1
SENYAWA AROMATIK Senyawa hidrokarbon adalah senyawa yang terdiri dari hidrogen dan karbon, contohnya alkana, alkena dan alkuna. Berdasarkan bentuk rantai karbonnya, senyawa hidrokarbon dibagi dalam 2 bagian, yaitu hidrokarbon rantai terbuka (alifatik) dan hidrokarbon rantai tertutup (siklik). Hidrokarbon rantai tertutup dapat dibedakan lagi menjadi senyawa alisiklik, yaitu senyawa hidrokarbon dengan rantai tertutup baik jenuh atau tidak jenuh dan senyawa
aromatik yaitu senyawa yang mempunyai rantai tertutup membentuk cincin benzena serta memiliki aroma yang khas.
A. Senyawa Aromatik Homosiklik dan Heterosiklik 1. Senyawa aromatik homosilik Senyawa homosiklik homosiklik adalah senyawa siklik siklik yang atom lingkarnya lingkarnya hanya tersusun oleh atom karbon, contohnya benzena. benzena.
Benzena Benzena merupakan suatu anggota dari kelompok besar senyawa aromatik, yakni senyawa yang cukup distabilkan oleh delokalisasi elektron-pi. Senyawa benzena pertama kali disintesis oleh Michael Faraday pada tahun 1825, dari gas yang dipakai sebagai bahan bakar lampu penerang.Sepuluh tahun kemudian diketahui bahwa benzena memiliki rumus molekul C6H6 sehingga disimpulkan disimpulkan bahwa benzena benzena memiliki ikatan rangkap r angkap yang lebih banyak daripada alkena. Dari residu berminyak yang tertimbun dalam pipa induk gas di London. Saat ini sumber utama benzena, benzena tersubtitusi dan senyawa aromatic adalah petroleum : sebelumnya dari ter batubara hamper 90% senyawa aktif bahan obat obat adalah senyawa senyawa aromatik aromatik : rumus struktur mempunyai mempunyai inti benzena.
Struktur Benzena Ikatan rangkap pada benzena berbeda dengan ikatan rangkap pada alkena.
Ikatan rangkap rangkap pada alkena dapat dapat mengalami reaksi adisi, adisi,
2
sedangkan sedangkan ikatan rangkap r angkap pada benzena tidak dapat diadisi, tetapi benzena dapat bereaksi secara substitusi. Contoh: Reaksi adisi
: C2H4 + Cl2 --> C2H4Cl2
Reaksi substitusi
: C6H6 + Cl2 --> C6H5Cl + HCl
Menurut Friedrich August Kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120°. Ikatan antaratom karbon adalah ikatan rangkap dua dan tunggal bergantian (terkonjugasi). Analisis sinar-X terhadap struktur benzena menunjukkan bahwa panjang ikatan antaratom karbon dalam benzena sama, yaitu 0,139 nm. Adapun panjang ikatan rangkap dua C=C adalah 0,134 nm dan panjang ikatan tunggal C – C adalah 0,154 nm. Jadi, ikatan karbonkarbon pada molekul benzena berada di antara ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal. Hal ini menggugurkan menggugurkan struktur dari Kekule.
Kekulé menggambarkan struktur benzena dengan atom-atom karbon dihubungkan dihubungkan satu dengan yang lain membentuk suatu cincin. H
H C
H
H
H
C
H
C
C
C
C
C
C
C
C H
H
C
H
H
C
CH2
C
H C C
C H
C H
H
H
I
Formula Kekule
II
H III
Formula Dewar
August Kekulé pada tahun 1865 : Struktur tersebut menggambarkan bahwa struktur struktur benzena tersusun
3 ikatan rangkap di dalam cincin 6
anggota. Ketiga ikatan rangkap rangkap tersebut dapat bergeser bergeser dan kembali dengan cepat cepat sedemikian sehingga 2 bentuk yang mungkin tersebut tidak dapat dipisahkan.
3
Orbital benzena Setiap karbon pada benzena mengikat 3 atom lain menggunakan orbital hibridisasi sp2 membentuk molekul yang planar. Benzena merupakan molekul simetris, berbentuk heksagonal dengan o
sudut ikatan 120 . Setiap atom C mempunyai orbital ke empat yaitu
orbital p. p. Orbital p akan mengalami tumpang suh (overlapping) membentuk awan elektron sebagai sumber elektron.
2. SENYAWA AROMATIK HETEROSIKLIK Menurut Erich Huckel, suatu senyawa yang mengandung cincin beranggota lima atau enam bersifat aromatik jika:
semua atom penyusunnya terletak dalam bidang datar (planar)
setiap atom yang membentuk cincin memiliki satu orbital 2p
memiliki elektron pi dalam susunan siklik dari orbital-orbital 2p sebanyak 4n+2 (n= 0, 1, 2, 3, …)
Di samping benzena dan turunannya, ada beberapa jenis senyawa lain yang menunjukkan
sifat
aromatik,
yaitu
mempunyai ketidakjenuhan tinggi dan tidak menunjukkan reaksi-reaksi seperti alkena. Senyawa benzena termasuk dalam golongan senyawa homosiklik, yaitu senyawa yang memiliki hanya satu jenis atom dalam sistem cincinnya. Terdapat senyawa heterosiklik, yaitu senyawa yang memiliki lebih dari satu jenis atom dalam sistem cincinnya, yaitu cincin yang tersusun dari satu atau lebih atom yang bukan atom karbon. Sebagai contoh, piridina dan pirimidina adalah
4
senyawa aromatik seperti benzena. Dalam piridina satu unit CH dari benzena digantikan oleh atom nitrogen yang terhibridisasi sp2, dan dalam pirimidina dua unit CH digantikan oleh atom-atom nitrogen yang terhibridisasi sp2. Senyawa-senyawa heterosiklik beranggota lima seperti furan, tiofena, pirol, dan imidazol juga termasuk senyawa aromatik.
B. SENYAWA TURUNAN BENZENA Kemudahan
benzena
mengalami
reaksi
substitusi
elektrofilik
menyebabkan benzena memiliki banyak senyawa turunan. Semua senyawa karbon yang mengandung cincin benzena digolongkan sebagai turunan benzena. Berikut ini beberapa turunan benzena yang umum: Tabel 1 : Senyawa Turunan Benzena Struktur
Nama
Toluena
p-xilena
Stirena
Anilina
Fenol
5
Benzaldehid
Asam Benzoat
Benzil Alkohol
Selain senyawa-senyawa di atas, masih banyak lagi senyawa turunan benzena yang terdapat di sekitar kita baik itu dengan satu substituen yang terikat pada cincin benzena, ataupun dua substituen atau lebih.
C. TATANAMA SENYAWA BENZENA Semua senyawa yang mengandung cincin benzena digolongkan sebagai senyawa turunan benzena. Penataan nama senyawa turunan benzena sama seperti pada senyawa alifatik, ada tata nama umum (trivial) dan tata nama menurut IUPAC yang didasarkan pada sistem penomoran. Dengan tata nama IUPAC, atom karbon dalam cincin yang mengikat substituen diberi nomor terkecil. Menurut IUPAC, benzena dengan satu substituen diberi nama seperti pada senyawa alifatik, sebagai gugus induknya adalah benzena. Contoh:
6
Benzena dengan gugus alkil sebagai substituen, diklasifikasikan sebagai golongan arena. Penataan nama arena dibagi dibagi ke dalam dua golongan berdasarkan berdasarkan panjang rantai alkil. Jika gugus alkil berukuran kecil (atom C6) maka gugus alkil diambil sebagai substituen dan benzena sebagai induknya. Contoh:
Jika gugus alkil alkil berukuran besar (atom (atom C 6) maka benzena benzena dinyatakan dinyatakan sebagai substituen dan alkil sebagai rantai induknya. Benzena sebagai substituen – (C6 H5 – , disingkat – diberi nama fenil – (C6 disingkat – ph). ph). Contoh:
Benzena dengan dua gugus substituen diberi nama dengan awalan: orto – orto – (o – ), ), meta – (m – ), ), dan para – (p – ). ). rto – diterapkan terhadap substituen – untuk posisi 1 dan 3, dan para – untuk berdampingan (posisi 1 dan 2), meta meta – substituen dengan posisi 1 dan 4.
7
Jika gugus substituen sebanyak tiga atau lebih, penataan nama menggunakan penomoran dan ditulis secara alfabet. Nomor terkecil diberikan kepada gugus fungsional (alkohol, aldehida, atau karboksilat) atau gugus dengan nomor paling kecil. Urutan prioritas penomoran untuk beberapa substituen yang umum:
Arah tanda panah menunjukkan substituen yang semakin prioritas, maka penomorannya penomorannya dengan nomor yang semakin kecil Sedangkan jika terdapat tiga substituen atau lebih pada cincin benzena, maka sistem o, m, p tidak dapat diterapkan lagi dan hanya dapat dinyatakan dengan angka. Semua senyawa aromatis berdasarkan benzen, C 6H6, yang memiliki enam karbon. Setiap sudut dari segienam memiliki atom karbon yang terikat dengan hidrogen. 1. Kasus dimana penamaan didasarkan pada benzen. a. Klorobenzen Ini merupakan contoh sederhana dimana sebuah halogen terikat pada cincin benzen. Penamaan sudah sangat jelas. Penyederhanaannya menjadi C6H5Cl. Sehingga anda dapat dapat (walau mungkin mungkin
tidak!) menamainya menamainya
fenilklorida. Setiap kalo anda menggambar cincin benzen dengan sesuatu terikat padanya sebenarnya anda menggambar fenil. Untuk mengikat sesuatu anda harus membuang sebuah hidrogen sehingga menghasilkan fenil.
8
b. Nitrobenzen Golongan nitro, NO 2, terikat pada rantai benzen.
Formula sederhananya C 6H5NO2. c. Metilbenzen Satu lagi nama yang jelas. Benzen dengan metil terikat padanya. Golongan alkil yang lain juga mengikuti cara penamaan yang sama.Contoh, etilbenzen. Nama lama dari metilbenzen adalah toluen, anda mungkin masih akan menemui itu.
Formula sederhananya C 6H5CH3. d. (Klorometil)benzen Variasi dari metilbensen dimana satu atom hidrogen digantikan dengan atom klorida. Perhatikan tanda dalam kurung ,(klorometil) . Ini agar anda dapat mengerti bahwa klorin adalah bagian dari metil dan bukan berikatan dengan cincin.
Jika lebih dari satu hidrogen digantikan dengan klorin, penamaan akan menjadi (diklorometil)benzena atau (triklorometil) benzen. Sekali lagi perhatikan pentingnya tanda kurung. e. asam benzoik (benzenacar (benzenacarboxylic boxylic acid) Asam benzoik merupakan nama lama, namun masih umum digunakan -lebih mudah diucapkan dan ditulis. Apapun sebutannya terdapat asam karboksilik, -COOH, terikat pada cincin benzen.
9
2. Kasus dimana penamaan berdasarkan Fenil Ingat bahwa golongan fenil adalah cincin benzen yang kehilangan satu atom karbon – karbon – C C6H5. a. fenilamine Fenilamin adalah adalah amin primer primer yang mengandung -NH 2 terikat pada benzen.
Nama lama dari fenilamin adalah anilin, dan anda juga dapat menamakanya aminobenzena. b. fenileten Molekul eten dengan fenil berikatan padanya. Eten adalah rantai dengan dua karbon dengan ikatan rangap. Karena itu fenileten berupa:
Nama lamanya Stiren -monomer dari polystyren. pol ystyren. c. feniletanon Mengandung rantai dengan dua karbon tanpa ikatan rangkap. rangkap. Merupakan golongan adalah keton sehingga sehingga ada C=O pada pada bagian tengah. tengah. Terikat pada rantai karbon adalah fenil.
10
d. feniletanoat Ester dengan dasar dasar asam etanoik. Atom hidrogen pada pada -COOH digantikan dengan golongan fenil.
e. fenol Fenol memiliki -OH terikat pada benzen sehingga sehingga formulanya formulanya menjadi C6H5OH.
Senyawa Aromatik dengan lebih dari suatu golongan terikat pada cincin benzen. Menomori cincin Salah satu golongan yang terikat pada cincin diberi nomor satu.Posisi yang lain diberi nomor 2 sampai 6. Anda dapat menomorinya searah atau berlawanan arah dengan jarum jam. Sehingga menghasilkan nomor yang terkecil. Lihat contoh untuk lebih jelas
Contoh: Menambah atom atom klorin pada cincin cincin Lihat pada senyawa berikut:
11
Semuanya berdasar pada metilbenzen dan dengan itu metil menjadi nomor 1 pada cincin. Mengapa 2-Klorometilbenzen dan dan bukan 6-klorometil benzen? benzen? Cincin dinamai searah jarum jamdalam kasus ini karena angka 2 l ebih kcil dari angka 6. asam 2-hidrobenzoik 2-hidrobenzoik Juga disebut sebagai sebagai asam 2-hidroksibenzenkarbolik. 2-hidroksibenzenkarbolik. Ada -COOH terikat pada cincin dan karena penamaan berdasarkan benzoik maka golongan benzoik menjadi nomor satu. Pada posisi disampingnya terdapat hidroksi -OH dengan nomor 2.
asam benzena-1,4-dikarbok benzena-1,4-dikarboksilik silik “di”
menunjukkan adanya dua asam karboksilik dan salah satunya berada
diposidi 1 sedangkan yang lainnya berada pada posisi nomor 4.
2,4,6-trikloofenol 2,4,6-trikloofenol Berdasarkan dengan fenol dengan -OH terikat pada nomor 1 dari rantai karbon dan klorin pada posisi nomor 2,4 dan 6 dari cincin karbon.
2,4,6-triklorofenol adalah antiseptik antiseptik terkenal terkenal TCP. metil 3-nitrobenzoat Nama ini merupakan nama yang akan anda temui pada soal-soal latihan me-nitratkan cincin benzen. Dari namanya ditunjukkan bahwa metil 3-nitrobenzoat merupakan golongan golongan ester (akhiran oat). Dan metil tertulis terpisah.
12
Ester ini berdasarkan berdasarkan asam T, asam 3-nitrobenzoik -dan kita mulai mulai dari sana. sana. Akan ada cincin benzen benzen dengan -COOH pada nomor satu dari cincin dan nitro pada nomor 3. untuk menghasilkan ester sebuah hidrogen pada
-COOH
degantikan dengan metil. Metil 3-nitrobenzoat menjadi:
D. KESTABILAN BENZENA Berbeda dengan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan rangkap lainnya, benzena tidak mudah mengalami reaksi adisi
Reagen
Sikloheksena
KMnO encer 4
Br /CCl 2
4
Benzena
Terjadi oksidasi, cepat
Tidak bereaksi
Terjadi Adisi, cepat
Tidak bereaksi
Terjadi Adisi, cepat
Tidak bereaksi
Terjadi
Terjadi
(dlm
gelap) HI
H + Ni 2
hidrogenasi,
o
lambat,
25 C, 2
20 lb/in.
hidrogenasi, o
2
100-200 C, 1500 lb/in.
Kestabilan cincin benzena secara kuantitatif dapat dilihat dari panas hidrogenasi dan pembakarannya.
Panas hidrogenasi dan pembakaran benzena lebih rendah dari pada harga perhitungan
13
l a i s n e t o P i g r e n E
Sikloheksatriena + 3H 2 Energi resonansi (36 kkal) Sikloheksadiena + 2H 2
Bensena + 3H 2
Sikloheksena + H 2
85,8 (Hit) 49,8 (Eks)
57,2 (Hit)
28,6 (Eks)
55,4 (Eks)
Sikloheksana
Profil Panas Hidrogenasi dan kestabilan : Bensena, Sikloheksadiena dan Sikloheksena
E. REAKSI BENZENA (R. Substitusi) 1. Reaksi Nitrasi Campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat dengan volume sama dikenal sebagai campuran nitrasi. Jika campuran ini ditambahkan ke dalam benzena, akan terjadi reaksi eksotermal. Jika suhu dikendalikan pada 55°C maka hasil reaksi utama adalah nitrobenzena, suatu cairan berwarna kuning pucat. Reaksinya secara umum: H2SO4
C6H6 + HONO 2
C6H5
(berasap)
+
NO 2
H2O
Nitrobensena
Mekanisme (1)
+
H3O
HONO2 + 2 H2SO4
-
+ 2 HSO4
+
NO2 ion nitronium
H
(2)
+ C6H6
NO2
C6H5
Lambat NO2
H
(3)
C6H5
+ NO2
--
HSO4
C6H5 NO2
+
H2SO4
Cepat
14
2. Reaksi Sulfonasi Sulfonasi merupakan reaksi substitusi atom H pada benzena oleh gugus sulfonat. Reaksi ini terjadi t erjadi apabila benzena dipanaskan dengan asam sulfat pekat sebagai pereaksi. (1)
-
+
H3O
2 H2SO4
+ 2 HSO4
SO3
+
H
SO3
(2)
+ C6H6
C6H5
Lambat -SO3
H
(3)
C6H5
+
--
HSO4
C6H5
--
SO3
+
H2SO4
Cepat
--
SO3
(4)
C6H5 SO3--
+
+
C6H5
H3O
SO3H
+
H2O
3. Alkilasi Benzena Penambahan katalis AlCl 3 anhidrat dalam reaksi benzena dan haloalkana atau asam klorida akan terjadi reaksi sangat eksotermis. Jenis reaksi ini dinamakan reaksi Friedel-crafts. Contoh persamaan reaksi:
4. Reaksi halogenasi
+
Sebagai elektrofil adalah X , dihasilkan dari reaksi antara X 2 + FeX3. FeX3 (misalnya FeCl 3) adalah suatu asam Lewis yang berfungsi sebagai katalis. Katalis asam Lewis lain yang dapat digunakan adalah AlCl 3, AlBr3. Contoh:
15
5. Reaksi Friedel-Crafts Reaksi Friedel-Crafts meliputi reaksi alkilasi dan reaksi r eaksi asilasi. Reaksi alkilasi:
Sebagai elektrofil dalam reaksi alkilasi Friedel-Crafts adalah ion karbonium (R+). Karena melibatkan ion karbonium, maka seringkali terjadi reaksi penyusunan ulang (rearrangement) membentuk karbonium yang lebih stabil. Contoh reaksi alkilasi:
Reaksi asilasi:
Sebagai elektrofil dalam reaksi asilasi Friedel-Crafts adalah ion asilium, terbentuk dari hasil reaksi:
Ion asilium Pada reaksi asilasi Friedel-Crafts tidak terjadi reaksi penataan ulang. Dalam reaksi alkilasi dan asilasi Friedel-Crafts juga digunakan katalis asam Lewis, misalnya FeCl3, FeBr3, AlCl3, AlBr3. Contoh reaksi asilasi:
16
Jadi, dapat disimpulkan benzena lebih mudah mengalami reaksi substitusi daripada reaksi adisi.
F. SIFAT FISIKA DAN KIMIA Sifat Fisik:
Zat cair tidak berwarna
Memiliki bau yang khas
Mudah menguap
Benzena digunakan sebagai pelarut.
Tidak larut dalam pelarut polar seperti air air, tetapi larut dalam pelarut yang kurang polar atau nonpolar, seperti eter dan tetraklorometana t etraklorometana
Larut dalam berbagai pelarut organik.
Benzena dapat membentuk campuran azeotrop dengan air.
Densitas : 0,88
Sifat Kimia:
Bersifat bersifat toksik-karsinogenik toksik-karsinogenik (hati-hati menggunakan menggunakan benzena sebagai pelarut, hanya gunakan apabila tidak ada alternatif lain misalnya toluena)
Merupakan senyawa nonpolar
Tidak begitu reaktif, tapi mudah terbakar dengan menghasilkan banyak jelaga
Lebih mudah mengalami reaksi substitusi dari pada adisi.
17
Titik didih dan leleh dapat dilihat tabel berikut: No.
Nama
Titik Leleh
Titik Didih
1
BENZENA
5,5
80
2
TOLUENA
- 95
111
3
o-XILENA
- 25
144
4
m-XILENA
- 48
139
5
p-XILENA
13
138
(Fessenden dan fessenden,454-455:1982) fessenden,454-455:1982) .
G. CARA PEMBUATAN 1.
Memanaskan natrium benzoat kering dengan natrium hidroksida berlebih akan menghasilkan benzena. Contoh :
2.
Mereaksikan asam benzenasulfonat benzenasulfonat dengan uap air ai r akan menghasilkan benzena. Contoh :
18
3.
Mereduksi fenol dengan logam seng akan menghasilkan benzena. Contoh:
4.
Mengalirkan gas asetilena ke dalam tabung yang panas dengan katalis Fe-CrSi akan menghasilkan benzena. Contoh :
H. KEGUNAAN DAN DAMPAK BENZENA DALAM KEHIDUPAN a. Kegunaan 1. Benzena digunakan sebagai pelarut. 2. Benzena juga digunakan sebagai prekursor dalam pembuatan obat, plastik, karet buatan dan pewarna. 3. Benzena digunakan untuk menaikkan angka oktana bensin. 4. Benzena digunakan sebagai pelarut untuk berbagai jenis zat. Selain itu benzena juga digunakan sebagai bahan dasar membuat stirena (bahan membuat sejenis karet sintetis) dan nilon – 66. 66. 5. Asam Salisilat – hidroksibenzoat. Asam salisilat adalah nama lazim dari asam o o – hidroksibenzoat. Ester dari asam salisilat dengan asam asetat digunakan sebagai obat dengan nama aspirin atau asetosal. 6. Asam Benzoat Asam benzoat digunakan sebagai pengawet pada berbagai makanan olahan.
19
7. Anilina Anilina merupakan bahan dasar untuk pembuatan zat-zat warna diazo. Reaksi anilina dengan asam nitrit akan menghasilkan garam diazonium, dan proses ini disebut diazotisasi. 8. Toluena Kegunaan toluena yang penting adalah sebagai pelarut dan sebagai bahan baku pembuatan zat peledak trinitrotoluena (TNT) 9. Stirena Jika stirena mengalami polimerisasi akan terbentuk polistirena, suatu jenis plastik yang banyak digunakan untuk membuat insulator listrik, bonekaboneka, bonekaboneka, sol sepatu, serta piring dan cangkir. 10. Benzaldehida Benzaldehida digunakan sebagai zat pengawet serta sebagai bahan baku pembuatan parfum karena memiliki bau yang sedap. 11. Natrium Benzoat Seperti asam benzoat, natrium benzoat juga digunakan sebagai bahan pengawet pengawet makanan dalam kaleng. 12. Fenol Fenol (fenil alkohol) dalam kehidupan sehari-hari lebih dikenal dengan nama karbol atau lisol, dan dipergunakan sebagai zat disinfektan (pembunuh bakteri) karena dapat menyebabkan denaturasi protein.
b.
Dampak 1. Benzena sangat beracun dan menyebabkan kanker (karsinogenik). 2. Benzena dapat menyebabkan kematian jika terhirup pada konsentrasi tinggi, sedangkan pada konsentrasi rendah menyebabkan sakit kepala dan menaikkan detak jantung.
20
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Senyawa Aromatik . (online). (http://id.wikipedia.org/senyawaorganik, diakses 22 April 2012)
Budimarwanti. 2008. Struktur, tatanama, aromatisitas dan reaksi substitusi elektrofilik senyawa benzena, Ebook digital : Jogjakarta
Fessenden dan Fessenden. 1982. Kimia Organik . Erlangga : Jakarta
Tim Dosen Universitas Airlangga. 2009. Airlangga: Surabaya
Senyawa
Organik . Universitas
