 80o C, - Memiliki cincin 6 - rumus molekul C6H6 yang menunjukkan adanya 3 ikatan rangkap dalam cincin.
Struktur Benzena • Struktur benzene pertama kali diusulkan oleh Fredrich August Kekulé pada tahun 1865. Struktur tersebut menggambarkan bahwa struktur benzena tersusun 3 ikatan rangkap di dalam cincin 6 anggota.
• Alkena beda benzena? • Ketiga ikatan rangkap tersebut dapat bergeser dan kembali dengan cepat sedemikian sehingga 2 bentuk yang mungkin tersebut tidak dapat dipisahkan.
Struktur Kekulé
1. Satu produk monosubstitusi, C6H5Y. Misal hanya satu bromobensena yang akan diperoleh apabila satu atom hydrogen (H) diganti oleh bromine. Setiap hydrogen pasti ekivalen dengan hydrogen yang lain karena pergantian salah satu dari hydrogen yang ada akan menghasilkan produk yang sama. Sifat ini hanya dapat dipenuhi oleh bensena dengan struktur Kekule. 2. Bensena menghasilkan 3 (tiga) isomer produk terdisubstitusi, C6H4Y2 atau C6H4YZ. Misal C6H4Br2, C6H4ClNO2. Fakta ini lebih jauh meyakinkan bahwa struktur bensena Kekule yang paling dapat diterima
3. Struktur Kekule konsisten dengan fakta bahwa ada 3 (tiga) isomer derivative dibromo yaitu 1,2- ; 1,3- ; dan 1,4Br H C
C 1
Br 2
C H
Br H
C
C
C
C
C
H
H
C 1
H
H
C
C
3 C C
H
Br
C H
Br
H
1,2-Dibromobensena
C 1 4 C
H C C H
Br
1,3-Dibromobensena
1,4-Dibromobensena
4. Pada struktur Kekule ada 2 (dua) isomer posisi dimana kemungkinan dibromo terikat pada ikatan C tunggal atau rangkap (Struktur IV dan V). Namun demikian menurut Kekule bensena merupakan molekul yang dinamis sehingga ikatan rangkap pada bensena berada dalam kesetimbangan yang sagat cepat seperti pada gambar di bawah ini Br H C
C 1
Br 2
C H
Br H
C
C
C C
C 1 2
C H
H
Br C C
C
H
H
IV
V
H
PERBEDAAN IKATAN RANGKAP BENZENA DAN ALKENA
Ikatan p adalah area dengan kerapatan electron tinggi, sehingga dapat menyerang molekul yang kekurangan elektron, yang disebut electrophiles, E+
E+
C H
H C
C
+
C
A
X
OSO3H
H
H
H
C
C
A
B
C
C
X
OSO3H
C
C
Alkyl Halides
Alkyl hydrogen Sulfate
OH H+
X
H
X
C
X
C
C
OH
C
Alcohols
X
B
Dihaloalkanes
Model Resonansi Benzene
ikatan rangkap dua karbon-karbon pada benzena tidak terlokalisasi pada karbon tertentu melainkan dapat berpindah-pindah. Gejala ini disebut RESONANSI. Adanya resonansi pada benzena ini menyebabkan ikatan pada benzena menjadi stabil, sehingga ikatan rangkapnya tidak dapat diadisi
AROMATICITY QUESTION: Are all fully-conjugated, cyclic systems aromatic? 36 kcal/mole RE
?
? KNOWN AROMATIC
? H
H
H H
H
HHH
?
?
HH H
H Do these other rings have the same kind of stability as benzene?
H
H
H H
H
H
AROMATICITY
.. HUCKEL 4n+2 RULE Prediction: Compounds that have 4n+2 pi electrons in a cyclic array will be aromatic. 4n+2 series = 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30 …….. etc. The rule was derived by observation of POLYCYCLIC AROMATIC COMPOUNDS 6
10
benzene
14
naphthalene
14 anthracene
18
kriteria untuk Aromatisitas
1. Sistem harus siklis 2. Sistem harus planar (flat) 3. Setiap atom pada cincin harus menjadi bagian dari sistem pi yang diperpanjang 4. Sistem pi yang diperpanjang harus mempunyai jumlah elektron pi yang sesuai dengan hukum Huckel (4n+2)
TATANAMA DERIVAT BENZENA 1. menambahkan awalan gugus substituen diikuti nama benzena, misal : klorobenzena, bromobenzena, nitrobenzena, dll Cl
Br
I
Klorobensena
Bromobensena
Iodobensena
NO2
Nitrobensena
2. beberapa derivat benzena mempunyai nama spesifik yang mungkin tidak menunjukkan nama dari substituen yang terikat pada benzena, misal : metilbenzena dikenal sebagai toluene, aminobenzena sebagai anilin, dll
CH3
NH2
OH
Toluena
Anilin
Fenol
COOH
Asam Benzoat
SO3H
Asam Bensensulfonat
3. Apabila benzena mengikat lebih dari satu substituen, maka nama substituen dan letak substituen harus dituliskan. Ada 3 (tiga) isomer yang mungkin untuk benzena yang tersubstitusi oleh 2 gugus. Penamaan digunakan nama : orto (1,2-); meta (1,3-); para (1,4-) Br
Br
Br Br
Br o-Dibromobensena orto
m-Dibromobensena meta
Br p-Dibromobensena para
Benzen disubstitusi (dua subsituen) dengan penomoran atau dengan sistem orto, meta dan para
Substituen lebih dari dua : dengan penomoran : substituen utama dianggap pada tempat no satu ( fenol, anilin, dll)
4. Apabila 2 atau lebih substituen yang terikat pada benzena berbeda, maka penamaannya diawali dengan nama substituen berturut-turut dan diikuti dengan nama benzena atau diberi nama khusus/spesifik. CH3
Br
NH2
OH
NO2
Cl
Br
Br
NO2 o-nitrotoluena
m-bromonitrobenzena
NO2
2-kloro-4-nitrofenol
Br 2,4,6-tribromoanilin
Benzena sebagai substituen disebut gugus fenil CH2CH3
CH2
-
C benzil Gugus fenil
Gugus benzilbenzil gugus
SENYAWA TURUNAN BENZENA OH
phenol H
C CH2
styrene
CH3
toluene
OCH3
NH2
aniline
anisole
O
O
O
C
C
C
acetophenone
CH3
benzaldehyde
H
benzoic acid
OH
SENYAWA AROMATIK POLISIKLIK Senyawa aromatik dengan cincin gabungan
Contoh : naftalena (pengusir ngengat, insektisida)
fenantrena (iritasi kulit)
antrasena (industri zat warna)
benzopirena (zat karsinogenik dalam asap rokok dan jelaga)
Senyawa-senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang terikat pada cincin benzenoid polisiklik adalah mirip dengan fenol secara kimiawi, tetapi dinamakan naftol 7 6
8
OH
5 9 8
OH 1
7
OH 2
6 4
1-Naftol (-naftol)
4
1
3
3 5
10
2
2-Naftol
9-Fenantrol 21
SENYAWA AROMATIK HETEROSIKLIK
Atom-atom dalam cincin tidak hanya C
N
N H pirol
piridin
N
O piran
N
N
N N H purin
N pirimidin
Latihan I
Br NO2
Cl NO2
CH3
NO2
Fe HCl
NH2
CH3 CH3 NH2
CH3
COOH
CH3
CH3
CH3 OH
OH OH Cl
Br NO2
OH OH
OH
OH
OH OH
OH
OH OH
1,2-Benzenadiol (katekol)
1,3-Benzenadiol (resorsinol)
1,4-Benzenadiol (hidrokuinon)
Senyawa alifatik sebagian besar reaksi yang terjadi adalah substitusi nukleofilik Senyawa aromatik mempunyai densitas elektron yang tinggi shg spesies positif (elektrofil) akan tertarik, akibatnya terjadi reaksi substitusi elektrofilik.
Mekanisme : H
H
H
H
H
+
E
lambat
H
H +
E
H
- H+ cepat
H
H
E
H H
H
benzena
H
H
ion benzenonium sebagai antara
H
H produk
1. Elektrofil menyerang elektron pi suatu cincin benzena menghasilkan suatu macam karbokation yang terstabilkan oleh resonansi yang disebut ion arenium atau ion benzenonium 2. Ion benzenonium bereaksi lebih lanjut, dalam hal ini sebuah ion hidrogen dibuang dari dalam zat antara (misal ditarik oleh HSO4-) untuk menghasilkan produk substitusi
a. Reaksi Halogenasi elektrofilik
Br
Br + FeBr3
Br
Br
FeBr3
terpolarisasi
+
Br
+
-
FeBr4
terbelah
Tahap 1(lambat): H
H
H
H +
H
H
+
Br
H
Br
H H
H
H
H
Tahap 2 (cepat) H
H +
H
H
Br
H
Br + H+
H H H
H
H
H
bromobenzena
Tahap 3 (cepat) + H + FeBr4
FeBr3
+
HBr
Atom H diganti atom halogen
b. Alkilasi Atom H diganti gugus alkil (CnH2n+1)
+
(CH3)2CHCl 2-kloropropana (isopropil klorida)
AlCl3 30o
CH(CH3)2 + HCl isopropilbenzena (kumena)
• Tahap pertama dalam alkilasi adalah pembentukakan elektrofil: suatu karbokation. R Cl + AlCl3
+
R
+
-
AlCl4
Tahap kedua adalah serangan elektrofilik pada benzena, sedangkan tahap ketiga eliminasi sebuah ion hidrogen. Hasilnya ialah sebuah alkil benzena.
+
R lambat benzena
+
R H
ion benzenonium
- H+ cepat
R alkilbenzena
c. Asilasi
Atom H diganti Gugus RCO- atau ArCO- disebut gugus asil (acyl group). Substitusi suatu gugus asil pada cincin aromatik oleh reaksi dengan suatu halida asam disebut reaksi asilasi aromatik, atau asilasi Friedel- Crafts.
O +
O
AlCl3 CH3CCl 80o
asetil klorida suatu halida asam
CCH3 + HCl asetofenon
d. Reaksi Nitrasi
Atom H diganti gugus nitro (NO2) +
+
NO2 lambat benzena
NO2 H
ion benzenonium
HNO3 + H2SO4 H2NO3+ + H2SO4
- H+ cepat
NO2 nitrobenzena
H2NO3+ + HSO4NO2+ + H3O+ + HSO4-
e. Reaksi Sulfonasi
Atom H diganti gugus sulfonat (SO3H) ArH + H2SO4 ArSO2OH Sulfonasi benzena (7) dengan asam sulfat berasap (H2SO4+ SO3) menghasilkan asam benzena sulfonat (9). + SO3
7
+ SO3
H2SO4 40o
SO3H H
8
asam benzenasulfonat
9
Benzena Uses 1.
Zat aditif makanan a. Pemanis, ex: sakarin, aspartam, sorbitol b. Pengawet untuk mencegah oksidasi ex:
butilasihidroksianisol (BHA), butilasihidroksitoluena (BHT), paraben (p–hidroksibenzoat), dan propilgalat. Untuk mencegah prtumbuhan bakteri: natrium benzoat c. Pewarna Makanan. Pewarna buatan umumnya berasal dari seny diazonium (amaran,eritrosin) sdg yg karsinogenik : auramin
2. Sebagai obat-obatan Obat-obatan yang diproduksi dapat dikelompokkan ke dalam obat analgesik, antibiotik, psikiatrik, dan hormon.
3. Sebagai pestisida Insektisida,herbisida dan fungisida Pestisida yang tergolong senyawa halobenzena, ex: DDT (diklorodifenil– trikloroetana); 2,4–D; dan 2,4,5–T. Senyawa lainnya adalah turunan fosfat dan karbamat.
4. Campuran/zat aditif produksi bensin Menaikkan angka oktan bensin Mengurangi ketukan mesin
