ALKIL HALIDA: SIFAT, PRODUKSI, CONTOH - KIMIA - 2025

The alkil halida adalah senyawa organik dimana sebuah atom karbon sp hibridisasi ³ secara kovalen terikat dengan halogen (F, Cl, Br, I). Dari perspektif lain, lebih mudah, untuk menyederhanakan, mengasumsikan bahwa mereka adalah haloalkana; Ini adalah alkana yang beberapa atom H telah digantikan oleh atom halogen.

Juga, seperti yang ditunjukkan oleh namanya, atom halogen harus berikatan dengan gugus alkil, R, untuk dipertimbangkan jenis halida ini; meskipun secara struktural dapat tersubstitusi atau bercabang dan memiliki cincin aromatik, dan masih tetap merupakan alkil halida.

Molekul 1-Klorobutane, contoh alkil halida. Sumber: Gabriel Bolívar.

Di atas adalah molekul 1-klorobutan, yang berhubungan dengan salah satu alkil halida paling sederhana. Terlihat bahwa semua karbonnya memiliki ikatan tunggal, dan juga hibridisasi sp ³ . Oleh karena itu, bola hijau, yang berhubungan dengan atom Cl, terkait dengan kerangka yang diturunkan dari alkana butana.

Contoh yang lebih sederhana dari 1-klorobutan adalah yang berasal dari gas metana: hidrokarbon terkecil dari semuanya.

Dari molekul CH _4-nya , atom H dapat digantikan oleh, yaitu yodium. Jika Anda mengganti H, Anda akan mendapatkan CH ₃ I (iodometana atau metil iodida). Dengan mengganti dua H, Anda akan mendapatkan CH ₂ I ₂ (diiodometana atau metilen iodida). Kemudian dan terakhir, Is mengganti semua H yang menghasilkan CHI ₃ (iodoform), dan CI ₄ (karbon tetraiodida).

Alkil halida dicirikan oleh sifatnya yang sangat reaktif dan, dengan memiliki atom paling elektronegatif dalam tabel periodik, diduga bahwa melalui mekanisme tak berujung mereka memberikan pengaruh pada matriks biologis.

Sifat alkil halida

Sifat-sifat kelompok senyawa ini bergantung pada struktur molekulnya. Namun, jika dibandingkan dengan alkana turunannya, perbedaan penting dapat diamati yang disebabkan oleh fakta sederhana yang memiliki ikatan CX (X = atom halogen).

Yaitu, ikatan CX bertanggung jawab atas setiap perbedaan atau kesamaan antara satu atau lebih alkil halida.

Sebagai permulaan, ikatan CH hampir apolar, mengingat perbedaan elektronegativitas yang kecil antara C dan H; di sisi lain, ikatan CX menghadirkan momen dipol permanen, karena fakta bahwa halogen lebih elektronegatif daripada karbon (terutama fluor).

Di sisi lain, beberapa halogen ringan (F dan Cl), sementara yang lain berat (Br dan I). Massa atomnya juga membentuk perbedaan dalam ikatan CX; dan pada gilirannya, langsung pada properti halida.

Oleh karena itu, menambahkan halogen ke hidrokarbon sama dengan meningkatkan polaritas dan massa molekulnya; itu sama dengan membuatnya kurang mudah menguap (sampai suatu titik), kurang mudah terbakar, dan meningkatkan titik didih atau lelehnya.

Titik didih dan titik leleh

Setelah mengatakan hal di atas, ukuran dan berat halogen yang berbeda ditampilkan dalam urutan yang meningkat:

F <Cl <Br <I

Jadi, alkil halida yang mengandung atom F diharapkan lebih ringan dari pada yang mengandung atom Br atau I.

Misalnya, beberapa halida yang berasal dari metana dipertimbangkan:

CH ₃ F <CH ₃ Cl <CH ₃ Br <CH ₃ I

CH ₂ F ₂ <CH ₂ Cl ₂ <CH ₂ Br ₂ <CH ₂ I ₂

Begitu seterusnya untuk produk turunan lainnya dengan derajat halogenasi yang lebih tinggi. Perhatikan bahwa urutannya dipertahankan: fluor halida lebih ringan dari yodium halida. Tidak hanya itu, titik didih dan lelehnya juga mengikuti urutan ini; RF mendidih pada suhu yang lebih rendah dari RI (R = CH ₃ , untuk kasus ini).

Demikian pula, semua cairan tersebut tidak berwarna, karena elektron dalam ikatan CX-nya tidak dapat menyerap atau melepaskan foton untuk transit pada tingkat energi lainnya. Namun, karena semakin berat mereka dapat mengkristal dan menampilkan warna (seperti halnya iodoform, CHI ₃ ).

Polaritas

Ikatan CX berbeda dalam polaritasnya, tetapi dengan urutan terbalik seperti di atas:

CF> C-Cl> C-Br> CI

Oleh karena itu, ikatan CF lebih polar daripada ikatan CI. Menjadi lebih polar, RF halida cenderung berinteraksi melalui gaya dipol-dipol. Sementara itu, dalam halida RBr atau RI, momen dipolnya lebih lemah dan interaksi yang diatur oleh gaya dispersi London mendapatkan kekuatan yang lebih besar.

Kekuatan pelarut

Karena alkil halida lebih polar daripada alkana asal mereka, mereka meningkatkan kemampuannya untuk melarutkan lebih banyak senyawa organik. Karena alasan inilah mereka cenderung menjadi pelarut yang lebih baik; meskipun, itu tidak berarti bahwa mereka dapat menggantikan alkana di semua aplikasi.

Ada kriteria teknis, ekonomi, ekologi dan kinerja untuk lebih memilih pelarut terhalogenasi daripada alkana.

Tata nama

Ada dua cara untuk menamai alkil halida: dengan nama umumnya, atau dengan nama sistematisnya (IUPAC). Nama umum biasanya lebih nyaman digunakan jika RX sederhana:

CHCl ₃

Kloroform: nama umum

Metil triklorida atau triklorometana: nama IUPAC.

Tetapi nama yang sistematis lebih disukai (dan satu-satunya pilihan), bila Anda memiliki struktur bercabang. Ironisnya, nama umum kembali berguna ketika struktur terlalu rumit (seperti yang akan Anda lihat di bagian terakhir).

Aturan penamaan senyawa menurut sistem IUPAC sama dengan untuk alkohol: rantai utama diidentifikasi, yang paling panjang atau paling banyak bercabang. Karbon kemudian didaftarkan mulai dari ujung yang paling dekat dengan substituen atau cabang, dinamai menurut urutan abjad.

Contoh

Sebagai ilustrasi, kami memiliki contoh berikut:

Alkil halida sebagai contoh nomenklatur. Sumber: Gabriel Bolívar.

Cabang pertama adalah gugus metil di C-4; tetapi, karena ada ikatan rangkap, ia memperoleh prioritas lebih tinggi dari aturan yang dinyatakan. Karena alasan ini, rantai terpanjang mulai didaftarkan dari kanan, dipimpin oleh atom karbon yang terhubung dengan dua halogen: Cl dan Br.

Dengan pencacahan, substituen diberi nama sesuai urutan abjad:

1-bromo-1-kloro-4-metil-2-heksena.

Memperoleh

Untuk mendapatkan alkil halida, molekul harus mengalami proses halogenasi; yaitu, memasukkan atom halogen ke dalam strukturnya, terutama atom dengan karbon sp ³ .

Ada dua metode untuk memperoleh atau mensintesisnya: dengan radiasi ultraviolet melalui mekanisme radikal bebas, atau dengan penambahan asam hidro atau halogen.

Halogenasi dengan radiasi cahaya atau ultraviolet

Yang pertama, paling tidak sesuai dan dengan kinerja terburuk, terdiri dari penyinaran alkana dengan radiasi ultraviolet (hv) dengan adanya halogen. Misalnya, persamaan untuk klorinasi metana ditunjukkan:

CH ₄ + Cl ₂ => CH ₃ Cl + HCl (di bawah sinar ultraviolet)

CH ₃ Cl + Cl ₂ => CH ₂ Cl ₂ + HCl

CH ₂ Cl ₂ + Cl ₂ => CHCl ₃ + HCl

CHCl ₃ + Cl ₂ => CCl ₄ + HCl

Empat senyawa (CH ₃ Cl, CH ₂ Cl ₂ , CHCl ₃ dan CCl ₄ ) terbentuk, dan oleh karena itu terdapat suatu campuran, yang dapat dilakukan distilasi fraksional. Namun, metode ini tidak praktis, dan sintesis organik lebih disukai.

Contoh lainnya adalah brominasi n-heksana:

CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ + Br ₂ => CH ₃ (Br) CHCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ + HBr

Sekali lagi, dalam reaksi ini, radiasi sinar atau ultraviolet digunakan untuk mendorong pembentukan radikal bebas. Brom, karena merupakan cairan merah tua, berubah warna saat bereaksi, sehingga mengamati perubahan warna dari merah menjadi tidak berwarna ketika 2-bromoheksana terbentuk.

Menambahkan hidrosid atau halogen ke alkena

Metode kedua untuk memperoleh alkil halida terdiri dari memperlakukan alkohol (ROH) atau alkena (R ₂ C = CR ₂ ) dengan hidrasid. Hidrasid memiliki rumus umum HX (HF, HCl, HBr dan HI). Contoh akan ditampilkan menggunakan etanol untuk masing-masing:

CH ₃ CH ₂ OH + HF => CH ₃ CH ₂ F + H ₂ O

CH ₃ CH ₂ OH + HCl => CH ₃ CH ₂ Cl + H ₂ O

CH ₃ CH ₂ OH + HBr => CH ₃ CH ₂ Br + H ₂ O

CH ₃ CH ₂ OH + HI => CH ₃ CH ₂ I + H ₂ O

Demikian pula, alkena dapat menambahkan molekul HX ke ikatan rangkapnya, membentuk alkil halida sekunder.

CH ₂ = CH-CH ₃ + HBr => BrCH ₂ -CH ₂ -CH ₃ + CH ₃ -CHBr-CH ₃

Produk BrCH ₂ -CH ₂ -CH ₃ adalah 1-bromopropana, dan CH ₃ -CHBr-CH _{3 adalah} 2-bromopropana. Produk kedua merupakan produk mayoritas karena merupakan produk dengan stabilitas terbesar, sedangkan produk pertama diproduksi dalam proporsi yang lebih kecil karena lebih tidak stabil. Ini karena CH ₃ CHBrCH ₃ adalah alkil halida sekunder.

Sangat mirip terjadi jika yang ditambahkan ke alkena adalah molekul X ₂ :

CH ₂ = CH-CH ₃ + Br ₂ => BrCH ₂ -CHBr-CH ₃

Namun, alkil halida diperoleh dengan dua atom brom yang terikat pada karbon yang berdekatan; alkil halida vicinal. Sebaliknya, jika Anda memiliki dua brom yang terikat pada karbon yang sama, Anda akan memiliki alkil halida geminal, seperti berikut:

Br ₂ CH-CH ₂ -CH ₃

Reaksi

Substitusi nukleofilik

Reaktivitas alkil halida didasarkan pada kerapuhan atau kekuatan ikatan CX. Semakin berat halogennya, semakin lemah ikatannya, dan karena itu semakin mudah putus. Dalam reaksi kimia, ikatan putus dan ikatan baru terbentuk; ikatan CX terputus, untuk membentuk ikatan CG (G = grup baru).

Dalam istilah yang lebih tepat, X bertindak sebagai gugus pergi, dan G sebagai gugus masuk dalam reaksi substitusi nukleofilik. Mengapa reaksi ini terjadi? Karena X, lebih elektronegatif daripada karbon, "mencuri" kerapatan elektron, meninggalkannya defisit elektron yang diterjemahkan sebagai muatan parsial positif:

C ^{δ +} -X ^δ-

Jika spesies negatif (: G ^- ) atau netral dengan sepasang elektron tersedia (: G), mampu membentuk ikatan CG yang lebih stabil, mengelilingi sekitarnya , X akan digantikan oleh G. Hal di atas dapat diwakili oleh persamaan berikut kimia:

RX +: G ^- => RG + X ^-

Semakin lemah ikatan CX atau RX, semakin besar reaktivitas atau kecenderungannya untuk digantikan oleh agen G nukleofilik (atau nukleofil); yaitu, pecinta inti atau muatan positif.

Contoh

Di bawah ini adalah serangkaian persamaan umum untuk substitusi nukleofilik yang dapat dialami oleh alkil halida:

RX + OH ^- => ROH + X ^- (Alkohol)

+ OR ^'- => ROR ^' (Eter, sintesis Williamson)

+ I ^- => RI (Alkil iodida)

+ CN ^- => RCN (Nitril)

+ R'COO ^- => RCOOR '(Ester)

+ NH ₃ => RNH ₂ (Amina)

+ P (C ₆ H ₅ ) ₃ => RP (C ₆ H ₅ ) ₃ ⁺ X ^- (Garam fosfonium)

+ SH ^- => RSH (Tiol)

Dari contoh-contoh ini kita sudah dapat menduga betapa berharganya alkil halida untuk sintesis organik. Salah satu dari banyak substitusi yang tetap dikutip adalah reaksi Friedel Crafts, yang digunakan untuk "menyewakan" cincin aromatik:

RX + ArH + AlCl ₃ => ArR

Dalam reaksi ini, H dari cincin aromatik digantikan oleh gugus R dari RX.

Eliminasi

Alkil halida dapat melepaskan molekul HX melalui reaksi eliminasi; khususnya, dehydrohalogenation:

R ₂ CH-CXR ₂ + OH ^- => R ₂ C = CR ₂ + HX

Dehidrohalogenasi dikatakan terjadi karena H dan X hilang dalam molekul HX yang sama.

Sintesis reagen Grignard

Alkil halida dapat bereaksi dengan logam tertentu untuk membentuk reagen Grignard, yang digunakan untuk menambahkan gugus R ke molekul lain. Persamaan umum untuk sintesisnya adalah sebagai berikut:

RX + Mg => RMgX

Contoh

Beberapa contoh alkil halida telah disebutkan di seluruh bagian. Beberapa lainnya, sederhana, adalah:

-Ethil klorida, CH ₃ CH ₂ Cl

-Isopropil fluorida, (CH ₃ ) ₂ CH ₂ F

-2-metil-3-kloropentana, CH ₃ -CH (CH ₃ ) -CHCl-CH ₂ CH ₃

-sekbutil iodida, CH ₃ CH ₂ CH ₂ I-CH ₃

-3-bromo-6-iodoheptana, CH ₃ -CH ₂ -CHBr-CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ I

-3,4-dibromo-1-pentena, CH ₃ -CHBr-CHBr-CH = CH ₂

Aplikasi

Pelarut

Pada bagian sebelumnya, disebutkan kapasitas pelarut alkil halida. Industri telah memanfaatkan properti ini untuk menggunakannya sebagai pembersih, baik untuk bahan tekstil, komponen elektronik, atau untuk menghilangkan noda pernis.

Demikian juga, bahan ini digunakan sebagai pelarut untuk cat, atau untuk sampel organik atau berminyak untuk jenis uji analitik yang tak terhitung banyaknya.

Sintesis organik

Alkil halida sangat berguna untuk "mengalkilasi" cincin aromatik, sekaligus berfungsi sebagai sumber awal untuk sintesis hampir semua keluarga senyawa organik lainnya. Secara sintetis, RX dianggap sebagai sumber gugus atau rantai R, yang mungkin diinginkan untuk dimasukkan ke dalam senyawa yang sangat aromatik.

Industri farmasi

Telah disebutkan di awal bahwa atom halogen berinteraksi dengan matriks biologis, sehingga dalam organisme kita mereka tidak dapat luput dari perhatian tanpa menghasilkan perubahan, positif atau negatif. Jika suatu obat memberikan efek positif pada tubuh, memiliki atom halogen efek ini mungkin atau mungkin tidak meningkat.

Kemudian, jika X terkait langsung dengan karbon dengan hibridisasi sp ³ , Anda akan memiliki alkil halida dan bukan turunan halogenasi. Beberapa dari halida tersebut ditunjukkan di bawah ini dalam rangkaian gambar berikut:

Phenoxybenzamine, obat yang digunakan untuk melawan tekanan darah pada pasien pheochromocytoma. Sumber: Utent: Mark Pea.

Isoflurane, anestesi inhalasi. Sumber: Benjah-bmm27.

Klindamisin, antibiotik. Sumber: M mitcheltree.

Pimecrolimus, digunakan untuk mengobati dermatitis atopik. Bisakah Anda menemukan atom klorin? Sumber: MarinaVladivostok.

Halomon, kemungkinan agen antitumor dan alkil halida dari rumput laut Portieria hornemannii, sumber alami. Sumber: Jü

Perhatikan bahwa dalam lima obat ini setidaknya ada satu ikatan CH ₂ -X atau CH-X; yaitu, halogen terikat ^pada karbon sp ³ .

Refrigeran

Refrigeran Freon-12 (CHCIF ₂ ) yang terkenal, seperti fluoroalkana atau hidrofluorokarbon lainnya, menggantikan gas amonia dan klorofluorokarbon (CFC) dalam fungsi ini karena, meskipun merupakan zat yang tidak mudah menguap dan tidak beracun, zat ini merusak lapisan ozon; sementara Freon-12, karena lebih reaktif, dihancurkan sebelum mencapai ketinggian tersebut.

Referensi

1. Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Mc Graw Hill.
2. Clark Jim. (2016, 14 Juli). Kegunaan Alkyl Halides. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
3. Gál, B., Bucher, C., & Burns, NZ (2016). Chiral Alkyl Halides: Motif yang Belum Dieksplorasi dalam Kedokteran. Obat-obatan laut, 14 (11), 206. doi: 10.3390 / md14110206
4. Alkil Halida. Diperoleh dari: chemed.chem.purdue.edu
5. Patkar Prachi. (16 Juli 2017). Semua Tentang Alkyl Halides: Properti, Kegunaan, dan Banyak Lagi. Science Struck. Diperoleh dari: sciencestruck.com
6. R. Ship. (2016). Alkil Halida. Diperoleh dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
7. Panduan Pembelajaran untuk Bab 9 - Alkyl Halides I. Diperoleh dari: cactus.dixie.edu
8. QA Eduardo Vega Barrios. (sf). Alkil halida: Properti, penggunaan dan aplikasi. [PDF. Diperoleh dari: cvonline.uaeh.edu.mx