Reaksi Substitusi Elektrofilik Aromatik Nitrasi Aromatik, Sulfonasi Aromatik, Hidrogenasi Senyawa aromatik/hidrokarbon aromatic (nama lainnya adalah Arena) adalah hidrokarbon siklik yang memiliki ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal yang berselang-seling. Salah satu jenis hidrokarbon aromatic yang paling paling terkenal adalah benzene. Benzena merupakan senyawa senyawa aromatic yang paling sederhana yang tidak reaktif dan mudah terbakar. Benzena memiliki struktur siklik dengan ikatan rangkap dua dan tunggal yang selang-seling. Struktur benzena pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1825. Faraday menemukan senyawa benzena dari suatu gas yang digunakan dalam lampu penerangan. Benzena memiliki rumus molekul C6H6. Biasanya, suatu senyawa yang memiliki ikatan rangkap mudah mengalami reaksi adisi. Akan tetapi, berdasarkan percobaan dilaboratorium, ternyata benzena sukar mengalami reaksi adisi dan justru lebih mudah mengalami reaksi substitusi seperti halnya senyawa alkana. Reaksi substitusi yang biasa terjadi pada senyawa ini adalah reaksi substitusi elektrofilik. Jenis-jenis reaksi substitusi elektrofilik aromatik antara lain brominasi, klorinasi, iodinasi, nitrasi, sulfonasi, hidrogenasi, dan alkilasi FiedelCrafts. Namun, untuk makalah ini, hanya dibahas mengenai reaksi substitusi elektrofilik aromatic jenis nitrasi, sulfonasi, dan hidrogenasi.
Nitrasi +
+
Nitrasi adalah reaksi antara ion NO 2 dengan benzene. Ion NO2 dibuat dengan mereaksikan asam sulfat (H2SO4) dengan asam nitrat (HNO3). Reaksi nitrasi adalah reaksi yang berjalan dengan bantuan katalis. Apabila tanpa bantuan katalis, reaksi ini akan berjalan lambat karena energy aktivasinya yang tinggi sehingga membutuhkan bantuan energy berupa panas yang tinggi untuk bereaksi. Adanya substituent lain dalam benzena, dapat membuat rekasi nitrasi berjalan cepat atau mungkin juga berjalan lambat. Adanya substituen –CH3 pada benzene akan membuat reaksi nitrasi berjalan cepat karena cincin benzene menjadi lebih reaktif. Akan tetapi, apabila terdapat substituent Cl- pada benzene, maka reaksi nitrasi akan berjalan lambat. Reaksi nitrasi akan menghasilkan nitrobenzene. Reaksi nitrasi terjadi antara °
suhu 50-55 C. Nitrasi berlangsung dalam dua tahap, yaitu :
Tahap 1 (lambat) : tahap pertama adalah serangan elektrofilik, dimana yang +
bertindak sebagai elektrofil adalah ion NO 2
Tahap 2 (cepat)
: hasil serangan elektrofilik yang berupa ion benzenonium akan
mengalami pelepasan H+ dengan cepat. Ion H+ kemudian akan ditangkap oleh HSO4- dan menghasilkan kembali H 2SO4 Catatan : sebelum mulainya reaksi tahap pertama, asam nitrat HNO3 terlebih dahulu akan bereaksi dengan asam sulfat H 2SO4 Berikut adalah mekanisme reaksi dari nitrasi :
O H
O
S O
O O
H
H
O
N O
H
H
O
O +
N O
+
_ HSO4
Tahap I (lambat) dan Tahap 2 (cepat)
Nitronium-cation HNO 3
+
H2SO4 H
NO2
+
+
HSO4-
+
H2O
Tahap I
Proceeds through a -complex
Tahap II
O2 N -H
+
O2 N
O2 N
H
H
+
O2 N
H
+
CH
HC +
-
CH
HSO4
Hidrogenasi Setelah melalui proses reaksi nitrasi, kemudian akan dihasilkan produk, yaitu nitrobenzene. Nitrobenzene adalah bahan baku utama pembuatan aniline. Untuk membuat aniline, nitrobenzene harus mengalami reaksi hidrogenasi katalitik. Katalis yang dapat digunakan untuk reaksi hidrogenasi ini antara lain Pd atau silica gel yang terbuat dari adsorbed cupproaammonium sulfate, yang berbentuk serbuk (10-20 % tembaga) dengan ukuran (20-150 m). Berikut adalah mekanisme reaksi hidrogenasinya :
Berikut detil mekanisme reaksinya :
Sulfonasi Selain nitrasi, benzene juga dapat mengalami reaksi sulfonasi. Sulfonasi adalah reaksi substitusi atom H +
+
pada benzene dengan ion sulfonat (HSO3 ). Untuk menghasilkan ion HSO3 , SO3 terlebih dahulu °
°
direaksikan dengan asam sulfat (H2SO4). Reaksi sulfonasi berlangsung antara suhu 180 C-195 C. Berikut adalah mekanisme reaksi sulfonasi :
SO3
+
H2SO4 H
HSO 3
+
+
HSO4-
-
HSO4
Proceeds through a -complex
HO 3S -H
+
HO 3S
HO 3S
H
H
+
HO 3S +
CH
HC +
CH
H
Referensi :
Anonim. PPT Senyawa Benzena (Aromatis): Substitusi Elektrofilik FMIPA, UNY. 2007. Hidrogenasi Nitrobenzena menggunakan Pd-PdO/Al2O3 dan Pd-PdO/C. Diambil dari Jurnal Pendidikan Matematika dan Sains Edisi 2. Tahun XII. Nopember 2007 Hal 100-107. Yogyakarta: FMIPA UNY McGraw Hill. Chapter 12: Reactions of Arenes, Electrophilic Aromatic Substituion Nitration. Diambil dari www.mhe.com/physsci/chemistry/carey/student/otc/ chl2nitration.html [Diakses pada 21 April 2013 pukul 13.15] Octaria, Monita. Nitrasi Pembuatan Nitrobenzena. Diambil dari www.scribd.com/doc/84672032/nitrasi [Diakses pada 21 April 2013 pukul 12.35] Wikipremed MCAT. Electrophilic Aromatic Substituion – Nitration. Diambil dari www.wikipremed.com/03_organicmechanism.php?mch_code=030206_020 [Diakses pada 21 April 2013 pukul 12.18] Wikipremed MCAT. Electrophilic Aromatic Substituion – Sulfonation. Diambil dari www.wikipremed.com/03_organicmechanism.php?mch_code=030206_030 [Diakses pada 21 April 2013 pukul 07.54]
