1. 1. Senyawa Halogen Organik (organohalogen) Tim Dosen Kimia FTP - UB
2. 2. Pendahuluan Organohalogen sebagai pelarut, insektisida, dan bahan sintesis organik. Beberapa organohalogen bersifat racun, sehingga harus hati-hati. Misalnya : kloroform (CHCl3) dan karbon tetraklorida (CCl4) mengakibatkan kerusakan hati
3. 3. Rumus Umum dan tatanama alkil halida (R-X) halida vinilik aril halida (Ar-X) H3C I H3C H2 C Cl Iodomethane Chloro-ethane Br Bromo-benzene H2C C H Cl H2 C C H C CH3H3C Br Chloro-ethene 2-Bromo-pent-2-ene
4. 4. Tipe Struktur Alkil Halida H2 C X R H C X R' R C R' X R'' primer sekunder tersier R
5. 5. Tipe struktur (contd) C H2 C Cl CH3 CH3 H3C CH2 I Cl Br CH3 H2C C H H2 C Cl
6. 6. Nama Umum / Trivial dan IUPAC Nama Trivial Nama IUPAC Isopropil klorida 2-kloropropana Sec-butil klorida 2-klorobutana Isobutil klorida 1-kloro-2-metilpropana Tert-butil klorida 2-kloro-2-metilpropana Allil klorida 3-kloro-1-propena Vinil klorida Kloro etena Benzil klorida Kloro metil benzena Fenil klorida Kloro benzena
7. 7. Sifat fisis Nama IUPAC Nama trivial Rumus Td, oC Klorometana Metil klorida CH3Cl -24 Diklorometana Metilena klorida CH2Cl2 40 Triklorometana Kloroform CHCl3 61 Tetraklorometana Karbon tetraklorida CCl4 77 Bromometana Metil bromida CH3Br 5 Iodometana Metil iodida CH3I 43 Kenaikan Mr dan kenaikan polarizabilitas (menaikkan tarikan gaya van der Walls, karena substitusi oleh halogen) kenaikan titik didih
8. 8. Reaksi substitusi Atom karbon ujung suatu alkil halida mempunyai muatan parsial positif mudah diserang nukleofilik menyebabkan reaksi substitusi. Dalam reaksi substitusi, halida (X) sebagai gugus pergi (leaving group). Halida merupakan leaving group yg baik karena merupakan basa yang sangat lemah. Kemudahan lepas (reaktivitas): I> Br > Cl > F
9. 9. Reaksi substitusi Spesies yang menyerang alkil halida disebut nukleofilik (Nu-). Nu- biasanya adalah basa Lewis anion (bermuatan negatif) atau molekul polar netral yang punya PEB. Ex : OH-, CH3O-, H2O, CH3OH, CH3NH2 Reaksi substitusi / penggantian oleh nukleofilik reaksi substitusi nukleofilik
10. 10. Nukleofilisitas : ukuran kemampuan suatu pereaksi untuk menyebabkan (terjadinya) suatu reaksi substitusi nukleofilik Biasanya semakin kuat suatu basa semakin baik sebagai nukleofil H2O ROH Cl- Br- OH- I- -C N- OR naiknya nukleofilisitas
11. 11. Reaksi eliminasi Lawan nukleofil adalah elektrofil (E+) asam Lewis seperti H+, ZnCl2. Produk suatu reaksi eliminasi : alkena Unsur H dan X keluar dari alkil halida disebut juga reaksi dehidrohalogenasi.
12. 12. R X Y- R Y X- Reaksi Umum : Alkil halida Gugus pengganti Gugus pergi (leaving group) Mekanisme SN1 SN2 Produk Reaksi substitusi Reaksi Substitusi Nukleofilik unimolekular (SN1) Reaksi Substitusi Nukleofilik bimolekular (SN2)
13. 13. Mekanisme SN2 Reaksi SN2 : alkil halida primer atau sekunder + Nu- kuat (OH-, CN-, dll) Nu- menyerang sisi belakang atom C tetrahedral yang terikat pada sebuah halogen, maka : Terbentuk ikatan baru Ikatan C-X (gugus pergi) Reaksi serempak, melewati terbentuknya keadaan transisi yg melibatkan 2 partikel (Nu- dan RX) bimolekular Terjadi inversi konfigurasi (utk molekul kiral), ex : R menjadi S
14. 14. Mekanisme SN2 Organic Chemistry_ SN2 nucleophilic substitution - YouTube_2.FLV OH- + Br HO Br - HO + Br- keadaan transisireaktanNu- produk gugus pergi hampir terbentuk hampir putus (R) (S) C2H5 H CH3 C2H5H CH3 H C2H5 CH3
15. 15. Faktor yang mempengaruhi reaksi SN Energi aktivasi terlampaui terbentuk produk Faktor sterik : Untuk mekanisme SN2 : 3oRX < 2oRX < 1oRX < CH3X 3oRX mekanisme SN1
16. 16. Mekanisme SN1 Reaktan : halida tersier Reaksi SN1 adalah reaksi ion Pematahan alkil halida (lepasnya gugus pergi) menjadi sepasang ion halida dan karbokation (C+) note : C+ yg terbentuk stabil laju reaksi makin cepat : +CH3 < CH3+CH2 < (CH3)2+CH < (CH3)3C+ Penggabungan C+ dengan Nu- menghasilkan produk Produk : Pada SN2 : hasilnya satu Pada SN1 : hasilnya campuran rasemik ( konfigurasi R dan S)
17. 17. Mekanisme SN1 SN1.FLV CH3 C4H9 C2H5 OH CH3 C4H9 HO C2H5 S (50%) R (50%) +OH- + Cl reaktanNu- C4H9 C2H5 CH3 H2O Reaksi :
18. 18. Mekanisme SN1 OH- + Cl zat antarareaktanNu- C4H9 C2H5 CH3 C4H9C2H5 CH3 H2O + + Cl- zat antara C4H9C2H5 CH3 + + OH-+ CH3 C4H9 C2H5 OH CH3 C4H9 HO C2H5 S (50%) R (50%) + lambat cepat
19. 19. Reaksi Eliminasi bimolekular (E2) Reaksi E2 cenderung dominan bila menggunakan basa kuat seperti OH- dan OR- pada T tinggi Reaksi berjalan serempak Basa membentuk ikatan dengan hidrogen Elektron C-H membentuk ikatan pi Leaving group bersama sepasang elektronnya meninggalkan ikatan sigma C-X Kenaikan laju reaksi : 1o < 2o < 3o
20. 20. Mekanisme E2 H C H H C H Br CH3RO C C H RO Br CH3 H H H H2C C H + ROH + Br-CH3 C H C X Nu C C H Nu X C C + NuH + X
21. 21. Reaksi Eliminasi unimolekuler (E1) Mekanisme : Ionisasi alkil halida, membentuk C+ rx lambat Basa merebut proton dari atom karbon yg terletak berdampingan dengan C+. Elektron ikatan sigma C-H bergeser ke arah muatan positif sehingga terbentuk alkena Kondisi reaksi sama dengan SN1 (polar, basa lemah) reaksi bersaingan. Kenaikan laju : 3oRX > 2oRX
22. 22. Mekanisme E1 H C H H C CH3 Br CH3 C C H CH3 CH3 H H + + Br- zat antara (C+ ) lambat C C H CH3 CH3 H H + zat antara (C+ ) C C H CH3 CH3 H H + keadaan transisi H2O H2O H2C CH3 CH3
23. 23. Reaksi bersaing : SN vs E Alkil halida primer cenderung reaksi substitusi : SN2 Alkil halida tersier eliminasi (E2) dengan basa kuat (OH-, OR-), atau SN1 dan E1 dengan basa sangat lemah (H2O, ROH) Alkil halida sekunder substitusi (SN2) dan eliminasi (E2)
24. 24. Reaksi bersaingan Alkil halida 2o : Nu- kuat SN2 + E2 Basa kuat E2 1o RCH2X Nu- RCH2Nu 2o R2CHX Nu- SN2+E2 E2 basa kuat R2CHNu + alkena alkena 3o R3CX Nu- lemah SN1+E1 E2 basa kuat R3CNu + alkena alkena
25. 25. Reaksi bersaingan H3C CH3 CH3 Br OH- H2O solven nonpolar solven polar C CH2 H3C H3C H3C OH CH3 CH3 + C CH2 H3C H3C + H2O + Br- + HBr 20%80% 100%