Chapter 19

1ADISI NUKLEOFIL PADA C=O23Adisi Nukleofilik dari Aldehida dan KetonNukleofil menyerang karbon elektrofilik C=O dari arah ~45 pada bidang gugus karbonil. Pada waktu sama: Rehibridisasi karbon karbonil dari sp2 ke sp3 terjadi, sepasang elektron dari ikatan rangkap karbon-oksigen bergerak ke atom oksigen elektronegatif, dan suatu intermediat ion alkoksida tetrahedral dihasilkan.

4Penyerangan NukleofilNukleofil dapat bermuatan negatif atau netralNukleofil bermuatan negatifHO- (ion hidroksida)H- (ion hidrida)R3C- (karbanion)RO- (ion alkoksida)CN- (ion sianida)Nukleofil Netral

H2O (air)ROH (suatu alkohol)H3N (ammonia)RNH2 (amina)5Reaksi Adisi Nukleofilik Aldehida/Keton

Reaksi Gugus Karbonil dengan Asam

Sifat Khas66Reaksi Gugus Karbonil dengan Basa

Sifat Khas77Adisi Nukleofilik pada Karbonil- Mekanisme Umum

NOTE: Reaksi Reversibel88Adisi Nukleofilik pada Karbonil-dalam Asam (Mekanisme Umum)

NOTE: reaksi reversibel99Intermediat karbokation mempunyai resonansi

Karakter muatan positif pada karbon membuat karbon tersebut merupakan posisi yang baik untuk serangan basa Lewis (nukleofil). 1010Bila intermediat terbentuk, apa yang terjadi dengan intermediet tersebut ? Kasus 1: Produk Adisi merupakan produk stabil

Reaksi berhenti disini. Ini terjadi paling sering jika nukleofiliknya karbon, oksigen, sulfur. 1111Kasus 2: Adisi-Eliminasi

Produk adisi tidak stabil, dan melepaskan molekul air. Hal ini paling sering teramati jika atom nukleofiliknya adalah nitrogen atau fosfor. 1212Kasus 3: Pelepasan Gugus Pergi

Proses ini teramati jika X adalah suatu gugus pergi yang baik. Hal ini dikenal dengan substitusi asil nukleofilik131314Adisi NukleofilikPembentukan Alkohol

15Adisi Nukleofilik Eliminasi atom oksigen karbonil sebagai HO atau H2O untuk menghasilkan produk berikatan rangkap C=Nu.

16Reaktivitas relatifReaktivitas dalam adisi nukleofilik

Aldehida >>> keton

Aldehida alifatik >>> aldehida aromatis

17Alasan Sterik Aldehida Lebih Reaktif Dari KetonNukleofil mampu mendekati aldehida lebih baik, karena pada karbon C=O hanya terdapat 1 substituen besar yang terikat, sedangkan di keton ada 2. Keadaan transisi untuk aldehida-rxn kurang sesak, sehingga mempunyai energi lebih rendah. aldehida keton

18Alasan Elektronik Aldehida Lebih Reaktif Dari KetonPolarisasi gugus karbonil aldehida lebih besar Aldehida lebih elektrofilik karbokation 1 (kurang stabil, lebih reaktif)

Aldehida (stabilisasi + rendah, lebih reaktif)

-+-+ karbokation 2 (lebih stabil, kurang reaktif)

Keton (stabilisasi + besar, kurang reaktif) 19Mengapa aldehida alifatis lebih reaktif dari aromatis ?Efek resonansi dari cincin aromatis (gugus pendonor elektron) membuat gugus karbonil aromatis kurang elektrofil dibandingkan aldehida alifatis.

20Perbandingan kerapatan elektron pada formaldehida dan benzaldehidaPerbandingan kerapatan elektron dari formaldehida dan benzaldehida menunjukkan bahwa atom karbon karbonil benzaldehida (aromatis) kurang positif dibandingkan formaldehida. formaldehida benzaldehida

2021Adisi Nukleofilik H2O : Hidrasi

Aldehida dan keton bereaksi dengan air untuk menghasilkan suatu diol geminal. Proses hidrasi ini reversibel. Adisi nukleofilik air dikatalisis oleh asam atau basa. * berkatalis basa

* Berkatalis asam

-OH--+++22Adisi Nukleofilik HCN : pembentukan Cyanohydrin

Aldehida dan keton tak terhalang bereaksi dengan HCN untuk menghasilkan cyanohydrins. Pembentukan ini reversibel dan berkatalis basa.

Sianohidrin dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan senyawa-senyawa begugus fungsi lain. Direduksi dengan LiAlH4, menghasilkan amina primer. Dihidrolisis dengan asam panas menghasilkan asam karboksilat.

23Adisi Nukleofilik: Adisi Grignard dan Hidrida Pembentukan alkoholPereaksi Grignard R-MgX, sangat terpolarisasi dan dalam bereaksi berprilaku seperti asam-basa. Adisi nukleofilik dari R- pereaksi Grignard pada aldehida atau keton yang diikuti oleh protonasi intermediet alkoksida menghasilkan suatu alkohol.

Adisi ion hidrida, dari LiAlH4 atau NaBH4, dan air atau asam menghasilkan suatu alkohol

+-+24Adisi Nukleofilik Amina:Pembentukan Imina dan Enamina Perbedaan di antara imina dan enamina adalah ikatan C=N dan C=C.

25Adisi Nukleofilik Amina:Mekanisme amina 1 membentuk imina

+26

Adisi Nukleofilik Amina:Mekanisme amina 2 membentuk enamina++27Adisi hidrazina mengubah aldehida/keton menjadi alkana. Suatu bentuk intermediat hidrazona terbentuk, diikuti oleh migrasi ikatan rangkap berkatalis basa, kehilangan gas N2, dan akhirnya protonasi menghasilkan suatu alkana.

Adisi Nukleofilik Hidrazina: Wolff-Kishner Reaction28

Adisi Nukleofilik Alkohol: Pembentukan AsetalAsetal dan Ketal terbentuk dengan mereaksikan dua ekivalen alkohol masing-masing dengan aldehida dan keton, dengan keberadaan katalis asam. Hemiasetal dan Hemiketal terbentuk dengan mereaksikan masing-masing dengan aldehida dan keton, hanya dengan satu ekivalen alkohol, dengan keberadaan katalis asam. Reaksi lebih lanjut dengan alkohol kedua akan membentuk asetal atau ketal.Suatu diol, dengan dua gugus OH pada molekul sama, dapat digunakan untuk membentuk asetal siklik. Semua tahap dalam pembentukan asetal/ketal adalah reversibel.

29 Asetal Ketal

Hemiasetal Hemiketal

30Mekanisme Pembentukan Asetal

Karbohidrat mengandung gugus fungsi alkohol dan karbonil pada molekul yang sama, disebut pula polihidroksialdehida atau polihidroksiketon. Karbohidratdapt membentuk hemiasetal melalui interaksi intramolekular dari gugus-gugus fungsinya.Sebagai suatu model, pertimbangkan reaksi:

Pembentukan Asetal/hemiasetal3131Siklisasi Monosakarida

3232

Cincin piranosaCincin furanosa65Pembentukan Hemiasetal siklis pada monosakaridafuranpyran

Untu kejelasan, gugus hidroksil tidak ditunjukkan secara lengkap333334Reaksi CanizzaroMemerlukan dua ekivalen aldehida dan basa. Menghasilkan campuran asam karboksilat dan alkohol 1: 1.Aldehida yang bereaksi terbatas hanya pada aldehida yang tidak mempunyai H alfa, seperti formaldehida dan benzaldehida. Produk merupakan proses reduksi dan oksidasi yang simultan, disproporsionasi. Tahapan:1. Adisi nukleofilik OH- pada aldehida pertama membentuk intermediet tetrahedral. 2. Intermediat tetrahedral kemudian melepaskan ion hidrida sebagai gugus pergi. 3. Aldehida kedua mengambil ion hidrida. 4. Oksidasi produk kedua menghasilkan asam, sementara reduksi produk pertama menghasilkan alkohol. 35

MEKANISME REAKSI CANIZARO36Reaksi yang terkait dengan KarbanionKondensasi Aldol Diri vs SilangKondensasi ClaisenDiri vs Silang Siklisasi DieckmannReaksi ReformatskyReaksi WittigReaksi Alkilasi/Asilasi/ Adisi Konyugasi Karbanion37Kondensasi AldolKondensasi DiriKondensasi Silang

38Kondensasi AldolTerjadi pada aldehida berhidrogen alfaDapat terjadi kondensasi diri atau silang (dengan aldehida berhidrogen alfa lain atau aldehida tidak berhidrogen alfa) Dapat dikatalis oleh basa atau asamMenghasilkan produk berupa aldol (aldehida dan alkohol) Aldol dapat mengalami dehidrasi sehingga diperoleh aldehida tak jenuh (enal)Bila melibatkan keton, maka reaksinya dinamakan Kondensasi Claisen-Schmidt

39MEKANISME KONDENSASI ALDOL

40Kondensasi ClaisenTerjadi pada ester berhidrogen Dapat terjadi kondensasi diri atau silangMenghasilkan keto esterDapat terjadi kondensasi intramolekuler (Kondensasi Dieckmann)

41Kondensasi Claisen

Kondensasi DiriKondensasi SilangKondensasi Dieckmann42

Reaksi Reformatsky43REAKSI WITTIGPada awalnya mengubah suatu aldehida/keton menjadi Fosfor ylida (aka fosforana)

Ylida bertindak sebagai nukleofil yang menyerang karbon karbonil dan menghasilkan cincin 4 anggota, dan intermediat dipolar yang disebut betaina. Betaina terurai secara spontan untuk menghasilkan suatu alkena dan trifeniloksida.Dapat menghasilkan alkena monosubstitusi, disubstitusi, dan trisubstitusi. 44REAKSI WITTIGTahapan Reaksi Wittig :Pembentukan garam Fosfonium Pembentukan YlidaPembentukan Alkena

45Mekanisme Reaksi Wittig:

46Reaksi Alkilasi/Asilasi/Adisi Konyugasi dengan KarbanionReaksi Ester Malonat Reaksi Ester AsetoasetatReaksi Stork EnaminaAdisi Michael/Adisi Konyugasi47Sintesis Asam asetat Teralkilasi

Reaksi Ester Malonat48Reaksi Ester AsetoasetatSintesis Aseton teralkilasi

49

Reaksi Stork EnaminaSintesis Aldehida/Keton Teralkilasi50

Sintesis Aldehida/Keton TerasilasiReaksi Stork Enamina51Adisi Nukleofilik Konyugasi pada Aldehida/keton takjenuh ,Adisi langsung (adisi 1,2) terjadi jika suatu nukleofil menyerang karbon karbonil secara langsung. Adisi konyugasi (adisi 1,4) terjadi bila nukleofil menyerang karbonil secara tidak langsung pada karbon kedua (karbon beta) dalam aldehida/keton takjenuh. Adisi konyugasi membentuk produk awal yang disebut enolat, yang terprotonkan pada karbon alfa untuk memberikan produk akhir aldehida/keton jenuh. Adisi konyugasi dapat dilakukan dengan nukleofil seperti amina primer, skunder, atau gugus alkil.

52Adisi Langsung vs Adisi Konyugasi Sistem Karbonil tak jenuh ,

53Mekanisme Adisi Konyugasi (1,4)

54Adisi MichaelDonorAkseptor

55

Anulasi RobinsonAdisi Michael56Reaksi Reduksi Aldehida dan KetonPembentukan AlkoholHidrogenasiReduksi Hidrida

Pembentukan AlkanaReduksi ClemmensenReduksi Wolff-Kishner