Reaksi Sandmeyer: Diazotisasi, Mekanisme Radikal, dan Soal JEE/NEET
Jawaban singkat: Anilina mula-mula diubah menjadi benzenadiazonium klorida dengan NaNO2 dan HCl pada 0–5 °C. Menghangatkannya dengan CuCl, CuBr, atau CuCN menggantikan N2 dengan Cl, Br, atau CN. Tembaga(I) memberikan satu elektron ke ion diazonium, N2 lepas sebagai gas sehingga terbentuk radikal aril, dan radikal itu mengambil halogen dari tembaga(II).
Apa itu reaksi Sandmeyer dan diazotisasi?
Reaksi Sandmeyer adalah cara paling berguna untuk memasang Cl, Br, atau CN pada posisi tertentu di cincin benzena. Karena gugus amino dapat dipasang lebih dulu lalu diganti, reaksi ini memberikan pola substitusi yang tidak bisa dicapai lewat halogenasi langsung.
MolDraw memiliki dua templat: diazotisasi (delapan tahap, dari asam nitrit hingga ion diazonium) dan tahap Sandmeyer itu sendiri dengan panah kail untuk kimia radikalnya.
Ringkasan reaksi
| Tahap 1 (diazotisasi) | ArNH2 + NaNO2 + HCl, 0–5 °C → ArN2+Cl− |
|---|---|
| Tahap 2 (Sandmeyer) | CuCl/HCl → ArCl; CuBr/HBr → ArBr; CuCN/KCN → ArCN |
| Menengah | Radikal aril (setelah N2 lepas) |
| Tembaga | Cu(I) → Cu(II) → Cu(I): terbentuk kembali |
| Terkait | Gattermann (serbuk Cu), KI (ArI), Balz–Schiemann (ArF) |
Mekanisme langkah demi langkah
- Ion nitrosonium. NaNO2 + HCl menghasilkan HNO2. Protonasi dan pelepasan air menghasilkan elektrofil N≡O+.
- N-Nitrosasi. Nitrogen amina menyerang NO+; pelepasan proton menghasilkan N-nitrosamina Ar–NH–N=O.
- Tautomerisasi. Protonasi pada oksigen dan pelepasan proton N–H mengubahnya menjadi diazohidroksida Ar–N=N–OH.
- Ion diazonium. Gugus OH terprotonasi dan lepas sebagai air, menghasilkan Ar–N+≡N. Jika dijaga pada 0–5 °C, ion ini cukup stabil untuk digunakan.
- Transfer elektron (Sandmeyer). Tembaga(I) (sebagai CuCl2−) memberikan satu elektron ke ion diazonium. N2 lepas dan terbentuk radikal aril; tembaga menjadi Cu(II).
- Transfer halogen. Radikal aril mengambil Cl dari CuCl2, menghasilkan klorobenzena dan meregenerasi tembaga(I).
Setiap tahap dalam templat diperiksa elektron demi elektron: panah lengkungnya menghasilkan tepat struktur yang digambar. Buka di MolDraw untuk mengikuti panah satu tahap demi satu tahap.
Contoh soal
- Anilina → klorobenzena. NaNO2/HCl, 0–5 °C, lalu CuCl/HCl.
- Anilina → benzonitril → asam benzoat. CuCN/KCN menghasilkan PhCN; hidrolisis menghasilkan asam benzoat. Cara ini menambahkan satu karbon pada cincin.
- Anilina → iodobenzena. Cukup KI — tanpa tembaga.
- Anilina → fluorobenzena. Balz–Schiemann: HBF4 menghasilkan ArN2+BF4−, yang melepas N2 dan BF3 saat dipanaskan.
- Anilina → benzena. H3PO2 menggantikan N2+ dengan H (berguna untuk menghapus NH2 yang dipakai sebagai gugus pengarah).
Latihan soal JEE dan NEET
S1. Benzenadiazonium klorida + CuCN, lalu hidrolisis, menghasilkan:
Tampilkan jawaban
Asam benzoat — CuCN menghasilkan benzonitril; hidrolisis mengubah CN menjadi COOH.
S2. Konversi mana yang tidak memerlukan garam tembaga?
Tampilkan jawaban
ArN2+ → ArI — Iodida cukup kuat sebagai reduktor dan nukleofil: KI saja sudah cukup.
S3. Fluorobenzena paling baik dibuat dari anilina melalui:
Tampilkan jawaban
Diazotisasi, lalu HBF4 dan pemanasan (Balz–Schiemann) — CuF tidak bekerja dalam reaksi Sandmeyer.
S4. Mengapa diazotisasi dilakukan pada 0–5 °C?
Tampilkan jawaban
Garam diazonium terurai saat dihangatkan (menjadi fenol + N2). — Garam aril diazonium hanya stabil dalam keadaan dingin.
S5. Reaksi Sandmeyer vs Gattermann:
Tampilkan jawaban
Sandmeyer menggunakan garam Cu(I); Gattermann menggunakan serbuk tembaga dengan HX. — Keduanya menghasilkan ArCl/ArBr; Gattermann biasanya dengan rendemen lebih rendah.
Kesalahan umum
- Menulis mekanisme SN1 lewat kation aril — reaksi Sandmeyer berlangsung melalui radikal aril.
- Menggunakan CuF atau CuI: fluorida memakai HBF4 dan iodida memakai KI.
- Melakukan diazotisasi pada suhu kamar.
- Lupa bahwa tembaga(I) terbentuk kembali (pada prinsipnya bersifat katalitik).
Sunting mekanisme ini di MolDraw
- Klik Buka di MolDraw. Editor terbuka dengan seluruh gambar di kanvas: reaksi keseluruhan, setiap tahap bernomor, dan poin penting.
- Semuanya adalah struktur biasa. Ubah substituen, warnai ulang atom, atau pindahkan panah, dan panah tetap menempel pada atomnya.
- Unduh sebagai PNG, SVG, atau PDF, atau salin ke catatan atau slide Anda.
- Gambar yang sama ada di editor pada Templates → Schemes → Name reactions.
Tanya jawab
Apa peran tembaga dalam reaksi Sandmeyer?
Tembaga(I) mentransfer satu elektron ke ion diazonium; setelah N₂ lepas, radikal aril mengambil halogen dari tembaga(II), sehingga tembaga(I) terbentuk kembali.
Apa bukti adanya mekanisme radikal?
Produk samping biaril (Ar–Ar) terbentuk dari penggabungan dua radikal aril.
Apakah amina alifatik dapat digunakan?
Tidak. Ion diazonium alifatik langsung melepas N₂ dan menghasilkan alkohol serta alkena.