senyawa aromatik.ppt

Upload: citra-siti-purnama

Post on 18-Oct-2015

248 views

Category:

Documents


29 download

TRANSCRIPT

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    1/47

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    2/47

    Cincin benzen

    benzen merupakan contoh sederhana senyawa aromatik

    fasanya cair, titik didih 80oC

    diisolasi pertama kali : 1825 oleh Michael Faraday

    strukturnya merupakan teka-teki bagi ahli kimia,R.M : C6H6

    memiliki ikatan rangkap tetapi TIDAK menunjukkan

    reaktivitas seperti alkena

    struktur yang diajukan August Kekule (18291896) :

    Hidrokarbon aromatik :

    Senyawa siklik karbon dan hidrogen yang memiliki

    ikatan tak jenuh.Rumus umum : CnHn

    Cincin benzen

    benzen merupakan contoh sederhana senyawa aromatik

    fasanya cair, titik didih 80oC

    diisolasi pertama kali : 1825 oleh Michael Faraday

    strukturnya merupakan teka-teki bagi ahli kimia,R.M : C6H6

    memiliki ikatan rangkap tetapi TIDAK menunjukkan

    reaktivitas seperti alkena

    struktur yang diajukan August Kekule (18291896) :

    Hidrokarbon aromatik :

    Senyawa siklik karbon dan hidrogen yang memiliki

    ikatan tak jenuh.Rumus umum : CnHn

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    3/47

    Oleh karena benzen TIDAK

    bereaksi seperti alkenamaka ikatan rangkapnya

    mempunyai karakter yang

    berbeda

    Struktur Kekule tidaksepenuhnya tepat !

    Struktur baru yang diajukan:

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    C

    CC

    C-H

    C-H

    C

    H-

    H

    H-

    -

    -

    H

    O Oatau

    delokalisasi elektron

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    4/47

    Penamaan Senyawa Aromatik

    1. Menurut aturan IUPAC :

    Bila sebuah H diganti oleh atom/gugus lain, diberi namasebagai turunan benzen :

    2. Beberapa nama umum yang diadopsi dari sistem IUPAC :

    CH2CH3 NO3Br Cl

    etilbenzen nitrobenzen bromobenzen klorobenzen

    CH3 OH COOH NH2

    toluen fenol asam benzoat anilin

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    5/47

    3. Jika terdapat lebih dari 1 substituen, dilakukan penomoran

    (jumlahnya serendah mungkin), diurutkan secara alfabet

    CH3 CH3 CH3

    1-bromo-3-kloro benzen 1,2,4-trimetil benzen 3,5-dikloro toluen

    atau 2,4-dimetil toluen

    Cl

    CH3

    CH3

    1

    3

    4

    21

    Cl

    4. Jika hanya 2 substituen, dapat diberi awalan orto-, meta-,

    para-Br Br

    o-dibromo benzen m-dibromo benzen p-dibromo benzen

    Br

    Br 1

    3

    21

    Br

    Br

    1

    4

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    6/47

    5. Benzen sebagai substituen fenil :

    28

    3-fenilpentana difenilmetana

    CH3CH2CHCH2CH3

    CH2

    1 2 3 4 5

    CH2 CH3

    CH3

    fenil benzil p-tolil o-tolil

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    7/47

    Sifat Fisik Hidrokarbon Aromatik

    Hidrokarbon alifatik dan alisiklik, benzen danhidrokarbon aromatik lain bersifat nonpolar.

    Tak larut dalam air, larut dalam pelarut organik seperti:dietil eter, karbon tetraklorida, atau heksana.

    Benzen bersifat toksik dan karsinogenik, sehingga kadangdiganti dengan toluen.

    Titik leleh p-substitusi lebih tinggi dari o-dan m-, p-isomerlebih simetris

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    8/47

    Nama Struktur Tl (oC) Td (oC)

    Benzen 5,5 80

    Toluen -95 111

    o-xilen -25 144

    m-xilen -48 139

    p-xilen 13 138

    CH3

    CH3

    CH3

    CH3

    CH3

    CH3CH3

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    9/47

    Kestabilan cincin benzen

    Kalor hidrogenasi:

    + H2Pt

    + 28,6 kkal/mol

    sikloheksena sikloheksana

    + 3H2Pt

    + 49,8 kkal/mol

    sikloheksanabenzen

    225o,

    35 atm

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    10/47

    Gambar 10.5

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    11/47

    Ikatan dalam benzen

    Rumus Kekule

    benzen pada 1865 benzen pada 1872 benzen pada 1940

    C

    C C

    C

    CC

    H

    H

    H

    H H

    H

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    12/47

    Cincin planar dari 6karbon hibridisasi sp2

    Masing-masing karbon

    mempunyai orbitalpEnam orbitalp tumpang

    tindih menghasilkan siklik

    sistem

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    13/47

    208 kJ/mol

    231 kJ/mol

    120 kJ/mol

    360 kJ/mol

    3 x sikloheksenaStabilitas senyawa aromatik

    ditunjukkan oleh DH

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    14/47

    208 kJ/mol

    360 kJ/mol

    3 x sikloheksena

    * panas hidrogenasi= 152 kJ/mol lebihkecil, artinya

    benzen lebih stabil*152 kJ/mol = energi

    resonansi benzene

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    15/47

    Panas hidrogenasi = 208 kJ/mol

    Panas hidrogenasi = 337 kJ/mol

    3H2

    Pt

    3H2

    Pt

    Konyugasi siklik versus konyugasi nonsiklik

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    16/47

    Requirements for Aromaticity1. Cyclic Compound

    2. Planar Compound

    3. Fully Conjugated System4. 4n + 2 electrons (Huckels Rule)

    Aromaticity; Unusual Stability Associated with

    Fully Conjugated Cyclic Systems

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    17/47

    Pyridine

    N

    O

    S

    N

    H

    Pyrrole Furan Thiophene

    Heterocyclic Aromatic Compounds

    N

    Quinoline

    N

    Isoquinoline

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    18/47

    Reactions of Arenes: A Preview

    1. Some reactions involve the ring.a) Electrophilic aromatic substitution

    b) b) Nucleophilic aromatic substitution

    2. In other reactions the ring is a

    substituent.

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    19/47

    Benzylic Hydrogens are Reactive Sites

    C H

    H

    H

    Free RadicalHalogenation of Alkyl

    Benzenes Oxidation of Alkyl

    Benzenes

    Nucleophilic

    Substitution ofBenzylic Halides

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    20/47

    Free-radical chlorination of toluene

    C C

    H

    H

    H

    H

    H + Cl2

    UV

    C CH

    H

    H

    H

    Cl

    + HCl

    CH3

    Cl2

    light

    or

    heat

    CH2Cl

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    21/47

    Site of Oxidation is Benzylic Carbon

    CH3

    CH2R

    CHR2

    or

    or

    COH

    ONa2Cr2O7

    H2SO4

    H2O

    heat

    Oxidation of Alkylbenzenes

    O

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    22/47

    Na2Cr2O7

    H2SO

    4

    H2O

    heat

    COH

    O

    CH3

    NO2 NO2

    Na2Cr2O7

    H2SO4

    H2O

    heat

    CH(CH3)2

    CH3

    COH

    O

    COH

    O

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    23/47

    Reactions of Arenes:Electrophilic Aromatic Substitution

    H E

    + E Y + H Y

    +

    part 1

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    24/47

    Aromatic Compounds React Differently

    Than Alkenes

    + Cl2

    Cl

    Cl

    + Cl2

    FeCl3Cl

    Addition

    Substitution

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    25/47

    Electrophilic Aromatic Substitution Reaction

    X2,FeX3

    (X = Cl, Br)

    X

    HONO2

    H2SO4

    NO2

    SO3

    H2SO4

    SO3H

    RCl, AlCl3

    (R can rearrange)

    R

    R C

    O

    Cl, AlCl3 C

    O

    R

    Halogenation

    Nitration

    Sulfonation

    Friedel- Crafts Alkilation

    Friedel-Crafts Acylation

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    26/47

    Step 1: attack of electrophile

    on -electron system of aromatic ring

    highly endothermic

    carbocation is allylic, but not aromatic

    H H

    H H

    H H

    E+

    H H

    H

    H

    H H E

    +

    Electrophilic Aromatic Substitution Mechanism

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    27/47

    Step 2: loss of a proton from the carbocationintermediate

    highly exothermic

    this step restores aromaticity of ring

    HH

    H

    H

    HHE

    +

    HH

    HE

    HH

    H+

    Electrophilic Aromatic Substitution Mechanism

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    28/47

    H

    Nitration of Benzene

    + + H2O

    H2SO4

    HONO2

    NO2

    Electrophile is

    nitronium ionO N O

    +

    NET REACTION

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    29/47

    Step 1a; Formation of Strong Electrophile

    H O N

    O

    O

    + H+ H O N

    O

    O

    H

    +

    H O N

    O

    O

    H

    +

    H2O

    -

    + O N O

    +

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    30/47

    Step 1b: attack of nitronium cation

    on -electron system of aromatic ring

    H H

    H H

    H HNO2+

    H H

    H

    H

    H H NO2

    +

    H H

    H

    H

    H H NO2

    +

    H H

    H NO2

    H H

    H+

    Step 2: Water molecule will abstract a proton

    from the carbocation intermediate

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    31/47

    H

    Sulfonation of Benzene

    + + H2O

    heat

    HOSO2OH

    SO2OH

    Several electrophiles present:

    a major one is sulfur trioxide

    OS

    O

    O

    +

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    32/47

    Halogenation of Benzene

    H

    ++ HBr

    FeBr3

    Br2

    Br

    Electrophile is a Lewis acid-Lewis base

    complex between FeBr3and Br2.

    NET REACTION

    +

    Br Br

    Lewis base Lewis acid

    FeBr3 Br Br

    FeBr3

    +

    Complex

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    33/47

    H

    Friedel-Crafts Alkylation of Benzene

    + + HCl

    AlCl3 C(CH3)3

    (CH3)3CCl

    Electrophile is

    tert-butyl cation C CH3

    H3C

    H3C

    +

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    34/47

    Role of AlCl3

    acts as a Lewis acid to promote ionizationof the alkyl halide

    (CH3)3C Cl

    + AlCl3

    +

    (CH3)3C Cl

    AlCl3

    (CH3)3C

    +

    Cl

    AlCl3

    +

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    35/47

    Rearrangements in Friedel-Crafts Alkylation

    Carbocations are intermediates.

    Therefore, rearrangements can occur

    H

    (CH3)2CHCH2Cl

    AlCl3

    Isobutyl chloride tert-Butylbenzene

    (66%)

    C(CH3)3

    +

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    36/47

    H

    Friedel-Crafts Acylation of Benzene

    ++ HCl

    AlCl3

    O

    CH3CH2CCl

    CCH2CH3

    O

    Electrophile is an acyl cation

    CH3CH2C O

    +

    CH3CH2C O

    +

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    37/47

    Acylation-Reduction

    H

    O

    CR

    AlCl3

    RCCl

    O

    Zn(Hg), HCl

    CH2R

    permits primary alkyl groups to be attached

    to an aromatic ring

    H2NNH2, KOH,

    triethylene glycol,

    heatOR

    E l P i b lb

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    38/47

    Example: Prepare isobutylbenzene

    No! Friedel-Crafts alkylation of benzene using isobutylchloride fails because of carbocation rearrangement.

    (CH3)2CHCH2Cl

    AlCl3

    CH2CH(CH3)3

    isobutylbenzene

    C(CH3)3

    Actual Product

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    39/47

    Use Acylation-Reduction Instead

    + (CH3)2CHCCl

    O

    AlCl3

    O

    CCH(CH3)2

    Zn(Hg)

    HCl

    CH2CH(CH3)3

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    40/47

    Lokasi penempatan substituen ke-

    dua ditentukan oleh substituen

    pertama -> apakah pada posisiorto, meta atau para.

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    41/47

    Summary of Substituen Effects on Orientation

    o- and p-director

    H2N RHN R2N

    HO

    RO

    HNRC

    O

    R

    X

    m-director

    RC

    O

    RO2C

    HO3S

    HC

    O

    HO2C

    CN

    O2N

    +R3N

    stronglyactivating

    stronglydeactivating

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    42/47

    Multiple Subsistent Effects

    1. If both constituents direct to the same spot;

    then that location is major site of substitution.

    CH3

    NO2

    CH3

    NO2

    Br

    86-90%

    Br2

    FeBr3

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    43/47

    Multiple Subsistent Effects

    CH3

    CH3

    O

    AlCl3

    O

    CH3CCl+

    CH3

    CH3

    CCH3

    99%

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    44/47

    NHCH3

    Cl

    Br2

    87%

    FeBr3

    NHCH3

    Cl

    Br

    strongly

    activating

    2. If the 2 groups direct to different positions;

    regioselectivity is controlled by the

    most activating substituent

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    45/47

    If the 2 groups direct to different sites;

    and activating effects are similar...

    3. Substitution occurs ortho to the smaller group

    CH3

    C(CH3)3

    CH3

    C(CH3)3

    NO2HNO3

    H2SO4

    88%

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    46/47

    Steric effects control regioselectivity when

    electronic effects are similar

    4. Position between two substituents is lastposition to be substituted

    CH3

    CH3

    HNO3

    H2SO4

    98%

    NO2

    CH3

    CH3

  • 5/27/2018 Senyawa Aromatik.ppt

    47/47