Senyawa Aromatik: Benzena dan Turunannya

          Benzena (C₆H₆) adalah senyawa induk dari golongan besar zat organik ini. Sifat-sifat benzena paling baik digambarkan dengan kedua struktur resonansi berikut:

Benzena merupakan molekul segienam datar dengan atom-atom karbon yang terletak pada keenam sudutnya. Semua ikatan karbon-karbon sama panjang dan kuatnya, sama halnya dengan semua ikatan karbon-hidrogen, dan semua sudut CCC dan HCC adalah 120º. Jadi, setiap atom karbon terhibridisasi sp², setiap atom itu membentuk tiga ikatan sigma dengan dua atom karbon di sebelahnya dan dengan atom hidrogen. Susunan ini menyisakan satu orbital 2p_z yang tidak terhibridisasi pada setiap atom karbon, tegak lurus terhadap bidang molekul benzena, atau cincin benzena, satu sebutan yang sering digunakan. Sejauh ini uraiannya menyerupai konfigurasi etilena (C₂H₄), kecuali dalam hal ini terdapat enam orbital 2p_z tidak terhibridisasi dalam susunan melingkar.

Karena bentuk dan orientasinya yang serupa, masing-masing orbital 2p_z, saling tumpang-tindih dengan dua orbital yang lain, yaitu dengan satu orbital pada setiap atom karbon di sebelahnya. Menurut aturan, interaksi enam orbital 2p_z, menyebabkan terbentuknya enam orbital molekul pi, dimana tiga diantaranya berupa ikatan dan tiga lagi berupa antiikatan. Karena itu, molekul benzena dalam keadaan dasar mempunyai enam elektron dalam tiga orbital molekul ikatan pi, dua elektron dengan spin berpasangan disetiap orbital.

Dalam molekul etilena, tumpang-tindih dua orbital 2p_z, menghasilkan satu orbital molekul ikatan dan satu orbital molekul antiikatan, yang terlokalisasi pada kedua atom C. Tetapi, interaksi orbital 2p_z, dalam benzena mengarah pada pembentukan orbital molekul terdelokalisasi (delocalized molecular orbital), yang tidak terbatas diantara kedua atom bersebelahan yang saling berikatan saja, tetapi juga meluas hingga tiga atom atau lebih. Karena itu, elektron yang berada di setiap tempat pada orbital-orbital ini bebas bergerak di seputar cincin benzena. Dengan alasan ini struktur benzena kadang digambarkan sebagai:

dimana lingkaran menunjukkan bahwa ikatan pi antar atom karbon tidaklah terbatas pada satu pasangan atom; tapi, kerapatan elektron pi terbagi merata ke seluruh molekul benzena. Seperti akan kita lihat berikutnya, delokalisasi elektron menyumbangkan kestabilan tambahan pada hidrokarbon aromatik.

Kita sekarang dapat menyatakan bahwa setiap ikatan karbon-karbon dalam benzena mengandung satu ikatan sigma dan satu ikatan pi “parsial”. Karena itu, orde ikatan antar dua atom karbon bersebelahan yang mana pun adalah antara 1 dan 2. Dengan demikian teori orbital molekul menawarkan satu alternatif pada pendekatan resonansi, yang didasarkan pada teori ikatan valensi.

Tata Nama Senyawa Aromatik

Penamaan benzena monosubstituen, yaitu benzena dengan satu atom H yang telah digantikan oleh atom atau gugus atom yang lain, tidaklah rumit, seperti ditunujukkan di bawah ini:

jika terdapat lebih dari satu substituen, kita harus menandai letak gugus yang kedua relatif terhadap yang pertama. Cara sistematis untuk memenuhinya adalah dengan menomori atom karbon sebagai berikut:

Ada tiga macam dibromobenzena yang mungkin:

Awalan o- (orto-), m- (meta-), dan p- (para-) juga digunakan untuk menandakan letak relatif dua gugus substituen, seperti ditunjukkan di atas untuk dibromobenzena. Senyawa dengan dua gugus substituen yang berbeda dinamai sesuai aturan di atas. Jadi,

dinamai 3-bromonitrobenzena, atau m-bromonitrobenzena.

Akhirnya kita mengetahui bahwa gugus yang mengandung benzena dikurangi satu atom hidrogen (C₆H₅) disebut gugus fenil. Dengan demikian molekul berikut disebut 2-fenilpropana:

Sifat-sifat dan Reaksi Senyawa Aromatik
Benzena berupa cairan tidak berwarna yang mudah terbakar yang diperoleh terutama dari minyak bumi dan aspal cair. Barangkali sifat kimia benzena yang paling luar biasa adalah sifatnya yang relatif inert. Walaupun mempunyai rumus empiris yang sama seperti asetilena (CH) dan mempunyai derajat ketidakjenuhan yang tinggi, benzena jauh kurang reaktif dibandingkan etilena dan asetilena. Kestabilan benzena merupakan akibat delokalisasi elektron. Kenyataanya, benzena dapat dihidrogenasi, tetapi sangat sulit. Reaksi berikut dilakukan pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan reaksi serupa untuk alkena:

Kita telah melihat sebelumnya bahwa alkena bereaksi cepat dengan halogen dan hidrogen halida untuk membentuk produk adisi, karena ikatan pi dalam C=C dapat diputuskan dengan mudah. Reaksi yang paling umum antara halogen dan benzena adalah reaksi substitusi. Sebagai contoh.

Perhatikan bahwa jika reaksinya adalah reaksi adisi, delokalisasi elektron akan rusak dalam produknya dan molekul tersebut tidak akan mempunyai sifat khas aromatiknya yang tidak reaktif.

Gugus alkil dapat dimasukkan ke dalam sistem cincin dengan mereaksikan benzena dengan alkil halida menggunakan AlCl₃ sebagai katalis:

Sejumlah besar senyawa dapat dibuat dari zat-zat dengan cincin-cincin benzena yang digabungkan. Beberapa hidrokarbon aromatik polisiklik ini ditunjukkan pada Gambar 11.16. Yang paling terkenal dari senyawa semacam ini adalah naftalena, yang digunakan dalam kamper. Senyawa ini dan banyak senyawa serupa lainnya terdapat dalam aspal cair. Beberapa senyawa dengan beberapa cincin merupakan karsinogen yang kuat-senyawa tersebut dapat menyebabkan kanker pada manusia dan binatang.

Figure 24.7 Some polycyclic aromatic hydrocarbons. Compounds denoted by * are potent carcinogens. An enormous number of such compounds exist in nature.

Referensi: Raymond Chang

Untuk materi kimia lainnya dapat Anda baca pada link berikut:  KLIK DI SINI