Pembentukan dan Sifat-Sifat Asam Karboksilat

 

Pembentukan Dan Sifat-Sifat Asam Karboksilat

Asam karboksilat atau asam organik adalah senyawa yang mengandung dalam molekul gugus fungsi karboksil yang melekat pada radikal hidrokarbon. Mereka sebagian besar didistribusikan di alam dan merupakan zat antara dalam jalur degradasi asam amino, lemak, dan karbohidrat. Gugus karboksil terdiri dari karbonil (C = O) dengan gugus hidroksil (O – H) yang terikat pada atom karbon yang sama dan biasanya ditulis sebagai –COOH atau CO2H. Senyawa yang menyajikan dua atau lebih gugus karboksilat disebut asam dikarboksilat, asam trikarboksilat, sedangkan garam dan esternya disebut karboksilat. Dengan sifat radikal, mereka dapat diklasifikasikan menjadi asam jenuh, tidak jenuh, atau aromatik. Dalam nomenklatur Internasional Ikatan Kimia Murni dan Terapan Internasional, asam karboksilat memiliki akhiran “-oat asam” yang ditambahkan ke hidrokarbon yang memiliki jumlah atom karbon yang sama. Namun, beberapa asam organik disebut dengan nama umum mereka, misalnya, asam format dan asam asetat. Berikut adalah rumus struktur dari gugus asam karboksilat.

Sifat asam karboksilat

Karakteristik kimia utama dari asam karboksilat adalah keasamannya. Mereka umumnya lebih asam dari senyawa organik lain yang mengandung gugus hidroksil tetapi umumnya lebih lemah daripada asam mineral yang dikenal (misalnya, asam klorida, HCl, asam sulfat, H2SO4, dll.).
a. Sifat fisik asam karboksilat

·         Asam karboksilat hingga sembilan atom karbon adalah cairan tidak berwarna dengan bau yang tidak sedap. Asam karboksilat yang mengandung lebih dari sembilan atom karbon adalah zat padat tidak berwarna dan tidak berbau karena volatilitasnya yang rendah.

·         Titik didih asam karboksilat lebih tinggi daripada aldehida, keton dan alkohol dari massa molekul yang sebanding 

·         Ikatan O-H dalam asam karboksilat melekat pada gugus karbonil penarik elektron; oleh karena itu, ikatan O-H dalam asam karboksilat lebih terpolarisasi dibandingkan dengan kelompok alkohol O-H.

  

·         Karena atom oksigen dari gugus karbonil adalah polar, ia dapat membentuk ikatan-H dengan atom hidrogen O-H dari molekul lain. Ikatan hidrogen ini sangat kuat sehingga tidak putus sepenuhnya bahkan dalam fase uap. Akibatnya, sebagian besar asam karboksilat ada sebagai dimer dalam fase uap atau dalam pelarut aprotik.

·         Kelarutan dalam air: Asam karboksilat yang mengandung hingga empat atom karbon larut dalam air karena mereka membentuk ikatan H dengan air. Kelarutan berkurang dengan meningkatnya jumlah atom karbon.

·         Kelarutan dalam pelarut organik: Asam karboksilat larut dalam pelarut organik yang kurang polar seperti benzena, eter, alkohol, dll.

·         b. Sifat kimia asam karboksilat

     Asam karboksilat adalah asam yang lebih kuat daripada alkohol karena basa konjugat (produk yang tersisa setelah dihilangkannya hidrogen) dari asam karboksilat distabilkan oleh resonansi.

Karena ion karboksilat distabilkan oleh resonansi, lebih mudah bagi asam karboksilat untuk melepaskan proton untuk membentuk ion karboksilat.

Ion alkoksida, di sisi lain, tidak menunjukkan resonansi; oleh karena itu, ini kurang stabil.
Dengan kata lain, alkohol tidak melepaskan proton dengan mudah untuk membentuk ion alkoksida yang kurang stabil; karena itu, alkohol kurang asam.

·         Karbon α milik asam karboksilat dapat dengan mudah dihalogenasi melalui reaksi Hell-Volhard-Zelinsky.

·         Senyawa ini dapat diubah menjadi amina menggunakan reaksi Schmidt.

·         Asam alkanoat merupakan asam lemah. Semakin banyak atom Cyang dimiliki, semakin lemah asamnya. Asam alkanoat terkuatadalah asam metanoat.

Jika suatu asam alkanoat direaksikan dengan basa, atom H dari guguskarboksil dapat dengan mudah disubstitusi oleh atom logam,sehingga terbentuk garam, Karena garam   tersebut terbentuk dari suatu asam lemah, makalarutannya dalam air dihidrolisis oleh H2O sehingga bersifat alkalis.

Jika suatu asam alkanoat direaksikan dengan suatu alkohol, dengan pengaruh asam sulfat pekat sebagai pengikat air, atom H dari gugus COOH dapat diganti dengan gugus alkil sehingga terbentuk suatu ester. Reaksi ini disebut dengan reaksi esterifikasi. Ester yangdihasilkan oleh reaksi esterifikasi ini merupakan suatu non-elektrolit.

Permasalahan:

1. Salah satu sifat fisik asam karboksilat adalah titik didih asam karboksilat lebih tinggi daripada aldehida, keton dan alkohol dari massa molekul yang sebanding atau bobot molekul yang sama. Apa yang menyebabkan hal itu bisa terjadi?

2. Jika suatu asam alkanoat direaksikan dengan suatu alkohol, dengan pengaruh asam sulfat pekat (katalis asam) maka akan menghasilkan senyawa ester. Bagaimana jika asam alkanoat ini direaksikan dengan suatu alkohol menggunakan katalis basa?

3. Apa yang menyebabkan Asam karboksilat pada kelarutan dalam air akan berkurang dengan meningkatnya jumlah atom karbon?

Mekanisme Reaksi Reduksi Pada Berbagai Senyawa Organik

 

MEKANISME REAKSI REDUKSI PADA BERBAGAI SENYAWA ORGANIK

Baiklah pada materi sebelumnya sudah mempelajari tentang mekanisme reaksi oksidasi pada senyawa organik. Maka pada kesempatan ini kita akan membahas tentang reaksi reduksi senyawa organik. oksidasi dan reduksi adalah proses yang sama pentingnya, kita sering menggambarkan reduksi Reaksi menggunakan istilah yang terkait dengan oksidasi. Misalnya, ketika kita mengurangi molekul, kita katakan itu dalam "tingkat oksidasi yang lebih rendah" daripada dalam "keadaan reduksi yang lebih tinggi". Demikian pula, kami mengukur tingkat reduksi atom C dengan "angka oksidasi" nya. Karakteristik reaksi reduksi berlawanan dengan karakteristik reaksi oksidasi. Sebagai Hasilnya pada molekul organik kehilangan oksigen dan / atau mperoleh hidrogen dalam reaksi reduksi. Reaksi reduksi juga mengalami penurunanan biloks(bilanganoksidasi).

Reaksi reduksi pada berbagai senyawa organik

1. Reaksi reduksi pada aldehid dan keton 

Sumber paling umum dari hidrida Nukleofil adalah litium aluminium hidrida (LiAlH4) dan natrium borohidrida (NaBH4). Anion hidrida tidak ada selama reaksi ini; sebaliknya, pereaksi ini berfungsi sebagai sumber hidrida karena adanya ikatan logam-hidrogen polar. Karena aluminium lebih sedikit elektronegatif daripada boron, ikatan Al-H di LiAlH4 lebih polar, dengan demikian, menjadikan LiAlH4 agen pereduksi yang lebih kuat. Brikut gambar LiALH4 dab NaBH4:

Reaksi reduksi pada keton adalah sebagai berikut:

Mekanisme reaksi reduksi pada keton dengan menggunakan reagen LiALH4 ada dua tahap. Tahap pertama adalah Serangan nukleopilik oleh anion hidrida. Dan pada tahap kedua ialah Alkoksida terprotonasi Lalu akan menghasilkan alkohol sekunder dan LiOH.

 Reaksi reduksi pada aldehid adalah sebagai berikut:

Mekanisme reaksi reduksi pada aldehid dengan menggunakan reagen LiALH4 ada dua tahap. Pada tahap pertama serangan nukleofilik pada atom C. LiAlH4 sebagai hidrida nukleofil terurai menjadi H+ dan LiAlH3- yang mana anion hidrida akan menyerang gugus C pada C=O sehingga ikatan phi terputus menghasilkan kompleks logam alkoksida kompleks. lalu pada tahap kedua yaitu Alkoksida terprotonasi dan akan menghasilkan alkohol primer.

Permasalahan:

1.      Sumber paling umum dari hidrida Nukleofil adalah litium aluminium hidrida (LiAlH4) dan natrium borohidrida (NaBH4). Pada reaksi reduksi aldehid di atas menggunakan hidrida nukleofil LIALH4. Bagamana jika reaksi reduksi aldehid menggunakan hidrida nukleofil NaBH4? Apa pengaruh dari hasilnya?

2.      Pada mekanisme reaksi reduksi aldehid akan menghasilkan alkohol primer. Nah Bagaimana jika reaksi reduksi berlangsung pada formal dehid? Jelaskan!

3.      Pada reaksi reduksi asil klorida dengan litium aluminium hidrida (LiAlH4) sehingga pada intermediet aldehidnya tak terisolasi menghasilkan alkohol seperti mekanisme di bawah ini!

Bisakah reaksi reduksi asil klorida ini berlangsung jika intermediet aldehidnya terisolasi? Jelaskan!

Mekanisme Reaksi Oksidasi pada Senyawa Organik

 

Mekanisme Reaksi Oksidasi pada Senyawa Organik 

Pada blog kali ini saya akan membahas tentang mekanisme reaksi oksidasi pada senyawa organic, mengacu pada molekul organik, oksidasi adalah proses di mana atom karbon memperoleh ikatan dengan unsur-unsur yang lebih elektronegatif, biasanya oksigen. 

Beberapa poin harus diperhatikan. Pertama, ikatan rangkap dihitung sebagai dua ikatan dan ikatan rangkap tiga dihitung sebagai tiga ikatan. Jadi dalam gugus karbonil (C = O) karbon dianggap memiliki dua ikatan dengan oksigen. Karenanya, karbon ini memiliki tingkat oksidasi yang lebih tinggi daripada karbon alkohol, yang hanya memiliki satu ikatan dengan oksigen. Dalam terminologi rutin, dikatakan bahwa aldehida adalah gugus fungsional yang lebih teroksidasi daripada alkohol. Karenanya reaksi oksidasi adalah reaksi di mana karbon pusat dari gugus fungsi diubah menjadi bentuk yang lebih teroksidasi. Kedua, bisa ada beberapa gugus fungsi di mana karbon pusat memiliki tingkat oksidasi yang sama. Misalnya, karbon yang terikat pada oksigen dalam alkohol dan eter memiliki tingkat oksidasi yang sama. Demikian juga untuk aldehida dan bentuk terhidrasi mereka, dan untuk asam karboksilat dan turunannya.

Keadaan oksidasi maksimum yang dapat dicapai karbon berkurang secara bertahap ketika jumlah ikatan dengan karbon lain meningkat. Dengan demikian, tingkat oksidasi maksimum yang dimungkinkan untuk karbon yang terikat pada satu karbon lainnya adalah tahap asam karboksilat, dan seterusnya.

Reaksi alkena dengan KMnO4 pekat ialah reaksi oksidasi oksidatif yang melibatkan pemutusan ikatan C=C alkena. Reaksi ini menghasilkan produk dengan pola yang sama dengan reaksi ozonolisis alkena. Namun, dalam hal ini dikarenakan KMnO4 adalah oksidator kuat, maka aldehid yang terbentuk akan cepat teroksidasi menjadi asam karboksilat. Berikut ini merupakan beberapa contoh produk reaksi berbagai jenis alkena dengan KMnO4 pekat dalam keadaan panas.

Mekanisme reaksi alkena dengan KMnO4 tersebut berlangsung dalam 2 tahap. Pada tahap pertama, yaitu alkena teroksidasi menjadi diol. Selanjutnya, yaitu pada tahap kedua, diol yang terbentuk pada tahap pertama akan teroksidasi lebih lanjut menghasilkan produk akhir asam karboksilat dan keton.

PERMASALAHAN

1. Aldehid dapat teroksidasi menjadi asam karboksilat oleh oksigen bebas di udara. bagaimana proses  oksidasi aldehid menjadi asam karboksilat oleh oksigen di udara bebas? 
2. Pada molekul organik, oksidasi adalah proses di mana atom karbon memperoleh ikatan dengan unsur-unsur yang lebih elektronegatif, biasanya oksigen. bagaimanakah pengaruh pada gugus fungsi yang sama?
3. Mengapa aldehid sangat mudah dioksidasi, sedangkan keton tahan terhadap oksidator atau bisa dikatakan tidak dapat teroksidasi?

Mekanisme Reaksi Reaksi Adisi pada Aldehid dan Keton

 

MEKANISME REAKSI REAKSI ADISI PADA ALDEHID DAN KETON 

Aldehid dan keton, keduanya mempunyai gugus yang sama yaitu gugus karbonil, C=O. Oleh karena itu sifat reaksi umumnya sama, terhadap sifat karbonil. Biasanya, aldehid bereaksi lebih cepat dari pada keton terhadap suatu pereaksi yang sama. Hal ini disebabkan oleh karena atom karbon karbonil dari aldehid kurang terlindung dibandingkan keton.

Reaksi pada senyawa aldehida dan keton yang paling banyak terjadi adalah reaksi adisi nukleofilik. Serangan nukleofili pada atom karbon dari ikatan rangkap karbon-oksigen terjadi karena karbon mempunyai muatan positif parsial. Elektron pi pada C=O bergerak ke atom oksigen, yang karena elektronegativitasnya, dapat dengan mudah menampung muatan negatif yang diperolehnya.

 

Karbon karbonil, yang terbentuk trigonal dan terhibridisasi sp2 pada aldehida atau keton awalnya, menjadi tetrahedral dan terhibridisasi sp3 pada produk reaksinya. Adisi nukleofilik pada aldehida dan keton dapat menghasilkan dua kemungkinan hasil reaksi, yaitu:

1.      Intermediet tetrahedral yang dapat diprotonasi dengan asam atau air menghasilkan alkohol

2.      Atom oksigen karbonil dapat dieliminasi sebagai OH atau H2O menghasilkan ikatan rangkap C=Nu.

Mekanismenya :

 Adisi Alkohol (Pembentukan Hemiasetal dan Asetal

Alkohol adalah nukleofili oksigen. Alkohol mengadisi ikatan C=O, yang membuat gugus OR akan melekat pada karbon, dan proton pada oksigen :

Karena alkohol merupakan nukleofili lemah, diperlukan katalis asam. Produknya ialah hemiasetal, yang mengandung gugus fungsi alkohol dan eter pada atom karbon yang sama. Adisi bersifat reversibel.  Mekanisme pembentukan hemiasetal melibatkan tiga langkah. Mula-mula, oksigen karbonil diprotonasi oleh katalis asam. Oksigen alkohol kemudian menyerang karbon karbonil, dan proton melepaskan dari oksigen positif yang dihasilkan. 

Berikut mekanisme lahkah-langkah pembentukan asetal   

permasalahan:

1. mengapa pada adisi aldehid dan keton alkohol sekunder hanya dihasilkan oleh aldehid, kapan suatu keton ketika diadisi oleh alkohol bisa menghasilkan alkohol sekunder?

2. aldehid lebih reaktif dibandingkan keton ketika mengalami reaksi nukleofilik, hal apa yang menyebabkan aldehid bisa lebih reaktif?

3. dengan alkohol dalam suasana asam suatu aldehid dapat membentuk senyawa asetal, lantas bagaimana jika aldehid dalam suasana basa?