SENYAWA HETEROSIKLIK

Jamaluddin, S.Farm., M.Si

PENDAHULUAN

• Senyawa heterosiklik adalah senyawa siklik yg pada cincinnya terdapat atom hetero seperti N, O, S, B dan P.

• Senyawa heterosiklik berdasarkan aromatisitasnya terbagi atas aromatik dan non aromatik.

• Bentuk atom hetero yg paling banyak adalah N (golongan Aza), O (golongan Okso) dan S (golongan Tio).

TATANAMA• Senyawa heterosiklik mempunyai aturan

tatanama baik secara TRIVIAI (umum : nama dagang) maupun secara IUPAC (sistemik : ilmiah).

• Secara umum, penamaan diawali dgn Aza untuk heterosiklik N, Okso (oxo) untuk heterosiklik O dan Tio (Tia) untuk heterosiklik S.

• Penamaan juga didasarkan pd cincin, yaitu monosiklik dan polisiklik.

a. Cincin monosiklik

Dengan menyebutkan ukuran cincin, jenis dan posisi hetero atom dgn awalan/aturan :1.Ukuran cincin merupakan ketentuan pokok untuk

masing2 ukuran cincin .2.Jenis hetero atom ditandai dgn awalan : Oksa (oxo)

untk O, Tio (tia) untk S dan Aza untk N.3.Untuk lebih dr satu hetero atom yg sama diberi

awalan di, tri, tetra dst.4.Untuk dua atom hetero atom yg b’beda maka

urutanx : O>S>N.

Cont…5. Penomoran dimulai dari atom hetero dan

perputaran ke arah posisi substituen dgn jumlah nomor t’kecil dan b’laku untuk 2 atau lbih atom hetero yg sma. Bila t’dpat 2 atau lbih atom hetero yg b’bda maka digunakan aturan 4.

6. Senyawa yg diperoleh dr hasil hidrogenasi diberi awalan dihidro, tetrahidro dst. Sesuai jumlah atom hidrogen yg ditambahkan kemudian diikuti nama induk yg terhidrogenasi.

7. Tergantung pd derajat ketidak jenuhan dan pd keberadaan N dalam heterosiklik.

b. Cincin Polisiklik

Poliheterosiklik adalah senyawa yg mengandung dua sistem cincin atau lebih tatanama/penulisan berpedoman pd aturan :1. Sistem cincin yg mengandung hetero atom dibuat sbg

induk senyawa dan cincin yg b’gabung dibuat sbg awalan.

2. Bila 2 atau lbih cincin mengandung hetero atom, maka cincin yg mengandung N diproritaskan sbg induk seblum oksigen dan belerang ttapi dlam penomoran proritasnya ttap pd Oksigen.

3. Bila ada kemungkinan dua induk cincin heterosiklik, maka paling besar adalah induknya.

4. Pada aturan 2 dan 3 ada keracunan, yaitu disebelah mana cincin bergabung. Untuk mengatasi , maka setiap sisi cincin induk diberi notasi huruf yg dimulai dari sisi : 1-2 = a, 2-3 = b, 3-4 = c, dst.

5. Beberapa kesempatan lain untuk penggambaran orientasi cincin polisiklik adalah :

a. Jumlah cincin terbanyak adalah arah horizontal.b. Bagian lain dari cincin sebelah atas diletakkan

disebelah kanan dan penomoran dimulai dari puncak siklik yg sebelah kanan.

c. Penomoran di atas berlaku jg walaupun hetero atomnya tidak berada pd posisi no. 1.

Cont…

SENYAWA AROMATIK

POLISIKLIK

Senyawa aromatik Polisiklik dirujuk sebagai :

- Senyawa aromatik Polinuklir (polynuclear) ;

- Cincin terpadu (fused ring) ;

- Cincin mampat (condensed ring)

1 .NAFTALENA

2. ANTRASENA

3. FENANTRENA

1

2

3

45

6

7

8

1

2

3

456

7

8 9

10

12

3

4

5

6

7

8

9

10

Beberapa Senyawa Aromatik Polisiklik :

• Berbentuk zat padat.

Naftalen :• Sebagai pengusir ngengat.• Bahan bakar motor dan pelumas (derivat).• Sebagai zat antara sintesis pembuatan zat warna

Tata Nama :Ditetapkan berdasarkan perjanjian dan tidak berubah bagaimanapun posisi subtituennya.

Cont ....

Pengikatan dalam Senyawa Aromatik Polisiklik

Agar suatu sistem cincin monosiklik bersifat aromatik, terdapat tiga kriteria yang harus dipenuhi :1. Tiap atom dalam sistem cincin mengandung elektron

(pi) yang tersedia untuk pengikatan.2. Sistem cincin harus datar (planar).3. Harus terdapat (4n + 2) elektron dalam sistem cincin

(aturan Huckel).

JUMLAH ELEKTRON pi (4n+2)

ENERGI RESONANSI (KKAL/MOL)

(4n+2) = 6

(n = 1)

(4n + 2) = 10

(n = 2)

(4n + 2) = 14

(n=3)

(4n + 2) =14

(n=3)

Senyawa Polisiklik lebih reaktif terhadap Oksidasi, Reduksi dan Substitusi elektrofilik daripada benzena.

Reaktif dapatnya bereaksi pd satu cincin dan masih tetap mempunyai satu cincin benzen atau lbih yg msih utuh dlm zat antara dan dlm produk.

OKSIDASI

Udara, kalor

V2O5

C

C OH

OH

O

O

-H2O

O

O

O

Asam-o-ftalat

Anhidrida asam ftalat

NAFTALENA

O

O

CrO3

H2SO4

kalor

1,4-naftokuinon

O

O

9,10-antrakuinon

CrO3

H2SO4

kalor

ANTRASENA

NAFTALENA

O

O

CrO3

H2SO4

kalor

9,10-fenantrakuinon

FENANTRENA

REDUKSI

Na-EtOH

Na-EtOH

Na-EtOH

kalor

kalor

kalor

TIDAK ADA REAKSI

TETRALINA

9,10-DIHIDROANTRASENA

NAFTALENA

ANTRASENA

SUBSTITUSI ELEKTROFILIK

Br2

HNO3, H2SO4

H2SO4 pekat

80° C

Asetilklorida, AlCl3

Br

NO3

SO3H

COCH3

1-bromonaftalen

1-nitronaftalen

Asam-1-naftalensulfonat

1-asetilnaftalenMekanisme substitusi seperti benzena

NAFTALENA

SENYAWA AROMATIK

HETEROSIKLIK

Senyawa Heterosiklik lebih menarik daripada Polisiklik karena heterosiklik mempunyai atom hetero

NH

1

2

34

5

PIROLA

o 1

2

34

5

FURAN

s 1

2

34

5

TIOFENA

N

s 1

2

34

5

TIAZOLA

CINCIN LIMA

N

N

H1

2

34

5

IMODAZOL

PIRIDINA

CINCIN ENAM

N

N

PIRIMIDINA

N1

2

3

4

5

6

N

KUINOLINA

N

ISOKUINOLINA

N

O 1

2

34

5

OXAZOL

NN

1

2

34

5

H

PIRAZOL

INDOLA

NH

N

N N

N

H

PURINA

NH

KARBAZOL

HETEROSIKLIK AROMATIK CINCIN LIMA

NNH

PIROLA TIDAK BERSIFAT BASA(pKb = 14)

..

= 2,26 D = 1,81 D

CINCIN PIROLA MEMPUNYAI 6 ELEKTRON (DUA DIANTARANYA DARI PASANGAN ELEKTRON ATOM NITROGEN DENGAN (HANYA) 5 ATOM ; TIAP ATOM RELATIF LEBIH “KAYA” ELEKTRON DIBANDING PIRIDIN

PIRIDIN BERSIFAT BASApKb = 8,75

..

PASANGAN ELEKTRONDARI ATOM NITROGENDISUMBANGKAN KE IONHIDROGEN

A. SUBSTITUSI ELEKTROFILIK

Karbon cincin “KAYA” elektron (bagian negatif) molekul Pirola “Teraktifkan” terhadap serangan elektrofilik, Dan “Terdeaktifkan terhadap serangan Nukleofilik

NH

NSO3H

H

NNO2

Hpirola

Asam 2-pirolasulfonat (90%)

2-nitropirola (80%)

SO2

HNO3

(CH3CO)2O

piridina

B. Porfirin

N

N

NNH

H

Porfirin

Sistem cincin porfirin terdiri dari empat cincin pirol yang dihubungkan oleh gugus =C-. Sistem cincin keseluruhan bersifat aromatik.

Sistem cincin porfirin merupakan satuan yang secara biologis sangat penting khususnya dalam : heme, komponen hemoglobin yang mengangkut oksigen, dalam klorofil A suatu pigmen pd tumbuhan , dan dalam sitokrom C suatu senyawa yg t’libat dlam pemamfaatan O2 oleh hewan.

N

N

CH2CH2COOH

CH3

CH3

CHCH2

Fe

CH3 N

HOOCCH2CH2

CH3

NCH2CH

HEME

N

NCH3

H

CH3H

CH2CH2

CHCH2

N

N

CH3

CH2CH3

CH3

OH

C

OCH3

O

Mg

CO

C20H39O

KLOROFIL A

N

NCH3

CH3

CHSCH2CH

Fe

CH3 N

CH2CH2COOH

CO

NHCH3

HOOCCH2CH2

CH3

NCHCH2S

CO

NH

SITOKROM C

N N.. .. O

HH

..

karbon sp2

HETEROSIKLIK AROMATIK CINCIN ENAM

AROMATIK NON AROMATIK

PIRIDINA

PIRAN

BENZENATIDAK SIMETRIS – POLARKEKURANGAN ELEKTRON – REAKTIVITAS LEBIH RENDAH

- ALKILASI-ASILASI NEGATIF- BROMINASI TEMPERATUR TINGGI

SIMETRIS – NON POLARREAKTIVITAS TINGGI- ALKILASI-ASILASI- BROMINASI MUDAH

atau

N.. N+

FeBr3-

Kekuranganelektron

Lebih kekuranganelektron

N N

Br

N

BrBr

3-bromopiridina 3,5 dibromopiridin

37% 26%

PIRIDINA

PIRIDINA

Br2

300° C+

N..

PASANGAN ELEKTRO SUNYI

DAPAT DISUMBANGKAN KE ION HIDROGEN, SEPERTI AMINA, PIRIDINABERSIFAT BASA (pKb = 8,75 – ORBITAL SP2 ; AMINA ALIFATIK = 4 ORBITAL SP3)

N+HCl

HCl

Piridinium klorida

KMnO4

KMnO4

kalor

kalor

CH3

N

CH3

N

COOH

COOH

TOLUENA ASAM BENZOAT

3-METILPIRIDINA ASAM-3-PIRIDINAKARBOKSILAT

A. Piridina

Piridin

N N

Piridin

atau

Substitusi Nukleofilik pada Cincin Piridin

N Br

NH3

-H+NH2BrN

_ _

N Br

NH2 NH2BrN

_

N NH2

- Br-

penyumbang utama

struktur-struktur resonansi untuk zat antara

Posisi 1 (disukai)

Posisi 2 (tidak disukai)

struktur-struktur resonansi untuk zat antara

- Br-

NH2

N

_

N

Br

NH2NH2

Br

N__

N

Br

NH2

-H+

NH2Br

N

SUBSITUSI NUKLEOFILIK

N BrN NH2

NH3

NH3

N

Cl

N

NH2

2-bromopiridina 2-aminopiridina

4-kloropiridina 4-aminopiridina

kalor

kalor

Substitusi berlangsung paling gampang di posisi 2, diikuti posisi 4,tidak 3

+ -NH2

100° C

100° CTidak terjadi reaksi

N

+ -NH2

-H2 N NH2

+ OH-

2-aminopiridina (70%)

N Li

+ N

benzena

piridina

+ LiH

1-fenilpiridina

TERIMA KASIH