KIMIA ORGANIK II

SANYAWA AROMATIK

NAMA NIM JURUSAN SEMESTER D.PENGAJAR

: REGA PAULINZA : 2010 312 008 : TEKINIK KIMIA : IV (EMPAT) : 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 Hckel 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 120, 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 Hckel 4n + 2 Teor dikemukakan tahun 1931 oleh ahli fisika Jerman Erich Hckel

Satu molekul adalah aromatik hanya jika ia planar, sistem monosiklik konjugasi dan mengandung jumlah elektron 4n + 2 , dimana n adalah bilangan bulat (n = 0, 1, 2, 3,) Hanya molekul dengan 2, 6, 10, 14, 18, elektron yang aromatik Moleckul dengan 4n elektron (4, 8, 12, 16,) , dikatakan antiaromatik karena delokalisasi electron elektron nya yang mengarah ke destabilisasi

Contoh kaidah Hckel 4n + 2

Siklobutadiena Mengandung empat elektron Elektron 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 (4n + 2 = 6 bila n = 1)

Siklooktatetraena CMenandung delapan elektron Elektron 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 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 1, 2, dan 3, adalah kombinasi ikatan 2 dan 3 mempunyai energi yang sama dan dapat mengalami degenerasi Tiga orbital molekul berenergi lebih tinggi, ditandai sebagai 4*, 5*, dan 6*, adalah kombinasi anti-ikatan 4* dan 5* mempunyai energi yang sama dan mengalami degenerasi

3 dan 4* punya nodes melewati atom karbon cincin, thereby tidak ada densiti elektron 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 AROMATIK BERSIFAT NON POLAR TIDAK LARUT DALAM AIR LARUT DALAM BERBAGAI PELARUT ORGANIK BENZENA DIGUNAKAN SEBAGAI PELARUT BENZENA DAPAT MEMBENTUK CAMPURAN AZEOTROP DENGAN AIR

HIDROKARBON

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

OFuran

STiofen

5

4 3

5 6 7 8

4 3

N

6 7

N

N

8

N1

2

N21

piridine

pirazine

Kuinolin

Isokuinolin

Tata Nama Senyawa Heterosiklik Aromatik Sistem cincin senyawa aromatik heterosiklik juga mempunyai tata nama tersendiri. Berbeda dengan senyawa lainnya, penomoran pada cincin heterosiklik ditetapkan posisi berdasarkan substituennya. perjanjian Penomoran dan tidak berubah senyawa

bagaimanapun

beberapa

heterosiklik adalah sbb :44 5 6 34 5

N326 7

5

4 3

5 6 7 8

4 3

N32

5

N1

2

N1 H Imidazol

S1

8

N1

2

N21

Piridin

Tiazol

Kuinolin

Isokuinolin

Bila suatu senyawa heterosiklik, hanya mengandung satu heteroatom, maka huruf Yunani dapat juga digunakan untuk menandai posisi cincin N Piridin

N H Pirol

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.

N H Pirol

O Furan

S Tiofen

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

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 terkonjugasi, dengan orbital p yang bertumpang tindih disekeliling 10 karbon lingkar dari molekul dan menyilang di tengah ikatan 10 adalah bilangan Hckel (4n + 2 bila n = 2) sehingga elektron 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 aromatik

Indol dan purin mengandung nitrogen seperti-pyrrol yang menyumbangkan dua elektron .

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 AromatikReaksi 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.NO2 O2 N Cl + NH3 O2N NO2 OH + HCl

CF3 Cl + NaNH2 NH3 cair

CF3 + NH2 + NaCl

2.

3.O2 N

Cl OCH3 NO2 + NaOCH3 o 20 C O2 N NO2 + NaCl

NO2

NO2

4.

Br + NaCN (aq)

100 oC

CN

+ NaBr

Cl O2 N +

NO2

NO2 O2 N N H + HCl

5.

NO2

OCH3

OCH3 NH2 cair Br + KNH2 + NH2 KBr

6.

+

NH2

7.

CH3 + NH2 Cl + CuCN

CH3 CN + N2

CH3

CH3 + N2 + II + N2

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:

Y X + Ylambat -

X

Produk pada tahap 1 tersebut merupakan hibrida resonansi dari struktur-struktur berikut:Y X Y X Y X

Tahap 2:Y Y X cepat + X-

Struktur resonansi untuk zat antara tersubtitusi orto.

NO2 Cl OH-

_

O -

+ N=O Cl OH

_

O -

+ N=O Cl OH

_ O

+ N=O Cl OH

-

_O

+ N

O Cl OH

_

sangat stabil

Struktur resonansi untuk zat antara tersubtitusi meta.

_ Cl NO2 _ OH _ + N =O O _ Cl OH + N =O O _ _ Cl OH + N =O O _

Cl OH

Struktur resonansi untuk zat antara tersubtitusi para.

Cl NO2 _ OH _ OH _ + N =O O _

Cl

Cl OH OH _

Cl

+ N =O O _

+ N =O O _

Cl

OH sangat stabil

+N O _

O _

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