ALKANA

Chem 331, Chapter 2 Copyright 2001, David R. Anderson

Alkana : senyawa organik yang miskin gugus fungsi Alkana umumnya non polar dan tak reaktif How to make “alkana” more useful in organic synthesis? Functionalization

Review Jenis pemutusan ikatan: - homolitik (terjadi pada pelarut non polar dan fasa gas) - heterolitik (terjadi pada pelarut polar dan terbatas pada situasi di mana keelektronegatifan A dan B dan gugus-gugus yang terikat pada mereka saling menstabilkan muatan (+) dan (-)) Kestabilan radikal menentukan kekuatan ikatan C-H Energi ikatan kekuatan berkurang : CH4> 1oC > 2oC > 3oC Kestabilan radikal ditentukan oleh delokalisasi elektron di mana orbital p pada pusat radikal overlapping dengan ikatan C-H di sebelahnya ……… hiperkonyugasi >>>struktur hampir planar, dengan posisi elektron tunggal pada orbital p pada posisi tegak lurus terhadap bidang molekul

Resonansi dan hiperkonyugasi: - pada keduanya terjadi interaksi elektron pada orbital p yang memberikan delokalisasi elektron  stabil - terdapat perbedaan pada tipe orbital: pada resonansi  tipe p overlap dengan orbital p pada hiperkonyugasi  overlap orbital-orbital ikatan tipe s Kestabilan radikal -pengaruh terjejalnya halangan antara substituen-substituen pada radikal alkil sekunder dan alkil tersier (steric crowding) yang semakin leluasa karena pengaruh perubahan geometri tetrahedral  planar (dalam radikal) (pada radikal tersier, substituen-substituen semakin berjauhan  halangan sterik makin berkurang, jadi makin stabil)

Rumus umum: CnH2n + 2 CH4 metana (natural gas, gas rawa (swamp) CH3–CH3 (C2H6) ethana CH3–CH2–CH3 (C3H8) propana (LPG) CH3CH2CH2CH3 (C4H10) butana 75-85% CH4 5-10% C2H6 1-5% C3H8

Isomers: normal and bercabang Pemantik “butane” : 5% n-butana 95% isobutana C4H10 n-butana “straight chain” isomer konstitutional Chem3D isobutana Rantai bercabang

C5H12 n-pentana isopentana neopentana C6H14 5 isomer C10H22 75 isomer C20H42 366,319 isomer obviously need system of nomenclature

Contoh soal: Gambarkan isomer konstitusional berikut. C6H14 (5) C7H16 (9) Check Answer

Jawaban: C6H14 (5) C7H16 (9)

Jenis-jenis karbon dalam senyawa:

Senyawa hidrokarbon  hanya mengandung karbon dan hidrogen Hidrokarbon jenuh : ikatan tunggal (ikatan s) …………. Alkana CnH2n+2 Hidrokarbon tak jenuh : mengandung ikatan ganda (ikatan p) ……CnH2n Hidrokarbon alifatik : rantai terbuka (lurus atau bercabang) Hidrokarbon siklik : CnH2n Cincin atau ikatan rangkap mengurangi 2 H pada ikatan rangkap atau tiap cincin Contoh: CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH=CH2 C4H10 C4H8 C4H8 CnH2n  mengandung 1 double bond equivalen (DBE) atau 1 ikatan rangkap atau1 cincin CnH2n-2  mengandung 2 double bond equivalen (DBE) atau 1 ikatan rangkap, 1 cincin, 2 ikatan rangkap, atau 2 cincin

Tatanama IUPAC (tatanama sistematik Trivial Tatanama IUPAC Rantai induk: normal alkana Nama sistematik: {rantai samping}rantai induk{suffix} Rantai induk: CH4 metana n-C11H24 undekana CH3CH3 etana n-C12H26 dodekana CH3CH2CH3 propana n-C13H28 tridekana CH3(CH2)2CH3 butana n-C14H30 tetradekana CH3(CH2)3CH3 pentana ¦ CH3(CH2)4CH3 heksana n-C20H42 ikosana n-C7H16 heptana n-C30H62 triakontana n-C8H18 oktana n-C40H82 tetrakontana n-C9H20 nonana ¦ n-C10H22 dekana etc. know to here (teens)

Substituent: gugus alkil methyl group ethyl group propyl isopropyl butyl sec-butyl isobutyl tert-butyl

Aturan IUPAC Tentukan rantai terpanjang yang kontinu (straight) =rantai induk 2. Beri nomor rantai induk, dengan no rendah ada pada karbon yang tersubstitusi 3. Dua atau lebih gugus yang identik diberi nama di, tri, tetra dll Rantai terpanjang 7 (not 6).  3-metilheptana. . 2,3,6-trimetilheptana (not 2,5,6-trimetil heptana) 2,2,6,6,7-pentametiloktana (not 2,3,3,7,7-pentametiloktane)

4. Gugus yang berbeda diurut secara alfabetis (di, tri, tetra, etc 4. Gugus yang berbeda diurut secara alfabetis (di, tri, tetra, etc. don’t count; n, sec, tert don’t count; iso does). 5. Jika penomoran sama untuk arah yang berbeda, pilih penomoran yang mengikuti alfabetis 6-etil-5-isopropil-2,2-dimetiloktana 5-etil-6-metildekana

7. Rantai samping kompleks (biasanya > 4 carbon) diberi nama 6. Jika dua atau lebih rantai sama panjangnya, pilih rantai yang memiliki jumlah substituen terbesar 7. Rantai samping kompleks (biasanya > 4 carbon) diberi nama sistematis a. mulai penomoran pada karbon yang terikat pada rantai induk b. nama ditulis dalam tanda kurung c. Huruf pertama diurut alfabetis, (regardless of what it is) 2,4,6-trimetil-5-propiloktana 4-(1,2-dimethylpropyl)-3-(1-methylethyl)- decane

Soal. Beri nama senyawa berikut: Check Answer

Jawaban 6-etil-2,2,5,7-tetrametilnonana (not 6,7-dietil-2,2,5-trimetiloktana. :) 8-sec-butil-7-tert-butil-4-isopropildodecana (hyphenated words aren’t alphabetized). OR 7-(2,2-dimetiletiyl)-4-(1-metiyletil)- 8-(2-metilpropiyl)dodecana

RUMUS UMUM CnH2n SIKLOALKANA siklopropana etilsiklobutana 1-isopropil-3-metilsiklopentana

Soal : Berilah nama senyawa-senyawa di bawah ini Check Answer

1,1,2-trimetilkloheksana 4-sikopentil-2,3-dimetilheksana 1,2-disiklopropiletana

Hubungan struktur dan sifat senyawa: Antaraksi intermolekular : Gaya London (or van der Waals) (lemah) Gaya London = antaraksi dipol-dipol yang lemah antar molekul non polar Gaya Van der Waals = antaraksi berbagai dipol-dipol secara kolektif b.p. CH4 -160ºC C2H6 -89 C3H8 -42 n-C4H10 -0.4 n-C5H10 36 vs Percabangan  titik didih rendah greater surface area for attraction Chem3D Senyawa non polar, larut dalam pelarut non polar (dietil eter, benzena)

Sifat kimia dari alkana (reaksi alkana) Alkana  kurang reaktif = parafin (parum afin = afinitas kecil) A. Pembakaran (Combustion) C8H18 +  Heats (enthalpies) of combustion: Hcomb ~ ~ ~ ~ 1307.5 kcal 1306.3 kcal 1304.6 kcal 1303.0 kcal ~ ~ ~ ~ CO2 + H2O More branched isomers have lower DHcomb, are more stable.

B. Reaksi halogenasi 250oC – 400oC sinar CH4 + X2 CH3X + HX Reaktivitas X2 : Cl2> Br2 (iodinasi tak terjadi) H : 3o > 2o > 1o 250oC – 400oC sinar CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

B. Reaksi oksidasi dan reduksi dalam senyawa organik oxidation fewer C-H bonds reduction more C-H bonds H2C=CH2 + H2O2  HO–CH2–CH2–OH H2C=CH2 + H2O  CH3–CH2–OH H2C=CH2 + H2  CH3–CH3

Penentuan bilangan oksidasi ] 1. Untuk setiap atom dalam ikatan, atom elektropositif bilangan oksidasinya +1, dan atom yang elektronegatif bilangan oksidasi -1 (If the atoms are the same, each atom gets a 0.) 2. Jumlah atom total . Oxidation number of carbon is +1 +1 +1 -1 = +2

Soal : tentukan bilangan oksidasi untuk karbon dalam tiap molekul Check Answer

Jawaban: C = +2 C1 = +3; C2 = -1 C = 0

Tentukanlah apakah reaksi berikut oksidasi, reduksi atau bukan keduanya. Check Answer

Jawaban: Oxidation: Each carbon changes from a -2 to a -1. Neither. One carbon changes from a -2 to a -3 (gets reduced), but the other carbon goes from a -2 to a -1 (gets oxidized.) No net change. Check Answer

more C-O bonds, fewer C-H bonds fewer C-O bonds, more C-H bonds B. Reaksi halogenasi 250oC – 400oC sinar CH4 + X2 CH3X + HX oxidation more C-O bonds, fewer C-H bonds reduction fewer C-O bonds, more C-H bonds