SENYAWA ORGANIK HIDROKARBON DENGAN KARBON ELEKTROFILIK
Aromatisitas Seperti yang dibicarakan pada kimia organik I., senyawa hidrokarbon adalah kelompok zat organik yang hanya terdiri dari unsur karbon dan hidrogen, baik yang mempunyai ikatan jenuh maupun tidak jenuh. Dari pengamatan terhadap penelitian yang lebih saksama, kemudian diketahui bahwa golongan senyawa organik ini masih bisa dibedakan atas dua kelompok, kelompok yang bersifat minyak (fatty) yang disebut kelompok senyawa organik hidrokarbon alifatik yang mempunyai bau khas (fragrant, aroma) yang disebut kelompok senyawa organik aromatik. Dewasa ini secara definisi senyawa aromatik ini akan mempunyai sistim elektron terkonjugasi yang mempunyai (4n + 2) elektron walaupun senyawa itu tidak ada mempunyai bau (Lihat kimia organik I)
Benzena dan senyawa organik hidrokarbon siklik aromatik Benzena merupakan senyawa organik siklik aromatik yang paling sederhana yang pertama kali diisolasi oleh Michael faraday tahun 1825 dari fraksi gas lampu yang terkondensasi. Pada tahun 1834, Mitscherlich menemukan bahwa senyawa ini dapat dibuat melalui pemanasan pada temperatur tinggi (pirolisis) asam benzoat yang didapat dari pengolahan resin benzoin. Mitscherlich menamakan senyawa yang mempunyai rumus empiris C6H6 ini dengan benzin, yang dalam ejaan inggris dan perancis disebut benzene yang di Indonesia dikenal dengannama Benzena. Dalam penulisan, kadang-kadang turunan benzena ini yang merupakan benzena yang tersubstitusi sering disingkat sebagai Ar (Arene, benzena sendiri sering ditulis sebagai ArH) atau sebagai Ph (phenyl = fenil).
Struktur kimia benzena Struktur kimia benzena ini dapat digambarkan sebagai bentuk resonansi ikatan rangkap. Untuk penyederhanaan dalam penulisan, singkatan Ar atau Ph sampai sekarang masih tetap dipakai. Walaupun kurang tepat untuk penelusuran mekanisme reaksi, sistem penulisan dengan ikatan rangkap yang terkonjugasi juga masih digunakan. O H [O] O O H O
1.Nomenklatur Seperti senyawa organik lainnya, pemberian nama senyawa organik dapat mengikuti tata nama IUPAC atau berdasarkan nama biasa (common name). Tata nama menurut IUPAC, menggunakan nama gugus substituen sebagai awalan dari benzena dan ditulis sebagai satu kata.
Beberapa jenis senyawa benzena tersubstitusi, oleh IUPAC telah disetujui untuk menggunakan common name sebagai nama resmi. Walaupun demikian chemical abstract masih memberikan nama tersendiri.
Apabila gugus tersubstitusi lebihdari satu, terjadi 3 kemungkinan isomer yang dinyatakan sebagai awalan dalam bentuk kata Yunani, o (orto), p (para), dan m (meta). Urutan pemberian awalan disini sama dengan aturan umum, yaitu menurut abjad. Contoh:
Apabila terdapat benzena subtitusi satu dengan nama khusus, substitusi tambahan digunakan sebagai awalan pada pemberian nama ini. OH CHO NH 2 Br NO 2 I O-bromof enol m-nitrobenzaldehid p-iodoanilin Apabila gugus subtitusi ini merupakan gugus-gugus yang tergolong mempunyai nama khusus, gugus yang tidak biasa digunakan sebagai awalan digunakan sebagai nama dan gugus subtitusi yang biasa digunakan sebagai awalan
Untuk polisubstitusi, harus digunakan sistem penomoran.
Sifat FISIKA Lihat KO1
Sintesis
Reaksi substitusi elektrofilik aromatik ini berlangsung dalam dua tahap: Y H + Y + (lambat) Y H Z - Y (cepat)
REAKSI SUBSTITUSI ELEKTROFILIK BENZENA Nitrasi ArH + HONO 2 H 2 SO 4 c ArNO 2 +H 2 O Halogenasi ArH + Cl 2 ArH + Br 2 ArCl + HCl ArBr + HBr Sulfonasi ArH + HOSO 3 H SO 3 ArSO 3 H + H 2 O
Ad.1 Mekanisme reaksi
Ad.2
Ad.3 2H 2 SO 4 H 3 O + + HSO 4 - + SO 3 H C 6 H 6 + SO 3 C 6 H 5 H SO 3 C 6 H 5 + HSO 4 - C 6 H 5 SO 3 - + H 2 SO 4 SO 3 C 6 H 5 SO 3 - + H 3 O + C 6 H 5 SO 3 - + H 2 SO 4
Reaktifitas Dari pengamatan yang terlihat bahwa kecepatan reaksi antara senyawa aromatik dengan berbagai elektrofil ternyata tidak sama. Hal ini terjadi karena masing-masing gugus elektrofil akan mempunyai pengaruh yang berbeda pada reaktivitas dari benzena itu sendiri. Adanya substitusi gugus fungsi seperti NH2, OH, OCH3, NHCOCH3, C6H5, dan CH3 akan menyebabkan senyawa aromatik tersebut akan lebih reaktif dari benzena, sedangkan gugus fungsi seperti NCH3+, NO2, CN, SO3H, COOH, CHO, COR, Halogen, menyebabkan inti benzena akan menjadi kurang reaktif. Kalau dilihat, ternyata bahwa gugus substitusi yang bersifat kaya elektron seperti misalnya OH dan NH2, menyebabkan cincin aromatik akan lebih reaktif karena terjadi stabilisasi karbokation pada atom C aromatik yang terikat pada atom yang kaya elektron
Apabila atom gugus fungsi yang teirkat pada cincin aromatik merupakan atom yang bersifat menarik elektron, akan terjadi deaktifasi dan senyawa tersebut secara keseluruhan akan kurang reaktif untuk reaksi substitusi elektrofilik.
Orientasi substitusi 1. 2. 3.
4. 5.
Substitusi pada posisi orto, terlihat pada spesies III mempunyai karbokation tertier yang terikat dengan atom Br yang kaya elektron sekaligus penarik elektron. Hibrida ini sangat tidak stabil, tapi bisa membentuk hibrida IV yang relatif cukup stabil.
Substitusi elektrofilik pada posisi meta ini akan menghasilkan hibrida yang mempunyai karbokation. sekunder. Relatif sangat sukar terbentuk
Pada reaksi substitusi elektrofilik dengan gugus penunjuk NO2 seperti pada reaksi 2, mekanismenya dapat diterangkan sebagai berikut Serangan elektrofil pada posisi orto pada nitrobenzene
Serangan elektrofil pada posisi meta. Disini terbentuk hibrida intermediet dengan bentuk karbokation sekunder yang relatif sukar terbentuk, tetapi relatif mudah untuk terbentuk dibandingkan dengan hibrida III.
Serangan elektrofil pada posisi meta. Disini terbentuk hibrida intermediet dengan bentuk karbokation sekunder yang relatif sukar terbentuk, tetapi relatif mudah untuk terbentuk dibandingkan dengan hibrida III
Serangan elektrofil pada posisi para Seperti pada serangan pada posisi orto serangan elektrofil pada posisi para ini juga akan menghasilkan hibrida intermediet yang tidak stabil/sukar terbentuk, terutama hibrida VIII.
Serangan elektrofil pada posisi orto OH Y + OH H Y OH H Y OH H Y I II III H OH O H Y Y