Transcript 6. Alkenes: Structure and Reactivity

7. Alkena:
Struktur dan Reaktivitas
Based on McMurry’s Organic Chemistry, 8th edition
©2012 Ronald Kluger
Department of Chemistry
University of Toronto
Alkena - Hidrokarbon dengan Ikatan
Rangkap Dua C-C
 Juga sering disebut olefin, tapi alkena lebih baik
 Meliputi banyak material yang terdapat di alam
Flavors, fragrances, vitamins
 Produk industri yang penting

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
2
7.2 Tingkat ketidakjenuhan
 Berhubungan dengan rumus molekul untuk struktur yang




mungkin
Tingkat ketidakjenuhan: jumlah ikatan rangkap atau cincin
Rumus untuk senyawa asiklik yang jenuh adalah: CnH2n+2
Masing-masing cincin atau ikatan rangkap menggantikan
2H
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
3
Contoh: C6H10
 Senyawa jenuh
dengan 6C adalah
C6H14

Jadi ada 4 H yang tidak
ada
H
H
C
H 3C
H
H
C
CH3
C
H
C
H
H
H
 Ada 2 tingkat
ketidakjenuhan




Dua ikatan rangkap 2?
Atau satu ikatan
rangkap 3?
Atau dua cincin
Atau satu cincin dan
satu ikatan rangkap dua
4
Tingkat ketidakjenuhan dan
Variasi
 Senyawa-senyawa dengan tingkat ketidakjenuhan yang
sama bisa mempunyai struktur yang sangat berbeda
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
5
Tingkat ketidakjenuhan bila ada
unsur yang lain
 Organohalogen (X: F, Cl, Br, I)
Halogen menggantikan hidrogen
 C4H6Br2 and C4H8 mempunyai satu ketidakjenuhan
 Atom oksigen- jika terikat dengan ikatan tunggal
 Tidak mempengaruhi total H

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
6
Jika ada ikatan C-N
 Total H akan bertambah satu untuk setiap N yang ada
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
7
7.3 Pemberian nama
 Cari rantai karbon kontinyu yang terpanjang yang
mengandung ikatan rangkap
 Beri nomer rantai karbon, sehingga karbon-karbon ikatan
rangkap dua mempunyai nomer paling rendah
 Cincin diberi awalan “siklo”
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
8
Banyak alkena dikenal dengan
nama umum/lazim/trivial
 Etilena = etena
 Propilena = propena
 Isobutilena = 2-
metilpropena
 Isoprena = 2-metil-1,3butadiena
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
9
7.4 Struktur elektronik alkena
 Atom karbon ikatan rangkap terhibridisasi sp2
 Punya tiga orbital sp2 yang ekivalen terpisah 120º
pada bidang datar
 Punya satu orbital p
 Kombinasi elektron dalam dua orbital sp2 dari dua
atom karbon membentuk ikatan  diantaranya
 Tumpang tindih orbital p secara lateral membentuk
ikatan 
 Adanya orbital  terisi menghalangi rotasi sekitar
ikatan 
 Rotasi dicegah dengan adanya penghalang energi
tinggi ikatan , sekitart 268 kJ/mole dalam etilena
10
Rotation of  Bond Is Prohibitive
 Ini mencegah rotasi ikatan rangkap karbon-karbon
(tidak seperti ikatan tunggal karbon-karbon).
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
11
6.5 Cis-Trans Isomerism in Alkenes
 Adanya ikatan rangkap
karbon-karbon dapat
menghasilkan dua struktur
yang mungkin
 isomer cis- dua gugus
yang sama terdapat
pada sisi yang sama
pada ikatan rangkap
dua
 isomer trans-gugusgugus yang sama
terletak berseberangan
 Masing-masing karbon
harus mengikat dua gugus
yang berbeda
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
12
X
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
13
7.6 Penandaan E,Z
 Penamaan Cis, trans
hanya bekerja pada ikatan
rangkap disubstitusi
 Bila karbon-karbon ikatan
rangkap dua mengalami
tetrasubstitusi →
digunakan penandaan E,
Z untuk menyatakan
kedua stereoisomer
 Gugus-gugus pada
masing-masing karbon
ikatan rangkap diberi
urutan prioritas McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
14
Penamaan stereokimia E,Z
 Gugus-gugus pada
masing-masing karbon
ikatan rangkap diberi
urutan prioritas
 Bila gugus dengan
prioritas tinggi terletak
berseberangan → isomer
E (entgegen)
 Bila gugus dengan
prioritas tinggi ada pada
sisi yang sama → isomer
Z (Zusmmen)
 Untuk menentukan urutan
prioritas digunakan deret
Chan-Ingold-Prelog
15
7.7 Stabilitas Alkena
 Cis alkena kurang stabil dibanding trans alkena
 Dibandingkan dengan panas hidrogensinya: Ho
 Isomer yang kurang stabil adalah yang berenergi tinggi

Membebaskan panas yang lebih tinggi
Alkena yang lebih tersubstitusi lebih stabil dari pada yang
kurang tersubstitusi
 Tetrasubstitusi > trisubstitusi > disubstitusi > monosusbtitusi
 hyperconjugation menstabilkan alkena
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
16
Membandingkan stabilitas alkena
 Evaluasi panas yang dibebaskan bila ikatan C=C diubah
ke C-C
 Alkena yang lebih stabil akan membebaskan lebih sedikit
panas
 Trans butena membebaskan panas 5 kJ lebih rendah
dari pada cis-butena
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
17
Hiperkonjugasi
 Elektron pada orbital terisi tetangganya  menstabilkan
orbital  antibonding yang kosong
 Gugus alkil lebih baik dari pada H
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
18
7.8 Adisi Elektrofilik pada Alkena
 Reaksi yang khas untuk alkena adalah
reaksi adisi elektrofilik
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
19
7.8 Adisi Elektrofilik HX ke Alkena
 Mekanisme reaksi umum: adisi elektrofilik
 Penyerangan elektrofil (seperti HBr) pada ikatan  alkena
 Menghasilkan karbokation dan ion bromida
 Karbokation adalah suatu elektrofil, kemudian bereaksi
dengan ion bromida (suatu nukleofil)
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
20
Contoh adisi elektrofilik HX
 Adisi HBr ke 2-Methyl-
propene
 H-Br menstransfer proton
ke C=C
 Membentuk intermediet
karbokation
 Kation yang lebih stabil
terbentuk
 Bromida menyerang
karbokation
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
21
Diagram energi adisi elektrofilik
 Proses reaksi dua tahap
 Tingkat transisi pertama energinya sangat tinggi
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
22
7.9 Orientasi adisi elektrofilik: Hukum
Markovnikov
 Dalam alkena yang tidak simetris, HX dapat
bereaksi dengan dua cara, tapi satu cara lebih
disukai dari pada yang lain (regiospesifik)
 Hukum Markovnikov: Adisi HX pada alkena yang
tidak simetris, H akan terikat pada karbon yang
kurang tersubstitusi (mempunyai H lebih banyak)
dan X terikat pada karbon yang tersubstitusi alkil
lebih banyak (mempunyai H lebih sedikit)
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
23
Contoh Hukum Markovnikov
 Adisi HCl pada 2-metilpropena
 Regiospecifik – satu produk terbentuk dari dua
kemungkinan
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
24
Energi karbokation dan Hukum
Markovnikov
 Karbokation yang lebih stabil, terbentuk lebih cepat
 Karbokation tersier dan tingkat transisi yang terkait adalah
lebih stabil dari pada karbokation primer
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
25
Penalaran Hukum Markovnikov: Regiospesifik
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
26
7.10 Struktur Karbokation dan
Stability
 Karbokation adalah planar dan karbon
trikoordinat dikelilingi oleh 6 elektron dalam
orbital sp2
 Orbital yang keempat dari karbon adalah
orbital p yang kosong
 Stabilitas dari karbokation tersebut
urutannya (dari yang paling stabil) adalah:
Karbokation: 3º > 2º > 1º > +CH3
McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter
6 (c) 2003
27
28