Senyawa Halogen Organik(organohalogen)

Tim Dosen Kimia FTP - UB

Pendahuluan

• Organohalogen sebagai pelarut, insektisida, dan bahan sintesis organik.

• Beberapa organohalogen bersifat racun, sehingga harus hati-hati.

Misalnya : kloroform (CHCl3) dan karbontetraklorida (CCl4), DDT mengakibatkankerusakan hati

• Rumus Umum dan tatanama

alkil halida (R-X)

halida vinilik

aril halida (Ar-X)

H3C I

H3CH2C Cl

Iodomethane

Chloro-ethane

Br

Bromo-benzene

H2C CH

Cl

H2C C

HC CH3H3C

Br

Chloro-ethene

2-Bromo-pent-2-ene

Tipe Struktur Alkil Halida

H2C X R

HC X

R'

R C

R'

X

R''

primer sekunder tersier

R

Tipe struktur (cont’d)

CH2C Cl

CH3

CH3

H3C CH2 I

Cl

Br

CH3

Nama Umum / Trivial dan IUPAC

Nama Trivial Nama IUPAC

Isopropil klorida 2-kloropropana

Sec-butil klorida 2-klorobutana

Isobutil klorida 1-kloro-2-metilpropana

Tert-butil klorida 2-kloro-2-metilpropana

Allil klorida 3-kloro-1-propena

Vinil klorida Kloro etena

Benzil klorida Kloro metil benzena

Fenil klorida Kloro benzena

Sifat fisisNama IUPAC Nama trivial Rumus Td, oC

Klorometana Metil klorida CH3Cl -24

Diklorometana Metilena klorida CH2Cl2 40

Triklorometana Kloroform CHCl3 61

Tetraklorometana Karbon tetraklorida CCl4 77

Bromometana Metil bromida CH3Br 5

Iodometana Metil iodida CH3I 43

• Kenaikan Mr dan kenaikan polarizabilitas (karenasubstitusi oleh halogen) kenaikan titik didih

Reaksi substitusi

• Atom karbon ujung suatu alkil halidamempunyai muatan parsial positif mudahdiserang nukleofilik menyebabkan reaksisubstitusi.

• Dalam reaksi substitusi, halida (X) sebagaigugus pergi (leaving group).

• Halida merupakan leaving group yg baikkarena merupakan basa yang sangat lemah.

• Kemudahan lepas (reaktivitas): I> Br > Cl > F

Reaksi substitusi

• Spesies yang menyerang alkil halida disebutnukleofilik (Nu-).

• Nu- biasanya adalah basa Lewis anion(bermuatan negatif) atau molekul polarnetral yang punya PEB.

Ex : OH-, CH3O-, H2O, CH3OH, CH3NH2

• Reaksi substitusi / penggantian olehnukleofilik reaksi substitusi nukleofilik

• Nukleofilisitas : ukuran kemampuan suatupereaksi untuk menyebabkan (terjadinya) suatu reaksi substitusi nukleofilik

• Biasanya semakin kuat suatu basasemakin baik sebagai nukleofil

H2O ROH Cl- Br- OH- I- -C N-OR

naiknya nukleofilisitas

Reaksi eliminasi

• Lawan nukleofil adalah elektrofil (E+) asam Lewis seperti H+, ZnCl2.

• Produk suatu reaksi eliminasi : alkena

• Unsur H dan X keluar dari alkil halida disebut juga reaksi dehidrohalogenasi.

R X Y- R Y X-

Reaksi Umum :

Alkil halida Gugus pengganti

Gugus pergi (leaving group)

Mekanisme

SN1 SN2

Produk

Reaksi substitusi

Reaksi SubstitusiNukleofilik

unimolekular(SN1)

Reaksi SubstitusiNukleofilikbimolekular (SN2)

Mekanisme SN2

• Reaksi SN2 : alkil halida primer atau sekunder + Nu-

kuat (OH-, CN-, dll)

• Nu- menyerang sisi belakang atom C tetrahedral yang terikat pada sebuah halogen, maka :

Terbentuk ikatan baru

Ikatan C-X (gugus pergi)

• Reaksi serempak, melewati terbentuknya keadaantransisi yg melibatkan 2 partikel (Nu- dan RX) bimolekular

• Terjadi inversi konfigurasi (utk molekul kiral), ex : R menjadi S

Mekanisme SN2

• Organic Chemistry_ SN2 nucleophilicsubstitution - YouTube_2.FLV

OH-+ Br HO Br

-

HO + Br-

keadaan transisireaktanNu- produk gugus pergi

hampir terbentuk

hampir putus

(R) (S)

C2H5

H

CH3

C2H5H

CH3

H

C2H5

CH3

Faktor yang mempengaruhi reaksiSN• Energi aktivasi terlampaui terbentuk

produk

• Faktor sterik :

Untuk mekanisme SN2 : 3oRX < 2oRX < 1oRX < CH3X

3oRX mekanisme SN1

Mekanisme SN1

• Reaktan : halida tersier

• Reaksi SN1 adalah reaksi ion

Pematahan alkil halida (lepasnya gugus pergi) menjadi sepasang ion halida dan karbokation (C+)

note : C+ yg terbentuk stabil laju reaksi makincepat : +CH3 < CH3+CH2 < (CH3)2+CH < (CH3)3C+

Penggabungan C+ dengan Nu- menghasilkan produk

• Produk :

Pada SN2 : hasilnya satu

Pada SN1 : hasilnya campuran rasemik ( konfigurasi R dan S)

Mekanisme SN1

• SN1.FLV

CH3

C4H9

C2H5

OH

CH3

C4H9HO

C2H5

S (50%) R (50%)

+OH-+ Cl

reaktanNu-

C4H9

C2H5

CH3

H2O

Reaksi :

Mekanisme SN1

OH- + Cl

zat antarareaktanNu-

C4H9

C2H5

CH3

C4H9C2H5

CH3

H2O+ + Cl-

zat antara

C4H9C2H5

CH3

+ + OH-+

CH3

C4H9

C2H5

OH

CH3

C4H9HO

C2H5

S (50%) R (50%)

+

lambat

cepat

Reaksi Eliminasi bimolekular (E2)

• Reaksi E2 cenderung dominan bilamenggunakan basa kuat seperti OH- dan OR-

pada T tinggi

• Reaksi berjalan serempak

Basa membentuk ikatan dengan hidrogen

Elektron C-H membentuk ikatan pi

Leaving group bersama sepasangelektronnya meninggalkan ikatan sigma C-Br

• Kenaikan laju reaksi : 1o < 2o < 3o

Mekanisme E2

H C

H

H

C

H

Br

CH3ROC C

H

RO

Br

CH3

H

H

H H2C CH

+ ROH + Br-CH3

C

H

C

X

NuC C

H

Nu

X

C C + NuH + X

Reaksi Eliminasi unimolekuler (E1)

• Mekanisme :

Ionisasi alkil halida, membentuk C+ rx lambat

Basa merebut proton dari atom karbon ygterletak berdampingan dengan C+. Elektronikatan sigma C-H bergeser ke arah muatan positifsehingga terbentuk alkena

• Kondisi reaksi sama dengan SN1 (polar, basalemah) reaksi bersaingan.

• Kenaikan laju : 3oRX > 2oRX

Mekanisme E1

H C

H

H

C

CH3

Br

CH3 C C

H

CH3

CH3

H

H+

+ Br-

zat antara (C+)

lambat

C C

H

CH3

CH3

H

H+

zat antara (C+)

C C

H

CH3

CH3

H

H+

keadaan transisi

H2O

H2OH2C

CH3

CH3

Reaksi bersaing : SN vs E

• Alkil halida primer cenderung reaksisubstitusi : SN2

• Alkil halida tersier eliminasi (E2) denganbasa kuat (OH-, OR-), atau SN1 dan E1 denganbasa sangat lemah (H2O, ROH)

• Alkil halida sekunder substitusi (SN2) daneliminasi (E2)

Reaksi bersaingan

• Alkil halida 2o :

Nu- kuat SN2

Nu- lemah SN1

Basa kuat E2

1o RCH2XNu-

RCH2Nu

2o R2CHX

Nu-

SN2+E2

E2

basa kuat

R2CHNu + alkena

alkena

3o R3CX

Nu- lemah

SN1+E1

E2

basa kuat

R3CNu + alkena

alkena

Reaksi bersaingan

H3C

CH3

CH3

Br

OH-

H2O

solven nonpolar

solven polar

C CH2

H3C

H3C

H3C OH

CH3

CH3

+ C CH2

H3C

H3C

+ H2O + Br-

+ HBr

20%80%

100%