6. senyawa halogen organik

Senyawa Halogen Organik

6/23/2011

SENYAWA HALOGEN ORGANIK; REAKSI SUBSTITUSI DAN ELIMINASI

SUBSTITUSI NUKLEOFILIK

Ion hidroksida ialah nukleofili yang bereaksi dengan substrat (etil bromida) dan menghasilkan ion bromida Ion bromida dinamakan gugus pergi (leaving group) Gugus pergi (bromida) mengambil kedua elektron dari ikatan karbonbromin, dan nukleofili (ion hidroksida) memasok kedua elektron untuk ikatan karbon-oksigen yang baru Generalisasi persamaan reaksi substitusi nukleofilik :Jika nukleofili dan substrat netral, produk bermuatan positif Jika nukleofili berupa ion negatif dan substrat netral, maka produknya akan netral

Jimmy, ST, MT (Teknik Kimia - ITN Malang)

1


6/23/2011

CONTOH SUBSTITUSI NUKLEOFILIK Nukleofili dapat digolongkan berdasarkan jenis atom yang membentuk ikatan kovalen baru. Nukleofili yang paling sering dijumpai ialah oksigen, nitrogen, sulfur, halogen dan karbon


2


6/23/2011


3


6/23/2011

Untuk memahami perbedaan ini, mekanisme berlangsungnya substitusi perlu diketahui


4


6/23/2011

MEKANISME SUBSTITUSI NUKLEOFILIK Substitusi nukleofilik berlangsung dengan lebih dari satu mekanisme Mekanisme bergantung pada struktur nukleofili dan alkil halida, pelarut, suhu reaksi dan faktor lain Terdapat dua mekanisme utama : SN2 dan SN1

MEKANISME SN2 Mekanisme SN2 ialah mekanisme satu langkah

Nukleofili menyerang dari sisi belakang dari ikatan C-L Nukleofili dan gugus pergi terikat secara parsial pada karbon tempat berlangsungnya reaksi substitusi Saat gugus pergi meninggalkan karbon dengan sepasang elektron bebasnya, nukleofili memasok sepasang elektron lain pada atom karbon Angka 2 sebagai tanda mekanisme ini melibatkan dua molekul (bimolekular)


5


6/23/2011

MEKANISME SN2

CIRI MEKANISME SN21. 2. Laju reaksi bergantung pada konsentrasi nukleofili maupun substrat Setiap substitusi melalui SN2 selalu melibatkan inversi konfigurasi

3.

Reaksi akan paling cepat bila gugus alkil pada substrat berupa metil atau primer dan paling lambat bila berupa tersier. Alkil halida sekunder bereaksi dengan laju pertengahan.


6


6/23/2011

MEKANISME SN1 Mekanisme SN1 ialah mekanisme dua langkah

Ikatan antara karbon dan gugus pergi putus sewaktu substrat mengion Elektron dari ikatan C-L pergi bersama gugus pergi, dan terbentuk karbokation Karbokation bergabung dengan nukleofili menghasilkan produk Bila nukleofili berupa molekul netral, seperti air atau alkohol, lepasnya proton dari oksigen nkleofilik pada langkah ketiga menghasilkan produk akhir Angka 1 menunjukkan mekanisme ini, langkah penentu lajunya yang lambat hanya melibatkan salah satu dari dua reaktan, yaitu substrat. Tahap penentu laju tidak melibatkan nukleofili sama sekali

CIRI MEKANISME SN11. 2. Laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi nukleofili Jika karbon pembawa ugus pergi merupakan stereogenik, reaksi berlangsung terutama dengan hilangnya aktivitas optis

3.

Reaksi paling cepat bila gugus alkil pada substrat keadaannya tersier dan paling lambat bila primer. Urutan reaktivitas mengikuti urutan kestabilan karbokation. Mekanisme ini tidak menyukai aril dan vinil halida karena karbokationnya tidak stabil dan tidak mudah terbentuk.


7


6/23/2011

PERBANDINGAN MEKANISME SN1 DAN SN2Untuk merancang reaksi yang cukup cepat


8


6/23/2011

PERBANDINGAN MEKANISME SN1 DAN SN2Bagaimana pelarut dapat mempengaruhi reaksi SN1 dan SN2 ? Salah satu variabel eksperimen yang dapat mengendalikan mekanisme adalah kepolaran pelarut Air dan alkohol adalah pelarut protik polar karena kemampuan mendonorkan proton dari gugus hidroksil Mekanisme SN1 ditingkatkan oleh pelarut protik polar karena dapat mensolvasi ion (mekanisme melibatkan pembentukan ion) Mekanisme SN2 dihambat oleh pelarut protik polar namun dipercepat dengan pelarut aprotik polar karena memperbaiki kenukleofiliannya Aseton, dimetil sulfoksida (CH3)2S=O atau dimetilformamida (CH3)2NCHO merupakan pelarut aprotik polar

PERBANDINGAN MEKANISME SN1 DAN SN2Bagaimana nukleofili dapat mempengaruhi reaksi SN1 dan SN2 ?Jika nukleofilinya kuat, mekanisme SN2 cenderung terjadi

Bagaimana membedakan kekuatan nukleofili ?1. Ion negatif lebih nukleofilik, atau pemasok elektron yang lebih baik daripada molekul netral. Jadi,

2. Unsur yang berada di bagian bawah tabel berkala cenderung lebih nukleofilik daripada unsur yang terletak di bagian atas pada golongan yang sama

3. Unsur dalam periode yang sama pada tabel berkala cenderung kurang nukleofilik jika unsur tersebut semakin elektronegatif


9


6/23/2011


SEKILAS TENTANG

10


6/23/2011

DEHIDROHALOGENASISUATU REAKSI ELIMINASI Dalam reaksi substitusi nukleofilik, lebih dari dari satu produk substitusi dapat terbentuk (lihat ciri mekanisme SN1) Kadang dijumpai dua jenis reaksi yang sangat berbeda di antara dua reaktan yang sama dan menghasilkan dua (atau lebih) produk yang sangat berbeda. Alkil halida dengan hidrogen melekat pada karbon yang bersebelahan dengan karbon pembawa halogen dapat mengalami dua lintasan reaksi yang bersaing : substitusi dan eliminasi

Dalam reaksi eliminasi (atau dehidrohalogenasi), alkil halida, satu atom hidrogen dan satu atom halogen dari karbon yang bersebelahan dieliminasi sehingga terbentuk ikatan rangkap karbon-karbon Reaksi eliminasi berguna untuk membuat senyawa dengan ikatan rangkap

MEKANISME ELIMINASI E2 Mekanisme E2 ialah proses satu langkah Nukleofili yang bertindak sebagai basa, mengambil proton (hidrogen) pada atom karbon di sebelah atom karbon pembawa gugus pergi Secara bersamaan, gugus pergi meninggalkan tempat dan ikatan rangkap terbentuk

Mekanisme E2 ialah proses yang HX-nya dieliminasi dan ikatan rangkap C=C terbentuk dalam langkah yang sama


11


6/23/2011

MEKANISME ELIMINASI E1 Mekanisme E1 ialah proses dua langkah Langkah pertama ialah ionisasi substrat yang menentukan laju (lambat) untuk menghasilkan karbokation

Selanjutnya ada dua kemungkinan reaksi untuk karbokation.

PERSAINGAN SUBSTITUSI DAN ELIMINASIHALIDA TERSIER Substitusi hanya dapat berlangsung melalui mekanisme SN1, tetapi eliminasi dapat terjadi baik melalui mekanisme E1 maupun E2 Dengan nukleofili lemah dan pelarut polar, mekanisme SN1 dan E1 bersaing. Contohnya:

Jika digunakan nukleofili kuat dan pelarut yang kurang polar, mekanisme E2 lebih cenderung terjadi. (Misalnya OH- dan CN- sebagai nukleofili)


12


6/23/2011

PERSAINGAN SUBSTITUSI DAN ELIMINASIHALIDA PRIMER Hanya mekanisme SN2 dan E2 yang mungkin, sebab ionisasi karbokation primer, yaitu langkah yang diperlukan untuk mekanisme SN1 atau E1, tidak terjadi Dengan kebanyakan nukleofili, halida primer menghasilkan terutama produk substitusi (SN2). Hanya dengan nukleofili yang sangat basa dan sangat meruah (memerlukan banyak tempat), mekanisme E2 lebih cenderung terjadi

Kalium t-butoksida ialah basa yang sangat meruah. Jadi, substitusi dihalangi

PERSAINGAN SUBSTITUSI DAN ELIMINASIHALIDA SEKUNDER Keempat mekanisme SN2, SN1, E1 dan E2 dimungkinkan Komposisi produk sangat ditentukan oleh nukleofili (kekuatannya sebagai nukleofili atau sebagai basa) dan pada kondisi reaksi (pelarut, suhu) Pada umumnya, substitusi cenderung terjadi dengan nukleofili kuat yang bukan basa kuat (SN2) atau dengan nukleofili lemah dengan pelarut polar (SN1), tetapi eliminasi cenderung terjadi dengan basa kuat (E2)


13


6/23/2011

SENYAWA ALIFATIK POLIHALOGEN1. Metana berklorin dibuat melalui klorinasi metana. Karbon tetraklorida (CCl4, t.d. 770C); Kloroform (CHCl3, t.d. 620C); Metilena klorida (CH2Cl2, t.d. 400C)

semuanya tidak larut dalam air, tetapi merupakan pelarut yang efektif untuk senyawa organik 2. Tetrafluoroetilena ialah bahan baku pembautan teflon, yaitu polimer yang berhubungan dengan polietilena, tetapi semua hidrogen digantikan atom fluorin

Teflon memiliki sifat luar biasa. Senyawa ini tahan terhadap hampir semua bahan kimia dan banyak digunakan sebagai panci antilengket dan berbagai perabot masak. Teflon juga digunakan bahan tekstil untuk kantung tidur, pakaian ski, dll.


14


6/23/2011

SENYAWA ALIFATIK POLIHALOGEN3. Bahan kimia perfluoro yang nonpolimer (hidrokarbon, eter, atau amina yang semua hidrogennya digantikan atom fluorin) juga menakjubkan dan berguna. Misalnya perfluorotributilamina (CF3CF2CF2CF2)3N dapat melarutkan 60% oksigen dan digunakan sebagai darah buatan 4. Klorofluorokarbon (CFC, dulu dikenal sebagai freon) diproduksi besar-besaran dalam bentuk CFC-11 dan CFC-12 yang dibuat melalui fluorinasi karbon tetraklorida.

Keduanya digunakan sebagai refrigeran, sebagai zat penghembus dalam pembuatan busa, sebagai cairan pembersih dan sebagai propelan aerosol. Bahan ini dapat terakumulasi di atas stratosfer dan merusak ozon. 5. Halon banyak digunakan sebagai pemadam api yang lebih ampuh dari CFC.


CFC, Lapisan Ozon dan Pertukarannya

SEKILAS TENTANG

15

Jimmy, ST, MT (Teknik Kimia - ITN Malang) 16


SEKILAS TENTANGSenyawa Organik Berhalogen dari Laut

SEKILAS TENTANGCFC, Lapisan Ozon dan Pertukarannya

6/23/2011


6/23/2011

TUGAS MANDIRI :1. Kerjakan soal 6.11-6.13; 6.18-6.27 dalam buku Hart-Suminar Edisi ke-11, ketiklah jawaban saudara menggunakan MS Word dengan sisipan Chemdraw Pro untuk penggambaran struktur kimia (waktu : 1 minggu/ 1 kelompok 2 orang) 2. Carilah sebuah jurnal atau paten yang berkaitan dengan refrigerator yang ramah lingkungan (tidak merusak ozon), kemudian buatlah ringkasannya untuk dipresentasikan Jumat, 4 Juni 2010 (1 kelompok 4 orang)


17

6. senyawa halogen organik

Documents