*HIDROKARBON

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 atom karbon:Atom C memiliki 4 elektronvalensi (Gol IV A) sehingga dapat membentuk 4 ikatan kovalen. Atom C dapat membentuk rantai karbon lurus maupun bercabang. Atom C dapat membentuk rantai C terbuka (alifatik) maupun rantai tertutup (siklik). Atom C dapat membentuk ikatan tunggal (ikatan jenuh), rangkap 2 (gol alkena) dan rangkap 3 (gol alkuna).

The difference between organic and inorganic compounds

Organic compoundInorganic compound1. 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.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 cant make isomeric structure.5. Its solvent is commonly water.

*

*Alkana : senyawa organik yang miskin gugus fungsiHow to make alkana more useful in organic synthesis?FunctionalizationAlkana umumnya non polar dan tak reaktif

*ReviewJenis pemutusan ikatan: - homolitik (terjadi pada pelarut non polar dan fasa gas)

- heterolitik (terjadi pada pelarut polar dan terbatas pada situasi di mana keelektronegatifan A dan B dan gugus-gugus yang terikat pada mereka saling menstabilkan muatan (+) dan (-))

Kestabilan radikal menentukan kekuatan ikatan C-H Energi ikatan kekuatan berkurang : CH4> 1oC > 2oC > 3oC

Kestabilan radikal ditentukan oleh delokalisasi elektron di mana orbital p pada pusat radikal overlapping dengan ikatan C-H di sebelahnya hiperkonyugasi >>>struktur hampir planar, dengan posisi elektron tunggal pada orbital p pada posisi tegak lurus terhadap bidang molekul

*Resonansi dan hiperkonyugasi: - pada keduanya terjadi interaksi elektron pada orbital p yang memberikan delokalisasi elektron stabil - terdapat perbedaan pada tipe orbital: pada resonansi tipe p overlap dengan orbital p pada hiperkonyugasi overlap orbital-orbital ikatan tipe s Kestabilan radikal-pengaruh terjejalnya halangan antara substituen-substituen pada radikal alkil sekunder dan alkil tersier (steric crowding) yang semakin leluasa karena pengaruh perubahan geometri tetrahedral planar (dalam radikal)

(pada radikal tersier, substituen-substituen semakin berjauhan halangan sterik makin berkurang, jadi makin stabil)

*Rumus umum: CnH2n + 2CH4metana(natural gas, gas rawa (swamp)

CH3CH3(C2H6)ethana

CH3CH2CH3(C3H8)propana(LPG)

CH3CH2CH2CH3(C4H10)butana75-85% CH45-10% C2H61-5% C3H8

*Isomers: normal and bercabangn-butana straight chainRantai bercabangisobutanaisomerkonstitutionalC4H10Pemantik butane :5% n-butana95% isobutanaChem3D

*C5H12n-pentanaisopentananeopentanaC6H145 isomerC10H2275 isomerC20H42366,319 isomerobviously need system of nomenclature

*Contoh soal:Gambarkan isomer konstitusional berikut.

C6H14 (5)

C7H16 (9)

*Jawaban:

C6H14 (5)

C7H16 (9)

*Jenis-jenis karbon dalam senyawa:

*Senyawa hidrokarbon hanya mengandung karbon dan hidrogen Hidrokarbon jenuh : ikatan tunggal (ikatan s) . Alkana CnH2n+2 Hidrokarbon tak jenuh : mengandung ikatan ganda (ikatan p) CnH2n Hidrokarbon alifatik : rantai terbuka (lurus atau bercabang) Hidrokarbon siklik : CnH2nCincin atau ikatan rangkap mengurangi 2 H pada ikatan rangkap atau tiap cincinContoh:CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH=CH2 C4H10 C4H8 C4H8CnH2n mengandung 1 double bond equivalen (DBE) atau 1 ikatan rangkap atau1 cincinCnH2n-2 mengandung 2 double bond equivalen (DBE) atau 1 ikatan rangkap, 1 cincin, 2 ikatan rangkap, atau 2 cincin

*Tatanama IUPACRantai induk: normal alkanaRantai induk:CH4metana n-C11H24undekanaCH3CH3etana n-C12H26dodekanaCH3CH2CH3propana n-C13H28tridekanaCH3(CH2)2CH3butana n-C14H30tetradekanaCH3(CH2)3CH3pentanaCH3(CH2)4CH3heksana n-C20H42ikosanan-C7H16heptana n-C30H62triakontanan-C8H18oktana n-C40H82tetrakontanan-C9H20nonana n-C10H22dekanaetc.Nama sistematik: {rantai samping}rantai induk{suffix}knowto here(teens)Tatanama IUPAC (tatanama sistematik Trivial

*Substituent: gugus alkilmethyl groupethyl grouppropylisopropyl butylsec-butylisobutyltert-butyl

*Aturan IUPACTentukan rantai terpanjang yang kontinu (straight) =rantai induk2. Beri nomor rantai induk, dengan no rendah ada pada karbon yang tersubstitusi

3. Dua atau lebih gugus yang identik diberi nama di, tri, tetra dllRantai terpanjang 7 (not 6). 3-metilheptana..2,3,6-trimetilheptana (not 2,5,6-trimetilheptana)2,2,6,6,7-pentametiloktana (not2,3,3,7,7-pentametiloktane)

*4. Gugus yang berbeda diurut secara alfabetis (di, tri, tetra, etc. dont count; n, sec, tert dont count; iso does).

5. Jika penomoran sama untuk arah yang berbeda, pilih penomoran yang mengikuti alfabetis6-etil-5-isopropil-2,2-dimetiloktana5-etil-6-metildekana

*6. Jika dua atau lebih rantai sama panjangnya, pilih rantai yang memiliki jumlah substituen terbesar

7. Rantai samping kompleks (biasanya > 4 carbon) diberi namasistematis a. mulai penomoran pada karbon yang terikat pada rantai induk b. nama ditulis dalam tanda kurungc. Huruf pertama diurut alfabetis, (regardless of what it is)2,4,6-trimetil-5-propiloktana4-(1,2-dimethylpropyl)-3-(1-methylethyl)-decane

JENIS ATOM C DALAM SENYAWA HIDROKARBONTerdapat 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 :

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 :

*Soal. Beri nama senyawa berikut:

*Jawaban6-etil-2,2,5,7-tetrametilnonana (not6,7-dietil-2,2,5-trimetiloktana. :)8-sec-butil-7-tert-butil-4-isopropildodecana(hyphenated words arent alphabetized).OR7-(2,2-dimetiletiyl)-4-(1-metiyletil)-8-(2-metilpropiyl)dodecana

*SIKLOALKANAsiklopropanaRUMUS UMUMCnH2netilsiklobutana1-isopropil-3-metilsiklopentana

*Soal : Berilah nama senyawa-senyawa di bawah ini

*1,1,2-trimetilkloheksana4-sikopentil-2,3-dimetilheksana1,2-disiklopropiletana

* Hubungan struktur dan sifat senyawa:Antaraksi intermolekular : Gaya London (or van der Waals) (lemah) Gaya London = antaraksi dipol-dipol yang lemah antar molekul non polar Gaya Van der Waals = antaraksi berbagai dipol-dipol secara kolektif b.p. CH4-160CC2H6-89C3H8-42n-C4H10-0.4n-C5H10 36Percabangan titik didih rendahvsgreater surface areafor attractionChem3DSenyawa non polar, larut dalam pelarut non polar (dietil eter, benzena)

*Sifat kimia dari alkana (reaksi alkana)Alkana kurang reaktif = parafin (parum afin = afinitas kecil)A. Pembakaran (Combustion)C8H18 +Heats (enthalpies) of combustion: HcombMore branched isomers have lower DHcomb, are more stable.1307.5 kcal1306.3 kcal1304.6 kcal1303.0 kcal~~~~~~~~CO2 + H2O

*B. Reaksi halogenasi 250oC 400oCsinarCH4 + X2 CH3X + HX Reaktivitas X2 : Cl2> Br2 (iodinasi tak terjadi) H : 3o > 2o > 1o 250oC 400oCsinarCH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

*B. Reaksi oksidasi dan reduksi dalam senyawa organikoxidationfewer C-H bonds

reductionmore C-H bondsH2C=CH2 + H2O2 HOCH2CH2OH

H2C=CH2 + H2O CH3CH2OH

H2C=CH2 + H2 CH3CH3

*Penentuan bilangan oksidasi ]1. Untuk setiap atom dalam ikatan, atom elektropositif bilangan oksidasinya +1, dan atom yang elektronegatif bilangan oksidasi -1 (If the atoms are the same, each atom gets a 0.)

2. Jumlah atom total.Oxidation number of carbon is+1 +1 +1 -1 = +2

*Soal : tentukan bilangan oksidasi untuk karbon dalam tiap molekul

*Jawaban:

C = +2 C1 = +3; C2 = -1C = 0

*Tentukanlah apakah reaksi berikut oksidasi, reduksi atau bukan keduanya.

*Jawaban:Oxidation: Each carbonchanges from a -2 to a -1.Neither. One carbon changes from a -2 to a -3 (getsreduced), but the other carbon goes from a -2 to a -1 (gets oxidized.) No net change.

*B. Reaksi halogenasi 250oC 400oCsinarCH4 + X2 CH3X + HX oxidationmore C-O bonds, fewer C-H bonds

reductionfewer C-O bonds, more C-H bonds

ALKENARumus Umum : Cn H2nAlkena merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh dengan ikatan rangkap dua.Contoh :C2H4:EtenaC3H6:PropenaC4H8:ButenaC5H10:Pentena

Tata Nama Alkena:

Rantai utama harus terpanjang dan mengandung ikatan rangkap.Penomoran pada rantai C induk dimulai dari ujung yang terdekat dengan ikatan rangkap.Rantai utama diberi nama dengan akhiran ena.Jika pada alkena terdapat dua atau tiga ikatan rangkap, maka pada nama diberi akhiran diena atau triena.

Contoh: C4H8 memiliki 3 isomer strukturH2C = CH CH2 CH3 1-butena H3C - CH = CH CH3 2-butenaH2C = C CH3 2-metilpropena I CH3

Jika dalam satu molekul terdapat lebih dari satu gugus fungsi, maka dalam penamaannya perlu memperhatikan deret prioritas gugus fungsi. Gugus fungsi yang prioritasnya lebih tinggi digunakan sebagai induk, sementara yang lainnya dianggap sebagai cabang (substituen). Berikut ini urutan prioritas gugus fungsi senyawa organik. COOH>COOC>COX>CONR2>CN>COH>COOH>>SH>NR2 > C=C > CC

B. Beri nama senyawa Hidrokarbon tak jenuh berikut :

=> Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom CContoh : Senyawa dengan rumus C4H8 1-butena Isomer Pada AlkenaIsomer strukturIsomer struktur Isomer geometri2-butena2-metil-1-propena

Isomer Pada AlkenaIsomer struktur Isomer geometri C4H8 3 isomer C5H105 isomer C6H12 13 isomer

*II. Hubungan struktur-sifatSimilar to alkanes, haloalkanes.m = 1.7 Db.p. = 60cm = 0 Db.p. = 48cA. Polaritas

*B. Stabilitas1. Lebih tersubstitusi = lebih stabil derajat substitusi2. trans lebih stabil daripada cis (stereokimia)steric repulsionChem3D2. Alkena terkonyugasi lebih stabil daripada alkena terisolasi

*StrukturTerdiri dari dua atom C terhibridisasi sp2 yang terikat satu sama lain viaIkatan p dan s

Geometri molekul ~ planar

KereaktifanIkatan p merupakan daerah dengan kerapatan elektron tinggi = nukleofilAlkena mengalami reaksi adisi, di mana ikatan p jadi dua ikatan s baru

*I. Hidrogenasi pada alkena = reduksi dari ikatan pReaksi adisiAsam oleat(tak jenuh)Asam stearat(jenuh)REAKSI PADA ALKENA

*DH ~ -30 kcal/molDH-30.1 kcal-28.1-27.2-27.8-26.7Lebih tersubstitusi lebih stabil.

*less stablemore stable

*B. Stereokimia dari hidrogenasianti additionsyn additionCatalytic hydrogenation proceeds by syn addition:

*Soal Tuliskan produk untuk reaksi berikut.

*II. Adisi elektrofilikLoose p electrons adalah nukleofil (Lewis bases), bereaksi dengan elektrofil (Lewis acids).Ikatan p yang lemah berubah menjadi 2 ikatan s baru yang lebih kuat

Kenali atom elektrofilik yang akan terikat, karena akan masuk/mengadisi pada posisi yang sedikit tersubstitusi, sehingga akan mengontrol regioselektivitas reaksi

*A. Adisi dengan hidrogen halida(X = Cl, Br, I)Reactivitas: HI > HBr > HCl >> HF (asam lebih kuat = electrofil lebih baik

*1. Aturan MarkovnikovPada adisi HX ke alkena, H pergi ke karbon yang lebih banyak H nya

Soal : gambarkan produk dari tiap reaksi berikut ini

*2. MekanismeInterpretasi dari aturan Markovnikov :Reaksi menghasilkan produk yang mempunyai karbokation intermediat yang lebih stabil

*2. MekanismeRendah Ea Laju pembentukan cepat

*3. Penataan ulang karbokation

*3. Penataan ulang karbokationSoal Tuliskan produk utama reaksi berikut:Membentuk karbokation tersiertak ada penataan ulang.Membentuk karbokation sekunder,Penataan ulang ke karbokation tersier melaluipergeseran hidridaMembentuk karbokation sekunder,Penataan ulang ke karbokation tersier melaluipergeseran metida

*4. Adisi Radikal bebas- HBr Orientasi Markovnikov Orientasi antiMarkovnikov(peroxide effect)

*4. Adisi Radikal bebas- HBr Mekanisme rantai radikal:InisiasiPropagasi

*Reaction proceeds throughmore stable radical intermediate.

*Bandingkan: adisi HBr tanpa dan dengan peroksida

More stable intermediatein both cases.MarkovnikovorientationantiMarkovnikovorientationRegiochemical control

*Soal : Berikan produk utama dari reaksi berikut. goes Markovnikov viaelectrophilic reaction

goes anti-Markovnikovvia radical reaction

rearranges to morestable carbocation

goes anti-Mark via freeradical, no rearrangement

*B. Adisi dengan asam sulfat (industrial)alkil hidrogensulfatoverall:hidrasiMarkovnikovorientation

*reverse of dehydration(Le Chtelier)MarkovnikovPrinciple of microscopic reversibility

*D. Adisi dengan halogen(X = Cl or Br)a vicinal dihalideStereoselective anti addition:trans only

*D. Adisi dengan halogenMekanisme : halonium ionscyclic bromonium ionanti additiontrans product

*E. Pembentukan halohidrinvicinal halohydrinanti addition

*II. Adisi ElektrofilikE. Pembentukan halohidrinRegioselektif:

*Hibridisasi resonansi :C yang lebih tersubstitusi, mengandung muatan d+ yang lebih besarsehingga lebih kuat tarikannya terhadapnukleofil

*Nukleofil lain :

*Soal. Tuliskan produk, tunjukkan stereokimianya bila ada Br- adalah nukleofil

H2O adalah nukleofil

Etanol adalah nukleofil

Yang menarik! Br+ adalah elektrofil,Karena kurang elektronegatif; Cl- adalah nukleofil

*III. Reaksi lain dari AlkenaA. Hidroborasi-oksidasiBoron hidrida OrganoboranOrientasi antiMarkovnikov stereoselectif syn additionTak ada penataan ulang )3anti-Markovnikovsyn addition

*Mekanisme :Reaksi ini berlangsung serentak C-B dan C-H seiring dengan putusnya C=C dan B-H

*Mekanisme :

*Kontrol Regiokimia dalam sintesis:MarkovnikovantiMarkovnikov

*Soal. Tuliskan produk untuk reaksi-reaksi berikut. anti-Markovnikov

Markovnikov

*B. Epoksidasiepoksietana (etilen oksida)

1,2-epoksipropana (propilen oksida)

1,2-epoksisikloheksana (sikloheksana oksida )

*Stereospecific syn adisi: cis-2,3-epoksibutanatrans-2,3-epoksibutana

*C. OzonolisisPemutusan Oksidatif

*Sintesis :Analysis:Question 6-10. What is the structure of the alkene if ozonolysis produced the following:

*III. Other Reactions of AlkenesC. OzonolysisAnswer 6-10. What is the structure of the unknown alkene if ozonolysis produced the following:The fragments are colored to make it easier to see how they go together. The fragment with two carbonyls must contain two double bonds. The alkene is 2,7-dimethyl-2,4-octadiene. It is impossible to determine whether thediene is E or Z.

*D. Polimerisasi monomerpolymern = 1000s 10,000sradical initiators:O2di-t-butyl peroxidebenzoyl peroxide

* monomerpolimerpolietilen

polipropilen (poly)

poli(vinil klorida) (PVC, vinil)

polistiren

* monomerpolimerSaran

Orlon

polytetrafluoroethylene(PTFE, Teflon)

*Free-radical chain polymerization:InitiationPropagationhead to tail polymerization

*Summary: Reaksi pada alkena Tuliskan produk dari reaksi berikut, termasuk stereokimianya bila ada

*Summary: Reaksi pada alkena Tuliskan pereaksi pada reaksi berikut

ALKUNARumus Umum : Cn H2n-2Alkuna merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh dengan ikatan rangkap tiga.Contoh :C2H2:EtunaC3H4:PropunaC4H6:ButunaC5H8:Pentuna

Tata Nama Alkuna:

Rantai utama harus terpanjang dan mengandung ikatan rangkap 3.Penomoran pada rantai C utama dimulai dari ujung yang terdekat dengan ikatan rangkap 3.Rantai utama diberi nama sesuai nama alkana tetapi berakhiran una.

Isomer struktur => Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom CContoh : Senyawa dengan rumus C4H6 1-butuna Isomer AlkunaIsomer struktur 2-butuna C4H6 2 isomer C5H83 isomer

Tatanama Alkena dan AlkunaMengacu sistem IUPAC, alkena diberi nama dg mengganti akiran ana dari alkana dg ena (jika memp 2 ikatan rangkap maka disebut diena, sementara hidrokarbon dg 3 ikatan rangkap 2 disebut triena. Alkuna diberi akhiran unaRantai terpanjang: rantai utama yg mengandung ikatan rangkap 2 atau 3Pemberian nomor dimulai dari C ujung yg paling dekat dg ikatan rangkap

Sifat Fisika Alkena dan AlkunaAlkena dan alkuna relatif lebih reaktif daripada alkana, namun tidak luar biasa polarDg demikian sifat fisiknya hampir sama dg alkanaKepolaran alkuna > alkena > alkanaBaik alkana, alkena, dan alkuna tidak larut dlm air

Sintesis AlkenaAlkena dpt disintesis dari alkilhalida dan basa kuat melalui reaksi eliminasi bimolekuler(E2)

Mekanisme Reaksi Sintesis Alkena

Sintesis AlkunaAlkuna dpt disintesis dari alkilhalida dan basa kuat melalui 2 reaksi eliminasi bimolekuler(E2)

Adisi Halogen Halida pada Alkena dan Alkuna Reaksi adisi kebalikan dari reaksi eliminasiMekanisme reaksi adisinya (substitusi elektrofilik)

Refresh

Aturan MarkonikovDalam reaksi adisi HX kepada alkena tak-simetris, H+ dari HX menuju ke karbon berikatan rangkap yg telah lebih banyak memiliki hidrogenContoh

Penalaran Aturan MarkonikovPenalaran aturan Markonikov dilakukan dg mempelajari mekanisme reaksi adisi HX pada alkena, dg didasarkan pada kestabilan karbokationTingkat kestabilan karbokation tersier > sekunder > primer

Adisi Halogen (Br2 dan Cl2) pada Alkena dan AlkunaJika Br2 dan ikatan pi mulai bergabung, elektron pi dapat menyebabkan Br2 terpolarisasi sehingga ujung molekul bromida sebagian positif dan ujung lainya (parsial) negatif

Adisi Halogen dan AirJika alkena + Br2 ato Cl2 + air Camp. Adisi 1,2-halohidrincontoh

Contoh soalSelesaikan reaksi berikut dg menunjukkan intermediet bermuatan positif!

Adisi H2SO4 dan H2O pada alkena dan alkunaH2SO4 berfungsi sebagai katalisator yg merupakan seny asam pengadisi ikatan rangkapMekanisme reaksinya:

Contoh SoalSelesaikan reaksi berikut dan apa produk utamanya!

Tuliskan persamaan reaksi yg memperlihatkan bagaimana membuat senyawa berikut:

MANFAAT ALKANA-ALKENA-ALKUNA DALAM FARMASIBahan baku (reagensia) pembuatan senyawa farmasiBahan baku pembuat adjuvant sediaan farmasi seperti pelarut, pensuspensi, dll

*

Chem 331, Chapter 2Chem 331, Chapter 2Copyright 2001, David R. Anderson*Copyright 2001, David R. Anderson