Jawaban UAS

                             Soal nomor 1

Soal nomor 2

Jawaban permasalahan untuk Dewi dan Rizki

Derifat Asam Karboksilat

Derivat asam karboksilat ialah senyawa dimana bagian hidroksilnya dari gugus karboksilnya digantikan oleh gugus lain. Dimana dapat  dilihat dari strukturnya bahwa senyawa yang diperoleh dari hasil pergantian gugus –OH dalam rumus struktur RCOOH oleh gugus –NH₂, -OR, atau –OOCR. Semua derivat mengandung gugus asil, RCO-, kecuali nitril. Turunan asam karboksilat merupakan Semua turunan dari asam dapat dihidrolisis menjadi asamnya.

Rumus umumnya sebagai berikut

Berikut turunan dari asam karboksilat

1. Ester

Suatu ester diturunkan dari asam yaitu dengan menggantikan gugus OH- oleh gugus OR-. Ester dinamai dengan cara ditulis dahulu bagian R dari gugus -OR, lalu diikuti dengan nama asam dengan akhiran -at tetap.

Pada umumnya ester mempunyai bau enak dan menyebabkan cita rasa dan harum dari buah-buahan dan bunga. Seperti pentil asetat (pisang), oktil asetat (jeruk) dll.

Pembuatan ester

Akan tercapai kesetimbangan ester dengan air apabila suatu asam karboksilat dan alkohol dipanaskan dengan menggunakan katalis asam (HCl atau H2SO4).

Proses ini disebut proses esterifikasi Fischer, meskipun reaksi ini setimbang tetapi masih bdapat bergeser kekanan. Salah satunya adalah dengan cara penyulingan agar ester dan air dapat dipindahkan setelah terbentuk, sehingga reaksi dapat berjalan ke kanan.

Mekanisme esterifikasi

Langkah 1

Gugus karbonil dari asam terprotonasi secara reversibel. Dimana protonasi dapat meningkatkan muatan positif suatu karbon karboksil dan menambah reaktifitas nukleofili.

Langkah 2

Sebagai nukleofil Alkohol menyerang karbon karbonil dari asam yang terprotonasi sehingga membentuk ikatan ester baru yaitu C-O.

Langkah 3 dan 4

Langkah kesetimbangan dimana oksigen lepas dan mendapat proton. Kesetimbangan asam dan basa ini bersifat reversible, berlangsung cepat dan terus menerus berjalan dalam larutan suasana asam dari senyawa yang mengandung oksigen. Pada langkah 4 tidak terjadi masalah pada gugus -OH yang terprotonasi karena gugus tersebut sudah setara.

Langkah 5

Terbentuk air pada reaksi keseluruhan. Agar langkah ini dapat berlangsung maka gugus -OH terprotonasi untuk dapat meningkatkan muatan gugus perginya. Kebalikan langkah 2.

Langkah 6

Terjadi deprotonasi yang menghasilkan ester dan meregenerasi katalis asam. Kebalikan langkah 1.

2. Asil halida

Asil halida paling reaktif antara turunan asam karboksilat lainnya. Asil klorida dapat dibuat dari asam lewat reaksi dengan tionil klorida.

.                                                                                                                      

Mekanismenya dimana gugus hidroksil dikonversi menjadi suatu gugus pergi yang baik oleh tionil klorida yang diikuti dengan cara substitusi asil nukleofilik dengan kloroida sebagai nukleofili. Adapun asil halida mempunyai bau yang dapat mengiritasi, seperti benzoil klorida yang merumakan suatu lakrimator atau juga disebut gas air mata.

3. Anhidrida Asam

Anhidrida Asam diturunkan dari asam dengan cara mengambil air dari dua gugus karboksil dan menghubungkan fragmen- fragmennya.

.

Anhidrida dinamai dengan asam asalnya dan mengganti kata asam dengan anhidrida.

.

Anhidrida dibuat melalui dehidrasi asam. Dimana suatu  Asam dikarboksilat dengan dua gugus karboksil yang jaraknya mendukung, melepaskan air apabila dipanaskan, kemudian membentuk anhidrida siklik dengan cincin beranggota lima dan enam, yaitu :

.

Anhidrida menjalani reaksi substitusi asil nukleofilik. Anhidrida jauh lebih reaktif terhadap nukleofili dibandingkan Ester tetapi kurang reaktif dibandingkan asil Halida. Berikut reaksi khas anhidrida asetat, yaitu :

.

Dimana pada reaksi diatas air menghidrolisis anhibrida menjadi asam, Alkohol menghasilkan ester dan amonia menghasilkan amida.

4. Amida

Amida adalah turunan asam karboksilat biasa yang paling tidak reaktif.  Amida primer memiliki rumus umum RCONH2, suatu amida primer dapat dibuat melalui reaksi amonia dengan Ester, dengan asil Halida ataupun dengan anhidrida asam amida juga bisa dibuat dengan cara memanaskan suatu garam amonium dari asam.

.

Penamaan Amida dengan cara mengganti akhiran -at atau -oat dari nama asamnya ( baik dari nama umum maupun nama ( IUPAC) dengan akhiran - amida.

.

5. Poliamida

Contoh poliamida yang paling penting ialah protein. Contoh poliamida yang dibuat manusia ialah poliamida sintetik nilon6,6 yang dibuat dari asam adipat (suatu dwi asam) dan heksametilenadiamina (suatu diamida) seperti rekasi pada poliester.

6. Nitril

Nitril merupakan senyawa organik yang mengandung rangkap 3 antara atom karbon dan nitrogen. Gugus fungsional dalam nitril adalah gugus siano. Dalam sistem IUPAC, banyaknya atom karbon menentukan induk alkananya, nama alkana itu diberi akhiran –nitril. Pemberian nama dengan menggantikan imbuhan asam –at menjadi akhiran –nitril, atau –onitril. Nitril dapat dihidrolisis dengan memanaskannya dengan asam atau basa berair.

PERMASALAHAN :

1. Mengapa Asil halida memiliki sifat paling reaktif diantara turunan asam karboksilat lainnya ?
2. Bagaimana yang terjadi  jika Asil klorida dibuat dari asam lewat reaksi selain dengan tionil klorida ?
3. Bagaimana yang terjadi apabila pada pembuatan ester suatu asam karboksilat dan alkohol dipanaskan dengan menggunakan katalis Basa. Apakah akan dapat tercapai kesetimbangan antara ester dengan air ?

Jawaban permasalahan nomor 1 Nadiya Qotrunnada Tohiri (A1C118073)

PEMBENTUKAN DAN SIFAT-SIFAT ASAM KARBOKSILAT

Sifat-sifat asam karboksilat

Sifat fisika

Kelarutan dalam air

Asam karboksilat larut dalam air. Suatu asam karboksilat tidak dimerise dalam air, tetapi membentuk suatu ikatan hidrogen dengan air. Asam karboksilat bersifat polar dan karena adanya hidroksil dalam gugus karboksil, sehingga dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. 

Titik didih

Titik didih asam karboksilat meningkat seiring meningkatnya suatu molekul. Asam karboksilat memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada alkana dan alkohol. 

Bau

Asam karboksilat cenderung memiliki bau yang kuat, terutama yang mudah menguap. Bau umumnya ditemukan dalam cuka, yang mengandung asam etanoat, dan mentega tengik, yang mengandung asam butanoat. Ester asam karboksilat cenderung mempunyai bau yang menyenangkan, sehingga biasanya digunakan untuk membuat parfum.

Sifat Kimia 

1. Reaksi asam karboksilat dengan basa

Senyawa asam karboksilat dengan basa menghasilkan garam dan udara.

Contoh :

Asam propanoat direaksikan dengan natrium hidroksida menghasilkan garam natrium propanoat dan udara.

2. Reaksi reduksi asam karboksilat

Senyawa asam karboksilat direduksi dengan katalis litium aluminium hidrida menghasilkan alkohol primer.

Contoh :

Asam propanoat direduksi dengan katalis litium aluminium hidrida menghasilkan propanol.

3. Reaksi asam karboksilat dengan tionil diklorida

Senyawa asam karboksilat dengan tionil diklorida dapat menghasilkan asam klorida, hidrogen klorida, dan gas sulfur dioksida.

Contoh :

          

Asam propanoat disetujui dengan tionil diklorida menghasilkan propanoil klorida dan gas sulfur dioksida.

4. Reaksi esterifikasi asam karboksilat dengan alkohol

Senyawa asam karboksilat dapat memperbaiki reaksi esterifikasi dengan alkohol membentuk senyawa ester.

Contoh :

Asam propanoat direaksikan dengan propanol menghasilkan propil propanoat dan udara.

5. Reaksi asam karboksilat dengan amonia

Senyawa asam karboksilat dapat digunakan dengan amonia membentuk amida dan udara.

Contoh :

Asam propanoat direaksikan dengan amonia menghasilkan propanamida dan udara.

6. Dekarboksilasi pada senyawa asam karboksilat

Asam karboksilat dapat menghasilkan senyawa alkana dan gas karbon dioksida dengan suhu yang tinggi.

Contoh :

              

Asam butanoat dipanaskan pada suhu tinggi menghasilkan propana dan karbon dioksida.

7. Halogenasi asam karboksilat

Senyawa asam karboksilat dapat menentukan dengan halogen dengan bantuan katalis phos untuk membentuk asam trihalida karboksilat dan hidrogen halida.

Contoh :

Asam etanoat direaksikan dengan gas klor dengan bantuan phos untuk menghasilkan asam trikloro asetat dan hidrogen klorida.

Pembentukan asam karboksilat

Suatu asam karboksilat dibuat dengan oksidasi dari sejumlah gugus fungsi yang berbeda, sebagai berikut :

- Oksidasi alkena

Alkena dioksidasi menjadi asam oleh pemanasan mereka dengan solusi kalium permanganat (KMnO4) atau kalium dikromat (K2Cr2O7).

Adapun ozonolysis alkena dapat menghasilkan aldehida yang dapat mudah teroksidasi menjadi asam.

- Oksidasi alkohol primer

Oksidasi alkohol primer didapatkan dari pembentukan aldehid yang mengalami oksidasi lanjut yang kemudian menghasilkan asam. Semua zat pengoksidasi kuat dapat dengan mudah mengoksidasi yang terbentuk.

- Oksidasi alkil benzen

Gugus alkil yang mengandung suatu hidrogen hidrolisis berupa hidrogen pada karbon alpha sampai cincin benzen akan mengalami oksidasi membentuk suatu asam dengan menggunakan zat pengoksidasi kuat.

Dalam contoh yang saya berikan diatas, t-butylbenzene tidak mengalami oksidasi.

- Hidrolisis nitril

Hidrolisis nitril mengandung gugus siano yang dapat membentuk asam karboksilat. Reaksi hidrolisis ini terjadi pada larutan asam ataupun basa.

- Karbonasi reagen Grignard

Suatu Reagen Grignard bereaksi dengan karbon dioksida dapat menghasilkan garam asam, kemudian  setelah pengasaman, menghasilkan asam karboksilat.

PERMASALAHAN :

1. Mengapa asam karboksilat memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada alkana dan alkohol ?
2. Bagaimana yang terjadi apabila pada reaksi reduksi asam karboksilat, senyawa asam karboksilatnya direduksi dengan katalis selain litium aluminium hidrida apakah masih tetap menghasilkan alkohol primer ?
3. Bagaimana yang terjadi apabila dalam dekarboksilasi pada senyawa asam karboksilat menggunakan suhu yang rendah ? 

Mekanisme Reaksi Reduksi Pada berbagai senyawa organik

Karakteristik reaksi reduksi berlawanan dengan karakteristik reaksi oksidasi. Adapun hasilnya, molekul organik kehilangan oksigen dan  atau memperoleh hidrogen dalam reaksi reduksi.

Pengurangan Keton dan Aldehida

Pengurangan keton atau aldehida mengubah kelompok C = O menjadi kelompok alkohol (HC-OH), atau untuk kelompok CH2.

A. Alkohol dari Pengurangan Logam Hidrida

       Aldehid dan keton mudah direduksi menjadi alkohol primer dan alkohol sekunder. Hibrida logam yang paling sering digunakan untuk mereduksi senyawa karbonil adalah litium aluminium hibrida (LiAlH4) dan nartrium borohibrida (NaBH4).

Mekanisme LiAlH4

       Mekanisme untuk pengurangan LiAlH4 dari kelompok C = O. Dimana langkah pertama yaitu, AlH4- mentransfer atom H dengan atomnya pasangan elektron ("hidrida") ke karbon C = O (Gambar 17.074)

Pada langkah ini, the C = O ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal H-C-O dan atom karbon berkurang. R2CH-O-AlH3- antara yang dihasilkan mungkin dikomplekskan dengan Li + dan pelarut molekul (dietil eter atau THF) (Gambar 17.075).

Intermediet ini dapat menambahkan hidrida ke R2C = O yang tidak bereaksi karena memiliki ikatan Al-H. Dalam reaksi akhirnya mengarah pada pembentukan (R2CH-O) 4Al- dan AlH4- (Gambar 17.076). 

Sehingga, produk alkohol terbentuk oleh hidrolisis (R2CH-O) 4Al-(Gambar 17.077).

Mekanisme NaBH4

       Pada mekanisme NaBH4, etanol dapat mentransfer aproton ke O keton atau aldehida bersamaan dengan transfer hidrida dari BH4 – untuk C (Gambar 17.078).

Setelah reduksi senyawa karbonil, asam encer menetralkan reaksi basa campuran (Gambar 17.072).

Menengah seperti CH3CH2O-BH3- bisa juga berfungsi sebagai hidrida donor ion untuk senyawa karbonil yang tidak bereaksi. Alkohol dari Pengurangan Diborane. (Gambar 17.079).

B. Alkohol dari Agen Pereduksi Organik

Alkohol dapat membentuk dengan mereduksikan keton atau aldehida menggunakan dua reaksi organik, yaitu :

Reaksi Cannizzaro

Kami menunjukkan reaksi Cannizzaro lagi pada Gambar 17.083.

Transfer hidrida ini analog dengan reduksi logam hidrida, tetapi hidrida zat pemindah adalah senyawa organik yang bermuatan negatif.

Reduksi Meerwein-Ponndorf-Verley

        Pengurangan M-P-V adalah kebalikan dari Oksidasi oppenauer disajikan sebelumnya.  Perawatan dengan Al(O-CH(CH3)2)3 (aluminium triisopropoxide) dalam isopropyl alkohol (2-propanol) mengurangi keton atau aldehida menjadi alkohol (Gambar 17.084).

Seperti pada reaksi Cannizzaro, ada transfer hidrida ke senyawa karbonil itu membentuk ion alkoksida dari alkohol produk yang diinginkan (Gambar 17.085).

Anda dapat melihat bahwa hidrida berasal dari gugus isopropoksida (gugus 1-methylethoxide) dialuminium triisopropoksida.

C. Grup Alkil dari C = O Reduksi

Kita dapat mengubah kelompok C = O keton dan aldehida menjadi kelompok CH2 (Gambar 17.086)

Reduksi Clemmensen

       Reaksi ini mereduksikan aldehida atau keton dengan seng amalgam (Zn diolah dengan logam merkuri (Hg)) dalam HCl berair dengan menggunakan media basa (Gambar 17.087).

mekanismenya yaitu, alkohol R2CHOH yang sesuai tidak dibentuk sebagai zat antara.  

Reaksi Wolff-Kishner

       Dalam reaksi ini, pengobatan aldehida atau keton dengan H2N- NH2. H2O (hidrazin hidrat) dan NaOH dalam pelarut mendidih tinggi seperti refluks dietilen glikol (HOCH2CH2OCH2CH2OH) (Gambar 17.088) 

mengubah kelompok C = O mereka ke dalam kelompok CH2. Mekanismenya  melibatkan penambahan nukleofilik hidrazin ke kelompok C = O untuk membentuk zat antara hidrazon (Gambar 17.089).

Menengah ini bereaksi lebih lanjut dengan HO- dicampuran reaksi untuk membentuk N2 dan produk organik akhir (Gambar 17.090).

PERMASALAHAN :


1. Hibrida logam yang sering digunakan untuk mereduksi senyawa karbonil pada aldehid dan keton adalah  litium aluminium hibrida dan natrium borohibrida. Bagaimana yang terjadi apabila aldehid dan keton direduksi dengan hibrida logam lain, apakah masih dapat terjadi reduksi ?

2. Pada materi yang saya paparkan diatas reduksi Clemmensen  aldehida atau keton dengan direduksi dengan seng amalgam (Zn diolah dengan logam merkuri (Hg)) dalam HCl berair dengan menggunakan media basa.

Bagaimana yang terjadi apa bila menggunakan media asam ?

3.Pada paparan materi saya diatas bahwa pada Reaksi Wolff-Kishner H2O (hidrazin hidrat) dan NaOH dalam pelarut mendidih tinggi seperti refluks dietilen glikol (HOCH2CH2OCH2CH2OH) (Gambar 17.088) 
mengubah kelompok C = O mereka ke dalam kelompok CH2. 

Bagaimana yang terjadi apabila hidrazin hidrat dan NAOH dalam pelarut mendidih rendah, apakah masih dapat mengubah kelompok C = O mereka ke dalam kelompok CH2 ?