KIMIA ORGANIK II

SANYAWA AROMATIK

NAMA : REGA PAULINZA

NIM : 2010 312 008

JURUSAN : TEKINIK KIMIA

SEMESTER : IV (EMPAT)

D.PENGAJAR : NENY ROCHYANI ST.MT

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS PGRI PALEMBANG

TAHUN AJARAN 2012

SENYAWA AROMATIK

Agar suatu sistem cincin bersifat aromatik, terdapat tiga kriteria yang harus

dipenuhi :

1. Sistem cincin mengandung elektron (pi) yang terdelokalisasi

(terkonyugasi).

2. Sistem cincin harus datar (planar), berhibridisasi sp2.

3. Harus terdapat (4n + 2) elektron dalam sistem cincin (aturan

Huckel).

A. Penamaan Senyawa Aromatik

Senyawa aromatik diberi nama dengan nama non-sistematik

• Nama nonsistematik tidak dianjurkan tetapi diizinkan oleh IUPAC

• Nama umum metilbenzena adalah toluene

• Nama umum hydroksibenzena adalah fenol

• Nama umum aminobenzena adalah anilina

Benzena monosubstitusi

• Nama sistematiknya sama caranya dengan hidrokarbon lainnya

• – Benzena digunakan sebagai nama induk

• C6H5Br adalah bromobenzena

• C6H5NO2 adalah nitrobenzena

• C6H5CH2CH2CH3 adalah propilbenzena

Arena

• Benzena tersubstitusi alkil

• Namanya tergantung pada ukuran gugus alkil

• Substituen alkil yang lebih kecil dari cincin (6 karbon atau kurang),

dinamai sebagai benzena tersubstitusi alkil

• Substituen alkil yang lebih besar dari cincin (7 karbon atau lebih),

dinamakan alkana tersubstitusifenil

Fenil

• Diturunkan dari bahasa Latin “pheno” (“I bear light = saya memancarkan

cahaya”)

• Michael Faraday menemukan benzena pada tahun 1825 dari residu

berminyak yang ditinggalkan gas berilluminasi yang digunakan pada lampu

jalanan di London

• Gunakan untuk satuan –C6H5 bila cincin benzena dianggap sebagai

substituen

Benzil

• Digunakan untuk gugus C6H5CH2–

Benzena di-substitusi

• Dinamai mengunakan salah satu awalan berikut:

1. ortho- (o-)

• Benzena ortho-disubstitusi mempunyai dua substituen pada posisi 1,2

2. meta- (m-)

• Benzena meta-disubstitusi mempunyai dua substituen pada posisi 1,

3. para- (p-)

• Benzena para-disubstitusi mempunyai dua substituen pada posisi 1,4

Benzena dengan lebih dari dua substituen

• Dinamai dengan nomor posisi disetiapnya dan gunakan nomor serendah

mungkin

• Substituen diurut menurut abjad dalam penulisan nama

Beberapa senyawa aromatik monosubstitusi dapat dijadikan sebagai nama

induk, dengan substituen utama (-OH pada fenol atau –CH3 pada toluena)

terikat ke C1 pada cincin.

B. Kearomatikan dan kaidah Hückel 4n + 2

Benzena dan molekul aromatik yang menyerupai benzene memiliki

karaktaeristik yang sama :

• Benzena adalah siklik dan terkonjugasi

• Benzena biasanya stabil, 150 kJ/mol (36 kcal/mol) lebih stabil dari yang

diduga.

• Benzena adalah planar dan mempunyai pita regular heksagonal. Semua

sudut ikatan 120º, semua karbon berhibridisasi sp2, dan semua panang ikatan

karbonkarbon 139 pm

• Benzena mengalami reaksi substitusi yang mempertahankan konugasi

siklik dibandingkan reaksi adisi elektrofilik yang akan merusak sistem

konjugasi

• Benzena adalah hibrida resonansi yang strukturnya merupakan intermediet

antara dua struktur sumbangan

Kaidah Hückel 4n + 2

• Teor dikemukakan tahun 1931 oleh ahli fisika Jerman Erich Hückel

• Satu molekul adalah aromatik hanya jika ia planar, sistem monosiklik

konjugasi dan mengandung jumlah elektron 4n + 2 π, dimana n adalah

bilangan bulat (n = 0, 1, 2, 3,…)

• Hanya molekul dengan 2, 6, 10, 14, 18,… elektron π yang aromatik

• Moleckul dengan 4n elektron π (4, 8, 12, 16,…) , dikatakan

antiaromatik karena delokalisasi electron elektron π nya yang mengarah ke

destabilisasi

Contoh kaidah Hückel 4n + 2

Siklobutadiena

• Mengandung empat elektron π

• Elektron π terlokalisasi pada dua ikatan rangkap pada delokalisasi di

seputar cincin

• Antiaromatik

• Sangat reaktif

• Tidak memperlihatkan sifat yang memenuhi sifat kearomatikan

• Tidak dapat dibuat sampai tahun 1965

Benzena

• Mengandung enam elektron π (4n + 2 = 6 bila n = 1)

Siklooktatetraena

• CMenandung delapan elektron π

• Elektron π terlokalisasi pada empat ikatan rangkap

dari delokalisasi seputar cincin

• Tidak aromatik

• Molekul lebih berbentuk pita U dibanding planar

• Tidak punya konjugasi siklik karena tetangga orbital p tidak paralel sejajar

untuk bertumpang tindih

• Kereaktifannya seperti halnya poliena rantai terbuka

C. Senyawa Aromatik Homosiklik dan Heterosiklik

1. Senyawa Homosiklik

Senyawa homosiklik adalah senyawa siklik yang atom lingkarnya

hanya tersusun oleh atom karbon, contohnya benzena.

Benzena

• Benzena adalah senyawa tidak jenuh

• Benzena kurang reaktif dibandingkan dengan alkena sejenis dan

tidak mengalami reaksi seperti alkena umumnya.

• Sikloheksena bereaksi cepat dengan Br2 dan menghasilkan produk

adisi 1,2-dibromosikloheksena

• Benzena hanya bereaksi lambat dengan Br2 dan menghasilkan

produk substitusi C6H5Br

Ide kestabilan benzena diperoleh dari panas hidrogenasi

• Benzena 150 kJ/mol (36 kcal/mol) lebih stabil dari yang dihitung

untuk “sikloheksatriena”

Panjang ikatan karbon-karbon dan sudut ikatan benzena

• Panjang semua ikatan karbon-karbon adalah 139 pm

• Intermediet antara ikatan tunggal C-C (154 pm) dan ikatan rangkap

dua (134 pm)

• Benzena bersifat planar (bidang datar)

• Semua sudut ikatan C-C-C adalah 120°

• Ke enam atom karbon atoms berhibridisasi sp2-dengan orbital p

tegak lurus pada bidang cincin

Ke enam atom karbon dan semua orbital p dalam benzena ekivalen

• Setiap orbital p bertumpangtindih persis dengan orbital p di kedua

atom tetangganya, mengarah ke gambar benzena yang ke enam

elektron π nya terlokalisasi sempurna di seputar cincin.

• Benzena adalah hibrida dari dua bentuk ekivalen

• Tidak ada bentuk yang benar sendiriya

• Struktur yang benar dari resonansi benzena adalah di antara dua

bentuk reseoans.

Jika enam orbital atom p berkombinasi dalam sistem cincin,

dihasilkan enam orbital molekulnbenzena

• Tiga orbital molekul berenergi rendah, ditandai sebagai ψ1, ψ2, dan

ψ3, adalah kombinasi ikatan

• ψ2 dan ψ3 mempunyai energi yang sama dan dapat mengalami

degenerasi

• Tiga orbital molekul berenergi lebih tinggi, ditandai sebagai ψ4*,

ψ5*, dan ψ6*, adalah kombinasi anti-ikatan

• ψ4* dan ψ5* mempunyai energi yang sama dan mengalami

degenerasi

• ψ3 dan ψ4* punya nodes melewati atom karbon cincin, thereby tidak

ada densiti elektron π pada karbon ini

• Enam elektron p menduduki tiga orbital ikatan molekul dan

terdelokalisasi semuanya ke dalam sistem konjugasi

SIFAT FISIKA DAN KIMIA

• SEPERTI HIDROKARBON ALIFATIK DAN ALISIKLIK, BENZENA DAN HIDROKARBON

AROMATIK BERSIFAT NON POLAR

• TIDAK LARUT DALAM AIR

• LARUT DALAM BERBAGAI PELARUT ORGANIK

• BENZENA DIGUNAKAN SEBAGAI PELARUT

• BENZENA DAPAT MEMBENTUK CAMPURAN AZEOTROP DENGAN AIR

• BENZENA BERSIFAT TOKSIK – KARSINOGENIK (HATI-HATI MENGGU NAKAN BENZENA

SEBAGAI PELARUT, HANYA DIGUNAKAN APABILA TIDAK ADA ALTERNATIF LAIN

MISALNYA TOLUENA)

2. Senyawa Heterosiklik

Senyawa-senyawa yang dalam lingkar heterosiklisnya mengandung

atom selain karbon, namun sifat-sifatnya sama dengan senyawa-senyawa

aromatik lainnya.

Contohnya :

N

HPirol

Furan

O

Tiofen

S

Tata Nama Senyawa Heterosiklik Aromatik

Sistem cincin senyawa aromatik heterosiklik juga mempunyai tata

nama tersendiri. Berbeda dengan senyawa lainnya, penomoran pada cincin

heterosiklik ditetapkan berdasarkan perjanjian dan tidak berubah

bagaimanapun posisi substituennya. Penomoran beberapa senyawa

heterosiklik adalah sbb :

Bila suatu senyawa heterosiklik, hanya mengandung satu heteroatom, maka

huruf Yunani dapat juga digunakan untuk menandai posisi cincin

Isokuinolin

N

1

2

3

45

6

7

8

N

Kuinolin

1

2

3

45

6

7

8

pirazine

N

N

N

piridine

Piridin

N1

2

3

4

5

6 5

4 3

2

1S

Tiazol

N

N

N

H

Imidazol

1

2

34

5

N

Kuinolin

1

2

3

45

6

7

8

Isokuinolin

N

1

2

3

45

6

7

8

Piridin

N1

2

3

4

5

6 5

4 3

2

1S

Tiazol

N

N

N

H

Imidazol

1

2

34

5

N

Kuinolin

1

2

3

45

6

7

8

Isokuinolin

N

1

2

3

45

6

7

8

N

HPirol

N

Piridin

N

HPirol

N

HPirol

N

Piridin

N

Piridin

Struktur Senyawa Heterosiklik Lingkar Lima

Agar suatu heterosiklik dengan cincin lima anggota bersifat aromatik,

heteroatom itu harus memiliki dua elektron untuk disumbangkan ke awan pi

aromatik. Pirol, furan dan tiofen semuanya memenuhi persyaratan ini,

sehingga dapat bersifat aromatik.

D. Senyawa Aromatik Polisiklik

Konsep umum kearomatikan dapat dikembangkan untuk menerangkan

senyawa aromatik polisiklik

Benzo[a]pyrena adalah salah satu senyawa penyebab kanker yang

terdapat dalam asap rokok

Semua hidrokarbon aromatik polisiklik dapat ditampilkan dengan bentuk

resonansi ang berbeda

PirolH

N O

Furan

S

Tiofen

PirolH

N O

Furan

S

Tiofen

• Nafthalena punya tiga

• Nafthalena punya sifat kimia yang berasosiasi dengan kearomatikan :

Pengukuran panas hidrogenasi menunjukkan energy kestabilan

aromatik sekitar 250 kJ/mol (60 kcal/mol)

Nafthalena bereaksi lambat dengan elektrofil menghasilkan

produk tersubstitusi lebih disukai dari produk adisi ikatan

rangkap.

Kearomatikan Nafthalena

• Nafthalena punya siklik, sistem elektron π terkonjugasi, dengan orbital p

yang bertumpang tindih disekeliling 10 karbon lingkar dari molekul dan

menyilang di tengah ikatan

• 10 adalah bilangan Hückel (4n + 2 bila n = 2) sehingga elektron π

terdelokalisasi dan berakibat kearomatikan terhadap naftalena

Banyak heterosiklik yang analog dengan naftalena

• Quinolin, isoquinolin, indol dan purin

• Quinolin, isoquinolin dand purin mengandung nitrogen seperti-pyridin

yang bagian dari ikatan rangkap dan menyumbangkan satu elektronnya

terhadap sistem π aromatik

• Indol dan purin mengandung nitrogen seperti-pyrrol yang menyumbangkan

dua elektron π.

Molekul biologikal yang mengandung cincin aromatic polisiklik

• Asam amino tryptophan mengandung cincin indol dan obat anti-malarial

quinin mengandung cincin quinolin

Adenin dan guanin, dua heterosiklik basa amina cincin lima dalam asam

ukleat yang mempunyai cincin berdasarkan purin.

E. Reaksi_reaksi pada Senyawa Aromatik

Reaksi Substisusi Nukleofilik Senyawa Aromatik

Senyawa aromatik tidak reaktif terhadap serangan nukleofil.

Contoh: klorobenzena bila dididihkan bersama dengan NaOH tidak

akan menghasilkan fenol pada kondisi reaksi yang biasa.

Ketidakreaktifan klorobenzena ini disebabkan oleh:

(1) atom-atom karbon tidak jenuh pada klorobenzena kaya elektron,

sehingga nukleofil yang juga kaya elektron tidak akan menyerang

atom-atom karbon tidak jenuh tersebut, menyebabkan reaksi SN2 tidak

berlangsung.

(2) kation fenil (karbokation fenil) sangat tidak stabil, bahkan kestabilannya

lebih rendah dari pada karbokation primer, sehingga reaksi SN1 juga

tidak akan berlangsung pada klorobenzena ini,

(3) ikatan C-X pada klorobenzena lebih pendek dan lebih kuat dari pada

ikatan C-X pada alkil, alil dan benzil halida sehingga diperlukan energi

yang tinggi untuk memutuskan ikatan C-X tersebut.

Faktor yang menyebabkan ikatan C-X pada klorobenzena lebih pendek

dan lebih kuat dari pada ikatan C – X pada alkil halida, benzil halida

adalah:

(1) Atom karbon pada klorobenzena berhibridisasi sp2, sehingga elektron

pada orbital karbon ini lebih dekat ke inti dari pada orbital sp3.

(2) Adanya resonansi yang memberikan karakter ikatan rangkap pada C –

X .

X X +

-

+X

-

X +

-

Contoh-contoh Reaksi Substitusi Nukleofilik Senyawa Aromatik

1.

2.

3.

4.

5.

6.

NO2NO2

O2 O2 Cl + NH3 OH

N N + HCl

+ NaNH2

Cl

CF3

NH3 cair

CF3

+ NH2-

+ NaCl

NO2 NO2NaOCH3 O2 20 C

o

N + NaCl

Cl

N O2

NO2

+

OCH3

NO2

Br + NaCN (aq) 100 oC CN + NaBr

NO2

+

NO2

O2N

Cl

+ HClN

NO2

O2N

H

OCH3

NH2KNH2

OCH3

+

NH2 cair

Br + KBr +

-

NH2

7.

8.

Reaksi substitusi nukleofilik pada senyawa aromatik berlangsung

melalui 2 tahap yaitu: (1) serangan nukleofil yang berlangsung

dengan lambat dan menghasilkan suatu karbanion. Tahap ini

merupakan tahap penentu laju reaksi. (2) lepasnya gugus pergi dari

karbanion yang berlangsung cepat.

Mekanisme reaksi pada masing-masing tahap tersebut dapat dilihat

sebagai berikut:

Tahap 1:

X

+ Y-lambat

Y X

-

Produk pada tahap 1 tersebut merupakan hibrida resonansi dari

struktur-struktur berikut:

Y X

-

XY XY

-

-

+ NH2

CH3

N2

CH3

Cl + CuCN+

CN

I+

+

CH3

N2

CH3

N2 + I -

Tahap 2:

-

XY

cepat

Y

+ X-

Struktur resonansi untuk zat antara tersubtitusi orto.

OH

Cl

NO2

OH-

N=O

Cl

O

-

O

Cl

N=O

OH

O

Cl

N O

OH

OH

N=O

Cl

O

--

__

_ _ _

sangat stabil

+ + +

+

Struktur resonansi untuk zat antara tersubtitusi meta.

Cl

NO2

OH_

N =O

_

Cl

OH

O

+

_ _

+

O

OH

Cl

N =O

_

_

N =O

Cl

OH

O

+

_

Struktur resonansi untuk zat antara tersubtitusi para.

_

+

O

OH

Cl

N =O

_

_

N =O

ClOH

O

+

__

+

O

OH

Cl

_

N =O

_OHNO2 Cl

_

+

O

OHCl

N O _

sangat stabil

SUMBER :

ACHMAD SYAHRANI. ORGANIC CHEMISTRY, FESSENDEN DAN

FESSENDEN, THIRD EDITION

http://ebookpp.com/se/senyawa-aromatik-doc.html

2710-pburhan-chimie-Kimorga 08 - Senyawa Aromatik-2