Alkena, Reaksi Hidrogenasi Alkena dan Reakai Oksidasi Alkena

Alkena adalah hidrokarbon yang termasuk dalam jenis hidrokarbon yang tak-jenuh karena memiliki satu atau lebih ikatan rangkap dua antar atom C-nya (C=C). Artinya, apabila alkena beraksi dengan hidrogen maka salah satu ikatan pada ikatan rangkap C=C akan putus dan menghasilkan senyawa alkana dengan ikatan tunggal. Inilah yang disebut dengan hidrokarbon tak-jenuh. Alkena juga sering disebut olefin. Olefin berasal dari kata olefiant gas yang berarti gas pembentuk minyak. Olefin sendiri sebenarnya adalah nama lama untuk etena (CH2= CH2). Pada ikatan rangkap dua pada atom karbon alkena, salah satu dari dua ikatan itu adalah ikatan sigma dan yang lainnya adalah ikatan-pi. Pada reaksi adisi, ikatan-pi akan putus sehingga menghasilkan produk dengan meninggalkan ikatan tunggal (ikatan sigma). Atom karbon dalam ikatan rangkap C=C memiliki hibridisasi sp2 .

Prinsip Reaksi Adisi

Sebelum kita membahas reaksi hidrogenasi, kita terlebih dahulu memahami prinsip reaksi adisi pada alkena karena reaksi hidrogenasi dapat dipahami jika kita memahami reaksi adisi. Dalam reaksi senyawa organik, suatu reaksi terjadi karena satu molekul atau lebih memiliki energi yang cukup (energi aktivasi) untuk memutuskan Ikatan.

Suatu ikatan kovalen bisa diputus dengan 2 cara :

• Pemutusan heterolitik : suatu pemutusan yang menghasilkan ion-ion. Contoh :

A : B A+ + :B - atau

A : B :A- + B +

• Pemutusan homolitik : suatu pemutusan yang menghasilkan radikal bebas. Contoh :

A : B A• + B•

Ada dua hal yang harus diperhatikan pada suatu reaksi, yaitu apa yang terjadi pada gugus fungsional dan sifat pereaksi yang menyerang. Berdasarkan jenis atau sifat pereaksinya, pereaksi dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu :

a. Pereaksi elektrofil : pereaksi yang bermuatan positif, asam Lewis dan sebagai oksidator (penerima elektron). Contoh : H2O, HNO3 / H2SO4

b. Pereaksi nukleofil : pereaksi yang bermuatan negatif, basa Lewis dan reduktor (melepaskan elektron). Contoh : H2O, NH3

c. Pereaksi radikal bebas : pereaksi yg memiliki satu elektron tak berpasangan. Contoh : Cl • dan Br•

Reaksi adisi adalah reaksi pengubahan senyawa hidrokarbon yang berikatan rangkap (tak jenuh) menjadi senyawa hidrokarbon yang berikatan tunggal (jenuh) dengan cara menambahkan atom dari senyawa lain. Reaksi adisi hanya dapat terjadi pada senyawa yang memiliki ikatan rangkap

seperti alkena dan alkuna. Alkena dan alkuna dapat mengalami reaksi adisi dengan hidrogen, halogen maupun asam halida (HX).

 X    YR – C = C – R   +  X – Y          R - C – C – R

H     H                                            H    HAlkena                                                Alkana

Reaksi Adisi terbagi menjadi tiga jenis reaksi adisi, yaitu :

1. Adisi Nukleofil : reaksi penambahan suatu gugus ke suatu ikatan rangkap dan hasilkan ikatan tunggal,dimana gugus yang menyerang pertama kali berupa pereaksi nukleofil.Contoh : R-CH + H2O R-COH + H2O R-CH(OH)2

2. Adisi Elektrofil : gugus penyerang berupa pereaksi elektrofil.Contoh : A-B + C = C A – C – C – B

H-H + CH2 = CH2 CH3 – CH3

3. Adisi Radikal Bebas : gugus penyerang merupakan radikal bebas.Contoh : CH4 + Cl• •CH3 + HCl

Dari jenis reaksi adisi diatas, kita dapat melihat bahwa reaksi hidrogenasi termasuk kedalam reaksi adisi elektrofilik.

Reaksi Hidrogenasi Alkena

Pada dasarnya, reaksi hidrogenasi alkena adalah reaksi adisi alkena dengan hidrogen yang membutuhkan katalis untuk beraksi karena apabila tanpa katalis, reaksi ini tidak akan berjalan spontan yang disebabkan oleh energy aktivasinya yang terlalu tinggi. Reaksi hidrogenasi berlangsung secara eksoterm atau mengeluarkan energi berupa panas. Selain itu katalis yang biasa dipakai dalam reaksi ini adalah logam aktif seperti Pt, Pd, dan Ni. Pada dasarnya, katalis pada reaksi hidrogenasi ini tidak menurunkan entalpi (∆H) dari reaksi tersebut tetapi hanya menurunkan energi aktivasi saja sehingga reaksi dapat berjalan.

Stabilitas alkena dalam pembentukan produk akan meningkat seiring dengan menurunnya entalpi (∆H) hidrogenasi dari suatu reaksi hidrogenasinya. Berikut adalah ketentuan mengenai kestabilan alkena :

1. Alkena yang stabil adalah alkena yang memiliki lebih banyak gugus alkil pada atom C yang memiliki ikatan rangkap karena alkena yang memiliki gugus alkil pada atom C rangkapnya, memiliki entalpi (∆H) yang lebih rendah jika dibandingkan alkena yang atom C rangkapnya tidak memiliki gugus alkil

2. Diena terkonjugasi lebih stabil daripada diena yang ikatan-ikatan rangkapnya terisolasi

3. Trans-alkena lebih stabil daripada ci s-alkena

Berdasarkan stereokimia, hidrogenasi terbagi atas hidrogenasi anti-adisi dan syn-adisi. Pada alkena, reaksi hidrogenasi akan berlangsung secara syn-adisi.

DHº-30.1 kkal

-28.1

-27.2

-27.8

-26.7

Lebih tersubstitusi lebih stabil

C C

Y

Z

C C C C

Y ZYZ YZ

anti adisi syn adisi

Hidrogenasi katalitik pada alkena berlangsung melalui syn adisi:CH3

CH3

H

H

H2

Pt

Berikut adalah mekanisme hidrogenasi secara syn-adisi :

+ H2

H H CC

H H C CC

CHHC C

H H+

permukaankatalis logam

Reaksi Oksidasi pada Alkena

Alkena dapat dioksidasi menjadi bermacam-macam produk. Reaksi yang melibatkan oksidasi ikatan dapat dibedakan menjadi dua, antara lain :

1. Oksidasi ikatan-pi tanpa memutuskan ikatan sigma (tanpa pemaksapisahan)

Produk reaksi oksidasi ikatan-pi tanpa memutuskan ikatan sigma (tanpa pemaksapisahan) ini dapat berupa 1,2 diol atau epoksida, tergantung dari pereaksi yang digunakan. Secara umum, reaksi oksidasi ikatan-pi tanpa memutuskan ikatan sigma (tanpa pemaksapisahan) dapat diklasifikasikan menjadi epoksida atau diol.

π

O OH OH

C ═ C [O ]→

C – C atau − C – C−

δ Epoksida 1,2-diol atau glikol

Reaksi alkena dengan asam peroksikarboksilat (RCO3H atau ArCO3H) berupa

asam peroksibenzoat ( C6H5CO3H ) dan m – kloroperoksibenzena dalam pelarut CHCl3

atau CCl4 akan menghasilkan epoksida atau oksiran.

Cl O O Cl O

−CH═CH2 + −COOH → −CH–CH + −COH

Stirene Asam Pheniloksiran (95%) Asam

m-khloroperoksibenzoat (Stiren oksida) m-klorobenzoat

Sedangkan apabila sikloalkana atau alkena direaksikan dengan OsO atau

larutan KMnO4 dingin akan menghasilkan 1,2 diol.

CH2 = C MnO4→

CH2−CH2n OH

→ CH2−CH2 + MnO2

etilena O O OH OH

Mn 1,2-etanadiol

O O

2. Oksidasi ikatan-pi yang memutuskan ikatan sigma (dengan pemaksapisahan)Apabila oksidasi ikatan pi disertai dengan pemecahan ikatan sigma, maka akan dihasilkan keton,

asam karboksilat, maupun aldehid. Jika masing – masing karbon alkena tidak terikat dengan

atom hidrogen maka oksidasi akan menghasilkan keton.

H3C CH3 H3C CH3

C ═ C [O] C ═ O + O ═ C

H3C CH3 H3C CH3

3. Keton

Aplikasi Konsep Pada Kasus :

Senyawa A memiliki rumus C8H8. Senyawa ini bereaksi cepat dengan KMnO4 menghasilkan CO2 dan asam

karboksilat B (C7H6O2). Namun, senyawa A ini hanya bereaksi dengan 1 molar ekivalen H2 pada

hidrogenasi dengan katalis Palladium. Pada hidrogenasi yang berada pada pengurangan cincin aromatik,

4 ekivalen dari H2 akan diambil dan dihasilkan hidrokarbon C dengan rumus C8H16. Tentukan apakah

struktur dan penamaan dari senyawa A, B, dan C!

JAWAB :

Dari soal diatas dapat kita lihat bahwa senyawa A memiliki inti struktur siklik aromatik karena

dikatakan bahwa senyawa A mengalami pengurangan cincin aromatik pada suatu reaksi hidrogenasi

dengan 4 H2. Senyawa A juga memiliki cabang gugus alkena karena menghasilkan CO2 dan asam

karboksilat B (C7H6O2) pada reaksi oksidasi dengan KMnO4 karena tidaklah mungkin apabila cincin

aromatiknya yang dioksidasi dapat menghasilkan CO2 dan asam karboksilat B (C7H6O2); dan hanya alkena

lah yang dapat menghasilkan CO2 dan asam karboksilat B (C7H6O2)

apabila mengalami reaksi oksidasi.

Pada hidrogenasi dengan palladium dengan 1 molar H2, ikatan

rangkap yang putus adalah satu ikatan rangkap yaitu pada gugus alkenanya

sehingga dihasilkan C8H10. Dalam hal ini, ikatan rangkap pada C primer akan mudah

putus dari pada ikatan rangkap pada C sekunder.

Dari keterangan-keterangan diatas, dapat kita simpulkan bahwa senyawa A

memiliki struktur :

dan senyawa disamping memiliki

nama IUPAC-nya feniletena atau yang kita biasa sebut dengan stirena.

Apabila stirena dioksidasi dengan KMnO4 maka :

+ CO2 + H2O

Dari reaksi diatas dapat kita lihat bahwa senyawa B memiliki struktur dan memiliki nama IUPAC asam

benzenakarboksilat atau karboksibenzena

Apabila stirena direaksikan dengan 4 H2 maka :

Dari reaksi diatas dapat kita lihat bahwa senyawa C memiliki struktur dan memiliki nama IUPAC etil

skiloheksana

KMnO4

+ 4 H2