JAWABAN SOAL UJIAN MID SEMESTER KIMIA ORGANIK 1

1.      a. Mengapa alkohol sukar disubstitusikan dengan gugus fungsi lain atau reagent lain ?

    b. Jelaskan bagaimana upaya agar alcohol dapat disubtitusikan dengan gugus fungsi dan reagent lain dan berikan contohnya ?

      JAWABAN :

a.        Alkohol sukar untuk disubstitusi dengan gugus fungsi atau reagent lain disebabkan adanya gugus fungsi –OH, yang merupakan gugus yang ikatan hidroksilnya sulit mengalami pemutusan. Gugus hidroksil -OH ini juga merupakan ikatan hidrogen yang memiliki keelektronegatifan yang tinggi dan termasuk kepada ikatan kovalen. Mekanisme reaksi substitusinya dapat melalui reaksi substitusi nukleofil unimolekuler atau substitusi nukleofil bimolekuler tergantung struktur alkohol yang bereaksi. Suatu alkohol tidak dapat mengalami substitusi pada larutan yang bersifat basa atau netral, karena gugus –OH merupakan basa kuat.

b.      Alkohol dapat disubstitusi dengan gugus fungsi atau  reagen lain dengan cara mensubstitusikannya pada larutan asam.

Contoh :

1.      .      Gugus –H  yang  disubstitusi (reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alkohol)

Pembuatan garam alkoholat dari alcohol merupakan contoh penting dari reaksi substitusi reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alcohol. Etanol dapat mensubstitusi asam yang lebih lemah misalnya ammonia (Ka= 10-35) pada suatu garam natrium,membentuk garam natrium etanolat.Namun natrium etanol lebih umum dibuat dengan mereaksikan etanol dengan natrium hidrida yang lebih reaktif.

 Anion alcohol lebih dikenal dengan sebutan alkoksida.Alkoksida ini merupakan nukleofil yang kuatbsehingga menyukai reaksi SN2 untuk menghasilkan eter.

Selain itu pembuatan ester dari alcohol juga merupakan contoh penting dari reaksi substitusi reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alcohol.

Alkohol bila direaksikan dengan asam karboksilat akan menghasilkan ester dengan persamaan reaksi umum sebagai berikut :

Pada umumnya reaksi dijalankan dengan menggunakan katalis asam.Asam adalah sebagai sumber proton untuk terjadi protonasi terhadap atom oksigen pada atom karbon karbonil semakin berkurang.Hal ini menyebabkan makin besar pengaruh hiperkonjugasi.Makin besar pengaruh hiperkonjugasi akan semakin reaktif asam karboksilat tersebut,karena semakin mudah atom karbon tersebut menangkap pasangan electron oksigen dari alcohol.Sebaliknya makin besar  kerapatan electron pada atom oksigen,alcohol akan semakin reaktif.Itulah sebabnya pada raksi esterifikasi methanol paling reaktif,kemudian berturut-turut disusul oleh alcohol primer,alcohol sekunder dan alcohol tersier. 

2.   Gugus  –OH  yang disubstitusi (reaksi melibatkan pemutusan ikatan C dan O [C-O] pada molekul alkohol).

Pembuatan alkil halida dari alkohol adalah merupakan contoh penting dari reaksi substitusi yang melibatkan pemutusan ikatan C dan O [C-O] pada molekul alcohol.

Salah satu contoh pembuatan alkil halida adalah reaksi antara alkohol dengan asam halida.

Asam berfungsi sebagai donor proton kepaada oksigen dalam alcohol sehingga terbentuk ion alkiloksoniium dengan gugus H2O+ menggantikan gugus  OH- . Gugus H2O adalah gugus lepas yang baik sehingga gugus ini mudah digeser atau diusir dari gugus alkil.Alkil Bromida primer biasanya sangat baik disintesis dengan cara memasukkan asam bromide (HBr) kering kedalam alcohol yang dipanaskan pada suhu sedikit lebih rendah dari titik didihnya.Donor proton diperoleh dari asam bromide berlebihan atau dari asam sulfat.

Asam Klorida (HCl) kurang reaktif jika dibandingkan asam bromide bila direaksikan dengan alcohol primer.Oleh karena itu pembuatan alkil klorida primer diperlukan katalis ZnCl2 .Suatu larutan ZnCl2 dalam asam pekat (peraksi lusac) telah digunakan secara meluas untuk membedakan alcohol primer,sekunder dan tersier yang mempunyai berat molekul rendah.Pada suhu kamar alcohol sekunder bereaksi beberapa menit.Alkohol primer baru akan bereaksi menghasilkan alkil klorida setelah pemanasan.Mekanisme disini adalah mengikuti mekanisme SN1,dimana ZnCl2 diperkirakan membantu dalam pemutusan ikatan C-O pada alcohol.

2.  a. Mengapa alkana sukar bereaksi dengan senyawa lain ?

b. Jelaskan bagaimana upaya agar alkana dapat bereaksi dengan senyawa lain ?

JAWABAN :

a.       Semua alkana merupakan senyawa polar sehingga sukar larut dalam air. Alkana dalam bentuk cair merupakan pelarut yang baik untuk berbagai senyawa kovalen yang lain. Selain itu alkana tidak menghasilkan listrik dan tidak dapat dipolarisasi oleh medan listrik. Maka dari itu alkana tidak membentuk ikatan hidrogen dan tidak dapat bercampur dengan pelarut polar seperti air tadi.

Massa jenis alkana akan bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah atom karbon, tapi tetap akan lebih rendah dari massa jenis air. Maka, alkana akan berada di lapisan atas jika dicampur dengan air.

Secara umum, alkana adalah senyawa yang reaktivitasnya rendah, karena ikatan C antar atomnya relatif stabil dan tidak mudah dipisahkan. Tidak seperti kebanyakan senyawa organik lainnya, senyawa ini tidak memiliki gugus fungsional.

Senyawa alkana juga bereaksi sangat lemah dengan senyawa polar atau senyawa ion lainnya. Konstanta disosiasi asam (pK_a) dari semua alkana nilainya diatas 60, yang berarti sulit untuk bereaksi dengan asam maupun basa.

·            Kelarutan dalam air

Apabila sebuah zat molekular larut dalam air, maka terjadi hal-hal berikut:

• gaya tarik antar-molekul dalam zat menjadi hilang. Untuk alkana, gaya tarik tersebut adalah gaya dispersi Van der Waals.

• gaya tarik antar-molekul dalam air menjadi hilang sehingga zat bisa bercampur dengan molekul-molekul air. Dalam air, gaya tarik antar-molekul yang utama adalah ikatan hidrogen.

Diperlukan energi untuk meghilangkan gaya tarik antar-molekul tersebut, meskipun jumlah energi yang diperlukan untuk menghilangkan gaya dispersi Van der Waals pada molekul seperti metana sangat kecil dan bisa diabaikan. Akan tetapi, ini tidak berlaku bagi ikatan hidrogen dalam air, dimana diperlukan banyak energi untuk memutus ikatan hidrogen.Dengan kata lain, sebuah zat akan larut jika ada cukup energi yang dilepaskan ketika ikatan-ikatan baru terbentuk antara zat dan air untuk mengganti energi yang digunakan dalam memutus gaya tarik awal. Satu-satunya gaya-tarik yang baru terbentuk antara alkana dan molekul air adalah gaya Van der Waals. Pembentukan gaya tarik ini tidak melepaskan banyak energi untuk mengganti energi yang diperlukan untuk memutus ikatan hidrogen dalam air. Olehnya itu alkana tidak larut.

·            Kelarutan dalam pelarut-pelarut organik

Pada kebanyakan pelarut organik, gaya tarik utama antara molekul-molekul pelarut adalah gaya Van der Waals - baik gaya dispersi maupun gaya tarik dipol-dipol. Ini berarti bahwa apabila sebuah alkana larut dalam sebuah pelarut organik, maka gaya tarik Van der Waals terputus dan diganti dengan gaya Van der Waals yang baru. Pemutusan gaya tarik yang lama dan pembentukan gaya tarik yang baru saling menghapuskan satu sama lain dari segi energi - sehingga tidak ada kendala bagi kelarutannya.

      b.    Alkana akan bereaksi dengan uap dengan bantuan katalis berupa nikel. Alkana juga dapat melalui proses klorosulfonasi dan nitrasi meskipun membutuhkan kondisi khusus. Fermentasi alkana menjadi asam karboksilat juga dapat dilakukan dengan beberapa teknik khusus. Pada Reaksi reed, sulfur dioksida, klorin dan cahaya mengubah hidrokarbon menjadi sulfonil klorida. Abstraksi nukleofilik dapat digunakan untuk memisahkan alkana dari logam. Gugus alkil daris sebuah senyawa dapat dipindahkan ke senyawa lainnya dengan reaksi transmetalasi.

KIMIA ORGANIK 1 (Tugas ketiga)

REAKSI-REAKSI OKSIDATIF PADA SENYAWA HIDROKARBON

Oksidasi Alkena : Hidroksilasi dan Pemutusan Ikatan

1.      Hidroksilasi Alkena

Hidroksilasi alkena merupakan peristiwa adisi gugus –OH  pada kedua karbon ikatan rangkap. Dapat terjadi dengan mereaksikan alkena dengan osmium tetraoksida. Reaksi terjadi secara syn stereokimia dan menghasilkan 1,2-dialkohol, atau disebut diol.

Hidroksilasi alkena tidak melibatkan pembentukan intermediet karbokation tetapi intermediet cyclic osmate yang terbentuk dalam satu tahap adisi OSO₄ pada alkena. Cyclic osmate ini kemudian dipecah menggunakan sodium bisulfate (NaHSO₃).

2.      Pemutusan Ikatan Pada Alkena

Pada pembahasan sebelumnya, reaksi adisi pada alkena akan menghasilkan pemutusan salah satu ikatan rangkap pada alkena menghasilkan produk dengan karbon yang semula berikatan rangkap menjadi ikatan tunggal.

Akan tetapi, dengan menggunakan oksidator yang sangat kuat akan dapat memutus kedua ikatan rangkap alkena.

Ozonolisis (pemaksapisahan oleh ozon) telah digunakan untuuk menetapkan struktur senyawa tak jenuh, karena reaksi ini menyebabkan degradasi molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil, yang dapat diidentifikasi.

Suatu molekul ozon terdiri dari tiga atom oksigen yang terikat dalam suatu rantai. Kedua ikatan O-O sama panjang (1,29 Ǻ) dengan sudut ikatan 116°. Struktur paling tepat digambarkan sebagai suatu hibrida resonansi.

Ozon (O₃) biasanya digunakan untuk memecah ikatan rangkap dalam alkena. Ozon dapat mengadisi dengan cepat pada alkena membentuk intermediet molozonide yang dengan cepat pula mengalami penataan ulang membentuk ozonida. Ozonida kemudian diperlakukan dengan reduktor seperti logam zinc dalam asam asetat untuk mengubahnya menjadi senyawa karbonil. Hasil akhir ozonolisis adalah pecahnya ikatan rangkap C=C dan digantikan dengan ikatan rangkap dengan oksigen.

REAKSI-REAKSI ASAM-BASA PADA SENYAWA ORGANIK

a.      Asam Organik

Asam organik dicirikan oleh adanya atom hydrogen yang terpolarisasi positif. Terdapat dua macam asam organik, yang pertama adanya atom hydrogen yang terikat dengan atom oksigen, seperti padametil alcohol dan asam asetat. Kedua, adanya atom hydrogen yang terikat pada atom karbon dimana atom karbon tersebut berikatan langsung dengan gugus karbonil (C=O), seperti pada aseton.

Metil alcohol mengandung ikatan O-H dan karenanya bersifat asam lemah, asam asetat juga memiliki ikatan O-H yang bersifat asam lebih kuat. Asam asetat bersifat asam yang lebih kuat dari metil alcohol karena basa konjugat yang terbentuk dapat distabilkan melalui resonansi, sedangkan basa konjugat dari metil alcohol hanya distabilkan oleh keelektronegativitasan dari atom oksigen.

 

Keasaman aseton diperlihatkan dengan basa konjugat yang terbentuk distabilkan dengan resonansi. Dan lagi satu dari bentuk resonannya menyetabilkan muatan negative dengan memindahkan muatan tersebut pada atom oksigen.

Senyawa yang disebut dengan asam karboksilat, memiliki gugus –COOH, terdapat sangat banyak  di dalam organisme hidup dan terlibat dalam jalur-jalur reaksi metabolic. Asam asetat, asam piruvat, dan asam sitrat adalah contohnya. Perlu dicatat bahwa pH fisiologis adalah sekitar 7,3. Sehingga asam karboksilat sebagian besar terdapat sebagai anionnya, yaitu anion karboksilat, -COO-.

b.    Basa Organik

Basa organic dicirikan dengan adanya atom dengan pasangan electron bebas yang dapat mengikat proton. Senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen adalah salah satu contoh basa organic, tetapi senyawa yang mengandung oksigen dapat pula bertindak sebagai basa ketika direaksikan dengan asam yang cukup kuat. Perlu dicatat bahwa senyawa yang mengandung atom oksigen dapat bertindak sebagai asam maupun basa, tergantung lingkungannya. Misalnya aseton dan metil alcohol dapat bertindak sebagai asam ketika menyumbangkan proton, tetapi sebagai basa ketika atom oksigennya menerima proton.  

Permasalahan :

ü Menurut artikel yang saya baca, ozonolisis atau  pemaksapisahan oleh ozon telah digunakan untuuk menetapkan struktur senyawa tak jenuh, karena reaksi ini menyebabkan degradasi molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil, yang dapat diidentifikasi.

Yang ingin saya tanyakan adalah, apakah ozonolisis ini dapat digunakan untuk menetapkan struktur senyawa jenuh, atau ozonolisis ini hanya dapat digunakan untuk menetapkan struktur senyawa tak jenuh saja ? tolong jelaskan ?