Senyawa heterosiklik merupakan senyawa organik siklik yang mengandung atom selain karbon dalam cincinnya seperti nitrogen, oksigen, dan belerang. Senyawa ini memiliki sifat kimia mirip dengan senyawa siklik terbuka tetapi juga memiliki sifat unik tergantung strukturnya. Contoh senyawa heterosiklik aromatik dengan cincin lima atom adalah pirola, furan, dan tiofena yang bereaksi dengan elektrofil melalui
2. Pengertian Senyawa Heterosiklik
Senyawa heterosiklik merupakan senyawa
organik siklik yang dalam cincinnya terdapat
atom lain selain atom karbon. Misalnya: Nitrogen,
oksigen dan belerang.
Hampir semua senyawa heterosiklik
mempunyai sifat-sifat kimia yang sama dengan
senyawa sejenis yang bercincin terbuka. Sebagai
contoh: lakton mempunyai sifat yang sama
dengan ester asiklik, demikian juga dengan
laktam dengan amida-amida asiklik, serta eter
siklik. Meskipun demikian dalam beberapa kasus,
terutama bila ada cincin terdapat ikatan jenuh,
senyawa heterosiklik mempunyai sifat yang unik.
3. Senyawa Heterosiklik Aromatik
dengan Cincin Beratom Lima
Pirola, furan dan tiofena merupakan
senyawa heterosiklik tak jenuh dengan cincin
beratom lima. Masing-masing mempunyai
ikatan rangkap dan satu heteroatom (N, O,
atau S).
furan tiofena
N
H
Pirol
O S
4. Sifat kimia ketiga senyawa tersebut
menunjukkan beberapa keunikan. Sebagai
contoh, pirola adalah suatu amina dan juga suatu
diena terkonjugasi, tetapi sifat-sifat kimianya
tidak sesuai dengan struktur tersebut. Dalam
kenyataannya pirola tidak bersifat basa seperti
halnya amina. Tidak sebagaimana halnya diena
terkonjugasi yang mudah mengalami adisi,
ternyata pirola mudah mengalami reaksi subtitusi
elektrofilik. Furan dan tiofena juga bereaksi
dengan elektrofil dan memberikan hasil subtitusi.
5. Struktur Furan, Pirola dan Tiofena
A. Senyawa Pirol B. Senyawa Furan
Karena atom oksigen dalam furan
menyumbangkan dua elektron
(sepasang elektron) ke awan pi
aromatik, maka atom oksigen
bersifat tuna elektron.
Karena atom nitrogen dalam pirol
menyumbangkan dua elektron ke awan
pi aromatik, maka atom nitrogen bersifat
tuna elektron.
C. Senyawa Tiofen
Karena atom sulfur dalam tiofen
menyumbangkan dua elektron (sepasang
elektron) ke awan pi aromatik, maka atom sulfur
bersifat tuna elektron.
S S
+S
+
O O+
O+
N
H
Pirol H
N+
H
N+
N
H
Pirol
+ H+ tidak ada kation stabil
6. Reaksi Subtitusi Elektrofilik pada
Pirola, Furan dan Tiofena
• reaksi pada pirol
• Reaksi pada furan
NN
H
CCH3
ONO2
O
O
CH3 C
O
CCH3
O
5oC
H
NO2
+
O
CH3 C
OH
-H
+
N
H
NO2
H
++
H
NO2
+
NO
2
H
N
H
N
H
N
NO2
7. • Reaksi pada piridin
N Br
NH3
-H+
NH2
BrN
_ _
N Br
NH2 NH2
BrN
_
N NH2
- Br-
penyumbang utama
struktur-struktur resonansi untuk zat antara
8. Senyawa Heterosiklik Aromatik
dengan Cincin Jenuh Beratom Enam
piridina merupakan senyawa aromatic, yang
molekulnya datar denag sudut ikatan sebesar 1200C,
dan panjang ikatan karbon-karbon = 1,39 . Kelima atom
karbon dalam piridina masing-masing menyumbangkan
satu elektron pi, dan atom nitrogen terhibridisasi sp2
pun menyumbangkan satu elektron pi untuk
melengkapi sekstet aromatic. Piridina lebih kuat sifat
basanya daripada pirola sedangkan Dibandingkan
dengan amina alifatik, piridina lebih lemah
kebasaannya.
Berbeda dengan pirola, pasangan elektron
menyendiri dari atom nitrogen pada piridina tidak
terlibat dalam ikatan tetapi menempati orbital sp2 pada
bidang cincin.
9. Reaksi Subtitusi Elektrofilik pada
Piridina
Meskipun sangat sulit, cincin piridina
dapat mengalami reaksi-reaksi subtitusi
elektrofilik aromatik (kurang reaktif dalam
subtitusi elektrofilik aromatik). Halogenasi dan
sulfonasi dapat terjadi melalui kondisi yang
kuat, tetapi nitrasi hanya menghasilkan
produk sedikit. Sedangkan reaksi-reaksi
Friedel-Crafts tidak berhasil dengan baik.
10. Subtitusi Nukleofilik pada
Piridina
Berlawanan dengan rendahnya kereaktifan
terhadap subtitusi elektrofilik, ternyata
sebagian piridina tersubtitusi dapat
mengalami reaksi subtitusi nukleofilik
aromatik dengan mudah. Piridina yang
mengandung subtituen halogen pada posisi 2
dan 4 (tetapi bukan pada posisi 3) dapat
mengalami subtitusi
11. Senyawa Heterosiklik Aromatik
dengan Cincin Terpadu
Kuinolina, isokuinolina dan indola merupakan
senyawa heterosiklik bercincin terpadu, yang
mempunyai sebuah cincin benzena dan sebuah cincin
heterosiklik aromatik.
Sifat kimia dari tiga sneyawa heterosiklik bercincin
terpadu seperti sifat kimia dari piridina dan pirola yang
lebih sederhana. Ketiganya dapat mengalami reaksi-
reaksi subtitusi elektrofilik aromatik. Kuinolina dan
isokuinolina lebih mudah mengalami subtitusi
elektrofilik daripada piridina, tetapi lebih sulit bila
dibandingkan dengan benzena. Indola lebih mudah
mengalami subtitusi elektrofilik daripada benzena
tetapi lebih sulit bila dibandingkan dengan pirola
12. 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).
N
Kuinolin
HNO3
H2SO4
0o N N
+
NO2
NO2
5-nitrokuinolin
8-nitrokuinolin
(52%)
(48%)
Isokuinolin
N
0o
H2SO4
HNO3
N
5-nitroisokuinolin
N
8-nitroisokuinolin
NO2
NO2
+
(90%)
(10%)
Seperti piridin, cincin kuinolin dan isokuinolin yang
mengandung nitrogen dapat menjalani substitusi nukleofilik.
(1) NH2
-
Kuinolin
N
(2) H2O
N NH2
2-aminokuinolin
N
Isokuinolin
(2) H2O
(1) CH3Li
1-metilisokuinolin
N
CH3
13. Pirimidina dan Purina
Ditinjau dari sisi biologis, sistem cincin
heterosiklik yang terpenting adalah pirimidina
dan Purina. Pirimidina mempunyai dua atom
nitrogen dalam suatu cincin aromatik beratom
enam. Purina mempunyai empat atom nitrogen
dalam struktur cincin terpadu. Kedua senyawa
tersebut merupakan komponen esensial dari
kelompok biomolekul asam-asam nukleat.
