senyawa aromatik.ppt
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