KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK

Senyawa Rantai Terbuka

Dalam senyawa rantai terbuka, gugus-gugus yang terikat pada ikatan sigma dapat berotasi mengitari ikatan tersebut. Oleh karena itu atom-atom tersebut pada molekul rantai terbuka kita dapat mengasumsikan berbagai macam posisi secara relatip gugus yang satu terhadap yang lain. Misal senyawa sederhana etana, dapat memiliki banyak isomer konformasi. Isomer konformasi adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul, rumus bangun, sifat kimia dan sifat fisika yang sama tetapi berbeda posisi gugusnya secara ruang akibat rotasi bebas melalui ikatan tunggal. Untuk menggambarkan konformasi dapat digunakan dua tipe formula yaitu flying wedge drawind dan proyeksi Newman.

Sebelumnya digambar secara proyeksi Fischer lebih dahulu.

Rumus molekul CH₄ dan C₂H₆

Ket Gambar; Garis mendatar berarti ikatan keluar bidang menuju si peninjau. Sedangkan garis ke atas berarti ikatan keluar bidang menuju miring ke atas menjauhi si peninjau dan garis ke bawa berarti keluar bidang miring ke bawah menjauhi si peninjau.

Senyawa Rantai Tertutup

Rantai siklik dalam kimia menunjukkan rumus bangun senyawa atau gugus yang memiliki rantai karbon tertutup, baik berbentuk lingkaran maupun cincin. Penggunaannya dikontraskan dengan rantai alifatik.

Senyawa rantai tertutup terbagi menjadi dua jenis yaitu: Senyawa homosiklik, dan senyawa heterosiklik

 

Senyawa Homosiklik

Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik. senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup.

SENYAWA ALISIKLIK

Suatu senyawa alisiklik adalah suatu senyawa organik berupa alifatik sekaligus siklik. Senyawa ini mengandung satu atau lebih cincin karbon, baik jenuh maupun tak jenuh, tetapi tidak memiliki karakter aromatik. Senyawa alisiklik dapat memiliki satu atau lebih rantai cabang alifatik. Senyawa alisiklik paling sederhana adalah sikloalkana monosiklik: siklopropana, siklobutana, siklopentana, sikloheksana, sikloheptana, siklooktana, dan seterusnya. Alkana bisiklik termasuk bisikloundekana dan dekalin. Alkana polisiklik antara lain kubana, basketana, dan housana. Senyawa spiro mempunyai dua atau lebih cincin yang terkoneksi melalui hanya satu atom karbon. Moda penutupan cincin dalam pembentukan banyak senyawa alisiklik dapat diprediksi melalui aturan Baldwin. Otto Wallach, seorang kimiawan Jerman, menerima Nobel Kimia tahun 1910 atas karyanya dengan senyawa alisiklik

Sikloalkena monosiklik adalah siklopropena, siklobutena, siklopentena, sikloheksena, sikloheptena, siklooktena, dan seterusnya. Alkena bisiklik antara lain norbornena dan norbornadiena. Dua contoh lebih lanjut dapat dilihat di bawah, kiri: metilensikloheksana dan kanan: 1-metil sikloheksena:

Gugus eksosiklik selalu digambarkan di luar struktur cincin, contohnya ikatan rangkap dua eksosiklik pada molekul terdahulu. Isotoluena adalah senyawa dengan ikatan rangkap eksosiklik. Penempatan ikatan rangkap dalam banyak senyawa alisiklik dapat diprediksi dengan hukum Bredt.

SENYAWA AROMATIK

Di dalam bidang kimia organik, struktur dari beberapa rangkaian atom berbentuk cincin kadang-kadang memiliki stabilitas lebih besar dari yang diduga. Aromatisitas adalah sebuah sifat kimia di mana sebuah cincin terkonjugasi yang ikatannya terdiri dari ikatan tidak jenuh, pasangan tunggal, atau orbit kosong menunjukan stabilitas yang lebih kuat dibandingkan stabilitas sebuah sistem yang hanya terdiri dari konjugasi. Aromatisitas juga bisa dianggap sebagai manifestasi dari delokalisasi siklik dan resonansi.

Hal ini biasanya dianggap terjadi karena elektron-elektron bisa berputar di dalam bentuk susunan lingkaran atom-atom, yang bergantian antara ikatan kovalen tunggal dan ganda. Ikatan-ikatan ini bisa dipandang sebagai ikatan hibrida (campuran) antara ikatan tunggal dan ikatan ganda, setiap ikatan-ikatan ini adalah sama (identis) dengan ikatan yang lainnya. Model cincin aromatis yang umum dipakai, yaitu sebuah cincin benzena (cyclohexatriena) adalah terbentuk dari cincin beranggota enam karbon yang bergantian, pertama kali dikembangkan oleh Kekulé. Model benzena ini terdiri dari dua bentuk resonansi, yang menggambarkan ikatan covalen tunggal dan ganda yang bergantian posisi. Benzena adalah sebuah molekul yang lebih stabil dibandingkan yang diduga tanpa memperhitungkan delokalisasi muatan.

Senyawa Heterosiklik

Senyawa heterosiklik adalah senyawa siklik yang pada cincinnya terdapat atom hetero seperti: N,O, S, B, P dan beberapa metalloid seperti Al, Sn, As, Cu dan lain-lain. Senyawa heterosiklik berdasarkan aromatisitas juga ada yang aromatic dan non aromatic. Senyawa heterosiklik yang paling banyak adalah dengan nama atom hetero N (golongan Aza), O (golongan okso) dan S (golongan tio).

Tatanama senyawa heterosiklik

Secara umum senyawa heterosiklik mempunyai aturan dalam tatanama baik secara TRIVIAI, maupun secara IUPAC. Secara umum maka penamaan heterosiklik diawali dengan aza untuk heterosiklik N, Okso (Oxo) untuk heterosiklik O dan Tio (Tia) untuk heterosiklik S. penamaan juga didasarkan pada jumlah cincin yaitu monosiklik dan polisiklik.

Cincin Monosiklik

Tatanama untuk senyawa monosiklik adalah dengan menyebutkan ukuran cincin, jenis dan posisi heteroatom dengan memberi awalan dengan aturan atau pedoman berikut.

1.       Ukuran cincin adalah merupakan pokok sesuai dengan ukuran cincin dengan ketentuan untuk masing-masing ukuran cincin: 3,4,5,6,7,8,9, dan 10 adalah; ir, et, ol, in, ep, oc, on, dan ec.

2.       Jenis hetero atom ditandai dengan awalan: oksa (oxa) untuk O, tio (tia) untuk S dan aza untuk N.

3.       Untuk lebih dari satu hetero atom yang sama diberi awalan: di, tri, tetra dan seterusnya seperti: dioksa, ditio, diaza dan seterusnya.

4.       Bila dalam suatu monoheterosiklik terdapat dua heteroatom yang berbeda maka urutan prioritas adalah: O > S > N, seperti: O – N (oksaza), S – N (tiaza) dan O – S (oksatio).

5.       Penomoran dimulai dari atom hetero dan perputaran ke arah posisi substituent dengan jumlah nomor terkecil dan berlaku untuk 2 atau lebih atom hetero yang sama. Bila terdapat dua atau lebih atom hetero yang  berbeda maka gunakan atura (4).

6.       Senyawa yang diperoleh dari hasil hidrogenasi maka diberi awalan dihidro, tetrahidro dan seterusnya sesuai jumlah atom hydrogen yang ditambahkan kemudian diikuti nama induk yang terhidrogenasi.

Tatanama untuk senyawa mono heterosiklik juga tergantung derajat ketidak jenuhan sekaligus juga tergantung keberadaan N dalam heterosiklik tersebut yang semuanya (termasuk aturan 1—6) disajikan dalam tabel

 Contoh:

 

Cincin Polisiklik

Poliheterosiklik adalah senyawa heterosiklik yang mengandung dua system cincin atau lebih. Dalam tatanama dan penulisan struktur berpedoman pada aturan-aturan berikut ini.

1.       Sistem cincin yang mengandung heteroatom dibuat sebagai induk senyawa dan cincin yang bergabung dibuat sebagai awalan.

2.       Bila dua atau lebih cincin mengandung heteroatom maka cincin yang mengandung N diprioritaskan sebagai induk sebelum oksigen dan belerang tetapi dalam penomoran prioritasnya tetap adalah Oksigen.

3.       Bila ada kemungkinan dua atau induk cincin heterosiklik maka heterosiklik paling besar adalah merupakan induk.

4.       Pada aturan 2 dan 3 ada kerancuan yaitu di sisi sebelah mana cincin bergabung. Untuk mengatasi maka setiap sisi cincin induk diberi notasi huruf yang dimulai dari sisi: 1 – 2 = a, 2 – 3 = b, 3 – 4 = c dan seterusnya.

5.       Beberapa kesempatan lain untuk penggambaran orientasi cincin polisiklik adalah sebagai berikut: Jumlah cincin terbanyak adalah arah horizontal. Bagian lain dari cincin sebelah atas diletakkan disebelah kanan dan penomoran dimulai dari puncak siklik yang sebelah kanan.

Pada prakteknya untuk tatanama suatu senyawa heterosiklik sering dipadukan antara tatanama secara trivial dan IUPAC. Selanjutnya akan dipelajari beberapa golongan senyawa heterosiklik yang sering dijumpai secara alamiah, yang pada umumnya adalah golongan heteroaromatik.

FURAN PIROLA DAN TIOFEN TERFUSI

Golongan ini adalah poliheterosiklik yaitu cincin furan, pirola dan tiofen yang terfusi dengan benzene sehingga tatanama pada umumnya diberi awalan benzo. Penomoran benzofuran, indola dan tiofen dimulai dari heteroatom kemudian diputar ke atas (berlawanan putaran jarum jam) dan cincin gabungan tidak diberi penomoran. Sedangkan untuk karbazola dimulai seperti gambar diatas kemudian diputar ke atas dengan cincin gabungan tidak diberi penomoran, sehingga heteroatomnya menjadi nomor 9. Berikut ini adalah dua derivate benzofuran yang cukup penting.

 

Reaksi substitusi elektrofilik berbeda orientasinya untuk benzofuran, benzopirola dan benzotiofen dengan ketentuan sebagai berikut.:

1.       Untuk benzofuran maka yang paling reaktif adalah C – 2

2.       Pda benzotiofen reaktifitas C-2 dan C-3 sebanding, dengan C-3 sedikit lebih reaktif.

3.       Pada indola yang paling reaktif adalah posisi C-3.

SENYAWA AZOLA

Senyawa azola adalah monoheterosiklik aromatic anggota lima yang mempunyai dua atom hetero yaitu sistim: N – N, N – O dan N – S.

Prioritas penomoran heterosiklik adalah O > S > N. Senyawa imidazole mempunyai stabilitas yang sangat tinggi karena akan membentuk ikatan hydrogen yang cukup kuat. Keasaman dari azola adalah tergantung dari jenis dan posisi heteroatomnya misalkan tiazola (1,3 N-S) pKa = 2,4, oksasola (1,3 = N-N) pKa = 0,8 dan pirazola (1,2 N-N) pKa = 2,5. Sedangkan imidazole (1,3 N-N) mempunyai pKa = 7,0

Senyawa azola kurang reaktif terhadap elektrofil dibandingkan dengan padannya yaitu furan, pirola dan tiofen. Urutan reaktivitas dari senyawa azola adalah sebagai berikut.

1,2 – azola: N – O (isoksasola) > N – S (tiazola) > N – N (pirazola)

1,3 – azola: N – N (imidazole) > N – S (tazola) > N – O (oksasola)

Senyawa 1,2 azola hanya aktif pada C-4, dan khusus untuk imidazole C-4 atau pada C-5 (bila terjadi tautomerisasi) dibandingkan dengan C-2.  

SENYAWA PIRIDINA

Senyawa piridina adalah monoheterosiklik anggota 6 dengan satu hetero atom N sehingga dapat juga dinamai sebagai azabenzena. Turunan piridin monometilasi dinamakan pikolina, dimetilasi lutidina serta yang trimetilasi dinamakan kolidina seperti contoh berikut ini.

Beberapa struktur lutidina dan pikolina yang mungkin adalah sebagai berikut.

1.       Lutidina

2,6 – dimetil piridina

2,5 – dimetil piridina

2,4 – dimetil piridina

2,3 – dimetil piridina

2.       Kolidina

2,4,6 – trimetil piridina

2-etil, 4 – metil piridina

3 – etil, 4 – metil piridina

Senyawa piridina tidak reaktif terhadap elektrofil dan di laboratorium sering digunakan sebagai pelarut atau reagen pemakan asam (acid scavengers).

KUINOLIN DAN ISOKUINOLINA

Kedua senyawa ini adalah piridina yang terfusi dengan cincin benzene dengan kerangka struktur sebagai berikut.

Khusus isokuinolin maka penomoran tidak dimulai dari hetero atom tetapi seperti posisi penomoran kuinolin untuk mencegah kerancuan tatanama pada derivate keduanya. Misalkan yang ada hanya 2 – metoksi kuinolin yang berarti 2 – metoksi isokuinolin tidak mungkin ada.

Kuinolin dan isokuinolin relative reaktif terhadap elektrofil dibandingkan dengan piridina. Pada suasana asam kuat maka orientasi adalah pada C-5 dan C-8.

Sedangkan nitrasi pada isokuinolin  akan menghasilkan 90% 5-nitrokuinolin dan hanya 10% 8-isokuinolin.

Kuinolin dan isokuinolin dapat mengalami reaksi substitusi nuideofilil jenis Chichibabin dengan nukleofil NaHH_Z’ n – Butillitium dan pereaksi Grignard (R-MgX). Pada kuinolina akan terjadi pada C-2, sedangkan untuk isokuiniolina pada C-1.

SENYAWA DIAZINA

Senyawa diazina adalah senyawa monoheteroaromatik anggota 6 dengan dua hetero atom N, dan fusinya dengan monoheteroaromatik anggota 5 dengan dua hetero atom N (secara total terdapat 4 atom N).

Diazina monosiklik relative lebih reaktif terhadap elektrofilik dibandingkan denga bisiklik. Derivate pirazina yang telah mengalami pengaktifan cincin melalui tautomerisasi akan reaktif terhadap elektrofil.