Program Studi S-1 FarmasiSekolah Tinggi Farmasi Borneo Lestari
KIMIA ORGANIK II
TUGAS RESUME
Oleh
Ahmad MaulanaNIM SF14005
PROGRAM STUDI S-1 FARMASISEKOLAH TINGGI FARMASI BORNEO LESTARI
BANJARBARU2015
Senyawa Aromatik
1. Senyawa Aromatik
a. Sifat-sifat senyawa Aromatik
1. Senyawa dengan aroma tertentu
2. Senyawa siklik yang mengandung ikatan rangkap berselang
seling (konjugasi)
3. Bersifat non polar
4. Banyak digunakan sebagai pelarut.
Contoh :
CH=CH2benzen naftalena stirena
2. SenyawaBenzena
a. Senyawa benzene adalah
1. senyawa yang tidak berwarna, 2. m.p. 6o C dan b.p. 80o C, 3. Memiliki cincin 64. Rumus molekul C6H6 yang menunjukkan adanya 3 ikatan
rangkap dalam cincin.
b. Sruktur dari Benzena1. Struktur benzene pertama kali diusulkan oleh August Kekulé
pada tahun 1865. Struktur tersebut menggambarkan bahwa struktur benzena tersusun 3 ikatan rangkap di dalam cincin 6 anggota.
2. Ketiga ikatan rangkap tersebut dapat bergeser dan kembali dengan cepat sedemikian sehingga 2 bentuk yang mungkin tersebut tidak dapat dipisahkan.
3. Model Resonansi dari Benzen
3. Tata Nama Derivat Benzena.menambahkan awalan gugus substituen diikuti nama benzena,
misal: klorobenzena, bromobenzena, nitrobenzena, dll
b .beberapa derivat benzena mempunyai nama spesifik yang
mungkin tidak menunjukkan nama dari substituen yang terikat pada benzena, misal : metilbenzena dikenal sebagai toluene, aminobenzena sebagai anilin, dll
c.Apabila benzena mengikat lebih dari satu substituen, maka nama substituen dan letak substituen harus dituliskan. Ada 3 (tiga) isomer yang mungkin untuk benzena yang tersubstitusi oleh 2 gugus. Penamaan digunakan nama : orto (1,2-); meta (1,3-); para (1,4-).
d. Apabila 2 atau lebih substituen yang terikat pada benzena berbeda, maka penamaannya diawali dengan nama substituen
CH3 NH2 OH COOH
Toluena Anilin Fenol Asam Benzoat
SO3H
Asam Bensensulfonat
berturut-turut dan diikuti dengan nama benzena atau diberi nama khusus/spesifik
4. Senyawa Aromatik Polisiklika. Senyawa aromatik dengan cincin gabungan
Contoh :
5. Senyawa Aromatik Heterosiklika. Atom-atom dalam cincin tidak hanya C
Contoh nya:
6. Sifat fisik dan Kimia senyawa benzenea. seperti hidrokarbon alifatik dan alisiklik, benzena dan hidrokarbon
aromatik nonpolar tidak larut dalam pelarut polarb. Larut dalam berbagai pelarut organik c. Digunakan sebagai pelarut d. Dapat membentuk azeotrop dengan aire. Bersifat toksik – karsinogeniik
7. Reaksi pada Senyawa Benzena. Reaksi halogenasi
Tahap 1(lambat):
Tahap 2(cepat)
Tahap 3(cepat)
b. Reaksi Alkilasi
Tahap 1
Tahap 2 adalah serangan elektrofilik pada benzene
Tahap 3
c. Reaksi Asilasi
Substitusi suatu gugus asil pada cincin aromatik oleh reaksi dengan
suatu halida asam disebut reaksi asilasi aromatik, atau asilasi Friedel-
Crafts
d. Reaksi Nitrasi
HNO3 + H2SO4 H2NO3+ + HSO4
-
H2NO3+ + H2SO4
NO2+ + H3O+ + HSO4
-
e. Reaksi Sulfonasi
Sulfonasi benzena (7) dengan asam sulfat berasap (H2SO4+ SO3)
menghasilkan asam benzena sulfonat (9).
8. Orientsi dan monosubtitusi senyawa benzene
Jika telah terbentuk cincin benzena monosubstitusi maka substituen yang
ada pada cincin mengarahkan kedudukan substitusi berikutnya (o, m, p),
yang kemungkinan reaksi akan lebih lambat atau lebih cepat dari cincin
benzena sendiri (gugus/substituen deaktifasi atau aktifasi)
9. Efek Subtitusi pertama pada Subtitusi ke dua
Pengarah –orto, para Pengarah-meta
(semua mendeaktivasi)
NH2, - NHR, -NR2 COROH CO2ROR SO3H
NHCOR CHO
C6H5(aril) CO2H
R (alkyl) CN
X (mendeaktivasi)NO2
NR3+
10. Efek Substituen
Substituen pelepas elektron : pengarah o, p; mengaktifkan cincin terhadap
E+
11. Pengaruh Subtituen
Substituen halogen : pengarah o,p; mendeaktifkan cincin terhadap E+
Substituen penarik elektron : pengarah m; mendeaktifkan cincin terhadap
E+
12. Orientasi dan Reaktivitas Senyawa Benzen
Orientasi dan reaktifitas dapat diterangkan dengan melihat keadaan
resonansi dan pengaruh stabilitas ion arenium
Dapat kita lihat cincin bermuatan positif, kemudian kita lihat S :
- withdrawing elektron/penarik elektron
(menjadi kurang stabil)
- donating elektron/pelepas elektron
(menjadi lebih stabil).
ASAM KARBOKSILAT
1. Asam Karboksilat
Asam karboksilat atau Asam alkanoat merupakan senyawa KARBON
yang mengandung gugus fungsi –COOH.
memiliki Rumus umum : CnH2nO2
n= jml C
R C
O
OH
C3H6O2
2. Tata Nama Asam Karboksilat
a. Penamaan dimulai dengan pemberian nama awalan ASAM + rantai
karbon terpanjang yang mengandung gugus karboksilat (-COOH) +
akhiran -oat.
b. Jika mengandung rantai cabang, maka atom C dari gugus karboksilat
dengan rantai terpanjang diberi nomor 1.
c. Jika terjadi lebih dari satu cabang, maka penulisan / penamaannya
menurut abjad.
d. Jika senyawa mempunyai 2 gugus karboksilat, maka pada penamaan
rantai utama diberi akhiran -dioat.
3. Tata Nama Trivial (lazim) Asam Karboksilat
a. Ini didasarkan pada sumber alami asam yg bersangkutan. Berikut
adalah beberapa nama trivial asam karboksilat :
b. J
i
k
a menggunakan nama trivial, maka posisi gugus-gugus penggantian
atau cabang-cabang dinyatakan dengan huruf latin.
c. Atom karbon yang terikat langsung pada gugus –C00H yaitu atom C
nomor 2 ditandai dengan a, atom C nomor 3 ditandai dengan b, atom
C nomor 4 ditandai dengan g, atom C nomor 5 ditandai dengan d dan
seterusnya.
4. Isomer Asam Karboksilat
maka
asam karboksilat memiliki 2 bentuk isomer yaitu:
a. Isomer Fungsi
- memiliki rumus molekul sama, tetapi gugus fungsi berbeda.
- ASAM KARBOKSILAT (-COOH) berisomer fungsi dengan
ESTER (-COO).
b. Isomer struktur , ada dua macam :
a) isomer Rangka
b) isomer Posisi
Isomer Rangka (Rumus molekul sama, tapi bentuk rangka beda).
Isomer Posisi (Rumus molekul sama, tapi letak gugus fungsi beda).
contoh C4H8O2
5. Sifat-sifat Asam Karboksilat
1. Sifat Fisika
Asam karboksilat mampu membentuk ikatan hidrogen yg cukup
kuat melalui gugus fungsi.
è sehingga mempunyai titik didih & titik lebur yg relatif tinggi jika
dibandingkan dg alkana dg jml atom C yg sama.
Asam karboksilat dengan jml atom C sedikit (suku rendah) è
senyawanya cenderung mudah menguap dg bau tajam. Jika jml atom C
–nya banyak è senyawanya semakin sukar menguap.
Asam karboksilat mempunyai 3 ikatan kovalen polar è sehingga
senyawa bersifat POLAR (mudah larut dlm air).
di dalam air, asam karboksilat dapat berasosiasi antarmolekulnya,
yaitu dua molekul bergabung membentuk satu molekul.
2. Sifat Kimia
a. larutan asam karboksilat merupakan asam yg paling kuat diantara
golongan senyawa karbon yg lain. Harga tetapan keseimbangannya
(Ka) berkisar 10 -5.
Reaksi umum ionisasinya :
b. Reaksi asam karboksilat dgn basa atau logam reaktif akan
membentuk garam yg mudah larut.
c. Reaksi penggantian gugus OH pada karboksilat.
reaksi karboksilat dgn PCl5, PCl3, atau SOCl2 à membentuk
ALKANA KARBOKLORIDA.
d. reaksi karboksilat dgn NH3 à membentuk AMIDA.
e. Reaksi asam karboksilat dgn alkohol à membentuk ESTER
(reaksi ESTERIFIKASI).
6. Pembuatan Asam Karboksilat
Asam karboksilat dapat disintesis atau dibuat melalui beberapa cara:
1. Oksidasi alkohol primer dgn oksidator kuat
2. Hidrolisis karbonitril (RCN) pada suhu tinggi dan dalam lingkungan
asam kuat
7. Kegunaan Asam Karboksilat dalam Kehidupan Sehari-hari
1. asam laktat pada susu
2. asam sitrat pada jeruk
3. asam glutamat pada kecap
8. Turunan Asam Karboksilat
1. Ester
ESTER atau alkil alkanoat adalah senyawa KARBON yg mengandung
gugus –COO-. Memiliki Rumus umum sama dg ASAM
KARBOKSILAT = CnH2nO2.
Tata Nama :
a. Diawali dengan nama gugus alkil yang terikat pada atom oksigen.
b. Diikuti dengan nama asam karboksilat dengan menghilangkan kata
asam.
Contoh :
Pembuatan Ester :
Ester dapat dibuat dari reaksi antara asam karboksilat dan alcohol
dengan bantuan katalis yang disebut Reaksi Esterifikasi.
Kegunaan Ester:
a. ESTER berupa lemak dpt digunakan sbg SABUN è seperti asam
PALMITAT (C15H31COOK).
b. ESTER memberikan aroma buah pada produk makanan dan
minuman, sediaan obat-obatan perawatan tubuh dan pembersih.
2. Halida asam karboksilat
Adalah senyawa turunan asam karboksilat dengan rumus molekul
R(C=O)X. Penamaan halida asam sangat sederhana, yaitu dengan
menyebutkan nama halida setelah gugus alkil. Salah satu contoh halida
asam adalah asetil klorida dengan rumus struktur CH3COCl.
Pembuatan Halida Asam: Asam karboksilat + tionil klorida
3. Anhidra Karboksilat
Adalah senyawa turunan asam karboksilat yang mempunyai gugus
asil (RC=O) terikat pada oksigen sebagai pengganti hidrogen. Rumus
umum anhidrida asam adalah ([RC=O]O[O=CR]). Tata nama
anhidrida asam adalah dengan mengganti kata asam menjadi anhidrida.
Contoh anhidrida adalah anhidrida asetat dengan rumus CH3CO-O-
OCCH3. Pembuatan Anhidrida: Halida asam + garam karboksilat
4. Amida
Adalah suatu jenis senyawa kimia yang dapat memiliki dua
pengertian. Jenis pertama adalah gugus fungsional organik yang
memiliki gugus karbonil (C=O) yang berikatan dengan suatu atom
nitrogen (N), atau suatu senyawa yang mengandung gugus fungsional
ini. Jenis kedua adalah suatu bentuk anion nitrogen. Pembuatan
amida: Halida asam + amina
5. Nitril
Adalah senyawa yang mempunyai ikatan rangkap tiga C dengan N.
Rumus umum nitril adalah RC≡N. Nitril terkenal sebagai senyawa
yang sangat beracun. Penamaan senyawa nitril adalah dengan
menambahkan akhiran -nitril setelah nama alkana. Contoh senyawa
nitril adalah pentananitril dengan rumus struktur CH3CH2CH2CH2C≡N.
Pembuatan Nitril:
• Alkil halida + Natrium sianida
• RCl + NaCN
ALKOHOL
1. Alkohola. Alkohol adalah senyawa yang molekulnya memiliki suatu gugus
hidroksil, yang terikat pada suatu atom karbon jenuhb. Atom karbon jenuh dimaksud dapat berupa atom karbon dari suatu
gugus alkil yang sederhana. CH3OH CH3CHCH3
Metana OH 2-Propanol
(isopropil alkohol) c. Atom karbon dapat berupa suatu atom karbon dari gugus alkenil atau
gugus alkunil.d. Atau dapat pula berupa suatu atom karbon jenuh dari suatu cincin
benzena.
Benzil alkohol Suatu alkohol benzilik
e. Senyawa yang memiliki suatu gugus hiroksil, yang terikat langsung pada cincin benzena disebut fenol.
Ar Rumus Umum Suatu fenol
Fenol
f. Alkohol dapat dilihat secara struktural:a. . sebagai turunan hidroksi dari alkana.b. . sebagai turunan alkil dari air.
g. Etil alkohol = etana dimana satu hidrogen diganti dengan gugus hidroksil.
h. Etil alkohol = air dimana satu hidrogen diganti dengan gugus etil. i. Alkohol dibagi dalam tiga golongan:
a. Alkohol primer (1º)b. Alkohol sekunder (2º)c. Alkohol tersier (3º)- Penggolongan didasarkan pada derajat substitusi dari atom karbon
yang langsung mengikat gugus hidroksil.
CH2OH
OH
OH
Etil alkohol Benzil alkohol (suatu alkohol 10) (suatu alkohol 10)
- Jika karbon tersebut mengikat satu atom karbon lain, maka disebut karbon primer dan alkoholnya disebut alkohol primer.
- Jika karbon yg mengikat gugus -OH juga mengikat dua atom karbon lain, maka disebut karbon sekunder dan alkoholnya disebut alkohol sekunder.
- Jika karbon yg mengikat gugus -OH juga mengikat tiga atom karbon lain, maka disebut karbon tersier dan alkoholnya disebut alkohol tersier.
Geraniol (alkohol 10 dgn Isopropil alkohol aroma mawar) (suatu alkohol 20)
C C C HHH
H
O
H H
HH
CH2OH
CH2OH
C C O HHH
H
H
H
Mentol (alkohol 20 dalam minyak peppermint)
j. Tata nama alcohol1. Dalam Tatanama Substitutif IUPAC, suatu nama harus
mengandung empat karakter : lokant, awalan, senyawa induk, dan suatu akhiran.
2. Lokant 4 menunjukkan bahwa substituen gugus metil, yang merupakan awalan, terikat pada senyawa induk di posisi C-4.
3. Senyawa induk mengandung enam atom karbon dan tidak ada ikatan rangkap, jadi induknya adalah heksana.
4. Dan karena merupakan suatu alkohol, maka memiliki akhiran -ol.5. Lokant 1 menunjukkan bahwa C-1 mengikat gugus hidroksil. 6. Secara umum, penomoran pada rantai karbon selalu dimulai dari
bagian akhir yang lebih dekat dengan gugus yang mendapat nama sebagai suatu akhiran.
7. Prosedur berikut harus diikuti untuk memberi nama alkohol sesuai tatanama substitutif IUPAC: a. Pilih rantai karbon utuh yang terpanjang dimana gugus
hidroksil terikat langsung. Ganti nama dari alkana sesuai rantai karbon tersebut dengan menghapus huruf a terakhir dan tambahkan akhiran ol.
b. Nomori rantai karbon utuh yang terpanjang sedemikian sehingga atom karbon yang mengikat gugus hidroksil memiliki nomor terkecil. Tandai posisi gugus hidroksil dengan menggunakan nomor tersebut sebagai lokant. Tandai posisi gugus-gugus lain (sebagai awalan) dengan menggunakan nomor yang sesuai dengan posisi masing-masing sepanjang rantai karbon sebagai lokant.
8. Alkohol sederhana sering dinamai dengan nama radikofungsional umum yang juga telah disetujui oleh IUPAC.
9. Alkohol yang mengandung dua gugus hidroksil umumnya diberi nama glikol.
10. Dalam sistem substitutif IUPAC alkohol tersebut dinamai sebagai diol.
CH3
CH3H3CCH
OH
k. Reaksi reaksi alcohol• Atom oksigen dari suatu alkohol mem-polarisasi ikatan C–O dan
ikatan O–H dari alkohol tersebut.• Polarisasi ikatan O–H menyebabkan atom hidrogen bermuatan
positif parsial, dan hal ini menjelaskan mengapa alkohol bersifat asam lemah.
• Polarisasi ikatan C–O menyebabkan atom karbon bermuatan positif parsial.
• Jadi meskipun OH¯ bukan basa kuat dan bukan gugus pergi yang baik, namun atom karbon dari alkohol bersifat reaktif terhadap serangan nukleofilik.
• Pasangan elektron pada atom oksigen membuatnya bersifat basa dan nukleofilik.
• Protonasi alkohol mengubah suatu gugus pergi yang buruk (OH¯) menjadi gugus pergi yang baik (H2O).
• Protonasi juga membuat atom karbon lebih positif (karena –H2O+ lebih bersifat penarik elektron daripada –OH¯), dan oleh karena itu menjadi lebih reaktif terhadap serangan nukleofilik. Reaksi SN2 menjadi mungkin.
• Karena alkohol adalah nukleofil, maka alkohol dapat bereaksi dengan alkohol terprotonasi. Ini menjadi langkah penting dalam sintesis eter. Pada suhu yang cukup tinggi dan tanpa kehadiran suatu nukleofil yang baik, maka alkohol terprotonasi dapat menjalani reaksi eliminasi E1.
l. Alkohol Sebagai Asam1. Alkohol memiliki keasaman yang mirip dengan air.2. Metanol sedikit lebih asam dibanding air (pKa = 15,7). Namun
hampir semua alkohol adalah asam yang lebih lemah dari air.3. Pada alkohol tanpa halangan ruang, molekul air akan melingkupi
dan mensolvasi oksigen negatif dari ion alkoksida yang terbentuk jika suatu alkohol melepaskan sebuah proton.
4. Pada alkohol dengan halangan ruang besar, solvasi ion negatif (alkoksida) terhambat sehingga ion alkoksida kurang terstabilkan dan menjadi asam yang lebih lemah.
5. Alkohol bersifat asam yang lebih kuat dibandingkan dengan alkuna, dan sangat lebih kuat dibandingkan dengan hidrogen, amonia dan alkana.
6. Keasaman relatif :H2O > ROH > RC ºCH > H2 > NH3 > RH
7. Basa konjugat dari alkohol adalah suatu ion alkoksida.
8. Karena sebagian besar alkohol adalah asam yang lebih lemah dibanding air, maka ion alkoksida adalah basa yang lebih kuat dibanding ion hidroksida.
9. Kebasaan relatif :R¯ > NH2
¯ > H¯ > RC ºC¯ > RO¯ > OH¯ 10. Natrium dan kalium alkoksida sering dipakai sebagai basa dalam
sintesis organik.m. Konversi Alkohol menjadi Alkil halida
1. Alkohol bereaksi dengan bermacam pereaksi menghasilkan alkil halida.
2. Pereaksi yang paling sering digunakan adalah hidrogen halida (HCl, HBr, atau HI), fosfor tribromida (PBr3), dan tionil klorida (SOCl2).
3. Semua reaksi di atas merupakan hasil dari pemutusan ikatan C–O dari alkohol.
n. Reaksi alkohol dengan hidrogen halida 1. Jika alkohol bereaksi dengan suatu hidrogen halida, maka terjadi
suatu reaksi substitusi menghasilkan suatu alkil halida dan air.2. Urutan reaktivitas dari hidrogen halida adalah HI > HBr > HCl (HF
umumnya tidak reaktif).3. Urutan reaktivitas alkohol: 3º > 2º > 1º > metil.4. Reaksi ini dikatalisis oleh asam.5. Alkohol primer dan sekunder dapat dikonversi menjadi alkil
klorida dan alkil bromida melalui reaksi alkil halida dengan natrium halida dan asam sulfat.
o. Reaksi alkohol dengan PBr3 1. Alkohol primer dan sekunder bereaksi dengan fosfor tribromida
menghasilkan alkil bromida.2. Tidak seperti reaksi dengan HBr, reaksi dengan PBr3 tidak
melibatkan pembentukan karbokation.3. Biasanya berlangsung tanpa penataan-ulang dari kerangka karbon.4. Sering menjadi pereaksi terpilih untuk mengubah suatu alkohol
menjadi alkil bromida yang bersesuaian.5. Reaksi diawali dengan terbentuknya suatu alkil dibromofosfit
terprotonasi. 6. HOPBr2 dapat bereaksi dengan lebih banyak alkohol sehingga hasil
akhir dari reaksi adalah konversi 3 mol alkohol menjadi alkil bromida oleh 1 mol fosfor tribromida.
p. Reaksi alkohol dengan SOCl2
1. Tionil klorida mengubah alkohol primer dan sekunder menjadi alkil klorida (biasanya tanpa penataan-ulang).
2. Sering ditambahkan suatu amina tersier ke dalam reaksi untuk memacu reaksi melalui reaksinya dengan HCl.
3. Reaksi diawali dengan terbentuknya suatu alkil klorosulfit.4. Kemudian suatu ion klorida (hasil reaksi R3N dan HCl) melakukan
substitusi SN2 terhadap suatu gugus pergi yang baik ClSO2¯.
5. Dekomposisi ClSO2¯ menjadi gas SO2 dan ion Cl¯ mendorong
kesempurnaan reaksi.2. Eter
a. Pengertian Ester1. Eter berbeda dari alkohol, dimana atom oksigen dari suatu eter terikat
pada dua atom karbon. Gugus hidrokarbon dapat berupa alkil, alkenil, vinil, atau aril.
2. Eter memiliki rumus umum R-O-R atau R-O-R’ dimana R’ adalah gugus alkil yang berbeda dari gugus R.
3. Eter = air dimana kedua atom hidrogen diganti dengan gugus alkil.
b. Tata nama Ester1. Eter sederhana sering dinamai dengan nama radikofungsional
umum. 2. Tuliskan kedua gugus yang terikat pada atom oksigen (sesuai
urutan abjad) dan tambahkan kata eter3. Nama substitutif IUPAC harus dipakai untuk menamai eter yang
rumit dan senyawa dengan lebih dari satu ikatan eter.
COC
Gugus fungsionalsuatu eter
RO
RO1
100Dimetil eterRumus
umum suatu eter
CH3
CH3
atau
R’O
R
CH2H2C
OEtilen oksida
OTetrahidrofuran
(THF)
4. Dalam sistem IUPAC, eter dinamai sebagai alkoksialkana, alkoksialkena, dan alkoksiarena.
5. Gugus RO- merupakan suatu gugus alkoksi.6. Dua eter siklik yang sering dipakai sebagai solven memiliki nama
umum tetrahidrofuran (THF) dan 1,4-dioksana.
4. Sifat Fisik Alkohol Dan estera. Eter memiliki titik didih yang sebanding dengan hidrokarbon dengan
berat molekul yang sama.b. Titik didih dietil eter (MW = 74) adalah 34,6ºC, dan pentana (MW =
72) adalah 36ºC.c. Alhohol memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan
eter atau hidrokarbon yang sebanding. d. Titik didih butil alkohol (MW = 74) adalah 117,7ºC.e. Molekul-molekul alkohol dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan
hidrogen, sementara eter dan hidrokarbon tidak dapat.f. Meskipun demikian, eter juga dapat membentuk ikatan hidrogen
dengan senyawa-senyawa seperti air.g. Eter memiliki kelarutan dalam air yang sebanding dengan alkohol
dengan berat molekul yang sama.h. Sangat berbeda bila dibandingkan dengan hidrokarbon.i. Dietil eter & 1-butanol memiliki kelarutan yang sama dalam air,
sekitar 8 g per 100 mL pada suhu kamar.j. Sebaliknya, pentana secara nyata tidak larut dalam air. k. Metanol, etanol, propil alkohol, isopropil alkohol, dan tert-butil
alkohol campur sempurna dengan air.l. Butil alkohol, isobutil alkohol, dan sec-butil alkohol memiliki
kelarutan antara 8,3 dan 26,0 g per 100 mL. m. Kelarutan alkohol dalam air menurun secara bertahap sebanding rantai
hidrokarbon yang semakin panjang.n. Alkohol rantai panjang bersifat lebih “mirip alkana” dan oleh karena
itu kurang mirip dengan air.
5. Alkohol dan Ester Pentinga. Metanol
1. Memiliki rumus struktur CH3OH dan adalah alkohol yang paling sederhana.
2. Dahulu sebagian besar metanol dibuat dari distilasi destruktif kayu (pemanasan kayu pada suhu tinggi tanpa udara) = alkohol kayu (wood alcohol).
3. Sekarang dibuat melalui hidrogenasi katalitik dari karbon monoksida.
4. Metanol sangat beracun. Konsumsi dalam jumlah yg sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan kebutaan; dalam jumlah besar menyebabkan kematian.
5. Keracunan metanol dapat pula terjadi melalui penghirupan uap atau paparan jangka panjang terhadap kulit.
b. Etanol1. Merupakan alkohol dari semua minuman beralkohol.2. Dapat dibuat dari fermentasi gula, dengan menambahkan ragi ke
dalam campuran gula dan air.3. Ragi mengandung enzim yang memicu suatu reaksi berseri yang
panjang, dan akhirnya mengubah suatu gula sederhana (C6H12O6) menjadi etanol dan karbon dioksida.
4. Etanol sangat murah, tapi jika digunakan untuk minuman dikenakan pajak yang sangat tinggi.
5. Etanol yang digunakan untuk keperluan sains (penelitian) dan industri diracuni atau di”denaturasi” sehingga tidak layak untuk diminum. Beberapa denaturant dapat digunakan termasuk metanol.
6. Etanol adalah senyawa yang penting dalam industri.7. Sebagian besar etanol untuk keperluan industri dibuat melalui
reaksi hidrasi etena dengan katalis asam.8. Etanol adalah suatu hipnotik (penidur). Ia menekan aktivitas otak
atas meskipun memberi efek ilusi sebagai suatu stimulant.9. Etanol juga toksik, tapi kurang toksik dibanding metanol.10. Pada tikus (rat), dosis letal adalah 13,7 g per kg berat badan.11. Penyalahgunaan etanol menjadi problem di banyak Negara
c. Etilen Glikol1. Etilen glikol (HOCH2CH2OH) memiliki berat molekul yang rendah
dan titik didih yang tinggi, serta campur dengan air.2. Sifat ini membuat etilen glikol menjadi suatu antibeku (antifreeze)
ideal untuk kendaraan bermotor.
d. Dietil Asetat1. Berupa suatu cairan dengan titik didih rendah dan mudah terbakar.2. Sebagian besar eter bereaksi lambat dengan oksigen melalui suatu
reaksi radikal yang disebut auto-oksidasi membentuk hidroperoksida dan peroksida (ekplosif).
3. Sering digunakan sebagai pelarut ekstraksi dan Dipakai sebagai suatu anestetik (pembius) pada pembedahan.
e. Sintesis Ester 1. Dehidrasi Alkohol
a. Alkohol mengalami dehidrasi membentuk alkena (lihat Bab Alkena).
b. Alkohol primer dapat juga terdehidrasi membentuk eter.c. Dehidrasi menghasilkan eter berlangsung pada suhu yang lebih
rendah dibanding reaksi dehidrasi membentuk alkena.d. Dehidrasi menghasilkan eter dibantu dengan distilasi eter
segera setelah terbentuk.2. Sintesis Williamson
a. Sintesis Williamsonb. Suatu jalur penting pada preparasi eter non-simetrik adalah
suatu reaksi substitusi nukleofilik yang disebut reaksi Williamson.
c. Merupakan reaksi SN2 dari suatu natrium alkoksida dengan alkil halida, alkil sulfonat, atau alkil sulfat.
d. Hasil terbaik dicapai jika alkil halida, alkil sulfonat, atau alkil sulfat yang dipakai adalah primer (atau metil).
e. Jika substrat adalah tersier maka eliminasi sepenuhnya merupakan produk reaksi.
f. Pada suhu rendah substitusi lebih unggul dibanding dengan eliminasi.
3. Tert-butil eter dari alkilasi alkohol a. Alkohol primer dapat diubah menjadi tert-butil eter dengan
melarutkan alkohol tersebut dalam suatu asam kuat seperti asam sulfat dan kemudian ditambahkan isobutilena ke dalam campuran tersebut. (Prosedur ini meminimalkan dimerisasi dan polimerisasi dari isobutilena).
b. Metode ini sering dipakai untuk “proteksi” gugus hidroksil dari alkohol primer sewaktu reaksi-reaksi lainnya dilakukan terhadap bagian lain dari molekul tersebut. Gugus proteksi tert-butil dapat dihilangkan secara mudah dengan penambahan larutan asam encer.
4. Trimetilsilil eter (Sililasi)a. Suatu gugus hidroksil juga diproteksi dalam larutan netral atau
basa dengan mengubahnya menjadi suatu gugus trimetilsilil eter, –OSi(CH3)3
b. Reaksi ini, yang disebut sililasi, dilakukan dengan membiarkan alkohol tersebut bereaksi dengan klorotrimetilsilana dengan kehadiran suatu amina tersier.
c. Pengubahan suatu alkohol menjadi suatu trimetilsilil eter membuat senyawa tersebut lebih volatil (mudah menguap). (Mengapa?)
d. Kenaikan volatilitas (sifat mudah menguap) ini menjadikan alkohol (sebagai bentuk trimetilsilil-nya) lebih memungkinkan untuk menjalani analisis dengan kromatografi gas-cair.
e.
6. Sintesis Alkohol dan Alkenaa. Hidrasi Alkena
1. Adisi air pada ikatan rangkap alkena dengan katalis asam.2. Metode pembuatan alkohol dengan berat molekul rendah
(kegunaan utama pada proses industri skala besar).3. Katalis asam yg paling sering digunakan: asam sulfat & asam
fosfat.
C
CH2
CH3
H3C + H Olambat
CH3C
CH2
CH3
H
H
H
+O
H
HLangkah 1
+cepat
CH3C
CH3
CH3
O
H
HLangkah 2 CH3C
CH3
CH3
O
H
H
Langkah 3 CH3C
CH3
CH3
O
H
H + O
H
Hcepat
CH3C
CH3
CH3
O H H O
H
H+
4. Tahap penentu kecepatan adalah tahap 1: pembentukan karbokation.
5. Dihasilkan tert-butil alkohol karena tahap 1 mengarah pada pembentukan kation tert-butil yang lebih stabil dibandingkan kation isobutil yang kurang stabil.
6. Kerumitan yang terjadi adalah adanya penataan ulang (rearrangement).
7. Karbokation awal yang terbentuk akan mengalami penataan ulang menjadi suatu karbokation yang lebih stabil.
8. Jika 3,3-dimetil-1-butena dihidrasi akan dihasilkan 2,3-dimetil-2-butanol sebagai produk utama.
9. Adanya penataan ulang karbokation membatasi penggunaan hidrasi alkena sebagai suatu metode laboratoris untuk pembuatan alkohol.
b. Reaksi Oksimerkurasi-Demerkurasi 1. Reaksi dua tahap yang sangat berguna untuk mensintesis alkohol
dari alkena.2. Alkena bereaksi dgn Hg(OAc)2 dalam campuran THF dan air
menghasilkan senyawa merkuri(hidroksialkil).3. Senyawa merkuri(hidroksialkil) dapat direduksi oleh natrium
borohidrida menjadi alkohol.4. Persentase hasil reaksi keseluruhan >90% dengan regioselektifitas
yang tinggi. 5. Pada tahap 1, oksimerkurasi: air dan merkuri asetat mengadisi
ikatan rangkap.6. Pada tahap 2, demerkurasi: natrium borohidrida mereduksi gugus
asetoksimerkuri dan menggantinya dengan hidrogen.7. Kedua langkah tersebut dapat dilakukan dalam bejana yang sama. 8. Kedua reaksi berlangsung sangat cepat pada suhu ruangan atau
dibawahnya.9. Tahap 1: biasanya mencapai kesempurnaan dalam kurun waktu 20
detik – 10 menit.10. Tahap 2: secara normal membutuhkan waktu kurang dari 1 jam.11. Orientasi adisi H2O di atas mengikuti aturan Markovnikov: atom H
dari H2O terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang mengikat atom H lebih banyak.
12. Penataan-ulang rangka karbon jarang terjadi pada oksimerkurasi-demerkurasi.
13. Dicontohkan pada reaksi oksimerkurasi-demerkurasi dari 3,3-dimetil-1-butena yang menghasilkan 3,3-dimetil-2-butanol sebagai produk utama.
c. Reaksi Hidroborasi - Oksidasi 1. Adisi elemen air pada suatu ikatan rangkap dapat pula dilakukan di
laboratorium dengan menggunakan diboran atau THF : BH3.2. Adisi air adalah bersifat tidak langsung dan melibatkan dua tahap
reaksi.3. Pertama adalah adisi boran pada ikatan rangkap yang disebut
hidroborasi.4. Kedua adalah oksidasi dan hidrolisis senyawa antara organoboron
menghasilkan suatu alkohol dan asam borat.5. Atom boron terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang kurang
tersubstitusi, dan satu atom hidrogen berpindah dari atom boron ke atom karbon lain dari ikatan rangkap.
6. Hidroborasi bersifat regioselektif dan mengikuti aturan anti Markovnikov.
7. Alkilboran yang dihasilkan pada tahap hidroborasi biasanya tidak diisolasi.
8. Dalam bejana yang sama, alkilboran dioksidasi dan dihidrolisis menghasilkan alkohol dengan penambahan hidrogen peroksida dalam suatu larutan basa.
9. Oksimerkurasi-demerkurasi dari 1-heksena menghasilkan 2-heksanol (Markovnikov).
10. Hidroborasi-oksidasi dari 1-heksena menghasilkan 1-heksanol (anti-Markovnikov
d. Reaksi-reaksi Eter1. Dialkil eter bereaksi dengan sedikit pereaksi diluar asam-asam.2. Eter tahan terhadap serangan nukleofil dan basa.3. Ketidakkreaktifan dan kemampuan eter men-solvasi kation (dengan
mendonorkan sepasang elektron dari atom oksigen) membuat eter berguna sebagai solven dari banyak reaksi.
4. Eter mengalami reaksi halogenasi seperti alkana.5. Oksigen dari ikatan eter memberi sifat basa.6. Eter dapat bereaksi dengan donor proton membentuk garam
oksonium.
CH3CH2OCH2CH3 + HBr CH3CH2 O CH2CH3Br
HGaram oksonium
Pemanasan dialkil eter dengan asam-asam sangat kuat (HI, HBr, H2SO4) menyebabkan eter mengalami reaksi dimana ikatan ikatan karbon – oksigen pecah.
CH3CH2OCH2CH3 + HBr 2 CH3CH2Br + H2O
7. Mekanisme reaksi ini dimulai dari pembentukan suatu ion oksonium. Kemudian suatu reaksi SN2 dengan ion bromida yang bertindak sebagai nukleofil akan menghasilkan etanol dan etil bromida.
CH3CH2OCH2CH3 + HBr CH3CH2O
H
CH2CH3 + Br
CH3CH2O
H
+ CH3CH2Br
Etanol Etil bromida
8. Pada tahap selanjutnya, etanol yang baru terbentuk bereaksi dengan HBr membentuk satu mol ekivalen etil bromida yang ke dua.
CH3CH2OH + HBr CH3CH2 O H
H
Br +
CH3CH2 Br + O H
H
7. Epoksida 1. Epoksida adalah eter siklik dengan cincin tiga anggota. Dalam
tatanama IUPAC, epoksida disebut oksirana. Epoksida paling sederhana memiliki nama umum etilena oksida.
O
CC
Suatu epoksida
O
CH2H2C
IUPAC: Oksirana Umum: Etilena oksida
1
2 3
2. Metode yang paling umum digunakan untuk mensintesa epoksida adalah reaksi dari suatu alkena dengan suatu asam peroksi organik, yaitu suatu proses yang disebut epoksidasi.
RCH CHR + R'C O
O
OHEpoksidasi
O
CHRRHC R'C OH
O
+
Suatu epoksida (atau oksirana)
Suatu alkena Suatu asam peroksi
Dalam reaksi ini, asam peroksi memberikan suatu atom oksigen kepada alkena. Mekanismenya adalah seperti berikut ini.
C
C+
C
O
O R'
O
H
OC
C+
CO R'
O
H3. Adisi oksigen pada ikatan rangkap dalam suatu reaksi epoksidasi
adalah adisi syn. Untuk membentuk suatu cincin dengan tiga anggota, atom oksigen harus mengadisi kedua atom karbon dari ikatan rangkap pada sisi yang sama.
4. Asam peroksi yang paling umum digunakan adalah asam peroksiasetat dan asam peroksibenzoat. Sebagai contoh, sikloheksana bereaksi dengan asam peroksibenzoat menghasilkan 1,2-epoksi-sikloheksana dalam jumlah yang kuantitatif.
+ C6H5COOH
O
CH2Cl2O
H
H
+ C6H5COH
O
Asam peroksibenzoat
1,2-Epoksi- sikloheksana
(100%)5. Reaksi antara alkena dengan asam-asam peroksi berlangsung dengan
suatu cara yang stereospesifik. Sebagai contoh, cis-2-butena hanya menghasilkan cis-2,3-dimetiloksirana, sedangkan trans-2-butena hanya menghasilkan trans-2,3-dimetiloksirana.
C
C
H3C H
H3C H
RCOOH
O
+O
CH3
HH3C
H
12
3
cis-2-Butena cis-2,3-Dimetiloksirana (senyawa meso)
C
C
H3C H
H CH3
RCOOH
O
+
O
CH3
HH
CH3
trans-2-Butena Enantiomer trans-2,3-Dimetiloksirana
+O
CH3
H H
CH3
8. Reaksi-reaksi epoksida
a. Cincin tiga anggota dengan tegangan (strain) yang sangat tinggi dalam molekul epoksida menyebabkan epoksida lebih reaktif terhadap substitusi nukleofilik dibandingkan dengan eter yang lain.
b. Katalisis asam membantu pembukaan cincin epoksida dengan menyediakan suatu gugus pergi yang lebih baik (suatu alkohol) pada atom karbon yang mengalami serangan nukleofilik.
c. Katalisis ini sangat penting terutama jika nukleofilnya adalah suatu nukleofil lemah seperti air atau suatu alkohol:1. Pembukaan cincin dengan katalis asam
+ H+
_ H+
O
CC
O
CC
H
O HHCCHO O H
H
CCHO OH_ H+
2. Pembukaan cincin dengan katalis basa
O
CC+RO CCRO OROH
CCHO OH
Nukleofil kuat
Ion alkoksida + RO
d. Jika epoksidanya tidak simetris, serangan pembukaan cincin dengan katalis basa oleh ion alkoksida berlangsung terutama pada atom karbon yang kurang tersubstitusi. Sebagai contoh, metiloksirana bereaksi dengan suatu ion alkoksida terutama pada atom karbon primernya:
O
CHCH3H2C+CH3CH2O
Metiloksirana
Atom karbon 10 kurang terhalangi
CH3CH2OCH2CHCH3
O
CH3CH2OH
CH3CH2OCH2CHCH3
OH
+ CH3CH2O
1-Etoksil-2-propanol
e. Ini adalah apa yang seharusnya diharapkan: Reaksi secara keseluruhan adalan reaksi SN2, dan seperti telah dipelajari sebelumnya, substrat primer bereaksi lebih cepat melalui reaksi SN2 karena halangan ruangnya kecil.
f. Pada pembukaan cincin dengan katalis asam dari epoksida tidak simetris, serangan nukleofil terutama terjadi pada atom karbon yang lebih tersubstitusi. Sebagai contoh:
CH3OH +
O
CH2CH3C
CH3
H+
OCH3
CH2OHCH3C
CH3
Alasan: Ikatan pada epoksida terprotonasi adalah tidak simetris dengan atom karbon yang lebih tersubstitusi mengemban suatu muatan yang positif sekali. Oleh karena itu, nukleofil menyerang atom karbon tersebut meskipun lebih tersubstitusi.
g. Atom karbon yang lebih tersubstitusi mengemban suatu muatan positif lebih besar karena menyerupai suatu karbokation tersier yang lebih stabil.
CH3OH +
O
CH2CH3C
CH3
H+
OCH3
CH2OHCH3C
CH3
H H
Atom karbon ini menyerupai
karbokation 30
d+
d+
Epoksida terprotonasi
9. Eter Mahkota (Crown Eter)a. Senyawa-senyawa yang disebut eter mahkota (crown ether)
adalah juga katalis transfer fasa (phase-transfer catalyst) dan dapat mengangkut senyawa-senyawa ionik ke dalam fasa organik.
b. Eter mahkota adalah polimer siklik dari etilena glikol seperti 18-crown-6 berikut ini:
O
O
O
OO
O
K+ O
O
O
OO
O
K+
18-Crown-6c. Eter mahkota diberi nama sebagai x-crown-y dimana x adalah
jumlah total atom-atom dalam cincin dan y adalah jumlah atom-atom oksigen. Hubungan antara eter mahkota dan ion yang diangkutnya disebut hubungan tuan rumah – tamu (host – guest).
d. Eter mahkota bertindak sebagai tuan rumah, dan kation terkoordinasi sebagai tamu.
e. Jika eter mahkota berkoordinasi dengan suatu kation logam, dengan cara demikian mereka mengubah ion logam menjadi suatu bentuk dengan bagian luar yang bersifat hidrokarbon.
f. Sebagai contoh, eter mahkota 18-crown-6 berkoordinasi dengan ion kalium secara sangat efisien karena ukuran rongganya tepat/cocok dan karena keenam atom oksigen terletak dalam posisi yang tepat untuk memberikan pasangan elektron bebasnya kepada ion pusatnya.
g. Eter mahkota menjadikan banyak senyawa garam larut dalam pelarut non-polar.
h. Sebagai contoh, senyawa garam seperti KF, KCN, dan CH3CO2K dapat dipindahkan ke dalam pelarut-pelarut aprotik dengan menggunakan sejumlah kecil katalis 18-crown-6.
i. Dalam fasa organik, anion dari garam-garam tersebut yang relatif tidak tersolvasi dapat melakukan suatu reaksi substitusi nukleofilik terhadap suatu substrat organik.
K+CN- + RCH2X RCH2CN + K+X-18-crown-6
benzena
18-crown-6C6H5CH2Cl + K+F- C6H5CH2F + K+Cl-
(100%)asetonitril
j. Eter mahkota juga dapat digunakan sebagai katalis transfer fasa pada bermacam-macam jenis reaksi lainnya. Reaksi berikut adalah satu contoh dari penggunaan suatu eter mahkota pada suatu reaksi oksidasi.
+ KMnO4disikloheksano-18-crown-6
benzenaHO2C CH2CCH3
O
(90%)
k. Disikloheksano-18-crown-6 memiliki struktur sebagai berikut:
O
O
O
OO
O
Disikloheksano-18-crown-6
10. Fenola. Fenol adalah senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil
yang terikat langsung pada cincin benzena.b. Jadi fenol adalah nama spesifik untuk hidroksibenzena dan
merupakan nama umum untuk kelompok senyawa yang diturunkan hidroksi benzena.
OHH3COH
Fenol 4-Metilfenolc. Senyawa-senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang
terikat pada cincin benzenoid polisiklik adalah mirip dengan fenol secara kimiawi, tetapi dinamakan naftol dan fenantrol.
11. Tata Nama Fenola. Pada banyak senyawa, fenol merupakan nama dasar.
b. Senyawa metilfenol umumnya disebut kresol:
OH
Cl
NO2
OH OH
Br
4-Klorofenol(p-klorofenol)
2-Nitrofenol(o-nitrofenol)
3-Bromofenol(m-bromofenol)
c. Senyawa benzenadiol memiliki nama umum:
12. Fenol yang terdapat di alama. Fenol dan senyawa sejenisnya tersebar meluas di alam.b. Tirosina adalah asam amino yang terdapat dalam protein.c. Metil salisilat didapatkan dalam wintergreen oil (tumbuhan).d. Eugenol didapatkan dalam minyak cengkeh.e. Timol didapatkan dalam thyme (tumbuhan).f. Urushiol adalah blistering agent (vesicant) yang didapatkan
dalam ivy (tumbuhan) beracun.g. Estradiol adalah hormon seks pada wanita.h. Tetrasiklin adalah antibiotika penting.
13. Sifat Fisik Fenola. Adanya gugus hidroksil dalam fenol berarti fenol adalah seperti
alkohol yang dapat membentuk ikatan hidrogen intermolekular yang kuat.
b. Ikatan hidrogen ini menyebabkan fenol berasosiasi sehingga memiliki titik didih yang lebih tinggi dibanding hidrokarbon dengan berat molekul yang sama.
c. Fenol (bp, 182ºC) memiliki titik didih 70ºC lebih tinggi dibanding toluena (bp, 106ºC), meskipun berat molekulnya hampir sama.
OH
OH OH
OH
OHOH
1,2-Benzenadiol(katekol)
1,3-Benzenadiol(resorsinol)
1,4-Benzenadiol(hidrokuinon)
2-Metilfenol(o-kresol)
3-Metilfenol(m-kresol)
4-Metilfenol(p-kresol)
CH3
OH
CH3 CH3
OH
OH
d. Kemampuan membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan air memberi fenol kelarutan yang sedang dalam air.
Nama mp (0C) bp (0C)Kelarutan dalam air
g/100 mL
Fenol
2-Metilfenol
3-Metilfenol
4-Metilfenol
2-Klorofenol
3-Klorofenol
4-Klorofenol
2-Nitrofenol
3-Nitrofenol
4-Nitrofenol
2,4-Dinitrofenol
2,4,6-Trinitrofenol
43
30
11
35,5
8
33
43
45
96
114
113
122
182
191
201
201
176
214
220
217
9,3
2,5
2,6
2,3
2,8
2,6
2,7
0,2
1,4
1,7
0,6
1,4
14. Sintesis Fenola. Sintesis Laboratoris
1. Sintesis fenol secara laboratoris yang paling penting adalah hidrolisis garam arenadiazonium.
2. Metode ini sangat serbaguna.3. Kondisi untuk tahap diazotasi dan hidrolisis bersifat mild.4. Gugus lain yang ada dalam molekul tidak berubah.
NH2ArHONO
N2+Ar
H3O+
OHArpanas
b. Sintesis IndustrialFenol merupakan bahan kimia industri yang sangat penting, sebagai material awal untuk sejumlah besar produk komersial mulai dari aspirin sampai plastik.1. Hidrolisis Klorobenzena (Proses Dow)
Cl
(high pressure)
3500C+ 2 NaOH
ONa
+ NaCl + H2O
ONaHCl
OH
+ NaCl
2. Fusi Alkali dari Natrium Benzenasulfonat
SO3Na3500C
+ 2 NaOH
ONa
+ Na2SO4 + H2O
Dari Kumena Hidroperoksida
H2C CHCH32500C
H3PO4
pressure
CHH3C CH3
+
15. Reaksi Fenol Sebagai Asama. Meskipun fenol secara struktural mirip dengan alkohol tapi
fenol merupakan asam yang lebih kuat.b. Harga pKa kebanyakan alkohol adalah 18, sedangkan pKa fenol
lebih kecil dari 11.c. Bandingkan sikloheksanol dan fenol.
d. Meskipun fenol bersifat asam lemah bila dibanding dengan asam karboksilat misal asam asetat (pKa = 4,74), namun fenol lebih asam daripada sikloheksanol.
OHOH
SikloheksanolpKa = 18
FenolpKa = 9,89
e. Cincin benzena bertindak sebagai gugus penarik elektron sehingga atom O dari gugus – OH bermuatan positif dan proton mudah dilepaskan.
f. Tetapan keasaman beberapa fenol
NamapKa
(dalam air pada 250C)
Fenol
2-Metilfenol
3-Metilfenol
4-Metilfenol
2-Klorofenol
3-Klorofenol
4-Klorofenol
2-Nitrofenol
3-Nitrofenol
4-Nitrofenol
2,4-Dinitrofenol
2,4,6-Trinitrofenol
9,89
10,20
10,01
10,17
8,11
8,80
9,20
7,17
8,28
7,15
3,96
0,38
1-Naftol
2-Naftol
9,31
9,55
g. Membedakan dan memisahkan fenol dari alkohol dan asam karboksilat 1. Fenol larut dalam larutan NaOH, sedangkan alkohol dengan
enam atom karbon atau lebih tidak larut.2. Sebagian besar fenol tidak larut dalam larutan Na2HCO3,
tapi asam karboksilat larut.
Struktur resonansi fenol
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
16. Reaksi Gugus O–H dari Fenola. Fenol bereaksi dengan anhidrida karboksilat dan klorida asam
membentuk ester.b. Reaksi ini serupa dengan reaksi dari alkohol.
OH O +basa
RC
O
2OCR
O
RCO
O
OHRCCl
O
basaO CR
O
+ Cl
c. Fenol dalam Sintesis Williamson1. Fenol dapat diubah menjadi eter melalui sintesis
Williamson.2. Karena fenol lebih asam dibanding alkohol, maka fenol
diubah menjadi natrium fenoksida dengan memakai NaOH (logam Na dipakai untuk mengubah alkohol menjadi ion alkoksida).
OH + NaOH O Na + H2OH2O
Asam lebih kuatpKa = 10
(sedikit larut)
Basa lebih kuatBasa lebih lemah(larut)
Asam lebih lemahpKa = 16
17. Pemutusan Aril Etera. Jika dialkil eter dipanaskan dengan HBr atau HI berlebih, maka
terjadi pemutusan eter dan dihasilkan alkil halida dari kedua gugus alkil.
R O RHX pekat
panasR X R' X+ + H2O
Jika alkil aril eter bereaksi dengan asam kuat seperti HI dan HBr akan menghasilkan suatu alkil halida dan fenol.
b. Fenol tidak akan bereaksi lebih lanjut untuk menghasilkan aril halida karena ikatan karbon – oksigen sangat kuat dan karena kation fenil tidak mudah terbentuk.
18. Reaksi Cincin Bromasi dari Fenola. Brominasi
Ar O RHX pekat
panasAr OH + R X
Reaksi Umum
ArOHNaOH
ArO NaR X
X = Cl, Br, I, OSO2OR atau OSO2R'
ArOR + NaX
Reaksi Umum
OH
H2O
OH
3 HBr+ 3 Br2 +
Br
BrBr
OH
CS2
OH
HBr+ Br2 +
Br
50C
2,4,6-Tribromofenol (~ 100%)
p-Bromofenol (80-84%)
b. Nitrasi 1. Hasil relatif rendah karena oksidasi cincin.2. Dihasilkan campuran o- dan p-nitrofenol.3. Isomer orto dan para dipisahkan dengan distilasi uap air. o-
Nitrofenol lebih mudah menguap karena ikatan hidrogennya adalah intramolekular.
4. p-Nitrofenol lebih sukar menguap karena memiliki ikatan hidrogen intermolekular yang menyebabkan asosiasi antar molekulnya.
5. o-Nitrofenol terdistilasi bersama uap air, sedangkan p-nitrofenol tertinggal dalam labu distilasi.
OH
20% HNO3
OH
+NO2
250C
(30-40%)
OH
NO2
15%
c. Sulfonasi
OH
H2SO4
pekat
OH
SO3H
OH
SO3H
250C
1000C
H2SO4, pekat,
Produk utama, kontrol kecepatan
Produk utama, kontrol kesetimbangan
d. Reaksi KolbeNatrium fenoksida mengabsorpsi CO2 dan dipanaskan pada 125ºC di bawah tekanan beberapa atmosfer CO2.
O Na O
C
O
OH
C O
O
Na tautomerisasi
- H+, + H+
O
C O
O
Na
H
H+
O
C OH
O
H
Natrium salisilat Asam salisilat
19. Penataan Ulang ClaisenPemanasan alil fenil eter sampai 200ºC menyebabkan suatu reaksi intermolekuler yang dinamakan penataan-ulang Claisen. Produk yang dihasilkan adalah o-alilfenol.
OCH2CH
Alil fenil eter
CH2 OH
o-Alilfenol
CH2CH CH2
2000C
OCH2
CH
CH2
O
H
CH2
CH
H2C
Intermediat tidak stabil
tautomerisasi
- H+, + H+
OH
CH2
CH
H2C
20. Kuinon (Quinon)a. Oksidasi hidrokuinon (1,4-benzenadiol) menghasilkan suatu
senyawa yang dikenal sebagai p-benzokuinon.b. Vitamin K1, yang berperan pada pembekuan darah,
mengandung struktur 1,4-naftokuinon.OH
OH
O
O
+ 2 H+- 2e-
+ 2e-
Hidrokuinon p-Benzokuinon
O
O1,4-Naftokuinon
O
O
CH2CH C(CH2CH2CH2CH)3CH3
CH3 CH3
Vitamin K1
CH3
REAKSI SUBSTITUSI ALFA KARBONIL
1. Keto-enol tautomerism
Senyawa karbonil yang mempunyai atom hidrogen pada
karbon alfa
dapat mengadakan interkonversi yang cepat dengan bentuk
enol-nya (e + ol,
suatu alcohol tak jenuh). Interkonversi yang cepat antara dua
spesies yang
berbeda secara kimia tersebut merupakan suatu isomerisme
yang spesial yang
dikenal dengan nama tautomerisme, dan individual isomernya
disebut
tautomer.
Pada kesetimbangan, kebanyakan senyawa karbonil secara
eksklusif
berada dalam bentuk keto, dan sulit untuk mengisolasi bentuk
enol yang murni.
Misalnya, sikloheksanon mengandung hanya 0,001% tautomer
enol pada
temperatur kamar, dan aseton mengandung sekhar 0,0001%
enol. Persentasi
tautomer enol bahkan lebih rendah untuk asam karboksilat dan
turunan asilnya
seperti ester dan amida. Meskipun enol sulit diisolasi dan berada
dalam jumlah
yang kecil pada kesetimbangan, senyawa ini sangat penting dan
terlibat dalam
kebanyakan kimiawi dari senyawa karbonil
Tautomerisme keto-enol dari senyawa karbonil dikatalisis
oleh asam
maupun basa. Katalisis asam melibatkan protonasi dari atom
oksigen karbonil
(basa Lewis), diikuti oleh lepasnya proton pada karbon alfa untuk
menghasilkan
enol yang netral.
Pembentukan enol yang dikatalisis basa (Gambar 5.2.)
terjadi melalui
reaksi asam-basa antara katalis dan senyawa karbonil. Senyawa
karbonil berlaku
sebagai asam protik yang lemah dan memberikan salah satu
atom hidrogen alfa
kepada basa. Ion enolat yang terbentuk kemudian akan
terprotonasi untuk
menghasilkan senyawa netral. Jika protonasi ion enolat terjadi
pada karbon alfa,
keto tautomer akan terbentuk, dan itu berarti tidak ada
perubahan yang terjadi.
Jika protonasi terjadi pada atom oksigen karbonil, tautomer enol
akan terbentuk.
2. Reaktivitas enol
Ikatan rangkap pada enol adalah kaya elektron, sehingga
enol berlaku
sebagai nukleofil dan akan bereaksi dengan elektrofll dengan
cara yang hampir
sama dengan alkena, tetapi enol lebih reaktif dibanding alkena
karena adanya
donasi elektron dari electron pi oksigen. Jika alkena bereaksi
dengan elektrofll
seperti Br2, adisi Br+ akan menghasilkan kation yang akan
bereaksi dengan Br".
Jika enol bereaksi dengan elektrofll, kation intermediet akan
kehilangan proton
hidroksil untuk menghasilkan senyawa karbonil kembali. Hasil
netto dari reaksi
antara enol dengan elektrofil adalah substitusi alfa.
3. Halogenasi alfa dari keton dan aldehida
Keton dan aldehida dapat dihalogenasi pada posisi alfanya
bila
direaksikan dengan Cl2, Br2, atau I2 dalam kondisi asam.
Halogenasi alfa pada keton merupakan reaksi substitusi alfa
yang khas dan berlangsung melalui pembentukan intermediet
enol yang dikatalisis oleh asam.
4. Keasaman atom hidrogen alfa: pembentukan enolat
Oleh pengaruh gugus karbonil, atom hidrogen alfa bersifat
asam dan
dapat diambil oleh basa kuat untuk menghasilkan anion enolat.
Keasaman hidrogen alfa tersebut dapat diterangkan sebagai
berikut: Gugus karbonil merupakan gugus penarik elektron yang
kuat, dan bila senyawa karbonil tersebut kehilangan proton alfa,
anion yang dihasilkan distabiikan oleh adanya resonansi.
Jadi, muatan negatif dari anion adalah terdelokalisasi.
5. Reaktivitas enolat
Ion enolat jauh lebih berguna dibanding enol dengan dua
alasan. Yang
pertama adalah enol murni secara normal tidak dapat diisolasi;
mereka hanya
terbentuk sebagai intermediet yang singkat dalam konsentrasi
yang kecil.
Sebaliknya, larutan yang mengandung ion enolat yang murni
lebih mudah dibuat
dari kebanyakan senyawa karbonil apabila diberi perlakuan
dengan basa kuat.
Lebih penting lagi, fakta menunjukkan bahwa ton enolat jauh
lebih reaktif dari
pada enol adalah bahwa ion enolat dapat menjalani banyak
reaksi-reaksi penting
dimana enol tidak dapat menjalaninya. Alasannya cukup
sederhana, bahwa ion
enolat membawa penuh muatan negatif, yang membuatnya lebih
nukleofilik
dibanding enol yang netral. Jadi, posisi alfa dari ion enolat sangat
reaktif
terhadap elektrofil.
Ion enolat dapat dipandang sebagai alkoksida vinilik (C=C-
O-) atau
sebagai karbanion α-keto (-C-C=O) dan dapat bereaksi dengan
elektrofil baik
pada atom oksigen atau karbon. Reaksi pada oksigen akan
menghasilkan enol
yang reaktif, sedangkan reaksi pada karbon akan menghasilkan
senyawa
karbonil yang tersubstitusi-α. Beberapa contoh reaksi substitusi
alfa karbonil
melalui intermediet enolat adalah:
Halogenasi enolat
Selenenilasi enolat
Alkilasi enolat
Sintesis ester malonat
Sintesis ester asetoasetat
6. Halogenisasi enolat: reaksi haloform
Halogenasi keton dipromosi oleh basa maupun asam.
Reaksi yang
dipromosi basa terjadi melalui intermediet ion enolat. Bahkan
basa yang relatif
lemah seperti ion hidroksida efektif untuk halogenasi. Produk
keton yang
terhalogenasi-oc pada umumnya lebih asam dibanding ketonnya
semula yang
tak tersubstitusi karena adanya efek induktif penarikan elektron
dari atom
halogen. Jadi, produk monohalo itu sendiri akan berubah secara
cepat menjadi enolat dan terhalogenasi lebih lanjut. Jika
digunakan basa dan halogen berlebih, metil keton akan
terhalogenasi dan kemudian dipecah oleh basa dalam reaksi
haloform.
7. Selenenilasi enolat: sintesis enon
Senyawa karbonil dapat diselenilasi. Larutan enolat litium
murni dibuat
dari reaksi antara senyawa karbonil dan basa kuat seperti LDA
dalam pelarut
THF. Satu ekivalen benzenselenenil bromida (C6H6SeBr)
ditambahkan dan
reaksi segera menghasilkan produk tersubstitusi α-fenilseleno.
Pada perlakuan
dengan hydrogen peroksida, eliminasi terjadi, dan senyawa α,β-
unsaturated
karbonil terbentuk. Hasil nettonya adalah introduksi ikatan
rangkap dua karbon
karbon pada posisi α,β dari senyawa karbonil yang jenuh.
Reaksi alfa fenilselenenilasi serupa dengan reaksi SN2.
Basa LDA yang
kuat mengambil atom hidrogen alfa yang asam dari suatu
senyawa karbonil
menghasilkan ion enolat. Ion enolat yang nukleofilik kemudian
menyerang
selenium yang elektrofllik dan mendesak keluar bromida,
menghasilkan produk
α-fenilseleno.
Tahap eliminasi melibatkan oksidasi intermediet
fenilseleno menjadi fenil
selenoksida, yang mana mengalami reaksi eliminasi
intramolekular yang spontan
menghasilkan suatu enon.
Keton, ester dan nitril semua mengalami alfa-
fenilselenenilasi/reaksi
eliminasi dengan hasil yang bagus. Meskipun demikian, aldehida
memberikan
produk campuran sebab enolatnya sangat reaktif.
8. AlkiIasi enolat
Salah satu reaksi yang paling penting dari enolat adalah
alkilasi oleh
adanya perlakuan dengan alkil halida. Reaksi ini sangat berguna
untuk tujuan
sintesis karena memungkinkan pembentukan ikatan karbon-
karbon baru, yaitu
menggabungkan dua senyawa yang lebih kecil menjadi molekul
yang lebih
besar. Alkilasi terjadi bila anion enolat yang nukleofilik bereaksi
dengan alkil
halida yang elektrofilik dan memaksa keluar ‘leaving group’
melalui mekanisme
SN2. Reaksi dapat terjadi pada atom oksigen enolat atau karbon
alfa, tetapi
secara normal terjadi pada atom karbon.
9. Sintesis ester malonat
Sintesis ester malonat merupakan salah satu reaksi alkilasi
karbonil yang
terkenal dan tertua dan merupakan metoda yang bagus untuk
membuat asam
asetat yang tersubstitusi α dari alkil halida.
Dietil malonat, dikenal dengan nama ester malonat, adalah
lebih asam
dibanding kebanyakan senyawa karbonil lain, karena atom
hidrogen alfa diapit
oleh dua gugus karbonil. Anion enolat dari ester malonat dapat
terbentuk dari
reaksi antara natrium etoksida dalam etanol, dan anion ini akan
mudah teralkilasi
oleh perlakuan dengan alkil halida menghasilkan ester malonat
tersubstitusi α.
Produk alkilasi ini masih mempunyai satu atom hidrogen alfa
yang asam, dan
proses alkilasi dapat terulang untuk menghasilkan ester malonat
yang mengalami
dialkilasi.
Reaksi dekarboksilasi terjadi dalam dua tahap dan diawali
dengan
hidrolisis yang dikatalisis asam dari diester tersebut menjadi
dikarboksilat.
Senyawa dikarboksilat ini kemudian akan kehilangan karbon
dioksida melalui
mekanisme siklik seperti yang terjadi pada dekarboksilasi asam
β-keto.
Sintesis ester malonat merupakan metode yang bagus
untuk mengubah
alkil halida menjadi asam karboksilat sambil memperpanjang
rantai karbonnya
dengan dua atom.
10. Sintesis ester asetoasetat
Sintesis ester asetoasetat sangat erat hubungannya
dengan sintesis ester
malonat dan merupakan metode untuk membuat turunan aseton
yang
tersubstitusi a dari alkil halida.
Etil asetoasetat (ester asetoasetat) sebagaimana ester
malonat
mempunyai atom hydrogen α yang diapit oleh dua gugus
karbonil. Ester
asetoasetat diubah dengan cepat menjadi anion enolat oleh
perlakuan dengan
natrium etoksida, dan enolat ini dapat dialkilasi oleh reaksi
dengan alkil halida.
Alkilasi kedua dapat terjadi, bila diinginkan, karena ester
asetoasetat mempunyai
dua proton alfa yang asam yang dapat ditukargantikan.
SENYAWA KARBONIL:
ALDEHIDA DAN KETON
Senyawa Karbonil: Mengapa perlu dipelajari oleh mahasiswa farmasi ?
• Gugus karbonil merupakan gugus terpenting dalam kimia organik. Hampir setiap proses sintesis (obat maupun bukan obat) memanfaatkan gugus karbonil.
• Kebanyakan molekul bioaktif yang penting (termasuk obat-obat) mengandung gugus karbonil.
• Mekanisme-mekanisme faali (misalnya mekanisme penglihatan) melibatkan reaksi gugus karbonil.
• Banyak senyawa-senyawa alami/sintetik yang penting dalam kehidupan sehari-hari mengandung gugus karbonil.
Contoh senyawa-senyawa karbonil penting
- Asam asetat
- Asam asetil salisilat
- Asetaminofen
Adapun jenis jenis senyawa karbonil :
- Aldehida
- Keton
- Asam karboksilat
Dua kategori umum senyawa karbonil
1. Aldehida (RCHO) & Keton (RCOR’)
Gugus asil terikat pada substituen (–H atau –R) yang tidak dapat menstabilkan muatan negatif sehingga tidak dapat bertindak sbg gugus pergi. Sifat dan reaksi aldehida dan keton serupa.
2. Asam karboksilat (RCOOH), Ester (RCOOR’), Klorida asam (RCOCl), Anhidrida asam (RCOOCOR’), Amida (RCONH2).
Gugus asil terikat pada substituen yang dapat menstabilkan muatan negatif sehingga dapat bertindak sbg gugus pergi. Sifat dan reaksi senyawa-senyawa ini serupa.
Rumus umum aldehida dan keon
Aldehida = RCHO
Keton = RCOR
Tata Nama IUPAC untuk Aldehida
• Nama aldehida diturunkan dari nama alkana induknya dengan mengubah huruf akhir –a menjadi –al.
• Atom karbon pada –CHO diberi nomor 1, tetapi nomor tidak perlu dicantumkan.
Nama Trivial
• Aldehida: diberi nama menurut nama trivial asam karboksilat induknya dengan mengubah imbuhan asam –oat atau asam -at menjadi akhiran –aldehida.
• Keton: gugus alkil atau aril yang terikat pada karbonil dinamai, kemudian ditambah kata keton. Kecuali: aseton.
• Posisi lain dalam molekul dirujuk dengan huruf Yunani.
Sifat-sifat Aldehida dan Keton
Gugus karbonil:
• satu atom C sp2 dan satu atom O yang dihubungkan dgn satu ikatan s dan satu ikatan p.
• Ikatan-ikatan s pada bidang datar, ikatan p di atas dan di bawah bidang tsb.
• Bersifat polar, elektron ikatan s dan (terutama) p tertarik ke O.
• O memiliki dua pasang elektron bebas.
• Sifat-sifat struktural di atas (kedataran, ikatan p, kepolaran, pasangan elektron bebas) mempengaruhi sifat dan kereaktifan.
Konsekuensi kepolaran gugus karbonil:
• Terjadi asosiasi yang lemah diantara molekul-molekul aldehida dan keton à titik didih lebih tinggi daripada alkana yang setara.Tetapi aldehida dan keton tidak dapat membentuk ikatan hidrogen dengan sesamanya à titik didih lebih rendah dibanding alkohol yang setara.
• Aldehida dan keton dapat berikatan hidrogen dengan molekul lain à Aldehida dan keton BM rendah larut dalam air.
• Secara terbatas aldehida dan keton dapat mensolvasi ion. Contoh: NaI larut dalam aseton.
Konsekuensi kepolaran gugus karbonil: kereaktifan
Konsekuensi kepolaran gugus karbonil: kereaktifan
• Pengawet sampel biologis, pereaksi, penghilang bau untuk sumbu lampu/lilin.
• Disimpan sebagai larutan dlm air (formalin), polimer (paraformaldehida) atau trimer (trioksan).
Asetaldehida
• Zat antara untuk sintesis asam asetat dan anhidrida asetat.
• Disimpan sebagai trimer (paraldehida) atau tetramer (metaldehida).
Pembuatan aldehida
1. Oksidasi alkohol primer
2. Pemutusan oksidatif ikatan rangkap yang mengandung hidrogen vinilik.
3. Reduksi turunan asam karboksilat tertentu
Pembuatan keton
1. Oksidasi alkohol sekunder. Pereaksi: Pereaksi Jones (CrO3/aq.H2SO4), PCC, Natrium dikromat/aq. AcOH.
2. Pemutusan oksidatif alkena yang salah satu/ kedua karbon tak jenuhnya terdisubstitusi.
3. Aril keton dibuat melalui reaksi asilasi Friedel-Crafts cincin aromatik dengan klorida asam menggunakan katalis AlCl3.
4. Metil keton dibuat dari hidrasi alkuna terminal dengan katalis ion merkuri.
5. Keton dapat dibuat dari turunan asam karboksilat tertentu.
Oksidasi aldehida dan keton
Pereaksi:
• HNO3 panas
• KMnO4
• Pereaksi Jones (CrO3 dlm H2SO4/H2O) à paling umum
• Pereaksi Tollens (Ag2O dlm NH4OH/H2O) à anal. kualitatif
Mekanisme oksidasi aldehida
• Oksidasi berlangsung melalui intermediat 1,1-diol.
Oksidasi keton
• Keton inert terhadap oksidator pada umumnya.
• Keton bereaksi lambat dengan KMnO4 dalam suasana basa panas à terjadi pemutusan ikatan.
Reaksi Adisi Nukleofilik pada Aldehida dan Keton Merupakan reaksi yang terpenting untuk aldehida dan keton.
Dua variasi adisi nukleofilik pada aldehida dan keton
1. Intermediat tetrahedral diprotonasi oleh air atau asam menghasilkan alkohol
2. Atom oksigen karbonil dikeluarkan sebagai HO- atau H2O menghasilkan ikatan rangkap karbon-nukleofil
Kereaktifan relatif: aldehida > keton
Alasan sterik: perbedaan halangan ruang
Alasan elektronik: perbedaan kestabilan muatan positif parsial
Adisi Nukleofolik H2O: Hidrasi
Mekanisme hidrasi
1. Katalis asam
2. Katalis basa
Adisi Nukleofolik HCN: Sianohidrin
• Dengan HCN murni reaksi sangat lambat
• Dengan penambahan sedikit basa atau ion sianida reaksi cepat
Pentingnya pembentukan sianohidrin
• Merupakan metode transformasi aldehida dan keton ke berbagai gugus fungsi sambil memperpanjang rantai karbon dgn 1 atom C.
Adisi Nukleofilik Pereaksi Grignard: Pembentukan Alkohol
• Pereaksi Grignard adalah nukleofil karena ikatan karbon-magnesium sangat terpolarkan dengan kerapatan elektron yang tinggi pada karbon
Adisi Nukleofilik Hidrida: Reduksi
• Pereaksi pereduksi (misalnya LiAlH4 atau NaBH4) berfungsi sebagai ekivalen ion hidrida (H-).
Adisi Nukleofilik Amina: Pembentukan Imina dan Enamina
• Adisi amina primer menghasilkan imina; adisi amina sekunder menghasilkan enamina.
Kecepatan reaksi pembentukan imina à tergantung pH
• pH tinggi (tidak ada asam): karbinolamina tidak terprotonasià imina tak terbentuk
• pH rendah (terlalu asam): amina terprotonasiàadisi nukleofilik tak terjadi
Mekanisme Pembentukan Enamina
Adisi Nukleofilik Hidrazina: Reaksi Wolff-Kishner
• Merupakan metode sintesis yang penting untuk mengkonversi keton/aldehida à alkana.
Mekanisme Reaksi Wolff-Kishner
• Mengkonversi keton/aldehida ke alkana.
• Mekanisme rumit dan belum sepenuhnya dipahami.
• Digunakan bila substrat tidak tahan kondisi basa.
Adisi Nukleofilik Alkohol: Pembentukan Asetal
• Alkohol merupakan nukleofil lemah yang mengadisi keton/aldehida secara lambat pada suasana netral.
• Adisi berlangsung cepat pada suasana asam.
Manfaat Penting Asetal
Asetal merupakan gugus pelindung yang penting untuk aldehida/keton
Adisi Nukleofilik Thiol: Pembentukan Thioasetal
• Serupa dengan pembentukan asetal.
• Tioasetal penting karena dapat diubah menjadi alkana dengan desulfurisasi menggunakan Raney nikel.
Adisi Nukleofilik Fosfonium Ilida : Reaksi Wittig
• Reaksi Wittig digunakan untuk membuat alkena mono-, di- dan trisubstitusi.
• Ilida: molekul dengan muatan + dan – berdampingan.
• Betaina: molekul dengan muatan + dan – tidak berdampingan.
Reaksi Cannizzaro
• Hanya berlaku untuk aldehida yang tidak memiliki atom H pada atom C di sebelah gugus –CHO (formaldehida dan turunan-turunan benzaldehida).
• Keton tidak bereaksi.
Adisi Konjugat Amina
Bila digunakan satu ekivalen amina à hanya terbentuk produk adisi 1,4.
Adisi Nukleofilik dalam Makhluk Hidup
• Bacillus subtilis: sintesis alanina
• Pertahanan diri Apheloria corrugata (kelabang)