Kimorga 08 - Senyawa Aromatik -2.key - ITS

Senyawa Aromatik
1
© 2006 Thomson Higher Education

Kimia Organik Kala Dulu
Senyawa Aromatik
• Dulu digunakan untuk menerangkan senyawa
pemberi aroma seperti benzaldehid (dari buah
cherries, peaches, dan almonds), toluena (dari
balsam Tolu), dan benzena (dari distilat batubara )
• Sekarang digunakan untuk merujuk kelas
senyawa yang mengandung enam karbon seperti
cincin benzena dengan tiga ikatan rangkap dua
2

Kimia Organik kala kini
Senyawa Aromatik
• Kebanyakan senyawa secara alami adalah bagian senyawa
aromatik
• Hormon steroidal estron
• Analgesik morfin
• Kebanyakan obat sintetik adalah bagian senyawa aromatik
• Obat antigelisah diazepam (Valium)
• Benzena
• Ditemukan sebagai penyebab depresi sumsum tulang
• Menyebabkan leukopenia, atau menurunkan sel darah putih
kalau terpapar dalam waktu lama
3

Penamaan Senyawa Aromatik
Senyawa aromatik
diberi nama dengan
nama non-sistematik
• Nama nonsistematik
tidak dianjurkan tetapi
diizinkan oleh IUPAC
• Nama umum
metilbenzena adalah
toluene
• Nama umum
hydroksibenzena
adalah fenol
• Nama umum
aminobenzena adalah
anilina
4

Penamaan Senyawa Aromatik
Benzena monosubstitusi
• Nama sistematiknya sama caranya dengan
hidrokarbon lainnya
• – Benzena digunakan sebagai nama induk
• C 6 H 5 Br adalah bromobenzena
• C 6 H 5 NO 2 adalah nitrobenzena
• C 6 H 5 CH 2 CH 2 CH 3 adalah propilbenzena
5

Penamaan Senyawa Aromatik
Arena
• Benzena tersubstitusi alkil
• Namanya tergantung pada ukuran gugus alkil
• Substituen alkil yang lebih kecil dari cincin (6
karbon atau kurang), dinamai sebagai benzena
tersubstitusi alkil
• Substituen alkil yang lebih besar dari cincin (7
karbon atau lebih), dinamakan alkana tersubstitusifenil
6

Penamaan Senyawa Aromatik
Fenil
• Diturunkan dari bahasa Latin “pheno” (“I bear
light = saya memancarkan cahaya”)
• Michael Faraday menemukan benzena pada tahun
1825 dari residu berminyak yang ditinggalkan gas
berilluminasi yang digunakan pada lampu jalanan di
London
• Gunakan untuk satuan –C 6 H 5 bila cincin benzena
dianggap sebagai substituen
7

Penamaan Senyawa Aromatik
Benzil
• Digunakan untuk gugus C 6 H 5 CH 2 –
8

Penamaan Senyawa Aromatik
Benzena di-substitusi
• Dinamai mengunakan salah satu
awalan berikut:
1. ortho- (o-)
• Benzena ortho-disubstitusi
mempunyai dua substituen
pada posisi 1,2
2. meta- (m-)
• Benzena meta-disubstitusi
mempunyai dua substituen
pada posisi 1,3
• para- (p-)
• Benzena para-disubstitusi
mempunyai dua substituen 9
pada posisi 1,4

Penamaan Senyawa Aromatik
Benzena dengan lebih dari dua substituen
• Dinamai dengan nomor posisi disetiapnya dan gunakan
nomor serendah mungkin
• Substituen diurut menurut abjad dalam penulisan nama
Beberapa senyawa aromatik monosubstitusi ada di Tabel 8.1
dapat dijadikan sebagai nama induk, dengan substituen
utama (-OH pada fenol atau –CH 3 pada toluena) terikat ke
C1 pada cincin
10

Pas de panique, svp !
• keluarkan setengah lembar kertas, beri
nama dan nrp
11

Benzena
Struktur dan Kestabilan Benzena
• Benzena adalah senyawa tidak jenuh
• Benzena kurang reaktif dibandingkan dengan alkena sejenis dan
tidak mengalami reaksi seperti alkena umumnya.
• Sikloheksena bereaksi cepat dengan Br 2 dan
menghasilkan produk adisi 1,2-dibromosikloheksena
• Benzena hanya bereaksi lambat dengan Br 2 dan
menghasilkan produk substitusi C 6 H 5 Br
12

Struktur dan Kestabilan Benzena
Ide kestabilan benzena diperoleh dari panas
hidrogenasi
• Benzena 150 kJ/mol (36 kcal/mol) lebih stabil
dari yang dihitung untuk “sikloheksatriena”
13

Struktur dan Kestabilan Benzena
Panjang ikatan karbon-karbon dan sudut ikatan benzena
• APanjang semua ikatan karbon-karbon adalah 139 pm
• Intermediet antara ikatan tunggal C-C (154 pm) dan
ikatan rangkap dua (134 pm)
• Benzena bersifat planar (bidang datar)
• Semua sudut ikatan C-C-C adalah 120°
• Ke enam atom karbon atoms berhibridisasi sp 2 -dengan
orbital p tegak lurus pada bidang cincin
14

• Struktur dan Kestabilan Benzena
Ke enam atom karbon dan semua orbital p dalam
benzena ekivalen
• Setiap orbital p bertumpangtindih persis dengan
orbital p di kedua atom tetangganya, mengarah ke
gambar benzena yang ke enam elektron π nya
terlokalisasi sempurna di seputar cincin.
• Benzena adalah hibrida dari dua bentuk ekivalen
• Tidak ada bentuk yang benar sendiriya
• Struktur yang benar dari resonansi benzena adalah
di antara dua bentuk reseoans.
15

Struktur dan Kestabilan Benzena
Jika enam orbital atom p berkombinasi dalam sistem cincin,
dihasilkan enam orbital molekulnbenzena
• Tiga orbital molekul berenergi rendah, ditandai sebagai ψ 1 ,
ψ 2 , dan ψ 3 , adalah kombinasi ikatan
• ψ 2 dan ψ 3 mempunyai energi yang sama dan dapat
mengalami degenerasi
• Tiga orbital molekul berenergi lebih tinggi, ditandai sebagai
ψ 4 ∗, ψ 5 ∗, dan ψ 6 ∗, adalah kombinasi anti-ikatan
• ψ 4 ∗ dan ψ 5 ∗ mempunyai energi yang sama dan
mengalami degenerasi
16

Struktur dan Kestabilan Benzena
• ψ 3 dan ψ 4 ∗ punya nodes melewati atom karbon cincin,
thereby tidak ada densiti elektron π pada karbon ini
• Enam elektron p menduduki tiga orbital ikatan molekul
dan terdelokalisasi semuanya ke dalam sistem konyugasi
17

Heterosiklik Aromatik
Senyawa heterosiklik dapat juga aromatik
Heterosiklik
• Suatu senyawa siklik yang mengandung atom dua
atau lebih unsur berbeda pada cincinnya, biasanya
karbon dengan nitrogen, oksgen, atau sulfur/belerang
• Pyridin sangat mirip dengan benzena dalam hal
struktur elektron π nya
• Merupakan heterosiklik cincin enam dengan nitrogen
pada cincinnya
• Setiap karbon berhibridisasi sp 2 mempunyai orbital p
tegak lurus terhadap bidang datar cincin dan setiap
orbital p mengandung satu elektron π
24

Heterosiklik Aromatik
• Atom nitrogen juga berhibridisasi sp 2 - dan
punya satu elektron pada orbital p,
membawanya punya enam elektron π
• Pasangan elektron sunyi nitrogen adalah
orbital sp 2 pada bidang datar cincin dan tidak
terlibat dengan sistem π aromatik
25

Heterosiklik Aromatik
• Pyrimidin lebih merupai benzena dalam hal
struktur elektron π nya
• Punya dua atom nitrogendalam cincin enam atom
dan tidak jenuh
• Kedua nitrogen berhibridisasi sp 2 , dan tiapnya
berkontribusi satu elektron terhadap sistem π
aromatik
26

Heterosiklik Aromatik
• Pyrrol adalah heterosiklik cincin lima dengan
enam elektron π
• Aromatik
• Tiap hibridisasi sp 2 karbon menyumbangkan satu
elektron π
• Hibridisasi sp 2 atom nitrogen menyumbangkan
dua elektron dari pasangan elektron sunyinya,
yang menduduki orbital p
27

Heterosiklik Aromatik
• Imidazol analog dengan pyrrol yang punya dua
atom nitrogen pada cincin lima, cincin tidak jenuh
• Kedua nitrogen berhibridisasi sp 2
• Satu nitrogen pada ikatan rangkap
menyumbangkan hanya satu elektron pada sistem
π aromatik
• Nitrogen lainnya pada ikatan rangkap
menyumbangkan dua elektronnya dari pasangan
elektron sunyi
28

Heterosiklik Aromatik
Atom Nitrogen punya berbagai peran,
tergantung pada struktur molekulnya
• Pada pyridin dan pyrimidin, atom nitrogen berada
pada kedua ikatan rangkap dan menyumbangkan
hanya satu elektron π terhadap sistem aromatik
bercincin enam, seperti atom karbon pada benzena
• Pada pyrrole, atom nitrogen tidak pada ikatan
rangkap dan menyumbangkan elektron π nya
(pasangan elektron sunyi) pada sistem aromatik
enam
• Pada imidazol, kedua ikatan rangkap “serupapyridine”
nitrogen yang menyumbang satu elektron π
dan “serupa-pyrrole” nitrogen yang menyumbangkan
dua elektron π ada pada molekul yang sama
29

Heterosiklik Aromatik
Cincin pyrimidin dan imidazol penting dalam kimia
biologikal
• Pyrimidin adalam sistem cincin induk pada cytosine,
thymine, dan uracil, tiga heterosiklik basa amina
bercincin lima ang ditemukan pada asam nukleat
• Cincin aromatik imidazol ditemukan dalam histidine,
satu dari 20 asam amino yang ditemukan dalam
protein
30

Menghitung Kearomatikan Heterosiklik
Thiofen, heterosiklik mengandung belerang,
mengalami reaksi substitusi aromatik yang lebih
dsukai dari raksi adisi. Kenapa thiofen
aromatik?
31

Menghitung Kearomatikan Heterosiklik
Kiat:
• Ingat syarat kearomatikan
• Datar, siklik, molekul terkonjugasi dengan
elektron π 4n + 2
• Lihat bagaimana syarat itu digunakan
untuk kearomatikan thiofen
32

Menghitung Kearomatikan Heterosiklik
Solusi
• Thiofen adalah siklik belerang analog pyrrol
• Atom belerang berhibridisasi sp 2 dan punya
pasangan elektron sunyi pada orbital p yang tegak
lurus bidang datar cincin
• Belerang juga punya pasangan elektron sunyi
kedua pada bidang datar cincin
33

Senyawa Aromatik Polisiklik
Konsep umum kearomatikan dapat
dikembangkan untuk menerangkan senyawa
aromatik polisiklik
• Benzo[a]pyrena adalah salah satu senyawa
penyebab kanker yang terdapat dalam asap rokok
34

Senyawa Aromatik Polisiklik
Semua hidrokarbon aromatik polisiklik dapat ditampilkan
dengan bentuk resonansi ang berbeda
• Nafthalena punya tiga
• Nafthalena punya sifat kimia yang berasosiasi dengan
kearomatikan
• Pengukuran panas hidrogenasi menunjukkan energi
kestabilan aromatik sekitar 250 kJ/mol (60 kcal/mol)
• Nafthalena bereaksi lambat dengan elektrofil menghasilkan
produk tersubstitusi lebih disukai dari produk adisi ikatan
rangkap
35

Senyawa Aromatik Polisiklik
Kearomatikan Nafthalena
• Nafthalena punya siklik, sistem elektron π
terkonjugasi, dengan orbital p yang bertumpang
tindih disekeliling 10 karbon lingkar dari molekul dan
menyilang di tengah ikatan
• 10 adalah bilangan Hückel (4n + 2 bila n = 2) sehingga
elektron π terdelokalisasi dan berakibat
kearomatikan terhadap naftalena
36

Senyawa Aromatik Polisiklik
Banyak heterosiklik yang analog dengan
naftalena
• Quinolin, isoquinolin, indol dan purin
• Quinolin, isoquinolin dand purin mengandung
nitrogen seperti-pyridin yang bagian dari ikatan
rangkap dan menyumbangkan satu elektronnya
terhadap sistem π aromatik
• Indol dan purin mengandung nitrogen seperti-pyrrol
yang menyumbangkan dua elektron π
37

Senyawa Aromatik Polisiklik
Molekul biologikal yang mengandung cincin aromatik
polisiklik
• Asam amino tryptophan mengandung cincin indol
dan obat anti-malarial quinin mengandung cincin
quinolin
38

Senyawa Aromatik Polisiklik
• Adenin dan guanin, dua heterosiklik basa amina
cincin lima dalam asam ukleat yang mempunyai
cincin berdasarkan purin
39

• a la suite.......