4. benzena electrophilic aromatic subst 2013-rev · contoh lain : senyawa berikut aromatis bukan ?...

49
1 Senyawa Aromatis Benzena

Upload: vunga

Post on 09-Mar-2019

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

1

Senyawa Aromatis

Benzena

Page 2: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

2

Teori ResonansiTeori Resonansi1. Bentuk Resonansi merupakan imaginer

– benzena mempunyai suatu struktur hibridyang merupakan gabungan dari semua bentuk struktur resonansi.

Struktur ResonansiBentuk “canonical”

Struktu Hibrid

Page 3: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

3

StrukturStrukturTeori Resonance benzena• Semua ikatan : equivalen• Elektron : terdelokalisasi mengelilingi

cincin

Page 4: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

4

• Struktur resonansi Kekulé• Bentuk/Struktuk canonical / resonansi• Strukur Hibrid / Resonansi

C

CC

C

CCH

H

H

H

H

H

C

CC

C

CC

H

H

H

HH

HC

CC

C

CC

H

H

H

H

H

H

Page 5: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

5

• Bentuk Resonansi hanya berbeda pada posisi elektron

• Posisi atom tidak berubah• Makin banyak Struktur Resonansi,

molekulnya semakin stabil.

Molekule distabilkan oleh resonansi

Teori ResonansiTeori Resonansi

Page 6: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

6

AromatisitasAromatisitas

Kriteria aromatis :• Cincin• planar• Terkonjugasi

– Overlaping orbital p terjadi pada seluruh atom• Elektron = (4n + 2) elektron

• Sistem stabilisasi resonansi mempunyai karakter yang harus dipenuhi

Page 7: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

7

AromatisitasAromatisitasContoh : Benzena

• Cincin

• Planar

• Terkonjugasi

• Elektron = 6 elektron

Page 8: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

8

AromatisitasAromatisitas

Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ?

cyclic

planar

conjugated 6 electrons X

cyclic

planar

conjugated 6 electrons X

Page 9: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

9

Tata Nama (Nomenclature)• Substituent diikuti benzena

• Ada penamaan umum

CH3

Metilbenzena(Toluena)

Cl NO2 OH

NH2

OH

OOMe

Nitrobenzena

Metoksibenzena(Anisol)

Amino benzenaAnilina

Hidroksi benzenaFenol

Klorobenzena

Asam Benzena KarboksilatAsam Benzoat

Page 10: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

10

Tata Nama (Nomenclature)Substituen yang sama diberi awalan di- (2), tri- (3), tetra-(4) dst.

CH3

CH3

1

2

3

4

5

6 CH3

CH3

1

2

3

4

5

6CH3

CH3

1

2

3

4

5

6

1,2-Dimetilbenzenao-Dimetilbenzenao-Xilena (o: ortho)

1,3-Dimetilbenzenam-Dimetilbenzenam-Xilena (m: meta)

1,4-Dimetilbenzenap-Dimetilbenzenap-Xilena (p: para)

Page 11: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

ReaksiReaksi

Substitusi Elektrofilik pada Aromatis

Reaksi yang terjadi pada Benzena : substitusi, bukan adisi

Br

BrBr2

BrBr

Br2never observed

H BrBr2

Page 12: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

12

Substitusi Elektrofilik pada AromatisAdisis Elektrofilik tidak terjadi karena akan merusak aromatisitas.

Page 13: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

13

A. Substitusi Electrofilik Aromatis

1. Reaksi Umum :

Page 14: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

14

A. Substitusi Electrofilik Aromatis

Mekanisme reaksi - two steps :

+ E B

H E

+ B

H E H EStep 1:

Resonansi menstabilkankarbokation

H E

+ B

E

+ H-B

Step 2:

Page 15: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

15

2. Reaksi dengan asam kuat (H2SO4, HBr, dll)

E+ = H+

Page 16: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

16

3. Halogenasi

a. Reaksi :+ X2

X

FeX3 when X = ClAlCl3 is also used

X = Cl, Brb. Mekanisme

Page 17: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

17

3. Halogenasi

Iodinasi

Klorinasi

Brominasi

Page 18: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

18

4. Nitrasi

Page 19: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

19

4. Nitrasia. Reaksi menggunakan H2SO4!

(from H2SO4)

Page 20: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

20

5. Sulfonasi

Mekanisme reaksi

Page 21: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

21

6. Alkilasi Friedel - Craftsa. Reaksi:

X = Cl, Br

b. mekanisme

Page 22: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

22

7. Asilasi Friedal - Craftsa. Reaksi

R C

O

Cl

CO R

AlCl3+ HCl

+

Page 23: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

23

b. mekanisme

Page 24: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

24

Page 25: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

25

Pengaruh gugus pengarah Substitusi Elektrofilik pada Aromatis

Reaksi pada anisol :

Gugus metoksi pengarah ortho, para.

Benzena dua substituen ada3 isomer :

Page 26: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

26

Substitent EffectsSubstitent EffectsSummary

HNH2 OCH3 Ar

OH R

ORTHO-/PARA-ACTIVATORS

CHO

COOR

COOH

COR

CN

NO2

META-DEACTIVATORS

Directing:Act/Deact:

X

ORTHO-/PARA-DEACTIVATORS

Strongest activators Strongest deactivators

Page 27: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

27

Page 28: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

28

There are two ways to look at these patterns.1. -donating substituents - let’s use E+ asthe electrophile:

Page 29: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

29

OCH3 OCH3HE

+

OCH3HE

+

OCH3HE

+

OCH3HE

+

E+OCH3

E

particularily stable

ortho substitution

Page 30: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

30

O CH3

O H

NH2

NR2

NH CO

R

- donating

etc.

Page 31: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

31

Page 32: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

32

Page 33: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

33

But -Cl, -Br, -I slow down electrophilic substitution

This brings up the other way to look at o, p activating groups:

E+ prefers to attack electron rich carbons

Page 34: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

34

2. -electron withdrawing

E+ prefers to attack electron rich carbons - so metasubstitution is preferred!

Page 35: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

35

The alternative argument goes like this:

(same thing happens at ortho attack)

Page 36: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

36

Page 37: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

37

Page 38: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

38

Page 39: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

39

Page 40: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

40

Page 41: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

41

C. Polysubstitution of aromatic compounds.•A general rule of thumb:1. Activating o,p directors are stronger than the meta directing

deactivators. 2. The alkyl groups and halides are in-between.3. Steric effects can be important.

Some simple examples - the directors work together:

Page 42: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

42

Page 43: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

43

Page 44: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

44

Some not - so - simple examples and tricks!

Page 45: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

45

Page 46: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

46

junk, tar…

Page 47: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

47

Tutorial Questions1. What are the four rules of aromaticity? 2. Draw one aromatic molecule, which does not contain a benzene ring.3. Draw the following molecules;

ortho-dibromobenzene, para-nitroaniline, phenol, meta-nitroanisole and 2,4,6-trinitrotoluene (TNT)4. Predict the major product for the following reaction, and name the product.

OH

CH3

+ Br2major product

5. Provide a brief synthesis for TNT starting from toluene6. Provide a mechanism for the following reaction;

Cl

O

O

AlCl3

Page 48: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

48

Tutorial QuestionsNO2

HNO3 / H2SO4 HNO3 / H2SO4

isomeric dinitrobenzenes

85%

A + B + C

1. Write a mechanism for the generation of the nitronium ion (NO2+) from concentrated nitric

and sulfuric acid.2. Write a mechanism for the nitration of benzene.

3. Draw dinitrobenzenes A-C.4. Predict the ratio of isomeric products A-C from the nitration of nitrobenzene, and comment

on the rate of nitration of benzene compared to nitrobenzene. Rationalize your answers with resonance structures.

5. Draw the structure of an aromatic that undergoes electrophilic aromatic substitution faster than benzene. Briefly give reasons for your answer.

Page 49: 4. BENZENA Electrophilic Aromatic Subst 2013-Rev · Contoh lain : Senyawa berikut aromatis bukan ? ... Reaksi pada anisol : Gugus metoksi pengarah ortho, para. Benzena dua substituen

49

Tutorial Questions

N2

N N NCH3

CH3

Cl_

+ A NaOAc, 0 ºC, H2O

B

+

1. Draw the chemical structure of A, and give a full reaction mechanism for the formation of yellow azo-compound B (Scheme 1).

NO2

A

NH2

BrBr

Br

HNO3 / H2SO4Br2 / FeBr2

Creagents X

D

D Ereagents & conditions, Y CuBr

2. Draw structures A, C and E, and give reagents & brief conditions X and Y. 3. Give a mechanism for the formation of C (Scheme 2).

Scheme 1

Scheme 2