makalah rx substitusi

Download makalah rx substitusi

Post on 10-Jul-2015

1.216 views

Category:

Documents

19 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Reaksi kimia adalah suatu perubahan dari suatu senyawa atau molekul menjadi senyawa lain atau molekul lain. Reaksi yang terjadi pada senyawa anorganik biasanya merupakan reaksi antar ion, sedangkan reaksi pada senyawa organic biasanya dalam bentuk molekul. Struktur organic ditandai dengan adanya ikatan kovalen antara atom-atom molekulnya. Oleh karena itu, reaksi kimia pada senyawa organic ditandai dengan adanya pemutusan ikatan kovalen dan pembentukan ikatan kovalen yang baru. Salah satu reaksi yang terjadi pada senyawa organic adalah reaksi substitusi. Dalam hal ini reaksi substitusi yang akan dibahas adalah reaksi substitusi aromatic elektrofilik, misalnya benzene. Telah diketahui bahwa benzene merupakan senyawa yang kaya akan electron, sehingga sifat yang menonjol dari benzene adalah mudah melakukan reaksi substitusi elektrofilik. Reaksi dapat berlangsung jika reagen elektrofil E+ (seka electron) menyerang cincin aromatis dengan mengganti salah satu atom hydrogen. Beberapa reaksi substitusi yang sering dijumpai pada cincin benzene adalah halogenasi, nitrasi, sulfonasi, alkilasi Friedel-Crafts, dan asilasi Friedel-Crafts. I.2 Tujuan 1. Untuk mengetahui dan memahami pengertian reaksi substitusi elektrofilik. 2. Untuk mengetahui dan memahami mekanisme reaksi substitusi aromatic elektrofilik. I.3 Manfaat 1. Untuk mengetahui dan memahami pengertian reaksi substitusi elektrofilik. 2. Untuk mengetahui dan memahami mekanisme reaksi substitusi aromatic elektrofilik.

1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi atau disebut reaksi pertukaran gugus fungsi terjadi saat atom atau gugus atom dari suatu senyawa karbon digantikan oleh atom atau gugus atom lain dari senyawa yang lain. Secara umum mekanismenya :

Atom karbon ujung suatu alkil halida mempunyai muatan positif parsial. Karbon ini bisa rentan terhadap (susceptible; mudah diserang oleh) serangan oleh anion dan spesi lain apa saja yang mempunyai sepasang elektron menyendiri (unshared) dalam kulit luarnya. Dihasilkan reaksi subtitusi suatu reaksi dalam mana satu atom, ion atau gugus disubstitusikan untuk (menggantikan) atom, atau gugus lain.

Dalam suatu reaksi substitusi alkil halida, halida itu disebut gugus pergi (leaving group) suatu istilah yang berarti gugus apa saja yang dapat digeser dari ikatannya dengan suatu atom karbon. Ion Halida merupakan gugus peri yang baik, karena ion-ion ini merupakan basa yang sangat lemah. Basa kuat seperti misalnya OH-, bukan gugus pergi yang baik. Spesi (spesies) yang menyerang suatu alkil halida dalam suatu reaksi substitusi disebut nukleofil (nucleophile, pecinta nukleus), sering dilambangkan dengan Nu-. Dalam persamaan reaksi diatas, OH- dan CH3O-, adalah nukleofil. Umumnya, sebuah nukleofil ialah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat positif ; jadi sebuah nukleofil adalah suatu basa Lewis. Kebanyakan nukleofil adalah anion, namun beberapa molekul polar yang netral, seperti H2O, CH3OH dan CH3NH2 dapat juga bertindak sebagai nukleofil. Molekul netral ini memiliki pasangan elektron menyendiri, yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan sigma.2

Lawan nukleofil ialah elektrofil (pecinta elektron) sering dilambangkan dengan E+. Suatu elektrofil ialah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat negatif, jadi suatu elektrofil ialah suatu asam Lewis seperti H+ atau ZnCl2. Beberapa reaksi substitusi a. b. c. d. e. f. Reaksi alkila halida dengan basa kuat Reaksi alkohol dengan PCl3 Reaksi alkohol dengan logam Natrium Reaksi klorinasi Reaksi esterifikasi (pembentukan ester) Reaksi saponifikasi (penyabunan) II.2 Senyawa Aromatik Di struktur dalam dari bidang kimia organik, atom beberapa rangkaian

berbentuk cincin kadang-kadang memiliki stabilitas lebih besar dari yang diduga. Aromatisitas adalah sebuah sifat kimia dimana sebuah cincin terkonjugasi yang ikatannya terdiri dari ikatan tidak jenuh, pasangan tunggal, atau orbit kosong menunjukan stabilitas yang lebih kuat dibandingkan stabilitas sebuah sistem yang hanya terdiri dari konjugasi. Aromatisitas juga bisa dianggap sebagai manifestasi dari delokalisasi siklik dan resonansi. Hal ini biasanya dianggap terjadi karena elektron-elektron bisa berputar di dalam bentuk susunan lingkaran atom-atom, yang bergantian antara ikatan kovalen tunggal dan ganda. Ikatan-ikatan ini bisa dipandang sebagai ikatan hibrida (campuran) antara ikatan tunggal dan ikatan ganda, setiap ikatan-ikatan ini adalah sama (identis) dengan ikatan yang lainnya. Model cincin aromatis yang umum dipakai, yaitu sebuah cincin benzena (cyclohexatriena) adalah terbentuk dari cincin beranggota enam karbon yang bergantian, pertama kali dikembangkan oleh Kekul. Model benzena ini terdiri dari dua bentuk resonansi, yang menggambarkan ikatan covalen tunggal dan ganda yang bergantian posisi. Benzena adalah sebuah molekul3

yang lebih stabil dibandingkan yang diduga tanpa memperhitungkan delokalisasi muatan. Cincin aromatik sederhana, juga dikenal sebagai arena sederhana atau senyawa aromatik sederhana, merupakan senyawa organik aromatik yang hanya terdiri dari struktur cincin planar berkonjugasi dengan awan elektron pi yang berdelokalisasi. Banyak senyawa cincin aromatik sederhana yang mempunyai nama trivial. Biasanya, ia ditemukan sebagai substruktur molekul-molekul yang lebih kompleks. Senyawa aromatik sederhana yang umumnya ditemukan adalah benzena dan indola. Cincin aromatik sederhana dapat berupa senyawa heterosiklik apabila ia mengandung atom bukan karbon. Ia dapat berupa monosiklik seperti benzena, bisiklik seperti naftalena, ataupun polisiklik seperti antrasena. Cincin aromatik monosiklik sederhana biasanya berupa cincin beranggota lima, seperti pirola, ataupun cincin beranggota enam, seperti piridina.II.3

Reagen Elektrofilik (Elektrofil)

Reagen elektrofil adalah reagen yang kekurangan electron sehingga afinitas elektronnya menjadi berkurang. Reagen elektrofilik dapat dibagi dalamdua jenis, yaitu elektrofil positif dan elektrofil negative. Contoh elektrofil positif adalah ion karbonium. Meskipun elektrofil negative kekurangan electron, namun tidak mempunyai muatan. Contoh elektrofil negative adalah karbena.II.4

Reaksi Substitusi Aromatik Elektrofilik

Substitusi aromatik elektrofilik adalah reaksi organik dimana sebuah atom, biasanya hidrogen, yang terikat pada sistem aromatis diganti dengan elektrofil. Reaksi terpenting di kelas ini adalah nitrasi aromatik, halogenasi aromatik, sulfonasi aromatik dan reaksi asilasi dan alkilasi Friedel-Crafts. Meskipun senyawa aromatik memiliki ikatan ganda ganda, senyawa ini tidak mengalami reaksi adisi. Kurangnya reaktivitas terhadap reaksi adisi adalah karena stabilitas yang besar dari sistem cincin yang dihasilkan dari elektron yang lengkap delokalisasi (resonansi). Senyawa aromatik bereaksi dengan reaksi substitusi4

aromatik elektrofilik, di mana aromatisitas dari sistem cincin yang diawetkan. Misalnya, benzena bereaksi dengan bromin membentuk bromobenzene.

Banyak kelompok fungsional dapat ditambahkan untuk senyawa aromatik melalui reaksi substitusi aromatik elektrofilik. Sebuah kelompok fungsional adalah substituen yang membawa dengan itu reaksi kimia tertentu bahwa senyawa aromatik sendiri tidak ditampilkan. Brominasi Benzen Semua reaksi substitusi aromatik elektrofilik berbagi mekanisme umum. Mekanisme ini terdiri dari serangkaian langkah.1. Sebuah elektrofil - reagen elektron-mencari - dihasilkan. Untuk brominasi

reaksi benzena, elektrofil adalah Br + ion yang dihasilkan oleh reaksi dari molekul bromin dengan ferri bromida, asam Lewis.

2.

Elektrofil Aktifitas menyerang sistem elektron dari cincin benzena untuk membentuk karbokation nonaromatic.

3.

Muatan positif pada karbokation yang terbentuk terdelokalisasi di seluruh molekul.

5

4. Aromatisitas ini dipulihkan oleh hilangnya proton dari atom ke atom bromin

yang (elektrofil) telah terikat.

5. Akhirnya, proton bereaksi dengan FeBr4- untuk menumbuhkan katalis FeBr3

dan membentuk produk HBr.

Anda bisa menyimpulkannya substitusi aromatik elektrofilik mekanisme tertentu seperti ini:

Nitrasi benzena Dalam contoh lain dari reaksi substitusi aromatik elektrofilik, benzena bereaksi dengan campuran nitrat pekat dan asam sulfat untuk membuat nitrobenzena.

6

Mekanisme untuk reaksi nitrobenzena terjadi dalam enam langkah.1. Asam Sulfuric mengionisasi untuk menghasilkan proton.

2. Asam Nitric menerima proton dalam reaksi asam-basa.

3. Proton berdisosiasi asam nitrat untuk membentuk ion nitronium (+ NO2).

4. Ion nitronium bertindak sebagai elektrofil dan tertarik dengan sistem elektron

dari cincin benzena.

5. Karbokation nonaromatic yang memiliki muatan yang bentuk terdelokalisasi

disekitar cincin.

6. Aromatisitas dari cincin yang dibangun kembali oleh hilangnya proton dari

karbon membentuk kelompok nitro.

7

Sulfonasi Benzen Reaksi benzena dengan asam sulfat pekat pada suhu kamar menghasilkan asam benzenesulfonic.

Mekanisme untuk reaksi yang menghasilkan asam benzenesulfonic terjadi dalam langkah-langkah berikut:1. Asam sulfat bereaksi dengan dirinya sendiri untuk membentuk sulfur trioksida,

elektrofil. Reaksi ini berlangsung melalui proses tiga langkah: a. b.

c.8

2. The sulfur trioksida tertarik dengan sistem elektron dari molekul benzena.

Langkah-langkah yang tersisa dalam mekanisme yang identik dengan orangorang dalam mekanisme brominasi dan nitrasi: Para biaya sekitar cincin terdelokalisasi, dan kemudian kehilangan proton membangun kembali yang aromatisitas cincin. Reaksi Asilasi Friedel-Crafts Reaksi asilasi Friedel-Crafts, contoh lain dari reaksi substitusi aromatik elektrofilik, mirip dengan reaksi alkilasi Friedel-Crafts, kecuali b