Hand-out Kuliah

KIMIA ORGANIK

Guntur Nurcahyanto, ST., M.Pd.

Fessenden, RJ And Fessenden JS.1997: Kimia Organik Alih Bahasa AH Pujaatmaja Jilid 1,Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.

Sabirin, Matsjeh 1997 : Kimia Organik 1. Yogyakarta : FMIPA- UGM

Solomon, 2000: Organic Chemstry 6th Edition,New York:Wiley And Sons

Pustaka

Struktur Alkil Halida Tatanama Alkil Halida Sifat Fisik dan Kimia Alkil Halida Reaksi-reaksi kimia Alkil Halida Kegunaan Alkil Halida

Agenda Kuliah

Alkil halida adalah turunan hidrokarbon yang diperoleh dengan jalan menggantikan satu atau lebih atom hidrogen dengan satu atau lebih atom halida (halogen: fluor, klor, brom, atau iod).

Tiap-tiap hidrogen dalam hidrokarbon potensil digantikan dengan halogen, bahkan ada senyawa hidrokarbon yang semua hidrogennya dapat diganti. Senyawa terfluorinasi sempurna yang dikenal sebagai fluorokarbon, cukup menarik karena kestabilannya pada suhu tinggi.

Alkil Halida

Alkil halida juga terjadi di alam, meskpiun lebih banyak terjadi dalam organisme air laut daripada organisme air tawar. Halometana sederhana seperti CHCl3, CCl4, CBr4, CH3I, dan CH3Cl adalah unsur pokok alga Hawai Aspagopsi taxiformis. Bahkan ada senyawa alkil halida yang diisolasi dari organisme laut yang memperlihatkan aktivitas biologis yang menarik. Contoh adalah plocamen B, suatu turunan triklorosikloheksana yang diisolasi dari alga merah Plocamium violaceum, berpotensi seperti DDT dalam aktivitas insentisidalnya melawan larva nyamuk.

Alkil Halida

Kimiawan sering menggunakan RX sebagai notasi umum untuk organik halida, R menyimbolkan suatu gugus alkil dan X untuk suatu halogen. Konfigurasi elektron dalam keadaan dasar halogen adalah sebagai berikut:

Struktur dan Ikatan dari Senyawa Halogen

Suatu alkana tersubtitusi dengan halogen (RX) disebut suatu haloalkana atau alkil halida.

Senyawa ini halogennya terikat pada karbon tetrahedral sp3 yang terhibridasi.

Atom halogen juga dapat terikat pada ikatan rangkap karbon sp2 yang terhibridasi. Senyawa ini dinamakan Vinil halida, yang bersal dari “vinil”, nama trivial untuk gugusan CH2=CH–

Contoh haloalkana (alkil halida) Contoh Vinil Halida

Suatu aril halida adalah suatu senyawa halogen organik aromatik yang halohgennya terikat pada cincin karbon aromatik sp2 terhibridasi.

Contoh: Aril Halida

Alilik dan benzilik halida adalah senyawa dimana halogennya terikat pada karbon sp3 yang terhibridasi dan dekat dengan karbon sp2 yang terhibridasi. Nama untuk golongan ini diambil dari nama gugus allil (CH2=CHCH2-) dan gugus benzil (C6H5CH2-)

Contoh alilik dan benzilik halida:

Macam-macam senyawa Halogen Organik

Klasifikasi masing-masing senyawa di bawah ini apakah suatu alkil halida, vinil halida, aril halida, alilik halida, atau benzilik halida.

Latihan:

Terdapat dua penamaan, yaitu menurut IUPAC dan Penamaan secara umum atau trivial. Penamaan alkil halida menurut IUPAC sebagai alkana dengan subtituen-halo: hingga sebutan halogen sebagai subtituen menjadi fluoro (-F), kloro (-Cl), bromo(-Br), dan iodo(-I). Secara sistematik nama haloalkana seperti 1-klorobutana atau 2-bromobutana.

Penamaan umum seperti isopropil klorida.

Tatanama Alkil Halida

Dalam memberi nama senyawa halogen, pemberian nomor untuk rantai terpanjang dimulai dari C nya paling dekat pada substituent.

Nama senyawa merupakan kesimpulan dari nomor tempat substituent, nama substituent dan nama induk.

Bila terdapat lebih dari satu halogen dari golongan yang sama akan dipakai awalan di-, tri- dan seterusnya untuk gugus golongan yang sama tersebut.

Penamaan menurut IUPAC

Beri nama senyawa-senyawa halogen organik di bawah ini dengan sistem IUPAC:

Tuliskan rumus dari senyawa-senyawa berikut:a) 1,1-dikloro-6-metilheptanab) 1,2,3-triklorobenzenac) 3-bromo-1-etilsiklopentenad) 3-metilsikloheksil yodida

Latihan

Alkil halida (RX) dapat diklasifikasikan oleh jumlah atom karbon yang terikat pada atom karbon yang mengandung halogen.

Sebuah metil halida (CH3X) tidak mengandung atom karbon lain yang terikat pada karbon C-X. Alkil halida primer (1o) mengandung sebuah karbon yang terikat pada karbon C-X. Alkil halida sekunder (2o) mengandung dua karbon yang terikat karbon C-X. Alkil halida tersier (3o) mengandung tiga atom karbon terikat karbon C-X. Klasifikasi ini sama seperti pada karbokation.

Klasifikasi dari Alkil Halida

Geminal dihalida (latin, geminus, twin, kembar) memiliki dua atom halogen yang terikat pada atom karbon yang sama. Vicinal dihalida (latin, vicinus, tetangga) memiliki dua atom halogen yang terikat pada dua atom karbon yang berdekatan/bertetangga.

Klasifikasi masing-masing senyawa halogen organik berikut ini sebgai primer, sekunder atau tertier metil:

Latihan

Dalam alkil halida, atom halogen dikat oleh atom karbon yang memiliki orbital hibrida sp3. halogen lebih elektronegatif bila dibandingkan dengan karbon, dan ikatan C-X terpolarisasi dengan muatan parsial positif pada karbon hingga dapat berkelakuan sebagai elektrofilik dan muatan parsial negatif pada halogen.

Gugus nukleofil dapat mengikat atom karbon yang bersifat elktrofil, atau atom halogen dapat lepas sebagai ion halida dengan membawa sepasang elektron. Berkelakuan sebagai gugus pergi, maka halogen dapat dieliminasi dari alkil halida, atau halogen dapat diganti (disubtitusi) dengan berbagai gugus fungsi.

SIFAT IKATAN KARBON-HALOGEN

Urutan kenaikan elektronegativitas halogen:I < Br < Cl < F

Panjang ikatan karbon-halgen bertambah sesuai makin besar ukuran atom halogen dengan urutan C-F < C-Cl < C-Br < C-ITerdapat dua efek yang saling berlawanan satu terhadap lain, halogen yang besar yang memiliki panjang ikatan panjang tetapi elektronegativitasnya lemah. Urutan kenaikan momen dipol ikatan:C-I < C-Br < C-F < C-ClMomen dipol, μ: 1,29 D, 1,48 D, 1,51 D, 1,56 D

Momen dipol sukar diprediksi karena tergantung pada sudut ikatan dan faktor-faktor lain seperti bentuk molekul. Sebagai contoh momen dipol pada karbon tetraklor mempunyai harga nol. Berikut dipol momen metil halida

Di industri, alkil halida dibuat dengan metode radikal bebas karena harga reagennya yang murah, sedangkan pembuatan alkil halida dari alkohol dapat menghasilkan produk utama yang cukup besar.

Pembuatan Alkil Halida

Senyawa alkil halida sebagian besar dibuat melalui reaksi-reaksi yang dijelaskan berikut ini:

1. Reaksi alkohol dengan halida asamMetode yang paling banyak dipakai untuk membuat alkil halida adalah dengan mereaksikan alkohol dan asam HCl, HBr, atau HI.

Reaksi berlangsung dengan baik jika alkohol tersier, alkohol sekunder, dan alkohol primer bereaksi dengan lambat meskipun pada suhu yang cukup tinggi.

Reaksi HX dengan alkohol tersier dapat berlangsung dengan mengalirkan gas HX ke dalam larutan dingin alkohol/eter. Reaksi sempurna hanya memerlukan waktu beberapa menit.

Pembuatan alkil halida melalui halogenasi alkana ini merupakan metode yang kurang baik, karena produknya merupakan campuran. Contohnya klorinasi metana, hasilnya tidak berhenti sampai monoklorinasi, tetapi terus berlanjut ke diklorometana, triklorometana bahkan sampai tetraklorometana.

Contoh lainya adalah klorinasi butana, menghasilkan dua monoklorinasi dan juga dikloro, trikloro dan beberapa prodk lain. Produk 1-klorobutana sebesar 30%, sedangkan 2-klorobutana sebesar 70%.

2. Reaksi Halogenasi Alkana

Satu contoh lagi, 2-metilpropana akan menghasilkan 2-kloro-2-metilpropana dan 1-kloro-2-metilpropana dengan perbandingan 35% : 65%.

Dari kedua contoh rekasi di atas, kita dapat menghitung kecepatan rekasi klorinasi berbagai jenis atom hidrogen yang ada di dalam molekul, misalnya klorinasi butana. Butana mempunyai enam hidrogen primer (-CH3) dan empat hidrogen sekunder (-CH2-). Kenyataannya butana menghasilkan 1-klorobutana sebesar 30%, ini berarti setiap atom hidrogen primer memberikan kontribusisebesar 30%:6=5%.

Hal yang sama untuk 2-klorobutana diperoleh sebesar 70%, berarti setiap atom hidrogen sekunder memberikan kontribusi sebesar 70%:4=17,5%. Dengan demikian, kecepatan reaksi hidrogen sekunder adalah 17,5/5=3,5 kali lebih cepat daripada atom hidrogen primer. Perhitungan yang sama ini berlaku untuk klorinasi 2-metilpropana, bahwa setiap atom hidrogen dari sembilan atom hidrogen primer memberikan kontribusi sebesar 65%:9 = 7,2%, dan satu atom hidrogen tersier adalah 35%. Ini berarti atom hidrogen tersier mempunyai kecepatan 35/7,2=5 kali dari atom hidrogen primer.

Reaktivitas relatif terhadap klorinasi:

Gugus alkil suatu alkana mengalami reaksi subtitusi dengan halogen sama seperti pada alkana. Selain gugus alkil ada subtituen lain, yaitu ikatan rangkap dua, oleh karena itu, selain alkil akan mempengaruhi rekativitas ikatan rangkap, ikatan rangkap juga akan mempengaruhi reaktivitas gugus alkil.

Halogenasi pada alkena dapat memperlihatkan fenomena berikut ini:

1. Hidrogen yang terikat pada karbon berikatan rangkap dua sangat sulit mengalami reaksi subtitusi. Hidrogen ini dikenal dengan nama hidrogen vinilik.

2. Hidrogen yang terikat pada atom karbon yang berdekatan dengan karbon berikatan rangkap dua akan sangat reaktif terhadap reaksi subtitusi. Hidrogen ini dikenal dengan nama hidrogen anilik.

Reaksi addisi hidrogen halida (HX) ke dalam alkena pada umumnya mengikuti hukum markovnikov.

Addisi dari halogen (X2) menghasilkan 1,2-dihaloalkana. Reaksi ini dapat terjadi dengan Br2 dan Cl2 tapi tidak dengan F2 atau I2

3. Reaksi Hidrogen halida pada alkena

Pada umumnya, alkohol akan bereaksi dengan HI dan HBr secara mudah dan menghasilkan alkil yodida dan alkil bromida. Katalis ZnCl2 kadang-kadang diperlukan untuk reaksi dengan HCl.

4. Reaksi Subtitusi dengan alkohol

Tuliskan persamaan reaksi untuk sintesa zat-zat di bawah ini:

a. 2-bromopropana dari alkenab. 2-iodobutana dari alkoholc. 2,3-dikhlorobutana dari alkena

Latihan...

Reaksi-reaksi alkil halida sebagian besar merupakan reaksi subtitusi nukleofilik. Reaksi antara alkil halida seperti metil iodida dengan ion hidroksida akan menghasilkan alkohol. Beberapa reaksi nukleofilik alkil halida menjadi senyawa dengan berbagai macam gugus fungsi yang lain, sebagai berikut:

1. Reaksi Subtitusi nukleofilik

Reaksi-Reaksi Alkil Halida

2. DehidrohalogenasiApabila senyawa alkil halida direaksikan dengan larutan alkohol di dalam basa kuat seperti KOH akan menghasilkan alkena, natrium bromida, dan air. Dehidrohalogenasi berarti mengeluarkan atom halogen dan satu atom hidrogen yang terikat pada atom karbon yang bertetangga. Reaksi dehidrohalogenasi disebut juga dengan reaksi eliminasi hidrohalogenasi 1,2.

2. ReduksiReduksi alkil halida dapat melalui reaksi Grignard atau reduksi dengan logam dan asam secara langsung. Di sini terjadi pertukaran yang sederhana antara atom halogen dan atom hidrogen. Sedangkan kerangka karbon tidak berubah.

Contoh:

2. Reaksi GrignardSenyawa alkil halida bereaksi dengan logam Mg dalam pelarut eter atau tetrahidrofuran (THF) menghasilkan organomagnesium halida (RMgX), suatu produk yang biasa disebut dengan pereaksi Grignard.

Contoh:

Hambatan sterik dalam alkil halida tidak menjadi masalah dalam pembentukan pereaksi Grignard. Oleh karena itu, alkil halida 1o, 2o, dan 3o, semuanya bereaksi dengan sama mudahnya. Halogen yang dapat bereaksi adalah Cl, Br, atau I, di mana klorida bereaksi lebih lambat daripada bromida dan iodida.

Unsur logam lebih bermuatan positif dari atom karbon. Oleh karena itu, ikatan antara karbon-magnesium merupakan ikatan terpolarisasi sehingga atom karbon bersifat basa dan nukleofilik.

Kegunaan Alkil Halida

Kegunaan Alkil Halida