SEJARAH KIMIA ORGANIK

Transkripsi

1 1

2 SEJARA 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

3 Substan Murni (komposisi tetap) Unsur Materi/Substan/Zat Senyawa Campuran omogen Campuran (Komposisi Bervarias) Campuran eterogen Unsur (element) : substan/materi yg tdk dpt diuraikan mnjd substan yg lbh sederhana dgn rx kimia. ex: oksigen (O), idrogen (), Karbon (C) Senyawa (compound): materi yg tersusun dari 2 unsur atau lebih. ex: 2O (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

4 APAKA KIMIA ORGANIK? Ilmu yang mempelajari senyawa-senyawa karbon organik dan derivatnya Perbandingan : 7 million senyawa organik 1.5 million senyawa anorganik 4

5 The difference between organic and inorganic compounds Organic 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 liquid state will not conduct electricity Inorganic compound 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 5

6 Kegunaan Senyawa Organik DNA Medicines Active Pharmaceutical Ingredients Fuels Materials Essential oils Pigments 6

7 KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK Klasifikasi didasarkan pada GUGUS FUNGSI Tiga kelompok utama : idrokarbon Senyawa yang mengandung oksigen Senyawa yang mengandung nitrogen 7

8 IDROKARBON 8

9 9

10 Senyawa idrokarbon = 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. KEKASAN/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 11

12 Rantai C lurus dan bercabang 12

13 jumlah atomc Rumus Struktur Nama 1 C 4 Metana 2 C 2 6 ditulis C 3 C 3 Etana 3. C 3 8 ditulis C 3 C 2 C 3 Propana 13

14 Alifatik (Rantai terbuka) Alisiklik (Rantai Tertutup) C 2 C 2 C 2 C 2 Aromatik (Benzena & Turunannya) C C C C C C 14

15 SENYAWA TURUNAN BENZENA O C 3 N 2 O C 3 phenol toluene aniline anisole C C 2 O C C 3 O C O C O styrene acetophenone benzaldehyde benzoic acid 15

16 TURUNAN BENZENA C 3 O N 2 C C 2 O C C 3 O C O C O styrene acetophenone benzaldehyde benzoic acid 16

17 MENGGOLONGKAN SENYAWA IDROKARBON Senyawa hidrokarbon digolongkan berdasarkan ada atau tidaknya ikatan rangkap ( ganda ). 17

18 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 2 C = C C 2 C 3 C C C C C C C C C C 18

19 Jumlah Atom C Rumus Molekul 1 C 4 Metana 2 C 2 6 Etana Nama 3 C 3 8 Propana 4 C 4 10 Butana 5 C 5 12 Pentana 6 C 6 14 eksana 7 C 7 16 eptana 8 C 8 18 Oktana 9 C 9 20 Nonana 10 C Dekana 11 C Undekana 12 C Duodekana 13 C Tridekana 14 C Tetradekana 19

20 DERET OMOLOG = Deretan senyawa yang mengalami penambahan jumlah atom secara teratur Cont: C 4, C 2 6, C 3 8 dst C 2 4, C 3 6, C 4 8 dst 20

21 JENIS ATOM C DALAM SENYAWA IDROKARBON 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

22 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

23 Latihan : Tentukan jumlah atom C primer, sekunder, tertier, dan kuarterner nya

24 MENGGOLONGKAN SENYAWA IDROKARBON Senyawa hidrokarbon digolongkan berdasarkan ada atau tidaknya ikatan rangkap ( ganda ). 24

25 ALKANA 25

26 Alkana ialah senyawa hidrokarbon yang seluruh ikatannya tunggal (jenuh). Semua senyawa alkana memiliki rumus umum : C n 2n+2 di mana n adalah jumlah atom karbon. jumlah atom C Rumus Struktur Nama 1 C 4 Metana C12(1)+2 2 C 2 6 C 3 C 3 Etana C22(2)+2 26

27 C 3 8 ditulis C 3 C 2 C 3 Propana C32(3)+2 27

28 jumlah atom C Rumus Struktur Nama RUMUS LENGKAP 1 C 4 ditulis C 4 Metana 2 C 2 6 ditulis C 3 C 3 Etana 3 C 3 8 ditulis C 3 C 2 C 3 Propana 28

29 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 C n 2n+1 ). 3. Menetukan penomoran pada atom C dari rantai Induk, yaitu dimulai dari ujung yang paling dekat dengan cabang diberi nomor Penulisan nama cabang dimulai dengan urutan alphabet. 5. Penulisan nama : posisi cabang nama cabang nama induk ( tanpa spasi, huruf kecil semua ) CONTO: 3 metilheksana 29

30 GUGUS ALKIL sebagai cabang dengan rumus C n 2n+1 SUKU KE RUMUS KIMIA NAMA ALKIL C 3 C 2 5 C 3 7 C 4 9 C 5 11 C 6 13 Metil Etil Propil Butil Pentil/ amil eksil 30

31 Jumlah atom C Nama alkana Nama alkil (R) (C n 2n+1 ) 1 Metana Metil 2 Etana Etil 3 Propana Propil Isopropil 4 Butana Butil Isobutil 5 Pentana Pentil/Amil Isoamil Neopentil 31

32 32

33 Contoh penentuan posisi yang salah : 33

34 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

35 Contoh lain : 2,2-dimetilheksana 4-etil-2-metilheptana bukan 2-metil-4- etilheptana 35

36 TATA NAMA Tatanama Trivial (dulu) dasar sumber/kegunaan Contoh : C 3 -C-C 3 Isopropil klorida Cl (IUPAC) International Union of Pure and Applied Chemistry Contoh : C 3 -C-C 3 Cl 2-Kloropropana 36

37 C 3 -C-C 3 Cl C 3 -C-C 2 - Cl C 3 C 3 C 3 -C-C 2 - Cl C 3 C 3 C 3 C 2 -C-Cl Isopropil (ipr) klorida (Trivial) 2-Kloropropana (IUPAC) Isobutil (ibu) klorida (Trivial) 1-Kloro-2-metil propana (IUPAC) Neopentil klorida (Trivial) 1-Kloro-2,2-dimetil propana (IUPAC) t-pentil/t-amil klorida (Trivial). 37

38 Latihan C2-C3 C3-C2-C2-C2-C2-C2-C2-C2-C3 C2C3 C3 38

39 Latihan C 3 -C-C 2 - Cl C 3 C 3 C 3 C 2 -C-Cl C 3 C 3 -C-C 2 -C 2 -Cl C 3 Ne 1-K t-p 2- Is

40 The answer 1. 3-isopropilheksana 2. 2,3-dimetilpentana 3. 3,3-dietil-5-metilnonana 4. 1-kloro-3-metilbutana 40

41 KEISOMERAN ALKANA ISOMER = Senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus molekul sama Contoh : Senyawa dengan rumus C 4 10 C 3 C 2 C 2 C 3 n-butana (t.d = -0.5 C) C 3 C C 3 C 3 isobutana (2-metilpropana) t.d = -10 C 41

42 C 4 10 dapat digambarkan : C C C C 3 C C 2 C 2 C 3 C C C 3 C C C 3 C C 3 42

43 KEISOMERAN ISOMER = Senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumus molekul sama Contoh : Senyawa dengan rumus C 5 12 C 3 C 2 C 2 C 2 C 3 C 3 C C 2 pentana (t.d = 36,1 C) C 3 C 3 C 3 isopentana (2-metil butana) t.d = 27,9 C C 3 C C 3 C 3 neopentana (2,2-dimetil propana) t.d = 27,9 C 43

44 Isomer Alkana Contoh : C isomer C 3 C 2 C 2 C 3 C 3 C C 3 butana C 3 C 2 C 2 C 2 C 3 pentana C 3 C C 2 C 3 C 3 C 5 12 C 6 14 C metil propana 3 isomer 5 isomer 9 isomer C 3 C 3 C 3 C C 3 C 3 2-metil butana 2,2-dimetil propana C isomer 44

45 C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 C 3 eptane C 3 C C 2 C 2 C 2 C 3 C 3 2-Methyl-hexane C 3 C 2 C C 2 C 2 C 3 C 3 3-Methyl-hexane C 3 3 C C C 2 C 2 C 3 3 C C 2 C C 2 C 3 C 3 3,3-Dimethyl-pentane C 3 C 2 C C 2 C 3 C 2 C 3 3-Ethyl-pentane C 3 C 3 3 C C C 2 C C 3 2,2-Dimethyl-pentane C 3 2,4-Dimethyl-pentane C 3 C 3 3 C C C C 2 C 3 3 C C C C 3 C 3 2,3-Dimethyl-pentane C 3 C 3 2,2,3-Trimethyl-butane 45

46 Isomers: normal and bercabang C 4 10 C 3 C 2 C 2 C 3 n-butana Pemantik butane : 5% n-butana 95% isobutana C C C C Chem3D straight chain isomer konstitutional C 3 C C 3 C 3 isobutana Rantai bercabang 46

47 C 5 12 C 3 C 2 C 2 C 2 C 3 n-pentana C 3 C 2 C C 3 C 3 isopentana C 3 C 3 C C 3 C 3 neopentana C 6 14 C C isomer 75 isomer 366,319 isomer obviously need system of nomenclature 47

48 Contoh soal: Gambarkan isomer konstitusional berikut. C 6 14 (5) C 7 16 (9) Check Answer 48

49 Jawaban: C 6 14 (5) C 7 16 (9) 49

50 Manfaat utama Alkana C 1 -C 2 : gas (gas alam), tinta, cat C 3 -C 4 : liquified petroleum Gases (LPG) C 5 -C 8 : gasoline C 9 -C 16 : diesel, kerosene, jet fuel C 17 -up: lubricating oils, heating oil Origin: petroleum refining 50

51 ALKeNA 51

52 STRUKTUR ALKENA : C n 2n C 3 -C 2 -C=C 2 (1-butena) Alkena merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh dengan ikatan rangkap dua. Contoh : C 2 4 : Etena C 3 6 : Propena C 4 8 : Butena C 5 10 : Pentena

53 Tata Nama : 1. Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai (yang jumlah atom Cnya sama), dengan mengganti akhiran ana menjadi ena 2. Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mengandung ikatan rangkap. 3. Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat nomor terkecil 4. Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka yaitu nomor dari atom C berikatan rangkap yang paling tepi / pinggir (nomor terkecil) 5. Penulisan cabang-cabang, sama seperti pada alkana 6. Jika pada alkena terdapat dua atau tiga ikatan rangkap, maka pada nama diberi akhiran diena atau triena, dst Contoh: C 4 8 memiliki 3 isomer struktur 2 C = C C 2 C 3 1-butena 3 C - C = C C 3 2-butena 2 C = C C 3 2-metilpropena I C 3

54 ALKENA C n 2n 2 C C 2 3 C C C 2 Ethene Propene 1-Butene 1-Pentene 1-exene 1,3-Butadiene 3-methyl-1,4-pentadiene

55 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

56 ALKuNA 56

57 idrokarbon tak jenuh mempunyai ikatan rangkap tiga ( C C ) Sifat-sifatnya menyerupai alkena, tetapi lebih reaktif Struktur ALKUNA : C n 2n-2 C22 : C C (etuna/asetilen) 57

58 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

59 Sumber dan Kegunaan Alkuna Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting contohnya etuna (asetilena), C22. Gas asetilena digunakan untuk mengelas besi dan baja. 59

60 60

61 Rangka Isomer Struktur Ruang Posisi Gugus fungsi Geometri Optis

62 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

63 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 64

65 65

66 Isomer Pada Alkena Isomer struktur Isomer geometri Isomer struktur => Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom C Contoh : Senyawa dengan rumus C 4 8 C 2 C C 2 C 3 C 3 C C C 3 1-butena 2-butena C 2 C C 3 C 3 2-metil-1-propena

67 Isomer Pada Alkena Isomer struktur Isomer geometri C 4 8 C 5 10 C isomer 5 isomer 13 isomer

68 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.

69 Isomer cis/trans 69

70 Isomer cis/trans A B C Cis (Z) Contoh : C A B 2-butena A C C B Trans (E) 2 isomer B A 3 C C (Z) C C 3 3 C C (E) C C 3 Cis-2-butena trans-2-butena

71 Name these: C 3 Br C C C C C 3 C 2 Br trans-2-pentene cis-1,2-dibromoethene

72 Syarat: punya ikatan rangkap C=C yang masing-masing mengikat dua atom atau gugus atom yang berbeda 3 C C C C l C l TIDAK ADA ISOMER GEOMETRI 3 C C C C l C l ADA ISOMER GEOMETRI

73 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

74 Struktur cis / trans? Bukan struktur cis/trans, tetapi sistem E dan Z 74

75 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).

76 Entgegen - Zusammen 76

77 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

78 2. Jika atom yang terikat sama, maka yg digunakan sbg dasar adalah atom yang terikat berikutnya sampai diperoleh perbedaan prioritas 78

79 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

80 Cl Br F Cl > F Br > (Z)-2-Bromo-1-chloro-1-fluoroethene Cl C 3 F Br Cl > F Br > (E)-2-Bromo-1-chloro-1-fluoroethene F C 3 F > C 3 C 3 > (Z)-2-fluorobutene

81 Sistem E dan Z

82 Example, E-Z C C 2Z C 1 Cl 2 C 2 C C 2 1 5E 1 2 Cl C C 3 3,7-dichloro-(2Z, 5E)-2,5-octadiene 3,7-dichloro-(2Z, 5E)-octa-2,5-diene

83 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 I C Δ I Atom C kiral Jumlah konfigurasi isomer optis dinyatakan : 2 n ( n = jumlah atom C kiral )

84 84

85 Isomer Alkuna Isomer struktur Isomer struktur => Perbedaan pada posisi ikatan rangkap, posisi cabang atau karena perbedaan kerangka atom C Contoh : Senyawa dengan rumus C 4 6 C C C 2 C 3 C 3 C C C 3 1-butuna 2-butuna C isomer C isomer

86 Sikloalkana 86

87 87

88 Tata Nama 88

89 SIKLOALKANA RUMUS UMUM C n 2n 2 C C 2 C 2 = siklopropana etilsiklobutana 1-isopropil-3-metilsiklopentana 89

90 Soal : Berilah nama senyawa-senyawa di bawah ini Check Answer 90

91 1,1,2-trimetilsikloheksana 4-siklopentil-2,3-dimetilheksana 1,2-disiklopropiletana 1-butyl-2-ethyl-cyclobutane 91

92 Konformasi sikloalkana 92

93 93

94 C 3. a-metil-sikloheksana C 3. 1,2e-dimetil-sikloheksana atau 1e-2e-dimetil-sikloheksana C 3 94

95 Bagaimana kalau ada dua substituen timbul cis dan trans. Substituen bila berada di equatorial lebih stabil daripada di axial. 95

96 SENYAWA AROMATIS semua senyawa yang mempunyai sifat kimia seperti benzena.

97 Benzene adalah senyawa yang tidak berwarna, m.p. 6 o C dan b.p. 80 o C, ditemukan pada tahun 1825 oleh Michael Faraday. Memiliki cincin 6 anggota, rumus molekul C 6 6 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

98 Struktur Benzena Struktur benzene pertama kali diusulkan oleh August Kekulé pada tahun 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.

99 TATANAMA DERIVAT BENZENA 1. menambahkan awalan gugus substituen diikuti nama bensena, misal : klorobensena, bromobensena, nitrobensena, dll Cl Br I NO 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 C 3 N 2 O COO SO 3 Toluena Anilin Fenol Asam Benzoat Asam Bensensulfonat

100 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 o-dibromobensena orto Br m-dibromobensena meta Br p-dibromobensena para 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. C 3 Br O N 2 Cl NO Br o-nitrotoluena m-bromonitrobensena NO 2 NO Kloro-4-nitrofenol Br Br 2,4,6-Tribromoanilin

101 semua senyawa yang mempunyai sifat kimia seperti benzena

102 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 C=C 2

103 Benzene adalah - senyawa yang tidak berwarna, - m.p. 6 o C dan b.p. 80 o C, - Memiliki cincin 6 - rumus molekul C 6 6 yang menunjukkan adanya 3 ikatan rangkap dalam cincin.

104 Struktur Benzena Struktur benzene pertama kali diusulkan oleh Fredrich August Kekulé pada tahun 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.

105 Struktur Kekulé 1. Satu produk monosubstitusi, C 6 5 Y. Misal hanya satu bromobensena yang akan diperoleh apabila satu atom hydrogen () 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, C 6 4 Y 2 atau C 6 4 YZ. Misal C 6 4 Br 2, C 6 4 ClNO 2. Fakta ini lebih jauh meyakinkan bahwa struktur bensena Kekule yang paling dapat diterima

106 3. Struktur Kekule konsisten dengan fakta bahwa ada 3 (tiga) isomer derivative dibromo yaitu 1,2- ; 1,3- ; dan 1,4- Br Br Br C C C 1 C C 2 C Br C C C C 1 C C 1 3 C C 4 C Br C C C Br 1,2-Dibromobensena 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 Br C C 1 C 2 Br C C 1 C 2 Br C C C C C C IV V

107 PERBEDAAN IKATAN RANGKAP BENZENA DAN ALKENA

108 Ikatan p adalah area dengan kerapatan electron tinggi, sehingga dapat menyerang molekul yang kekurangan elektron, yang disebut electrophiles, E + E + C C + A B A C C B X C C X Alkyl alides C C OSO 3 O + C C OSO 3 C C O Alkyl hydrogen Sulfate Alcohols X X X C C X Dihaloalkanes

109 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

110 AROMATICITY QUESTION: Are all fully-conjugated, cyclic systems aromatic? 36 kcal/mole RE??? KNOWN AROMATIC?? Do these other rings have the same kind of stability as benzene?

111 .. AROMATICITY UCKEL 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 benzene naphthalene anthracene 14 18

112 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 uckel (4n+2)

113 TATANAMA DERIVAT BENZENA 1. menambahkan awalan gugus substituen diikuti nama benzena, misal : klorobenzena, bromobenzena, nitrobenzena, dll Cl Br I NO 2 Klorobensena Bromobensena Iodobensena Nitrobensena

114 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 C 3 N 2 O COO SO 3 Toluena Anilin Fenol Asam Benzoat Asam Bensensulfonat

115 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 o-dibromobensena orto Br m-dibromobensena meta Br p-dibromobensena para

116 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)

117 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. C 3 NO 2 Br O Cl Br N 2 Br o-nitrotoluena NO 2 m-bromonitrobenzena NO 2 2-kloro-4-nitrofenol Br 2,4,6-tribromoanilin

118 Benzena sebagai substituen disebut gugus fenil C 2 C 3 C 2 C - benzil Gugus fenil Gugus gugus benzil benzil

119 SENYAWA TURUNAN BENZENA O C 3 N 2 O C 3 phenol toluene aniline anisole C C 2 O C C 3 O C O C O styrene acetophenone benzaldehyde benzoic acid

120 SENYAWA AROMATIK POLISIKLIK Senyawa aromatik dengan cincin gabungan Contoh : naftalena (pengusir ngengat, insektisida) antrasena (industri zat warna) fenantrena (iritasi kulit) benzopirena (zat karsinogenik dalam asap rokok dan jelaga)

121 Senyawa-senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang terikat pada cincin benzenoid polisiklik adalah mirip dengan fenol secara kimiawi, tetapi dinamakan naftol O 1 2 O O Naftol ( -naftol) 2-Naftol 9-Fenantrol 21

122 SENYAWA AROMATIK ETEROSIKLIK Atom-atom dalam cincin tidak hanya C N N O piridin pirol piran N N N N purin N N pirimidin

123 Latihan I Br NO 2 Cl C 3 NO 2 Fe Cl N 2 NO 2

124 C 3 C 3 N 2 C 3 COO

125 C 3 O C 3 C 3 O O Cl Br NO 2 O O O

126 O O O O 1,2-Benzenadiol (katekol) O 1,3-Benzenadiol (resorsinol) O 1,4-Benzenadiol (hidrokuinon)

127 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.

128 Mekanisme : benzena E + lambat + E ion benzenonium sebagai antara - + cepat 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 SO 4- ) untuk menghasilkan produk substitusi E

129 a. Reaksi alogenasi elektrofilik Tahap 1(lambat): Tahap 2 (cepat) Br Br + FeBr 3 Br Br FeBr 3 Br + + FeBr 4 - Br + terpolarisasi terbelah + Br Atom diganti atom halogen Tahap 3 (cepat) + Br Br + + bromobenzena + + FeBr 4 - FeBr 3 + Br

130 b. Alkilasi Atom diganti gugus alkil (Cn2n+1) + (C 3 ) 2 CCl 2-kloropropana (isopropil klorida) AlCl 3 30o isopropilbenzena (kumena) C(C 3 ) 2 + Cl Tahap pertama dalam alkilasi adalah pembentukakan elektrofil: suatu karbokation. R Cl + AlCl 3 R + + AlCl 4 -

131 Tahap kedua adalah serangan elektrofilik pada benzena, sedangkan tahap ketiga eliminasi sebuah ion hidrogen. asilnya ialah sebuah alkil benzena. benzena + R lambat + R ion benzenonium - + R cepat alkilbenzena

132 c. Asilasi Atom 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 + C 3 CCl AlCl 3 80o asetil klorida suatu halida asam asetofenon CC 3 + Cl

133 d. Reaksi Nitrasi Atom diganti gugus nitro (NO2) + NO2 lambat + NO cepat NO 2 benzena ion benzenonium nitrobenzena NO SO 4 2 NO SO 4-2 NO SO 4 NO O + + SO 4 -

134 e. Reaksi Sulfonasi Atom diganti gugus sulfonat (SO3) Ar + 2 SO 4 ArSO 2 O Sulfonasi benzena (7) dengan asam sulfat berasap ( 2 SO 4 + SO 3 ) menghasilkan asam benzena sulfonat (9). + SO 3 2 SO 4 40o SO 3 SO 3 asam benzenasulfonat 9

135 Benzena Uses 1. Zat aditif makanan a. Pemanis, ex: sakarin, aspartam, sorbitol b. Pengawet untuk mencegah oksidasi ex: butilasihidroksianisol (BA), butilasihidroksitoluena (BT), 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

136 2. Sebagai obat-obatan Obat-obatan yang diproduksi dapat dikelompokkan ke dalam obat analgesik, antibiotik, psikiatrik, dan hormon.

137 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.

138 4. Campuran/zat aditif produksi bensin Menaikkan angka oktan bensin Mengurangi ketukan mesin