REAKSI-REAKSI ORGANIK

1. Reaksi Oksidasi pada Senyawa Hidrokarbon

Reaksi Oksidasi adalah reaksi pengikatan oksigen oleh suatu zat.Sumber oksigen pada reaksi oksidasi disebut oksidator. Oksidator yang paling banyak digunakan adalah udara (02), tetapi dapat juga senyawa yang mudah melepaskan oksigen. Contoh senyawa oksidator antara lain: kalium klorat (KC10J, kalium permanganat (KMnOJ, hidrogen peroksida (H202), asam nitrat (HN03), dan asam sulfat pekat (H2S04).

Suatu senyawa alkana yang bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida dan air disebut dengan reaksi pembakaran. Perhatikan persamaan reaksi oksidasi pada senyawa hidrokarbon berikut.

CH_4(g) + O_2(g) → CO_2(g) + H₂O_(g)

Reaksi pembakaran tersebut, pada dasarnya merupakan reaksi oksidasi. Pada senyawa metana (CH₄) dan karbon dioksida (CO₂) mengandung satu atom karbon. Kedua senyawa tersebut harus memiliki bilangan oksidasi nol maka bilangan oksidasi atom karbon pada senyawa metana adalah –4, sedangkan bilangan oksidasi atom karbon pada senyawa karbon dioksida adalah +4.

Bilangan oksidasi atom C pada senyawa karbon dioksida meningkat (mengalami oksidasi), sedangkan bilangan oksidasi atom C pada senyawa metana menurun.

2. Reaksi Adisi pada Senyawa Hidrokarbon

Reaksi adisi adalah reaksi pemutusan ikatan rangkap (pengubahan ikatan rangkap menjadi ikatan kovalen tunggal ). Reaksi adisi antara lain dapat digunakan untuk membedakan alkana dengan alkena. Reaksi pengenalan ini dilakukan dengan penambahan bromine (Br₂) yang berwarna merah coklat. Terjadinya reaksi adisi ditandai dengan hilangmya warna merah coklat daro bromin (Br₂). Karena alkana tidak memiliki ikatan rangkap ( tidak mengalami reaksi adisi adisi ) warna merah dari bromin tidak berubah.
Dalam suatu reaksi adisi suatu alkena, ikatan pi terputus dan pasangan elektronnya digunakan untuk membentuk dua ikatan sigma baru. Dalam tiap kasus, atom karbon sp²  direhibridisasi menjadi sp³. Senyawa yang mengandung ikatan pi biasanya berenergi lebih tinggi daripada senyawa yang sepadan yang mengandung hanya ikatan sigma; oleh karena itu reaksi adisi biasanya eksoterm.Reaksi adisi hanya dapat terjadi pada senyawa yang memiliki ikatan rangkap seperti alkena dan alkuna. Alkena dan alkuna dapat mengalami reaksi adisi dengan hidrogen, halogen maupun asam halida (HX).


Reaksi Adisi Alkuna oleh Hidrogen
Reaksinya dapat digambarkan secara umum sebagai berikut.

Jika senyawa karbon memiliki ikatan rangkap dua (alkena) atau rangkap tiga (alkuna) dan pada atom-atom karbon tersebut berkurang ikatan rangkapnya, kemudian digantikan dengan gugus fungsi (atom atau molekul). Reaksi tersebut dinamakan  reaksi adisi. Perhatikan reaksi antara 1-propena dengan asam bromida menghasilkan 2-bromopropana sebagai berikut.

Hidrokarbon yang memiliki ikatan rangkap dua atau rangkap tiga merupakan senyawa tak jenuh. Pada senyawa tak jenuh ini memungkinkan adanya penambahan atom hidrogen. Ketika suatu senyawa tak jenuh direaksikan dengan hidrogen halida maka akan menghasilkan produk tunggal.

Aturan Markovnikov: adisi asam terhadap alkena yang tak simetri, atom H akan mengikat atom H lebih banyak.

3. Reaksi Substitusi pada Senyawa Hidrokarbon

Reaksi substitusi merupakan reaksi penggantian gugus fungsi (atom atau molekul) yang terikat pada atom C suatu senyawa hidrokarbon. Pada reaksi halogenasi alkana, atom hidrogen yang terikat pada atom C senyawa alkana digantikan dengan atom halogen. Ketika campuran metana dan klorin dipanaskan hingga 100°C atau radiasi oleh sinar UV maka akan dihasilkan senyawa klorometana, seperti reaksi berikut.

CH_4(g) + Cl_2(g)       →       CH₃Cl_(g) + HCl_(g)

Jika gas klorin masih tersedia dalam campuran, reaksinya akan berlanjut seperti berikut.

CH₃Cl_(g) + Cl_2(g)     →     CH₂Cl_2(g) + HCl_(g)

CH₂Cl_2(g) + Cl_2(g)    →     CHCl_3(g) + HCl_(g)

CHCl_3(g) + Cl_2(g)     →     CCl_4(g) + HCl_(g)

4. Reaksi Eliminasi pada Senyawa Hidrokarbon

Reaksi eliminasi merupakan reaksi peruraian suatu molekul menjadi molekul-molekul lain di mana salah satu molekul dikatakan tereliminasi. Reaksi eliminiasi dapat juga dikatakan sebagai reaksi pembentukan ikatan rangkap dari ikatan tunggal (kebalikan dari reaksi adisi).

Reaksi eliminasi H₂ dari alkana menjadi alkena

CH₃ - CH₂ - CH₃ --> CH₃ - CH = CH₂ + H₂
 

Reaksi eliminasi air (dehidrogenasi) dari alkohol

Alkohol dapat bereaksi membentuk alkena dengan bantuan katalis H₂SO₄ pekat berlebih pada suhu 180^oC.

CH₃ - CH₂ - OH --> CH₂ = CH₂ + H₂O

Reaksi eliminasi HX dari haloalkana (dehidrohalogenasi)

Haloalkana R - X dapat bereaksi dengan gugus - OH yang larut dalam alkohol seperti NaOH etanolis atau CH₃OK, membentuk alkuna.

Masalah :

Dalam reaksi adisi, molekul senyawa yang mempunyai ikatan rangkap menyerap atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal. Saya pernah membaca bahwa Senyawa benzena sukar mengalami reaksi adisi. Padahal, senyawa benzena memiliki ikatan rangkap ? mengapa hal tersebut bisa terjadi? kemudian saya ada membaca literatur bahwa reaksi benzena umumnya melalui reaksi substitusi, walaupun ada sebagian reaksi yang melalui reaksi adisi. bagaimana mekanisme reaksi benzena mengalami reaksi adisi?

HIDROKARBON AROMATIK

hidrokarbon aromatik merupakan hidrokarbon dengan ikatan tunggal dan atau ikatan ganda di antara atom-atom karbonnya. Konfigurasi 6 atom karbon pada senyawa aromatik dikenal dengan cincin benzena. Hidrokarbon aromatik dapat berupa monosiklik atau polisiklik. Senyawa hidrokarbon aromatik, meliputi; benzena, toluen, etil benzen, xylen(sebagai BTEX), fenol dan kresol. Senyawa – senyawa ini berbasiskan pada gugusan cincin yang tersusun oleh enam atom karbon. Senyawa aromatik ditandai dengan sifat ikatan antar atom karbon dalam cincin, yaitu ikatan tunggal dan ikatan ganda.

Struktur utama senyawa aromatik yang menjadi dasar sifat-sifat kimianya adalah cincin benzena. Cincin benzena biasa digambarkan sebagai segi-enam beraturan dengan tiap sudut ditempati oleh atom C yang mengikat satu atom H dan ikatan rangkap yang berselang-seling antara dua atom C yang berurutan (lihat gambar di bawah ini). Gambaran ini sempat menguasai senyawa aromatik untuk beberapa puluh tahun sebelum akhirnya diubah karena sifat-sifat utama ikatan rangkap tidak tampak pada gambaran struktur benzena sebelumnya. Hidrokarbon aromatik banyak pula terdapat dalam minyak bumi. Contoh senyawa hidrogen aromatik sebagai berikut :

Hidrokarbon aromatik, senyawa yang mengandung paling tidak satu cincin benzena. Senyawa heterosiklik yang mencakup atom-atom nonkarbon dalam struktur cincinnya dan polimer molekul rantai panjang gugus berulang. Benzena (C₆H₆) adalah hidrokarbon induk dari senyawa yang sangat stabil yang dikenal sebagai senyawa aromatik. Dalam benzena, menyiratkan struktur yang sangat tak jenuh. Misalnya, bandingkan jumlah hidrogennya dengan heksana, C₆H₁₄, atau sikloheksana C₆H₁₂, yang keduanya memiliki enam karbon tetapi jenuh.

Meskipun rumus molekulnya demikian, benzena pada umumnya tidak berperilaku seperti senyawa tak jenuh. Misalnya, senyawa ini tidak menghilangkan warna larutan bromin seperti layaknya alkena dan alkuna, atau mudah dioksidasi oleh kalium permanganat. Benzena juga tidak menjalani reaksi adisi yang khas untuk alkena atau alkuna. Sebaliknya, reaksi utama benzena ialah substitusi. Contohnya bila diolah dengan bromin dengan bantuan feri bromida sebagai katalis, benzena menghasilkan bromobenzena dan hidrogen bromida.

 Menurut Friedrich August Kekule, Jerman (1865), struktur Benzena dituliskan sebagai cincin dengan enam atom karbon yang mengandung tiga buah ikatan tunggal dan tiga buah ikatan rangkap yang berselang seling. Benzena tidak sama dengan bensin. Benzena merupakan senyawa golongan aromatik dikenal aromatik karena berbau sedap, sedangkan bensin merupakan campuran senyawa alkana.

Tatanama Benzena yaitu : monosubstitusi (satu sustituen), disubstitusi (dua substituen) dan polisubstitusi (lebih dari dua substituen). Benzena mudah disubstitusi, Reaksi substitusi pada Benzena diantaranya substitusi aromatik elektrofilik. Substitusi pertama terdiri dari Halogenasi, Nitrasi, Sulfonasi, Alkilasi dan Asilasi.Substitusi kedua, yaitu Benzena monosubstitusi mengalami lagi substitusi, sehingga menghasilkan disubstitusi, dimana produk disubstitusi tergantung pada substituen pengarah orto,meta dan para.

Tatanama Senyawa Aromatik

a.      Tata nama satu substituen

Cl                                 OH                                    CH₃
Kloro benzena             Hidroksi benzena                    Metil benzena
Fenil klorida                   Fenil alkohol                            Toluen
Fenol
NO₂ NH₂
Nitro benzena        Amino benzena
Fenil Amina
Anilina

b.      Tata nama dua substituen

Dua atom H pada cincin benzena diganti oleh dua atom atau gugus atom. Jika substituen letaknya berdekatan di C no.1 dan 2 dinamakan posisi orto. Jika substituen letaknya terhalang oleh satu atom C dinamakan posisi meta (atom C di No. 1 dan 3) Jika substituen letaknya terhalang oleh dua atom C dinamakan posisi para (atom C di no.1 dan 4).

Hanya satu monobromobenzena atau monoklorobenzena yang pernah diisolasi; artinya tidak ada isomer yang diperoleh dari kedua reaksi tersebut. Ini menyiratkan bahwa keenam hidrogen pada benzena mestinya setara secara kimia. Hidrogen manapun yang digantikan oleh bromin, kita memperoleh monobromobenzena yang sama.

Teori orbital, juga bermanfaat dalam menjelaskan struktur benzena. Setiap atom karbon pada benzena hanya berhubungan dengan tiga atom lain (dua karbon dan satu hidrogen). Jadi, setiap atom karbon terhibridisasi sp2, seperti pada etilena. Dua orbital sp2 pada setiap atom karbon bertumpang-tindih dengan orbital yang serupa dari atom karbon disebelahnya membentuk ikatan sigma pada cincin heksagonal. Orbital sp2 yang ketiga dari setiap karbon bertumpang-tindih dengan orbital 1s dari hidrogen membentuk ikatan sigma. Tegak lurus pada bidang yang dibentuk oleh tiga orbital sp2 pada setiap karbon terdapat orbital p yang mengandung satu elektron, yaitu elektron valensi keempat. Orbital p pada keenam atom karbon dapat bertumpang-tindih secara lateral membentuk orbital pi yang menciptakan satu cincin atau awan elektron diatas dan di bawah bidang cincin. Bangun cincin benzena dari enam karbon terhibridisasi sp2 ditampilkan secara skematis pada gambar dibawah ini. Model ini menjelaskan tentang keplanaran benzena.

Hidrogenasi ikatan rangkap karbon-karbon merupakan reaksi eksotermik. Banyaknya energi (kalor) yang dilepas ialah sekitar 26 sampai 30 kkal/mol untuk setiap ikatan rangkap. Nilai tepatnya bergantung pada substituen yang melekat pada ikatan rangkap. Bila dua ikatan rangkap dalam suatu molekul dihidrogenasi, besar kalor yang dilepaskan adalah dua kalinya, dan seterusnya.

Pada benzena, dapat diketahui bahwa beberapa substituen (misalnya OH dan CH3) mempercepat reaksi, dan substituen lain (Cl dan NO2) menghalangi reaksi. Kita tahu dari bukti lain bahwa gugus hidroksil dan metil lebih bersifat pendonor elektron dibandingkan hidrogen, sedangkan gugus kloro dan nitro lebih bersifat penarik elektron dibandingkan dengan hidrogen.

Pengamatan ini juga mendukung mekanisme elektrofilik pada substitusi. Jika laju reaksi bergantung pada serangan elektrofilik artinya pencari elektron pada cincin aromatik, maka substituen yang bersifat pendonasi elektron ke cincin akan meningkatkan rapatan elektronnya, dan dengan demikian mempercepat reaksi, substituen yang bersifat menarik elektron dari cincin akan menurunkan rapatan elektron dalam cincin dan dengan begitu memperlambat reaksi. Pola reaktivitas ini tepat seperti yang teramati, tidak saja dengan nitrasi tetapi juga dengan semua reaksi substitusi aromatik elektrofilik. Suatu substituen dianggap sebagai pengaktif (aktivating) jika lajunya lebih cepat dan pendeaktif (deactivating) jika lajunya lebih lambat daripada reaksinya pada benzena.

Dalam semua gugus pengarah meta, atom berhubungan dengan cincin membawa muatan positif penuh atau parsial dan dengan demikian akan menarik elektron dari cincin. Semua pengarah meta dengan demikian juga merupakan gugus pendeaktif cincin. Sebaliknya, gugus pengarah orto, para pada umumnya memasuk elektron ke cincin dan dengan demikian merupakan pengaktif cincin. Pada halogen (F, Cl, Br, dan I) kedua efek yang berlawanan ini mengakibatkan pengecualian pada aturan tersebut. Karena bersifat sebagai penarik elektron kuat, halogen merupakan pendeaktif cincin, namun karena adanya pasangan elektron bebas, maka halogen ialah pengarah orto, para. Sejumlah besar senyawa dapat dibuat dari zat-zat dengan cincin benzena yang digabungkan. Yang paling terkenal dari senyawa semacam ini adalah naftalena, yang digunakan dalam kamper. Senyawa ini dan banyak senyawa serupa lainnya terdapat dalam aspal cair. Beberapa senyawa dengan beberapa cincin merupakan karsinogen yang kuat-senyawa tersebut dapat menyebabkan kanker pada manusia dan binatang.

Masalah :

Tatanama Benzena yaitu : monosubstitusi (satu sustituen), disubstitusi (dua substituen) dan polisubstitusi (lebih dari dua substituen).dapatkan anda membantu saya untuk menjelaskan bagaimana tatanama benzena seperti di atas?