1 SEJARAH KIMIA ORGANIK • 1850: cabang ilmu kimia mempelajari Senyawa yg hanya berasal dr makhluk hidup (mh). Vis vitalis • 1900: ahli kimia mensintesa senyawa kimia organik baru di lab yang tidak ada hubunganya dengan mh KIMIA KARBON 2 • • • Materi/Substan/Zat Substan Murni (komposisi tetap) Unsur Senyawa Campuran (Komposisi Bervarias) Campuran Homogen Campuran Heterogen Unsur (element) : substan/materi yg tdk dpt diuraikan mnjd substan yg lbh sederhana dgn rx kimia. ex: oksigen (O), Hidrogen (H), Karbon (C) Senyawa (compound): materi yg tersusun dari 2 unsur atau lebih. ex: H2O (air) Campuran (mixture): materi yg tersusun dr bbrp materi penyusun, msh dpt dipisahkan dgn rx kimia • Larutan: campuran homogen 2 komponen atau lebih terdiri dari zat terlarut (solute) dan zat pelarut (solvent). ex: larutan gula • Koloid: campuran homogen yg tdr dr partikel terdispersi dan pendispersi. Tdk ada pengendapan. ex: susu, santan • Suspensi: campuran heterogen dgn ukuran partikel lebih dr 100 nm. Terjadi pengendapan. ex: tepung/pasir tersuspensi air 3 APAKAH KIMIA ORGANIK ? Ilmu yang mempelajari senyawa-senyawa karbon organik dan derivatnya Perbandingan : 7 million senyawa organik 1.5 million senyawa anorganik 4 The difference between organic and inorganic compounds Organic compound Inorganic compound 1. The reaction happens among the molecules by easy-stages. 2. The boiling point and the melting point are low. 3. If heated, it can be decomposed easily. 4. Its molecules can make isomeric structure. 5. Its solvent is commonly organic compound. 6. Organic compounds even though in 1. The reaction happens among the ions swiftly. 2. The boiling point and the melting point are high. 3. It is stable when heated. 4. Its molecules can’t make isomeric structure. 5. Its solvent is commonly water. 6. Conduct electricity in liquid state liquid state will not conduct electricity 5 Kegunaan Senyawa Organik Medicines DNA •Active Pharmaceutical Ingredients Fuels Materials Essential oils Pigments 6 KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK • Klasifikasi didasarkan pada GUGUS FUNGSI • Tiga kelompok utama : – Hidrokarbon – Senyawa yang mengandung oksigen – Senyawa yang mengandung nitrogen 7 HIDROKARBON 8 9 Senyawa Hidrokarbon = Senyawa karbon yang terdiri atas unsur karbon dan hidrogen. Senyawa karbon yang paling sederhana adalah metana dan yang sangat kompleks diantaranya molekul DNA yang terdiri atas jutaan atom, senyawa protein, polisakarida dan lain-lain. KEKHASAN/KEUNIKAN ATOM KARBON: 1. Atom C memiliki 4 elektron valensi (Gol IV A) sehingga dapat membentuk 4 ikatan kovalen. 2. Atom C dapat membentuk rantai karbon lurus maupun bercabang. 3. Atom C dapat membentuk rantai C terbuka (alifatik) maupun rantai tertutup (siklik). 4. Atom C dapat membentuk ikatan tunggal (ikatan jenuh), rangkap 2 (gol alkena) dan rangkap 3 (gol alkuna). 10 11 Rantai C lurus dan bercabang 12 jumlah atomC Rumus Struktur 1 CH4 2 C2H6 ditulis CH3 CH3 3. C3H8 ditulis C H3 C H2 C H3 Nama Metana Etana Propana 13 Alifatik (Rantai terbuka) Alisiklik (Rantai Tertutup) CH2 − CH2 | | CH2 − CH2 H Aromatik (Benzena & Turunannya) H C C H C C C H C H H 14 SENYAWA TURUNAN BENZENA OH CH3 phenol toluene H C CH2 styrene OCH3 NH2 aniline anisole O O O C C C acetophenone CH3 H benzaldehyde OH benzoic acid 15 TURUNAN BENZENA CH3 H C CH2 styrene NH2 OH O O O C C C acetophenone CH3 H benzaldehyde OH benzoic acid 16 MENGGOLONGKAN SENYAWA HIDROKARBON Senyawa hidrokarbon digolongkan berdasarkan ada atau tidaknya ikatan rangkap ( ganda ). 17 1. Atom C dapat membentuk ikatan tunggal (ikatan jenuh), rangkap 2 (gol alkena) dan rangkap 3 (gol alkuna). a. Senyawa jenuh jika semua ikatan C nya tunggal Contoh : | | | | | -C-C- C- C-C | | | | | b. Senyawa tidak jenuh Jika terdapat ikatan rangkap dua atau tiga. C= C - C - C atau -C C - C- C H2C = CH – CH2– CH3 C C – C – C C – C C –C – C C 18 Jumlah Atom C Rumus Molekul 1 CH4 Metana 2 C2H6 Etana 3 C3H8 Propana 4 C4H10 Butana 5 C5H12 Pentana 6 C6H14 Heksana 7 C7H16 Heptana 8 C8H18 Oktana 9 C9H20 Nonana 10 C10H22 Dekana 11 C11H24 Undekana 12 C12H26 Duodekana 13 C13H28 Tridekana 14 C14H30 Tetradekana Nama 19 DERET HOMOLOG = Deretan senyawa yang mengalami penambahan jumlah atom secara teratur Cont: CH4 , C2H6 , C3H8 dst C2H4 , C3H6 , C4H8 dst 20 JENIS ATOM C DALAM SENYAWA HIDROKARBON Terdapat 4 jenis atom C ( karbon ) dalam senyawa hidrokarbon. 1. Atom C primer ialah atom C yang mengikat 1 atom C lain. Contoh : 2. Atom C sekunder ialah atom C yang mengikat 2 atom C lain. Contoh : 21 3. Atom C tersier ialah atom C yang mengikat 3 atom C lain. Contoh : 4. Atom C kuarterner ialah atom C yang mengikat 4 atom C lain. Contoh : 22 Latihan : Tentukan jumlah atom C primer, sekunder, tertier, dan kuarterner nya 4. 1. 2. 5. 3. 23 MENGGOLONGKAN SENYAWA HIDROKARBON Senyawa hidrokarbon digolongkan berdasarkan ada atau tidaknya ikatan rangkap ( ganda ). 24 ALKANA 25 Alkana ialah senyawa hidrokarbon yang seluruh ikatannya tunggal (jenuh). Semua senyawa alkana memiliki rumus umum : CnH2n+2 di mana n adalah jumlah atom karbon. jumlah atom C 1 CH4 C1H2(1)+2 2 C2H6 Rumus Struktur CH3 CH3 Nama Metana Etana C2H2(2)+2 26 C3H8 ditulis C3H2(3)+2 C H3 C H2 C H3 Propana 27 jumlah atom C Rumus 1 CH4 2 C 2 H6 ditulis CH3 CH3 3 C 3 H8 ditulis CH3 CH2 CH3 Struktur ditulis CH4 Nama RUMUS LENGKAP Metana Etana Propana 28 TATA NAMA ALKANA 1. Menentukan rantai C induk, yaitu deretan atom C yang terpanjang. 2. Atom C diluar rantai induk sebagai cabang (sebagai gugus alkil CnH2n+1). 3. Menetukan penomoran pada atom C dari rantai Induk, yaitu dimulai dari ujung yang paling dekat dengan cabang diberi nomor 1. 4. Penulisan nama cabang dimulai dengan urutan alphabet. 5. Penulisan nama : posisi cabang – nama cabang – nama induk ( tanpa spasi, huruf kecil semua ) CONTOH: 3–metilheksana 29 GUGUS ALKIL sebagai cabang dengan rumus CnH2n+1 SUKU KE 1. 2. 3. 4. 5. 6. RUMUS KIMIA CH3 C2H5 C3H7 C4H9 C5H11 C6H13 NAMA ALKIL Metil Etil Propil Butil Pentil/ amil Heksil 30 Jumlah atom C 1 2 3 Nama alkana Metana Etana Propana 4 Butana 5 Pentana Nama alkil (R) (CnH2n+1) Metil Etil Propil Isopropil Butil Isobutil Pentil/Amil Isoamil Neopentil 31 32 • Contoh penentuan posisi yang salah : 33 6. Jika terdapat 2 cabang atau lebih yang sama, maka jumlah cabang yang sama dinyatakan dengan : 2 = di 6 = heksa 3 = tri 7 = hepta 4 = tetra 8 = okta 5 = penta 9 = nona 2,3-dimetilheksana 34 Contoh lain : 2,2-dimetilheksana 4-etil-2-metilheptana bukan 2-metil-4etilheptana 35 TATA NAMA Trivial (dulu) dasar sumber/kegunaan Contoh : H Tatanama CH3-C-CH3 Isopropil klorida . Cl 1892 (IUPAC) International Union of Pure and Applied Chemistry Contoh : H CH3-C-CH3 2-Kloropropana Cl 36 H CH3-C-CH3 Isopropil (iPr) klorida (Trivial) 2-Kloropropana (IUPAC) Cl H CH3-C-CH2-Cl Isobutil (iBu) klorida (Trivial) 1-Kloro-2-metil propana (IUPAC) CH3 CH3 CH3-C-CH2-Cl . Neopentil klorida (Trivial) 1-Kloro-2,2-dimetil propana (IUPAC) CH3 CH3 CH3CH2-C-Cl t-pentil/t-amil klorida (Trivial) 37 Latihan CH2-CH3 • CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 • CH2CH3 CH3 38 Ne 1-K CH3-C-CH2-Cl Latihan CH3 1. CH3 t-p 2- CH3CH2-C-Cl CH3 H 2. 4. Is 1 CH3-C-CH2-CH2-Cl CH3 3. 39 The answer 1. 2. 3. 4. 3-isopropilheksana 2,3-dimetilpentana 3,3-dietil-5-metilnonana 1-kloro-3-metilbutana 40 KEISOMERAN ALKANA ISOMER = Contoh : Senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus molekul sama Senyawa dengan rumus C4H10 CH3 CH2 CH2 CH3 n-butana (t.d = -0.5°C) CH3 CH CH3 CH3 isobutana (2-metilpropana) t.d = -10°C 41 C4H10 dapat digambarkan : H H H H | | | | H ―C―C―C―C―H | | | | H H H H H H H | | | H―C―C―C―H | H―C―H | H H3C―CH2―CH2―CH3 H3C ―CH―CH3 | CH3 42 KEISOMERAN ISOMER = Senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus molekul sama Contoh : Senyawa dengan rumus C5H12 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 pentana (t.d = 36,1°C) CH3 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 isopentana (2-metil butana) t.d = 27,9°C neopentana (2,2-dimetil propana) t.d = 27,9°C 43 • Isomer Alkana Contoh : • C4H10 CH3 CH2 CH3 CH 2 isomer CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 butana CH3 2-metil propana CH3 CH3 CH3 • C5H12 • C6H14 • C7H16 • C8H18 3 isomer 5 isomer 9 isomer CH CH3 C CH3 pentana CH3 2-metil butana CH3 2,2-dimetil propana 18 isomer 44 CH3 CH3 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH2 Heptane CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 H3C CH3 CH2 C CH2 CH3 CH3 CH3 3,3-Dimethyl-pentane 2-Methyl-hexane CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH3 CH3 3-Methyl-hexane 3-Ethyl-pentane CH3 C CH2 CH2 CH3 H3C CH CH2 CH2 CH3 CH3 H3C CH3 CH CH2 CH CH3 CH3 2,2-Dimethyl-pentane 2,4-Dimethyl-pentane CH3 CH3 H3C CH CH CH2 CH3 2,3-Dimethyl-pentane CH3 H3C CH C CH3 CH3 CH3 2,2,3-Trimethyl-butane 45 Isomers: normal and bercabang C4H10 Pemantik “butane” : 5% n-butana 95% isobutana CH3 CH2 CH2 CH3 n-butana H H H H H C C C C H H H H H “straight chain” Chem3D CH3 isomer konstitutional CH CH3 CH3 isobutana Rantai bercabang 46 C5H12 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH CH3 n-pentana isopentana CH3 CH3 CH3 C CH3 neopentana CH3 C6H14 C10H22 C20H42 5 isomer 75 isomer 366,319 isomer obviously need system of nomenclature 47 Contoh soal: Gambarkan isomer konstitusional berikut. C6H14 (5) C7H16 (9) Check Answer 48 Jawaban: C6H14 (5) C7H16 (9) 49 Manfaat utama Alkana • • • • • • C1-C2: gas (gas alam), tinta, cat C3-C4: liquified petroleum Gases (LPG) C5-C8: gasoline C9-C16: diesel, kerosene, jet fuel C17-up: lubricating oils, heating oil Origin: petroleum refining 50 ALKeNA 51 STRUKTUR ALKENA : CnH2n CH3-CH2-CH=CH2 (1-butena) Alkena merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh dengan ikatan rangkap dua. Contoh : C2H4 : Etena C3H6 : Propena C4H8 : Butena C5H10 : Pentena Tata Nama : 1. 2. 3. 4. 5. 6. • Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai (yang jumlah atom Cnya sama), dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mengandung ikatan rangkap. Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat nomor terkecil Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka yaitu nomor dari atom C berikatan rangkap yang paling tepi / pinggir (nomor terkecil) Penulisan cabang-cabang, sama seperti pada alkana Jika pada alkena terdapat dua atau tiga ikatan rangkap, maka pada nama diberi akhiran diena atau triena, dst Contoh: C4H8 memiliki 3 isomer struktur H2C = CH – CH2– CH3 1-butena H3C - CH = CH– CH3 2-butena H2C = C – CH3 2-metilpropena I CH3 ALKENA H2C CH2 Ethene 1-Butene CnH2n H3C CH CH2 Propene 1-Pentene 1-Hexene 1,3-Butadiene 3-methyl-1,4-pentadiene Sumber dan Kegunaan Alkena • Alkena dibuat dari alkana melalui proses pemanasan atau dengan bantuan katalisator (cracking). • Alkena suku rendah digunakan sebagai bahan baku industri plastik, karet sintetik, dan alkohol 55 ALKuNA 56 • Hidrokarbon tak jenuh mempunyai ikatan rangkap tiga (–CC–) • Sifat-sifatnya menyerupai alkena, tetapi lebih reaktif Struktur ALKUNA : CnH2n-2 C2H2 : CH CH (etuna/asetilen) 57 Tata Nama Alkuna • Nama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhiran –ana menjadi –una • Tata nama alkuna bercabang sama seperti penamaan alkena • Jika pada alkuna terdapat dua ikatan rangkap 3, maka pada nama diberi akhiran alkadiuna. Jika memiliki 1 ikatan rangkap 2 dan 1 ikatan rangkap 3 disebut alkenuna 58 Sumber dan Kegunaan Alkuna • Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting contohnya etuna (asetilena), C2H2 . Gas asetilena digunakan untuk mengelas besi dan baja. 59 60 Rangka Struktur Posisi Gugus fungsi Isomer Geometri Ruang Optis ISOMER STRUKTUR • Dibedakan menjadi : 1. Isomer Kerangka/Rantai : rumus molekul sama, tetapi rantai induk (kerangka atom) beda 2. Isomer Posisi : rumus molekul dan rantai induk (kerangka atom) sama, tetapi posisi cabang/gugus pengganti beda 3. Isomer gugus fungsi : gugus fungsi beda 62 ISOMER RUANG/STEREOISOMETRI • Dibedakan menjadi: 1. Isomer Geometri : keisomeran karena perbedaan arah (orientasi) gugus-gugus tertentu dalam molekul dengan stuktur yang sama 2. Isomer Optik : isomer yang disebabkan perbedaan dalam memutar cahaya terpolarisasi 63 64 65 • Isomer Pada Alkena Isomer struktur => Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom C Contoh : CH2 Isomer struktur Isomer geometri Senyawa dengan rumus C4H8 CH CH2 CH3 CH 3 1-butena CH2 C CH 2-butena CH3 CH3 2-metil-1-propena CH CH3 • Isomer Pada Alkena • C4H8 3 isomer • C5H10 5 isomer • C6H12 13 isomer Isomer struktur Isomer geometri • Isomer Pada Alkena Isomer geometri Isomer struktur Isomer geometri => Perbedaan pada penempatan atom/gugus atom di sekitar ikatan rangkap Isomer cis/trans • Gugus yang sama berada pada sisi yang sama pada ikatan rangkap : cis alkena • Gugus yang sama berada pada sisi yang berlawanan dari ikatan rangkap : trans alkena. • Isomer Geometrik (cis / trans) muncul saat anda melakukan rotasi rotasi tertentu dalam molekul. Isomer cis/trans 69 Isomer cis/trans A A C B C C B Cis (Z) Contoh : B 2-butena H3C (Z) H Cis-2-butena C Trans (E) A 2 isomer CH3 C B A C C H H H3C (E) C H trans-2-butena CH3 Name these: H CH3 Br C C CH3CH2 trans-2-pentene Br C C H H H cis-1,2-dibromoethene Syarat: punya ikatan rangkap C=C yang masing-masing mengikat dua atom atau gugus atom yang berbeda H3C H Cl Cl H3C C C C C Cl TIDAK ADA ISOMER GEOMETRI Cl H ADA ISOMER GEOMETRI bila gugus yang sama sepihak : bentuk cis bila gugus yang sama berseberangan : bentuk trans • Selidiki apakah senyawa berikut memiliki isomer cis-trans ? a. 2- butena b. 2-metil 2-butena c. 2,3 dimetil 1- pentena d. 3- heksena e. 4,4- dimetil 2- pentena Struktur cis / trans? • Bukan struktur cis/trans, tetapi sistem E dan Z 74 E-Z Nomenclature • Gunakan aturan Cahn-Ingold-Prelog untuk menentukan urutan prioritas gugus-gugus yang terikat pada atom C ikatan rangkap. • Jika gugus-gugus yang berprioritas lebih tinggi berada pada sisi yang sama, diberi nama Z (zusammen). • Jika gugus-gugus yang berprioritas lebih tinggi berada pada sisi yang berlawanan, diberi nama E (entgegen). Entgegen - Zusammen 76 Aturan Penentuan Prioritas 1. Priotitas ditentukan oleh nomor atom dari atom yg berikatan langsung dengan atomatom karbon ikatan rangkap. Nomor atom yang lebih tinggi mempunyai prioritas yang lebih tinggi 77 2. Jika atom yang terikat sama, maka yg digunakan sbg dasar adalah atom yang terikat berikutnya sampai diperoleh perbedaan prioritas 78 3. Atom atom yang terikat oleh ik.rangkap 2 atau rangkap 3 dianggap mengikat 2 atau 3 atom sejenis dengan ik.tunggal. Tiap atom berikatan rangkap 2 di 2 kalikan dan berikatan rangkap 3, di 3 kalikan 79 Cl Br F H Cl > F Br > H (Z)-2-Bromo-1-chloro-1-fluoroethene Cl H H3C F Br F Cl > F Br > H (E)-2-Bromo-1-chloro-1-fluoroethene F > CH3 H CH3 CH3 > H (Z)-2-fluorobutene Sistem E dan Z Example, E-Z 1 H3C Cl C C H 2Z 1 H CH2 2 2 Cl 2 1 CH CH3 C C H 2 1 5E 2Z 3,7-dichloro-( , 5E)-2,5-octadiene 3,7-dichloro-(2Z, 5E)-octa-2,5-diene ISOMER OPTIS • Terjadi pada senyawa karbon yang memiliki atom C asemetris ( atom C kiral ) • Atom C kiral adalah atom C yang mengikat 4 atom/gugus atom yang berbeda ▄ Atom C kiral I ♦ ― C ―Δ I ♥ • Jumlah konfigurasi isomer optis dinyatakan : 2n ( n = jumlah atom C kiral ) 84 • Isomer Alkuna Isomer struktur Isomer struktur => Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom C Contoh : Senyawa dengan rumus C4H6 CH C CH2 1-butuna • C4H6 2 isomer • C5H8 3 isomer CH3 CH3 C C 2-butuna CH3 Sikloalkana 86 87 Tata Nama 88 SIKLOALKANA CH2 = H2C CH2 RUMUS UMUM CnH2n siklopropana etilsiklobutana 1-isopropil-3-metilsiklopentana 89 Soal : Berilah nama senyawa-senyawa di bawah ini Check Answer 90 1,1,2-trimetilsikloheksana 4-siklopentil-2,3-dimetilheksana 1,2-disiklopropiletana 1-butyl-2-ethyl-cyclobutane 91 Konformasi sikloalkana 92 93 CH3 . a-metil-sikloheksana . CH3 1,2e-dimetil-sikloheksana atau 1e-2e-dimetil-sikloheksana CH3 94 • Bagaimana kalau ada dua substituen timbul cis dan trans. • Substituen bila berada di equatorial lebih stabil daripada di axial. 95 SENYAWA AROMATIS semua senyawa yang mempunyai sifat kimia seperti benzena. • Benzene adalah senyawa yang tidak berwarna, m.p. 6o C dan b.p. 80o C, ditemukan pada tahun 1825 oleh Michael Faraday. • Memiliki cincin 6 anggota, rumus molekul C6H6 yang menunjukkan adanya 3 ikatan rangkap dalam cincin. • Stuktur benzena masih merupakan tanda tanya bagi ahli kimia pada abad ke 19. Rumus molekulnya menunjukkan tingginya tingkat ketidakjenuhan, tetapi tidak mengalami reaksi adisi seperti halnya alkena pada umumnya Struktur Benzena • Struktur benzene pertama kali diusulkan oleh August Kekulé pada tahun 1865. Struktur tersebut menggambarkan bahwa struktur benzena tersusun 3 ikatan rangkap di dalam cincin 6 anggota. • Ketiga ikatan rangkap tersebut dapat bergeser dan kembali dengan cepat sedemikian sehingga 2 bentuk yang mungkin tersebut tidak dapat dipisahkan. TATANAMA DERIVAT BENZENA 1. menambahkan awalan gugus substituen diikuti nama bensena, misal : klorobensena, bromobensena, nitrobensena, dll Cl NO Br I 2 Klorobensena Bromobensena Iodobensena Nitrobensena 2. beberapa derivat bensena mempunyai nama spesifik yang mungkin tidak menunjukkan nama dari substituen yang terikat pada bensena, misal : metilbensena dikenal sebagai toluene, aminobensena sebagai aniline, dll CH3 NH2 OH Toluena Anilin Fenol COOH Asam Benzoat SO3H Asam Bensensulfonat 3. Apabila bensena mengikat lebih dari satu substituen, maka nama substituen dan letak substituen harus dituliskan. Ada 3 (tiga) isomer yang mungkin untuk bensena yang tersubstitusi oleh 2 gugus. Penamaan digunakan nama orto (1,2-); meta (1,3-); para (1,4-) Br Br Br Br Br o-Dibromobensena orto Br p-Dibromobensena para m-Dibromobensena meta 4. Apabila 2 atau lebih substituen yang terikat pada bensena berbeda, maka penamaannya diawali dengan nama substituen berturut-turut dan diikuti dengan nama bensena atau diberi nama khusus/spesifik. OH Br CH3 NO2 6 5 NO2 1 NH2 Cl m-bromonitrobensena Br 3 4 NO2 o-Nitrotoluena Br 2 2-Kloro-4-nitrofenol Br 2,4,6-Tribromoanilin semua senyawa yang mempunyai sifat kimia seperti benzena SENYAWA AROMATIK SIFAT-SIFAT Senyawa dengan aroma tertentu. Awal abad ke 19 digunakan untuk menjelaskan beberapa senyawa parfum Senyawa siklik yang mengandung ikatan rangkap berselang seling. Bersifat non polar Banyak digunakan sebagai pelarut. Contoh : benzen naftalena stirena CH=CH2 • Benzene adalah - senyawa yang tidak berwarna, - m.p. 6o C dan b.p. 80o C, - Memiliki cincin 6 - rumus molekul C6H6 yang menunjukkan adanya 3 ikatan rangkap dalam cincin. Struktur Benzena • Struktur benzene pertama kali diusulkan oleh Fredrich August Kekulé pada tahun 1865. Struktur tersebut menggambarkan bahwa struktur benzena tersusun 3 ikatan rangkap di dalam cincin 6 anggota. • Alkena beda benzena? • Ketiga ikatan rangkap tersebut dapat bergeser dan kembali dengan cepat sedemikian sehingga 2 bentuk yang mungkin tersebut tidak dapat dipisahkan. Struktur Kekulé 1. Satu produk monosubstitusi, C6H5Y. Misal hanya satu bromobensena yang akan diperoleh apabila satu atom hydrogen (H) diganti oleh bromine. Setiap hydrogen pasti ekivalen dengan hydrogen yang lain karena pergantian salah satu dari hydrogen yang ada akan menghasilkan produk yang sama. Sifat ini hanya dapat dipenuhi oleh bensena dengan struktur Kekule. 2. Bensena menghasilkan 3 (tiga) isomer produk terdisubstitusi, C6H4Y2 atau C6H4YZ. Misal C6H4Br2, C6H4ClNO2. Fakta ini lebih jauh meyakinkan bahwa struktur bensena Kekule yang paling dapat diterima 3. Struktur Kekule konsisten dengan fakta bahwa ada 3 (tiga) isomer derivative dibromo yaitu 1,2- ; 1,3- ; dan 1,4Br H C C 1 Br 2 C H Br H C C C C C H H C 1 H H C C 3 C C H Br C H Br H 1,2-Dibromobensena C 1 4 C H C C H Br 1,3-Dibromobensena 1,4-Dibromobensena 4. Pada struktur Kekule ada 2 (dua) isomer posisi dimana kemungkinan dibromo terikat pada ikatan C tunggal atau rangkap (Struktur IV dan V). Namun demikian menurut Kekule bensena merupakan molekul yang dinamis sehingga ikatan rangkap pada bensena berada dalam kesetimbangan yang sagat cepat seperti pada gambar di bawah ini Br H C C 1 Br 2 C H Br H C C C C C 1 2 C H H Br C C C H H IV V H PERBEDAAN IKATAN RANGKAP BENZENA DAN ALKENA Ikatan p adalah area dengan kerapatan electron tinggi, sehingga dapat menyerang molekul yang kekurangan elektron, yang disebut electrophiles, E+ E+ C H H C C + C A X OSO3H H H H C C A B C C X OSO3H C C Alkyl Halides Alkyl hydrogen Sulfate OH H+ X H X C X C C OH C Alcohols X B Dihaloalkanes Model Resonansi Benzene ikatan rangkap dua karbon-karbon pada benzena tidak terlokalisasi pada karbon tertentu melainkan dapat berpindah-pindah. Gejala ini disebut RESONANSI. Adanya resonansi pada benzena ini menyebabkan ikatan pada benzena menjadi stabil, sehingga ikatan rangkapnya tidak dapat diadisi AROMATICITY QUESTION: Are all fully-conjugated, cyclic systems aromatic? 36 kcal/mole RE ? ? KNOWN AROMATIC ? H H H H H HHH ? ? HH H H Do these other rings have the same kind of stability as benzene? H H H H H H AROMATICITY .. HUCKEL 4n+2 RULE Prediction: Compounds that have 4n+2 pi electrons in a cyclic array will be aromatic. 4n+2 series = 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30 …….. etc. The rule was derived by observation of POLYCYCLIC AROMATIC COMPOUNDS 6 10 benzene 14 naphthalene 14 anthracene 18 kriteria untuk Aromatisitas 1. Sistem harus siklis 2. Sistem harus planar (flat) 3. Setiap atom pada cincin harus menjadi bagian dari sistem pi yang diperpanjang 4. Sistem pi yang diperpanjang harus mempunyai jumlah elektron pi yang sesuai dengan hukum Huckel (4n+2) TATANAMA DERIVAT BENZENA 1. menambahkan awalan gugus substituen diikuti nama benzena, misal : klorobenzena, bromobenzena, nitrobenzena, dll Cl Br I Klorobensena Bromobensena Iodobensena NO2 Nitrobensena 2. beberapa derivat benzena mempunyai nama spesifik yang mungkin tidak menunjukkan nama dari substituen yang terikat pada benzena, misal : metilbenzena dikenal sebagai toluene, aminobenzena sebagai anilin, dll CH3 NH2 OH Toluena Anilin Fenol COOH Asam Benzoat SO3H Asam Bensensulfonat 3. Apabila benzena mengikat lebih dari satu substituen, maka nama substituen dan letak substituen harus dituliskan. Ada 3 (tiga) isomer yang mungkin untuk benzena yang tersubstitusi oleh 2 gugus. Penamaan digunakan nama : orto (1,2-); meta (1,3-); para (1,4-) Br Br Br Br Br o-Dibromobensena orto m-Dibromobensena meta Br p-Dibromobensena para Benzen disubstitusi (dua subsituen) dengan penomoran atau dengan sistem orto, meta dan para Substituen lebih dari dua : dengan penomoran : substituen utama dianggap pada tempat no satu ( fenol, anilin, dll) 4. Apabila 2 atau lebih substituen yang terikat pada benzena berbeda, maka penamaannya diawali dengan nama substituen berturut-turut dan diikuti dengan nama benzena atau diberi nama khusus/spesifik. CH3 Br NH2 OH NO2 Cl Br Br NO2 o-nitrotoluena m-bromonitrobenzena NO2 2-kloro-4-nitrofenol Br 2,4,6-tribromoanilin Benzena sebagai substituen disebut gugus fenil CH2CH3 CH2 - C benzil Gugus fenil Gugus benzilbenzil gugus SENYAWA TURUNAN BENZENA OH phenol H C CH2 styrene CH3 toluene OCH3 NH2 aniline anisole O O O C C C acetophenone CH3 benzaldehyde H benzoic acid OH SENYAWA AROMATIK POLISIKLIK Senyawa aromatik dengan cincin gabungan Contoh : naftalena (pengusir ngengat, insektisida) fenantrena (iritasi kulit) antrasena (industri zat warna) benzopirena (zat karsinogenik dalam asap rokok dan jelaga) Senyawa-senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang terikat pada cincin benzenoid polisiklik adalah mirip dengan fenol secara kimiawi, tetapi dinamakan naftol 7 6 8 OH 5 9 8 OH 1 7 OH 2 6 4 1-Naftol (-naftol) 4 1 3 3 5 10 2 2-Naftol 9-Fenantrol 21 SENYAWA AROMATIK HETEROSIKLIK Atom-atom dalam cincin tidak hanya C N N H pirol piridin N O piran N N N N H purin N pirimidin Latihan I Br NO2 Cl NO2 CH3 NO2 Fe HCl NH2 CH3 CH3 NH2 CH3 COOH CH3 CH3 CH3 OH OH OH Cl Br NO2 OH OH OH OH OH OH OH OH OH 1,2-Benzenadiol (katekol) 1,3-Benzenadiol (resorsinol) 1,4-Benzenadiol (hidrokuinon) Senyawa alifatik sebagian besar reaksi yang terjadi adalah substitusi nukleofilik Senyawa aromatik mempunyai densitas elektron yang tinggi shg spesies positif (elektrofil) akan tertarik, akibatnya terjadi reaksi substitusi elektrofilik. Mekanisme : H H H H H + E lambat H H + E H - H+ cepat H H E H H H benzena H H ion benzenonium sebagai antara H H produk 1. Elektrofil menyerang elektron pi suatu cincin benzena menghasilkan suatu macam karbokation yang terstabilkan oleh resonansi yang disebut ion arenium atau ion benzenonium 2. Ion benzenonium bereaksi lebih lanjut, dalam hal ini sebuah ion hidrogen dibuang dari dalam zat antara (misal ditarik oleh HSO4-) untuk menghasilkan produk substitusi a. Reaksi Halogenasi elektrofilik Br Br + FeBr3 Br Br FeBr3 terpolarisasi + Br + - FeBr4 terbelah Tahap 1(lambat): H H H H + H H + Br H Br H H H H H Tahap 2 (cepat) H H + H H Br H Br + H+ H H H H H H bromobenzena Tahap 3 (cepat) + H + FeBr4 FeBr3 + HBr Atom H diganti atom halogen b. Alkilasi Atom H diganti gugus alkil (CnH2n+1) + (CH3)2CHCl 2-kloropropana (isopropil klorida) AlCl3 30o CH(CH3)2 + HCl isopropilbenzena (kumena) • Tahap pertama dalam alkilasi adalah pembentukakan elektrofil: suatu karbokation. R Cl + AlCl3 + R + - AlCl4 Tahap kedua adalah serangan elektrofilik pada benzena, sedangkan tahap ketiga eliminasi sebuah ion hidrogen. Hasilnya ialah sebuah alkil benzena. + R lambat benzena + R H ion benzenonium - H+ cepat R alkilbenzena c. Asilasi Atom H diganti Gugus RCO- atau ArCO- disebut gugus asil (acyl group). Substitusi suatu gugus asil pada cincin aromatik oleh reaksi dengan suatu halida asam disebut reaksi asilasi aromatik, atau asilasi Friedel- Crafts. O + O AlCl3 CH3CCl 80o asetil klorida suatu halida asam CCH3 + HCl asetofenon d. Reaksi Nitrasi Atom H diganti gugus nitro (NO2) + + NO2 lambat benzena NO2 H ion benzenonium HNO3 + H2SO4 H2NO3+ + H2SO4 - H+ cepat NO2 nitrobenzena H2NO3+ + HSO4NO2+ + H3O+ + HSO4- e. Reaksi Sulfonasi Atom H diganti gugus sulfonat (SO3H) ArH + H2SO4 ArSO2OH Sulfonasi benzena (7) dengan asam sulfat berasap (H2SO4+ SO3) menghasilkan asam benzena sulfonat (9). + SO3 7 + SO3 H2SO4 40o SO3H H 8 asam benzenasulfonat 9 Benzena Uses 1. Zat aditif makanan a. Pemanis, ex: sakarin, aspartam, sorbitol b. Pengawet untuk mencegah oksidasi ex: butilasihidroksianisol (BHA), butilasihidroksitoluena (BHT), paraben (p–hidroksibenzoat), dan propilgalat. Untuk mencegah prtumbuhan bakteri: natrium benzoat c. Pewarna Makanan. Pewarna buatan umumnya berasal dari seny diazonium (amaran,eritrosin) sdg yg karsinogenik : auramin 2. Sebagai obat-obatan Obat-obatan yang diproduksi dapat dikelompokkan ke dalam obat analgesik, antibiotik, psikiatrik, dan hormon. 3. Sebagai pestisida Insektisida,herbisida dan fungisida Pestisida yang tergolong senyawa halobenzena, ex: DDT (diklorodifenil– trikloroetana); 2,4–D; dan 2,4,5–T. Senyawa lainnya adalah turunan fosfat dan karbamat. 4. Campuran/zat aditif produksi bensin Menaikkan angka oktan bensin Mengurangi ketukan mesin