Senyawa Halogen Organik (organohalogen)

Senyawa Halogen Organik
(organohalogen)
Tim Dosen Kimia FTP - UB
Pendahuluan
• Organohalogen  sebagai pelarut,
insektisida, dan bahan sintesis organik.
• Beberapa organohalogen bersifat racun,
sehingga harus hati-hati.
Misalnya : kloroform (CHCl3) dan karbon
tetraklorida (CCl4), DDT  mengakibatkan
kerusakan hati
• Rumus Umum dan tatanama
alkil halida (R-X)
H3 C
I
Iodomethane
H3 C
H2
C
halida vinilik
Cl
Chloro-ethane
H2 C
Cl
Chloro-ethene
aril halida (Ar-X)
Br
C
H
H3 C
H2
C
C
H
C
Br
2-Bromo-pent-2-ene
Bromo-benzene
CH3
Tipe Struktur Alkil Halida
R'
R
H2
C
primer
X
R
H
C
X R
C
R'
R''
sekunder
tersier
X
Tipe struktur (cont’d)
CH3
H3C
C
H2
C
CH2
Cl
CH3
Br
Cl
CH3
I
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
Sifat fisis
Nama IUPAC
Nama trivial
Rumus
Td, oC
Klorometana
Diklorometana
Triklorometana
Tetraklorometana
Bromometana
Iodometana
Metil klorida
Metilena klorida
Kloroform
Karbon tetraklorida
Metil bromida
Metil iodida
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
CH3Br
CH3I
-24
40
61
77
5
43
• Kenaikan Mr dan kenaikan polarizabilitas (karena
substitusi oleh halogen)  kenaikan titik didih
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
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
• 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-
-
OR
naiknya nukleofilisitas
I-
-
C
N
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.
Reaksi substitusi
Reaksi Umum :
R
Alkil halida
X
Y-
R Y
Gugus
pengganti
Produk
XGugus pergi
(leaving group)
Mekanisme
SN1
Reaksi Substitusi
Nukleofilik
unimolekular
(SN1)
SN2
Reaksi Substitusi
Nukleofilik
bimolekular (SN2)
Mekanisme SN2
• Reaksi SN2 : alkil halida primer atau sekunder + Nukuat (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
Mekanisme SN2
hampir terbentuk
-
CH3
CH3
CH3
H
-
OH +
Br
Br
H
+ Br-
C2H5
C2H5
Nu-
HO
HO
H
reaktan
(R)
C2H5
keadaan transisi
produk
(S)
hampir putus
• Organic Chemistry_ SN2 nucleophilic
substitution - YouTube_2.FLV
gugus pergi
Faktor yang mempengaruhi reaksi
SN
• Energi aktivasi terlampaui  terbentuk
produk
• Faktor sterik :
 Untuk mekanisme SN2 : 3oRX < 2oRX <
1oRX < CH3X
3oRX  mekanisme SN1
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)
Mekanisme SN1
Reaksi :
CH3
CH3
C2H5
-
OH +
Cl
+
C 2 H5
C4 H9
C4 H9
Nu-
H2O
reaktan
• SN1.FLV
CH3
S (50%)
OH
C2H5
HO
C4H9
R (50%)
Mekanisme SN1
CH3
C2H5
-
H2O
Cl
lambat
+
OH
CH3
C4H9
Nu-
C2H5
reaktan
C2H5
C4H9
zat antara
CH3
+
+
+ Cl-
+
CH3
+ OHC4H9
zat antara
cepat
CH3
+
C2H5
C4H9
S (50%)
OH
C2H5
HO
C4H9
R (50%)
Reaksi Eliminasi bimolekular (E2)
• Reaksi E2 cenderung dominan bila
menggunakan basa kuat seperti OH- dan ORpada 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-Br
• Kenaikan laju reaksi : 1o < 2o < 3o
Mekanisme E2
Nu
H
Nu
C
H
C
C
X
C
C
C
+ NuH + X
X
RO
RO
H
H
H
C
C
H
Br
CH3
H
H
H
C
C
H
Br
CH3
H2 C
C
H
CH3 + ROH + Br-
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
Mekanisme E1
H
CH3
H
CH3
C
C
lambat
H
C
C
H
CH3
H
Br
+ Br-
CH3
+
H
zat antara (C+)
H
H
CH3
C
C
+
CH3
H
zat antara (C+)
H 2O
H2O
H
CH3
H
C
C
+
H
keadaan transisi
CH3
CH3
H2C
CH3
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)
Reaksi bersaingan
1o
RCH2X
Nu-
Nu-
SN2+E2
2o
R2CHNu + alkena
R2CHX
basa kuat
E2
Nu- lemah
SN1+E1
3o
RCH2Nu
alkena
R3CNu + alkena
R3CX
basa kuat
E2
alkena
• Alkil halida 2o :
 Nu- kuat  SN2
 Nu- lemah  SN1
 Basa kuat  E2
Reaksi bersaingan
OHsolven
nonpolar
CH3
H3C
C
CH2
+ H2O + Br-
H3C
100%
H3C
Br
CH3
CH3
H3 C
H 2O
solven polar
H3C
OH
CH3
80%
+
C
CH2
H3 C
20%
+ HBr