Senyawa Aromatik Heterosiklik dan Polisiklik

I.PENDAHULUAN

Dalam kimia organik I telah di bahas tentang benzena dan benzena tersubtitusi. Namun benzena hanyalah satu anggota dari sejumlah senyawa aromatik. Dalam makalah ini akan dibahas beberapa senyawa aromatik lain yang dapat dikelompokkan dalam dua jenis yaitu: senyawa heterosiklik dan polisiklik. Senyawa aromatik polisiklik juga dirujuk sebagai senyawa aromatik polinuklir, cincin terpadu, atau cincin mampat. Senyawa aromatik ini sering dicirikan oleh cincin-cincin yang memakai atom-atom karbon tertentu secara bersama-sama dan oleh awan pi aromatil biasa.
Sedangkan senyawa heterosiklik merupakan suatu senyawa lingkar (siklik) yang mana atom-atom cincin-cincinnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan. Cincin hetrosiklik dapat bersifat aromatik, sam seperti cincin karbon. Kurang lebih sepertiga literatur kimia organik yang membahas senyawa heterosiklik.

II.RUMUSAN MASALAH
A.Tata nama senyawa aromatik polisiklik
B.Pengikatan dalam senyawa aromatik polisiklik
C.Oksidasi dan reduksi senyawa aromatik polisiklik
D.Tata nama senyawa aromatik heterosiklik
E.Pirinida, suatu senyawa heterosiklik aromatik enam-anggota
F.Kuinolina dan isokuilina
G.Pirola, senyawa heterosikel aromatik lima anggota
H.Alkaloid dan asam nukleat

III.PEMBAHASAN
A. Tata nama senyawa aromatik polisiklik
Sistem cincin senyawa aromatik polisiklik mempunyai nama individual.Berbeda dengan penomoran benzene atau suatu cincin sikloalkana, yang dimulai pada substituen (penyusun), penomoran suatu cincin polisiklik ditetapkan berdasarkan perjanjian dan tidak berubah bagaimanapun posisi substituennya.

Posisi suatu substituen dalam suatu naftalena tersubstitusi mono seringkali dinyatakan dengan huruf Yunani. Posisi yang berdekatan dengan karbon-karbon pertemuan cincin disebut posisi α, sedangkan posisi berikutnya adalah posisi β .Dengan system ini, 1-nitronaftalena disebut α - nitronaftalena. Naftalena sendiri mempunya empat posisi α yang ekuvalen dan empat posisi β .Yang ekuivalen. Akan tetapi dalam system antrasena dan fenantrena, hanya digunakan system bilangan.
1-nitronaftalena
α–nitronaftalena

B.Pengikatan dalam senyawa aromatik polisiklik
Sama seperti sistem cincin monosiklik bersifat aromatik, senyawa aromatik polisiklik juga harus mengandung atom-atom dengan orbital-orbital p yang tersedia untuk pengikatan dan sistem cincin keseluruhan haruslah datar. Aturan huckel, yang disusun untuk sistem-sistem monosiklik, juga berlaku untuk sistem polisiklik, di mana karbon sp2 bersifat periferal, atau pada pinggir luar dari sistem cincin itu. Dalam senyawa polisiklik, banyaknya elektron pi mudah dihitung bila digunakan rumus kekule.

10 elektron pi 14 elektron pi 14 elektron pi
(n=2) (n=3) (n=3)
Seperti benzena, sistem aromatik polisiklik lebih stabil dibandingkanpolienahipotetis padanannya yang ikatan pi-nya terlokalisasi. Perbedaan energi antara poliena hipotetis dan senyawa nyata yaitu energi resonansinya telah dihitung dari data kalor pembakaran dan hidrogenasi.

Energi resonansi untuk suatu senyawa aromatik polisiklik adalah kurang daripada jumlah energi resonansi untuk cincin-cincin benzena yang banyaknya sepadan. Meskipun energi resonansi benzena ialah 36 kkal/mol, energi resonansi naftalena hanya 61 kkal/mol(kira-kira 30 kkal/mol untuk tiap cincin).

Dalam benzena., semua panjang ikatan karbon-karbon adalah sama. Fakta ini menyebabkan adanya dugaan bahwa elektron pi terbagi rata di sekeliling cincin benzena. Dalam senyawa aromatik polisiklik, panjang ikatan karbon-karbon tidaklah semuanya sama. Misalnya, jarak antara karbon 1 dan 2 (1,36 Ǻ) dalam naftalena lebih pendek daripada jarak karbon 2 dan 3(1,40 Ǻ).


Dari pengukuran ini, disimpulkan bahwa elektron pi tidak terbagi secara merata di sekeliling cincin naftalena. Dari perbandingan panjang ikatan, dapat dikatakan bahwa ikatan karbon 1-karbon 2 dari naftalena mempunyai karakter ikatan rangkap yang lebih banyak daripada ikatan karbon 2-karbon 3. Struktur resonansi untuk naftalena juga menyatakan bahwa ikatan karbon 1-karbon 2 mempunyai karakter ikatan rangkap yang lebih banyak.


Karena semua ikatan karbon-karbon dalam naftalena tidak sama, banyak ahli kimia lebih menyukai rumus tipe kekule untuk senyawa ini daripada penggunaan lingkaran untuk menyatakan awan pi. Rumus-rumus tipe kekule akan digunakan dalam membahas reaksi naftalena.

Fenantrena menunjukkan perbedaan yang serupa antara ikatan-ikatannya. Karakter ikatan rangkap dari ikatan-9, 10 dari fenantrena tampak jelas terutama dalam reaksi kimianya. Posisi-posisi ini dalam sistem cincin fenantrena menjalani reaksi adisi yang khas dari alkena tetapi tidak khas untuk benzena.

C.Oksidasi dan reduksi senyawa aromatik polisiklik
Senyawa aromatik polisiklik lebih rektif terhadap oksidasi, reduksi, dan substitusi elektrofilik dari benzena. Reaktivitas yang lebih besar ini disebabkan oleh dapatnya senyawa polisiklik bereaksi pada satu cincin dan masih tetap mempunyai satu cincin benzena atau lebih yang masih utuh dalam zat antara dan dalam produk. Diperlukan energi lebih kecil untuk mengatasi karakter aromatik suatu cincin tunggal dari senyawa polisiklik daripada energi yang diperlukan untuk benzena.
Benzena tidak mudah dioksidasi, namun naftalena dapat dioksodasi menjadi produk-produk di mana sebagian besar aromatis dipertahankan, anhidra asam ftalat dibuat secara komersial dengan cara mengoksidasi naftalena, reaksi ini agaknya berlangsung lewat asam o-ftalat.

D.Tata nama senyawa aromatik heterosiklik
Karena banyak di dapati tersebar di alam, maka umumnya senyawa heterosiklik aromatik lebih menarik perhatian para ahli kimia daripada senyawa polisiklik yang hanya mengandung atom-atom karbon dalam cincin-cincinnya. Seperti senyawa aromatik polisiklik. Sistem cincin senyawa heterosiklik aromatik juga mempunyai tat nama tersendiri. Berbeda dengan senyawa lainnya, penomoran pada cincin hetrosiklik ditetapkan berdasarkan perjanjian dan tidak berubah bagaimanapun subtituannya. Penomoran beberapa senyawa heterosiklik adalah sebagai berikut:


Bila suatu heterosikel hanya mengandung satu heteroatom, huruf yunani dapat juga digunakan untuk menandai posisi cincin. Atom karbon yang berdekatan dengan heteroatom adalah karbon α, karbon berikutnya β, karbon berikutnya lagi, jika ada ialah ɣ. Piridina mempunyai dua posisi α, dua posisi β dan satu posisi ɣ. Pirola mempunyai dua posisi α dan dua posisi β.


E.Pirinida, suatu senyawa heterosiklik aromatik enam-anggota

Dari heterosikel enam anggota yang lazim, hanya heterosikel nitrogen yang merupakan senyawa aromatik stabil.
Piridina mempunyai struktur yang serupa dengan benzena. Piridina mempunyai cincin datar dengan enam anggota yang terdiri dari lima karbon dan satu nitrogen. Tiap atom cincin tersebut terhibidrisasi-sp2 dan mempunyai satu elektron dalam orbital p yang disumbangkan ke awan pi aromatik (enam elektron pi). Akan tetapi penggantian karbon oleh nitrogen mengubah banyak sifat-sifatnya. Seperti halnya benzena, piridina bercampur dengan kebanyakan pelarut organik, tetapi tidak seperti halnya benzena, piridina juga bercampur dengan air karena kemampuannya berikatan dengan hidrogen.


Alasan lain ialah bahwa piridina jauh lebih polar dibandingkan dengan benzena. Atom nitrogen bersifat penarik elektron dibandingkan dengan karbon;dengan demikian ada pergeseran elektron menjauhi karbon cincin dan mendekati nitrogen, yang membuat nitrogen bermuatan parsial negatif dan karbon cincin parsial positif.



Karena nitrogen lebih elektronegatif daripada karbon, bagian lain cincin piridina itu bersifat tuna-elektron (elektron deficient). Suatu cincin tuna-elektron berarti bahwa atom-atom karbon dalam cincin mengemban muatan positif parsial. Oleh karena itu cincin piridina mempunyai kereaktifan rendah terhadap subtitusi elektrofilik dibandingkan dengan benzena. Di samping nitrogen elektronegatif itu menyebabkan cincin bermuatan positif parsial, piridina membentuk suatu kation dengan banyak asam Lewis. Pembentukan kation menyebabkan cincin tersebut semakin bersifat tuna-elektron.
Piridina tidak mengalami alkilasi atau asilasi Friedil-Craft, maupun mengalami kopling dengan garam diazonium. Meskipun aromatik, piridina sangat tahan terhadap subtitusi aromatik elektrofilik dan menjalani reaksi hanya pad kondisi yang keras. Contohnya, nitrasi atau brominasi memerlukan suhu yang tinggi dan katalis asam kuat. Bila subsitusi terjadi pun, elekrofili menyerang piridina terutama pada C-3. Meskipun tahan terhadap subtitusi elektrofilik, piridina menjalani subtitusi aromatik nukleofilik (nukleophilic aromatic subtitution).

F.Kuinolina dan isokuilina
Kuinolina adalah suatu heterosikel cincin-terpadu yang strukturnya serupa dengan naftalena, tetepi dengan nitrogen pada posisi -1. Isokuilena ialah iomer-isomernya. (perhatikan bahwa penomoran isokuinolena dimulai dari karbon, tidak dari nitrogen).
Kuinolin dan isokuinolin, keduanya merupakan basa lemah (pKb masing-masing 9,1 dan 8,6). Kuinolin dan isokuinolin, keduanya menjalani substitusi elektrofilik dengan lebih mudah dari piridin, tetapi dalam posisi 5 dan 8 (pada cincin benzenoid, bukan pada cincin nitrogen).





Seperti piridin, cincin kuinolin dan isokuinolin yang mengandung nitrogen dapat menjalani substitusi nukleofilik.


Posisi serangan adalah  terhadap nitrogen dalam kedua sistem cincin itu, tepat sama seperti di dalam piridin.
G. Pirola, senyawa heterosikel aromatik lima anggota
Agar suatu heteroksikel dengan cicin lima anggota bersifat aromatik, heteroalom itu harus memiliki dua electron untuk di sumbangkan ke awan piaromatik. Pirda, furan dan tiofena semuanya memenuhi persyaraan ini dan olehkarena itu bersifat aromatic lima anggota karena sifatnya yang khas.

Tidak seperti piridina dan amina, pirola (pKb= ~14)tidak bersifat basa.


Untuk memehami menapa pirola tidak bersifat basa, haruslah diperhtikan struktur elektrolik pirola. Pirola romatik, karena
(1) kalor pembakarannya 25 kkal/mol lebih rendah daripada kalor yang dihitung untuk struktur suatu diena.
(2) Pirola bereaksi substitusi aromatic
(3) Proton pirola menyerap dalam daerah aromatic spekrumnomur daam cicin lima anggota,jumlah minimum electron pi yang diperluakan untuk ke aromatikan ialah(4n + 2, dengan n=1).
a.Substitusi elektro folio pada cicin pirola
Karena karbon cicin merpakan bagian negative suatu molekul pirola, karbon-karbon ini teraktifkan terhadap seraangan elektrofilik,tetapi terdeaktifkan terhadap serangan nukleofilik. Karakteriktis kimia utama dari pierola dan heterisikel aroatik lma anggota lainnya ialah muadahnya mereka neraksi substitusi elektrofilik.


Substitusi elektrofilik berlangsung terutama pada posisi -2. Strutrur resonans untuk zat antar (dari 2- nitrasi dan 3- nitrasi) akan menjelaskan mengapa demikian. Dapat di gambar 3struktur resonansi untuk zat antar 2, sedangkan untuk zat antar -3 hanya dapat di gambar 2.
Dilokalisasi muatan positif dalam zat- antar yang menghasilkan 2- nitrasi, lebih besar daripada delokalisasi dalam zat antara 3-nitrasi.


b. porfilin
Sistem cincin porfirin (porphyrin) merupakan satuan yang secara biologis penting dalam heme, komponen hemoglobin yang mengangkut oksigen dalam klorofil, suau pigmen tumbuhan dan dalam sitikrom (cytochromes), senyawa yang terlibat dalam pemanfaatn O2 oleh hewan.
Sistem cincin porfirin terdiri dari 4 cincin pirola yang dihubunan oleh gugus =CH-. Sistem cincin ke seluruhn bersifat aromatik.



Hidrogen-hidrogen piola dalam system cicin porfilin dapat di gantikan oleh aneka ragam ion logam.produk itu adalah suatu sepit atau kelat (Chelate, yunani:chelo,”sepit ketam”). Suatu senyawa atau iaon dalam mana suati iaon logam di ikat oleh lebih dari satu iakatan dari molekul aslinya. Denan orfilin spit ini datar di sekitar ion logam, dan resonansi menghasilkan enpat ikakan ekiufalen dari atom nitrogen ke logam itu.


H.Alkaloid dan asam nukleat

1.Alkaloid
Nama alkaloid banyak ditemukan pada tumbuhan yang mengandung atom nitrogen basa. Dan dapat diekstrak dari dalam bahan tumbuhan dengan asam encer. Senyawa ini disebut dengan alkaloid yang artinya “mirip alkali” setelah mengalami proses ekstraksi maka alkaloid bebas dapat diperoleh dengan pengolahan lanjutan dengan basa dalam air.
Berdasarakan strukturnya, alkaloid mempunyai struktur yang beragam dari yang sederhan sampai yang rumit. Salah satu contoh yang sederhana yaitu nikotina.



Meskipun struktur nikotina dalam dosis tinggi bersifat toksin sedangkan dalam dosis rendah nikotina bertindak sebagai stimula terhadap sistem syaraf otonom.
Contoh lain dari alkaloid dalm keadaan murni yaitu morfina, kodeina dan heroin.



Kodoina adalah derifat metoksi dari morfina (pada gugus fenol). Kdoina seperti morfina merupakan analgesik (zat penghilang nyeri), obat batuk yang baik. Sedangkan heroin merupakan derifat diasetil yang tidak terdapat di alam melainkan disintesis dari morfina laboratorium.
Salah satu contoh alkaloid yang aktif mengandung sistem cincin yaitu tropana dan antropina yang sering dijumpai dalam atropa beladona (tumbuhan buah beracun).
2.Asam Nukleat
Salah satu daerah penelitian modern yang paling menarik ialah asam nukleat yang mana mempunyai fungsi sebagai penyimpan sifat turunan, penyimpan energi dan beberapa diantaranya sebagai ko-enzim.
Asam nukleat merupakan suatu polimer. Dan satuan penyusunnya terdiri dari: mononukleotida, dinukleotida, dan juga dinamakan polinukleotida.
a.Mononukleotida
Bagian dari senyawa ini adalah basa nitrogen, gula yang beratom C sebanyak 5 buah dan asam fosfat. Semua bagian ini dihasilkan dari hidrolisis mononukleotida. Ada dua basa nitrogen pokok yaitu meliputi: pirimidin dan purin.



Tiga turunan pirimidin yang umumnya terdapat dalam nukleotida meliputi: urasil, timin, dan citosin. Sedangkan dua yang lainnya yaitu: 5-metil citosin dan 5-OH citosin jarang didapat.


Senyawa turunan purin yang umum terdapat adalah adenin dan guanin.



Bilamana nukleotida dihidrolisis secara parsial, misalnya dengan asam maka menghasilkan basa nitrogen dan gula fosfat. Sedangkan kalau menggunakan alkali, maka yang bebas adalah asam fosfat sisanya basa gula atau disebut nukleosida(gula terikat pada basa).



b.Dinukleotida
Dinukleotida merupakan senyawa sub golongan asam nukleat yang tersusun dari dua monomer (di=2) atau 2 mononukleotida yang mengikat melalui atom C monomer yang bersangkutan. Dari molekulnya dapat diketahui bahwa urutan gugus yang terlibat dalam pengikatan adalah:


Di samping rangkaian diatas terdapat rangkaian atu urutan sebagai berikut:




Contoh senyawanya adalah NAD, NADP, FAD, dan FMN.
c.polinukleotida
Ada dua sub golongan polinukleotida yang penting yaitu: asam ribonuklead (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA). Dari sisi fisik bangun molekul dan struktur asam ribonukleat(RNA) ada tiga jenis yaitu: mRNA merupakan benang rantai tunggal yang membentuk spiral, tRNA merupakan trasfer yang berfungsi sebagai pemindah dan pembawa gugus amino-asil, dan tRNA adalah RNA yang ada dalam organel ribosom.



IV.KESIMPULAN
Senyawa aromatik polisiklik juga disebut juga sebagai senyawa aromatik polinuklir, cincin-terpadu, atau cincin mampat. Senyawa romatik ini dicirikan oleh cincin-cincin yang memakai atom-atom karbon tertentu secara bersama-sama dan oleh awan pi aromatik biasa.
Senyawa aromatik heterosiklik merupakan suatu senyawa lingkar (siklik) dimana atom-atom cincinnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan.
Piridina adalah suatu senyawa heterosiklik aromatik enam anggota yang merupakan basa lemah dan mempunyai cincin positif parsial. piridina mempunyai struktur yang serupa dengan benzena tetapi piridina terdeaktifkan terhadap subtitusi elektrofilik tetapi tereaktifkan terhadap subtitusi nukleofilik.
Kuinolina dan isokuinolina ialah suatu heterosikel cincin-terpadu yang strukturnya serupa dengan naftalena, tetapi dengan nitrogen pada posisi -1.
Pirola adalah heterosikel lima anggota yang bersifat aromatik tidak bersifat basa. Cincinnya bersifat negatif parsial dan tereaktifkan terhadap subtitusi elektrofilik, tetapi terdeaktifkan terhadap subtitusi nukleofilik.
Alkaloid merupakan bahan tiumbuhan yang mengandung nitrogen, larut dalam air.
Asam nukleat merupakan suatu polimer.dan juga di namakan polinukleotida, yang berfungsi sebagai penyimpan sifat keturunan, penyimpan energi dan beberapa diantaranya bekerja sebagai ko-enzim.


V1. PENUTUP
Demikianlah makalah ini kami sajikan kepada para pembaca, diharapkan kiranya tulisan ini dapat bermanfaat bagi par pembaca tentang pengetahuan kita. Tentunya kami sadar bahwa makalah kami jauh dari kata sempurna karena keterbatasan manusiawi kami. Untuk itu kami mengharap kepada pembaca sekalian untuk memberikan saran yang konstruktif untuk kemajuan ilmu pengetahuan kita bersama.

DAFTAR PUSTAKA
Fessenden & Fessenden,Kimia Organik Jilid 2.Jakarta:Erlangga.1999
Hart,Harold.Kimia Organik.Jakarta:Erlangga.2003
Martoharsono,soeharsono.Biokimia 1.Yogyakarta:Gajahmada University Press.2006
Staff.unud.ac.id/../hetreosiklik.doc.Akses 17-03-2010