MANIPULASI GUGUS FUNGSI (REDOKS)

MANIPULASI GUGUS FUNGSI (REDOKS)

Telah disebutkan sebelumnya bahwa senyawa karbon turunan alkana adalah senyawa karbon yang dianggap berasal dari senyawa alkana yang satu atau lebih atom H-nya diganti dengan atom atau gugus atom lain, yakni gugus fungsi. Pembahasan senyawa turunan alkana akan dikelompokkan berdasarkan keisomeran fungsinya, yaitu alkohol dan eter, aldehida dan keton, serta asam karboksilat dan ester. Disamping itu, juga akan dibahas senyawa haloalkana. Pembahasan senyawa turunan alkana ini akan meliputi rumus umum, tata nama, keisomeran, sifat-sifat, pembuatan, dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.

Alkohol, eter, aldehida, keton, asam karboksilat, ester , dan haloalkana merupakan isomer-isomer fungsi yang mempunyai rumus kimia sama, tetapi dengan gugus fungsi yang berbeda.

Tabel 1.1 gugus fungsi dan jenis senyawa karbon turunan alkana

ALKOHOL dan ETER

            Alkohol dan eter merupakan isomer-isomer fungsi yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi gugus fungsi berbeda. Gugus fungsi pada alkohol adalah gugus hidroksil –OH sedangkan pada eter adalah gugus alkoksi-OR’.

R-OH Alkohol

R-O-R’ Eter

Alkohol

Alkohol adalah senyawa karbon yang memiliki gugus hidroksil –OH. Alcohol turunan alkana disebut alkanol. Alkanol dapat dibedakan menjadi monoalkohol (-ol) yang memiliki 1 gugus –OH, dan polialkohol dengan lebih dari 1 gugus –OH. Polialkohol dengan 2 gugus –OH disebut dialkohol (-diol) sedangkan dengan gugus 3 gugus –OH disebut trialkohol (-triol), dan seterusnya.

1.     Rumus Umum Alkohol (alkanol monoalkohol)

Alkanol monoalkohol dapat dianggap berasal dari substitusi satu atom H pada alkana dengan gugus hidroksil (-OH). Simak beberapa contoh berikut.

Tabel 1.2 Contoh-contoh senyawa alkanol

Nama	Struktur	Rumus molekul
Metanol	CH3 – OH	CH3OH
Etanol	CH3 – CH2  - OH	C2H5OH
Propanol	CH3 – CH2  – CH2  - OH	C3 H7OH
butanol	CH3 – CH2  – CH2  - CH2 - OH	C4H9OH

Dari rumus molekul senyawa-senyawa diatas,  jika n adalah jumlah atam C maka rumus umum alkana dinyatakan sebagai:

C_nH_2n+2O

Rumus ini juga bisa ditulis sebagi R – OH dimana R adalah gugus alkil dengan rumus C_nH_{2n +1} .

2.     Struktur alkohol primer, skunder, dan tersier

Berdasarkan jumlah atom C yang terikat pada atom C yang mengandung gugus OH (atom C karbinol), maka alkohol dibedakan menjadi alkohol primer, alkohol skunder, alkohol tersier.

·         Alkohol primer adalah alkohol dimana gugus – OH terikat pada atom C primer, yakni atom C yang mengikat satu atom C lainnya dan 2 atom H

·         Alkohol skunder adalah alkohol dimana gugus – OH terikat pada atom C skunder, yakni atom C yang mengikat dua atom C lainnya dan 1 atom H

·         Alkohol tersier adalah alkohol dimana gugus – OH terikat pada atom C tersier, yakni atom C yang mengikat tiga atom C lainnya.

Perbedaan struktur alkohol primer , skunder, dan tersier akan mempengaruhi bagaimana senyawa tersebut bereaksi.

3.     Tata nama Alkohol

Ada dua tata nama alkohol, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum (trivial)

·         Tata nama IUPAC

a.     Pilih rantai karbon tepanjang yang mengandung gugus – OH sebagi rantai induk. Beri nama sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘ol’.

b.    Penomoran dilakukan sedemikian agar atom C yang mengikat gugus – OH mempunyai nomor serendah mungkin.

c.     Jika terdapat cabang, beri nama sesuai tata nama alkana.

·         Tata nama umum (trivial)

Pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus – OH. Beri nama rantai tersebut dengan nama alkil, yakni akhiran ‘ana’ pada alkana digantui ‘il’. Simak contoh berikut ini:

4.     Keisomeran alkohol

Ada tiga jenis keisomeran yang terdapat alkohol, yakni keisomeran fungsi, keisomeran posisi, keisomeran optik.

·         Keisomeran fungsi

Alkohol beisomer fungsi dengan eter, simak contoh berikut:

CH3 – CH2 – CH2 – OH 1-propanol

CH3 – O - CH2 – CH3 Metil etil eter

·         keisomeran posisi

keisomeran posisi pada a;kohol disebabkan posisi gugus fungsi – OH yang berbeda pada rantai karbon terpanjangnya.

Tabel 1.3 contoh keisomeran posisi pada alkohol

·         keisomeran optik

keisomeran optik terbentuk jika senyawa mempunyai atom C asimetrik, yakni atom yang terikat dengan 4 atom atau gugus atom yang berbeda. Simak keisomeran optik pada senyawa 2 – butanol berikut:

5.     Sifat-sifat alkohol

Ada dua sifat-sifat alkohol yang akan dibahas, yaitu sifat fisis dan sifat kimia. 

  

Sifat fisis alkohol

Sifat fisis zat terkait dengan ikatan atau gaya antar molekul zat dalam senyawa. Terdapat dua ikatan atau gaya antar molekul pada senyawa alkohol yaitu ikatan hidrogen dan gaya London. Ikatan hidrogen terbentuk antara gugus – OH dari alkohol dengan molekul-molekul alkohol yang berdekatan. Sedangkan gaya London,

seperti yang telah dipelajari, berlaku pada semua ikatan antar molekul, baik polar maupun non polar.

Ikatan hidrogen lebih berperan pada rantai pendek. Hal ini dapat dipahami dengan membandingkan titik didih alkohol dengan alkana yang tidak memiliki ikatan hidrogen. Terlihat pada tabel bahwa titk didih etanol dan metanol jauh lebih tinggi dibandingkan metana dan etana. Akan tetapi, dengan pertambahan panjang rantai karbon, gaya London menjadi lebih berperan disbanding ikatan hidrogen. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari metanol ke 1 – propanol.

Perbandinagan sifat-sifat  fisika alkohol primer, skunder, dan tersier

Posisi gugus – OH pada senyawa alkohol juga turut berperan dalam mempengaruhi kekuatan ikatan hidrogen. Hal ini dapat dipahami dengan membandingkan sifat fisis alohol primer, skunder, dan tersier dari isomer-isomer butanol berikut.

       

Terlihat bahwa titik didih alkohol primer lebih besar dibandingkan  alkohol skunder. Demikian pula, titik didih alkohol skunder lebih besar dibandingkan titik didih alkohol tersier. Hal ini menunjukkan adanya penurunan kekuatan ikatan hidrogen yang terkait dengan posisi gugus- OH. Pada alkohol primer gugus – OH berada lebih terbuka dan dapat dengan mudah membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lainnya. Sebaliknya, pada alkohol skunder dan tersier,  gugus –OH diapit oleh atom-atom H sehingga kekuatan gugus – OH untuk membentuk ikatan hidrogen dengan atom-atom dari molekul lainnya akan berkurang.

Kelarutan alkohol

Alkohol memiliki gugus – OH yang bersifat polar dan rantai alkil (R-) yang bersifat non polar. Hal ini memungkinkan alkohol bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan

senyawa kovalen non polar. Namun, kelarutan alkohol dalam pelarut polar seperti air berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena alkohol semakin bersifat non polar. Bahkan alkohol dengan rantai karbon yang sangat panjang tidak larut sama sekali dalam air.

Ingat!!!

kelarutan alkohol dalam pelarut polar seperti air berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena alkohol semakin bersifat non polar

·         Sifat kimia alkohol

Alkohol merupakan zat amfoter, yakni dapat bertindak sebagai asam (donor proton) atau sebagai basa (akseptor proton). Sifat asam dan basa dari alkohol yang relative sangat lemah ditunjukkan oleh reaksi berikut:

             Jenis reaksi pada alkohol tidak hanya melibatkan gugus –OH nya yang reaktif, tetapi juga kerangka karbonnya. Simak reaksi-reaksi alkohol berikut:

Tabel 1.5 reaksi-reaksi alkohol

Reaksi identifikasi alkohol primer, skunder, tersier

Alkohol primer, skunder, tersier memberikan reaksi yang berbeda terhadap oksidator seperti K₂Cr₂O₇ , ,KMnO₄, dan O₂ . Dengan bantuan katalis atom O dari oksidator akan menyerang atom H yang terikat ke atom C yang mengandung gugus –OH (atom C karbinol).

·   Alkohol primer mudah teroksidasi membentuk aldehida, yang akan teroksidasi dengan cepat membentuk asam karboksilat.

 ·   Alkohol skunder mudah teroksidasi membentuk keton

 

·   Alkohol tersier tidak mudah teroksidasi karena tidak memiliki atom H yang terikat pada atom C karbinol.

Untuk jelasnya, simak reaksi identifikasi alkohol primer, skunder, tersier dengan oksidator K₂Cr₂O_7.

6.     Pembuatan alkohol

Berikut pembuatan dua senyawa alkohol, yakni metanol dan etanol.

a.     pembuatan metanol (CH₃OH)

Metanol awalnya diperoleh dengan memanaskan kayu tanpa udara dalam proses destilasi destruktif. Karenanya metanol juga disebut alkohol kayu. Metanol dibuat dari gas alam metana (CH₄) dengan tahapan:

·         tahapan I : CH₄ dipanaskan dengan uap air membentuk gas CO dan H₂

H_{4 (g)} + H₂O _(g)        -->          CO _(g) + 3H_2(g)

·         tahapan II : CO dan H₂ direaksikan untuk membentuk metanol (CH₃OH)

O _(g) + 2H_{2 (g)            -->}               CH₃OH_(g)

b.    pembuatan etanol (C₂H₅OH)

Etanol dapat diperoleh dari dua proses berikut:

·         Proses fermentasi senyawa karbohidrat

Etanol dapat dibuat dari senyawa karbohidrat, yakni polisakarida (amilum), melalui proses fermentasi dengan bantuan enzim dalam ragi. Tahapan proses:

       Tanaman digiling untuk memperoleh amilum

       Amilum diubah menjadi glukosa dengan cara mencampur amilum dengan air dan memanaskannya pada suhu <40⁰C.

                                    amilase

C₆H₁₀O₅)n + n H₂O           ---->        nC₆H₁₂O₆

amilum                                            glukosa

       Glukosa diubah menjadi etanol dengan bantuan enzim zimase. Reaksi bersifat eksoterm.

                          zimase

C₆H₁₂O_{6                ------>}            2C₂H₅OH + 2CO₂

 Glukosa                              etanol

             Proses fermentasi hanya menghasilkan etanol dengan kadar 12-15%. Karena pada kadar tersebut, bakteri ragi akan mati. Untuk mendapatkan kadar etanol dengan kadar sampai ~96%, maka diperlukan penyulingan. Sedangkan untuk kadar ~100%, alcohol 96% dapat dipanaskan dengan CaO yang berfungsi untuk mengikat air dalam larutan ~96% alkohol tersebut.

·         Proses hidrasi etena

Pembuatan etanol melalui proses hidrasi etena (C₂H₄), yang berasal dari minyak bumi, berlangsung pada suhu ~300⁰C dengan batuan katalis H₂SO₄ atau H₃PO₄ pekat.

                               Katalis, 300⁰C

C₂H_{4 (g)} + H₂O (g)      ------->                 C₂H₅OH _(g)

7.     kegunaan alkohol dalam kehidupan sehari-hari

Berikut kegunaan dan dampak alkohol dari dua senyawa alkohol yang penting, yaitu metanol dan etanol.

Table 1.5  kegunaan alkohol 

 8.     Polialkohol

            Polialkohol adalah senyawa alkohol yang mempunyai lebih dari satu gugus –OH. Dua jenis polialkohol adalah dialkohol (-diol) yang memiliki 2 gugus –OH dan trialokohol (-triol) dengan 3 gugus –OH. Keberadaan lebih dari satu gugus –OH menyebabkan peningkatan kekuatan ikatan hidrogen antar molekul polialkohol. Hal ini menunjukkan dari nilai titik didih dialkohol (-diol) yang memiliki 2 gugus –OH dan trialkohol (-triol) dengan 3 gugus –OH yang lebih tinggi dibandingkan titik didih monoalkohol.

         

ETER

                                                   

            Eter adalah senyawa karbon dengan gugus fungsi –OR’ (alkoksi). Eter yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut alkoksialkana.

1.     rumus umum eter (alkoksialkana)

Alkoksialkana dianggap berasal dari substitusi satu atom H pada alkana dengan gugus –OR. Simak beberapa senyawa alkoksialkana berikut.

Tabel 1.7 senyawa-senyawa alkoksialkana

Nama	Struktur	Rumus molekul
Metoksimetana (dimetil eter)	CH3 – O – CH3	C2H6O
Etoksietana (dietil eter)	C2H5 – O – C2H5	C4H10O
Metoksietana (etil metil eter)	CH3 – O – C2H5	C3H8O
Etoksipropana (etil propel eter)	C3H7 – O – C2H5	C5H12O

Dari rumus molekul senyawa-senyawa di atas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umum alkoksialkana dinyatakan sebagai:

C_nH_2n+2O

Struktur alkoksialkana juga dapat dilihat sebagai suatu atom O yang diapit oleh dua gugus alkil, R dan R’, yang dapat sama atau berbeda. Oleh karena itu, rumus diatas dapat ditulis sebagai

R – O – R’

R dan R’ adalah gugus alkyl yang dapat sama atau berbeda

Berdasarkan R dan R’, eter dapat digoongkan menjadi:

2.     Tata nama eter

Ada dua tata nama untuk eter, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum (trivial).

a.     Tata nama IUPAC

       Nama IUPAC untuk eter adalah alkoksialkana (ditulis menyambung). Pilih gugus alkil yang lebih pendek sebagai gugus alkoksi, dan gugus alkil yang lebih panjang sebagai rantai induk alkana.

       Beri penomoran berdasarkan rantai induk sedemikian sehingga atom C yang mengikat gugus alkoksi harus mendapat nomor serendah mungkin.

       Jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan tata nama alkana

b.    Tata nama umum (trivial)

Nama lazim adalah alkil eter dan digunakan untuk eter suku rendah. Tata nama didasarkan pada nama kedua gugus alkil yang terikat pada atom C, lalu ditambah kata ‘eter’. Urutan penulisan nama kedua gugus alkil tidak perlu mendapat urutan abjad.

3.     Keisomeran pada Eter

4.     Sifat-sifat eter

Ada dua sifat-sifat eter yang akan dibahas, yaitu sifat fisis dan sifat kimia

       Sifat fisis

 Senyawa eter tidak memiliki ikatan hidrogen seperti halnya isomer fungsinya, alcohol. Hal ini dikarenakan eter tidak mempunyai atom H yang bersifat asam yang terikat pada atom O-nya. Eter hanya memiliki  satu jenis gaya antar molekul, yakni gaya London. Oleh karena itu, terdapat perbedaan yang besar antara sifat fisis eter dan alkohol. Untuk jelasnya, simak tabel 1.8  dan bandingkan nilai titik didih eter yang jauh lebih rendah dibandingkan alkohol.

Dengan pertambahan jumlah atom C dalam rantai karbon, kekuatan gaya London pun meningkat seperti ditunjukkan oleh kenaikan titik didih eter.

Kelarutan Eter

Eter memiliki gugus –O- yang bersifat polar dan rantai alkil (R-) yang bersifat nonpolar. Hal ini menyebabkan eter dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan senyawa kovalen non polar. Namun kelarutan eter dalam pelarut polar seperti air sangat kecil karena eter membentuk ikatan hydrogen yang sangat lemah dengan air. Kelarutan ini juga berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbonnya karena eter semakin bersifat non polar. 

 

       Sifat kimia

Eter kurang reaktif karena memiliki gugus fungsi yang kurang reaktif. Namun eter sangat mudah terbakar karena sangat mudah menguap (titik didihnya rendah) dan uapnya lebih padat dibanding udara. Simak beberapa reaksi eter berikut.

Tabel 1.10 reaksi-reaksi eter

5.     Pembuatan eter

Eter dapat dibuat dari dua reaksi berikut:

       Reaksi dehidrasi alkohol

Sebagai contoh, reaksi dehidrasi etanol berlebih dalam larutan asam pekat.

                                 Larutan Asam Pekat

C₂H₅OH + C₂H₅OH             ---->                 C₂H₅ – O – C₂H₅ + H₂O

Bandingkan reaksi ini dengan reaksi dehdrasi alkohol dengan asam pekat berlebih yang menghasilkan etena.

       Reaksi garam Na dari suatu alkohol dengan alkil halida

Sebagai contoh, reaksi antara C₂H₅ONa dan CH₃Br.

C₂H₅ONa + CH₃Br           ----->              C₂H₅ – O – CH₃ + NaBr

6.     Kegunaan eter

Eter kebanyakan digunakan sebagai pelarut senyawa organik di industri kimia organik.

  Tabel 1.11 kegunaan eter

  ALDEHIDA dan KETON

              Aldehida dan keton merupakan isomer-isomer fungsi yang mempunyai rumus molekul yang sama dengan gugus fungsi yang sama, yakni gugus

                 O

                 ║

karbonil ( - C – ) atau –CO– tetapi posisi gugus fungsi berbeda. Pada aldehida, gugus  –CO– berada diujung rantai terikat ke suatu gugus alkyl R dan suatu atom H sehingga dikatakan aldehida memiliki gugus fungsi – CHO. Sedangkan pada keton, gugus –CO– ada di tengah rantai terikat ke dua gugus alkyl, R dan R’.

ALDEHIDA

                Aldehida adalah senyawa karbon yang memiliki gugus fungsi –CHO pada salah satu ujungnya. Aldehida yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut alkanal.

1.     RUMUS UMUM ALDEHIDA

Simak beberapa senyawa alkanal berikut.

Tabel. 3.1 contoh senyawa alkanal

Dari rumus molekul senyawa-senyawa di atas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umun alkanal dinyatakan sebagai:

C_nH_2nO

Struktur alkanal juga dapat ditulis sebagai suatu gugus alkyl (R) yang mengikat gugus – CHO.

                    

R - CHO

R = C_n-1H_2n-1

2.     TATA NAMA ALDEHIDA

Ada dua tata nama aldehida, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum.

·         Tata nama IUPAC

1. Pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus – CHO. Beri nama rantai alkyl tersebut sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘al’. 

2. penomoran rantai terpanjang dimulai dari atom C di mana gugus – CHO terikat. Posisi gugus – CHO tidak perlu diberi nomor karena selalu berada pada posisi nomor 1. jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan nama alkana.

 

  Beberapa contoh penamaan senyawa aldehida diberikan berikut ini.

           Tata nama Umum

Simak nama umum dari beberapa senyawa aldehida, dengan nama IUPAC-nya dalam kurung.

3.    KEISOMERAN pada ALDEHIDA

Ada dua jenis keisomeran pada aldehida, yakni:

·         Keisomeran fungsi

Aldehida berisomer ungsi dengan keton. Simak contoh berikut:

            Keisomeran struktur

Keisomeran struktur pada aldehida berupa keisomeran kerangka dan posisi, yang mulai terjadi pada butanal.

Tabel 3.2 keisomeran strruktur pada aldehida

4.     SIFAT-SIFAT ALDEHIDA

·         Sifat fisis aldehida

Aldehida mempunyai molekul-molekul yang bersifat polar karena adanya gugus karbonil C^δ+  = O^δ- dengan dipol-dipol δ+ dan δ-. Oleh karena itu, jenis gaya antar molekulnya adalah gaya tarik menarik dipol-dipol. Selain itu, aldehida juga memiliki gaya London (gaya tarik-menarik dipole sesaat dipol terimbas). Sebagai catatan, aldehida tidak memiliki ikatan hydrogen seperti halnya alkohol, karena atom H-nya yang bersifat asam yang terikat ke atom O. H-nya yang bersifat asam yang terikat ke atom O.

Adanya gaya tarik-menarik dipol-dipol menyebabkan titik didih aldehida lebih tinggi dibandingkan alkana yang tidak memiliki gaya ini. Namun, tidak adanya ikatan hydrogen pada aldehida menyebabkan titik didih aldehida masih rendah dibandingkan alkohol. Namun, dengan pertambahan panjang rantai karbon, gaya antar molekul yang lebih berperan adalah gaya London. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari metanal ke butanal.

Tabel 3.3 titik didih senyawa aldehida

Untuk isomer-isomer aldehida, sifat fisis seperti titik didih dari isomer rantai lurus lebih tinggi dibanding isomer rantai bercabang. Hal ini dikarenakan molekul-molekul dengan rantai lurus dapat mendekat dengan mudah. Dengan demikian, gaya antar molekul dari isomer rantai lurus lebih kuat dan lebih banyak dibandingkan gaya serupa dari isomer rantai bercabang.

Kelarutan aldehida

Aldehida memiliki gugus –CO– yang bersifat polar dan rantai alkyl (R-) yang bersifat non polar. Jadi, aldehida dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan non polar. Kelarutan aldehida dalam pelarut polar seperti air akan berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena aldehida semakin bersifat non polar.

·         Sifat Kimia aldehida

Beberapa reaksi dari aldehida dapat disimak berikut ini.

Tabel 3. 5 reaksi-reaksi aldehida

Reaksi Identifikasi Aldehida

Reaksi oksidasi dapat digunakan sebagai reaksi identifikasi untuk membedakan gugus aldehida (-CHO) dan keton (-CO). Aldehida adalah reduktor kuat yang dapat bereaksi dengan oksidator lemah seperti lariutan fehling dan larutan Tollens. Sedangkan keton adalah reduktor lemah yang tidak dapat mengoksidasi kedua larutan tersebut.

Tabel 3.6 reaksi identifikasi aldehida

5.    PEMBUATAN ALDEHIDA

Aldehida dapat dibuat dari reaksi oksidasi alkohol primer dengan suatu oksidator. Simak mekanisme reaksinya berikut ini.

Aldehida yang terbentuk harus disuling segera karena jika tidak, aldehida akan bereaksi lebih lanjut membentuk asam karboksilat. Di industri, aldehida dibuat menggunakan oksidator O₂  dari udara dengan katalis seperti Cu dan Ag karena ekonomis.

6.    KEGUNAAN ALDEHIDA

           Berikut beberapa kegunan aldehida.

Aldehida	Kegunaan
Metanal (formaldehida)	·       Metanal digunakan untuk membuat larutan formalin (40-45% metanal dalam air), yakni disinfektan dan pengawet specimen biologi termasuk mayat ·       Metanal digunakan untuk membuat plastic polimental ·       Metanal digunakan sebagai pelarrut zat perekat. Zat perekat terlarut kemudian dioleskan pada produk (seperti label kertas). Karena titik didihnya rendah, metanal akan menguap meninggalkan lapisan perekat pada permukaan produk.
Etanal (asetaldehida)	Etanal mempunyai titik didih yang rendah dan banyak digunakan untuk pembuatan senyawa-senyawa organic lainya, seperti asam karboksilat.

 

KETON

            Keton adalah senyawa karbon yang mengandung gugus fungsi –CO- yang terikat pada dua gugus alkyl R dan R’. keton yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut alkanon.

1.     rumus umum keton (alkanon)

Simak beberapa senyawa alkanon berikut. Perhatikan senyawa alkanon terendah adalah propanon.

Tabel 3. 7 contoh senyawa alkanon

Dari rumus molekul ketiga senyawa di atas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umum alkanon dinyatakan sebagai:

C_nH_2nO

Di samping itu, struktur alkanon juga dapat dilihat sebagai gugus –CO- yang diapit oleh dua gugus alkyl, R atau R’ yanmg dapat sama ataupun berbeda. Oleh karena itu, rumus struktur alkanon dapat ditulis sebaga

R – CO – R’

R dan R’ adalah gugus alkil

2.    Tata nama keton

Ada dua tata nama keton, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum.

       Tata nama IUPAC

1. pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus –CO-. Beri nama rantai alkyl tersebut sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘on’.

2. beri penomoran berdasarkan rantai induk sedemikian sehingga atom C yang terikat gugus –CO- mendapat nomor serendah mungkin. Jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan tata nama alkana.

Tata nama umum

 3.     Keisomeran keton

Ada dua jenis keisomeran pada keton, yakni:

       keisomeran fungsi

keton berisomer fungsi dengan aldehida

       keisomeran struktur

keisomeran struktur pada keton berupa keisomeran kerangka dan posisi yang mulai terjadi pada pentanon.

4.     Sifat-sifat keton

Ada 2 sifat-siat keton yang akan dibahas, yakni sifat fisis dan sifat kimianya.

       sifat  fisis keton  

 Tabel 3.8 Titik didih Keton

Tabel 3.9 Kelarutan keton

Keton mengandung gugus karbonil C^δ = C^δ yang sangat polar seperti halnya aldehida. Dengan demikian, jenis gaya antar molekul keton juga sama dengan aldehida, yakni gaya tarik menarik dipol-dipol disamping gaya London. Tidak mengherankan apabila sifat fisis keton, seperti titik didihnya mirip dengan aldehida. Juga, bahwa titik dididh keton lebih tinggi dari alkana, tetapi masih lebh rendah dari alkohol.

Dengan pertambahan panjang rantai karbon, gaya antar molekul yang lebih berperan adalah gaya London. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari propanon ke 2-pentanon pada tabel 3.8.

Disamping itu, untuk menunjukkan isomer-isomer keton, sifat fisis seperti titik didih dari isomer rantai lurus lebih tinggi dibanding isomer rantai bercabang. Untuk jelasnya, bandingkan titik didih 2-pentanon dan 3-metil2-butanon, seperti tampak pada tabel 3.8.

Kelarutan keton

Keton  memiliki gugus karbonil –CO- yang bersifat polar dan rantai alkyl (R-) yang bersifat non polar. Jadi, keton dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan non polar. Kelarutan keton dalam pelarut polar seperti air akan berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena keton semakin bersifat non-polar.

       Sifat kimia keton

Beberapa reaksi dari keton dapat disimak berikut ini.

     Tabel 3.10 reaksi-reaksi keton

5.    Pembuatan keton

Keton dapat dibuat dari reaksi oksidasi alcohol skunder dengan suatu oksidator. Simak contoh berikut.

Seperti halnya aldehida, pembuatan keton di laboratorium menggunakan oksidator K₂Cr₂O₇ dalam suasana asam. Sedangkan di industri, digunakan oksidator O₂ dari udara dengan katalis seperti Cu dan Ag.

6.    Kegunaan keton

Berikut beberapa kegunaan keton.

  Tabel 3.10 kegunaan keton

Keton	Keterangan
Propanon	Sebagai bahan baku pembuatan senyawa ester pada produksi palstik Perspex. Perspex adalah plastic termoplas yang lunak jika dipanaskan, namun ringan, kuat, dan transparan. Plastik termoplas adalah alternative untuk pembuatan barang yang terbuat dari gelas.        Sebagai pelarut senyawa organik seperti dalam pembuatan lilin, rayon, dan plastik.        Propanon juga dikenal sebagai aseton, yang banyak digunakan sebagai pembersih cat kuku.
Butanon	Butanon digunakan luas sebagai pelarut senyawa organik dalam proses industri.

ASAM KARBOKSILAT

Asam karboksilat adalah senyawa karbon yang mengandung gugus fungsi karboksil –COOH yang terikat ke suatu gugus alkyl R. Gugus –COOH bersifat kompleks karena terdiri dari suatu gugus hidroksil –OH seperti halnya alkohol dan gugus karbonil –CO- seperti aldehida dan keton.

            Asam karboksilat yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut asam alkanoat. Asam alkanoat dapat mengandung lebih dari satu gugus –COOH, yakni asam alkanadioat yang mengandung 2 gugus –COOH, asam alkanatrioat yang mengandung 3- gugus –COOH, dan seterusnya.

1.    rumus umum asam karboksilat (asam alkanoat)

Simak beberapa senyawa asam alkanoat berikut.

      Tabel 3.10 contoh senyawa asam karboksilat

          Dari rumus keempat senyawa diatas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umum asam alkanoat dinyatakan sebagai:

C_nH_2nO₂

            Struktur asam alkanoat juga dapat ditulis sebagai –COOH yang terikat ke suatu gugus alkyl R.

R - COOH

R adalah gugus alkil

2.    Tata nama asam karboksilat

Ada dua tata nama untuk asam karboksilat, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum.

       Tata nama IUPAC

1. Pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus – COOH. Beri nama rantai alkil tersebut sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘oat’. Beri awalan ‘asam’ 

2. Penomoran rantai terpanjang dimulai dari atom C di mana gugus – COOH terikat. Posisi gugus – COOH tidak perlu diberi nomor karena selalu berada pada posisi nomor 1. Jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan nama alkana.

 

Tata nama umum

Berikut nama umum dari beberapa senyawa asam alkanoat.

     Tabel 3 .12 nama umum beberapa senyawa asam alkanoat

3.     Keisomeran pada asam karboksilat

Ada dua jenis keisomeran pada asam karboksilat, yaitu:

       keisomeran fungsi

asam karboksilat berisomer fungsi dengan ester

       keisomeran struktur

keisomeran struktur berupa keisomeran kerangka dan posisi, mulai terjadi pada asam karboksilat dengan rumus kimia C₄H₈O₂.

Tabel 3.12 keisomeran asam karboksilat

4.     Sifat-sifat asam karboksilat

Pembahasan sifat-sifat asam karboksilat meliputi sifat fisis dan sifat kimia.

       Sifat fisis

Senyawa asam karboksilat mengandung gugus –CO- dan gugus –OH yang memungkinkan terbentuknya ikatan hydrogen antar molekul asam karboksilat. Jumlah ikatan ini lebih besar dibandingkan senyawa alcohol yang hanya memiliki gugus –OH. Hal ini menjelaskan mengapa nilai sifat fisis asam karboksilat, seperti titik leleh dan titik didih, relative tinggi dibandingkan alcohol maupun senyawa karbon lainnya.

Selain ikatan hydrogen, senyawa asam karboksilat mempunyai gaya London, yang kekuatanya bertambah dengan pertambahan panjang rantai karbon. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari asam metanoat ke asam pentanoat tabel 3.13

Kelarutan Asam Karboksilat

              

Molekul asam karboksilat memiliki gugus –CO- dan –OH yang bersifat polar serta rantai alkyl (R-) yang bersifat non polar. Hal ini menyebabkan asam karboksilat dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa molekul polar, dan senyawa molekul non polar. Namun, kelarutan asam karboksilat dalam pelarut polar seperti air berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena asam karboksilat semakin bersifat non polar.

               Sifat kimia

Asam karboksilat dapat terurai dalam air membentuk ion hydrogen (H⁺) yang memberikan sifat asam dan ion karboksilat (RCOO^-). Asam karboksilat termasuk asam lemah meski lebih kuat dibandingkan air. Secara umum, reaksi dari asam karboksilat dapat melibatkan gugus –CO-, gugus –OH, dan kerangka karbonnya. Beberapa reaksi dari asam karboksilat dapat disimak berikut ini.

     Tabel 3.15 reaksi-reaksi asam karboksilat

5.    Pembuatan asam karboksilat

Berikut pembuatan dua senyawa asam karboksilat, yakni asam metanoat dan asam etanoat.

       Pembuatan Asam metanoat

Di industri, asam metanoat dibuat dari CO dan NaOH dengan tahapan:

Tahap I       : CO direaksikan dengan NaOH membentuk garam HCOONa

Tahap II       : HCOONa direaksikan dengan HCl dimana produk reaksi, yaitu HCOOH disuling.

       Pembuatan asam etanoat

Dalam skala kecil, asam etanoat diperoleh dari reaksi oksidasi etanol atau etanal dengan K₂Cr₂O₇ atau KMnO₄. Reaksi berlangsung dengan bantuan katalis.

Dalam industri asam etanoat dapat dihasilkan dari:

·         Reaksi oksidasi etanol dari buah anggur atau sari buah lainnya dengan bantuan katalis enzim

·         Reaksi oksidasi alkana C-5 sampai C-7 dari minyak bumi yang melibatkan oksidator udara (O₂) bertekanan pada suhu 1800C dengan bantuan katalis.

6.    kegunaan asam karboksilat

Asam karboksilat mempunyai banyak kegunaan, yang antara lain sebagai berikut.

Tabel 3.15 kegunaan asam karboksilat

Asam karboksilat	Kegunaan
Asam metanoat	Asam metanoat digunakan dalam produksi tekstildan untuk mennumpalkan getah karet (lateks)
Asam etanoat (asam asetat)	asam etanoat disebut juga asam cuka, karena terdapat dalam cuka umumnya 5% meski juga ada yang mempunyai kadar 20-25%.        Asam etanoat banyak digunakan untuk membuat senyawa etanoat anhidrida yang diperlukan untuk produksi serat semi-sintesis seperti rayon.
Asam palmitat	Asam karboksilat dengan rantai panjang seperti asam palmitat dapat digunakan untuk embuat garam palmitat melalui reaksinya dengan basa kuat.

Asam alkanadioat dan Alkanatrioat

           

Asam karboksilat dapat mengandung lebih dari satu gugus –COOH, dua diantaranya adalah asam alkanadioat yang mengandung 2 gugus –COOH dan asam alkanatrioat yang mengandung 3 gugus –COOH. Pertambahan gugus –OH mengakibatkan peningkatan kekuatan ikatan hydrogen pada kedua senyawa. Halini ditunjukkan oleh nilai titik didih asam 1,2-etanadioat yang lebih tinggi dibandingkan asam etanoat.

PERMASALAHAN:

  1.   Pada  pembuatan alkohol ada yg namanya proses fermentasi senyawa karbohidrat, dijelaskan bahwa  Proses fermentasi hanya menghasilkan etanol dengan kadar 12-15%. Karena pada kadar tersebut, bakteri ragi akan mati. Mengapa pada kadar tersebut bakteri ragi akan mati dan hanya bisa menghasilkan etanol?

  2.  Posisi gugus – OH pada senyawa alkohol juga turut berperan dalam mempengaruhi kekuatan ikatan hydrogen. Apa peran dari gugus –OH itu sendiri sehingga dapat mempengaruhi kekuatan ikatan hidrogen?

  3.  Mengapa titik dididh keton lebih tinggi dari alkana, tetapi masih lebh rendah dari alkohol.dan berapa jumlah titik didih dari masing-masing senyawa tersebut?

 

GUGUS PELINDUNG

Gugus Pelindung (Gugus Proteksi)

Pada kesempatan kali ini saya akan membahas tentang gugus pelindung. semoga teman-teman semua dapat mengambil pelajaran dan materinya.

Gugus pelindung merupakan gugus fungsi yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu supaya tidak turut bereaksi. Gugus pelindung atau gugus proteksi adalah suatu gugus fungsional yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu supaya tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis kimia berlangsung. Gugus pelindung tersebut ditambahkan ke dalam molekul melalui modifikasi kimia pada suatu gugus fungsi untuk mencapai kemoselektivitas pada reaksi kimia selanjutnya. Gugus ini memainkan peranan penting dalam sintesis organik multitahap. Gugus pelindung sendiri misalkan diol dan tiol.

Dalam banyak preparasi senyawa organik, beberapa bagian spesifik pada molekul tidak dapat bertahan pada kondisi reaksi atau pereaksi yang digunakan. Sehingga, bagian tersebut, atau gugus, harus dilindungi. Contohnya, litium aluminium hidrida sangat reaktif namun merupakan pereaksi yang sangat beguna untuk mereduksi ester menjadi alkohol. Pereaksi tersebut akan mudah sekali bereaksi dengan gugus karbonil, tanpa dapat menseleksi mana gugus karbonil yang seharusnya direduksi. Ketika reduksi ester dibutuhkan namun terdapat gugus karbonil lainnya dalam molekul target, penyerangan hidrida pada gugus karbonil tersebut harus dicegah. Misalnya, karbonil tersebut diubah ke dalam gugus asetal, yang tidak bereaksi dengan hidrida. Asetal tersebut kemudian disebut sebagai gugus pelindung bagi karbonil. Setelah tahapan yang memerlukan hidrida selesai dilakukan, asetal tersebut dihilangkan (direaksikan dengan asam berair), mengembalikannya ke gugus karbonil semula. Tahapan ini disebut sebagai deproteksi.

Sering kali reaksi yang diinginkan muncul dan disertai dengan reaksi pada bagian lain dari molekul, yang ditandai dengan munculnya gugus fungsional baru.Kelompok fungsional ini biasanya adalah situs yang paling reaktif dalam molekul, dan sulit untuk melindungi satu kelompok fungsional lain dari reaksi terjadi. Oleh karena itu setiap sintesis yang diusulkan harus dievaluasi setiap langkahnya untuk mengetahui kemungkinan reaksi samping yang dapat muncul, hal ini karena bisa saja dapat menurunkan atau memodifikasi struktur dengan cara yang tidak diinginkan. Untuk melakukan hal ini dibutuhkan pemahaman tentang bagaimana variasi dalam struktur dapat mempengaruhi reaktivitas kimia. Pemahaman tersebut juga didukung melalui pengetahuan tentang mekanisme reaksi dan stereokimia.

Gugus pelindung umum digunakan dalam pekerjaan laboratorium skala kecil dan pengembangan awal dalam proses produksi industri karena penggunaannya akan menambah tahapan reaksi dan biaya material pada proses tersebut. Namun, ketersediaan unit dasar pembangun kiral yang murah mampu menanggulangi tambahan biaya tersebut (misalnya asam sikimat untuk oseltamivir). Selain itu, ada juga deproteksi yang merupakan penghilangan atau reduksi gugus pelindung menjadi gugus fungsi awal yang dilindungi.

Hal-hal yang harus diperhatikan dalam memilih gugus pelindung yang akan digunakan adalah sebagai berikut:

1.      Mudah dimasukkan dan mudah pula untuk di hilangkan (dipisahkan);

2.      Tahan terhadap reagen yang digunakan untuk menyerang gugus fungsional yang lebih tidak terlindungi;

3.      Bersifat stabil dan hanya bereaksi dengan pereaksi tertentu dalam mengembalikan gugus fungsi aslinya;

4.      Tidak mengganggu proses atau jalannya reaksi sebelum di hilangkan.

Berikut adalah contoh dari gugs pelindung.

A. Gugus pelindung alkohol

Proteksi gugus alkohol dapat dilakukan dengan menggunakan:

·         Asetil (Ac) – dihilangkan dengan asam atau basa.

·         Benzoil (Bz) – dihilangkan dengan asam atau basa, lebih stabil dibanding gugus Ac.

·         Benzil (Bn) – dihilangkan dengan hidrogenolisis. Gugus Bn digunakan secara luas dalam kimia gula dan nukleosida.

·         Dimetoksitritil, [bis-(4-metoksifenil)fenilmetil] (DMT) – dihilangkan dengan asam lemah. Gugus DMT digunakan secara luas dalam proteksi gugus 5'-hidroksi dalam nukleosida, umumnya dalam sintesis oligonukleotida.

·         Eter metoksimetil (MOM) – dihilangkan dengan asam.

·         Methoxytrityl [(4-metoksifenil)difenilmetil] (MMT) – dihilangkan dengan asam dan hidrogenolisis.

·         Pivaloil (Piv) – dihilangkan dengan asam, basa atau agen pereduksi. Secara umum lebih stabil dibanding gugus pelindung asil lainnya.

·         Tetrahidropiranil (THP) – dihilangkan dengan asam.

·         Tetrahidrofuran (THF) - dihilangkan dengan asam.

·         Tritil (trifenilmetil, Tr) – dihilangkan dengan asam and hidrogenolisis.

Aplikasi Industri

Meskipun penggunaan gugus pelindung tidak disukai dalam sintesis industri, mereka masih digunakan dalam konteks industri, misalnya:

·         Oseltamivir (Tamiflu, obat antivirus) disintesis oleh Roche

·         Sukralosa (pemanis)

PERMASALAHAN:

1. Mengapa didalam gugus pelindung, dapat memainkan peranan penting dalam simtesis protein multitahap? Jelaskan!

2. Didalam gugus pelindung terdapat pereaksi yg bernama litium aluminium hidrida, mengapa pereaksi tersebut akan mudah sekali bereaksi dengan gugus karbonil, tanpa dapat menseleksi mana gugus karbonil yang seharusnya direduksi

3. Bisakah anda sebutkan hal-hal apa saja yg harus diperhatikan dalam memilih gugus pelindung yg akan digunakan