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

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 2 H McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

Contoh: C6H10 Senyawa jenuh dengan 6C adalah C6H14 Jadi ada 4 H yang tidak ada Ada 2 tingkat ketidakjenuhan Dua ikatan rangkap 2? Atau satu ikatan rangkap 3? Atau dua cincin Atau satu cincin dan satu ikatan rangkap dua

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

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

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003 Jika ada ikatan C-N Total H akan bertambah satu untuk setiap N yang ada McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003 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

Banyak alkena dikenal dengan nama umum/lazim/trivial Etilena = etena Propilena = propena Isobutilena = 2-metilpropena Isoprena = 2-metil-1,3-butadiena McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

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

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

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-gugus-gugus yang sama terletak berseberangan Masing-masing karbon harus mengikat dua gugus yang berbeda McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003 X McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003 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

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

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003 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

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

McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003 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

7.8 Adisi Elektrofilik pada Alkena Reaksi yang khas untuk alkena adalah reaksi adisi elektrofilik McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

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

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

Diagram energi adisi elektrofilik Proses reaksi dua tahap Tingkat transisi pertama energinya sangat tinggi McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

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

Contoh Hukum Markovnikov Adisi HCl pada 2-metilpropena Regiospecifik – satu produk terbentuk dari dua kemungkinan McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

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

Penalaran Hukum Markovnikov: Regiospesifik McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 6 (c) 2003

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