Hak Cipta dan Hak Penerbitan dilindungi Undang-undang
Cetakan pertama, Desember 2016
Penulis : Wardiyah, M.Si., Apt Pengembang Desain Instruksional : Dra.Tutisiana Silawati, M.Ed Desain oleh Tim P2M2 : Kover & Ilustrasi : Nursuci Leo Saputri Tata Letak : Andy Sosiawan
Kimia Organik
iii
DAFTAR ISI DAFTAR ISI iii BAB I: KONSEP DASAR KIMIA ORGANIK 1 Topik 1. Dasar Kimia Organik ……………………………………..……................................................... 3 Latihan ………….……………………………………....................................................................... 14 Ringkasan ……...………………………………….......................................................................... 15 Tes 1 ……………………………………..……................................................................................ 16 Topik 2. Isomer, Stereoisomer, Gugus Fungsional dan Tatanama ......................................... 19 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 32 Ringkasan ..…………………………………................................................................................. 35 Tes 2 ……………………….…………………..……......................................................................... 36 PETUNJUK JAWABAN TES ........................................................................................ 38 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 40 BAB II: SENYAWA HIDROKARBON 41 Topik 1. Alkana dan Sikloalkana ……………………………………………..…………….............................. 45 Latihan ……….………………………………………....................................................................... 53 Ringkasan …..…………………………………........................................................................... 55 Tes 1 .……………………….…………………..……......................................................................... 56 Topik 2. Alkena dan Alkuna …………………………………………………………………………………………….. 59 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 68 Ringkasan ………………………………….................................................................................. 71 Tes 2 ……………………….…………………..……......................................................................... 71 PETUNJUK JAWABAN TES ........................................................................................ 74 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 75
Kimia Organik
iv
BAB III: SENYAWA ALKOHOL, ETER, ALKIL HALIDA, DAN AMINA 76 Topik 1. Alkohol dan Eter ...................................................................................................... 78 Latihan ………………………………………….............................................................................. 79 Latihan ………………………………………….............................................................................. 85 Ringkasan ………………………………….................................................................................. 87 Tes 1 ……………………….…………………..……......................................................................... 87 Topik 2. AlkilHalida ............................................................................................................... 90 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 94 Ringkasan ………………………………….................................................................................. 96 Tes 2 ……………………….…………………..……......................................................................... 97 Topik 3. Amina ..................................................................................................................... 99 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 103 Ringkasan ………………………………….................................................................................. 104 Tes 3 ……………………….…………………..……......................................................................... 105 PETUNJUK JAWABAN TES ........................................................................................ 107 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 108 BAB IV: SENYAWA ORGANIK DENGAN GUGUS KARBONIL 109 Topik 1. Aldehida dan Keton ................................................................................................ 111 Latihan ………………………………………………....................................................................... 119 Ringkasan ……..………………………………….......................................................................... 120 Tes 1 ……………………….…………………..……......................................................................... 121 Topik 2. Asam Karboksilat .................................................................................................... 124 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 138 Ringkasan …………………………………................................................................................. 139 Tes 2 ……………………….…………………..……......................................................................... 140 PETUNJUK JAWABAN TES ........................................................................................ 143 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 144
Kimia Organik
v
BAB V: SENYAWA AROMATIK 145 Topik 1. Senyawa Aromatik Sederhana ................................................................................. 146 Latihan ………………………………………………....................................................................... 154 Ringkasan ……………..………………………........................................................................... 156 Tes 1 ……………………….…………………..……......................................................................... 157 Topik 2. Senyawa Aromatik Polisiklik dan Heterosiklik ………………………................................. 159 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 168 Ringkasan …………………………………................................................................................... 170 Tes 2 ……………………….…………………..…….......................................................................... 170 PETUNJUK JAWABAN TES ........................................................................................ 173 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 174 BAB VI: KARBOHIDRAT, PROTEIN DAN LIPIDA 175 Topik 1. Karbohidrat ............................................................................................................. 176 Latihan ……….………………………………………....................................................................... 184 Ringkasan ………………………………………........................................................................... 186 Tes 1 ……………………….…………………..……......................................................................... 186 Topik 2. Asam Amino dan Protein ........................................................................................ 190 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 199 Ringkasan ………………………………….................................................................................. 200 Tes 2 ……………………….…………………..……......................................................................... 201 Topik 3. Lipida ...................................................................................................................... 203 Latihan ……………………………………..............................................……............................... 210 Ringkasan ………………………………….................................................................................. 212 Tes 3 ……………………….…………………..……......................................................................... 212 PETUNJUK JAWABAN TES ........................................................................................ 215 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 217
1
BAB I KONSEP DASAR KIMIA ORGANIK
Wardiyah, M.Si, Apt
PENDAHULUAN
Kimia organik merupakan bagian tidak terpisahkan dari kehidupan kita sehari-hari. Karena penyusun utama makhluk hidup merupakan senyawa organik yaitu protein, asam nukleat, lemak, karbohidrat, hormon, dan enzim. Prinsip kimia organik dipakai dalam berbagai bidang diantaranya adalah dalam bidang farmasi, kedokteran, biokimia, mikrobiologi, pertanian dan banyak ilmu pengetahuan yang lain. Untuk yang mempelajari bidang kefarmasian beberapa senyawa berikut tentu sudah tidak asing lagi :
Gambar 1.1 beberapa struktur kimia senyawa obat
Dalam bidang lain senyawa organik juga merupakan bagian yang sangat penting, dalam
bidang pertanian misalnya, insektisida, pupuk, dan sebagainya. Setiap hari kita juga menemui banyak golongan senyawa organik, bensin, minyak goreng, sabun, plastik atau polimer. Demikian luasnya bahasan tentang ilmu organik ini sehingga kimia organik merupakan bagian dari perkembangan ilmu pengetahuan dan peradaban manusia.
celecoxib
amoxicillin
Kimia Organik
2
Bab I Kimia Organik ini secara umum akan mempelajari tentang struktur atom, rumus kimia, ikatan kimia, isomeri, jenis-jenis isomer dan stereoisomer, gugus fungsi senyawa organik, tata nama senyawa organik, dan prinsip reaksi dalam senyawa organik yang meliputi reaksi adisi, substitusi, dan eliminasi. Sehingga setelah mempelajari bab ini anda diharapkan dapat : 1. Menjelaskan tentang perkembangan ilmu kimia organik 2. Menjelaskan tentang struktur atom dan orbital atom 3. Membedakan rumus kimia organik yaitu rumus empirik, rumus molekul dan rumus
struktur 4. Menuliskan dengan tepat rumus empirik, rumus molekul, dan rumus struktur dari
suatu contoh senyawa organik 5. Menjelaskan tentang ikatan kimia pada senyawa organik 6. Menyebutkan dengan tepat contoh ikatan kimia pada suatu senyawa organik 7. Menjelaskan tentang jenis-jenis isomer dan stereoisomer 8. Membedakan dengan tepat perbedaan isomer rantai, isomer gugus fungsi, dan isomer
posisi 9. Membedakan stereoisomer dari isomer geometris dan isomer optis 10. Menyebutkan jenis gugus fungsional pada senyawa organik 11. Menyebutkan golongan senyawa organik berdasarkan gugus fungsinya 12. Menyebutkan contoh tiap senyawa berdasarkan gugus fungsionalnya 13. Menyebutkan deret homolog untuk sepuluh alkana pertama 14. Menuliskan contoh nama alkana, alkena, dan alkuna berdasarkan IUPAC 15. Menuliskan contoh nama alkohol berdasarkan IUPAC 16. Menuliskan contoh nama aldehid dan keton berdasarkan IUPAC 17. Menuliskan contoh nama asam karboksilat dan ester berdasarkan IUPAC 18. Menuliskan contoh nama amina dan alkil halida berdasarkan IUPAC 19. Menjelaskan dengan singkat tentang prinsip reaksi adisi, substitusi, dan eliminasi
dalam senyawa organik 20. Memberikan contoh reaksi adisi, substitusi, dan eliminasi
Setiap materi yang disusun dalam bab ini sudah dilengkapi dengan latihan soal dan tes. Sehingga setelah mempelajari bab ini para mahasiswa diharapkan dapat mengukur kemampuannya dalam memahami materi tiap selesai satu topik. Apabila belum dapat menyelesaikan latihan soal maupun tes dengan baik maka mahasiswa dapat mengulang kembali materi yang telah dipelajari.
Kimia Organik
3
Topik 1 Dasar Kimia Organik
A. PERKEMBANGAN KIMIA ORGANIK
Sejarah kimia organik dimulai pada pertengahan tahun 1700an dimana pada awalnya
kimia organik dikenal sebagai ilmu kimia yang mempelajari benda hidup. senyawa-senyawa yang diperoleh dari benda hidup tersebut (hewan, tumbuhan, dan manusia) sangat mudah terurai atau terdekomposisi dari pada senyawa yang diperoleh dari bahan bahan mineral. Hal ini yang menyebabkan seorang ahli kimia dari Swedia, Torbern Bergman, pada tahun 1770 menjelaskan sebagai perbedaan antara senyawa organik dan anorganik. Senyawa organik pada saat itu diyakini mempunyai vital force atau daya vital yang merupakan ciri khas dari senyawa yang berasal dari makhluk hidup. Karena memiliki daya vital ini maka senyawa organik dipercaya tidak dapat disintesi di laboratorium seperti senyawa anorganik.
Tabel 1. Perbedaan Senyawa Organik Dan Anorganik
Organik Anorganik
Reaksi berjalan lambat Reaksi lebih cepat
Titik didih dan titik leleh rendah Titik didih dan titik leleh tinggi
Mudah terurai dengan pemanasan Lebih stabil dengan pemanasan
Molekulnya dapat membentuk isomer Molekulnya tidak dapat membentuk isomer
Mudah larut dalam pelarut nonpolar, kurang
larut dalam air atau pelarut polar
Mudah larut dalam air atau pelarut polar,
kurang larut dalam pelarut nonpolar
Teori tentang daya vital yang menyebabkan senyawa organik tidak dapat disintesis
atau dimanipulasi di laboratorium ini mulai berubah sejak Michel Chevreul pada tahun 1816 menemukan bahawa sabun (suatu senyawa anorganik) dapat dibuat dari hasil reaksi antara lemak hewani (senyawa organik) dengan basa. Sabun yang merupakan senyawa anorganik dapat diubah menjadi senyawa organik yaitu asam lemak.
Kimia Organik
4
Pada tahun 1828 Wohler menemukan bahwa urea, suatu senyawa organik, yang
sebelumnya ditemukan dalam urin manusia, dapat disintesis dari senyawa anorganik, ammonium sianat. Hal ini makin melemahkan teori vitalitas.
Karbon ini menempati bagian utama dalam studi ilmu kimia karena karbon adalah atom yang unik karena karbon dapat terikat secara kovalen dengan atom karbon lain dan terhadap unsur-unsur lain dengan berbagai macam cara. Senyawa-senyawa karbon juga bervariasi yaitu dari senyawa yang paling sederhana yaitu metana (CH4), sampai dengan asam nukleat yang menjadi pengemban kode genetik.Dalam kimia organik selain unsur karbon (C), unsur-unsur yang sering kali ada adalah hidrogen (H), oksigen (O), dan unsur halogen (Cl, Br, I), Nitrogen (N), S dan P. walaupun senyawa organik terbentuk dari sejumlah kecil unsur akan tetapi keberadaan senyawa organik sangat berlimpah. Sekarang ini kita hidup di jaman karbon karena setiap hari kita dikelilingi oleh senyawa-senyawa karbon, kolesterol dan lemak tak jenuh, hormon pertumbuhan dan steroid, insektisida dan feromon, karsinogen dan agen kemoterapi, DNA dan kode genetik. dan masih banyak lagi yang lainnya. Berdasarkan penemuan di atas senyawa organik kemudian dapat didefinisikan sebagai senyawa karbon.
Walaupun senyawa organik dikenal sebagai senyawa karbon tetapi tidak semua senyawa yang mengandung karbon adalah senyawa organik. Contohnya, CO2 atau CaCO3 walaupun mengandung atom karbon tetapi bukan merupakan senyawa organik. Jadi, bagaiamana membedakan senyawa organik atau anorganik?. Senyawa organik merupakan senyawa hidrokarbon dan turunannya. Senyawa hidrokarbon adalah senyawa yang tersusun dari hidrogen dan karbon. Setiap senyawa organik merupakan anggota deret homolog atau golongan senyawa tertentu. Deret homolog adalah urutan senyawa organik yang membentuk kelompok dengan gugus dan struktur tertentu yang teratur. Contoh dari deret homolog adalah CH4, CH3CH3, CH3CH2CH3 dan seterusnya, atau CH3OH, CH3CH2OH,
CH3CH2CH2OH dan seterusnya. B. STRUKTUR ATOM DAN ORBITAL ATOM
Sebelum mulai membahas tentang kimia organik, mari kita mengulas kembali
pembahasan tentang struktur atom. Atom merupakan partikel dasar yang terdiri dari elektron, proton dan neutron. Atom terdiri atas nukleus atau inti atom dan elektron yang mengelilingi inti atom. Nukleus merupakan bagian atom yang terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan atau netral, sedangkan elektron yang
Lemak hewani Sabun + Gliserin
Sabun Asam lemak
NaOH
H2O
H3O+
Kimia Organik
5
mengelilingi nukleus bermuatan negatif. Kedudukan partikel penyusun atom dalam atom disebut struktur atom.
Atom merupakan partikel sangat kecil yang bahkan tidak dapat terdeteksi dengan mikroskop. Tetapi sifat-sifat atom dapat dipelajari apabila atom diberikan medan listrik, medan magnet atau cahaya, sehingga atom bisa dibuktikan mengandung elektron, proton, dan neutron sebagai bagian pembentuk atom. Nukleus memiliki diameter yang sangat kecil yaitu sekitar sekitar 10-14 hingga 10-15 meter (m) tetapi nukleus memegang peranan terhadap pembentukan massa atom. Elektron memiliki masssa yang sangat kecil sehingga cenderung diabaikan dan elektron mengilingi nukleus pada jarak sekitar 10-10m. sehingga dapat diperkirakan diameter dari suatu atom adalah 2x 10-10 m atau 200 pikometer (pm), dimana 1 pm = 10 -12 m.Beberapa ahli kimia menggunakan satuan angstrom (Å) untuk menunjukkan jarak atom dimana 1 Å = 100 pm = 10-10 m
Suatu atom mempunya nomor atom (Z) yang menggambarkan jumlah proton dalam inti atom dan nomor massa atom (A) yang menggambarkan jumlah proton dan neutron. Nomor atom untuk setiap atom selalu tetap misalnya hidrogen memiliki nomor atom 1, karbon memiliki nomor atom 6, oksigen dengan nomor atom 8, dan sebagainya. Tetapi setiap atom dapat memiliki nomor massa yang berbeda berdasarkan jumlah neutron yang dimilikinya. Sehingga atom yang memiliki nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda disebut sebagai isotop.
Karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen merupakan unsur yang paling penting dalam ilmu kimia organik. Unsur-unsur ini berada di kedua periode pertama dalam sistem berkala unsur dan elektronnya berada dalam dua kulit elektron yang terdekat ke nukleus. Karbon merupakan atom terpenting yang dipelajari dalam ilmu kimia organik. Karbon merupakan atom yang memiliki enam elektron dengan konfigurasi 1s2 2s2 2p2. Karbon mempunyai empat elektron valensi, sehingga karbon dapat membentuk ikatan kovalen. Di dalam tabel periodik, atom karbon merupakan unsur golongan 4A yang berada pada posisi tengah dalam kolom periodenya. Atom di sebelah kiri karbon memiliki kecenderungan memberikan elektron sedangkan di sebelah kanannya memiliki kecenderungan menarik elektron.
Elektron yang dekat dengan nukleus akan lebih tertarik oleh proton dalam nukleus dibanding elektron yang jauh kedudukannya terhadap nukleus. Sehingga semakin dekat elektron terhadap nukleus semakin rendah energinya dan sukar berpindah dalam reaksi kimia. Kulit elektron yang paling dekat dengan nukleus berada pada tingkat energi pertama, elektron pada kulit kedua berada pada tingkat energi kedua yang lebih besarnya energinya disbanding tingkat pertama, begitu seterusnya.Posisi relatif suatu elektron terhadap nukleus dapat digambarkan dengan teori mekanikal kuantum. Tiap kulit elektron dibagi menjadi orbital atom. Orbital atommenggambarkan ruang di mana elektron dapat ditemukan dengan probabilitas 90-95%. Orbital atom mempunyai empat sub kulit yaitu s, p, d, dan f. orbital s berbetuk bulat (sferis), orbital p berbentuk halter (seperti alat olahraga angkat beban) masing-masing sub kulit dapat menampung dua elektron. dalam ilmu kimia organik orbital s dan p ini yang paling penting.
Kulit elektron pertama mengandung orbital 1s, sehingga jumlah elektron pada kulit ini adalah dua. kulit kedua mengandung satu orbital 2s dan 3 orbital 2p sehingga jumlah elektron pada kulit ini adalah delapan. Kulit ketiga berisi satuorbital s (3s), tiga orbital p (3p), dan lima orbital d (3d), jadi total elektron pada kulit ketiga ada delapan belas.
Karbon memiliki konfigurasi 1s
electron yang tidak berpasangan yaitu pada orbital 2p, artinya karbon akan membentuk dua ikatan C-H. Faktanya karbon dapat membentuk empat ikatan Cruang tetrahedral, bagaiamana hal ini bisa s dan p ketika membentuk ikatan, tetapi menggunakan orbital baru dengan tingkat energy yang setara. Hal ini yang disebut dengan konsep hibridisasi yaitu beberapa orbital yang berbeda tingkat energinya bergabuenerginya.
Penataan tetra
orbital s
Kimia Organik
6
Kulit elektron pertama mengandung orbital 1s, sehingga jumlah elektron pada kulit ini adalah dua. kulit kedua mengandung satu orbital 2s dan 3 orbital 2p sehingga jumlah
ini adalah delapan. Kulit ketiga berisi satuorbital s (3s), tiga orbital p (3p), dan lima orbital d (3d), jadi total elektron pada kulit ketiga ada delapan belas.
Gambar 1.2 Bentuk orbital s, p, dan f
Karbon memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p2 dari konfigurasi ini karbon memiliki dua electron yang tidak berpasangan yaitu pada orbital 2p, artinya karbon akan membentuk dua
H. Faktanya karbon dapat membentuk empat ikatan C-H dan membentuk bangun ruang tetrahedral, bagaiamana hal ini bisa terjadi?. Atom karbon tidak menggunakan orbital s dan p ketika membentuk ikatan, tetapi menggunakan orbital baru dengan tingkat energy yang setara. Hal ini yang disebut dengan konsep hibridisasi yaitu beberapa orbital yang berbeda tingkat energinya bergabung membentuk orbital baru yang setara tingkat
Gambar 1.3 Penataan tetrahedral dari CH4
orbital p orbital d
Kulit elektron pertama mengandung orbital 1s, sehingga jumlah elektron pada kulit ini adalah dua. kulit kedua mengandung satu orbital 2s dan 3 orbital 2p sehingga jumlah
ini adalah delapan. Kulit ketiga berisi satuorbital s (3s), tiga orbital p (3p),
dari konfigurasi ini karbon memiliki dua electron yang tidak berpasangan yaitu pada orbital 2p, artinya karbon akan membentuk dua
H dan membentuk bangun terjadi?. Atom karbon tidak menggunakan orbital
s dan p ketika membentuk ikatan, tetapi menggunakan orbital baru dengan tingkat energy yang setara. Hal ini yang disebut dengan konsep hibridisasi yaitu beberapa orbital yang
ng membentuk orbital baru yang setara tingkat
Penataan tetrahedral untuk CHkeadaan dasarnya
Konfigurasi keadaan dasar atom karbon
Konfigurasi keadaan dasar dari atom karbon adalah 1dari karbon memiliki sepasang electron pada orbital 2s dan dua electron tidak berpasangan pada orbital 2p. pada konfigurasi ini hanya akan terbentuk dua ikatan Cmembentuk konfigurasi CH4 dengan 4 ikatan Cdipromosikan pada orbital 2pz sehingga pada kondisi ini akan ada empat elektron yang tidak berpasangan. Sehingga pada CH4
Konfigurasi atom karbon yang terhibridisasi
Keempat orbital hybrid sp3
geomteris berbentuk tetrahedral. Masingikatan sigma (σ). Setiap ikatan C ikatan 104 kkal/mol. Sudut ikatan antara C
Kimia Organik
7
Penataan tetrahedral untuk CH4 tidak dapat terbentuk apabila karbon berada dalam
Gambar 1.4 Konfigurasi keadaan dasar atom karbon
Konfigurasi keadaan dasar dari atom karbon adalah 1s22s2 2px1 2py1. Pada kulit terluar
dari karbon memiliki sepasang electron pada orbital 2s dan dua electron tidak berpasangan pada orbital 2p. pada konfigurasi ini hanya akan terbentuk dua ikatan C-H. agar
dengan 4 ikatan C-H maka 1 elektron dari orbital 2s harus sehingga pada kondisi ini akan ada empat elektron yang tidak
4 akan membentuk orbital hybrid sp3.
Gambar 1.5 Konfigurasi atom karbon yang terhibridisasi
3 mempunyai tingkat energi setara dan mempunyai penataan geomteris berbentuk tetrahedral. Masing-masing orbital hibrid pada CH4 akan membentuk
C – H mempunyai panjang ikatan 1,09 Å dan energy disosiasi ikatan 104 kkal/mol. Sudut ikatan antara C – H 109,50.
tidak dapat terbentuk apabila karbon berada dalam
. Pada kulit terluar dari karbon memiliki sepasang electron pada orbital 2s dan dua electron tidak berpasangan
H. agar dapat H maka 1 elektron dari orbital 2s harus
sehingga pada kondisi ini akan ada empat elektron yang tidak
mempunyai tingkat energi setara dan mempunyai penataan akan membentuk
dan energy disosiasi
H
Bila pada metana hanya terbentuk ikatan C (C – C) ?. Ikatan karbon-karbon dalam etana memiliki panjang ikatan 1.54 Å dan kekuatan ikatan 88 kkal/mol. Untuk ikatan Cetana dua karbon membentuk ikatan satu sama lain melalui overlap orbital spkarbon membentuk satu itan sigma (σ). Tiga orbital spdengan orbital 1s atom H membentuk enam ikatan sigma (σ) C
Pembentukan ikatan pada etana
Karbon sp3
s+px+py+pz
Kimia Organik
8
Gambar 1.6 Hibdridisasi sp3 pada metana
Bila pada metana hanya terbentuk ikatan C – H bagaimana dengan ikatan antar karbon karbon dalam etana memiliki panjang ikatan 1.54 Å dan kekuatan
ikatan 88 kkal/mol. Untuk ikatan C-H memiliki karakteristik yang sama dengan metana. etana dua karbon membentuk ikatan satu sama lain melalui overlap orbital spkarbon membentuk satu itan sigma (σ). Tiga orbital sp3 lain pada setiap karbon overlap dengan orbital 1s atom H membentuk enam ikatan sigma (σ) C – H.
Gambar 1.7
Pembentukan ikatan pada etana
Karbon sp3 Ikatan karbon sp3 - sp3
etana
Hibridisasi sp3 CH4
H bagaimana dengan ikatan antar karbon karbon dalam etana memiliki panjang ikatan 1.54 Å dan kekuatan
H memiliki karakteristik yang sama dengan metana. Pada etana dua karbon membentuk ikatan satu sama lain melalui overlap orbital sp3 dan setiap
lain pada setiap karbon overlap
Kimia Organik
9
Pada etena, H2C = CH2, terdapat ikatan rangkap pada ikatan antar karbonnya. Atom karbon tidak menggunakan orbital s dan p untuk berikatan, tetapi menggunakan orbital baru yang mempunyai tingkat energy setara dan berbentuk segitiga planar, yaitu orbital sp2.
Gambar 1.8 Hibridisasi sp2
Gambar 1.9
Pembentukan ikatan pada etena
Pada etena dua orbital sp2 dari kedua atom karbon yang berisi masing-masing satu electron akan overlap ujung ke ujung sehingga akan membentuk ikatan σ C – C. sedangkan dua orbital p yang masing-masing berisi satu electron akan overlap sisi ke sisi membentuk ikatan π antara atom C dan C. jadi pada ikatan C dan C terbentuk dua ikatan yaitu ikatan σ dan ikatan π (ikatan rangkap).
Ikatan pada karbon dan karbon bisa berupa ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, atau ikatan rangkap tiga. Etuna atau HC≡CH adalah salah satu senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga karbon-karbon. Ikatan rangkap tiga menggunakan orbital sp sebagai hasil dari hibridisasi satu orbital 2s dan satu orbital 2p, dua orbital 2p lainnya tidak berubah.
Hibridisasi sp2
Karbon sp2 Karbon sp2 Ikatan rangkap karbon-karbon
Dua orbital sp dari dua atom karbon membentuk satu ikatan σ sedang dua orbital p akan membentuk ikatan π. Jadi, pada ikatan rangkap tiga akan terbentuk satu ikatan σ dan dua ikatan π.
Pembentukan ikatan pada etena
C. IKATAN KIMIA
Atom dapat terikat menjadi molekuldengan berbagai cara karena struktur elektron berbeda-beda. Ikatan kimia terjadi karena atom berkecenderungan untuk mempunyai konfigurasi seperti gas mulia yaitu unsur golongan 8A dalam sistem periodik. Unsurgolongan IA, logam alkali, mempunyai satu elektron terluar, unsur pada golongan ini berkecenderungan membentuk konfigurasi gas mulia dengan melepaskan satu elektron sehingga membentuk kation. Ukuran kemampuan melepaskan elektron disebut energi ionisasi. Atom-atom golongan logam alkali mempunyai energi ionisasi rendah sehingga
Karbon tereksitasi
Kimia Organik
10
Gambar 1.10 Hibdridisasi sp
Dua orbital sp dari dua atom karbon membentuk satu ikatan σ sedang dua orbital p akan membentuk ikatan π. Jadi, pada ikatan rangkap tiga akan terbentuk satu ikatan σ dan
Gambar 1.11 Pembentukan ikatan pada etena
Atom dapat terikat menjadi molekuldengan berbagai cara karena struktur elektron Ikatan kimia terjadi karena atom berkecenderungan untuk mempunyai
konfigurasi seperti gas mulia yaitu unsur golongan 8A dalam sistem periodik. Unsurgolongan IA, logam alkali, mempunyai satu elektron terluar, unsur pada golongan ini
membentuk konfigurasi gas mulia dengan melepaskan satu elektron sehingga membentuk kation. Ukuran kemampuan melepaskan elektron disebut energi
atom golongan logam alkali mempunyai energi ionisasi rendah sehingga
Karbon tereksitasi Hibridisasi sp
Ikatan rangkap tiga
Dua orbital sp dari dua atom karbon membentuk satu ikatan σ sedang dua orbital p akan membentuk ikatan π. Jadi, pada ikatan rangkap tiga akan terbentuk satu ikatan σ dan
Atom dapat terikat menjadi molekuldengan berbagai cara karena struktur elektron Ikatan kimia terjadi karena atom berkecenderungan untuk mempunyai
konfigurasi seperti gas mulia yaitu unsur golongan 8A dalam sistem periodik. Unsur-unsur golongan IA, logam alkali, mempunyai satu elektron terluar, unsur pada golongan ini
membentuk konfigurasi gas mulia dengan melepaskan satu elektron sehingga membentuk kation. Ukuran kemampuan melepaskan elektron disebut energi
atom golongan logam alkali mempunyai energi ionisasi rendah sehingga
Kimia Organik
11
bersifat elektronegatif, sedangkan atom yang berada di kanan dan tengah tabel periodik unsur memiliki kemampuan melepaskan elektron yang lemah sehingga mempunyai energi ionisasi yang tinggi. Sedangkan unsur golongan halogen 7A berkecenderungan membentuk konfigurasi gas mulia dengan cara menarik elektron sehingga membentuk anion. Kemampuan menarik elektron ini disebut afinitas elektron. Unsur pada bagian kanan tabel periodik mempunyai afinitas elektron tinggi sehingga unsur-unsur ini bersifat elektronegatif. Ikatan yang terbentuk antara senyawa yang mempunyai energi ionisasi rendah dan afinitas elektron tinggi disebut dengan ikatan ion. Contohnya adalah ikatan dalam NaCl. Molekul NaCl terbentuk dari ikatan ion Na+ dan Cl- melalui gaya elektrostatik.
Apabila sepasang elektron digunakan bersama antara dua atom disebut ikatan kovalen. Ikatan kovalen ini diperkenalkan pertama kali oleh G.N Lewis pada tahun 1916. Ikatan kovalen dapat digambarkan dengan struktur lewis, dimana elektron terluar digambarkan sebagai titik. Contohnya hidrogen mempunyai 1 titik, karbon 4 titik. Contohnya; H2, Cl2, C2H4, C2H2. ikatan antara C dan H atau C dan Cl akan membentuk 4 ikatan kovalen. Banyaknya ikatan kovalen yang terbentuk oleh atom tergantung pada banyaknya elektron tambahan yang diperlukan agar atom itu mencapai suatu konfigurasi gas mulia. Contoh :
Orang yang pertama kali mengemukakan bahwa C dalam semua senyawa organik tetap bervalensi 4 adalah Kekule (1859). Dapat diperlihatkannya dengan menggambarkan tangan-tangan valensi Kekule ini identik dengan ikatan kovalen. Model penggambaran lain untuk ikatan kovalen adalah dengan struktur kekule. Dimana ikatan digambarkan sebagai sebuah garis. Satu ikatan (garis) merupakan pasangan elektron. Pada struktur kekule pasangan elektron bebas pada kulit terluar dapat diabaikan. Contoh :
Atom dengan kelektronegatifan yang sama atau hampir sama akan membentuk ikatan kovalen nonpolar, contoh : H2, N2, CH4, C2H6. bila keelektronegatifan antar atom yang membentuk ikatan berbeda maka akan terbentuk ikatan kovalen polar yaitu suatu ikatan
Metana (CH4) Air (H2O)
Kimia Organik
12
dengan distribusi rapat elektron yang tidak merata. Dsitribusi elektron dalam molekul polar dapat dilambangkan oleh muatan parsial + dan - contoh : H+ - Cl- atau H – Cl
Dari uraian di atas dapat diketahui, bahwa : 1. Ikatan ion dihasilkan dari perpindahan elektron dari satu atom ke atom lain 2. Ikatan kovalen dihasilkan dari penggunaan bersama-sama sepasang elektron oleh dua
atom 3. Atom memindahkan atau membuat pasangan elektron untuk mencapai konfigurasi gas
mulia. Konfigurasi ini biasanya adalah delapan elektron dalam kulit terluar. Teori ini disebut aturan oktet.
D. RUMUS KIMIA DALAM KIMIA ORGANIK
Etana memiliki 2 atom C dan 6 atom H, C2H6. Perbandingan terkecil dari C dan H dalam etana adalah 1 :3 atau CH3. CH3 dalam etana ini dikenal dengan nama rumus empiris sedangkan C2H6 adalah rumus molekul. Rumus empiris menggambarkan jenis atom dan perbandingan terkecilnya dalam suatu molekul. Rumus molekul menggambarkan jumlah atom yang sesungguhnyaa dalam molekul dan bukan hanya perbandingannya. Rumus struktur menunjukkan struktur dari molekul yaitu muatan dari kaitan atom-atomnya. Rumus struktur ini perlu diketahui untuk dapat menerangkan atau meramalkan kereaktifan kimia sehingga rumus struktur adalah yang paling berguna dari berbagai jenis rumus.
CH3 C2H6
Penggambaran struktur molekul dapat menggunakan rumus titik, rumus garis, dan rumus termampatkan (rumus ringkas). Rumus lewis atau rumus titik jarang digunakan, yang umumnya rumus garis atau rumus kekule untuk setiap pasangan electron.
rumus empirik etana rumus molekul etana rumus strukturetana
Rumus titik Rumus garis
H C C H
H H
H H
Kimia Organik
13
Pada rumus garis sebagian atau semua garis ikatan dapat diabaikan, sehingga disebut sebagai rumus yang dimampatkan atau rumus ringkas. Semua garis ikatan pada hidrogen dapat diabaikan sehingga hidrogen ditulis langsung setelah atom yang mengikatnya. Pada gugus bercabang garis vertikal yang menunjukkan posisi percabangan pada rantai utama dapat dituliskan. Tetapi pada rumus ringkas lebih jauh, semua ikatan diabaikan, bila molekul mempunyai dua atau lebih gugus atom yang identik dapat digunakan tanda kurung untuk gugus atom yang mengulang diikuti subskrip yang menunjukkan berapa kali banyaknya gugus ditemukan pada posisi tersebut dalam molekul.
Selain rumus garis suatu molekul organik dapat digambarkan dengan garis ikatannya
saja, atom karbon dan hidrogen diabaikan tetapi untuk heteroatom (N,O, X) dapat ditampilkan. 2-kloropentana dapat digambarkan sebagai berikut dalam rumus garis-ikatan CH3CH3CH2CHCH3= | Cl
Senyawa dengan ikatan rangkap juga dapat digambarkan dengan rumus garis ikatan
CH3C = CHCHCH3 = | CH3 Pada senyawa siklik rumus ringkas garis ikatan dapat digambarkan dengan bentuk poligon sesuai jumlah atom karbon penyusunnya.
Dapat dimampatkan menjadi CH3CH3 H C C H
H H
H H
H2C
H2C CH2
H2C
H2C
HC CH
CH2
=
=
Cl
Kimia Organik
14
LATIHAN 1. Hibridisasi apa yang terbentuk pada ikatan molekul karbon di bawah ini yang
ditunjukkan dengan tanda panah ?
2. Tentukan rumus yang lebih ringkas dari : CH3CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2Cl
| Cl
3. Tentukan rumus garis-ikatan untuk molekul CH3CH2CH2CH2CH2OH 4. Tentukan rumus empirik, rumus molekul, rumus struktur, dan rumus struktur garis-
ikatan untuk sikloheksana. 5. Tentukan rumus ringkas dari molekul dibawah ini :
Petunjuk Jawaban Latihan 1. Untuk mengetahui jenis hibridasi pada suatu atom karbon, yang perlu diperhatikan
adalah jenis ikatan dan berapa banyak jumlah atom lain yang terikat pada atom karbon tersebut. Struktur yang ditanyakan tersebut adalah struktur untuk 3-n-propil-1-heptena. Rumus yangt ditunjukkan di atas adalah rumus garis ikatan dimana tidak semua atom digambarkan dalam ikatannya. Pada atom karbon terdapat 3 hibridisasi yaitu sp3, apabila karbon mengikat 4 atom lain, sp2 apabila karbon mengikat 3 atom lain, dan sp apabila karbon mengikat 2 atom lain. Pada tanda panah a merupakan atom karbon mengikat 4 atom lain yaitu 2 atom C dan 2 atom H, sehingga atom karbon a ini mengalami hibridisasi sp3. Pada karbon yang ditunjukkan tanda panah b, menunjukkan atom karbon yang mengikat 3 atom yang lain yaitu 2 atom C dan 1 atom atom hidrogen. Sehingga karbon b ini mengalami hibridisasi sp2.
a
b
Kimia Organik
15
2. CH3CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2Cl | Cl
Molekul senyawa ini mengandung gugus metil (CH3), metilena (CH2), dan Cl. Karena
ada gugus yang mengalami pengulangan yaitu gugus metilena, maka gugus ini bisa diringkas dengan menggabungkan dalam tanda kurung dan diberi subskrip. Terdapat 2 gugus Cl sehingga gugus ini diletakkan sesuai dengan perlekatannya.
Sehingga rumus diatas dapat diringkas lagi menjadi : CH3(CH2)4CHCl(CH2)2Cl
3. Penggambaran struktur garis-ikatan untuk molekul berdasarkan pada orbital dari hibrid dari atom karbon CH3CH2CH2CH2CH2OH, sehingga rumus garis-ikatan untuk struktur ini adalah :
HO
1-pentanol
4. Sikloheksana merupakan senyawa siklik 6 anggota karbon dengan ikatan tunggal, sehingga jumlah hidrogen yang terikat pada masing-masing karbon adalah 2. Sehingga dapat dibuat rumus molekulnya adalah C6H12, rumus empiriknya dalah CH2, rumus strukturnya :
H2C
H2CCH2
CH2
CH2
H2C
5. Untuk membuat rumus ringkas harus dipahami bahwa setiap ujung dari struktur dan perpotongan garis adalah atom karbon. Setiap karbon akan mengikat 4 atom lain pada ikatan tunggal, dan 3 atom lain pada ikatan rangkap dua. Percabangan dapat dituliskan dalam tanda kurung. Jadi, rumus ringkas untuk senyawa tersebut adalah : CH3CH2CH=CHCH2C(CH3)3
RINGKASAN 1. Pada awal perkembangannya kimia organik didefinisikan sebagai ilmu yang
mempelajari benda-benda hidup. 2. Sekarang ini kimia organik dikenal sebagai ilmu yang mempelajari senyawa organik
atau senyawa karbon. 3. Karbon merupakan atom terpenting yang dipelajari dalam ilmu kimia organik.
Struktur garis-ikatan
Kimia Organik
16
4. Karbon dapat berikatan dengan atom-atom lain seperti H, O, N, S dan unsur halogen dengan berbagai jenis ikatan seperti ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, atau rangkap tiga.
5. Ikatan karbon dengan atom lain dapat menggunakan orbital hidrid sp3 seperti pada metana dimana karbon mengikat 4 atom lain, sp2 bila karbon mengikat 3 atom lain dengan ikatan rangkap 2, dan orbital hibrid sp bila karbon mengikat 2 atom lain dengan ikatan rangkap tiga.
6. Hidrokarbon dapat memiliki rumus empirik yaitu rumus yang menggambarkan perbandingan terkecil dari atom-atom penyusunannya, rumus molekul menggambarkan jumlah atom yang sesungguhnyaa dalam molekul dan bukan hanya perbandingannya. Rumus struktur menunjukkan struktur dari molekul yaitu muatan dari kaitan atom-atomnya.
TES 1 1. Karbon menempati bagian utama dalam studi ilmu kimia karena karbon adalah atom
yang unik, sifat khas dari atom karbon adalah : A. Hanya dapat terikat dengan atom hidrogen B. Dapat membentuk ikatan hidrogen C. Dapat membentuk ikatan kovalen D. Karbon dalam CO2 berikatan ion
2. Yang termasuk dalam golongan senyawa organik adalah
A. CO2 dan CH4 B. CO2 dan CaCO3 C. CH4 dan CH3CH2OH D. CaCO3 dan CH3CH2OH
3. Pasangan molekul yang membentuk ikatan kovalen adalah :
A. CH4 dan Cl2 B. CO2 dan NaCl C. HCl dan NaCl D. CaCO3 dan CH4
4. Rumus empirik untuk senyawa C4H8O2
A. (CH2)4O B. C2H4O C. (C2H4)O D. (C2H4)2O
Kimia Organik
17
5.
Dari struktur diatas manakah yang menunjukkan hibridisasi sp2 A. 1 dan 3 B. 2 dan 4 C. 3 dan 4 D. 2 dan 3
6. Bagaimanakah rumus ringkas dari senyawa berikut ini :
A. CH3CH2CH=CHCH2CH2CH3 B. CH3(CH2)2CH=CHCH2CH3 C. CH3(CH2)2CH=CH
| CH2CH3
D. CH3CHCH=CH | CH2CH3
7.
Pada struktur diatas nomor 1, 2, dan 3 menunjukkan hibridisasi : A. sp, sp2, dan sp3 B. sp, sp3, dan sp3 C. sp, sp2, dan sp2 D. semuanya sp
8. Banyaknya hibridisasi sp3 pada senyawa ini adalah :
1
2
3
4
CH3
1
2 3
Kimia Organik
18
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
9. Rumus garis-ikatan untuk senyawa (CH3)3CCH2CH=CHCH2CH3 yang seusai adalah : A.
B.
C.
D.
10. Geraniol adalah suatu monoterpenoid yang mempunyai struktur seperti di bawah ini.
Bagaimana rumus molekul untuk geraniol : OH
A. C10H21O B. C10H20O C. C10H18O D. C10H17O
Kimia Organik
19
TOPIK 2 Isomer, Stereoisomer, Gugus Fungsional dan Tatanama
Pada topik 1 telah dipelajari tentang rumus kimia, suatu molekul dapat mempunyai rumus empirik, rumus molekul, dan rumus struktur. Sebagai contoh senyawa dengan rumus molekul C4H10bila diringkas akan menjadi (C2H5)2. Rumus C2H5ini merupakan rumus empirik. Sedangkan C4H10bila digambarkan sesuai susunan atom-atomnya akan mempunyai beberapa struktur yang berbeda. Penyusunan dalam struktur-struktur yang berbeda inilah yang akan kita bahas dalam bagian “isomer”.
Di bidang farmasi tentu kita tidak asing dengan alkohol yang mempunyai berbagai
fungsi, sebagai bahan bakar, antiseptik atau bahan pelarut. Nama alkohol sendiri merupakan nama untuk penggolongan senyawa organik yang mempunyai gugus fungsi hidroksil atau –OH. Senyawa yang sering kita sebut alkohol yang dapat digunakan sebagai antiseptik merupakan jenis senyawa alkohol yang mempunyai nama etanol atau etil alkohol (CH3CH2OH).
Gambar 1.12 Etanol atau etil alkohol
H3CCH2
H2C
CH3
n- butana
H3CCH
CH3
CH3
2- metilpropana
Isomer dari C4H10
Kimia Organik
20
Selain alkohol tentu kita juga sudah mengenal asam cuka, bahan yang sering kita jumpai untuk memberi rasa asam pada makanan seperti bakso atau acar. Asam cuka merupakan nama lain dari asam asetat atau asam etanoat yang merupakan golongan senyawa asam karboksilat, yaitu senyawa organik mempunyai gugus karboksil (-COOH). Dari uraian ini ternyata senyawa organik mempunyai ciri yang berbeda-beda yang tentunya akan mengakibatkan penamaan yang berbeda. Untuk memudahkan mempelajari senyawa organik yang beraneka ragam maka dikembangkan sistem yang mengklasifikasikan senyawa organik berdasarkan gugus fungsionalnya. Gugus fungsional merupakan bagian molekul senyawa organik yang menjadi sifat khas dari molekul dan pusat kereaktivan dari molekul tersebut.
Mengapa asam cuka mempunyai nama asetat dan asam etanoat? apa yang membedakan kedua penamaan tersebut?. Pada awal penemuan suatu senyawa organik, penamaan senyawa tersebut belum memiliki keteraturan, senyawa organik bisa diberi nama berdasarkan penemunya atau sumbernya. Sebagai contoh, asam semut merupakan nama lain dari asam formica atau asam format, yaitu suatu golongan senyawa karboksilat yang paling sederhana yang diperoleh dari penyulingan semut merah. Semut merah dalam bahasa latin adalah formica. Nama asetat dan formiat ini yang disebut nama trivial atau nama lazim. Tetapi dengan makin banyaknya senyawa organik yang telah ditemukan maka diperlukan suatu sistem penamaan yang sistematis dan teratur untuk itu digunakan sistem tatanama senyawa organik yang disebut dengan IUPAC yaitu The International Union of Pure and Applied Chemistry.
A. ISOMER
Suatu molekul kimia organik bisa jadi memiliki jenis dan jumlah atom yang sama tetapi
penyusunannya dalam strukturnya berbeda. Peristiwa dimana senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul sama tetapi rumus strukturnya tidak sama disebut sebagai isomer. Berdasarkan penyusunannya dalam bidang isomer dibedakan menjadi dua yaitu isomer struktur dan isomer ruang atau stereoisomer. Isomer struktur dibedakan menjadi isomer rantai, isomer gugus fungsi dan isomer tempat/posisi. Sedangkan isomer ruang atau stereoisomer dibedakan menjadi isomer geometris (cis-trans) dan isomer optis.
Variasi dalam struktur molekul karena urutan atom yang terikat dalam rantai karbon disebut sebagai isomer rantai. Sebagai contoh C5H12 bisa jadi menunjukkan tigastruktur yang berbeda yaitu :
H3CH2C
H2C
H2C CH3
n-pentana
H3CH2C
HC CH3
CH3
2-metilbutana
H3C C CH3
CH3
CH3
2,2-dimetilpropana
Kimia Organik
21
atau C4H8O2 dapat berupa senyawa asam karboksilat yang berbeda susunan atom-atom dalam strukturnya, contohnya :
Asam karboksilat dan ester merupakan pasangan isomer dimana jumlah dan jenis atom penyusunnya sama. Tetapi asam karboksilat dan ester mempunyai gugus fungsi yang berbeda. Jenis isomer ini disebut sebagai isomer gugus fungsi. Contoh pasangan isomer gugus fungsi lainnya adalah alkohol dengan eter dan aldehid dengan keton. Contoh isomer gugus fungsi asam butanoat dengan metil propanoat (C4H8O2), propanol dengan etil metil eter (C3H8O), propanal dengan propanon (C3H7O).
O
OH
O
OH
Asam butanoat asam 2-metil propanoat
O
OH
O
OCH3
Asam butanoat metilpropanoat
CH3-CH2-CH2OH CH3-CH2-O-CH3
Propanol metoksi etana
(metil etil eter)
O O
propanal propanon
Kimia Organik
22
Asam 2-hidroksi propanoat dan asam 3-hidroksi propanoat merupakan golongan senyawa karboksilat dengan adanya gugus hidroksil pada rantai karbonnya. Kedua senyawa ini mempunya jumlah dan jenis atom yang sama tetapi posisi dari gugus fungsi hidroksilnya berbeda. Isomer jenis ini disebut sebagai isomer posisi atau tempat. Isomer ini bersangkut paut dengan posisi dari gugus fungsi pada rantai C.
B. STEREOISOMER
Pembahasan mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, yaitu bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain. Isomer yang masuk dalam kategori stereoisomer adalah isomer geometri atau biasa disebut isomer cis-trans dan isomer optis.
Isomer geometri (cis-trans) ini disebabkan adanya ikatan rangkap dua sehingga molekul menjadi kaku (rigid), sehingga susunan atomnya tertentu.
Isomer optis terjadi pada senyawa yang mempunyai atom C asimetris. Atom C asimetris adalah atom C yang keempat gugus/atom yang terikat padanya mempunyai kelektronegatifan yang tidak sama. Senyawa yang mempunyai atom C asimetris demikian
O
OH
HO
O
OHHO
Asam 2-hidroksi propanoat Asam 3-hidroksi propanoat
O
HO O
OHasam oksalat
OH
OHO
HOO
OH
asam tartrat
Kimia Organik
23
akan dapat memutar bidang polarisasi cahaya terkutub sifat yang demikian ini disebut senyawa yang optik aktif. Apabila senyawa tersebut dapat memutar bidang polarisasi ke kanan disebut dexter (d) atau diberi tanda (+), sedangkan yang dapat memutar ke kiri disebut levosa (l) atau diberi tanda (-). Berdasarkan teori Van’t Hoff- Le Bel asam tartrat (bentuk d dan l) merupakan bayangan cermin satu sama lain. Sehingga kristal atau zat tersebut asimetrik. Jika pada suatu zat pada setiap molekulnya mempunyai n buah atom C asimetris maka jumlah maksimum isomer ruangnya = 2n buah
Tabel I.1 Rumus proyeksi asam tartrat
I II III IV
COOH
H−C−OH
HO−C−H
COOH
COOH
HO−C−H
H−C−OH
COOH
COOH
H−C−OH
H−C−OH
COOH
COOH
HO−C−H
HO−C−H
COOH
Catatan : 1. Bentuk I dan II disebut enantiomer (isomer antipoda) merupakan bayangan cermin
total. 2. Bentuk I dan III adalah stereoisomer (isomer sebagian). 3. Bentuk III dan IV identik. Suatu bentuk meso. 4. Bentuk enantiomer mempunyai sifat-sifat fisis yang sama, misalnya ; titik leleh.
Kelarutan, Ka sama. Kecuali rotasinya yang satu kanan (d) yang lainnya kiri (l) 5. campuran rasemat/rasemik adalah campuran dua macam zat optik aktif (bentuk d-
dan l-) sehingga daya putarnya saling meniadakan.
C. GUGUS FUNGSIONAL DAN TATA NAMA
Gugus fungsi merupakan bagian molekul yang mempunyai kereaktivan kimia. Senyawayang mempunyai gugus fungsi sama akan mengalami reaksi kimia yang sama. Untuk senyawa dengan gugus fungsi sama maka akan lebih mudah menggunakan rumus umum untuk senyawa-senyawa tersebut. Sebagai contoh : etana merupakan senyawa alkana mmepunyai rumus molekul CH3-CH3 pada senyawa ini hanya mempunyai ikatan C-H. rumus umum untuk alkana dituliskan sebagai R-H, dimana R menyatakan gugus alkil. Gugus alkil pada CH3CH3 adalah CH3CH2-. CH3OH dan CH3CH2OH merupakan contoh senyawa alkohol yang mempunyai gugus fungsi –OH, sehingga rumus umum untuk alkohol dituliskan sebagai R-OH, dimana pada CH3CH2OH gugus R atau gugus alkilnya adalah CH3CH2-.
Kimia Organik
24
Beberapa gugus fungsional untuk senyawa organik seperti ditunjukkan dalam tabel 1.1 berikut ini :
Tabel 1.1 Beberapa gugus fungsional dan golongan senyawa organik
Setelah mempelajari tentang penggolongan senyawa organik berdasarkan gugus fungsinya maka akan lebih mudah untuk mempelajari senyawa kimia berdasarkan golongannya dan cara penamaannya. Pada akhir abad 19 nama kimia organik disistematikkan dengan menghubungkan nama senyawa dan strukturnya. Sistem ini disebut dengan nama Jenewa atau sistem IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). IUPAC adalah organisasi yang bertanggung jawab meneruskan perkembangan tata nama kimia.
Gugus fungsional Nama golongan Rumus umum Nama umum
-C-C- alkana R-H alkana
-C=C- alkena R2C=CR2 alkena
-C≡C- alkuna RC≡CR’ alkuna
-C-X haloalkana
(X=halogen)
R-X haloalkana
-C-OH alkohol R-OH alkanol
-C-O-C- eter R-OR’ alkoksialkana
O
-CH
aldehid
O
R-CH
alkanal
O
-C-
keton
O
R-C-R’
alkanon
O
-C-OH
asam karboksilat
O
R-C-OH
Asam alkanoat
O
-C-O
ester
O
R-C-OR’
Alkilalkanoat
-NH2 amina RNH2, R2NH, R3N alkilamina
O
-C-NH2
amida
O
R-C-NH2
alkanamida
-C≡N nitril R-C≡N alkananitril
Kimia Organik
25
1. Alkana dan sikloalkana Dasar sistem IUPAC ialah nama alkana rantai lurus. Senyawa-senyawa alkana diatur
sedemikian rupa sehingga dalam satu deret akan berbeda hanya satu gugus metilena (CH2) dengan tetangga terdekatnya. Pengelompokkan senyawa ini yang disebut dengan deret homolog dan senyawanya disebut homolog.
Tabel.1.2 Deret homolog sepuluh senyawa alkana pertama
Jumlah Karbon Struktur Nama
1 CH4 metana 2 CH3CH3 etana 3 CH3CH2CH3 propana 4 CH3(CH2 )2CH3 butana 5 CH3(CH2 )3CH3 pentana 6 CH3(CH2 )4CH3 heksana 7 CH3(CH2 )5CH3 heptana 8 CH3(CH2 )6CH3 oktana 9 CH3(CH2 )7CH3 nonana
10 CH3(CH2 )8CH3 dekana
Dalam deret homolog di atas, semua senyawa alkana berakhiran dengan –ana, suatu akhiran IUPAC untuk tata nama dalam bahasa Indonesia atau akhiran –ane dalam bahasa Inggris. Alkana merupakan senyawa hidrokarbon jenuh yang hanya terdiri dari atom karbon dan atom hidrogen. Alkana disebut sebagai hidrokarbon jenuh karena hanya mempunyai ikatan tunggal antar atom karbonnya. Senyawa alkana disebut juga sebagai senyawa alifatik
Bila alkana alifatik merupakan senyawa alkana dengan rantai terbuka, maka terdapat senyawa alkana yang strukturnya membentuk cincin. Golongan senyawa ini yang disebut sebagai senyawa alisiklik (alifatik siklik). Penamaan senyawa alisiklik berdasarkan banyaknya atom karbon dalam cincin dengan penambahan awalan siklo.
Bila senyawa alkana rantai terbuka tanpa percabangan diberi nama berdasarkan
jumlah atom karbon penyusunnya sesuai deret homolog, untuk senyawa kimia organik yang bercabang penamaan dilakukan dengan mempertimbangkan rantai induk dengan cabang atau rantai sampingnya. rantai induk adalah rantai lurus yang terpanjang. Rantai samping
Siklopentana sikloheksana
Kimia Organik
26
atau rantai cabang adalah gugus alkil yang terikat pada rantai induk. Suatu gugus alkil dari rantai samping atau cabang dinamai menurut jumlah karbon penyusunnya sesuai deret homolog dengan mengubah akhiran ana menjadi –il.
Pada contoh di atas rantai induknya adalah alkana dengan anggota tujuh karbon
sehingga disebut sebagai heptana. Rantai cabangnya berupa alkana dengan satu karbon sehingga diberi nama metil yang terletak pada posisi karbon ketiga. Sehingga senyawa tersebut diberi nama sebagai 3-metilheptana.
Senyawa organik bisa jadi tidak hanya memiliki rantai samping tunggal yang sederhana, kadang senyawa organik bisa mempunyai rantai samping yang bercabang. Beberapa gugus Untuk rantai samping mempunyai nama khusus misalnya untuk propil dan butil. Contohnya pada propil CH3CH2CH2-, gugus propil yang tidak bercabang diberi namadengan awalan n-(normal),sedangkan bila ada cabang metil pada ujung rantai samping alkil diberi awalan iso-(dari kata isomerik) yaitu isopropil.
Contoh lain pada gugus butil, bisa berupa n-butil, isobutil, sekunder (sec-butil) atau tersier butil (tert-butil). Isobutil merupakan gugus butyl yang mempunyai cabang metil pada karbon ujung rantai. Sekunder butil mempunyai dua cabang metil yang terikat pada karbon kepala. Karbon kepala adalah karbon rantai samping yang terikat langsung pada induk. Gugus butil tersier (tert-butil atau t-butil) memiliki tiga karbon yang terikat pada karbon kepala.
Contoh:
Rantai induk suatu senyawa organik dapat memiliki lebih dari satu percabangan. Penamaan untuk cabang yang lebih dari satu ini memakai aturan penamaan diurutkan secara alfabetis menurut ejaan bahasa inggris, misalnya metil dan fenil maka penamaan
H3C CH2 CH2
propil (n-propil)
H3C CH
CH3
isopropil
H3CH2C C
H
H2C
H2C
H2C CH3
CH3
H3C CH CH2
CH3
isobutil
H3C CH2 CH
CH3
Sec-butil
H3C C
CH3
CH3 ter-butil
H3C CH2 CH2 CH2
n-butil
H3C CH2 CH2 CH2
n-butilsiklopentana
H3C C
CH3
CH3
Ter-butilsikloheksana
Kimia Organik
27
untuk fenil diletakkan setelah metil, masing-masing cabang diberikan nomor yang menunjukkan posisi lekatan, jika ada lebih dari satu cabang yang sama pada induk maka gugus cabang tersebut digabung.
2. Alkena dan alkuna
Alkena dan alkuna merupakan hidrokarbon tidak jenuh dengan ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga. Penamaan pada alkena dan alkuna menggunakan akhiran –ena dan –una untuk ikatan ganda tiga. Bila rantai induk mengandung empat karbon atau lebih digunakan nomor awalan untuk menunjukkan posisi ikatan rangkap atau ganda tiga tersebut yang nomornya serendah mungkin.
penomoran untuk menunjukkan posisi ikatan rangkap pada karbon pertama yaitu
angka 1 pada struktur diatas dapat dihilangkan bila hanya ada satu posisi yang memungkinkan dan tidak ada masalah dalam kedudukan gugus fungsinya. Suatu senyawa organik kadang bisa memiliki lebih dari satu ikatan rangkap. Pada senyawa dengan lebih dari ikatan rangkap maka penamaannya harus mencantumkan nomor yang menunjukkan posisi dari ikatan rangkap tersebut.
H3CHC C
H
H2C
H2C CH3
CH2
CH3
H3C
2-etil-3-metilheksana
H3C CH3
CH3
1,3,5-trimetilsikloheksana
H3C CH
CH CH2 CH3
2-pentena
CH3
3-metilsikloheksena
H3C CH2 CH C C CH3
CH3
4-metil-2-heksuna
H2C CH CH
CH2
1,3-butadiena
H3C CH CH
CH CH
CH2
CH3
5-metil-1,3-heksadiena
HC C CH2 C C CH2 CH3
1,4-heptadiuna
Kimia Organik
28
3. Alkohol Alkohol adalah senyawa organik dengan gugus fungsi –OH (hidroksil). Penamaan
untukalkohol (R-OH) menggunakan nama hidrokarbon induk dari deret alkanadengan huruf -a akhir diubah menjadi –ol. Prinsip penamaan pada alkohol gugus hidroksil tersebut memperoleh nomor serendah mungkin.
4. Amina Penamaan untuk amina sederhana atau alkil amina (RNH2, R2NH atau R3N) adalah
dengan gugus alkil tersebut yang diikuti dengan akhiran amina. Untuk Substituen yang terikat pada nitrogen penamaannya kadang-kadang didahului oleh awalan N-.
CH3CH2CH2NH2 (CH3)2NH (CH3)2NCH2CH3
propilamina dimetilamina etildimetilamina (N,N-dimetiletilamina)
5. Aldehid dan keton Aldehid adalah senyawa organik dengan gugus fungsi karbonil (-C=O) pada ujung
rantai. Penamaan untuk aldehid disesuaikan dengan alkana dimana akhiran –a diganti dengan –al. Karena gugus fungsi aldehid terletak pada karbon ujung makagugus aldehid dianggap karbon 1.
Keton adalah suatu senyawa organik dengan gugus fungsi keto, yaitu gugus karbonil yang terletak bukan pada karbon ujung.
H3C CH2 CH2 CH2 OH
1-butanol H3C CH2 CH2 C
OH
CH3
CH3
2-metil-2-pentanol
H3CHC
H2C C H
O
CH3
3-metilbutanal
H3CH2C C H
O
propanal
C
O
Gugus keto
Kimia Organik
29
Gugus keto tidak dapat berada pada awal sebuah rantai karbon, sehingga pada senyawa keton diperlukan penomoran, kecuali untuk propanon atau karbon sederhana lainnya. Penomoran untuk gugus keto adalah serendah mungkin dengan akhiran nama keton adalah –on. 6. Asam karboksilat dan ester
Asam karboksilat merupakan senyawa dengan gugus karboksil pada karbon ujung. Penamaan untuk asam karboksilat seperti halnya pada aldehid karena gugus karboksil harus berada pada awal sebuah rantai karbon sehingga tidak diperlukan nomor. Dan imbuhan nama untuk asam karboksilat adalah asam –oat.
Ester merupakan senyawa derivat atau turunan asam karboksilat. suatu ester serupa dengan asam karboksilat tetapi hidrogen asam digantikan oleh gugus alkil. Penamaan untuk senyawa ester dilakukan dengan menyebutkan gugus alkil esternya terlebih dahulu kemudian diikuti dengan nama asam karboksilatnya dengan menghilangkan nama asam.
7. Senyawa benzen
Bila senyawa benzena sebagai induk maka penamaannya dimulai dari substituennya dan diikuti dengan nama benzena. Tetapi bila cincin benzen terikat pada rantai alkana yang memiliki suatu gugus fungsi atau pada suatu rantai alkana yang terdiri dari 7 atom atau lebih, maka benzen dianggap sebagai substituen dengan nama fenil.
Gugus alkil ester = metil Gugus karboksilat = butanoat Nama senyawa = metilbutanoat
H2C C
O
O CH3
H2CH3C
H3C C CH3
O
propanon 3-metil-2-heksananon
H3C CHC
H2C
H2C CH3
CH3
O
H3C C
O
OH
Asam etanoat (nama trivial = asam asetat)
Kimia Organik
30
Benzena sebagai substituen : 8. Prioritas tata nama
Suatu senyawa organik kadang memiliki lebih dari satu substituen. Misalnya : CH2C=CCH2CH≡CH2bagaimana memberi nama senyawa ini? 2-heksen-5-una atau 4-heksen-1-una ? ClCH2CH2CH2CH2OH, apa nama yang sesuai ? 1-kloro-4-butanol atau 4-kloro-1-butanol ? Untuk itu dikembangkan suatu prioritas untuk nomor awalan. Sehingga substituen dengan prioritas lebih tinggi akan memperoleh nomor awalan lebih rendah.
Tabel.I.2 Prioritas tata nama gugus fungsional pilihan
Struktur parsial Nama
-CO2H asam -oat
C
O
H
-al
C
O
-on
-OH -ol
-NR2 -amina
C C -ena
C C -una
R-, C6H5-, Cl-, Br-, -NO, etc Substituen awal
NO2
nitrobenzena
CH
CH3
CH3
isopropilbenzena
CH
OH
CH3
2-fenil-2-etanol
Kimia Organik
31
Berdasarkan tabel prioritas di atasa maka nama yang tepat untuk senyawa CH2C=CCH2CH≡CH2adalah 2-heksen-5-una. ClCH2CH2CH2CH2OH nama yang tepat untuk
senyawa ini adalah 4-kloro-1-butanol. D. REAKSI DASAR SENYAWA ORGANIK
Senyawa organik dapat mengalami berbagai reaksi. Reaksi dasar yang dapat terjadi
adalah reaksi adisi, substitusi, eliminasi, dan penataan ulang.
1. Reaksi adisi Reaksi adisi terjadi apabila dua molekul bergabung menjadi satu molekul baru tanpa
ada pengurangan atom. Contoh reaksi ini adalah reaksi yang terjadi pada senyawa alkena. CH3CH2C=CH2 + HCl
2. Reaksi substitusi Reaksi substitusi terjadi bila 2 molekul bereaksi menghasilkan dua produk baru yang
merupakan pergantian atau pertukaran suatu gugus atom oleh gugus atom yang lain.
CH3-CH3 + Br-Br CH3CH2Br + H-Br
etana bromoetana
3. Reaksi eliminasi Reaksi eliminasi merupakan kebalikan dari reaksi adisi, bila reaksi adisi terjadi dari
molekul dengan ikatan rangkap yang akan menjadi ikatan tunggal. Pada reaksi eliminasi terjadi reaksi dari ikatan tunggal yang akan berubah menjadi ikatan rangkap karena adanya penghilangan beberapa atom/gugus atom
-OH CH3CH2CH=CH2 + HCl |
4. Penataan ulang (rearrangement) Reaksi penataan ulang terjadi apabila molekul mengalami penataan ikatan tanpa
adanya penambahan, penghilangan, atau penggantian gugus atom, hanya akan terjadi perpindahan/perubahan posisi gugus atom. Pada reaksi penataan ulang akan menghasilkan suatu isomer.
CH3CH2CH=CH2
katalis asam CH3CH=CH2CH3
1-butena 2-butena
H3C CH2 CH CH2
Cl H
H3C CH2 CH CH2
Cl H
Kimia Organik
32
H3C CH2 CO
OH
CH3CH2CH2CHCH3
OH
HOCH2CHCH2CH3
CH3
O ║ CH3CCHCH2CH2CH3
│ CH3
LATIHAN 1. Tuliskan isomer fungsi dari senyawa berikut ini :
a.
B. CH3CH2CH2CH2OH
a. H3C CH2 C
O
CH2 CH3 2. Apa nama senyawa berikut ini :
a. CH2=CHCH=CHCH=CH2 b.
c.
d. (CH3)2NCH2CH3 3. Tentukan struktur dari senyawa berikut ini :
a. 3-etilheptana b. 3-sec-butilsikloheksena c. 3-metil-1-butanol
4. Tuliskan isomer struktur dari C6H14 5. Tuliskan reaksi adisi untuk 2-metil-1-pentena dengan HBr
Petunjuk Jawaban Latihan 1. Isomer fungsi adalah senyawa yang mempunyai rumus molekul sama tetapi gugus
fungsinya berbeda. pasangan isomer untuk isomer fungsi adalah asam karboksilat dengan ester, alkohol dengan eter, dan keton dengan aldehid.
Pada soal a merupakan golongan senyawa asam karboksilat yaitu asam pentanoat sehingga isomernya adalah ester yaitu metil etanoat
Kimia Organik
33
H3C CO
OCH3
Soal b adalah golongan senyawa alkohol yaitu 1-butanol sehingga isomer fungsinya adalah eter. Jadi salah satu isomer fungsinya adalah dietileter
CH3CH2-O-CH2CH3 Soal c adalah golongan senyawa keton yaitu 3–pentanon, isomer fungsinya adalah
aldehid, jadi isomer fungsinya adalah pentanal
CH3CH2CH2CH2CHO
2. Untuk menjawab soal nomor 2 maka kita perlu melihat kembali tentang aturan tata nama untuk senyawa organik. a. senyawa ini mempunyai ikatan rangkap dua sehingga termasuk golongan alkena.
Terdapat 3 ikatan rangkap pada posisi karbon no 1,3 dan 5 sehingga nama senyawa ini adalah 1,3,5-heksatriena
b. senyawa ini mempunyai gugus hidroksil pada posisi karbon nomor 2, gugus alkilnya merupakan alkana rantai lurus yang terdiri dari 5 anggota karbon, sehingga nama senyawa ini adalah 2-pentanol
c. seperti pada soal b, senyawa ini juga memiliki gugus hidroksil (-OH) yang terletak di ujungm sehingga karbon yang mengikat –OH ini diberi nomor 1. Rantai induknya merupakan karbon 4 anggota, dan mempunyai substituen metil pada posisi karbon kedua sehingga nama untuk senyawa ini adalah 2-metil-1-butanol
d. terdapat gugus karbonil pada posisi karbon kedua. Gugus karbonil di tengah merupakan ciri untuk senyawa keton. Rantai induknya merupakan hidrokarbon 6 anggota. Terdapat substituen metil pada posisi karbon ketiga. Sehingga nama untuk senyawa ini adalah 3-metil-2-heksanol
e, pada senyawa ini terdapat atom N yang mengikat 2 metil (CH3) dan etil (CH2CH3) sehingga penamaannya menjadi etildimetilamina atau N,N-dimetiletilamina.
3. a. 3-etilheptana, senyawa ini mempunyai rantai induk heptana yaitu alkana 7
anggota karbon dengan substituen etil pada karbon nomor 3. Jadi strukturnya :
H3C CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH3
H2C CH3
b. 3-sec-butilsikloheksana, merupakan rantai siklik 6 karbon dengan ikatan rangkap (sikloheksena) substituen sekunder butil terikat pada karbon nomor 3. Penomoran dimulai dari karbon yang mempunyai ikatan rangkap.
Kimia Organik
34
CH
CH2
CH3
CH3
c. 3-metil-1-butanol, senyawa ini merupakan senyawa alkohol dengan anggota 4 karbon, yang mempunyai substituen pada karbon nomor 3, gugus hidroksil (OH) ada di ujung (karbon nomor 1)
H3C CH CH2 CH2
OH
CH3
4. Isomer struktur dari C6H14. Isomer adalah senyawa yang mempunyai rumus molekul sama tetapi rumus strukturnya berbeda.
5. Reaksi adisi untuk 2-metil-1-pentena dengan HBr, reaksi adisi adalah reaksi antara dua reaktan yang akan menghasilkan senyawa baru melalui penggabungan kedua reaktan tersebut. Reaksi adisi dapat terjadi pada senyawa alkena dengan halida yang akan berubah menjadi senyawa alkilhalida. Reaksi antara 2-metil-1-pentena dengan HBr akan menghasilkan 1-bromo-2-metil-pentana.
H3C CH CH2 CH2 CH3
CH3 H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
H3C CH CH CH3
CH3CH3 H3C CH2 CH CH2 CH3
CH3
H3C CH2 C CH3
CH3
CH3
n-heksana 2-metilpentana
3-metilpentana
2,2-dimetilbutana
2,3-dimetilbutana
H3C CH2 CH2 C CH2
CH3
H Br H3C CH2 CH2 C CH2
CH3 Br
H
+
Kimia Organik
35
RINGKASAN 1. Isomer adalah senyawa yang memiliki jenis dan jumlah atom yang sama tetapi
penyusunannya dalam strukturnya berbeda. 2. Berdasarkan penyusunannya dalam bidang isomer dibedakan menjadi dua yaitu
isomer struktur dan isomer ruang atau stereoisomer. Isomer struktur dibedakan menjadi isomer rantai, isomer gugus fungsi dan isomer tempat/posisi. Sedangkan isomer ruang atau stereoisomer dibedakan menjadi isomer geometris (cis-trans) dan isomer optis.
3. Gugus fungsi merupakan bagian molekul yang mempunyai kereaktivan kimia. Senyawa yang mempunyai gugus fungsi sama akan mengalami reaksi kimia yang sama.
4. Penamaan untuk senyawa organik menggunakan sistem IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Penamaan sistem IUPAC mengikuti deret homolog.
5. Alkana merupakan hidrokarbon jenuh karena hanya mempunyai ikatan tunggal antar atom karbonnya. Senyawa alkana yang strukturnya membentuk cincin disebut sebagai sikoalkana.
6. Alkena dan alkuna merupakan hidrokarbon tidak jenuh dengan ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga. Penamaan pada alkena dan alkuna menggunakan akhiran –ena dan –una untuk ikatan ganda tiga.Alkohol adalah senyawa organik dengan gugus fungsi –OH (hidroksil).
7. Penamaan untukalkohol (R-OH) menggunakan nama hidrokarbon induk dari deret alkana dengan huruf -a akhir diubah menjadi –ol.
8. Penamaan untuk amina sederhana atau alkil amina (RNH2, R2NH atau R3N) adalah dengan gugus alkil tersebut yang diikuti dengan akhiran amina.
9. Aldehid adalah senyawa organik dengan gugus fungsi karbonil (-C=O) pada ujung rantai. Penamaan untuk aldehid disesuaikan dengan alkana dimana akhiran –a diganti dengan –al.
10. Asam karboksilat merupakan senyawa dengan gugus karboksil pada karbon ujung.Asam karboksilat merupakan senyawa dengan gugus karboksil pada karbon ujung.
11. Ester merupakan senyawa derivat atau turunan asam karboksilat. suatu ester serupa dengan asam karboksilat tetapi hidrogen asam digantikan oleh gugus alkil.
12. Senyawa benzena merupakan senyawa siklik aromatik. 13. Suatu senyawa bisa memiliki lebih dari satu substituen gugus fungsi, penamaan untuk
senyawa dengan lebih dari gugus fungsi ini mengikuti aturan prioritas tata nama. 14. Reaksi yang dapat terjadi pada senyawa organik adalah reaksi adisi, substitusi,
eliminasi, dan penataan ulang.
Kimia Organik
36
TES 2 1. Senyawa-senyawa berikut ini yang mempunyai isomer adalah :
A. CH4 B. C2H5 C. C3H8 D. C4H10
2. Isomer fungsi dari pentanol adalah :
A. pentanal B. etilpropileter C. asam pentanoat D. pentanon
3. Penamaan yang kurang tepat adalah :
A. asam 5,5-dimetilheksanoat B. 1-bromo-3-nitropentana C. 2-etil-3,5-dimetilheksana D. 2-kloro-3-butena
4. Urutan naiknya prioritas tatanama gugus fungsional yang benar adalah :
A. R- , C6H5-, Cl- B. R-, -C≡C-, -NR2 C. -CO2H, -OH, -NR2 D. NR2-, -C≡C-, -R-
5. Apa nama IUPAC untuk senyawa berikut ini : (CH3)2C=CHCH3 A. 1,1-dimetil-1-propena B. isopropilpropena C. 2-metil-2-butena D. 2-metil-3-butena
6. Reaksi eliminasi senyawa 1-kloroheksana akan menghasilkan :
A. 1-kloroheksena B. Heksena C. Heksana D. Heksuna
Kimia Organik
37
H3C CH2 CH2 CH2
OH
H3C CH CH CH3
OHCH3
H3C CH2 CH CH3
OH
c H3C CH CH2
OHCH3
7. butanol merupakan senyawa golongan alkohol yang mempunyai rumus molekul C4H10O, struktur berikut ini yang bukan merupakan isomer dari butanol adalah : A. B. C. D.
8. Apa nama IUPAC untuk senyawa ini :
A. 2-metil-3-fenilpentanol B. 3-metil-2-fenilpentanol C. 3-fenilpentanol D. 3-fenil-4-metilpentanol
9. Berikut ini pernyataan yang tidak sesuai untuk reaksi substitusi adalah :
A. Reaksi terjadi pada alkana dengan X2 B. Hasil reaksinya merupakan senyawa alkilhalida C. Merupakan kebalikan dari reaksi adisi D. Reaksi etana dengan Br2 akan menghasilkan bromoetana
10. Banyaknya isomer dari asam pentanoat adalah : A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
Kimia Organik
38
Petunjuk Jawaban Tes
Tes 1 1. C karbon akan membentuk ikatan kovalen dengan atom lain (H, O, N, S, dan
halogen) dengan ikatan tunggal, rangkap, atau rangkap tiga 2. C CO2 dan CaCO3 bukan termasuk senyawa organik walaupun mengandung atom
karbon, karena keduanya tidak termasuk dalam deret homolog 3. A NaCl dan CaCO3 tidak terbentuk dengan ikatan kovalen 4. B rumus empirik untuk C4H8O2 adalah C2H4O karena menggambarkan
perbandingan komposisi atom-atom yang paling kecil 5. D karbon no 1 dan 4 mengikat 4 atom lain sehingga hibridisasinya adalah sp3
sedangkan karbon 2 dan 3 mengikat 3 atom lain sehingga hibridisasinya adalah sp2
6. C rantai induk dari senyawa ini adalah alkena 5 karbon dengan ikatan rangkap pada C nomor 1 dan terdapat rantai samping etil pada karbon nomor 2 sehingga jawaban yang tepat adalah C.
7. B pada karbon dengan panah nomor 1 mengikat 2 atom lain, karbon 2 dan 3 mengikat 4 atom lain.
8. C atom karbon yang mengikat 4 atom pada senyawa tersebut adalah 4, yaitu :
9. A pada senyawa (CH3)3CCH2CH=CHCH2CH3 memiliki 9 atom karbon dengan rantai
induknya terdiri dari 7 atom, 2 substituen metil pada karbon no 6, dan ikatan rangkap pada karbon no 3 sehingga rumus garis-ikatan yang seseuai adalah yang A
10. C rumus molekul untuk geraniol adalah C10H18O. Susunan atom dalam strukturnya dapat digambarkan sebagai berikut :
CH2HC
CH2C
H2C
CCH3
OH
H3C
CH3
Kimia Organik
39
Tes 2 1. D senyawa yang memiliki isomer adalah paling sedikit memiliki jumlah karbon 4 2. B isomer fungsi dari alkohol adalah etersehingga isomer fungsi dari pentanol
adalah etilpropileter 3. D karena ikatan rangkap (alkena) menempati prioritas penamaan yang lebih tinggi
dibandingkan halogen, sehingga penamaan yang tepat adalah 3-kloro-2-butena 4. B pada tabel prioritas tata nama gugus alkil (R) menempati urutan paling bawah
diikuti C≡C- dan -NR2 5. C rantai induknya adalah alkena dengan jumlah karbon 4 (butena), ikatan rangkap
dan substituen metil ada pada karbon nomor 2 sehingga nama yang tepat adalah 2-metil-2-butena
6. B eliminasi alkilhalida akan menghasilkan alkena 7. D jumlah karbon pada D adalah 5 karbon 8. B merupakan senyawa alkohol berupa pentanol, gugus aromatiknya menjadi fenil
pada posisi karbon ke-3 dan substituen metil pada karbon ke-2 9. C kebalikan dari reaksi adisi adalah eliminasi 10. A asam pentanoat mempunya 3 isomer struktur
Kimia Organik
40
Daftar Pustaka Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1,
edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey: Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara
Kimia Organik
41
BAB II SENYAWA HIDROKARBON
Wardiyah, M.Si, Apt
PENDAHULUAN
Seperti sudah diuraikan di bab 1 bahwa sebagian besar senyawa kimia yang kita jumpai
sehari-hari merupakan senyawa organik yang mempunyai atom karbon sebagai penyusunnya. Hidrokarbon adalah senyawa organik yang tersusun dari atom karbon dan hidrogen. Berdasarkan penyusunannya dalam struktur shidrokarbon dibedakan menjadi hidrokarbon alifatik, alisiklik, dan aromatik. Hidrokarbon alifatik adalah senyawa organik yang tersusun oleh karbon dan hidrogen dalam rantai terbuka. Hidrokarbon alifatik dapat berupa alifatik jenuh dan tidak jenuh. Alifatik jenuh apabila di dalam struktur molekulnya hanya mempunyai ikatan tunggal. Sedangkan alifatik tidak jenuh apabila di dalam srtukturnya terdapat ikatan rangkap. Hidrokarbon alisiklik adalah senyawa organik yang tersusun dalam suatu cincin atau rantai tertutup. senyawa aromatik merupakan hidrokarbon yang tersusun dalam cincin yang memiliki ketidakjenuhan yang tinggi dan memiliki aroma atau bau yang khas. Pembagian senyawa hidorkarbon dapat dilihat dalam bagan dibawah ini :
Kimia Organik
42
Senyawa karbon
alifatik
siklik
CxHy
Alkana Alkena Alkuna
CxHyOz
Alkohol Eter Aldehid Keton Asam karboksilat Ester
CxHy Alkil halogenida
CxHyNz Alkil amina
Homosiklik
alisiklik
Aromatik
Sikloalkana sikloalkena
contoh : Benzena Fenol Toluena Asam benzoat Anilin TNT dll
Heterosiklik
contoh : Piridin Furan Tiofena Kafein Nikotin dll
polisiklik contoh : Naftalena Antrasena Fenantrena dll
Pada bab 2 ini kita akan membahas senyawa hidrokarbon alifatik dan alisiklik yaitu alkana, sikloalkana, alkena, dan alkuna. Banyak senyawa yang mengandung ikatan rangkap yang ditemukan di alam, diantaranya adalah muscalure suatu zat penarik seks dari lalaNeoprena adalah suatu karet sintetik yang dibuat dari polimerisasi kloroprena.
Gambar 2.1 Beberapa contoh senyawa alkena
Untuk mengenal penggolongan senyawa organik lebih lanjut, maka pada bab 2 akan dibagi dalam dua kegiatan belajar yang akan membahas tentang senyawa hidrokarbon alkana dan sikloalkana, alkena dan alkuna.
Setelah mempelajari bab 2 ini mahasiswa diharapkan mumum pembelajar yaitu mahasiswa dapat :1. menyebutkan penggolongan senyawa hidrokarbon berdasarkan strukturnya2. menerapkan prinsip tata nama pada senyawa hidrokarbon3. menuliskan persamaan reaksi yang dapat terjadi pada 4. menuliskan reaksi pembuatan senyaw hidrokarbon sederhana5. menyebutkan beberapa contoh senyawa hidrokarbon yang ada di alam dan terkait
bidang kefarmasian Tujuan instruksional umum di atas dijabarkan dalam tujuan isntruks
lebih spesifik. Sehingga mahasiswa diharapkan dapat :1. membedakan senyawa alkana, sikloalkana, alkena, dan alkuna2. menyebutkan rumus umum dari alkana, sikloalkana, alkena, dan alkuna3. mengidentifikasi senyawa alkana dan sikloalkana4. memberikan penamaan pada senyawa alkana dan sikloalkana5. menuliskan rumus struktur untuk senyawa alkana dan sikloalkana6. menjelaskan sifat-sifat senyawa alkana dan sikloalkana 7. menjelaskan hubungan struktur dan sifat8. menuliskan contoh reaksi pada senyawa alkana9. menuliskan reaksi pembuatan alkana10. menyebutkan contoh senyawa alkana dan sikloalkana yang ada di alam11. menyebutkan kegunaan senyawa alkana dan sikloalkana dalam bidang farmasi12. menidentifikasi senyawa alken13. memberikan penamaan pada senyawa alkena sederhana14. menuliskan struktur dari senyawa alkena sederhana
muscalure
Kimia Organik
43
Pada bab 2 ini kita akan membahas senyawa hidrokarbon alifatik dan alisiklik yaitu alkana, sikloalkana, alkena, dan alkuna. Banyak senyawa yang mengandung ikatan rangkap yang ditemukan di alam, diantaranya adalah muscalure suatu zat penarik seks dari lalaNeoprena adalah suatu karet sintetik yang dibuat dari polimerisasi kloroprena.
Gambar 2.1 Beberapa contoh senyawa alkena
Untuk mengenal penggolongan senyawa organik lebih lanjut, maka pada bab 2 akan dibagi dalam dua kegiatan belajar yang akan membahas tentang senyawa hidrokarbon alkana dan sikloalkana, alkena dan alkuna.
Setelah mempelajari bab 2 ini mahasiswa diharapkan mencapai tujuan instruksional umum pembelajar yaitu mahasiswa dapat :
menyebutkan penggolongan senyawa hidrokarbon berdasarkan strukturnyamenerapkan prinsip tata nama pada senyawa hidrokarbon menuliskan persamaan reaksi yang dapat terjadi pada senyawa hidrokarbon sederhanamenuliskan reaksi pembuatan senyaw hidrokarbon sederhana menyebutkan beberapa contoh senyawa hidrokarbon yang ada di alam dan terkait
ujuan instruksional umum di atas dijabarkan dalam tujuan isntruksional khusus yang lebih spesifik. Sehingga mahasiswa diharapkan dapat :
membedakan senyawa alkana, sikloalkana, alkena, dan alkuna menyebutkan rumus umum dari alkana, sikloalkana, alkena, dan alkuna mengidentifikasi senyawa alkana dan sikloalkana memberikan penamaan pada senyawa alkana dan sikloalkana menuliskan rumus struktur untuk senyawa alkana dan sikloalkana
sifat senyawa alkana dan sikloalkana menjelaskan hubungan struktur dan sifat-sifat dari alkana
an contoh reaksi pada senyawa alkana menuliskan reaksi pembuatan alkana menyebutkan contoh senyawa alkana dan sikloalkana yang ada di alam menyebutkan kegunaan senyawa alkana dan sikloalkana dalam bidang farmasimenidentifikasi senyawa alkena memberikan penamaan pada senyawa alkena sederhana menuliskan struktur dari senyawa alkena sederhana
neoprena
Pada bab 2 ini kita akan membahas senyawa hidrokarbon alifatik dan alisiklik yaitu alkana, sikloalkana, alkena, dan alkuna. Banyak senyawa yang mengandung ikatan rangkap yang ditemukan di alam, diantaranya adalah muscalure suatu zat penarik seks dari lalat.
Untuk mengenal penggolongan senyawa organik lebih lanjut, maka pada bab 2 akan dibagi dalam dua kegiatan belajar yang akan membahas tentang senyawa hidrokarbon
encapai tujuan instruksional
menyebutkan penggolongan senyawa hidrokarbon berdasarkan strukturnya
senyawa hidrokarbon sederhana
menyebutkan beberapa contoh senyawa hidrokarbon yang ada di alam dan terkait
ional khusus yang
menyebutkan kegunaan senyawa alkana dan sikloalkana dalam bidang farmasi
Kimia Organik
44
15. menjelaskan hubungan struktur dan sifat-sifat dari alkena 16. menuliskan contoh reaksi yang terjadi pada alkena 17. menuliskan reaksi pembuatan senyawa alkena 18. menjelaskan prinsip reaksi alkena berdasarkan aturan markovnikov 19. menyebutkan contoh senyawa alkena dalam bidang kefarmasian dan kegunaanya 20. mengidentifikasi senyawa alkuna 21. memberikan penamaan pada senyawa alkuna sederhana 22. meuliskan struktur dari senyawa alkuna sederhana 23. menjelaskan hubungan struktur dan sifta-sifat dari alkuna 24. menuliskan contoh reaksi yang terjadi pada alkuna 25. menuliskan reaksi pembuatan senyawa alkuna 26. menyebutkan contoh senyawa alkuna dalam bidang kefarmasian dan kegunaannya
Kimia Organik
45
Topik 1 Alkana dan Sikloalkana
Kita telah pelajari sebelumnya di bab 1 bahwa senyawa alkana adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang terdiri dari atom karbon dan hidrogen. Alkana dikatakan jenuh karena dalam strukturnya hanya terdiri dari ikatan tunggal antara C dan H. dua molekul alkana yang paling sederhana yang sudah kita bahas di bab 1 adalah metana dan etana.
Ikatan tunggal antara C – H pada alkana terbentuk karena overlap ikatan σ pada orbital hibridisasi sp3. Metana sebagai molekul alkana yang paling sederhana memiliki bentuk molekul tetrahedra dengan sudut ikatan antara H – C – H adalah 109,50. Etana yang merupakan alkana dengan anggota dua karbon juga mempunyai bentuk tetrahedral dengan sudut ikatan antara H – C – H adalah 1090.
Gambar 2.2 Bentuk struktur tetrahedral dan bola pada metana
Alkana adalah golongan senyawa hidrokarbon alifatik jenuh. Alifatik berasal dari
bahasa yunani aleiphatos yang artinya lemak. Sejak dahulu lemak sudah dikenal sebagai contoh senyawa organik yang mempunyai gugus ester dan hidrokarbon.
Alkana memiliki rumus umum CnH2n+2 atau CnH2n+1- H atau R-H Jika satu atom H hilang, maka rumus molekulnya menjadi CnH2n+1 atau R-, maka gugus baru itu disebut alkil. Pemberian nama untuk senyawa alkana menggunakan akhiran –ana. Penulisan rumus molekul dari alkana dapat menggunakan rumus termampatkan atau rumus ringkas dengan mengabaikan semua ikatannya. Karbon dengan tiga ikatan C – H dapat digambarkan dengan CH3. Apabila ada pengulangan gugus metilena (CH2) dapat disatukan dalam tanda kurung
H
C
H
HH
metana
H
C
H
CH H
H
H
etana
metana
Kimia Organik
46
dengan menggunakan subskrip. Misalnya, pentana dapat dituliskan dengan CH3CH2CH2CH2CH3 atau rumus ringkas menjadi CH3(CH2)3CH3.
Bila pada BAB 1 sudah disebutkan sepuluh alkana pertama dalam deret homolog, berikut ini merupakan dua puluh alkana pertama dalam deret homolog :
Tabel 2.1 Dua Puluh Pertama Alkana Rantai Tidak Bercabang
Nama Rumus molekul Nama Rumus molekul
Metana CH4 Undekana CH3(CH2)9CH3
Etana CH3CH3 Dodekana CH3(CH2)10CH3
Propana CH3CH2CH3 Tridekana CH3(CH2)11CH3
Butana CH3(CH2)2CH3 Tetradekana CH3(CH2)12CH3
Pentana CH3(CH2)3CH3 Pentadekana CH3(CH2)13CH3
Heksana CH3(CH2)4CH3 Heksadekana CH3(CH2)14CH3
Heptana CH3(CH2)5CH3 Heptadekana CH3(CH2)15CH3
Oktana CH3(CH2)6CH3 Oktadekana CH3(CH2)16CH3
Nonana CH3(CH2)7CH3 Nonadekana CH3(CH2)17CH3
Dekana CH3(CH2)8CH3 Eikosana CH3(CH2)18CH3
Suatu alkana yang kehilangan satu hidrogen disebut sebagai alkil. Gugus alkil bukan
merupakan gugus yangstabil sehingga alkil tidak bisa berdiri sendiri. Alkil merupakan suatu substituen dari molekul lain yang lebih besar. Penamaan gugus alkil berdasarkan nama alkananya dimana akhiran –ana pada alkana akan berubah menjai –il. Contohnya gugus alkil dari metana adalah metil, gugus alkil dari heksana adalah heksil.
Beberapa gugus alkil Alkana dengan satu rumus molekul misalnya C4H10 bisa mempunya lebih dari satu
rumus struktur, yaitu bisa membentuk normal butana atau metilpropana. Senyawa ini yang disebut sebagai isomer rantai. C4H10 merupakan alkana terkecil yang dapat membentuk isomer. Semakin banyak atom karbonnya maka semakin banyak isomer yang bisa terbentuk.
H
C
H
CH
H
H
etil
H
C
H
H
metil
C C C
H
H
H
H
H
H
H
propil
Kimia Organik
47
pembahasan tentang isomer sudah kita bahas di Bab 1 Topik 2. Silahkan saudara pelajari kembali apabil ada yang kurang jelas.
Bila alkana merupakan senyawa hidrokarbon jenuh rantai lurus maka sikloalkana
adalah senyawa hidrokarbon yang membentuk cincin (siklik). Sikloalkana memiliki rumus umum (CH2)n. Sikloalkana paling sederhana adalah siklopropana yang merupakan cincin tiga anggota.
Beberapa senyawa sikloalkana sederhana
A. PENAMAAN ATAU NOMENKLATUR
Alkana diberi nama sesuai dengan penamaan dalam deret homolognya. Pemberian nama berdasarkan tata nama IUPAC. Aturan untuk penamaan pada senyawa alkana adalah sebagai berikut : 1. Jika berupa alkana rantai lurus tanpa percabangan, beri nama sesuai dengan jumlah
atom C-nya (lihat Bab 1, Topik 2, bagian tata nama alkana) 2. Jika alkana mempunyai cabang atau rantai samping, maka gunakan langkah-langkah
berikut : 1) tentukan rantai induknya, yaitu rantai terpanjang dalam senyawa tersebut.
Rantai diluar rantai induk dianggap sebagai rantai cabang atau substituen. Jika ada dua rantai terpanjang, pilih rantai terpanjang yang mempunyai substituen terbanyak.
H3CCH2
H2C
CH3
n- butana
H3CCH
CH3
CH3
2- metilpropana
siklopropana siklobutana siklopentana sikloheksana
CH3CH2CH2CH2CH
CH2CH3
CH3
Rantai induk : heptana Substituen : metil Nama : 3-metilheptana
H3C CH CHCH2CH2CH3
CH3 CH2CH3 2-metil-3-etilheksana bukan 3-isopropilheksana
Kimia Organik
48
2) Beri nomor pada rantai induk sedemikian rupa sehingga gugus cabang akan mendapat nomor terkecil. Jika ada rantai samping dengan urutan yang sama dari kedua ujung, perhatikan salah satu ujung yang substiuen keduanya lebih dekat dengan substituent pertama.
3) Kenali rantai samping yang terikat pada induknya dan beri nama sesuai nomor urutnya. Jika terdapat lebih dari satu gugus cabang yang sama maka gugus cabang harus diberi awalan di-untuk dua gugus cabang yang sama, tri-untuk tiga gugus cabang yang sama, tetra-untuk empat gugus cabang yang sama, dan seterusnya.Bila pada rantai induk terdapat lebih dari satu gugus cabang yang tidak sama, maka urutan pemberian nama (dalam bahasa inggris) berdasarkan abjad.
4) tuliskan nama senyawa organik secara lengkap sebagai kata tunggal.
CH3CH2CH CHCH3
CH3
CH3 12
345
CH3CH2CH CHCH3
CH3
CH3 54
31 2
bukan
Nama yang benar adalah : 2,3-dimetilpentana
CH3CH2 CH
CH2CH3
CH2 CH2 CH
CH3
CH
CH2CH3
CH2CH3
123
45679 8
3,7-dietil-4-metilnonana
CH3 C
CH3
CH3
CH2CH2 CHCH2CH3
CH3 2,2,5-trimetilheptana
CH3 C
CH3
CH3
CH2CH2 CCH2CH3
CH2CH3
CH3
2,2,5-trimetil-5-etilheptana
Kimia Organik
49
Pada rantai alkana terdapat empat macam atom karbon berdasarkan posisi terikatanya atom karbon tersebut, yaitu karbon primer apabila atom C tersebut mengikat satu atom C yang lain. Karbon sekunder apabila atom C tersebut mengikat dua atom C yang lain. Karbon tersier apabila karbon tersebut mengikat tiga atom C lain. Karbon kuartener apabila atom C tersebut mengikat empat atom C yang lain.
Untuk tata nama pada senyawa sikloalkana, penamaannya prinsipnya sama seperti
pada senyawa alkana hanya saja untuk rantai induknya diberi awalan siklo-. Rantai induk senyawa alkana ditentukan dari jumlah karbon penyusun cincinnya. Apabila sikloalkana mempunyai subtituen atau rantai samping maka penamaannya diawali dengan nama substituennya diikuti dengan nama rantai induknya.
CH2CH3
etilsiklopentana Dari contoh senyawa sikloalkana diatas terlihat bahwa jumlah karbon pada substituen
atau rantai samping (metil) lebih kecil dibandingkan dengan senyawa sikliknya, sehingga senyawa tersebut merupakan senyawa sikloalkana tersubstitusi alkil. Bagaimana bila sebaliknya ?jika jumlah karbon pada subtituen lebih besar daripada karbon penyusun cincin maka senyawa tesebut merupakan senyawa alkana tersubstitusi sikloalkil.
CH2CH2CH2CH2CH3
1-siklobutilpentana
Bila sikloalkana memiliki lebih dari satu substituen, maka penomoran diberikan sekecil mungkin.
11
222 3
11
1
4
Keterangan : 1 : karbon primer 2 : karbon sekunder 3 : karbon tersier 4 : karbon kuartener
Kimia Organik
50
CH3H3C
1,3-dimetilsiklopentana
NO2H3CH2C
CH3
1-metil-2-nitro-4-etilsikloheksana
CH2CH3
Br
1-bromo-3-etilsikloheksana B. SIFAT-SIFAT ALKANA
Alkana merupakan senyawa nonpolar karena alkana terbentuk melalui ikatan kovalen dari dua atom dengan keelektronegatifan yang hampir sama. Ikatan kovalen nonpolar yang paling umum terbentuk adalah ikatan antara karbon-karbon dan karbon-hidrogen. Alkana dan sikloalkana yang tidak memiliki gugus fungsi seperti senyawa organik lain cenderung kurang reaktif. Karena sifatnya ini maka alkana sering disebut sebagai paraffin yang berasal dari bahasa latin parum affins yang artinya afinitasnya kecil sekali.
Alkana dapat berupa rantai paling sederhana yaitu metana yang terdiri dari satu karbon sampai dengan rantai yang panjang yang terdiri dari puluhan atau bahkan ratusan karbon. Bentuk senyawa alkana dapat berupa padatan, cairan, atau gas. Untuk alkana rantai lurus C1-C4 berbentuk gas pada temperatur kamar, C5-C17 adalah cairan, dan alkana rantai lurus dengan 18 atom C atau lebih adalah zat padat.
Titik didih senyawa dalam deret homolog akan bertambah sekitar 300C untuk tiap gugus metilena (CH2) tambahan, jadi setiap kenaikan bobot molekul dari senyawa alkana maka titik didihnya akan semakin tinggi karena titik didih suatu senyawa tergantung dari energi yang diperlukan oleh molekul-molekul untuk berubah dari fase cair menjadi fase gas.kenaikan titik didih ini tergantung dari gaya tarik van der waals. Makin panjang molekul maka makin besar gaya tarik van der waals.Sebagai contoh butane mempunyai titik didih 00 C, sedangkan pentana memiliki titik didih 360C. Perubahan titik didih juga dipengaruhi oleh percabangan dalam alkana. Adanya percabangan dalam alkana akan terganggunya gaya tarik van der waals sehingga akan menurunkan titik didih.
Alkana bersifat nonpolar, sehingga alkana tidak larut dalam pelarut air. Alkanaakan larut dalam pelarut yang cenderung nonpolar atau sedikit polar misalnya dalam alkana lain, dietil eter atau benzena. Kelarutan ini diperngaruhi oleh gaya tarik van der waals antara pelarut dan zat terlarut. Alkana tidak dapat bercampur dengan air sehingga alkana akan berada di permukaan air. Sebagai contohnya sering kali kita melihat tumpahan minyak di laut yang mengapung di atas permukaan air laut. Ini terjadi karena minyak merupakan senyawa hidrokarbon yang nonpolar.
Alkana yang memiliki afinitas kecil sehingga alkanakurang reaktif dan relatif inert terhadap senyawa lain. Walaupun demikian alkana masih dapat bereaksi dengan beberapa senyawa. Uraian lebih lanjut tentang reaksi yang terjadi pada alkana akan dibahas di bagian berikutnya dari kegiatan belajar 1 ini.
Kimia Organik
51
C. REAKSI-REAKSI PADA ALKANA
Sudah dibahas dibagian B dua contoh reaksi alkana yaitu pembakaran atau oksidasi dan halogenasi, berikut ini kita akan membahas beberapa contoh reaksi lain yang dapat terjadi pada alkana : 1. Oksidasi
Alkana dapat mengalami reaksi pembakaran dengan oksigen. Pada reaksi pembakaran ini akan dihasilkan karbon dioksida dan air, serta melepaskan energi dalam bentuk kalor (panas). Sebagai contoh reaksi pembakaran metana membutuhkan dua molekul O2 yang akan membebaskan energi sebesar 890 kJ/mol.
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + 890 kJ/mol
2. Substitusi H oleh halogen Selain mengalami reaksi pembakaran, alkana juga dapat bereaksi dengan senyawa
halogen. Reaksinya merupakan reaksi subtitusi. Pada temperatur biasa klor dan brom akan dapat mensubstitusi (mengganti) atom-atom hidrogen dari alkana. Berikut ini merupakan contoh reaksi alkana dengan Cl2 yang diradiasi dengan sinar ultraviolet. Dari reaksi ini akan dihasilkan campuran produk yang terdiri dari CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, dan CCl4 CH4 + Cl2cahaya CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl 3. Nitrasi
Merupakan reaksi antara alkana dengan asam nitrat yang akan menghasilkan nitri alkana. Reaksi ini berlangsung melalui reaksi substitusi H oleh gugus nitro (penitroan).
CH3-CH3 + HO-NO2 pekatCH3-CH2-NO2 + H2O
3. Pirolisis
Terjadi karena peristiwa dekomposisi termal, dimana suatu molekul besar akan pecah menjadi molekul-molekul kecil karena pemanasan tanpa melibatkan oksigen. Peristiwa pirolisis ini disebut juga sebagai cracking.
4. Sulfonasi
Alkana dapat bereaksi dengan asam sulfat yang akan menghasilkan asam alkanasulfonat. Sulfonasi merupakan reaksi antara suatu senyawa dengan asam sulfat. dalam reaksi terjadi pergantian satu atom H oleh gugus –SO3H. R-H + HO-SO3H R-SO3H + H2O
Kimia Organik
52
D. PEMBUATAN ALKANA Alkana dapat dibuat di laboratorium melalui berbagai cara reaksi, diantaranya adalah:
1. Reduksi alkil halida Alkana dapat diperoleh dari reduksi alkil halida dengan menggunakan reduktor logam,
misalnya logam Zn dan dengan adanya garam atau asam yang dapat menghasilkan hidrogen misalnya HCl. Reaksi juga dapat terjadi dengan reduktor logam Na dan alkohol.
Reaksi umummya : RX + Zn + 2 HCl RH + 2ZnCl2 Contoh : 2CH3CH2CH2Cl + Zn + 2 HCl 2CH3CH2CH3 + 2 ZnCl2
2. Hidrogenasi alkena Merupakan reaksi hidrogenasi suatu alkena dengan H2, reaksi ini menggunakan katalis
Nikel (Ni) atau Platinum (Pt)
CH3CH=CH3 Ni CH3CH2CH3
3. Reaksi wurtz
Merupakan reaksi pembuatan alkana dengan memanaskan alkilhalida dengan logam Na.
CH3Br + CH3Br + 2 Na CH3- CH3 + 2 NaBr
4. Reaksi Grignard Reaksi ini dimulai dengan pembentukan suatu reagensia grignard dari alkilhalida yang
direaksikan dengan Mg dalam eter. Hasil reaksinya berupa RMgX (reagensia Grignard). Kemudian reagensia grignard yang terbentuk direaksikan dengan senyawa yang mengandung gugus H aktif seperti air atau alkohol atau asam, sehingga akan terbentuk sneyawa alkohol
CH3CH2CH2Br + Mg eter CH3CH2CH2MgBr
CH3CH2CH2MgBr + H2O CH3CH2CH3 + Mg(OH)Br
E. SENYAWA ALKANA YANG ADA DI ALAM 1. Gas alam
Komposisi gas alam sebagian besar terdiri dari metana sebesar 60 – 90%. Metana merupakan gas alam yang terbentuk dari penguraian selulosa oleh bakteri, karena seringnya terbentuk di dasar rawa kemudian gas-gas ini timbul ke permukaan sehingga sering disebut
Kimia Organik
53
sebagai gas rawa. Contoh gas alam lainnya adalah etana dan propane. Gas alam dan minyak bumi umumnya terdapat bersamaan.
2. Minyak bumi
Minyak bumi terbentuk karena proses sedimentasi dari sisa tumbuhan dan hewan yang lambat laun akan berubah menjadi hidrokarbon. Perbedaan umur, temperature, dan proses pembentukan mimyak bumi akan menghasilkan bermacam-macam hidrokarbon yang bagian-bagiannya berbeda. Sebagai contoh minyak bumi di Indonesia banyak mengandung senyawa aromatik, di Amerika berisi senyawa hidrokarbon jenuh dan di Rusia berisi senyawa siklis.
Minyak bumi yang diperoleh dari alam ini masih merupakan minyak mentah yang belum dapat dimanfaatkan. Minyak mentah ini merupakan campuran dari senyawa alifatik dan aromatic, termasuk sulfur dan nitrogen. Agar dapat diperoleh senyawa yang bisa dimanfaatkan maka minyak mentah harus melalui proses refining atau pemurnian. Minyak bumi ini merupakan sumber energi yang kita manfaatkan sehari-hari. Contohnya adalah bensin, minyak tanah, avtur, dan sebagainya.
3. Batubara
Batubara terbentuk dari hasil peluruhan tumbuhan oleh bakteri dalam berbagai tekanan. Komposisi batubara dibedakan berdasarkan kadar karbon penyusunnya. Batubara keras atau antrasit mengandung kadar karbon terbesar, kemudian batubara bitumen atau batubara lunak, lignit dan terakhir adalah gambut. Pemanasan batubara tanpa oksigen akan menghasilkan gas batubara dengan komponen utama CH4 dan H2, ter batubara, dan kokas (residu) batubara. Bagian yang digunakan sebagai bahan bakar adalah gas batubara dan kokas. Sedangkan ter barubara merupakan komponen batubara yang kaya akan kandungan senyawa aromatic. Pengolahan minyak bumi sebagai sumber energi lebih murah dan tidak banyak memberikan pencemaran udara dibandingkan batubara sehingga sebagian besar bahan organik disintesis dari minyak organik. Akibatnya cadangan minyak bumi di dunia cepat menyusut.
Minyak bumi dan batubara merupakan sumber energi dari alam yang tidak terbarukan, cadangan minyak bumi dan batubara di alam makin lama akan makin habis. Untuki itu perlu dicari sumber-sumber energi alam lainnya. LATIHAN 1. Urutkan titik didih senyawa berikut ini dari yang paling tinggi ke rendah.
A. CH3CH2CH2CH2CH2CH3 B. CH3CH2CH2CH3 C. CH3CH2CH2CH2CH3
D.
CH3CH CH3
CH3
Kimia Organik
54
2. Beri nama pada struktur berikut ini : A.
CHCH2CH3
CH3 B.
CH2CH2CH2CH2CH CCH3
CH3
CH2CH2CH3
CH3CH3
3. Gambarkan rumus struktur dari senyawa berikut ini A. 4-bromo-1,3-dimetilsikloheksana B. 3-etil-2,4-dimetilheptana
4. Tuliskan reaksi yang terjadi pada alkana berikut ini : a. Nitrasi pada etana b. Sulfonasi dari metana
5. Tuliskan reaksi pembuatan alkana berikut ini “ a. Butena butana b. Bromopentana pentana
Petunjuk Jawaban Latihan 1. Pada senyawa alkana, semakin panjang rantai karbon titik didih akan semakin tinggi
titik didihnya, sedangkan percabangan akan menurunkan titik didih. Jadi urutan titik didih senyawa tersebut adalah A, C, B, dan D
2. A pada senyawa sikloalkana apabila jumlah karbon penyusun gugus siklik lebih
sedikit dibandingkan alkana rantai lurus maka sikloalkana sebagai substituen. Struktur ini memiliki gugus siklopropana dan butana, sehingga yang menjadi induknya adalah butana, siklopropana sebagai substituen diberi nama isopropil dan terikat pada karbon butana nomor 2 sehingga nama senyawa ini adalah : 2-siklopropilbutana
B kenali rantai induknya, yaitu rantai terpanjang, beri nomor dari yang terdekat dengan percabangan, kenali substituen dan letaknya. Berikan nama senyawa tersebut dalam satu kata.
CH2CH2CH2CH2CH CCH3
CH3
CH2CH2CH3
CH3CH3
123
456789
10
4,4,5-trimetildekana
Kimia Organik
55
3. A. tentukan gugus induknya yaitu sikloalkana 6 karbon. Tentukan letak substituen sesuai aturan penomoran
CH3
CH3
Br
B. Tahapan untuk mneyelesaikan soal ini, tuliskan rantai induknya, beri nomor tiap
karbon pada induk, letakkan substituen sesuai nomornya.
CH3CHCH
CH2
CH3
CHCH2CH2CH3
CH3CH3
4. A. nitrasi etana
CH3CH3 + HO-NO2 CH3CH2 – NO2 B. Sulfonasi metana
CH4 + HO-SO3H CH3-SO3H + H2O
5. A. Butena butana Reaksi pembuatan alkana melalui hidrogenasi alkena. CH3CH2CH=CH3
NiCH3CH2CH2CH3 B. Bromopentana pentana
Reaksi pembuatan alkana dengan menggunakan jalur reagensia Grignard CH3(CH2)4Br + Mg eter CH3(CH2)4MgBr + H2O CH3(CH2)3CH3 + Mg(OH)Br
RINGKASAN 1. alkana adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang terdiri dari atom karbon dan hidrogen.
Jenuh artinya dalam strukturnya hanya terdiri dari ikatan tunggal antara C dan H yang terbentuk karena overlap ikatan σ pada orbital hibridisasi sp3. Alkana yang kehilangan satu hidrogen disebut sebagai alkil. Sikloalkana adalah senyawa hidrokarbon yang membentuk cincin (siklik). Alkana dan sikloalkana yang tidak memiliki gugus fungsi seperti senyawa organik lain cenderung kurang reaktif.
2. Sifat senyawa alkana : bentuk senyawa alkana C1-C4 adalah gas pada temperatur kamar, C5-C17 adalah cairan, dan alkana rantai lurus dengan 18 atom C atau lebih adalah zat padat.Titik didih senyawa dalam deret homolog akan bertambah sekitar 300C untuk tiap gugus metilena (CH2) tambahan. Adanya percabangan dalam alkana akanmenurunkan titik didih.Alkana bersifat nonpolar, sehingga alkana tidak larut dalam pelarut air.
Kimia Organik
56
3. Reaksi kimia alkana yaitu oksidasi, halogenasi, nitrasi, pirolisis dan sulfonasi. Alkana dapat dibuat melalui jalur reaksi reduksi alkilhalida, hidrogenasi alkena, reaksi wurtz, dan reaksi Grignard.
4. Contoh sumber alkana dari alam adalah gas alam, minyak bumi, dan batu bara. TES 1 1. Apa penamaan yang tepat untuk senyawa berikut ini :
CH3CH2C CH2CH CH3H3C
CHCH2CH2CH3
CH3 CH3
A. 3,5-dimetil-3-isopropiloktana B. 3,5-dimetil-3-propiloktana C. 3-etil-2,3,5-trimetiloktana D. 6-etil-4,6,7-trimetiloktana
2. Pernyataan berikut ini tentang alkana yang tidak tepat adalah :
A. Merupakan senyawa hidrokarbon jenuh B. Mengalami hibridisasi sp3 dan sp2 C. Rumus umumnya CnH2n+2
D. Reaktivitasnya lebih rendah dibandingkan alkena 3. Diantara nama-nama berikut ini manakah yang tepat ?
A. 5-metilheptana B. Isopropiletana C. 4-etil-2,4-dimetilnonana D. t-butilsiklopropana
4. manakah diantara senyawa alkana berikut ini yang berwujud cairan pada temperatur
kamar : 1) butana 2) heptana 3) eikosana 4) dekana 5) undekana A. 1, 2, dan 3 B. 2, 3, dan 4 C. 2, 4, dan 5 D. 1, 3, dan 5
Kimia Organik
57
5. Manakah pernyataan berikut ini yang sesuai untuk sifat fisika kimia alkana ? A. Semakin panjang rantai alkana maka alkana akan berwujud gas B. Setiap penambahan gugus metilena pada rantai alkana akan meningkatkan titik
didih C. Adanya percabangan akan menaikkan titik didih D. Alkana tidak dapat mengalami oksidasi
6. Manakah penamaan yang tepat untuk senyawa berikut ini :
CCH3
H3CCH3
sec-butilsiklopentana
CH3
CH3
H3C1,3, 4-trimetilsikloheksana
n-propilsikloheksana
CH2CH2CH3
3
2
1
4 C(CH3)3t-butilsiklopentana
A. 1 dan 2 B. 2 dan 3 C. 3 dan 4 D. 1 dan 3
7. Berikut ini pernyataan tentang reaksi oksidasi 1 mol propana, yang tidak tepat adalah :
A. dihasilkan 3 mol CO2 B. melepaskan 4 mol H2O C. dibutuhkan 3 mol O2 D. melepaskan kalor
8. Dari struktur berikut ini berapakah jumlah C sekunder :
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
Kimia Organik
58
9. Komposisi terbesar dari gas alam adalah : A. Metana B. Etana C. Propana D. Butana
10. Alkana dapat dibuat melalui reaksi-reaksi di laboratorium, reaksi yang sesuai adalah
A. Propana dibuat dengan hidrogenasi propena dengan katalis Ni B. Reduksi alkilhalida akan menghasilkan suatu alkana apabila direaksikan dengan
katalis Pt C. Reaksi wurtz dapat terjadi dengan melibatkan logam Zn D. alkiliodida yang dioksidasi dengan HI
Kimia Organik
59
Topik 2 Alkena dan Alkuna
Alkena adalah senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap karbon-karbon. Ikatan rangkap ini terbentuk karena overlap ikatan σ dan ikatan π pada orbital hibridisasi sp2. Ikatan sp2 pada alkena akan membentuk sudut ikatan kira-kira 1200.
Senyawa alkena merupakan senyawa tidak jenuh. Nama lain alkena adalaholefin, dari kata olefiant gas (gas yang membentuk minyak), yaitu nama lain untuk etilena (CH2=CH2). Beberapa alkena rantai pendek biasanya diberi nama dengan nama lazimnya.
H2C CH2
etilena
H2C CH CH3
propilena
H2C C CH3
CH3
isobutilena
Adanya ikatan rangkap pada alkena menyebabkan alkena bersifat tidak jenuh karena jumlah hidrogen pada alkena lebih sedikit dibandingkan alkana dengan jumlah karbon yang sama. Alkena mempunyai rumus umum CnH2n, berbeda dari alkana yang memiliki rumus umum CnH2n+2 satu ikatan rangkap pada alkena terbentuk karena berkurangnya dua atom hidrogen. Jumlah ikatan rangkap pada alkena menunjukkan derajat ketidakjenuhan senyawa alkena tersebut. Jika ada lebih dari satu ikatan rangkap maka jumlah hidrogennya akan makin berkurang. Contohnya bila ada suatu senyawa dengan rumus molekul C8H14 dan diketahui senyawa ini merupakan suatu alkena maka kita bisa menghidung derajat ketidakjenuhan dari alkena tersebut dengan menghitung berkurangnya hidrogen dibandingkan dengan alkananya. Alkana dengan anggota delapan karbon mempunyai rumus molekul C8H18 sehingga alkena yang mempunyai rumus molekul C8H14 menunjukkan berkurangnya empat atom hidrogen dibandingkan alkananya. Setiap ikatan merangkap menunjukkan berkurangnya dua atom hidrogen sehingga senyawa alkena dengan rumus molekul C8H14 menunjukkan derajat ketidakjenuhannya adalah dua jadi senyawa tersebut memiliki dua ikatan rangkap.
Alkuna adalah hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga karbon-karbon. Alkuna paling sederhana adalah asetilena ( C C HH ) suatu nama trivial dari etuna.Dalam alkuna atom karbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga akan mengalami hibridisasi sp. Dalam asetilena ikatan rangkap tiga antar karbonnya membentuk ikatan linier dengan sudut 1800. Rumus umum untuk alkuna adalah CnH2n-2.
A. ISOMER CIS-TRANS PADA ALKENA
Isomer cis-trans adalah suatu senyawa yang mempunyai rumus molekul dan letak ikatan atom-atom penyusunnya sama tetapi berbeda dalam penataanatomnya dalam ruang. Isomer cis-trans akan terjadi apabila satu atom karbon ikatan rangkap mengikat substituen yang berbeda dan ada substituen yang sama pada dua karbon iktan rangkap tersebut.
Kimia Organik
60
misalnya pada 2-butena, masing-masing karbon ikatan rangkapnya akan mengikat hidrogen dan gugus metil. Isomer cis-2-butena terjadi apabila kedua substituen metil berada pada sisi yang sama. Sedangkan trans-2-butena terjadi apabila kedua substituen metil berada pada sisi yang berlawanan.
C C
H3C
H H
CH3
C C
H3C
H CH3
H
cis-2-butena trans-2-butena
Senyawa cis 2-butena dan trans 2-butena merupakan dua senyawa dengan sifat fisik
dan kimia yang berbeda. senyawa trans lebih stabil dibandingkan cis karena pada isomer trans kedua gugus sama letaknya berjauhan sehingga tolakan antar kedua gugus menjadi lebih kecil. Isomer cis-trans dapat terjadi tidak hanya pada butena tetapi juga senyawa alkena lain, syaratnya adalah pada ikatan rangkap mempunyai dua gugus yang identik.
C C
Cl
H H
CH3
C C
Cl
H CH3
H
cis-1-kloro-1-propena trans-1-kloro-1-propena
B. PENAMAAN (NOMENKLATUR)
Penamaan untuk alkena digunakan nama alkana tetapi akhiran –ana pada alkana diganti –ena. Sama seperti pada alkana penamaan untuk alkena langkah pertama yang perlu dilakukan adalah menentukan rantai induknya yang berupa rantai terpanjang. Kemudian tentukan substituent yang terikat pada rantai induknya.
CH2=CH2 CH3CH=CH2
etena propena
a. Bila jumlah ikatan rangkap lebih dari satu, maka diberi akhiran diena untuk dua ikatan rangkap, triena untuk tiga ikatan rangkap. CH2=CHCH=CH2 CH2=CHCH=CHCH=CH2 1,3-butadiena 1,3,5-heksatriena
b. Letak ikatan rangkap dinyatakan dengan memberi nomor awalan untuk menunjukkan posisi ikatan rangkap. Jika pada rantai alkena terdapatb gugus fungsional yang memiliki prioritas tatanama yang lebih tinggi, maka penomoran dimulai dari karbon yangpaling dekat dengan gugus fungsi tersebut. Nomor awalan menunjukkan atom karbon darimana ikatan rangkap itu mulai.
Kimia Organik
61
H2C CH CH2CH2CH CH3OH
5-Heksen-2-ol
C CHH3CCl
CH2 CH3
2-Kloro-2-pentena
HC CHH2C CO
OHH3C
Asam 2-pentenoat
Penamaan untuk sikloalkena hampir sama seperti pada alkena, tetapi sikloalkena tidak memiliki ujung sehingga ikatan rangkap pada sikloalkena akan menempati posisi pada C1 dan C2.
1-metilsikloheksena
Br
3-bromosikloheksena
CH3
3-metil-1,4-dimetilsikloheksadiena
Bila alkana yang menjadi substituen dikenal dengan nama alkil karena kehilangan satu atom hidrogen, alkena yang menjadi substituen dikenal sebagai alkenil. Beberapa gugus alkenil mempunyai nama trivial yang sering digunakan yaitu,
CH2
metilena
H2C CH
vinil
H2C CH CH2
alil
Contohnya :
CH2
metilenasiklopentana
H2C CHCl
vinilklorida
H2C CHCH2 Br
alilbromida
Tatanama pada alkuna pada dasarnya sama seperti alkena. Akhiran –ana pada alkana diganti menjadi –una. Ikatan rangkap tiga mendapatkan nomor posisi pada rantai induknya. Bila ada gugus fungsional yang lebih tinggi prioritasnya maka penomoran dimulai dari ujung yang paling dekat dengan gugus fungsi tersebut.
(CH3)3CC CH
3,3-dimetil-1-butuna
HC C CH2CH2CH2C CH1,6-heptadiuna
CH3CH2CHCOH
CH
1-penten-3-ol
Dalam tatanama trivial alkuna yang paling sederhana adalah asetilena sehingga gugus yang terikat pada ikatan rangkap asetilena dianggap sebagai substituen.
C C CH2CH3H3C
IUPAC : 2-pentunatrivial : etilmetilasetilena
Kimia Organik
62
C. SIFAT FISIK ALKENA DAN ALKUNA Sifat fisik alkena dan alkuna praktis identik dengan alkana padanannya. Alkena suku
rendah akan berbentuk gas, suku tengah berbentuk cair, sedangkan suku tinggi yang mengandung lebih dari 18 atom karbon berbentuk padatan. Seperti halnya alkana, setiap penambahan gugus gugus metilena titik didihnya akan naik sekitar 300. Adanya percabangan dalam alkena atau alkuna akan menurunkan titik didih sama seperti halnya pada alkana. Alkana, alkena, dan alkuna merupakan senyawa nonpolar, tetapi alkena dan alkuna sedikit lebih larut dalam air dibandingkan alkana padanannya.
D. REAKSI-REAKSI ALKENA DAN ALKUNA
Walaupun sifat fisik alkena dan alkuna identik dengan alkana, tetapi sifat kimianya berbeda. karena adanya ikatan rangkap menyebabkan alkena dan alkuna lebih reaktif dibandingkan alkana. 1. Reaksi Adisi Alkena dan alkuna dapat mengalami reaksi adisi. Pada reaksi adisi akan terjadi
penambahan atom pada ikatan rangkap. a. Adisi hidrogen Reaksi alkena dengan H2 dikenal juga dengan nama reaksi hidrogenasi. Pada
reaksi ini melibatkan katalis Pt, Ni, atau Pd.
C C + H HC C
HHNi/Pt
alkena alkana
CH3
CH3
+ H HNi/Pt
CH3
CH3
H
H
1,2-dimetil-1-sikloheksena 1,2-dimetilsikloheksana
Reaksi hidrogenasi juga dapat terjadi pada alkuna
HC C CH3 + 2 H2Pt
CH3CH2CH3
Kimia Organik
63
b. Adisi halogen Reaksi adisi dengan halogen dapat terjadi pada alkena maupun alkuna. Reaksi
adisi dengan halogen dikenal juga dengan nama reaksi halogenasi. Reaksi ini umumnya terjadi pada brom dan klor. Karena fluor akan bereaksi meledak dengan senyawa organik sedangkan iod akan membentuk reaksi yang tidak stabil.
Reaksi adisi halogen dapat digunakan untuk mengidentifikasi golongan senyawa alkena. Suatu larutan bromin (Br2) dalam CCl4 atau CH2Cl2 yang berwarna coklat kemerahan apabila ditambahkan pada suatu larutan yang mengandung senyawa alkena maka warna coklat kemerahan tersebut akan hilang.
HC CHH3C CH3+ Br2
CH2Cl2 HC CH
Br Br
H3C CH3
2-butena merah 2,3-dibromobutana (tidak berwarna)
C CH3C CH3+ 2 Br2
CH2Cl2 C C
Br Br
H3C CH3
2-butuna merah2,2,3,3-tetrabromobutana (tidak berwarna)
Br Br
c. Adisi oleh hidrogen halida (HX) HX akan mengadisi ikatan rangkap pada alkena dan menghasilkan alkil halida.
Begitu juga dengan alkuna akan mengalami reaksi adisi dengan HX seperti pada alkena. Reaksi dengan HX dapat terjadi pada HBr, HCl, maupun HI.
H2C CH2 + HBr CH3CH2Br
etena bromoetana
Pada contoh reaksi diatas karena letak ikatan rangkapnya simetris maka hanya akan terbentuk satu jenis senyawa alkilhalida. Bagaimana dengan reaksi yang terjadi pada propena ? Pada reaksi dengan propena ada dua kemungkinan senyawa alkil halida yang akan terbentuk yaitu 2-bromopropana dan 1-bromopropana. Tetapi pada kenyataannya 1-bromopropana tidak terbentuk. . Pada tahun 1869 seorang ahli kimia dari rusia yaitu Vladimir Markovnikov membuat suatu aturan empiris bahwa adisi HX pada alkena atom H akan menuju pada karbon ikatan rangkap yang mempunyai jumlah hidrogen lebih banyak dan X akan menuju pada karbon yang mempunyai subsitituen lebih banyak.
Kimia Organik
64
HC CH2H3C + H Br HC CH2
Br H
H3C + HC CH2H3C
H Brpropena 2-bromopropena 1-bromopropena
tidak terbentuk
Jika reaksi adisi terjadi pada senyawa dengan ikatan rangkap yang mempunyai substituen yang derajatnya sama, maka yang terbentuk adalah produk campuran. Seperti pada 2-pentena berikutnya. Ikatan rangkap pada 2-pentena masing-masing mengikat satu substituen alkil sehingga akan menghasilkan produk campuran 3-kloropentana dan 2-kloropentana.
CH3CH2CH CHCH3 + HCl CH3CH2C CCH3Cl
H
H
HCH3CH2C CCH3
H
H
Cl
H+
2-pentena 3-kloropentana 2-kloropentana
Adisi hidrogen halida dengan aturan markovnikov ini juga berlaku pada senyawa alkuna.
CH3CH2C CH + CH3CH2C CHBr H
HBr
d. Adisi borana Diborana (B2H6) adalah suatu gas toksik yang dalam dietil eter akan berdisosiasi
menjadi borana BH3. Borana akan bereaksi dengan cepat dan kuantitatif dengan alkena membentuk organoborana (R3B). reaksi adisi borana berlangsung dalam tiga tahap. Pada tiap tahapnya satu gugus alkil ditambahkan pada borana.
H2C CH2+ B
H
HH H3C CH2
BH2
H2C CH2
H3C CH2
BH CH2CH3H2C CH2
H3C CH2
B CH2CH3H2CH3C
2. Oksidasi Alkena dapat mengalami reaksi oksidasi yang akan membentuk senyawa glikol (diol),
epoksida, pemaksapisahan (cleavage), dan oksidasi sempurna membentuk CO2 dan H2O
Kimia Organik
65
a. Oksidasi oleh KMnO4(hidroksilasi) Pembentukan 1,2-diol pada alkena dapat terjadi karena reaksi antara alkena dengan KmnO4
+ KMnO4H2ONaOH
OH
OH
H
HSikloheksena sikloheksan-1,2-diol
b. Pembentukan epoksida Suatu alkena yang direaksikan dengan asam peroksi akan menghasilkan senyawa
epoksida atau oksirana. asam peroksi yang lazim digunakan adalah asam peroksibenzoat (C6H5CO3H) dan asam m-kloroperoksibenzoat.
H2C CH2 +
Cl
COOH
O O
H2C CH2
+
Cl
COH
O
Asam m-kloroperoksibenzoat oksirana asam m-klorobenzoat
c. Pemaksapisahan (cleavage) Oksidasi alkena dengan pemaksapisahan akan menghasilkan produk yang
berbeda, tergantung pada kondisi oksidasi dan struktur alkena. Produk oksidasi pemaksapisahan ditentukan oleh ada tidaknya atom hidrogen yang terikat pada ikatan rangkap (karbon sp2).
Bila tiap karbon alkena tidak mengikat hidrogen makan akan dihasilkan dua molekul keton.
C CCH3
H3C
H3C
CH3
[O]C O
H3C
H3C+ O C
CH3
CH3
Bila karbon alkena mempunyai satu hidrogen, maka produk yang dihasilkan
adalah aldehida atau asam karboksilat
Kimia Organik
66
C CCH3
H
H3C
H
[O]
[O]
C O
H
H3C+ O C
H
CH3
C O
HO
H3C+ O C
OH
CH3
aldehid
asam karboksilat jika pada satu sisi ikatan rangkap alkena tersubsitusi dua alkil, sedangkan sisi
yang lain hanya tersubstitusi satu alkil maka produk yang dihasilkan suatu keton pada sisi yang tersubstitusi dua alkil, dan pada sisi yang hanya tersubstitusi satu alkil akan menghasilkan aldehid atau asam karboksilat.
C CCH3
H
H3C
CH3
[O]
[O]
C O
H
H3C+ O C
CH3
CH3
C O
HO
H3C+ O C
CH3
CH3
aldehid
asam karboksilat
keton
keton
E. PEMBUATAN ALKENA DAN ALKUNA 1. Dehidrasi alkohol (pengambilan / pengeluaran H2O)
Reaksi pembuatan alkena dapat dibuat dengan reaksi eliminasi alkohol dalam asam kuat (H2SO4) atau menggunakan Al2O3.
H3C CH2 CH2 OHH2SO4 pekat
1800CH3C C
HCH2 + H2O
Bila digunakan alkohol sekunder atau primer maka pereaksi yang digunakan adalah H2SO4 encer karena penggunaan H2SO4 pekat akan menghasilkan polimerisasi alkena. Kereaktivan alkohol terhadap reaksi eliminasi adalah sebagai berikut :
Kimia Organik
67
Alkohol primer > alkohol sekunder > alkohol tersier 180 C
2. Eliminasi alkil halida(dehidrohalogenasi) Reaksi eliminasi alkil halida akan menghasilkan alkena dengan menggunakan pereaksi
KOH dalam alkohol dengan pemanasan.
H3C CH2 CH2 Cletanol
H3C CH
CH2 + H2O+ KOH + KCl
3. Cracking (pemecahan) Adalah pemecahan molekul besar menjadi molekul kecil dengan pengaruh tekanan
dan temperature tinggi.
H3C CH3
500 - 7000c
Pt H2C CH2 + H2
4. Pembuatan alkuna
Alkuna dapat juga dibuat dengan menggunakan reaksi eliminasi tetapi dibutuhkan kondisi yang lebih kuat sehingga kadang dijumpai perpindahan ikatan rangkap tiga dari satu posisi rantai ke posisi lain.
Reaksi lain untuk pembuatan alkuna adalah dengan reaksi dehidrohalogenasi alkil dihalida :
H3CHC CH2Cl Cl
+ 2 KOH H3C C CH + 2KCl + 2 H2O
F. SUKU TERPENTING ALKENA DAN ALKUNA 1. CH2=CH2 : etena
Gas yang tidak berwarna dan hampir tidak berbau, terbakar dengan nyala yang terang sehingga digunakan dalam gas lampu, etena juga digunakan untuk memeram buah-buahan, serta sebagai obat anestetik tetapi untuk penggunaan ini sangat berbahaya karena mudah meledak dengan udara. 2. CH≡CH : ase len : etuna : gas karbid
Kegunaan asetilen adalah untuk las, akan menghasilkan panas dengan suhu tinggi (25000-30000C), penerangan, untuk membuat asam cuka, alkohol, benzene dan bahan plastik.
Kimia Organik
68
LATIHAN 1. Tuliskan rumus struktur untuk senyawa berikut ini :
A. Difeniletuna B. 1-etilsiklopentena C. 3-metil-1,5-heksadiuna D. 3-buten-1-ol
2. Apa nama senyawa berikut ini :
A. CH3(CH2)7C CH
B.C C
CH2CH3
HH3C
H
CH2
CH3
C.
C C CH3C CHD.
3. Jelaskan apakah pasangan senyawa dibawah ini yang merupakan isomer geometrik cis-trans atau isomer struktur ?
C CCH2CH2CH3
HH3C
HC C
CH2CH3
HH3CH2C
H
A.
C CCH3
HBrH2C
HC C
CH2CH3
HBr
H
C CCH3
HHOH2C
HC C
H
CH3HOH2C
HC.
B.
Kimia Organik
69
4. Tuliskan persamaan reaksi untuk alkena dan alkuna berikut ini : A. CH3CH=C(CH3)2 dengan H2 B. 2-butuna dengan 2 mol Br2 C. 2-metil-2-pentena dengan proses pemaksapisahan D.
CHCH3 + HI E. Siklopentena dengan KMnO4
5. Tuliskan reaksi pembuatan senyawa berikut ini :
a. Pembuatan 1-pentena dari 1-bromopentena dengan larutan KOH dalam etanol b. Pembuatan 1-butuna dari 1,2-dibromobutana
Petunjuk Jawaban Latihan 1. A. difeniletuna, fenil merupakan suatu cincin aromatik dari benzen yang bila terikat
pada suatu gugus fungsional maka benzen tersebut menjadi substituen dengan nama fenil. Difenil berarti terdapat dua cincin fenil yang terikat pada etuna suatu alkuna dengan dua karbon.
C C
B. 1-etilsiklopentena, induk dari senyawa ini adalah siklopentena yang mempunyai substituen etil pada karbon nomor 1.
CH2CH3
C. 3-metil-1,5-heksadiuna, merupakan senyawa alkadiuna dengan 6 karbon yang
ikatan rangkap tiga ada pada posisi karbon 1 dan 5, dan mempunyai substituen metil pada karbon 3.
HC C CH CH2 C CH
CH3 D. 3-buten-1-ol, merupakan senyawa alkohol dengan rantai karbon anggota 4
dimana gugus fungsi alkohol (-OH) ada pada karbon 1 dan mempunyai ikatan rangkap pada karbon nomor 3 H2C CH CH2 CH2
OH 2. A. suatu senyawa alkuna, mempunyai anggota 10 karbon dengan ikatan rangkap 3
terletak pada karbon 1, 1-dekuna B. senyawa alkena dengan gugus yang sama berada pada posisi berseberangan,
trans-2-pentena C. rantai induknya berupa sikloheksana dengan substituen metil dan metilena, 1-
metil-2-metilenasikloheksana D. senyawa alkuna 5 karbon, ikatan rangkap 3 ada pada posisi 1 dan 3, 1,3-
pentadiuna
Kimia Organik
70
3. A. 2-heksena dan 3-heksena yang letak ikatan rangkap pada karbon yang berbeda, sehingga pasangan alkena ini adalah suaru isomer struktur
B. 1-bromo-2-butena dan 1-bromo-1-butena, pasangan isomer struktur karena letak ikatan rangkapnya berbeda
C. Trans-2-buten-1-ol dan cis-2-buten-1-ol merupakan isomer geometri karena letak gugus yang sama berada pada posisi yang berbeda
4.
HC C CH3
CH3
H3C+ H2 CH3 CH2 CH
CH3
CH3a.
H3C C C CH3+ 2 Br2 H3C C C CH3
Br Br
Br Brb.
c.C C
H3C
CH2CH3
H
H3C
C O
H3C
H3C
+ O C
CH2CH3
H
[O]
[O]
C O
H3C
H3C
+ O C
CH2CH3
OH
d. CHCH3 + HI CH2CH3
I
e. + KMnO4
H2O
NaOH
OH
OH 5.
CH3CH2CH2CH2CH2Br+ KOHetanol
CH3CH2CH2CHCH2 + H2O + KCla.
b. HC C CH2 CH3 + 2 H2O+ 2 KClH2C CHBr Br
CH2 CH3 + 2 KOH
Kimia Organik
71
RINGKASAN 1. Alkena adalah senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua karbon-
karbon. Sedangkan alkuna adalah hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga karbon-karbon.
2. Ikatan rangkap pada alkena menyebabkan alkena bersifat tidak jenuh. 3. Rumus umum alkena adalah CnH2n dan alkuna CnH2n-2. 4. Isomer cis-trans akan terjadi apabila satu atom karbon ikatan rangkap mengikat
substituen yang berbeda dan ada substituen yang sama pada dua karbon iktan rangkap tersebut. Penamaan untuk alkena dan alkuna digunakan nama alkana tetapi akhiran –ana pada alkana diganti –ena untuk alkana dan –una untuk alkuna. Karbon pada ikatan rangkap mendapatkan nomor serendah mungkin, kecuali ada gugus fungsi lain yang lebih berprioritas.
5. Sifat fisik alkena dan alkuna praktis identik dengan alkana padanannya, bersifat nonpolar tetapi alkena dan alkuna relatif lebih larut dalam air dibandingkan alkana.
6. Alkena dan alkuna dapat mengalami reaksi adisi dan oksidasi. Reaksi adisi yang dapat terjadi adalah adisi dengan hidrogen, asam halida, halogen, dan borana. Reaksi oksidasi yang terjadi melibatkan KMnO4, pembentukan epoksida (oksirana) dan pemaksapisahan. Pembuatan alkena dan alkuna dapat dilakukan dengan cara eliminasi yaitu dengan alkohol dan alkilhalida.
TES 2
1. Berikut ini nama untuk senyawa CH≡CH yang tepat adalah…
A. etilena B. asetilen C. vinil D. alil
2. Substituen =CH2 diberi nama : A. metilena B. etilena C. vinil D. alil
3. Apa nama IUPAC untuk senyawa berikut ini : (CH3)2C=CHCH3 A. 1,1-dimetil-1-propena B. isopropilpropena C. 2-metil-2-butena D. 2-metil-3-butena
Kimia Organik
72
4. Pernyataan berikut ini yang tidak sesuai untuk senyawa alkena adalah : A. Merupakan senyawa tidak jenuh B. Mempunyai rumus umum CnH2n C. Tidak larut dalam air, tetapi larut dalam etanol dan benzena D. Mempunyai ikatan rangkap
5. Reaksi hidrogenasi alkena akan menghasilkan senyawa : A. Alkana B. Alkena C. Alkuna D. Alkilhalida
6. Produk oksidasi dengan pemaksapisahan dari 2,3-dimetil-2-butena adalah : A. 2 molekul keton B. Keton dan aldehida C. Aldehida dan asam karboksilat D. Keton dan asam karboksilat
7. 1-butanol yang direaksikan dengan asam sulfat pekat pada suhu 1800 Cakan menghasilkan : A. Asam butanoat B. 2-butanol C. 1-butena D. 1-klorobutana
8. 1-propena bila direaksikan dengan HBr akan menghasilkan senyawa : A. 2-bromopropana B. 1-bromopropana C. 1-propanol D. 1,2-dibromopropana
9. Pembuatan alkena dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut ini, kecuali : A. Dehidrasi alkohol B. Eliminasi alkil halida C. Cracking (pemecahan molekul besar) D. Pembentukan epoksida
Kimia Organik
73
10. Asetilena suatu senyawa alkuna banyak digunakan untuk : A. Obat anastetik B. Pengelasan logam C. Memeram buah D. Pelarut
Kimia Organik
74
Petunjuk Jawaban Tes
Tes1 1. C penamaan berdasarkan rantai terpanjang yang memiliki substituen lebih banyak 2. B hibridisasi pada alkana adalah sp3 karena semua karbonnya mengikat 4 gugus
atom lain 3. C penamaan mengikuti aturan IUPAC 4. D alkana berwujud cairan pada temperatur kamar untuk alkana C5 – C17 5. B setiap penambahan CH2 pada rantai alkana akan menaikkan titik didih sekitar
300C 6. C sesuai penamaan aturan IUPAC untuk senyawa sikloalkana 7. C C3H8 + 5O23 CO2 + 4H2O dibutuhkan 5 mol O2 8. D C sekunder adalah karbon mengikat dua atom C yang lain 9. A 60 – 90 % gas alam terdiri dari metana 10. A alkana dapat dibuat dari alkena yang dihidrogenasi dengan H2 dan katalis Ni Tes 2 1. B. nama trivial dari etuna adalah asetilena 2. A. metilena atau metiliden untuk substituen =CH2 3. C. letak metil dan ikatan rangkap pada C2 dari butena 4. C. alkena senyawa nonpolar tidak larut dalam etanol 5. A. hidrogenasi adalah reaksi adisi dengan H2 yang pada alkena akan menghasilkan
alkana 6. A. 2 molekul keton 7. C. 1-butena, reaksi dehidrasi alkohol 8. A. 2-bromopropana, adisi asam halida yang mengikuti aturan markovnikov 9. D. epoksida merupakan hasil reaksi oksidasi suatu alkena 10. B. asetilena atau gas karbid digunakan untuk pengelasan logam
Kimia Organik
75
Daftar Pustaka Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1,
edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey : Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara
Kimia Organik
76
BAB III SENYAWA ALKOHOL, ETER, ALKIL HALIDA,
DAN AMINA
Wardiyah, M.Si, Apt
PENDAHULUAN Kita sudah mempelajari tentang senyawa karbon dari golongan hidrokarbon yaitu
alkana, alkena, dan alkuna. Pada bab 3 ini kita akan mempelajari tentang senyawa organik yang mempunyai gugus fungsi yaitu alkohol, eter, alkil halida, dan amina. Untuk memudahkan mempelajari bab 3 ini maka anda harus sudah mempelajari dahulu bab 1 dan bab 2.
Alkohol merupakan ssnyawa organik dengan gugus fungi hidroksil dalam kehidupan sehari-hari alkohol banyak kita jumpai sebagai bahan bakar, pelarut maupun antiseptik, contohnya adalah metanol dan etanol. Eter banyak digunakan sebagai anaestetik misalnya dietil eter. Senyawa amina tersebar luas dalam tumbuhan dan hewan. Banyak dari senyawa amina yang mempunyai aktivitas farmakalogi misalnya norepinefrin. Senyawa organohalogen atau alkil halida banyak ditemukan dalam bahan-bahan organik sintetik sebagai desinfektan, pelarut, atau insektisida.
Untuk memudahkan mempelajari tentang senyawa-senyawa alkohol, eter, alkil halida, dan amina maka pada bab 3 ini akan dibagi dalam 3 topik yaitu : Topik 1 : alkohol dan eter Topik2 : alkil halida Topik3 : amina
Setelah mempelajari bab 3 ini mahasiswa diharapkan dapat mencapai tujuan
pembelajaran yaitu : 1. menyebutkan rumus umum dari alkohol, eter, alkil halida, dan amina 2. mengidentifikasi senyawa alkohol, eter, alkil halida, dan amina 3. memberikan penamaan pada senyawa alkohol, eter, alkil halida, dan amina 4. menuliskan rumus struktur untuk senyawa alkohol, eter, alkil halida, dan amina 5. menjelaskan sifat-sifat senyawa alkohol, eter, alkil halida, dan amina 6. menjelaskan hubungan struktur dan sifat-sifat dari alkohol, eter, alkil halida, dan amina 7. menuliskan contoh reaksi pada senyawa alkohol, eter, alkil halida, dan amina 8. menuliskan reaksi pembuatan alkohol, eter, alkil halida, dan amina 9. menjelaskan contoh-contoh alkohol, eter, alkil halida, dan amina dalam kehidupan
sehari-hari
Kimia Organik
77
Agar dapat lebih memahami materi kimia organik maka anda harus membaca dan memahami dengan baik materi yang ada kemudian kerjakan latihan-latihan yang ada dan dilanjutkan dengan mengerjakan tes yang ada di bagian akhir tiap topik.
Kimia Organik
78
Topik 1 Alkohol dan Eter
Pada bab 1 kita sudah pelajari tentang alkohol dan eter sebagai isomer gugus fungsi.
Alkohol dan eter memiliki rumus molekul yang sama tetapi struktur dan gugus fungsinya berbeda. gugus fungi adalah pusat kereaktifan dan sifat suatu molekul. Alkohol dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai. Masyarakat awam menyebut alkohol untuk etanol yaitu suatu jenis alkohol dengan dua karbon pada gugus alkilnya. Etanol digunakan sebagai pelarut, desinfektan atau bahkan minuman keras. Alkohol paling sederhana yaitu metanol lebih dikenal sebagai spiritus yang digunakan sebagai bahan bakar. Metanol merupakan bahan yang sangat toksik yang bisa menyebabkan kebutaan bila dikonsumsi dalam jumlah kecil, sedangkan bila dikonsumsi berlebihan metanol akan dapat menyebabkan kematian. Di bidang industri, metanol digunakan sebagai pelarut dan bahan baku pembuatan formaldehid (CH2O) dan asam asetat (CH3COOH). Golongan alkohol lain misalnya 2-propanol digunakan sebagai pembunuh kuman. Alkohol yang digunakan sebagai minuman dibuat dari fermentasi gula yang terkandung dalam biji-bijian seperti jagung, sorgum, dan juga berasal dari buah-buahan seperti anggur. Alkohol untuk tujuan industrial dibuat dari sintetis etilena yang dihidrasi dengan katalis asam kuat.
Gambar 3.1 minuman alkoholik Alkohol memiliki rumus umum CnH2n+1OH atau R-OH, R merupakan lambang dari
senyawa alkil, yaitu hidrokarbon rantai terbuka. Penggolongan alkohol berdasarkan pada adanya gugus hidroksil –OH yang terikat pada atom karbon dengan hibridisasi sp3. Sedangkan –OH yang terikat pada karbon terhibridisasi sp2 disebut sebagai senyawa enol.
C
OH
C C
OH
alkohol enol
Kimia Organik
79
Eter dikenal dalam kehidupan sehari-hari, misalnya dietil eter digunakan sebagai anestetik. Eter adalah golongan senyawa organik yang memiliki rumus umum CnH2n+1 – O – CmH2m+1 atau dilambangkan dengan R – O – R’.
Alkohol dan eter terdiri dari molekul polar. Eter dapat berbentuk rantai terbuka maupun siklik. Untuk eter siklik dengan cincin lima anggota atau lebih, maka sifatnya akan mirip dengan eter rantai terbuka padanannya. Epoksida mengandung cincin eter beranggota tiga, epoksida ini lebih reaktif dibanding eter lainnya karena ukuran cincinnya kecil. Sistem cincin besar dengan satuan berulang –OCH2CH2- disebut eter mahkota yang merupakan pereaksi yang dapat digunakan untuk membantu melarutkan garam anorganik dalam pelarut organik.
O
H2C CH2
epoksida atau oksirana
eter mahkota LATIHAN A. Tata nama 1. Alkohol Berdasarkan kedudukan gugus OH dalam rantai atom C, maka alkohol dibagi atas:
a. alkohol primer yaitu apabila gugus OH terikat pada atom C primer, yaitu atom C yang satuikatannyamengikatsatu atom C lain.
b. alkohol sekunder yaitu apabila gugus OH terikat pada atom C sekunder, yaitu atom C yang telah terikat pada dua buah atom C lain.
c. Alkohol tersier yaitu apabila gugus OH terikat pada atom C tersier, yaitu atom C yang telah diikat oleh tiga atom C lain.
H3C C
OH
H
H H3C C
OH
CH3
H H3C C
OH
CH3
CH3
alkohol primer alkohol sekunder alkohol tersier
Penamaan secara umum untuk alkohol adalah akhir anana pada alkana diganti dengan anol atau diol atau triol dan atom C pada rantai utama diberi nomor sedemikian rupa sehingga gugus OH menempati nomor terkecil. Urutan pemberian nama untuk alkohol mengikuti aturan sebagai berikut :
Kimia Organik
80
1. sebutkan nomor dari atom C tempatterikatnyaguguscabang 2. sebutkan nama dari gugus cabang tersebut 3. sebutkan nomor atom C yang mengikat gugus OH tersebut 4. sebutkan nama rantai utamanya
H3C C
OH
CH2CH3
CH3
12
3 4
2-metil-2-butanol
OH
OH
1,4-sikloheksanadiol atau sikloheksan-1,4-diol
Bila terdapat lebih darisatugugushidroksil, digunakanpenamaandengan awalan di, tri,
dansebagainyasebelumakhirn –ol.
CH3
OH
CHCH2CHCH3
OH
1,4-Pentanadiol atau pentan-1,4-diol
2. Eter Eter rantai terbuka yang sederhana biasanya diberi nama dengan nama trivial
sebagaieteralkil. Bila terdapat lebih dari satu gugus alkoksil (RO-) atau terdapat gugus fungsional yang lebih tinggi prioritasnya penamaannya menggunakan awal analkoksi. contoh :
H3CH2C O CH2CH2CH3
etil propil eter
H3CH2C O CH2CHCH3
OH
3-etoksi-2-propanol
CH3OCH2CH2OCH3
1,2-dimetoksietana
Kimia Organik
81
untuk suatu epoksida, dalam sistem IUPAC disebut oksirana, dengan nomor cincin, oksigen selalu diberi nomor 1.
O
H2C CH2
oksirana
O
H3CHC CHCH2CH3
2-etil-3-metiloksirana
B. SIFAT FISIS ALKOHOL DAN ETER Alkohol dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekul-molekulnya sehingga titik
didih alkohol lebih tinggi daripada titik didih alkil halida atau eter yang bobot molekulnya sebanding. Karena kemampuan membentuk ikatan hidrogen ini maka kelarutan alkohol dibandingkan alkil halida yang sebanding juga lebih besar. Alkohol berbobot molekul rendah larut dalam air, sedangkan alkil halida padanannya tidak larut.
Alkohol R-OH memiliki bagian hidrofob (R-) dan hidrofil (-OH). Bagian hidrokarbon dari suatu alkohol bersifat hidrofob yakni menolak molekul-molekul air. Makin panjang rantai hidrokarbon maka makin rendah kelarutan alkohol dalam air. Bila rantai hidrokarbon cukup panjang, sifat hidrofobnya akan dapat mengalahkan sifat hidrofil (menyukai air) gugus hidrofil.Peningkatan kelarutan sebanding dengan bertambahnya jumlah gugus hidroksil dalam senyawa. Semakin banyak gugus hidroksil maka kelarutannya semakin tinggi.
Eter (R – O – R) tidak mempunya atom hidrogen yang terikat pada oksigen sehingga eter tidak dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya. Tetapi eter dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air, alkohol, atau fenol. Karena kemampuannya ini maka kelarutan dietil eter dan 1-butanol sebanding, keduanya mempunyai 4 karbon.
C. REAKSI-REAKSI PADA ALKOHOL
1. Reaksi substitusi
dalam larutan asam alkohol dapat mengalami reaksi substitusi : CH3CH2CH2CH2 – OH + H – Br H2
SO4 CH3CH2CH2CH2 – Br + H2O
1-butanol 1-bromobutana (95%) (CH3)3C – OH + H – Cl (CH3)3C – Cl + H2O t-butil alkohol t-butil klorida (88%)
tetapi alkohol tidak mengalami substitusi pada larutan netral atau basa. Karena gugus pergi (leaving group) haruslah basa yang cukup lemah. –OH yang akan menjadi gugus pergi dari suatu alkohol dalam larutan netral atau basa adalah suatu basa kuat karenanya alkohol akan menjadi gugus pergi yang buruk.
Kimia Organik
82
2. Reaksi Eliminasi alkohol akan bereaksi eliminasi dan menghasilkan alkena. Karena air dilepaskan dalam
eliminasi ini maka reaksi ini disebut reaksi dehidrasi.
tersier : (CH3)3COH H2SO4 pekat (CH3)2C=CH2 + H2O 600C sekunder : (CH3)2CHOH H2SO4 pekat CH3C=CH2 + H2O 1000C primer : CH3CH2OH H2SO4 pekat CH2=CH2 + H2O 1800C
3. Reaksi Oksidasi Alkohol alkohol dapat dioksidasi menjadi keton, aldehida atau asam karboksilat O RCH RCH2OH RCO2H Suatu alkohol primer yang dapat dioksidasi menjadi aldehida dan asam karboksilat OH O RCHR [O] RCR
Alkohol sekunder akan dioksidasi menjadi keton sedangkan alkohol tersier tidak dapat dioksidasi.
D. REAKSI PADA ETER Eter bersifat sangat tidak reaktif walaupun eter memiliki gugus fungsional. Sifat eter
ini mirip dengan sifat alkena. Sangat sulit untuk mereaksikan eter dengan reagensia laboratorium melalui mekanisme oksidasi, reduksi, eliminasi atau reaksi dengan basa. Tetapi eter mudah mengalami reaksi auto-oksidasi dan pembakaran. Tetapi bila eter dipanaskan dengan asam, HI atau HBr eter dapat bereaksi substitusi menghasilkan alkohol dan alkil halida. Alkohol dari hasil reaksi substitusi ini dapat bereaksi lebih lanjut dengan HI atau HBI yang akan membentuk alkil halida tambahan.
Kimia Organik
83
CH3CH2OCH2CH3+ HBr CH3CH2Br + CH3CH2OHkalor
HBr
CH3CH2Br
E. PEMBUATAN ALKOHOL Alkohol dapat dibuat dengan beberapa reaksi yaitu reaksi substitusi alkil halida dengan
ion hidroksida, reaksi dengan peraksi grignard, reduksi gugus karbonil, hidrasi alkena dan peragian (fermentasi).
1. Reaksi substitusi alkil halida
Adalah reaksi antara suatu alkil halida dan ion hidroksida. Alkohol primer dapat dibuat dengan cara mereaksikan alkil halida primer yang dipanasi dengan natrium hidroksida dalam air.
CH3CH2CH2CH2Br + OH- CH3CH2CH2CH2OH + Br-kalor
1-bromobutana 1-butanol
2. Reaksi Grignard Alkohol primer, sekunder, dan tersier dapat dibuat dengan menggunakan pereaksi
grignard. Pereaksi grignard merupakan senyawa dengan rumus umum RMgX, dimana R adalah alkil atau aril (cincin aromatik), X adalah halogen. Reaksi pembuatan alkohol dengan pereaksi grignard akan memberikan produk alkohol dengan perpanjangan rantai. Reaksi grignard dapat terjadi pada formaldehid, aldehid, atau keton, dimana reaksi dengan formaldehida menghasilkan alkohol primer, dengan aldehid lain menghasilkan suatu alkohol sekunder, dengan keton menghasilkan suatu alkohol tersier. Reaksi grignard ini terjadi dalam kondisi asam dalam pelarut air.
H H
O RMgX
H2O, H+RCH2OH alkohol primer
R H
OR'MgX
H2O, H+RCHR'
OH
alkohol sekunder
R R'
OR"MgX
H2O, H+ RCR'
OH
R"
alkohol tersier
Kimia Organik
84
Contoh pembuatan alkohol dengan reaksi grignard :
H H
O CH3MgBrH C
CH3
HOMgBr H2O, H+
H CCH3
HOH
+ Mg OHBr
H3C H
O CH3CH2MgBrH3C C
CH2CH3
HOMgBr
H3C CCH2CH3
HOHH2O, H+
Mg OHBr
+
H3C CH3
O CH3CH2MgBrH3C C
CH2CH3
CH3
OMgBrH3C C
CH2CH3
CH3
OHH2O, H+
Mg OHBr
+
formaldehid etanol
etanal 2-butanol
propanon2-metil-2-butanol
3. Reduksi senyawa karbonil
Pembuatan alkohol dapat juga dilakukan dengan reaksi reduksi gugus karbonil. Hidrogen ditambahkan pada gugus karbonil tersebut. Reaksi ini dapat dilakukan dengan reaksi hidrogenasi katalitik atau menggunakan suatu reduktor hidrida logam misalnya natrium borohidrida (NaBH4) atau litium aluminium hidrida (LiAlH4).
OH2 katalis Ni
kalor, tekananOH
siklopentanon siklopentanol
C
O
CH3H3C
NaBH4
H2O, H+CH
OH
CH3H3C
4. Hidrasi alkena Adalah proses pembuatan alkohol dengan pengolahan alkena dengan air dan suatu
asam kuat, yang berperan sebagai katalis. Pada reaksi ini unsur-unsur air (H+ dan OH-) akan
Kimia Organik
85
mengadisi (ditambahkan ke dalam) ikatan rangkap. Karena adanya penambahan unsur air maka reaksi ini disebut juga dengan reaksi hidrasi.
CH3CH CHCH3+ H2O
H+
CH3CH2CH3CH3
OH
2-butena 2-butanol
5. Peragian (Fermentasi) Proses ini biasanya digunakan dalam pembuatan etanol yang digunakan dalam
minuman yang diperoleh dari peragian karbohidrat yang berkataliskan enzyme (fermentasi gula dan pati).
C6H12O6
enzime CH3CH2OH
F. PEMBUATAN ETER 1. Sintesa Williamson
Na-alkanoat + alkil halogen → eter + Na-halogen CH3CH2O - Na + X-CH2CH3 CH3CH2 – O – CH2CH3 + Na-X
2. Dehidrasi alkohol dengan H2SO4 pekat pada temperature 1300C 2CH3 – CH2 – OH H2SO4 CH3CH2 – O – CH2CH3 + H2O 1300C
3. R – X dengan Ag2O kering 2(CH3-CH2Cl) + Ag2O CH3CH2 – O – CH2CH3 + 2AgCl ↓
LATIHAN
1. Tuliskan struktur dari :
A. 3-buten-1-ol B. 2,2-dimetil-1,4-heksanadiol C. diisopropil eter D. 3-metilsikloheksanol E. 1,5-dietoksipentana
2. Tuliskan reaksi yang terjadi pada alkohol berikut ini : A. CH3CH2CH2OH direaksikan dengan HBr B. 2-pentanol direaksikan dalam H2SO4 pekat dan pemanasan
Kimia Organik
86
3. Buatlah alkohol dari sikoheksena dengan menggunakan cara hidrasi alkena ! 4. Tuliskan reaksi antara propanon dengan CH3MgBr ! 5. Tuliskan reaksi substitusi etil propil eter dengan HI dan pemanasan
Petunjuk mengerjakan latihan 1. Struktur dari :
A. 3-buten-1-ol : senyawa ini merupakan golongan alkohol yang mempunyai ikatan rangkap. Rantai induknya terdiri dari empat karbon (dari butana) dengan gugus hidroksil pada karbon nomor satu dan ikatan pada karbon nomor tiga.
CH2=CHCH2CH2OH B. 2,2-dimetil-1,4-heksanadiol : alkohol 6 karbon dengan gugus hidroksil pada posisi
karbon 1 dan 4 serta mempunyai dua substituen metil pada karbon 2
H2C C
CH3
CH3
CH2 OHHC
OH
H2CH3C
C. diisopropil eter : senyawa eter dengan dua isopropil (CH3)2CH – O – CH(CH3)2 D. 3-metilsikloheksanol : senyawa alkohol siklik 6 karbon dengan substituen metil
pada karbon ke-3, gugus hidroksil terletak pada posisi karbon ke-1
OHH3C
E. 1,5-dietoksipentana : terdapat dua gugus etoksi pada posisi 1 dan 5 dari pentana CH3CH2 – O – CH2CH2CH2CH2CH2 – O – CH2CH3
2. Reaksi yang terjadi pada alkohol : A. CH3CH2CH2OH direaksikan dengan HBr, merupakan reaksi substitusi gugus
hidroksil dengan halogen yang terjadi dalam asam kuat dan pemanasan
CH3CH2CH2 OH + H-Br H2SO4
kalor CH3CH2CH2 Br + H2O
B. 2-pentanol direaksikan dalam H2SO4 pekat dan pemanasan, pada reaksi ini akan
terjadi eliminasi gugus hidroksil sehingga akan terbentuk senyawa alkena
CH3CH2CH2CHCH3
OH H2SO4kalor CH3CH2CH CHCH3
3. Alkohol dari sikoheksena dengan menggunakan cara hidrasi alkena diolah dengan air
dan asam kuat.
Kimia Organik
87
+ H2OH+ OH
4. Reaksi antara propanon dengan CH3MgBr, reaksi ini melalui jalur reagensia grignard sehingga akan dihasilkan suatu alkohol tersier.
C
O
H3C CH3 + CH3MgBrH2O
H+
C
OH
CH3
CH3
H3C
5. Substitusi etil propil eter dengan HI dan pemanasan
CH3CH2 O CH2CH2CH3+ HI CH3CH2 I + HO CH2CH2CH3
RINGKASAN
Alkohol merupakan senyawa organik dengan gugus hidroksil terikat pada atom karbon.
Rumus umum alkohol adalah CnH2n+1OH atau R-OH. Eter adalah senyawa organik dengan atom oksigen yang terikat diantara dua alkil,
rumus umum dari eter adalah CnH2n+1 – O – CmH2m+1 atau dilambangkan dengan R – O – R’. Sifat Alkohol titik didihnya lebih tinggi dibandingkan alkil halida atau eter padanannya
karena dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya. Alkohol mudah larut dalam air karena membentuk ikatan hidrogen dengan air. kelarutan alkohol dipengaruhi oleh ukuran gugus alkilnya karena alkohol mempunyai gugus hidrofob ( R) dan hidrofil (-OH).
Eter tidak dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya tetapi dapat berikatan hidrogen dengan air atau alkohol.
Alkohol dapat mengalami reaksi substitusi dengan halida asam, reaksi eliminasi membentuk alkena dan reaksi oksidasi.
Eter lebih sulit bereaksi, eter dapat mengalami reaksi substitusi dengan HI atau HBr membentuk alkohol dan alkil halida.
Alkohol dapat dibuat dengan reaksi substitusi alkil halida dengan ion hidroksida, reaksi dengan peraksi grignard, reduksi gugus karbonil, hidrasi alkena dan peragian (fermentasi).
Eter dibuat dengan sintesa williamson, reduksi alkohol dengan asam sulfat pekat dan pemanasan, dan reaksi alkil halida dengan Ag2O kering.
TES 1
1. Oksirana adalah ….
A. epoksida B. cincin eter anggota tiga C. etilena oksida D. semua benar
Kimia Organik
88
2. Reduksi senyawa propanon dengan NaBH4 akan menghasilkan : A. propanaldehida B. propanal C. 2-propano D. 1-propanol
3. 1-bromopentana dipanasi dengan menggunakan NaOH dalam air akan menghasilkan : A. 1-pentana B. 1-heksana C. 1-pentanol D. pentanon
4. Formaldehid direaksikan dengan CH3CH2CH2MgBr dalam air dan suasana asam, maka akan dihasilkan : A. 1-propanol B. 1-butanol C. 2-propanol D. 2-butanol
5. CH3CH2Br CH3CH2CH2OH Pernyataan yang tepat untuk menggambarkan reaksi diatas adalah…
A. merupakan reaksi substitusi alkohol dengan alkil halida B. reaksi Grignard dengan menggunakan etanal C. reaksi substitusi eliminasi alkohol D. reaksi Grignard dengan formaldehid
6. Oksidasi alkohol sekunder akan menghasilkan : A. aldehid B. keton C. asam karboksilat D. ester
7. sifat fisik alkohol sesuai adalah… A. Titik didihnya lebih rendah dibandingkan alkil halida padanannya B Titik didihnya lebih rendah dibandingkan eter padanannya C. Semakin panjang gugus R pada alkohol maka kelarutannya semakin rendah D. Bertambahnya gugus hidroksil akan mengurangi kelarutan alkohol
8. pernyataan yang tidak sesuai tentang eter adalah … A. Eter tidak dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya B. Eter dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air dan alkohol
Kimia Organik
89
C. Eter dapat dengan mudah mengalami reaksi eliminasi D. Dietil eter dan 1-butanol mempunyai kelarutan yang sebanding
9. Pernyataan yang sesuai untuk reaksi eliminasi alkohol adalah …. A. Menghasilkan senyawa alkil halida B. Disebut dengan reaksi dehidrohalogenasi C. Membutuhkan katalis Ni D. Reaksi terjadi dengan asam sulfat pekat dan pemanasan
10. Contoh senyawa alkohol yang banyak digunakan untuk bahan bakar tetapi mempunyai sifat toksik yang cukup kuat, diantaranya dapat menyebabkan kebutaan bila dikonsumsi dalam jumlah kecil dan bila dalam jumlah besar menyebabkan kematian adalah … A. Metanol B. Etanol C. Propanol D. Butanol
Alkil halida disebut juga dengan senyawa organohalogen. Kebanyakan senyawa
organohalogen adalah senyawa sintetik, senyawa ini sangat jarang dijumpai di alam. Organohalogen dikenal sebagai pelarut, insektisida dan bahanorganik. Banyak senyawa organohalogenpenggunaannya harus sangat berhati(CHCl3) yang merupakan bahan pelarutberlebihan. Insektisida (diklorodifeniltrikloroetana atau DDT) yang mengandung organohalogen yang digunakan dalam bidang pertanian dapat menyebabkan kerusakan lingkungan.
Walaupun sebagian besar senyawa organohalogen adalah senyawa sintetik, tetapi
terdapat senyawa organohalogen yang dijumpai di alam contohnya adalah tiroksin suatu penyusun hormon tiroid tiroglobulin digunakan sebagai terapi antijamur.
Contoh lain dari senyawa organohalogen yang digunakan dalam bidang kefarmasian
adalah halotana atau fluothan adalah suatu anestetik inhalasi yang berupa cairan bening tidak berwarna, mudah menguap dan berbau harum.
1,1,1-Atau diklorodifeniltrikloroetana (DDT)
Kimia Organik
90
TOPIK 2 AlkilHalida
Alkil halida disebut juga dengan senyawa organohalogen. Kebanyakan senyawa organohalogen adalah senyawa sintetik, senyawa ini sangat jarang dijumpai di alam.
pelarut, insektisida dan bahan-bahan dalam sintesis senyawa organik. Banyak senyawa organohalogen yang memiliki toksisitas tinggi sehingga penggunaannya harus sangat berhati-hati. Misalnya karbon tetraklorida (CCl4) dan kloroform
han pelarut dapat mengakibatkan kerusakan hati bila dihirup Insektisida (diklorodifeniltrikloroetana atau DDT) yang mengandung
organohalogen yang digunakan dalam bidang pertanian dapat menyebabkan kerusakan
Walaupun sebagian besar senyawa organohalogen adalah senyawa sintetik, tetapi terdapat senyawa organohalogen yang dijumpai di alam contohnya adalah tiroksin suatu penyusun hormon tiroid tiroglobulin dan griseofulvin suatu metabolit dari jamur yang
n sebagai terapi antijamur.
Contoh lain dari senyawa organohalogen yang digunakan dalam bidang kefarmasian adalah suatu anestetik inhalasi yang berupa cairan bening
tidak berwarna, mudah menguap dan berbau harum.
-Trikloro-2,2-bis(4-klorofenil)etana
Atau diklorodifeniltrikloroetana (DDT)
tiroksina
Alkil halida disebut juga dengan senyawa organohalogen. Kebanyakan senyawa organohalogen adalah senyawa sintetik, senyawa ini sangat jarang dijumpai di alam.
bahan dalam sintesis senyawa yang memiliki toksisitas tinggi sehingga
) dan kloroform dapat mengakibatkan kerusakan hati bila dihirup
Insektisida (diklorodifeniltrikloroetana atau DDT) yang mengandung organohalogen yang digunakan dalam bidang pertanian dapat menyebabkan kerusakan
Walaupun sebagian besar senyawa organohalogen adalah senyawa sintetik, tetapi terdapat senyawa organohalogen yang dijumpai di alam contohnya adalah tiroksin suatu
griseofulvin suatu metabolit dari jamur yang
Contoh lain dari senyawa organohalogen yang digunakan dalam bidang kefarmasian adalah suatu anestetik inhalasi yang berupa cairan bening
1,
Suatu contoh senyawa organohalogen lain yang telah disintesis dari alam adalah
Senyawa epibatidin, yaitu senyawaefek 200 kali lebih kuat daripada morfin
A. TATA NAMA Berdasarkan posisi terikatnya halogen pada atom karbonnya, alkil halida dibedakan
menjadi alkil halida primer, sekunder, dan tersier. Alkil halida primer apabila atom halogen terikat pada karbon primer, begitu juga dengan alkil halida sekunder dimana halogen terikat pada karbon sekunder dan untuk tersier atom halogen terikat apda karbon tersier.
H
2
CH3CH2CH2F
fluoropropana
alkil halida primer al
Dalam sistem IUPAC penamaan untuk alkil halida adalah
terlebih dahulu baru diikuti dengan napenyebutan nama diawali dengan nama alkilnya kemudian diikuti dengan nama halidanya.
Kimia Organik
91
BrCl
F
F
F
,1,1-trifluoro-2-bromo-2-kloroetanaatau halotan
Suatu contoh senyawa organohalogen lain yang telah disintesis dari alam adalah senyawa yang diisolasi dari kulit katak Ekuador dan
kali lebih kuat daripada morfin untuk memblokir rasa sakit pada hewan
Berdasarkan posisi terikatnya halogen pada atom karbonnya, alkil halida dibedakan alkil halida primer, sekunder, dan tersier. Alkil halida primer apabila atom halogen
pada karbon primer, begitu juga dengan alkil halida sekunder dimana halogen terikat pada karbon sekunder dan untuk tersier atom halogen terikat apda karbon tersier.
C
Br
CH3
CH3
H3C
t-butil bromidaatau
2-bromo-2-metilpro
CH
I
CH2CH3H3C
2-iodobutana
lkil halida sekunder alkil halida tersier
stem IUPAC penamaan untuk alkil halida adalah gugus halogen disebutkan terlebih dahulu baru diikuti dengan nama alkananya. Sedangkan dalam sipenyebutan nama diawali dengan nama alkilnya kemudian diikuti dengan nama halidanya.
epibatidin
Suatu contoh senyawa organohalogen lain yang telah disintesis dari alam adalah Ekuador dan mempunyai pada hewan.
Berdasarkan posisi terikatnya halogen pada atom karbonnya, alkil halida dibedakan alkil halida primer, sekunder, dan tersier. Alkil halida primer apabila atom halogen
pada karbon primer, begitu juga dengan alkil halida sekunder dimana halogen terikat pada karbon sekunder dan untuk tersier atom halogen terikat apda karbon tersier.
a
opana
r
gugus halogen disebutkan ma alkananya. Sedangkan dalam sistem trivial,
penyebutan nama diawali dengan nama alkilnya kemudian diikuti dengan nama halidanya.
Kimia Organik
92
CH3CH2I
nama IUPAC : iodoetananama trivial : etil iodida
C Cl
Cl
Cl
Cl
nama IUPAC :tetraklorometananama trivial : karbon tetraklorida
Berdasarkan gugus yang mengikat atom halogen, senyawa alkil halida dibedakan atas
tiga macam yaitu alkil halida, aril halida dan halida vinilik. Alkil halida dilambangkan dengan RX adalah senyawa dimana atom halogen terikat pada rantai alkil terbuka, contohnya iodoetana, fluoropropana, dan lain-lain. Aril halida dilambangkan dengan ArX adalah apabila atom halogen terikat pada sebuah karbon dari suatu cincin aromatik, contohnya :
Cl
klorobenzena
CH3
Cl
Cl2,4-diklorometil-benzena
Halida vinilik merupakan senyawa organik dimana atom halogen terikat pada karbon
berikatan rangkap, contohnya : CH2= CHCl kloroetena atau nama trivialnya vinil klorida. Senyawa alkil dihalida yaitu senyawa alkana dengan substituen dua halogen. Pada
senyawa dihalida dibedakan menjadi dua yaitu geminal dan visinal. Geminal dihalida adalah dua atom halogen berikatan dengan atom karbon yang sama. Visinal dihalida adalahdua atom halogen berikatan dengan atom karbon yang bersebelahan.
C C
Br H
HBr
HH C C
Br Br
HH
HH
geminal dihalida visinal dihalida
B. SIFAT FISIK ALKIL HALIDA Sifat fisik dari alkil halida dipengaruh oleh jumlah atom karbon dan atom halogennya.
Peningkatan bobot molekul senyawa alkil halida akan menaikkan titik didih dan titik leburnya. Titik didihnya lebih tinggi dibandingkan alkana padanannya karena bobot molekulnya lebih tinggi. Titik didihnya bertambah tinggi dengan bertambahnya berat atom halogen, contohnya F titik didihnya paling rendah dan I titik didihnya paling tinggi.
Atom halogen yang sama apabila terikat oleh rantai alkil yang berbeda maka bobot jenisnya akan berbeda. Makin panjang rantai alkilnya maka bobot jenisnya akan semakin
Kimia Organik
93
kecil. Kerapatan (densitas) dari alkil halida cair lebih tinggi dibandingkan senyawa organik lain, misalnya air. Sebagai contohnya kloroform CHCl3 akan tenggelam dalam air karena densitasnya lebih besar dibandingkan air.
Alkil halida tidak dapat membentuk ikatan hidrogen dan tidak larut dalam air. Alkil halida akan larut dalam alkohol, eter, dan pelarut organik lainnya.
C. REAKSI-REAKSI ALKIL HALIDA
1. Reaksi substitusi Alkil halida mempunyai muatan positif parsial pada atom karbon ujungnya. Atom
karbon ujung ini mudah diserang oleh suatu anion yang memiliki pasangan elektron menyendiri pada kulit terluarnya. Adanya karbon dengan muatan positif parsial ini menyebabkan alkil halida mengalami reaksi subsititusi. Dalam reaksi substitusi alkil halida, halida disebut gugus pergi (leaving group). Gugus pergi adalah gugus yang akan digantikan oleh spesi (anion) lain. Ion halida merupakan basa lemah sehingga ion halida berupakan gugus pergi yang baik. Suatu Basa kuat, misalnya OH- bukan gugus pergi yang baik. Urutan reaktifitas ion halida dalam reaksi substitusi adalah sebagai berikut :
RF RCl RBr RI Naiknya reaktifitas Dalam reaksi substitusi alkil halida, ion iodida adalah halida yang paling mudah
digantikan, baru ion bromida dan kemudian klorida. Sedangkan F bukan gugus pergi yang baik karena F merupakan basa yang lebih kuat daripada ion halida lain, dan karena ikatan C-F lebih kuat daripada ikatan C-X lain.
HO- + CH3CH2 – Br CH3CH2 – OH + Br- CH3O
- + CH3CH2CH2 – Cl CH3CH2CH2 – OCH3 + Cl- Reaksi substitusi yang terjadi pada alkil halida melibatkan suatu nukleofil. Spesies yang
menyerang suatu alkil halida dalam suatu reaksi substitusi disebut nukleofil (penyuka nukleus). Dalam persamaan reaksi di atas OH- dan CH3O- adalah nukleofil. Umumnya nukleofil adalah spesi yang akan tertarik ke pusat positif, jadi sebuah nukleofil adalah suatu basa lewis. Kebanyakan nukleofil adalah anion; namun beberapa molekul polar yang netral seperti H2O, CH3OH dan CH3NH2 dapat juga bertindak sebagai nukleofil. Substitusi oleh nukleofilik disebut substitusi nukleofil (SN) atau pergantian nukleofil. Lawan nukleofil ialah elektrofil (pencinta elektron). Elektrofil adalah spesi apa saja yang akan tertarik ke suatu pusat negatif.
Kimia Organik
94
2. Reaksi Eliminasi Reaksi eliminasi dapat terjadi apabila alkil halidad diolah dengan suatu basa kuat.
Reaksi eliminasi ini akan menghasilkan suatu alkena. Reaksi eliminasi alkil halida disebut juga dengan reaksi dehidrohalogenasi karena keluarnya unsure dan X dari dalam alkil halida.
CH3CH2CHBr
CH2
H+ OH- CH3CH2CH CH2 + H2O + Br-
D. PEMBUATAN ALKIL HALIDA 1. dari alkohol dengan HX R-OH + H-X R – X + HOH 2. alkohol + PX3 atau PX5 (X : Cl, Br, I) contoh : a. 3CH3-CH2-OH + PCl3 3 R – Cl + H3PO3 b. CH3 – CH2 – OH + PCl5 R – Cl + POCl3 + HCl 3. adisi alkena dengan HX (hukum Markovnikov’s dan hukum anti Markovnikov’s) R – CH = CH2 + HX R – CH – CH3
X 4. substitusi alkana dengan halogen, dengan katalisator sinar matahari
CH3CH2CH3 + Br2 CH3CH2CH2Br + HBr E. ALKIL HALIDA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Senyawa alkil halida yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai
bahan pelarut contohnya kloroform (CHCl3). Kloroform merupakan bahan yang berbau khas, selain sebagai pelarut kloroform digunakan juga sebagai bahan anestetik. Bahan anestetik lain dari golongan alkil halida adalah halotan.
Alkil halida juga dikenal sebagai bahan pendingin ruangan, nama dagangnya sebagai freon yaitu CF2Cl2 CFCl3. Ada juga alkil halida yang berpolimerisasi yaitu politetrafluoroetena (-CF2=CF2-) dikenal dengan PTFE merupakan bahan yang digunakan sebagai pelapis alat masak yaitu teflon.
LATIHAN 1. Gambarkan struktur dari alkil halida berikut ini :
A. Bromosikloheksana B. Iodometana C. 2-bromo-5-metilheksana D. 1-iodo-2-metilpropana E. 2-kloro-1-etanol
Kimia Organik
95
2. identifikasikan jenis alkil halida berikut ini :
H3C CH CH3Cl
H3C CH2 F (CH3)3C BrI
3. Tentukan hasil reaksi dari substitusi : A. 1-bromopentana dengan OH- B. 1-klorobutana dengan CH3O-
4. metilpropena merupana hasil reaksi eliminasi dari 2-kloro-2-metilpropana dengan suatu basa kuat, jelaskan bagaimana reaksi ini dapat terjadi !
5. tuliskan reaksi pembuatan alkil halida berikut ini :
A. 1-butanol dengan H-Br B. metilsikloheksena dengan HI
Petunjuk mengerjakan latihan 1. A. bromosikloheksana : senyawa sikloheksana dengan substituen bromo
Br
B. iodometana : merupakan senyawa metil halida, halogen yang terikat pada metil CH3I C. 2-bromo-5-metilheksana : rantai induknya heksana, dengan substituen bromo
pada karbon 2 dan metil pada karbon 5
CH3CHCH2CHCH3
Br CH3
D. 1-iodo-2-metilpropana : rantai induknya propana dengan iodo pada karbon 1 dan
metil pada karbon 2
CH3CHCH2
CH3I
E. 2-kloro-1-etanol : senyawa etanol yang mengikat halogen
2. H3C CH CH3
Cl : merupakan senyawa alkil halida sekunder karena Cl terikat pada C sekunder
H3C CH2 F : merupakan alkil halida primer karena F terikat pada C primer
CH2CH2OHCl
Kimia Organik
96
(CH3)3C Br : merupakan alkil halida tersier karena Br terikat pada C tersier
I
: merupakan aril halida karena iodo terikat pada gugus aromatik
3. A. CH3CH2CH2CH2CH2 – Br + OH-CH3CH2CH2CH2CH2 – OH + Br- B. CH3CH2CH2CH2 – Cl + CH3O
- CH3CH2CH2CH2 – OCH3 + Cl-
4. reaksi eliminasi pada alkil halida terjadi dalam basa kuat, unsur H dan halogen keluar dari senyawa alkil halida.
CCl
CH3CH3
H3C + OH- C CH2CH3
H3C + H2O + Cl-
5. A. 1-Butanol dengan HBr
OH + HBr CH3CH2CH2CH2 Br + H2OCH3CH2CH2CH2 B. metilsikloheksena dengan HI
CH3 CH3+ HI
I
H RINGKASAN 1. Alkilhalida disebut juga senyawa organohalogen. 2. Alkilhalida dibedakan menjadi alkilhalida primer, sekunder, dan tersier. 3. Sistem IUPAC untuk penamaan untuk alkilhalida adalah gugus halogen disebutkan
terlebih dahulu baru diikuti dengan nama alkananya. 4. Untuk penamaan sistem trivial, penyebutan nama diawali dengan nama alkilnya
kemudian diikuti dengan namah alidanya. 5. Sifatfisik dari alkilhalida dipengaruh oleh jumlah atom karbon dan atom halogennya.
Peningkatan bobot molekul senyawa alkilhalida akan menaikkan titik didih dan titik leburnya. Makin panjang rantai alkilnya maka bobot jenisnya akan semakin kecil. Alkilhalida tidak dapat membentuk ikatan hidrogen dan tidak larut dalam air. Alkilhalida akan larut dalam alkohol, eter, dan pelarut organik lainnya.
6. Alkilhalida dapat mengalami reaksi substitusi menghasilkan alkohol dan reaksi eliminasi membentuk alkena.
7. Alkilhalida dapat dibuat melalui reaksi alkohol dengan HX atau PX3, adisialkena dengan HX, dan substitusi alkana dengan halogen.
Kimia Organik
97
TES 2 1. Berikut ini adalah senyawa alkil halida, yang merupakan senyawa halida
sekunderadalah : A. 1-iodo-3-metilbutana B. fluorometana C. ter-butil klorida D. bromosiklopentana
2. Kloroetena termasuk dalam jenis senyawa alkil halida :
A. metil halida B. aril halida C. alkilhalida D. halida vinilik
3. manakah diantara senyawa alkilhalida berikut ini yang paling tinggi titik didihnya ?
A. CH3I B. CH3Br C. CH3Cl D. CH3F
4. Manakah diantara pernyataan berikut ini yang tidak sesuai untuk menyatakan sifat
fisik dari alkil halida : A. Peningkatan bobot molekul senyawa alkilhalida akan menaikkan titik didih dan
titik leburnya B. Titik didihnya lebih rendah dibandingkan alkana padanannya karena bobot
molekulnya lebih tinggi C. Titik didihnya menurun dengan bertambahnya berat atom halogen D. Makin panjang rantai alkilnya maka bobot jenisnya akan semakin besar
5. Apa nama IUPAC dari alkil halida berikut ini :
ClCl
OH A. 1,1-dikloro-2-sikloheksanol B. 2,2-diklorosikloheksanol C. 1,1,2-diklorosikloheksanol D. 1,1-dikloro-2-sikloheksandiol
6. 1-metilsikloheksanol apabila direaksikan dengan HCl akan menghasilkan :
A. 1-metilsikloheksana B. 1-metilsikloheksena
Kimia Organik
98
C. 1-metil-1-klorosikloheksana D. Metilenasikloheksana
7. Reaksi 2-metil-2-pentena dengan HBr mengikuti aturan markovnikov akan
menghasilkan : A. 2-bromo-2-metilpentana B. 2-bromo-2-metilpentena C. 3-bromo-3-metilpentana D. 2-bromo-2-metilpentanol
8. reaksi antara propil klorida dengan basa kuat dalam air akan menghasilkan
A. 1-propanol B. 2-propanol C. Propena D. kloropropana
9. Tetrafluoroetena merupakan monomer dari polimer alkil halida yang banyak digunakan sebagai bahan pelapis alat masak anti lengket, bagaimana rumus struktur tetrafluoroetena tersebut ? A. F2C=CF2
B. CF4 C. CHCF3 D. CH2CF2
10. Senyawa alkil halida yang berbau khas, digunakan sebagai anestetik dan bersifat
mudah terbakar adalah : A. CH3Cl B. CH2Cl2
C. CHCl3 D. CCl4
Amina adalah senyawa organik mengandung atom-atom nitrogen trivalenDalam bidang farmasi amina banyak dikenal sebagai senyawa yang mempunyai aksi farmakologi.Berdasarkan posisi ikatannya amina secara umum dikelompokkan dalam tiga jenis yaitu RNH2, R2NH atau R3
banyak amina yang mempunyai keaktivan faali, misalnya norepinafrina dan epinafrina (adrenalina).
A. KLASIFIKASI DAN TATA Berdasarkan gugus tempat terikatnya amina, maka amina dapat dikelompokkan dalam
alkilamina dan arilamina. Amina diklterikat pada nitrogen yaitu amina primer (R(R3N). Amina primer bila satu C terikat pada nitrogen contohnya Amina sekunder bila dua C terikat pada tiga C terikat pada nitrogen, contohnya
Amina primer adalah senyawa amina dimana nitrogen hanya mengikat satu gugus alkil atau aril.
N
H
HR contoh
s
Amina sekunder adalah senyawa amina dimana dua gugus alkil atau aril terikat pada atom nitrogen.
N
R
HR contoh
Kimia Organik
99
TOPIK 3 Amina
Amina adalah senyawa organik yang merupakan turunan dari ammonia, amina
atom nitrogen trivalen, yang terikat pada satu atom karbon Dalam bidang farmasi amina banyak dikenal sebagai senyawa yang mempunyai aksi farmakologi.Berdasarkan posisi ikatannya amina secara umum dikelompokkan dalam tiga
3N. Amina tersebar luas dalam tumbuhan dan hewan, dabanyak amina yang mempunyai keaktivan faali, misalnya norepinafrina dan epinafrina
KLASIFIKASI DAN TATA NAMA
Berdasarkan gugus tempat terikatnya amina, maka amina dapat dikelompokkan dalam alkilamina dan arilamina. Amina diklasifikasikan berdasarkan jumlah sunstituen organik yang terikat pada nitrogen yaitu amina primer (R-NH2), amina sekunder (R2NH), dan amina tersier
la satu C terikat pada nitrogen contohnya CH3NH2 bila dua C terikat pada nitrogen, contohnya C6H5NHCH3. Amina tersier bi
tiga C terikat pada nitrogen, contohnya (CH3CH2)3N. Amina primer adalah senyawa amina dimana nitrogen hanya mengikat satu gugus alkil
NH2
sikloheksilamina
Amina sekunder adalah senyawa amina dimana dua gugus alkil atau aril terikat pada
NHH3C
CH2CH3
etil metil amina
Adrenalin (epinefrin)
merupakan turunan dari ammonia, amina , yang terikat pada satu atom karbon atau lebih.
Dalam bidang farmasi amina banyak dikenal sebagai senyawa yang mempunyai aksi farmakologi.Berdasarkan posisi ikatannya amina secara umum dikelompokkan dalam tiga
N. Amina tersebar luas dalam tumbuhan dan hewan, dan banyak amina yang mempunyai keaktivan faali, misalnya norepinafrina dan epinafrina
Berdasarkan gugus tempat terikatnya amina, maka amina dapat dikelompokkan dalam asifikasikan berdasarkan jumlah sunstituen organik yang
NH), dan amina tersier (metilamina),
Amina tersier bila
Amina primer adalah senyawa amina dimana nitrogen hanya mengikat satu gugus alkil
Amina sekunder adalah senyawa amina dimana dua gugus alkil atau aril terikat pada
Kimia Organik
100
Amina tersier terbentuk apabila pada atom nitrogen terikat 3 gugus alkil atau aril.
N
R
RR contoh NCH3
H3C CH2CH3
etil dimetil amina
Perhatikan contoh berikut ini :
CCH3
CH3OHH3C C
CH3
CH3NH2H3C
t-butil alkoholalkohol tersier
t-butilaminaamina primer
Perhatikan dua contoh di atas, walaupun posisi gugus –OH dan –NH2 terikat pada jenis karbon yang sama tetapi klasifikasi kedua molekul tersebut berbeda. pada klasifikasi alkohol dan juga alkil halida berdasarkan pada jumlah gugus yang terikat pada karbon yang mengikat gugus hidroksil atau halida. Sedangkan pada amina klasifikasinya berdasarkan jumlah gugus alkil atau aril yang terikat pada atom nitrogen.
Suatu nitrogen amina dapat memiliki empat gugus yang terikat padanya, dalam hal ini nitrogen merupakan bagian dari suatu ion positif. Jika satu atau lebih yang terikat pada N adalah H maka senyawanya disebut garam amina. Jika yang terikat keempatnya adalah alkyl atau aril tanpa ada H pada N maka senyawanya disebut garam ammonium kuartener.
Contoh : (CH3)2NH2
+ Cl- (CH3)4N+ Cl- dimetilamonium klorida tetrametilamonium garam dari suatu amina sekunder garam ammonium kuartener
Penamaan untuk amina mengikuti aturan sebagai berikut : 1. Amina sederhana diberi nama berdasarkan system gugus fungsioanal. Gugus alkil atau
aril disebut lebih dahulu kemudian ditambahkan akhiran amina. CH3CH2CH2CH2NH2 (CH3)2CHNH butilamina diisopropilamina 2. Untuk senyawa yang mempunyai dua gugus amina diberi nama dengan akhiran
diamina dari alkana induknya dengan pemberian angka yang sesuai. H2NCH2CH2CH2NH2 1,3-propanadiamina 3. Untuk amina yang mempunyai substituen yang sejenis maka penamaannya dengan
memberi awalan di- atau tri- pada senyawa alkil yang diikuti dengan amina.
NCH3
H3C CH3
trimetilamina
NH
difenilamina
Kimia Organik
101
4. Untuk amina sekunder dan tersier yang mempunya substituen lebih dari satu, maka gugus alkil terbesar dianggap sebagai induk. Gugus alkil tambahan dinyatakan sebagai awalan N-alkil.
NCH3
H3C CH2CH2CH3
N,N-dimetilpropilamina
NH
H3C CHCH2CH3CH3
N-metil-2-butilamina 5. Amina yang memiliki gugus fungsi lebih dari satu dan memiliki prioritas tata nama
yang lebih tinggi maka –NH2diberi nama menjadi amino.
CO2H
NH2
Asam 3-aminobenzoat
CH3CH2CH2CHCH2OH
2-amino-1-pentanol
NH2
C. SIFAT FISIS AMINA
Amina dapat membentuk ikatan hidrogen antara atom nitrogen dari amina dengan
hidrogen dari air, amina primer, dan amina sekunder. Tetapi ikatan hidrogen antara N dengan H ini lebih lemah dibandingkan ikatan hidrogen O dengan H karena N kurang elektronegatif dibandingkan N sehingga ikatan NH menjadi kurang polar.
Amina primer, sekunder, dan tersier yang berbobot molekul rendah mudah larut dalam air. Karena adanya pasangan elektron bebas dari N yang dapat berikatan dengan hidrogen dalam air. Tetapi untuk amina dengan bobot molekul besar kelarutannya akan makin berkurang karena semakin bertambahnya gugus hidrofob yaitu gugus alkil. Urutan kelarutan amina primer, sekunder, dan tersier adalah amina primer > amina sekunder > amina tersier. Karena pada amina primer mempunyai kemampuan membentuk ikatan hidrogen lebih banyak dibandingkan sekunder dan tersier. Amina primer mempunyai 2 hidrogen dan pasangan elektron bebas dari nitrogen, amina sekunder mempunyai 2 hidrogen dan pasangan elektron bebas dari nitrogen, sedangkan amina tersier hanya mempunyai pasangan elektron bebas dari nitrogen.
N
H
H3C
CH3
H O
H
O H
H
Kimia Organik
102
D. REAKSI PADA AMINA 1. Reaksi asam basa amina
Amina dapat beraksi dengan asam membentuk suatu garam alkil amonium halida.
NCH3
HCH3
+ H+ Cl- N+CH3
HCH3
HCl-
dimetil amina garam dimetil amonium klorida
Amina dalam larutan air akan bersifat basa lemah karena akan menerima sebuah proton dari air, reaksi ini bersifat reversibel.
NH3CCH3
CH3+ H OH N+ + OH-H3C
CH3
CH3
H
E. PEMBUATAN AMINA 1. Sintesis dengan reaksi substitusi
Amina atau ammonia dapat bertindak sebagai suatu nukleofil dalam suatu reaksi substitusi dengan suatu alkIl halida karena amina atau ammonia mempunyai pasangan elektron menyendiri. H3N + CH3 – CH2 – Br H3N+ - CH2 – CH3 Br – amonia bromoetana etilamoniumbromida suatu garam amina Pengolahan dengan basa : CH3CH2NH3
+ Br - + OH CH3CH2NH2 + H2O + Br – Etilamina
Pada sintesis dengan cara ini seringkali diperoleh hasil yang berupa campuran mono, di-,dan trialkil-amina serta garam ammonium kartener dari suatu reaksi antara ammonia dan suatu alkil halida. NH3
RX RNH2RX R2NH RX R3N RX R4N+ X-
2. sintesis dengan reduksi
a. reduksi senyawa nitro aromatik menjadi arilamina
NO2H3C
Fe, HClOH-
NH2H3C
Kimia Organik
103
b. Nitril akan mengalami reduksi LiAlH4 untuk menghasilkan amina primer dengan tipe RCH2NH2 dengan rendemen sekitar 70 %. Nitril diperoleh dari alkIl halidA; oleh karena itu suatu sintesis nitril adalah suatu teknik memperpanjang suatu rantai karbon maupun pembuatan suatu amina.
(CH3)2CHCH2Br (CH3)2CHCH2CN (CH3)2CHCH2CH2NH2
1-bromo-2-metilpropana 3-metilbutananitril (3-metil-1-butil)amina LATIHAN 1. Amina dan alkohol digolongkan dalam senyawa primer, sekunder, dan tersier. Apa
yang membedakan penggolongan kedua senyawa tersebut ? 2. Amina dibedakan menjadi alkil amina dan aril amina, berikan contoh kedua senyawa
tersebut. 3. Diantara amina primer, sekunder, dan tersier bagaimana sifat kelarutan ? 4. Jelaskan sifat basa dari amina ! 5. Gambarkan struktur dari senyawa berikut ini :
A. 3-amino-2-butanon B. N,N-difenil-propilamina C. Trimetilamina D. 1,3-pentanadiamina
Petunjuk mengerjakan latihan 1. Pada amina dasar penggolongannya adalah berdasarkan jumlah gugus alkil atau aril
yang terikat pada amina. Sedangkan pada alkohol penggolongannya berdasarkan letak gugus hidroksil pada karbon ujung.
2. Alkil amina yaitu amina yang mengikat gugus alkil, sedangkan aril amina adalah amina yang mengikat gugus aromatik.
CH3CH2CH2Br : bromo propana (alkil amina) 3. Urutan kelarutan amina primer, skeunder, dan tersier adalah amina primer > amina
sekunder > amina tersier. Karena pada amina primer mempunyai kemampuan membentuk ikatan hidrogen lebih banyak dibandingkan sekunder dan tersier
CN- - Br-
(1) LiAlH4 (2) H2O, H+
Br
bromobenzena (aril amina)
Kimia Organik
104
4. Amina dalam larutan air akan bersifat basa lemah karena akan menerima sebuah proton dari air, reaksi ini bersifat reversibel.
5. 5. A. 3-amino-2-butanon, senyawa amina yang terikat pada senyawa keton
CH3CHCCH3
O
NH2 B. N,N-difenil-propilamina, amina tersier dengan 2 substituen fenil dan 1 propil
N
(CH2)2CH3 C. Trimetilamina, amina tersier dengan 3 substituen yang sama (metil)
N CH3CH3
H3C
D. 1,3-pentanadiamina, senyawa diamina yang terikat pada karbon 1 dan 3 dari
pentana
CH3CH2CHCH2CH2
NH2
NH2
RINGKASAN Amina adalah senyawa organik mengandung atom-atom nitrogen trivalen, yang
terikat pada satu atom karbon atau lebih. Amina diklasifikasikan dalam amina primer, sekunder, dan tersier berdasarkan jumlah substituen yang terikat pada nitrogen. Penamaan amina berdasarkan pada gugus fungsi amina, diawali nama alkil atau aril diikuti nama amina. Bila ada gugus yang lebih berprioritas maka amina diberi nama menjadi amino. Amina dapat membentuk ikatan hidrogen antara atom nitrogen dari amina dengan hidrogen dari air, amina primer, dan amina sekunder. Amina primer, sekunder, dan tersier yang berbobot molekul rendah mudah larut dalam air. Urutan kelarutan amina primer, sekunder, dan tersier adalah amina primer > amina sekunder > amina tersier. Amina dapat beraksi dengan asam membentuk suatu garam alkil amonium halida.
Amina dalam larutan air akan bersifat basa lemah karena akan menerima sebuah proton dari air. Amina dapat dibuat melalui reaksi substitusi maupun reduksi.
Kimia Organik
105
TES 3 1. Penggolongan amina berdasarkan pada :
A. Jumlahsubstituenalkilatau aril yang terikat pada Nitrogen B. Jumlah Nitrogen yang mengikatalkil C. Jumlah atom H yang terikat pada nitrogen D. Jenis atom karbon yang mengikat nitrogen
2. Unsur-unsur penyusun senyawa amina adalah
A. Nitrogen, hidrogen, karbon B. Karbon, nitrogen, oksigen C. Oksigen, nitrogen, hidrogen D. Nitrogen dan hidrogen
3. Yang merupakan contoh senyawa aril amina adalah :
A. Sikloheksilamina B. Etilmetilamina C. Dietilamina D. Difenilamina
4. Contoh senyawa amina tersier adalah
A. t-butilamina B. dimetilpropilamina C. N,N-dietilamina D. 1,2-etildiamina
5. Diantara amina berikut ini manakah yang kelarutannya paling rendah :
A. Metilamina B. Dimetilamina C. Trimetilamina D. Etildiamina
6. Manakah yang kelarutannya paling besar diantara senyawa amina berikut ini :
A. Metilamina B. Etilamina C. Propilamina D. Butilamina
7. Apakah nama IUPAC yang tepat dari rumus molekul berikut ini (CH3CH2)2NCH2CH2CH3
A. Dietilpropilamina B. Etilpropilamina
Kimia Organik
106
C. Propiletilamina D. N,N-dietilpropilamina
8. Apakah nama yang tepat untuk senyawa berikut ini :
CH2CH2CH2CCH3H2NO
A. 5-amino-2-pentanon B. 5-amina-2-pentanon C. 1-amino-4-pentanon D. 1-amina-4-pentanon
9. 1-bromo-2-metilpropana apabila direaksikan dengan suatu nitril akan diperoleh :
A. 2-metil-propilamina B. 3-metil-1-butilamina C. 3-metil-1-propilamina D. 2-metil-1-butilamina
10. Berikut ini contoh senyawa amina yang mempunyai keaktifan faali yang digunakan
dalam bidang farmasi : A. Karbontetrafluorida B. Kloroform C. Iodoform D. adrenalin
Kimia Organik
107
Kunci Jawaban Tes TES 1 1. D 2. C 3. C 4. B 5. D 6. B 7. C 8. C 9. D 10. A TES 2 1. D, bromo terikat pada C sekunder 2. D, kloro terikat pada gugus vinil (etena) 3. A, karena I memiliki bobot molekul paling tinggi dibandingkan halogen lain 4. A, kenaikan titik didih berbanding lurus dengan kenaikan bobot molekul 5. B, penomoran dimulai dari gugus hidroksil, sehingga –OH pada C nomor 1 dan Cl
pada C nomor 2 6. C, merupakan reaksi substitusi gugus –OH dari alkohol dengan klorida 7. A, bromo akan terikat pada karbon ikatan rangkap yang jumlah hidrogennya paling
sedikit (karbon 2) 8. C, reaksi propil bromida dengan basa kuat dan air akan menyebabkan eliminas
sehingga terbentuk alkena 9. A, senyawa etena dengan substituen 4 halogen (F) 10. C, metil triklorida TES 3 1. A 2. A 3. D 4. B 5. C 6. A 7. D 8. A 9. B 10. D
Kimia Organik
108
Daftar Pustaka
Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1, edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan
McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey : Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara
SENYAWA ORGANIK DENG
PENDAHULUAN
Pada bab sebelumnya telah kita pelajari tentang beberapa senyawa organik dengan
gugus fungsional. Selanjutnya kita akan mempelajari senyawa organik dengan gugus karbonil pada Bab 4. Senyawa organik mempunyi gugus karbonil adalah golongan aldehid, keton, daasam karboksilat dan turunannya. Untuk lebih memahami tentang senyawa dengan gugus fungsi karbonil ini maka akan kita bahas dalam dua topikyaitu tentang aldehid dan keton, Topik 2 membahas tentang asam karboksilat dan turunannya.
Senyawa organik dengan gugus karbonil banyak kita temukan dalam kehidupan seharihari. Contohnya adalah asam sitrat yang banyak ditemukan dalam buah lemon.
Senyawa organik lain yang banyak digunakan dalam bidang kefarmasian adalah
parasetamol atau asetaminofen yaitu suatu senyawa golongan amida yang merupakan turunan asam karboksilat dan masih banyak contoh senyawa karbonil lainnya.
Beberapa contoh senyawa karbonil
Gambar 4.1 Asam sitrat yang diperoleh dari lemon
C
O
OHH3C
Asam asetat H
(asam cuka)
Reti
Kimia Organik
109
BAB IV SENYAWA ORGANIK DENGAN GUGUS KARBONIL
Wardiyah, M.Si, Apt
Pada bab sebelumnya telah kita pelajari tentang beberapa senyawa organik dengan gugus fungsional. Selanjutnya kita akan mempelajari senyawa organik dengan gugus karbonil
ab 4. Senyawa organik mempunyi gugus karbonil adalah golongan aldehid, keton, daasam karboksilat dan turunannya. Untuk lebih memahami tentang senyawa dengan gugus fungsi karbonil ini maka akan kita bahas dalam dua topikyaitu Topik 1 yang membahas
opik 2 membahas tentang asam karboksilat dan turunannya. enyawa organik dengan gugus karbonil banyak kita temukan dalam kehidupan sehari
hari. Contohnya adalah asam sitrat yang banyak ditemukan dalam buah lemon.
Senyawa organik lain yang banyak digunakan dalam bidang kefarmasian adalah parasetamol atau asetaminofen yaitu suatu senyawa golongan amida yang merupakan turunan asam karboksilat dan masih banyak contoh senyawa karbonil lainnya.
Beberapa contoh senyawa karbonil
Gambar 4.1 Asam sitrat yang diperoleh dari lemon
HO
NC
H
O
CH3
Asetaminofen
CO OH
OC
O
CH3
Asam asetil salisilat
CO
O
CO
OH2C
CH2
(
)n
Dakron
(analgesik, antipiretik)(analgesik, antipiretik)
(suatu polimer sintetik)
O
H
inal
AN GUGUS KARBONIL
Pada bab sebelumnya telah kita pelajari tentang beberapa senyawa organik dengan gugus fungsional. Selanjutnya kita akan mempelajari senyawa organik dengan gugus karbonil
ab 4. Senyawa organik mempunyi gugus karbonil adalah golongan aldehid, keton, dan asam karboksilat dan turunannya. Untuk lebih memahami tentang senyawa dengan gugus
opik 1 yang membahas opik 2 membahas tentang asam karboksilat dan turunannya.
enyawa organik dengan gugus karbonil banyak kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya adalah asam sitrat yang banyak ditemukan dalam buah lemon.
Senyawa organik lain yang banyak digunakan dalam bidang kefarmasian adalah parasetamol atau asetaminofen yaitu suatu senyawa golongan amida yang merupakan
Kimia Organik
110
Bab ini membagi tiap pokok bahasan dalam beberapa sub topik yang meliputi definisi, tata nama, sifat fisik, reaksi-reaksi yang dapat terjadi, reaksi pembuatan dan aplikasi atau penggunaan senyawa dalam kehidupan sehari-hari. Setelah mempelajari bab ini, maka anda diharapkan dapat : 1. Menjelaskan pengertian senyawa aldehid, keton, asam karboksilat dan turunannya 2. Mengidentifikasi beberapa turunan senyawa asam karboksilat. 3. menyebutkan rumus umum dari aldehid, keton, asam karboksilat dan turunannya 4. memberikan penamaan pada senyawa aldehid, keton, asam karboksilat dan
turunannya 5. menuliskan rumus struktur untuk senyawa aldehid, keton, asam karboksilat dan
turunannya 6. menjelaskan sifat-sifat senyawa aldehid, keton, asam karboksilat dan turunannya 7. menjelaskan hubungan struktur dan sifat-sifat dari aldehid, keton, asam karboksilat
dan turunannya 8. menuliskan contoh reaksi pada senyawa aldehid, keton, asam karboksilat dan
turunannya 9. menuliskan reaksi pembuatan aldehid, keton, asam karboksilat dan turunannya 10. menyebutkan contoh senyawa aldehid, keton, asam karboksilat dan turunannya
bab ini dilengkapi dengan uraian materi, latihan, ringkasan, dan tes untuk tiap pokok
bahasan. Agar anda dapat memahami dengan baik maka lakukan langkah-langkah berikut : 1. Baca dengan seksama dan pahami tiap pokok bahasan dalam masing-masing topik.
Karena tiap bagian umumnya saling terkait, maka apabila ada bagian dari topiksebelumnya yang belum dipahami pelajari kembali.
2. Kerjakan latihan soal yang diberikan pada setiap topik, baca petunjuk mengerjakan latihan dengan baik.
3. Baca kembali ringkasan materi tiap topik 4. Ukur kemampuan pemahaman anda pada tiap topikdengan mengerjakan tes. Apabila
hasil tes masih belum memenuhi target pencapaian belajar minimal, ulangi untuk membaca materi kembali.
Aldehida dan Keton Aldehida (RCHO) dan keton (R
yang penting secara biologis dari aldehid adalah gula ribosa dan keton adalah hormon progesteron. Penggunaan aldehid dan keton sangat luas baik dibidang industri maupun farmakologi. Aldehid yang paling sederhana adalah formaldehida (Hmempunyai nama dagang formalin. Formaldehida banyak digunakan sebagai bahan pengawet karena formaldehida mempunyai kemampuan untuk membunuh bakteri. Karena sifatnya bakterisid ini maka formaldehid banyak disalahgunakan sebagai pengawet makanan dalam baso, tahu, dan lain-lain. Formaldehid juga digunakan dalam industri kayu lapis atau triplek karena formaldehid merupakan bahan baku pembuatan resin untuk lem permanen. Propanon atau aseton ((CH3)2
digunakan sebagai pelarut. Aldehid juga banyak diekstraksi dari alam, contohnya trans
komponen penyusun minyak atsiri yang diperoleh dari kayu manis. Aldehid umumnya berbau cukup kuat dan merangsang. Contoh senyawa keton minyak jintan ((minyak permen ((+)-karvon). Senyawa keton berbau harum.
A. TATA NAMA
Aldehida mempunyai sekurangnya satu atom hidrogen yang terikat pada karbon
karbonilnya. Gugus lain yaitu R, bisa berupaalkil (aril) yang terikat pada karbon karbonilnya.
formaldehida
Kimia Organik
111
Topik 1 Aldehida dan Keton
Aldehida (RCHO) dan keton (R2CO) lazim terdapat dalam sistem makhluk hidup. Contoh penting secara biologis dari aldehid adalah gula ribosa dan keton adalah hormon
progesteron. Penggunaan aldehid dan keton sangat luas baik dibidang industri maupun farmakologi. Aldehid yang paling sederhana adalah formaldehida (H2C=O) atau metanal yang
punyai nama dagang formalin. Formaldehida banyak digunakan sebagai bahan pengawet karena formaldehida mempunyai kemampuan untuk membunuh bakteri. Karena sifatnya bakterisid ini maka formaldehid banyak disalahgunakan sebagai pengawet makanan
lain. Formaldehid juga digunakan dalam industri kayu lapis atau triplek karena formaldehid merupakan bahan baku pembuatan resin untuk lem permanen.
2C=O) merupakan keton paling sederhana yang banyak
Aldehid juga banyak diekstraksi dari alam, contohnya trans-sinamaldehid yaitu suatu komponen penyusun minyak atsiri yang diperoleh dari kayu manis. Aldehid umumnya
merangsang. Contoh senyawa keton minyak jintan ((-)karvon). Senyawa keton berbau harum.
Aldehida mempunyai sekurangnya satu atom hidrogen yang terikat pada karbon karbonilnya. Gugus lain yaitu R, bisa berupa alkil, aril atau H.keton mempunyai dua gugus alkil (aril) yang terikat pada karbon karbonilnya.
Aseton atau propanon
CO) lazim terdapat dalam sistem makhluk hidup. Contoh penting secara biologis dari aldehid adalah gula ribosa dan keton adalah hormon
progesteron. Penggunaan aldehid dan keton sangat luas baik dibidang industri maupun atau metanal yang
punyai nama dagang formalin. Formaldehida banyak digunakan sebagai bahan pengawet karena formaldehida mempunyai kemampuan untuk membunuh bakteri. Karena sifatnya bakterisid ini maka formaldehid banyak disalahgunakan sebagai pengawet makanan
lain. Formaldehid juga digunakan dalam industri kayu lapis atau triplek karena formaldehid merupakan bahan baku pembuatan resin untuk lem permanen.
C=O) merupakan keton paling sederhana yang banyak
sinamaldehid yaitu suatu komponen penyusun minyak atsiri yang diperoleh dari kayu manis. Aldehid umumnya
)-karvon), dan
Aldehida mempunyai sekurangnya satu atom hidrogen yang terikat pada karbon alkil, aril atau H.keton mempunyai dua gugus
Penamaan untuk aldehida dalam sistem IUPAC akhiran
al. berbeda dengan alkohol atau posisi gugus fungsionalnya, aldehida tidak perlu ada penomoran karena gugus CHO selalu memiliki nomor 1 untuk karbonnya.
Penamaan untuk keton dilakukan dengan cara mengubah Gugus karbonil pada keton bila perlu diberikan nomor, kecuali pada propanon (aseton) yang merupakan keton paling sederhana.
Senyawa aldehida siklik yang berupa rantai siklik alifatik maupun aromatik
penamaannya menggunakan akhiran karbaldehida.
CH3CO
nama IUPAC nama trivial :
Aldehida dan keton kadang menggunakan nama trivialnya, berikut ini beberapa nama
trivial dari aldehida dan keton.
Kimia Organik
112
Penamaan untuk aldehida dalam sistem IUPAC akhiran –a dari alkana diubah menjadi al. berbeda dengan alkohol atau keton yang membutuhkan penomoran untuk menunjukkan posisi gugus fungsionalnya, aldehida tidak perlu ada penomoran karena gugus CHO selalu memiliki nomor 1 untuk karbonnya.
Penamaan untuk keton dilakukan dengan cara mengubah –a alkana menjadi rbonil pada keton bila perlu diberikan nomor, kecuali pada propanon (aseton) yang
merupakan keton paling sederhana.
R H
O
aldehid
R R'
O
keton
Senyawa aldehida siklik yang berupa rantai siklik alifatik maupun aromatik hiran karbaldehida.
CHO
: etanal: asetaldehida
CCH
H2C
CH
CH3
O
H3C
H2CCH3
H
2-etil-4-metilpentanal
ldehida dan keton kadang menggunakan nama trivialnya, berikut ini beberapa nama
sinamaldehid
a dari alkana diubah menjadi –keton yang membutuhkan penomoran untuk menunjukkan
posisi gugus fungsionalnya, aldehida tidak perlu ada penomoran karena gugus CHO selalu
a alkana menjadi –on. rbonil pada keton bila perlu diberikan nomor, kecuali pada propanon (aseton) yang
Senyawa aldehida siklik yang berupa rantai siklik alifatik maupun aromatik
ldehida dan keton kadang menggunakan nama trivialnya, berikut ini beberapa nama
Kimia Organik
113
Tabel 4.1 Nama IUPAC dan trivial beberapa dan aldehida
Rumus struktur IUPAC trivial
H H
O
metanal formaldehida
H3C H
O
etanal
asetaldehida
CH3CH2 H
O
Propanal
propionaldehida
CH3CH2CH2 H
O
butanal butiraldehida
O
H
benzenakarbaldehida benzaldehida
Tabel 4.2 nama IUPAC dan trivial beberapa keton
Rumus struktur IUPAC trivial
CH3 CH3
O
propanon aseton
CH3CH2 CH3
O
2-butanon
Etil metil keton
CH3CH2 CH2CH3
O
3-pentanon Dietil keton
CH3CH2CH2 CH3
O
2-pentanon Metil propil keton
Untuk senyawa keton siklik baik alifatik maupun aromatik umumnya menggunakan nama trivialnya. Contohnya :
O
CH3
metil fenil keton (asetof
Bila gugus karbonil sebagai substituen, maka guguskhusus dengan akhiran –il.
RC
O
C
asil
Apabila terdapat lebih dari satu gugus karboksil, penamaannya dan seterusnya diikuti akhiran –on.Contoh :
CCH2
CCH2
H2C
H3C
OO
2-4-heptan-dion atau hept
C. SIFAT FISIK ALDEHID
Yang berperan dalam menentukan sifat fisik dari aldehid dan keton adalah gugus
karbonilnya. Gugus karbonil merupakan gugus yang terdiri dari atom karbon yang terhibridisasi sp2 dihubungkan dengan atom oksigen yang mempunyai ikatan rangkap yang merupakan ikatan sigma (σ) dan ikatan pi (π). Ikatan sigma gugus karbonil terletak dalam bidang datar dengan sudut ikatan sekitar 1200.
Gugus karbonil bersifat polar karena oksigen bersifat lebih elektronegatif sehingga elektron dalam ikatan sigma dan pi akan tyang terpolarisasi. Oksigen gugus karbonil memiliki pasangan atom menyendiri.
Karena polaritas dalam gugus karbonil ini maka akan ada bagian yang lebih negatif dan lebih positif yang akan saling berinteraks
Kimia Organik
114
fenon)
O
difenil keton (benzofen
Bila gugus karbonil sebagai substituen, maka gugus-gugus tersebut memiliki penamaan
CH3
C
O
HC
OCO
asetil formil benzoil
Apabila terdapat lebih dari satu gugus karboksil, penamaannya memakai awalan di, tri, on.
CH3
tan-2,4-dion
CH3
CCH2
HC
CH
H3C
O
4-heksen-2-on atau heks-4-e
SIFAT FISIK ALDEHID DAN KETON
Yang berperan dalam menentukan sifat fisik dari aldehid dan keton adalah gugus karbonilnya. Gugus karbonil merupakan gugus yang terdiri dari atom karbon yang terhibridisasi sp2 dihubungkan dengan atom oksigen yang mempunyai ikatan rangkap yang
atan sigma (σ) dan ikatan pi (π). Ikatan sigma gugus karbonil terletak dalam bidang datar dengan sudut ikatan sekitar 1200.
Gugus karbonil bersifat polar karena oksigen bersifat lebih elektronegatif sehingga elektron dalam ikatan sigma dan pi akan tertarik ke oksigen yang akan menghasilkan ikatan yang terpolarisasi. Oksigen gugus karbonil memiliki pasangan atom menyendiri.
Karena polaritas dalam gugus karbonil ini maka akan ada bagian yang lebih negatif dan lebih positif yang akan saling berinteraksi. Interaksi ini disebut interasi dipol-dipol yang akan
non)
gugus tersebut memiliki penamaan
memakai awalan di, tri,
en-2-on
Yang berperan dalam menentukan sifat fisik dari aldehid dan keton adalah gugus karbonilnya. Gugus karbonil merupakan gugus yang terdiri dari atom karbon yang terhibridisasi sp2 dihubungkan dengan atom oksigen yang mempunyai ikatan rangkap yang
atan sigma (σ) dan ikatan pi (π). Ikatan sigma gugus karbonil terletak dalam
Gugus karbonil bersifat polar karena oksigen bersifat lebih elektronegatif sehingga ertarik ke oksigen yang akan menghasilkan ikatan
yang terpolarisasi. Oksigen gugus karbonil memiliki pasangan atom menyendiri. Karena polaritas dalam gugus karbonil ini maka akan ada bagian yang lebih negatif dan
dipol yang akan
Kimia Organik
115
menyebabkan aldehid dan keton memiliki titik didih lebih tinggi dibandingkan senyawa nonpolar yang sepadan.
Adanya elektron menyendiri pada oksigen maka senyawa karbonil dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya dan molekul air, akibatnya senyawa karbonil berbobot molekul rendah dapat larut dalam air. Tetapi aldehid dan keton tidak dapat membentuk ikatan hidrogen dengan senyawa karbonil lain yang akibatnya titik didih aldehid dan keton masih lebih rendah dibandingkan alkohol padanannya.
D. REAKSI-REAKSI ALDEHIDA DAN KETON 1. Reaksi Adisi
Reaksi adisi diawali dengan protonasi dari oksigen. Protonasi ini akan menambah muatan positif pada karbon karbonil sehingga karbon akan lebih mudah diserang oleh nukleofil. Reaktivitas relatif reaksi adisi pada aldehida dan keton sebagian disebabkan oleh adanya muatan positif pada karbon karbonil. Makin besar muatan positif makin reaktif. Gugus alkil akan membantu menyebarkan muatan positif sehingga menjadi kurang reaktif.Contoh : formaldehida lebih reaktif dibanding aldehida atau keton lain karena formadehida tidak terdapat gugus alkil untuk membantu menyebarkan muatan positif. Apabila dalam struktur terdapat gugus penarik elektron (misalnya Cl) maka reaktivitas senya
R R
O
R H
O
H H
O
keton aldehid formaldehid
naiknya kereaktifan wa akan bertambah. A. dengan H2O
Adisi air terhadap gugus karbonil akan membentuk suatu 1,1-diol yang disebut gem-diol atau hidrat. Reaksi reversible dan biasanya kesetimbangan terletak pada sisi karbonil.
O
C RR + H2OH+
OH
C RR
OHaldehid atau keton suatu hidrat (-diol)
O
C HH3C + H2OH+
OH
C HH3C
OHetanal 1,1-etanaldiol
Kimia Organik
116
B. dengan alkohol Produk adisi satu molekul alkohol pada aldehida disebut hemiasetal. Sedangkan
produk adisi dua molekul akcohol disebut asetal (untuk keton disebut hemiketal dan ketal).Reaksi ini dikatalisis oleh asam kuat.
O
C HR
OR'
C HR
OHaldehid
R'OH
H+
R'OH
H+
OR'
C HR
OR'
+ H2O
hemiasetal suatu asetal
O
C RR
OR'
C RR
OHketon
R'OH
H+
R'OH
H+
OR'
C RR
OR'
+ H2O
hemiketal suatu ketal
Contoh : O
C HH3C
OCH2CH3
C HH3C
OHaldehid
CH3CH2OH
H+ H+
OCH2CH3
C HH3C
OCH2CH3
+ H2O
hemiasetal suatu asetal
CH3CH2OH
C. dengan Hidrogen sianida
CN- dari HCN merupakan nukleofil kuat. Tetapi HCN tidak dapat mengadisi langsung ke suatu gugus karbonil. Adisi terjadi dalam kondisi reaksi sedikit basa seperti dalam larutan buffer NaCN-HCN. CN- merupakan nukelofil kuat sehingga CN- tidak membutuhkan katalis. Produk reaksi adisi dengan hidrogen sianida merupakan suatu produk sianohidrin. HCN + OH H2O + CN –
O
C RR +CN-
HCN
OH
C RR
CNaldehid atau keton suatu sianohidrin
Sianohidrin merupakan senyaw antara yang penting, karena gugus CN pada sianohidrin dapat dihidrolisi menjadi karboksil (-COOH) atau ester (-COOR). Gugus OH dalam sianohidrin lebih reaktif dibandingkan –OH dalam alkohol. Gugus OH sianohidrin dapat disubsititusi oleh amonia sehingga dapat menjadi gugus amino.
Kimia Organik
117
O
C CH3H3C + HCN
OH
C CH3H3C
CNaldehid atau keton suatu sianohidrin
H2O
H+
OH
C CH3H3C
COOH
Pembentukan asam amino dari adisi karbonil dengan CN- :
O
C HH3C + HCN
OH
C HH3CCN
NH3
NH2
C HH3CCN
H2OH+
NH2
C HH3CCOOH
asam amino
D. dengan reagensia grignard Reaksi dengan reagensia grignard akan menghasilkan alkohol primer, alkohol sekunder
dan alkohol tersier. Reaksi adisi dengan reagensia grignard dapat terjadi pada formaldehidyang akan menghasilkan alkohol primer, dengan aldehid menghasilkan alkohol sekunder, dan dengan keton menghasilkan alkohol tersier. Reaksi ini bukan merupakan reaksi reversible. Apabila anda belum jelas, silahkan pelajari kembali materi tentang reaksi dengan reagensia grignard ini pada bab 3 Topik 1 tentang alkohol.
2. Adisi – Eliminasi Aldehida dan Keton
adalah reaksi yang terjadi pada aldehida dan keton yang diawali dengan adisi kemudian diikuti dengan eliminasi air atau molekul kecil lain untuk memperoleh suatu produk yang mengandung ikatan rangkap.
O
C HR + NH2
OH
C NH2RH
HH+
-H2O RCH=NH
suatu imina 3. Reduksi aldehida dan keton
Produk reduksi aldehida dan keton adalah suatu alkohol, hidrokarbon atau amina. Produk reduksi ini tergantung pada bahan pereduksi dan struktur senyawa karbonilnya. A. Hidrogenasi Hidrogenasi gugus karbonil diperlukan kalor dan tekanan.
O + H2
Ni
kalor, tekananH
OH
siklohesksanon sikloheksanol
apabila dalam sebuah struktur terdapat ikatan rangkap dan gugus karbonil maka ikatan
rangkap dapat dihidrogenasi atau keduanya baik ikatan rangkap maupun gugus
karbonilnya dapat direduksi. Sedangkan reduksi gugus karbonildengan ikatan rangkap dan gugus karbonil tidak dapat dilakukan. Apabila hanya gugus karbonilnya saja yang ingin direduksi maka reduksi bisa lakukan dengan hidrida logam.
B. Hidrida logam Reduksi dengan hidrida logam dapat menggunakan
atau Natrium boro hidrida(NaBH
O
C CH3H3CH2C
butanon
4. Oksidasi Aldehida dan Keton Keton tidak mudah dioksidasi sedangkan aldehida akan dioksidasi menjadi asam
karboksilat O
CCH3CH2
Propanal
O
CCH3CH2
5. Reaksi dengan reagensia tollens Reaksi dengan reagensia tollens dilakukan untuk mengidentifikasi senyawa aldehid.
Senyawa aldehid akan memberikan hasil positif dengan membentuk cermin perak. Sedangkan senyawa keton tidak akan memberikan reaksi.
O
C HR + Ag(NH3)2+
Cermin perak dari reaksi aldehid
Kimia Organik
118
karbonilnya dapat direduksi. Sedangkan reduksi gugus karbonil saja pada struktur dengan ikatan rangkap dan gugus karbonil tidak dapat dilakukan. Apabila hanya gugus karbonilnya saja yang ingin direduksi maka reduksi bisa lakukan dengan hidrida logam.
Reduksi dengan hidrida logam dapat menggunakan Litium aluminium hidrida(NaBH4). Produk reaksi adalah suatu alkohol.
LiAlH4
H2O, H+
OH
CH
CH3H3CH2C
2-butanol
Oksidasi Aldehida dan Keton eton tidak mudah dioksidasi sedangkan aldehida akan dioksidasi menjadi asam
HKMnO4
H2O, H+
O
C OHCH3CH2
asam propanoat
O
C CH3
KMnO4
H2O, H+
tidak bereaksi
Reaksi dengan reagensia tollens Reaksi dengan reagensia tollens dilakukan untuk mengidentifikasi senyawa aldehid. Senyawa aldehid akan memberikan hasil positif dengan membentuk cermin perak.
yawa keton tidak akan memberikan reaksi.
+
O
C O-R + AgCermin perak
Cermin perak dari reaksi aldehid dengan reagensia tollens
saja pada struktur dengan ikatan rangkap dan gugus karbonil tidak dapat dilakukan. Apabila hanya gugus karbonilnya saja yang ingin direduksi maka reduksi bisa lakukan dengan hidrida logam.
Litium aluminium hidrida(LiAlH4)
eton tidak mudah dioksidasi sedangkan aldehida akan dioksidasi menjadi asam
Reaksi dengan reagensia tollens dilakukan untuk mengidentifikasi senyawa aldehid. Senyawa aldehid akan memberikan hasil positif dengan membentuk cermin perak.
E. PEMBUATAN ALDEHIDA D Cara yang paling lazim untuk mensintesis suatu aldehida atau keton sederhana
dengan oksidasi suatu alkohol. oksidasi alkohol sekunder akan menghasilkan keton.
OH
CH
HH3CH2C
1-propa
OH
CH
CH3CH2C
2-butanol
F. PENGGUNAAN ALDEHID D
Aldehid dan keton suku rendah, misalnya formaldehid dan aseton banyak digunakan sebagai bahan pelarut. Asetaldehida merupakan aldehida yang cukup berharga karena asetaldehida adalah zat antara untuk sintesis asam asetat dan anhidrida asetatpada beberapa aldehid yang lebih kompleks banyak digunakan sebagai pemberi aroma karena aldehid dan keton mempunyai aroma yang menarik, sebagai contoh adalah vanilin.
LATIHAN 1. Gambarkan rumus struktur dari :
A. 3,3-dimetil-2-pentanonB. 4-heksenal C. 2-metilsikloheksanakalbaldehidaD. 4-kloro-2-pentanon E. 2,5-heksanadion
Vanilin
Kimia Organik
119
PEMBUATAN ALDEHIDA DAN KETON
Cara yang paling lazim untuk mensintesis suatu aldehida atau keton sederhana ohol. Oksidasi alkohol primer akan menghasilkan aldehid dan
oksidasi alkohol sekunder akan menghasilkan keton.
HCr2O3
piridin
O
C HH3CH2C
propanalanol
CH3
Cr2O3
piridin
O
C CHH3CH2C
butanon
PENGGUNAAN ALDEHID DAN KETON dan keton suku rendah, misalnya formaldehid dan aseton banyak digunakan
sebagai bahan pelarut. Asetaldehida merupakan aldehida yang cukup berharga karena ntara untuk sintesis asam asetat dan anhidrida asetat
a aldehid yang lebih kompleks banyak digunakan sebagai pemberi aroma karena aldehid dan keton mempunyai aroma yang menarik, sebagai contoh adalah vanilin.
Gambarkan rumus struktur dari : pentanon
metilsikloheksanakalbaldehida
Cara yang paling lazim untuk mensintesis suatu aldehida atau keton sederhana ialah Oksidasi alkohol primer akan menghasilkan aldehid dan
H3
dan keton suku rendah, misalnya formaldehid dan aseton banyak digunakan sebagai bahan pelarut. Asetaldehida merupakan aldehida yang cukup berharga karena
ntara untuk sintesis asam asetat dan anhidrida asetat. Kemudian a aldehid yang lebih kompleks banyak digunakan sebagai pemberi aroma
karena aldehid dan keton mempunyai aroma yang menarik, sebagai contoh adalah vanilin.
Kimia Organik
120
1. Tuliskan reaksi antara propanal dengan CH3MgBr ! 2. Reaksikan antara aseton dengan NaBH4 ! 3. Apabila senyawa berikut ini direaksikan dengan reagensia tollens, bagaimanakah reaksi yang
akan terjadi ? O
C CH3CH3CH2
A
O
C HCH3CH2
B
5. Terangkan reaksi yang terjadi pada pembuatan aldehid dengan menggunakan alkohol ! Petunjuk mengerjakan latihan 1. Untuk menggambarkan rumus struktur dengan baik, pahami tata nama untuk senyawa
aldehid dan keton. Tentukan rantai induknya terlebih dahulu dan kenali substituennya. Letakkan substituen yang sesuai dengan penomorannya. Bila ada gugus fungsi lain dalam aldehid dan keton maka tentukan gugus mana yang lebih yang lebih berprioritas.
2. reaksi propanal dengan CH3MgBr menggunakan prinsip reaksi dengan reagensia grignard dimana aldehid yang direaksikan dengan reagensia grignard akan menghasilkan suatu alkohol sekunder.
3. reaksi aseton dengan NaBH4 merupakan reaksi reduksi gugus karbonil, reaksi ini akan menghasilkan suatu alkhol
4. reaksi dengan reagensia tollens digunakan untuk mengidentifikasi aldehid, untuk mengetahui reaksi yang terjadi maka kenali jenis senyawanya aldehid atau keton.
5. Reaksi pembuatan aldehid dengan alkohol melalui mekanisme oksidasi dengan Cr2O3 dengan piridin, dimana untuk membuat aldehid diperlukan senyawa alkohol primer.
RINGKASAN 1. Aldehida (RCHO) dan keton (R2CO) mempunyai sekurangnya satu atom hidrogen yang
terikat pada karbon karbonilnya. Gugus R bisa berupa alkil, aril, atau H. prinsip penamaannya akhiran –a pada alkana diubah menjadi –on untuk keton dan –al untuk aldehida.
2. Senyawa aldehida siklik yang berupa rantai siklik alifatik maupun aromatik penamaannya menggunakan akhiran karbaldehida.
3. sifat fisik dari aldehid dan keton ditentukan oleh gugus karbonilnya. Ikatan pi, pasangan elektron menyendiri dan polaritas gugus karbonil akan menentukan reaktivitas dari gugus karbonil. Senyawa karbonil berbobot molekul rendah dapat larut dalam air. Aldehid dan keton memiliki titik didih lebih tinggi dibandingkan senyawa nonpolar yang sepadan.
Kimia Organik
121
4. Aldehid dan keton dapat mengalami reaksi adisi, adisi-eliminasi, reduksi, dan oksidasi. Adisi terjadi dengan H2O, alkohol, HCN, dan reagensia grignard. Aldehid dan keton juga mengalami reaksi adisi-eliminasi yang menghasilkan suatu imina. Reaksi reduksi terjadi melalui reaksi hidrogenasi dan reduksi dengan hidrida logam. Reaksi oksidasi terjadi pada aldehid yang akan menghasilkan asam karboksilat, oksidasi sulit terjadi pada keton.
5. Untuk membedakan aldehid dan keton dapat digunakan reaksi dengan reagensia tollens. Aldehid dan keton paling lazim dibuat dengan reaksi oksidasi. Oksidasi alkohol primer akan menghasilkan aldehid dan oksidasi alkohol tersier akan menghasilkan keton.
TES 1 1. Berikut ini contoh senyawa yang mempunyai gugus karbonil, kecuali :
A. Aldehid B. Ester C. keton D. Alkohol
2. Manakah yang merupakan senyawa keton ?
CH3H3C
OBrO
H
CH3
O
CH3 CH3
O
H CH3CH3
O
1 2 3 4 5 A. 1, 2, 3 B. 1,3, 4 C. 1,3, 5 D. 2, 4, 5
3. Senyawa golongan aldehida yang banyak disalahgunakan sebagai pengawet makanan
yang merupakan jenis aldehida paling sederhana adalah : A. Formaldehida B. Asetaldehida C. Propionaldehida D. Aseton
4. Apakah IUPAC nama struktur di bawah ini :
OH
A. 3-butilsikloheksanal
Kimia Organik
122
B. 1-butilsiklokarbaldehida C. 3-butilsiklokarbaldehida D. 3-t-butilsiklokarbaldehida
5. Nama gugus karbonil sebagai substituen berikut ini yang sesuai adalah :
HC
O
A. Asil B. Asetil C. Formil D. Benzoil
6. Manakah pernyataan tentang sifat aldehid-keton yang sesuai ?
A. sifat fisik dari aldehid dan keton ditentukan oleh gugus karbonilnya B. oksigen dalam gugus karbonil kurang elektronegatif C. titik didih lebih aldehid-keton tinggi dibandingkan senyawa nonpolar yang
sepadan karena interkasi dippol-dipol D. titik didih aldehid dan keton masih lebih rendah dibandingkan alkohol
padanannya
7. Diantara aseton, butanon, 2-pentanon, 3-metil-2-pentanon manakah yang paling reaktif ? A. aseton B. butanon C. 2-pentanon D. 3-metil-2-pentanon
8. Reaksi aldehid dengan 2 molekul alkohol akan menghasilkan :
A. Asetal B. Hemiasetal C. Ketal D. Hemiketal
9. Aldehid dan keton bila diolah dengan hidrogen sianida akan menghasilkan senyawa
sianohidrin. Senyawa sianohidrin akan mengalami hidrolisis menghasilkan : A. Alkohol B. Aldehid C. Asam karboksilat D. Keton
Kimia Organik
123
10. 3-pentanol bila dioksidasi dengan Cr2O3 akan menghasilkan : A. Pentanal B. 3-Pentena C. 3-pentanon D. Asam pentanoat
Kimia Organik
124
TOPIK 2 Asam Karboksilat
Pada Topik 1 sudah kita pelajari tentang senyawa karbonil dari aldehid dan keton. Pada
Topik 2 akan kita bahas golongan senyawa organik yang mengandung gugus karbonil yang lainnya yaitu asam karboksilat.Golongan senyawa asam karboksilat penting secara biologis dan komersial. Cuka atau asam asetat, salah satu golongan asam karboksilat yang banyak digunakan sebagai pelengkap makanan. Asam semut atau asam format,suatu senyawa organik yang merupakan golongan asam karboksilat yang paling sederhana dengan nama IUPAC asam metanoat.
HC
OH
O
asam format
CH3
COH
O
asam asetat
Asam karboksilat yang lebih kompleks dan cukup berguna dalam bidang farmasi contohnya adalah aspirin atau asam asetil salisilat
Asam karboksilat, RCO2H, adalah senyawa organik dengan gugus karboksil. Gugus ini
mengandung gugus karbonil dan gugus hidroksil. Senyawa karboksilat cukup penting sebagai bahan dasar sintesis golongan senyawa lain seperti ester, klorida asam, amida, anhidrida asam, dan nitril. Senyawa-senyawa ini disebut sebagai derivat atau turunan asam karboksilat yaitu suatu senyawa yang apabila dihidrolisis akan menghasilkan asam karboksilat. Pembahasan tentang derivat asam karboksilat akan kita bahas pada bagian akhir dari pembahasan tentang asam karboksilat.
Mungkin pernah diantara kita yang mengenal kosmetika yang mengandung AHA atau alpha hidroxy acid. AHA cukup banyak digunakan untuk tujuan perawatan kulit. Beberapa senyawa karboksil dengan gugus AHA diantaranya adalah :
O
O
OH
aspirin atau asam asetil salisilat
OCH3
cis-CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CO2H
asam oleat
Kimia Organik
125
Beberapa asam karboksilat suku rendah lebih dikenal dengan nama trivialnya, berikut ini merupakan 10 nama trivial asam karboksilat pertama dan sumbernya.
Tabel 4.3 Nama trivial sepuluh asam karboksilat pertama
Jumlah atom C
Struktur Nama trivial Nama IUPAC Sumber
1 HCO2H asam format asam metanoat semut (L. formica) 2 CH3CO2H asam asetat asam etanoat cuka (L. acetum) 3 CH3CH2CO2H asam propionat asam
propanoat susu, mentega, dan keju
4 CH3(CH2)2CO2H asam butirat asam butanoat mentega (L. butyrum) 5 CH3(CH2)3CO2H asam valerat asam
pentanoat akar valeria (L. valere)
6 CH3(CH2)4CO2H asam kaproat asam heksanoat kambing (L.caper) 7 CH3(CH2)5CO2H asam enantat asam
heptanoat kuncup anggur
8 CH3(CH2)6CO2H asam kaprilat asam oktanoat kambing 9 CH3(CH2)7CO2H asam
pelargonat asam nonaoat Pelargonium roseum
10 CH3(CH2)8CO2H asam kaprat asam dekanoat kambing
Kimia Organik
126
A. TATA NAMA Penamaan untuk asam karboksilat untuk empat karboksilat pertama menggunakan
nama trivial yaitu asam format, asam asetat, asam propionat, dan asam butirat.
HC
OH
O
CH3
COH
O
CH3CH2
COH
O
CH3CH2CH2
COH
O
asam format asam asetat asam propionat asam butirat
Nama IUPAC dari suatu asam karboksilat alifatik diawali dengan kata asam dan akhiran
–a dari alkana diganti -oat. Seperti halnya aldehida, karbon pada gugus karboksil selalu menempati posisi karbon nomor 1. Bila ada dua gugus karboksil maka penamaan dengan awalan asam dan akhiran –dioat.
(CH3)3 CCH2COOH HO2CCH2CH2CO2H
asam 3,3-dimetilbutanoat asam butanadioat
CH3CH2CHC
OH
O
Cl
asam 2-klorobutanoat
Gugus karboksil (-CO2H) yang terikat pada suatu cincin maka penamaannya
menggunakan awalan asam dan akhiran karboksilat.
COH
O
H3CC
OH
O
asam siklopentanakarboksilat asam 3-metilsikloheksanakarboksilat
Gugus karboksil yang terikat pada cincin aromatik 6 karbon diberi nama sebagai asam benzoat, apabila ada substituen maka penomoran mengikuti posisi dari gugus karboksilnya. bila substituen terletak pada karbon 2 dapat diberi nama denga orto (dilambangkan dengan o), substituen pada karbon 3 diberi nama meta (m), dan para (p) bila posisi pada karbon 4. Pembahasan lebih lanjut tentang tata nama senyawa aromatik akan kita bahas di bab 5.
Kimia Organik
127
CH
O
asam benzoat
CH
O
asam 1-etilbenzoatatau
asam o-etilbenzoat
CH
O
H2N
asam 4-aminobenzoatatau
asam p-aminobenzoat
Pada penamaan trivial untuk menentukan posisi suatu substituen dapat menggunakan
huruf yunani seperti halnya aldehida atau keton. Penentuan posisi dalam tata nama trivial berdasarkan letaknya terhdap gugus karbonil. Karbon yang paling dekat dengan gugus karbonil diberi nama karbon α, karbon berikutnya adalah β, dan sterusnya.
CH3CH2 CHC
OH
O
CH3
B. SIFAT ASAM KARBOKSILAT
Seperti halnya pada aldehid dan keton sifat fisik dari asam karboksilat dipengaruh oleh gugus karbonilnya. Asam karboksilat bersifat polar karena mempunyai dua gugus yang bersifat polar yaitu hidroksil (−OH) dan karbonil (C=O). karena asam karboksilat mampu membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya maupun dengan molekul lain maka memiliki kelarutan yang tinggi terutama untuk molekul kecil (asam karboksilat 1-4 karbon).
Sifat fisik karboksilat tidak hanya ditentukan oleh gugus karbonil tetapi gugus hidroksil
pada karboksilat juga ikut berperan dalam menentukan sifat fisik dari asam karboksilat. Karena adanya gugus hidroksil maka asam karboksilat dapat membentuk dimer (sepasang molekul yang saling berikatan) melalui ikatan hidrogen antar gugus polar dari dua gugus karboksil.
Asam α-butirat
Kimia Organik
128
O
CCH3
O H
C
O
CH3
OH
dimer asam asetat
C. REAKSI ASAM KARBOKSILAT 1. Reaksi Asam Karboksilat dengan Basa
Sifat kimia yang paling menonjol dari asam karboksilat ialah keasamannya. Dibandingkan dengan asam mineral seperti HCl dan HNO3 asam karboksilat adalah asam lemah, namun bersifat lebih asam daripada alkohol atau fenol. Karena keasamannya ini maka asam kartboksilat dapat bereaksi dengan basa.
Reaksi suatu asam karboksilat dengan suatu basa akan menghasilkan garam.
CH3CO2H + Na+ OH- CH3CO2- Na+ + H2O
asam asetat natrium asetat
2. Esterifikasi Asam Karboksilat
Reaksi esterifikasi adalah reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol yang akan menghasilkan suatu ester. Reaksi esterifikasi memerlukan katalis asam dan reaksi berlangsung reversibel.
R OH
O+ R'OH
H+
kalor R OR'
O+ H2O
O
OH + CH3CH2OHH+
kalor
O
OCH2CH3 + H2O
asam benzoat etanol etilbenzoat
3. Reduksi Asam Karboksilat Reduksi asam karboksilat dapat dilakukan dengan menggunakan hidrida logam seperti
LiAlH4. LiAlH4 akan mereduksi gugus karboksil langsung menjadi gugus -CH2OH, reduksi ini juga akan mengubah gugus-gugus fungsional karbonil lain dalam molekul.
Kimia Organik
129
CH3CO2H
asam asetat
(1) LiAlH4
(2) H2O, H-
CH3CH2OH
etanol
COOH
LiAlH4
H2O, H- CH2OH
COOHO
(1) LiAlH4
H2O, H- CH2OHHO
D. PEMBUATAN ASAM KARBOKSILAT
Pembuatan asam karboksilat melalui jalur sintetik dapat dikelompokkan dalam tiga
tipe reaksi yaitu (1) hidrolisis derivat asam karboksilat; (2) reaksi oksidasi ; (3) reaksi grignard.
Hidrolisis adalah reaksi yang melibatkan air dengan katalis asam atau basa.
Reaksi Hidrolisis dari beberapa derivat asam karboksilat dapat digambarkan sebagai berikut :
ester
O ║
RC – OR’ + H2O
H+ atau OH-
RCO2H + HOR’ amida O
║ RC – NR’2 + H2O
H+ atau OH-
RCO2H + HNR’2 anhidrida
O O ║ ║
RC – OCR’ + H2O
H+ atau OH-
RCO2H + HO2CR’
halida asam
O ║
RC – X + H2O
H+ atau OH-
RCO2H + X-
Nitril
RC≡N + H2O
H+ atau OH-
RCO2H + NH3
Kimia Organik
130
Contoh reaksi hidrolisis :
O
OCH3H2O
H+
O
OH + CH3OH
metil benzoat asam benzoat
+
metanol
C NH+
+ H2O
C OH
O
+ NH2
Pada bab sebelumnya telah dibahas mengenai oksidasi senyawa alkohol. Oksidasi
alkohol primer dan aldehida akan menghasilkan asam karboksilat. Perbedaan oksidasi antara alkohol dan aldehida, oksidasi alkohol membutuhkan oksidator kuat, sedangkan oksidasi aldehida membutuhkan oksidator lembut (Ag+). Selain oksidasi alkohol, asam karboksilat juga dapat diperoleh dari oksidasi alkena. Oksidasi alkena membutuhkan oksidator kuat. Berikut ini adalah ringkasan jalur pembuatan asam karboksilat melalui oksidasi.
Oksidasi :
Alkohol
primer
RCH2OH + [O]
RCO2H
aldehida
O ║ RCH + [O]
RCO2H
alkena RCH = CR2 + [O] RCO2H + R2C = O
Alkil arena Ar-R + [O] ArCO2H
CH3CH2CH2CH2-OH + CrO3 CH3CH2CH2CO2H
1-butanol asam butanoat
CH3
H3C
KMnO4
kalor
COOH
HOOC
Kimia Organik
131
Asam karboksilat dapat dibuat melalui jalur reaksi dengan reagensia grignard. Pada reaksi ini dibuat dari reaksi antara CO2 dengan reagensia grignard, dalam air dan katalis asam. Secara umum reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut.
(1) Mg, eter RX RCO2H (2) CO2 (3) H2O, H+
Mg CO2, H+ CH3CH2CH2-Br CH3CH2CH2MgBr CH3CH2CH2COOH
1-bromopropana asam butanoat
(n-propil bromida) (asam butirat)
E. DERIVAT ASAM KARBOKSILAT
Derivat asam karboksilat adalah senyawa yang menghasilkan asam karboksilat bila
direaksikan dengan air. Yang termasuk derivat asam karboksilat : 1. Ester 2. Halida asam karboksilat 3. Anhidrida karboksilat 4. Amida 5. Nitril
Berikut ini tabel tentang derivat asam karboksilat dana contoh-contohnya :
Tabel 4.4 derivat asam karboksilat
Derivat Rumus umum contoh ester
RC
OR'
O
C OCH3
O
metil benzoat
halida asam
RC
X
O
CH3COCl asetil klorida
Kimia Organik
132
Derivat Rumus umum contoh anhidrida asam
RC
O
O
C
O
R
(CH3CO)2O Anhidrida asam
asetat
amida
R
CNH2
O
C NH2
O
benzamida
nitril C NR C N
benzonitril
Asam karboksilat dan beberapa turunan dapat dijumpai di alam. Ester dan amida banyak dijumpai misalnya lemak dan lilin merupakan contoh senyawa ester, protein dengan gugus poliamida merupakan contoh senyawa amida. Derivat asam karboksilat mengandung gugus asil RCO- kecuali pada nitril. Kita ketahui bahwa gugus karbonil merupakan pusat kereaktifan sehingga senyawa derivat asam karboksilat ini mempunyai sifat kimia serupa.
1. Ester Berdasarkan susunannya, ester terbagi atas tiga golongan, yaitu sari buah-buahan,
lemak atau minyak, dan lilin. 1. Sari buah-buahan, yaitu ester dari alkohol suku rendah atau tengah. Ester ini
mempunyai aroma yang sedap, banyak digunakan dalam pemberi aroma pada makanan dan parfum.
Contohnya : CH3CO2CH2CH2CH3 propil asetat mempunyai aroma seperti buah pir CH3CH2CH2CO2CH2CH3 etil butirat mempunyai aroma seperti buah nenas 2. Lemak dan minyak, yaitu ester dari gliserol dan asam karboksilat suku tengah atau
tinggi. Lemak adalah ester yang terbentuk dari gliserol yang asam karboksilatnya jenuh
(memiliki ikatan tunggal), sedangkan minyak asam karboksilatnya tak jenuh (memiliki ikatan rangkap).
Contoh : tripalmitin 3. Lilin (waxes), yaitu ester dari alkohol suku tinggi dan asam karboksilat suku tinggi C15H31-COO-C30H61 H51-COO-C30H61 (mirisil palmitat/lilin tawon) (mirisil serotat/lilin carnauba)
Kimia Organik
133
1.1 Tata Nama Ester Ester diberi nama dengan menyebutkan terlebih dahulu gugus alkil yang terikat pada
oksigen ester dan diikuti dengan nama karboksilatnya
Rumus Struktur Nama IUPAC Nama Trivial
HCOOCH3 Metil metanoat Metil formiat
CH3CH2COOCH2CH3 Etil propanoat Etil propionat
CH3 (CH2)3 COOCH2CH3 Etil pentanoat Etil valerat
1.2 Sifat Fisik Ester Ester bersuku rendah berwujud cair encer, ester bersuku tengah berwujud cair kental,
ester bersuku tinggi berwujud padat. Ester tidak mampu membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya sehingga titik didih dan titik leleh ester rendah dibandingkan asam karboksilat padanannya. 1.3 Reaksi Kimia pada ester
Ester dapat mengalami reaksi kimia yang akan membentuk senyawa lain yaitu asam karboksilat, alkohol, amida, dan ester lain.
Reaksi hidrolisisdapat terjadi dalam asam dan basa, reaksi hidrolisis dengan asam pada ester akan menghasilkan senyawa alkohol dan asam karboksilat. Reaksi hidrolisis dengan asam ini bersifat riversibel. Asam dalam reaksi ini bertindak sebagai katalis.
CH3CH2C OCH3
O+ H2O
H+, kalorCH3CH2
COH
O+ CH3OH
metil propanoat berlebih asam propanoat metanol
Ester dapat bereaksi dengan basa yang akan membentuk suatu garam karboksilat, reaksi ini bersifat tidak riversible. Reaksi ester dengan basa disebut juga dengan reaksi saponifikasi.
CH3CH2C OCH3
O+ Na+OH-
kalorCH3CH2
C O-
O+ CH3OH
metil propanoat garam propanoat metanolH2O
Na+
Perhatikan bahwa dalam reaksi ini basa bertindak sebagai pereaksi dan bukan katalis.
Apabila garam karboksilat diasamkan maka akan diperoleh kembali asam bebas. .
Kimia Organik
134
Transesterifikasi, merupakan reaksi pertukaran bagian alkohol dari suatu ester, reaksi ini dapat terjadi dalam asam dan basa yang bersifat riversible.
HC OCH3
O
CH2+ CH3CH2OH
H++ CH3OHCH OCH2CH3
O
CH2
Reaksi dengan reagensia grignard, reaksi ester dengan reagensia grignard akan
menghasilkan suatu alkohol tersier dengan dua gugus alkil yang identik. Dapat juga menghasilkan alkohol sekunder apabila digunakan suatu ester format (HCOOR).
CH3CH2 OCH2CH3
O 2CH3MgBrH2O, H+ C
OHCH3
CH3
CH3CH2
alkohol tersier
H OCH3
O2CH3MgBrH2O, H+ C
OHCH3
CH3
H
alkohol sekunder
1.4 Pembuatan Ester
Pembuatan ester dapat dilakukan dengan reaksi esterifikasi yaitu reaksi yang melibatkan asam karboksilat dan alkohol.
CH3C
OH
O+ CH3CH2OH
H+, kalorCH3
COCH2CH3
O
+ H2O
Perhatikan gugus oksigen pada alkoksi pada ester diatas (-OCH2CH3), atom O pada ester berasal dari alkohol bukan dari asam karboksilat, gugus –OH dari asam karboksilat akan bergabung dengan hidrogen (H+) dari alkohol sehingga akan dilepaskan molekul air. 2. Halida Asam
Halida asam adalah derivat asam karboksilat yang paling reaktif di antara semua derivat asam karboksilat. Ion halida merupakan gugus pergi (leaving grup) yang baik.Diantara halogen yang ada flourida, klorida, bromida dan iodida, klorida merupakan yang paling populer. Sehingga pada bagian ini akan dibahas lebih lanjut tentang klorida asam.
2.1 Tata Nama Halida Asam
Penamaan pada halida asam berdasarkan pada asam karboksilat induknya dengan akhiran asam –at diubah menjadi –il diikuti nama halida.
Kimia Organik
135
H3C Cl
O
H3CH2C Cl
O
CH3CH2CH2 Cl
O
etanoil klorida(asetil klorida)
propanoil klorida(propionil klorida)
butanoil klorida(butiril klorida)
2.2 Reaksi Halida Asam Halida asam dapat mengalai reaksi hidrolisis, reaksi dengan alkohol, reaksi dengan
amina dan amonia, pengubahan ke aril keton, reaksi dengan organologam, dan reaksi reduksi dengan hidrida logam. Pada reaksi ini hanya akan diberikan contoh reaksi hidrolisi dan reaksi dengan alkohol saja.
Reaksi hidrolisis halida asam :
CH3CH2 Cl
O
+ H2O CH3CH2 OH
O
+ HCl
propanoil klorida asam propanoat
Reaksi dengan alkohol :
CH3CH2 Cl
O
+ CH3OH CH3CH2 OCH3
O
+ HCl
propanoil klorida metil propanoat
2.3 Pembuatan Halida Asam Halida asam dapat dibuat langsung dari asam karboksilatnya melalui reaksi dengan
tionil klorida (SOCl2) atau fosforus triklorida (PCl3).
CH3CH2CH2C
OH
O
+ SOCl2 CH3CH2CH2C
Cl
O
+ HCl
asam butanoat butanoil klorida
3. Anhidrida Asam Anhidrida asam karboksilat jarang ditemukan di alam. Salah contoh senyawa anhidrida
asam yang ditemukan di alam adalah suatu anhidrida siklik yang terdapat dalam lalat spanyol yaitu kantaridin. Struktur dari anhidrida asam karboksilat merupakan penggabungan dari dua molekul asam karboksilat dengan menghilankan satu molekul air. Anhidrida berarti tanpa air.
R OH
O
HO R
O -H2O
R
OO
R
O
Kimia Organik
136
3.1 Tata Nama Anhidrida Penamaan untuk anhidrida diawali dengan kata anhidrida diikuti dengan nama
karboksilatnya, bila gugus asilnya sama maka penamaan dengan menggunakan nama asam karboksilat induknya. Tetapi bila gugus asilnya berbeda penamaan menggunakan nama asam-asamnya.
OCCH3 O C
OCH3
anhidrida asam etanoat(anhidrida asam asetat)
OCCH3 O C
OCH2CH3
anhidrida etanoat propanoat(anhidrida asetat propionat)
3.2 Reaksi anhidrida Anhidrida dapat mengalami reaksi hidrolisis, reaksi dengan alkohol dan fenol, dan
reaksi dengan amonia dan amina. Hidrolisis anhidrida akan menghasilkan senyawa asam karboksilat. Reaksi dengan alkohol akan menghasilkan ester, dan reaksi dengan amina akan menghasilkan amida.
CO
OR CO
R
CO
OR CO
R
CO
OR CO
R
+
+
+
H2O
R-OH
NH2 - H
CO
R OH CO
R' OH
CO
R OR
CO
R NH2
CO
R' OH
CO
R' OH
+
+
+
CO
CH3 O CO
CH2CH3+ H2O C
OCH3 OH C
OCH3CH2 OH+
anhidrida etanoat propanoat asam etanoat asam propanoat
3.3 Pembuatan Anhidrida Anhidrida asam dibuat dari derivat asam karboksilat yang yang lebih reaktif dengan
suatu ion karboksilat. O
Cl
O
O- Na++
O
O
O
4. Amida Amida merupakan derivat asam karboksilat yang paling tidak reaktif. Amida banyak
ditemukan di alam terutama sebagai protein yaitu suatu poliamida.
Kimia Organik
137
4.1 Tata Nama Amida Penamaan amida berdasarkan nama asam karboksilatnya dimana imbuhan asam –oat
digantikan dengan amida.
CO
NH2CH3CH2 CO
NH2CH3(CH2)3
O
NH2
propanamida pentanamida benzamida
Bila pada Nitrogen mengikat gugus alkil lain maka penamaanya menggunakan nama N-
alkil.
CO
N(CH3)2CH3CH2
N,N-dimetilpropanamida
O
NHCH2CH3
N-etil-benzanamida
4.2 Reaksi Amida Amida dapat mengalami reaksi hidrolisi dan reakdi reduksi dengan hidrida logam.
Reaksi hidrolisis amida akan menghasilkan asam karboksilat dan amonia. Sedangkan amida yang direduksi dengan anhidrida logam (LiAlH4) akan membentuk senyawa amina.
C
O
NH2CH3CH2
propanamida
+ H2OH+ / OH-
C
O
OHCH3CH2+ NH3
asam propanoat
C
O
NH2CH3CH2
propanamida
LiAlH4CH3CH2CH2NH2
propilamina
4.3 Pembuatan Amida Amida dapat dibuat dari turunan asam karboksilat dengan amoniak.
O
ClR
R
O
O R
O
O
ORR
RNH2
RNH2
RNH2
O
NH2R
Kimia Organik
138
LATIHAN 1. tentukan golongan senyawa karboksil berikut ini :
O
NH2
O
ClO
O
(1) (2) (3)
2. Gambarkan rumus struktur untuk senyawa berikut ini :
A. asam 3-nitrobenzoat B. N,N-dimetilbutanamida C. anhidrida asetat benzoat D. benzoil klorida E. ter-butil sikloheksanakarboksilat
3. Bagaimana reaksi pembuatan dari senyawa berikut ini :
COOHA.
B. COOCH3
C.Cl
O
4. Terangkan sifat fisik dari asam karboksilat berdasarkan jumlah karbon penyusunnya dan reaktivitas gugus karboksilnya.
5. Selesaikan reaksi berikut ini :
A. H3C OH
O+ NaOH
B.CH3CH2 OCH3
O+ H2O H+, kalor
C.H3C Cl
O+ CH3CH2OH
Kimia Organik
139
Petunjuk mengerjakan latihan 1. penggolongan senyawa karboksilat ditentukan oleh gugus yang terikat pada gugus
karbonilnya (RCO-), ester apabila mengikat alkoksi, amida apabila terdapat amina yang terikat pada karbonil, halida asam apabila karbonil mengikat halogen.
2. A. senyawa asam karboksilat, tentukan induknya dan letakkan substituen nitro pada posisi yang sesuai
B. amida, dengan induknya butanamida dan pada gugus NH2, kedua H digantikan oleh metil
C. senyawa anhidrida dengan gugus asetat dan benzoat D. senyawa klorida asam yang terikat pada gugus aromatik, gambarkan struktur
aromatiknya kemudian letakkan gugus klorida asamnya (-COCl). E. ester, dengan gugus ester berupa t-butil dan gugus asam karboksilatnya berupa
sikloheksana karboksilat. 3. A. Pembuatan asam karboksilat dapat dilakukan dengan reaksi hidrolisis dengan
turunan asam karboksilat, misalnya ester. Reaksi hidrolisis ester akan menghasilkan asam karboksilat dan alkohol
B. Pembuatan ester dapat dilakukan dengan reaksi esterifikasi dari asam karboksilat dengan alkohol
C. Reaksi pembuatan senyawa amida dilakukan dengan mereaksikan asam karboksilat dengan SOCl2
4. Asam karboksilat sifat fisiknya dipengaruhi oleh gugus karboksil yang merupakan senyawa karbonil dan hidroksil. Sehingga kelarutan dan titik didih atau titik lebur dari asam karboksilat dipengaruhi oleh kemampuan asam karboksilat membentuk ikatan hidrogen dan dimer.
5. A. reaksi asam karboksilat dengan basa yang akan menghasilkan garam karboksilat B. reaksihi drolisis ester, lihat poin 2A. C. reaksi a klorida asam dengan alkohol yang akan menghasilkan ester dan HCl
RINGKASAN 1. Asam karboksilat, RCO2H, adalah senyawa organik dengan gugus karbonil dan gugus
hidroksil. Nama IUPAC dari suatu asam karboksilat alifatik diawali dengan kata asamdan akhiran –a dari alkana diganti –oat. Gugus karboksil (-CO2H) yang terikat pada suatu cincin maka penamaannya menggunakan awalan asam dan akhiran karboksilat.
2. Asam karboksilat bersifat polar karena mempunyai dua gugus yang bersifat polar yaitu hidroksil (−OH) dan karbonil (C=O). karena asam karboksilat mampu membentuk ikatan hidrogen dan dimer antar molekulnya.
3. Asam karboksilat dapat bereaksi dengan basa membentuk garam karboksilat, mengalami reaksi esterifikasi dengan alkohol, dan reduksi gugus karboksil menjadi alkohol. Asam karboksilat dapat dibuat dengan reaksi hidrolisis, oksidasi dan reaksi dengan reagensia grignard.
Kimia Organik
140
4. Derivat asam karboksilat adalah senyawa yang menghasilkan asam karboksilat bila direaksikan dengan air. Yang termasuk derivat asam karboksilat adalah ester, halida asam, amida, anhidrida asam, dan nitil.
5. Ester merupakan senyawa yang mempunyai bau khas yang digunakan sebagai pemberi aroma pada makanan atau parfum. Ester tidak mampu membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya sehingga titik didih dan titik leleh ester rendah dibandingkan asam karboksilat padanannya. Reaksi yang dapat terjadi pada ester adalah hidrolisis, transesterifikasi dan reaksi dengan reagensia grignard. Ester dibuat dengan reaksi esterifikasi dari asam karboksilat dengan alkohol.
6. Halida asam adalah derivat asam karboksilat yang paling reaktif di antara semua derivat asam karboksilat. Halida asam dapat mengalai reaksi hidrolisis, reaksi dengan alkohol, reaksi dengan amina dan amonia, pengubahan ke aril keton, reaksi dengan organologam, dan reaksi reduksi dengan hidrida logam. Halida asam dapat dibuat langsung dari asam karboksilatnya melalui reaksi dengan tionil klorida (SOCl2) atau fosforus triklorida (PCl3
7. Struktur dari anhidrida asam karboksilat merupakan penggabungan dari dua molekul asam karboksilat dengan menghilankan satu molekul air. anhidrida asam dapat bereaksi hidrolisis, Reaksi dengan alkohol/fenol, dan reaksi dengan amonia/amina. Anhidrida asam dibuat dari derivat karboksilat dengan ion karboksilat.
8. Senyawa amida merupakan senyawa yang kurang reaktif dibandingkan derivat asam karboksilat lainnya. Amida dapat mengalami reaksi hidrolisi dan reakdi reduksi dengan hidrida logam. Amida dapat dibuat dari turunan asam karboksilat yaitu halida asam, anhidrida asam, dan ester dengan amoniak.
TES 2 1. Diantara asam karboksilat berikut ini manakah yang awalnya disintesis dari semut
merah ? A. Asam metanoat B. Asam etanoat C. Asam propanoat D. Asam butanoat
2. Apakah nama IUPAC yang tepat untuk senyawa berikut ini :
O
HO
A. 2,3-dimetil heksanoat B. Asam 2,3-dimetilheksanoat C. 4,5-dimetilheksanoat D. Asam 4,5-dimetilheksanoat
Kimia Organik
141
3. Rumus struktur mana yang sesuai untuk N,N-dietilsiklokarbonamida
O
NB.
OHOA.
CO
H2N
O
ND
4. Pernyataan yang tepat untuk menyatakan sifat fisik dari asam karboksilat dalah :
A. Asam karboksilat kurang larut bila dibandingkan alkohol padananya B. Asam karboksilat memiliki titik didih yang lebih rendah dibanding alkohol
padanannya C. Asam karboksilat dapat membentuk dua ikatan hidrogen antar molekul (dimer) D. Asam karboksilat kurang reaktif dibandingkan aldehid
5. Hidrolisis suatu suatu N-metilbenzamida akan menghasilkan :
A. Asam benzaoat dan air B. Asam benzoat dan amoniak C. Asam benzoat dan metilamina D. Asam benzoat dan benzilamina
6. Derivat asam karboksilat berikut memiliki gugus asil, kecuali :
A. Amida B. Anhidrida C. Halida asam D. Nitril
7. Turunan asam karboksilat yang terbentuk dari penggabungan dua molekul asam
karboksilat dan kehilangan molekul air adalah : A. Amida B. Anhidrida C. Halida asam D. Nitril
Kimia Organik
142
8. Reaksi transesterifikasi antara etil pentanoat dengan metanol akan menghasilkan : A. Metil pentanoat dan etanol B. Etil metanoat dan asam karboksilat C. Etil pentanoat dan asam metanoat D. Metil pentanoat dan asam etanoat
9. Anhidrida benzoat etanoat apabila direaksikan dengan amonia akan menghasilkan :
A. Benzamida dan asam etanoat B. Asam benzoat dan asam etanoat C. Benzilamina dan asam etanoat D. Benzil klorida dan asam etanoat
10. Senyawa turunan asam karboksilat yang paling tidak reaktif adalah …
A. Nitril B. Halida asam C. Anhidrida D. Amida
Kimia Organik
143
Petunjuk Jawaban Tes
TES 1 1. D, alkohol merupakan senyawa dengan gugus hidroksil 2. C, dengan rumus umum R2CO maka keton adalah senyawa 1,3, dan 5 3. A, formaldehida atau formalin 4. D, senyawa benzenakarbaldhida dengan substituen t-butil pada karbon ke-3 5. C, merupakan gugus formil 6. B, oksigen dalam karbonil lebih elektronegatif 7. A, halangan sterik paling rendah 8. A, reaksi aldehid dengan 1 molekul alkohol menghasilkan hemiasetal, reaksi dengan 2
alkohol menghasilkan asetal 9. C, hidrolisis sianida akan menghasilkan karboksilat dan ester 10. C, oksidasi alkohol sekunder akan menghasilkan senyawa keton TES 2 1. A, asam semut atau asam format 2. B, posisi karboksil merupakan karbon ke-1 3. B, senyawa amida, dimana induknya berapa senyawa sikloheksana an substituen etil
pada N. 4. C, asam karboksilat mempunyai gugus karbonil dan hidroksil yang dapat membentuk
ikatan hidrogen dan dimer 5. C, hidrolisis amida akan menghasilkan asam karboksilat dan senyawa amina 6. D, gugus fungsi pada nitril adalah 7. B, anhidrida artinya tanpa air 8. A, transesterifikasi merupakan reaksi pertukana gugus ester dengan gugus alkil dari
alkohol. 9. A, reaksi anhidrida dengan amonia akan memberikan produk senyawa amida dan
alkohol 10. B, amida paling tidak reaktif
Kimia Organik
144
Daftar Pustaka Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1,
edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey : Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara
Kimia Organik
145
BAB V SENYAWA AROMATIK
Wardiyah, M.Si, Apt
PENDAHULUAN
Senyawa aromatik yang paling sederhana adalah benzena, yaitu suatu senyawa
hidrokarbon siklik dengan ikatan rangkap terkonjugasi yaitu ikatan rangkap yang terdapat pada atom karbon yang saling berdampingan. Benzena dengan rumus molekul C6H6 bila dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon lain yang beranggotakan 6 karbon misalnya heksana (C6H14) terlihat bahwa benzena memiliki tingkat ketidakjenuhan yang tinggi. Tetapi apakah anggapan tentang sifat ketidak jenuhan ini benar? Ternyata benzena walaupun memiliki ketidakjenuhan seperti halnya senyawa alkena tetapi benzena tidak memiliki sifat-sifat kimia seperti halnya senyawa alkena. Tentang sifat benzena ini akan dibahas lebih lanjut di topik berikutnya tetang senyawa aromatik sederhana. Penamaan sebagai senyawa aromatik untuk benzena dan senyawa turunannya didasarkan pada aroma yang dimiliki sebagian dari senyawa-senyawa tersebut. Tetapi perkembangan kimia berikutnya menunjukkan bahwa klasifikasi senyawa kimia dilakukan berdasarkan struktur dan kereaktifannya, dan bukan atas dasar sifat fisikanya.
Bab 5 ini akan membahas tentang senyawa aromatik yaitu benzena dan turunannya. Materi pokok senyawa aromatik akan dibagi dalam dua topik yaitu tentang senyawa
aromatik sederhana dan senyawa aromatik heterosiklik. Setelah mempelajari materi dalam bab ini mahasiswa diharapkan mampu : 1. menyebutkan ciri-ciri senyawa benzena dan turunannya 2. menerapkan tata nama senyawa aromatik berdasarkan strukturnya 3. menjelaskan sifat-sifat senyawa aromatik. 4. menuliskan persamaan reaksi pembuatan benzena dan turunannya 5. menuliskan reaksi yang terjadi pada benzena dan turunannya 6. menyebutkan contoh kegunaan senyawa benzena dan turunannya. 7. menyebutkan ciri-ciri senyawa aromatik polisiklik dan heterosiklik 8. menerapkan tata nama senyawa aromatik polisiklik dan heterosiklik 9. menuliskan reaksi sederhana pada senyawa aromatik polisiklik 10. menjelaskan jenis senyawa heterosiklik berdasarkan jumlah atom karbon penyusunnya 11. menyebutkan contoh senyawa heterosiklik di alam.
Untuk memudahkan mempelajari materi dalam bab ini, anda dapat membaca
dengan seksama materi yang ada kemudian lanjutkan dengan mengerjakan latihan-latihan soal. Setelah satu topik selesai dipelajari maka lanjutkan evaluasi hasil belajar anda dengan menjawab soal-soal pada tes.
Senyawa Aromatik S
Benzena adalah senyawa siklik dengan rumus molekul Ckarbon dengan setiap atom karbonnya terhibidrisasi spsatu hidrogen yang terikat. Benzena memiliki 3 ikatan rangkap dalam cincinnydibandingkan dengan senyawa hidorkarbon lain yang memiliki enam anggota karbon, misalnya heksana (C6H14) atau heksena (Cketidakjenuhan yang tinggi seperti halnya alkena. Tetapi ternyata benzena tidak menunjukkan sifta-sifat seperti yang dimiliki oleh alkena. Sebagai contoh, benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena, bila benzena direaksikan dengan Br2warna coklat dari bromin tidak dapat hilang hal ini menandakan tidak terjadi reaksi adisi pada benzena oleh Bryang terjadi pada benzena dengan halogen bukan merupakan reaksi adisi tetapi reaksi substitusi. Sifat-sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena.
Penamaan sebagai senyawa aromatik pada awalnya untuk menggambarkan beberapa senyawa benzena dan turunan benzena yang mempunyai aroma khas, benzena memiliki aroma yang manis, benzaldehida memiliki aroma seperti buah ceri, peach dan almond, aroma toluena juga sangat khas yang merupakan aroma dari suatu resin tolu balsam yangberasal dari pohon myroxylon.
Benzena Benzena merupakan senyawa nonpolar yang banyak digunakan sebagai pelarut
industri, tetapi penggunaannya harus sangat hatiPada bidang kefarmasian senyawa aromatik banyak dijumpai dalam beberapa golongan obat seperti steroid.
Kimia Organik
146
Topik 1 Senyawa Aromatik Sederhana
Benzena adalah senyawa siklik dengan rumus molekul C6H6 yang memiliki enam atom
karbon dengan setiap atom karbonnya terhibidrisasi sp2. Setiap atom karbon hanya memiliki satu hidrogen yang terikat. Benzena memiliki 3 ikatan rangkap dalam cincinnydibandingkan dengan senyawa hidorkarbon lain yang memiliki enam anggota karbon,
) atau heksena (C6H12), diduga benzena memiliki sifat ketidakjenuhan yang tinggi seperti halnya alkena. Tetapi ternyata benzena tidak
sifat seperti yang dimiliki oleh alkena. Sebagai contoh, benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena, bila benzena direaksikan dengan Br2warna coklat dari bromin tidak dapat hilang hal ini menandakan tidak terjadi reaksi adisi pada benzena oleh Bryang terjadi pada benzena dengan halogen bukan merupakan reaksi adisi tetapi reaksi
sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena.
maan sebagai senyawa aromatik pada awalnya untuk menggambarkan beberapa senyawa benzena dan turunan benzena yang mempunyai aroma khas, benzena memiliki aroma yang manis, benzaldehida memiliki aroma seperti buah ceri, peach dan almond,
ngat khas yang merupakan aroma dari suatu resin tolu balsam yangberasal dari pohon myroxylon.
CH
O
CH3
Benzaldehida Toluena
Benzena merupakan senyawa nonpolar yang banyak digunakan sebagai pelarut industri, tetapi penggunaannya harus sangat hati-hati karena benzena bersifat karsinogenik. Pada bidang kefarmasian senyawa aromatik banyak dijumpai dalam beberapa golongan obat
yang memiliki enam atom . Setiap atom karbon hanya memiliki
satu hidrogen yang terikat. Benzena memiliki 3 ikatan rangkap dalam cincinnya, bila dibandingkan dengan senyawa hidorkarbon lain yang memiliki enam anggota karbon,
), diduga benzena memiliki sifat ketidakjenuhan yang tinggi seperti halnya alkena. Tetapi ternyata benzena tidak
sifat seperti yang dimiliki oleh alkena. Sebagai contoh, benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena, bila benzena direaksikan dengan Br2warna coklat dari bromin tidak dapat hilang hal ini menandakan tidak terjadi reaksi adisi pada benzena oleh Br2.Reaksi yang terjadi pada benzena dengan halogen bukan merupakan reaksi adisi tetapi reaksi
sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena.
maan sebagai senyawa aromatik pada awalnya untuk menggambarkan beberapa senyawa benzena dan turunan benzena yang mempunyai aroma khas, benzena memiliki aroma yang manis, benzaldehida memiliki aroma seperti buah ceri, peach dan almond,
ngat khas yang merupakan aroma dari suatu resin tolu balsam
Benzena merupakan senyawa nonpolar yang banyak digunakan sebagai pelarut karena benzena bersifat karsinogenik.
Pada bidang kefarmasian senyawa aromatik banyak dijumpai dalam beberapa golongan obat
Kimia Organik
147
A. RUMUS STRUKTUR BENZENA
Friedrich August Kekule pada tahun 1873 menyatakan rumus struktur dari benzena sebagai suatu struktur heksagonal dengan enam atom karbon yang memiliki ikatan rangkap berselang-seling.
C
CC
C
CC H
H
H
H
H
H
CC
C
CC
C
H
H
H
H
H
H
struktur kekule dengan semua atom dituliskan
Bila benzena direaksikan dengan halogen (Cl atau Br) dengan katalis FeCl3 maka hanya akan dihasilkan satu senyawa dengan rumus molekul C6H5X. hal ini menunjukkan bahwa benzena memiliki atom C dan H yang ekivalen. Tetapi, walaupun benzena mempunyai ikatan rangkap, benzena tidak mempunyai sifat seperti halnya senyawa alkena. Pada senyawa alkena reaksi dengan halogen akan menghasilkan reaksi adisi, sedangkan pada benzena reaksi dengan halogen akan menghasilkan reaksi substitusi. Sifat ini tidak dapat dijelaskan dengan struktur kekule.
Ikatan rangkap pada benzena tidak terlokalisasi pada karbon tetentu tetapi dapat berpindah-pindah (delokalisasi), ini yang disebut dengan resonansi. Struktur Kekule memberikan sumbangan yang sama terhadap hibrida resonansi, yang berarti bahwa ikatan-ikatan C-C bukan ikatan tunggal dan juga bukan ikatan rangkap, melainkan di antara keduanya.
struktur resonansi benzena
Cincin benzena juga dapat ditampilkan dalam bentuk segienam beraturan dengan sebuah lingkaran di dalamnya, dimana pada setiap sudut segienam tersebut terikat sebuah atom H.
hibrida resonansi dari dan
Kimia Organik
148
B. TATA NAMA SENYAWA BENZENA TERSUBSTITUSI Beberapa senyawa benzena memiliki nama tersendiri yang tidak tersistem. Beberapa
nama yang lazim seperti tercantum dalam tabel berikut ini :
Tabel 5.1. struktur dan nama-nama beberapa benzena tersubstitusi yang umum
Struktur Nama Struktur Nama
CH3
toluena
CH3
CH3
orto-xilena
OH
fenol
CH
O
benzaldehida
NH2
anilin
COH
O
asam benzoat
CC
H
H
H
stirena
CCH3
O
Asetofenon
Benzena diberi nama seperti alkana ranta lurus bila sebagai induk. Substituen yang
terikat apda benzena diberi nama sebagai awalan dan diikuti benzena sebagai induknya. Benzena dapat memiliki satu substituen (monosubstitusi), dua substituen (disubstitusi), atau lebih dari dua substituen (polisubstitusi). Penamaan benzena mengikuti jumlah substituen yang terikat padanya.
1. Benzena monosubstitusi
Penamaan untuk benzena monosubstitusi dilakukan seperti pada aturan hidrokarbon lainnya. Nama substituen sebagai awalan diikuti oleh nama benzenanya.
Kimia Organik
149
Br
bromobenzena
CH2CH3
etilbenzena
NO2
nitrobenzena Gugus benzena tersubstitusi oleh alkil ini disebut juga sebagai gugus arena. Penamaan
untuk senyawa arena tersubstitusi ini tergantung dari jenis substituen yang terikat padanya. Bila alkil yang terikat lebih kecil (kurang dari 6 karbon) daripada jumlah karbon penyusun cincin benzena disebut sebagai benzena tersubstitusi alkil. Tetapi bila jumlah karbon alkil lebih besar (7 atau lebih karbon) daripada jumlah karbon penyusun cincin benzena maka disebut sebagai senyawa alkana tersubstitusi fenil (-C6H5). Fenil untuk menyatakan benzena sebagai substituen. Bila benzena mengikat suatu alkana dengan gugus fungsional disebut juga sebagai substituen sehingga penamaan untuk cincin aromatiknya sebagai fenil. Sedangkan penamaan benzil digunakan untuk gugus C6H5CH2-
CH2
gugus fenil gugus benzil
CHCH2CH2CH2CH2CH3
CH3
2-fenilheptana
CHCH3
OH
1-fenil-1-etanol
CH2Cl
benzil klorida
2. Benzena disubstitusi
Penamaan untuk benzena dengan dua substituen menggunakan awalan orto (o), meta (m), dan para (p). orto (o) untuk menyatakan substituen pada posisi 1,2 dari cincin benzena. Meta (m) adalah posisi hubungan substituen pada 1,3. Para (p) menyatakan posisi hubungan substituen pada 1,4. Jika salah satu substituen memberikan nama khusus maka penamaannya menggunakan nama turunan senyawa tersebut. Apabila dua substituen yang diikat oleh benzena tidak memberikan nama khusus maka penamaan diurutkan berdasarkan abjad.
Kimia Organik
150
Br
o-dibromobenzena
Br NH2H3C
m-metilanilina
CH
O
Cl
p-klorobenzaldehida
Br
H3CH2C
m-bromo etilbenzena
3. Benzena polisubsititusi Benzena yang memiliki substituen lebih dari dua maka maka posisi masing-masing
substituen ditunjukkan dengan nomor. Posisi karbon 1 ditentukan dengan memperhatikan posisi substituen dua sehingga substituen kedua memiliki posisi serendah mungkin terhadap substituen pertama. Jika salah satu substituen memberikan nama khusus pada senyawa aromatik tersebut, maka diberi nama sebagai turunan dari nama khusus tersebut. Jika semua substituen tidak memberikan nama khusus, posisisnya dinyatakan dengan nomor dan diurutkan sesuai urutan abjad, dan diakhiri dengan kata benzena.
Cl
Cl Cl
1,2,4-triklorobenzena
Br
OH
O2N
2-bromo-3-nitrofenol
CH3
NO2
O2N
O2N2,4,6-trinitrotoluena (TNT)
C. SIFAT FISIS SENYAWA AROMATIK Benzena dan senyawa hidrokarbon aromatik bersifat nonpolar, tidak larut dalam air,
tetapi larut dalam pelarut organik seperti dietil eter atau pelarut lain yang nonpolar. Penggunaan benzena secara luas sebagai pelarut. Benzena bersifat toksik dan karsinogenik.
Titik didih dan titik leleh senyawa aromatik besifat khas, tidak mempunyai pola tertentu. Misalnya benzena mempunyai titik leleh 5,50C dan titik didih 800C, sedangkan toluena mempunyai titik leleh -950C dan titik didih 1110C. untuk xilena mempunyai titik leleh yang berbeda, p-xilena mempunya titik leleh paling tinggi (130C) dibandingkan m-xilena (480C) dano-xilena (-250C). ciri khas dari senyawa aromatik adalah isomer para akan mempunyai titik leleh lebih tinggi dibandingkan dengan meta dan orto. Karena p-isomer lebih simetris dan membentuk kisi kristal yang lebih teratur dan lebih kuat.
D. REAKSI-REAKSI BENZENA
1. Halogenasi
Reaksi halogenasi merupakan reaksi subsititusi. Pada reaksi ini dibutuhkan katalis misalnya FeX3 misalnya FeCl3 atau FeBr3 yang berperan dalam mempolarisakan molekul
Kimia Organik
151
halogen sehingga menghasilkan elektrofil X+. FeCl3 biasanya dibuat dari Fe dan Cl2. Katalis lain yang dapat digunakan adalah AlCl3. Prosesnya dapat berlangsung sebagai berikut :
2Fe + 3 Br2 2FeBr3 Br – Br + FeCl3 Br+ + FeBr4- Contoh reaksinya :
+ Br2FeBr3
Br
+ HBr
+ Cl2AlCl3
Cl
+ HCl
2. Nitrasi Reaksi nitrasi terjadi apabila benzena diolah dengan HNO3 pekat dengan katalis H2SO4
pekat. Pada reaksi nitrasi yang berperan sebagai elektrofil adalah NO2+. Pembentukan NO2+ ini dipercepat oleh H2SO4 pekat.
Reaksinya berlangsung sebagai berikut :
+ HNO3
NO2
+ H2OH2SO4
3. Sulfonasi Reaksi sulfonasi terjadi apabila benzena direaksikan dengan H2SO4 yang akan
menghasilkan asam benzena sulfonat. Yang berperan sebagai elektrofil adalah SO3 atau SO3H+.
+ H2SO4
SO3H
+ H2Opanas
4. Alkilasi Friedel-Crafts
Alkilasi benzena merupakan reaksi subsititusi benzena dengan gugus alkil halida yang menggunakan katalis Al halida, misalnya AlCl3. Reaksi ini pertama kali dikembangkan oleh Charles Friedel dan James Crafts, ahli kimia dari Amerika, pada tahun 1877.
Contoh reaksinya :
+ CH3CH2CH2ClAlCl3 CH2CH2CH3
+ HCl
benzena propilbenzena
Kimia Organik
152
5. Asilasi Friedel-Crafts Reaksi substitusi gugus asil (RC=O atau ArC=O) pada cincin benzena dapat terjadi
dengan bantuan katalis Al halida (AlCl3). Reaksi ini dapat digunakan untuk menghasilkan suatu senyawa aril keton.
E. PEMBUATAN BENZENA
Sumber utama senyawa organik adalah dari coal (batubara) dan petroleum (minyak
bumi). Senyawa organik dapat diperoleh dari destilasi ter batubara atau disintesis dari senyawa alkana yang berasal dari minyak bumi. Destilasi dari batubara akan menghasilkan berbagai senyawa aromatik seperti benzena, toluena, xilena, fenol, kresol, dan naftalena.Tetapi metode ini mulai digantikan dengan metode produksi dari minyak bumi sejak tahun 1930-1940-an, karena hasil produksinya yang rendah yaitu kurang dari 5 %.
Minyak bumi yang kaya dengan senyawa sikloalkana dapat menjadi sumber pembuatan senyawa aromatik. Senyawa sikloalkana dapat dibuat menjadi senyawa aromatik melalui proses eliminasi hidrogen (dehidrogenasi), reaksi ini dikenal juga dengan nama catalytic reforming. Produksi dengan cara ini memberikan sumbangan 30 % dari produksi dunia untuk senyawa aromatik.
CH3 Mo2O3 . Al2O3, 560 0CCH3
+ 3H2
metil sikloheksana toluena
Pada skala laboratorium benzena juga dapat dibuat dengan beberapa cara diantaranya adalah : 1. Distilasi dari natrium benzoat kering dengan natrium hidroksida berlebih.
CO
ONa+ NaOH + Na2CO3
natrium benzoat benzena 2. Benzena atau alkil benzena juga dapat dibuat melalui proses pirolisis dari senyawa
hidrokarbon alifatik. Contohnya :
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
470 0CCr2O3
heksana benzena 3. Mengalirkan gas asetilena ke dalam tabung yang panas dengan katalis Fe-Cr-Si akan
menghasilkan benzena.
HC CH650 0C
Fe-Cr-Si
asetilena benzena
Kimia Organik
153
4. reduksi fenol dengan logam seng OH
+ Zn + ZnO
fenol benzena 5. reaksi asam benzenasulfonat dengan uap air
S
O
O
OH+ H2O + H2SO4
asam benzenasulfonat benzena F. BENZENA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Benzena dan turunannya banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya
benzena sebagai pelarut. Stirena digunakan dalam bentuk polimer (polistirena) yang berguna dalam pembuatan isolator listrik, atau bahan pembungkus makanan (gelas, piring polistirena). Fenol dalam kehidupan sehari-hari dikenal sebagai karbol atau lisol yang berfungsi sebagai desinfektan. Toluena sebagai bahan baku pembuat trinitro toluena suatu bahan peledak (dinamit). Benzaldehida yang mempunyai bau khas digunakan sebagai bahan baku pembuatan parfum dan dapat juga digunakan sebagai bahan pengawet.
Beberapa senyawa turunan asam benzoat banyak digunakan dalam bidang farmasi, misalnya asam asetil salisilat atau asetosal atau aspirin, metil salisilat yang digunakan sebagai bahan baku obat gosok, natrium benzoat sebagai bahan pengawet makanan, dan parasetamol sebagai analgesik-antipiretik.
polistirena
trinitro toluena (TNT)
Kimia Organik
154
Desinfektan
Aspirin atau asetosal
LATIHAN 1. Gambarkan rumus struktur benzena menurut kekule ! 2. Manakah diantara struktur yang merupakan orto,meta, dan para ?
Br
CH3
NO2OH
COOH
CH3
NH2Cl
I I
A B C D E 3. Tuliskan struktur dari :
A. iodobenzena B. p-kloro benzil bromida C. 4-bromo-1,2-dimetilbenzena
4. Tuliskan reaksi pembuatan senyawa benzena dari senyawa alifatik dan aromatik. 5. Bagaimana reaksi benzena dengan :
A. Asam nitrat pekat dengan katalis asam sulfat B. Asam sulfat C. Kloroetana dengan katalis AlCl3
Petunjuk mengerjakan latihan 1. Benzena digambarkan sebagai struktur heksagonal dengan enam atom karbon yang
memiliki ikatan rangkap berselang-seling.
C
CC
C
CC H
H
H
H
H
H
CC
C
CC
C
H
H
H
H
H
H
Kimia Organik
155
2. Orto ditunjukkan pada struktur B dan D karena orto adalah posisi substituen pada cincin aromatik pada karbon 1,2.
Meta ditunjukkan pada struktur A dan E karena meta adalah posisi substituen pada cincin aromatik pada karbon 1,3.
Para ditunjukkan pada struktur C karena para adalah posisi substituen pada cincin aromatik pada karbon 1,4. A.
3. A. iodobenzena : menunjukkan benzena monosubstitusi yaitu hanya ada substituen
I (iodo)
I
B. p-kloro benzil bromida : benzena disubstitusi dengan substituen kloro yang
terikat pada benzilbromida pada posisi para
CH2BrCl
C. 4-bromo-1,2-dimetilbenzena : benzena polisubstitusi dengan 3 substituen pada cincin aromatik.
CH3CH3
Br 4. Reaksi pembuatan benzena dengan senyawa alifatik :
HC CH650 0C
Fe-Cr-Si
asetilena benzena Reaksi pembuatan benzena dengan senyawa aromatik :
OH
+ Zn + ZnO
fenol benzena 5. A. Reaksi benzena dengan asam nitrat (HNO3) pekat dengan H2SO4akan
menghasilkan senyawa nitrobenzena
+ HNO3
NO2
+ H2OH2SO4
Kimia Organik
156
B. Reaksi benzena dengan H2SO4akan menghasikan asam benzena sulfonat
+ H2SO4
SO3H
+ H2Opanas
C. Reaksi benzena dengan kloroetana (alkil halida) dengan katalis AlCl3akan
menghasilkan reaksi alkilasi pada senyawa benzena
+ CH3CH2ClAlCl3 CH3CH2Cl + HCl
benzena etilbenzena RINGKASAN 1. Benzena adalah senyawa siklik dengan rumus molekul C6H6 yang memiliki enam atom
karbon dengan satu hidrogen yang terikat pada setiap karbonnya dan tiga ikatan rangkap.
2. Beberapa benzena dengan substituen tertentu memiliki nama khusus seperti toluena, fenol, anilina, xilena, asam benzoat, benzaldehida, asetofenon, dan stirena.
3. Benzena dapat tersubstitusi mono, di, atau poli. Penamaan benzen nama substituen sebagai awalan diikuti oleh nama benzenanya.
4. Penamaan untuk benzena dengan dua substituen menggunakan awalan orto (o), meta (m), dan para (p). Benzena yang memiliki substituen lebih dari dua maka maka posisi masing-masing substituen ditunjukkan dengan nomor.
5. Benzena dan senyawa hidrokarbon aromatik bersifat nonpolar, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti dietil eter atau pelarut lain yang nonpolar. Titik didih dan titik leleh senyawa aromatik besifat khas, tidak mempunyai pola tertentu.
6. iri khas dari senyawa aromatik adalah isomer para akan mempunyai titik leleh lebih tinggi dibandingkan dengan meta dan orto.
7. Benzena dapat mengalami reaksi halogenasi, nitrasi, sulfonasi, alkilasi dan asilasi friedel craft.
8. Pembuatan benzena dan turunan dapat dilakukan pada skala industri dengan bahan baku dari batu bara atau minyak bumi.
9. Pada skala yang lebih kecil dapat dilakukan dengah menggunakan senyawa alifatik atau aromatik. Misalnya, destilasi dari natrium benzoat kering dengan natrium hidroksida berlebih, pirolisis dari senyawa hidrokarbon alifatik, reaksi gas asetilena dengan katalis Fe-Cr-Si, reduksi fenol dengan logam seng, dan reaksi asam benzenasulfonat dengan uap air.
Kimia Organik
157
TES 1 1. Pernyataan yang sesuai untuk benzena adalah :
A. Senyawa siklik dengan keenam karbon dan hidrogen ekivalen B. Mempunyai sifat yang sama seperti alkena C. Dapat diadisi oleh senyawa halogen D. Mudah diperoleh di alam
2. Reaksi antara benzena dengan bromin dapat terjadi dengan katalis FeBr3 melalui
mekanisme reaksi : A. Adisi B. Eliminasi C. Substitusi D. Oksidasi
3. Apakah nama IUPAC dari senyawa berikut ini :
A. Butilbenzoat B. Isobutilbenzoat C. Sec-butilbenzoat D. Tert-butilbenzoat
4. Penamaan yang tepat untuk senyawa dibawah ini adalah :
A. 1-metil-2,5-diklorobenzena B. 1-4-dikloro-6-metilbenzena C. 2,5-diklorotoluena D. 1,4-diklorotoluena
5. Diantara pernyataan berikut : I. Benzena dan senyawa hidrokarbon aromatik bersifat nonpolar II. Benzena tidak larut dalam air dan dietil eter III. Isomer para pada benzena mempunyai titik leleh lebih tinggi dibandingkan meta
dan orto IV. Benzena banyak diperoleh dari minyak bumi Manakah yang sesuai untuk benzena ? A. I, II, dan III B. I, III, dan IV C. I, II, dan IV D. II, III, dan IV
Kimia Organik
158
6. Benzena dapat mengalami reaksi halogenasi, nitrasi, sulfonasi, asilasi dan alkilasi melalui reaksi .. A. Adisi B. Eliminisai C. Substitusi D. oksidasi
7. Reaksi benzena dengan senyawa klor dengan katalis AlCl3 akan menghasilkan…
A. Klorosikloheksana B. Klorosikloheksena C. Klorobenzena D. Klorobenzoat
8.
CO
CH3
asetofenon I. Dibuat dengan reaksi dari benzena dengan II. Membutuhkan katalis H2SO4 III. Reaksinya melalui alkilasi friedelcraft IV. Membutuhkan katalis AlCl3 pernyataan yang sesuai tentang reaksi pembuatan asetofenon adalah … A. I dan II B. I dan III C. I dan IV D. II dan III
9. Untuk dapat memperoleh benzena dapat dilakukan dengan reaksi berikut kecuali :
A. Destilasi Natrium benzoat dengan NaOH berlebih B. Nitrasi senyawa anilina C. Pirolisis dari hidrokarbon alifatik pada suhu 470 0C dan katalis Cr2O3 D. Reduksi fenol dengan logam seng
10. Senyawa turunan benzena yang banyak digunakan sebagai bahan pembuat wadah
makanan adalah… A. Toluena B. Asetofenon C. stirena D. xilena
Senyawa Aromatik Polisiklik dan Heterosiklik Pada Topik 1 sudah dipelajari tentang senyawa benzena dan turunannya. Senyawa
benzena merupakan senyawa aromatik monosiklik karena benzena hanya memiliki satu cincin aromatik. Senyawa aromatik polisikliyang sering kita jumpai sehariserangga. Turunan dari naftalena digunakan dalam bahan bakar motor.
Selain sebagai senyawa aromatik monosiklik, benzena juga dikenal sebagai senyawa
homosiklik karena dalam atom penyusun cincinnya hanya terdiri dari atom karbon. Pada kelompok senyawa aromatik dikenal juga senyawa heterosiklik, yaitu suatu senyawa siklik dimana atom-atom penyusunnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan. Banyak senyawa aromatik di alam yang penting seperti alkaloid contohnya nikotin dan asam nukleat dengan gula penyusunnya seperti sitosina, timina, adenina, dan guanina.
Nikotina
Kimia Organik
159
Topik 2 Senyawa Aromatik Polisiklik dan Heterosiklik
sudah dipelajari tentang senyawa benzena dan turunannya. Senyawa benzena merupakan senyawa aromatik monosiklik karena benzena hanya memiliki satu cincin aromatik. Senyawa aromatik polisiklik disebut juga senyawa cincin terpadu. Contoh yang sering kita jumpai sehari-hari adalah naftalena yang digunakan sebagai pengusir serangga. Turunan dari naftalena digunakan dalam bahan bakar motor.
Gambar 5.1 Naftalena
Selain sebagai senyawa aromatik monosiklik, benzena juga dikenal sebagai senyawa homosiklik karena dalam atom penyusun cincinnya hanya terdiri dari atom karbon. Pada kelompok senyawa aromatik dikenal juga senyawa heterosiklik, yaitu suatu senyawa siklik
atom penyusunnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan. Banyak senyawa aromatik di alam yang penting seperti alkaloid contohnya nikotin dan asam nukleat dengan gula penyusunnya seperti sitosina, timina, adenina, dan guanina.
Adenin
Senyawa Aromatik Polisiklik dan Heterosiklik
sudah dipelajari tentang senyawa benzena dan turunannya. Senyawa benzena merupakan senyawa aromatik monosiklik karena benzena hanya memiliki satu
k disebut juga senyawa cincin terpadu. Contoh hari adalah naftalena yang digunakan sebagai pengusir
Selain sebagai senyawa aromatik monosiklik, benzena juga dikenal sebagai senyawa homosiklik karena dalam atom penyusun cincinnya hanya terdiri dari atom karbon. Pada kelompok senyawa aromatik dikenal juga senyawa heterosiklik, yaitu suatu senyawa siklik
atom penyusunnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan. Banyak senyawa aromatik di alam yang penting seperti alkaloid contohnya nikotin dan asam nukleat
Kimia Organik
160
A. TATA NAMA SENYAWA POLISIKLIK Penamaan untuk senyawa aromatik polisiklik memakai nama individual. Aturan
penomoran pada cincin aromatiknya sudah ditetapkan melalui perjanjian dan tidak berubah bagaimanapun posisi substituennya. Tiga senyawa aromatik polisiklik yang akan kita pelajari adalah naftalena, antrasena, dan fenantrena.
8 12
345
6
7
8 9
1056
7
12
3
4
4
5
8
9101
2
3
67
Untuk naftalena yang mempunyai substituen posisi substituen tersebut dapat
dinyatakan dengan huruf yunani. Terdapat 2 posisi yaitu α dan β. α adalah posisi yang menunjukkan letak karbon yang paling dekat dengan pertemuan cincin, posisi lainnya adalah β. sehingga untuk naftalena ada 4 posisi α dan 4 posisi β. Penamaan dengan sistem huruf yunani ini hanya berlaku untuk naftalena, untuk antrasena dan fenantrena berlaku sistem bilangan.
Br
2-bromonaftalena
O2N
NO2
3,7-dinitrofenantrena
B. REAKSI PADA SENYAWA AROMATIK POLISIKLIK
1. Reaksi Oksidasi
Senyawa aromatik polisiklik dapat mengalami reaksi oksidasi. Dibandingkan dengan benzena senyawa aromatik polisiklik lebih reaktif terhadap reaksi oksidasi, reduksi, dan substitusi karena senyawa aromatik polisiklik dapat bereaksi pada satu cincin dan masih mempunyai cincin lain yang utuh. Benzena tidak mudah dioksidasi sedangkan oksidasi naftalena dapat menghasilkan anhidrida asam ftalat atau senyawa kuinon. Antrasena dan fenantrena juga dapat mengalami reaksi oksidasi menjadi senyawa kunion.
V2O5udarakalor
O
O
OHOH
naftalena asam o-ftalat
O
O
-H2OO
anhidrida asam ftalat
(β-bromonaftalena)
Kimia Organik
161
Oksidasi naftalena, antrasena dan fenantrena dengan CrO3 dengan asam dapat menghasilkan senyawa kuinon.
O
O
CrO3CH3CO2H
kalor
naftalena 1,4-naftokuinon
CrO3H2SO4
kalor
O
O
antrasena 9,10-antrakuinon CrO3H2SO4
kalor
OO
fenantrena 9,10-fenantrakuinon
2. Reduksi Senyawa aromatik polisiklik Reduksi senyawa aromatik polisiklik merupakan reaksi hidrogenasi. Reaksi reduksi
dengan natrium dan etanol akan menghasilkan hidrogenasi parsial, pada kondisi ini benzena tidak dapat direduksi. Cincin polisiklik dapat dihidrogenasi dengan lengkap seperti halnya benzena dengan menggunakan kalor dan tekanan.
Na, CH3CH2OH
kalor
naftalena tetralin
+ 3 H2Pt
2250, 35 atm
dekalin
+ 5 H2Pt
2250, 35 atm
dekalinnaftalena
Na, CH3CH2OH
kalor
9,10-dihidroantrasenaantrasena
Kimia Organik
162
3. Reaksi Substitusi Naftalena Naftalena, antrasena, dan fennatrena dapat mengalami reaksi substitusi, tetapi
substitusi pada senyawa antrasena dan fenantrena seringkali diperoleh campuran isomer yang sukar dipisahkan. Reaksi substitusi pada naftalena dapat terjadi reaksi brominasi, nitrasi, sulfonasi, dan asilasi.
Brominasi
Br2
Br
1-bromonaftalena Nitrasi
HNO3, H2SO4
NO2
1-nitroaftalena
hangat
sulfonasi
H2SO4 pekat, 800C
SO3H
asam 1-naftalenasulfonat
hangat
Asilasi
CH3CCl
CCH3O
, AlCl3
O
1-asetilnaftalena
C. TATA NAMA SENYAWA HETEROSIKLIKAROMATIK Senyawa heterosiklikaromatik banyak terdapat di alam, baik yang berupa cincin
aromatik 5 anggota atau 6 anggota. Senyawa heterosiklik, yaitu senyawa yang memiliki lebih dari satu jenis atom dalam sistem cincinnya.Senyawa heterosiklik aromatik ini mempunyai nama khusus. Beberapa nama senyawa aromatik heterosiklik seperti berikut ini :
Kimia Organik
163
NH
O S NH
N
S
N
pirola furan tiofena imidazola tiazola
NH
N
pirazola
N
piridina
N
N
pirimidina
N
N NH
N
purina
N
kuinolina
N
isokuinolina
N
N NH
indola
Penomoran untuk senyawa heterosiklik aromatik dimulai dari atom yang bukan
karbon. Tetapi bila ada lebih dari satu atom bukan karbon maka penomoran berasarkan prioritas. Misalnya untuk S dan N, S diberi nomor lebih kecil (prioritas lebih tinggi) dibandingkan N.
O1
2
34
5
furan tiazola
S
N
1
2
34
5
N
piridina1
2
3
4
5
6
Penamaan dengan huruf yunani dapat dilakukan untuk senyawa heterosiklik. Tetapi
hanya berlaku untuk heterosiklik yang hanya mengandung satu heteroatom. Atom karbon yang dekat dengan heteroatom adalah karbon α. Karbon berikutnya dinamakan sebagai karbon . Apabila setelah karbon α dan karbon masih ada karbon, maka karbon tersebut dinamakan karbon γ.
piridina
α α
γ
N
Kimia Organik
164
Contoh :
N
COOH
asam 3-piridinakarboksilat
NH
SO3H
asam 2-pirolasulfonat
N
2-fenilpiridina
D. SENYAWA HETEROSIKLIK AROMATIK LIMA ANGGOTA CINCIN Senyawa heterosiklik lima anggota yang paling sederhana adalah pirola, furan, dan
tiofena.
NH
O S
pirola furan tiofena Karakteristik kimia dari senyawa heterosiklik aromatik lima anggota adalah mudah
mengalami reaksi substitusi elektrofilik terutama pada posisi kedua cincin. Reaksi substitusi elektrofilik yang dapat terjadi adalah nitrasi, halogenasi, sulfonasi, dan asilasi Friedel-Crafts Contoh :
NH
+ HNO3
NH
NO2
S+ C
OCl
SnCl4S
CO
Tiofena 2-Benzoiltiofena
O+ Br2
dioksan250C O
Br
furan 2-bromofuran
Pirola dan tiofena dapat diperoleh dalam jumlah kecil dari batubara melalui proses
destilasi. Tetapi hasilnya sangat kecil. Tiofena dapat disintesis dalam skala industri melalui reaksi antara n-butana dan sulfur (S) dengan suhu tinggi (560 0C).
Kimia Organik
165
CH3CH2CH2CH3+ S
560 0C
S+ H2S
n-butana tiofena Pirola dapat disintesis dalam berbagai cara, diantaranya adalah :
HC CH + 2HCHOCu2C2 HOCH2C CCH2OH
NH3
tekanan NH
1,4-butunadiol pirola
E. SENYAWA HETEROSIKLIK AROMATIK ENAM ANGGOTA CINCIN Contoh senyawa heterosiklik aromatik enam anggota adalah piridina. Piridina memiliki
struktur sama dengan benzena, yaitu cincin datar dengan lima atom karbon dan satu atom nitrogen. Setiap atom dalam cincin terhibridisasi secara sp2. piridina memiliki satu atom nitrogen yang bersifat elektronegatif maka senyawa piridina bersifat polar, sedangkan benzena bersifat nonpolar. Karena nitrogen pada piridina bersifat elektronegatif, maka atom karbon lain dalam cincin menjadi bermuatan positif parsial karena kekurangan elektron. Karena adanya muatan positif parsial ini menyebabkan piridina reaktifitasnya rendah terhadap reaksi substitusi elektrofilik dibandingkan benzena.
Cincin aromatik pada piridina tidak mudah mengalami oksidasi seperti halnya benzena. Oksidasi akan terjadi pada rantai samping yang dapat berubah menjadi senyawa karboksilat dan cincin aromatiknya akan tetap utuh.
CH3
KMnO4, H2O, H+
CO2H
N
KMnO4, H2O, H+CH3
N
CO2H
toluena asam benzoat
3-metilpiridina asam 3-piridinakarboksilat Piridina dapat mengalami reaksi substitusi nukleofilik yang akan berlangsung paling
mudah pada posisi kedua dan diikuti posisi keempat.
N Br
NH3
kalor N NH2
2-bromopiridina 2-aminopiridina
Kimia Organik
166
Substitusi nukleofilik juga dapat terjadi pada piridina tanpa substituen. Reaksi terjadi jika digunakan basa yang sangat kuat seperti reagensi litium atau ion amida (NH2-). Reaksi ini tidak akan terjadi pada benzena.
F. KUINOLINA DAN ISOKUINOLINA
Senyawa heterosiklik aromatik lainnya adalah kuinolina dan isokuinolina. Kuinolina
adalah Senyawa heterosiklik aromatik yang strukturnya serupa dengan naftalena tetapi dengan nitrogen pada posisi kesatu. Isokuinolina adalah isomer dari kuinolina dengan atom nitrogen terletak pada posisi kedua. Penomoran pada isokuinolina tidak dimulai dari atom nitrogen tetapi dari atom karbonnya.
N1
2
345
6
7
8
N1
2
345
6
7
8
kuinolina isokuinolina Cincin nitrogen dalam kuinolina dan isokuinolina dapat mengalami reaksi substitusi
elektrofilik dengan lebih mudah dibandingkan piridina. Substitusi elektrofilik terjadi pada posisi 5 dan 8.
N
HNO3
H2SO4 N
NO2
N+
NO2
kuinolina 5-nitrokuinolina 8-nitrokuinolina
N
HNO3
H2SO4 N
NO2
N+
NO2
isokuinolina 5-nitroisokuinolina 8-nitroisokuinolina Kuinolina dan isokuinolina dapat mengalami reaksi substitusi nukleofilik seperti halnya
piridina. Reaksi ini dapat terjadi pada posisi α terhadap nitrogen.
NH2O
kuinolina
N
NH2-
H2O
isokuinolina
CH3Li
G. CONTOH SENYAWA HETER
Alkaloid adalah salah satu senyawa basa bernitrogen yang umumnya berupa senyawa
hetrosiklik yang diekstraksi dari bahan alam. Contoh alkaloid adalah nikotin dan morfin. Nikotin adalah senyawa yang dalam dosis rendah dapat bertindak sebagai stimulan sistem syaraf otonom seperti efek yang timbul dari rokok. Nikotin dalam dosis tinggi dapat bersifat toksik.
Nikotin Alkaloid dari getah biji candu (Papaver somniverum) salah satunya dalah morfin.
Morfina adalah alkaloidanalgesik yang sangat kuat bekuntuk menghilangkan rasa sakit. Morfin banyak disalahgunakan oleh para pecandu obat terlarang.
morfina
Kimia Organik
167
N
2-metilkuinolina
N
1-aminoisokuinolina
CH3
NH2
CONTOH SENYAWA HETEROSIKLIK AROMATIK DI ALAM
Alkaloid adalah salah satu senyawa basa bernitrogen yang umumnya berupa senyawa hetrosiklik yang diekstraksi dari bahan alam. Contoh alkaloid adalah nikotin dan morfin. Nikotin adalah senyawa yang dalam dosis rendah dapat bertindak sebagai stimulan sistem syaraf otonom seperti efek yang timbul dari rokok. Nikotin dalam dosis tinggi dapat bersifat
Alkaloid dari getah biji candu (Papaver somniverum) salah satunya dalah morfin. Morfina adalah alkaloidanalgesik yang sangat kuat bekerja langsung pada sistem saraf pusat untuk menghilangkan rasa sakit. Morfin banyak disalahgunakan oleh para pecandu obat
Alkaloid adalah salah satu senyawa basa bernitrogen yang umumnya berupa senyawa hetrosiklik yang diekstraksi dari bahan alam. Contoh alkaloid adalah nikotin dan morfin. Nikotin adalah senyawa yang dalam dosis rendah dapat bertindak sebagai stimulan sistem syaraf otonom seperti efek yang timbul dari rokok. Nikotin dalam dosis tinggi dapat bersifat
Alkaloid dari getah biji candu (Papaver somniverum) salah satunya dalah morfin. erja langsung pada sistem saraf pusat
untuk menghilangkan rasa sakit. Morfin banyak disalahgunakan oleh para pecandu obat
Kimia Organik
168
LATIHAN 1. Berilah nama pada senyawa berikut ini :
A.
Br Br
B.
OH O
O
C.
CH3 2. Bagaimanakah reaksi antara naftalena dengan :
A. natrium dan etanol B. asam nitrat dan katalis asam sulfat
3. Bagaimana reaksi oksidasi yang terjadi pada antrasena dan fenantrena 4. Berikan struktur untuk nama senyawa berikut ini :
A. 2-metoksifuran B. 4,5-diklorokuinolina C. Asam-3-tiofenakarboksilat
5. Bagaimana hasil dari reaksi berikut ini : A. Tiofena dengan H2SO4 B. isokuinolina dengan C6H5Li C. 4-bromopirimidina dengan NH3
Petunjuk Mengerjakan Latihan : 1. Nama senyawa tersebut adalah :
A. senyawa naftalena dengan substituen Br pada posisi karbon 1 dan 8, 1,8-dibromonaftalena
B. senyawa naftokuinon dengn gugus hidroksi pada karbon 8, 8-hidroksi-1,4-naftokuinon
C. senyawa dihidroantrasena dengan substituen metil pada karbon 1, 1-metil-9,10-dihidrofenantrena
2. A. reaksi antara naftalena dengan natrium dan etanol merupakan reaksi reduksi sehingga akan terjadi hidrogenasi
Na, CH3CH2OH
kalor
naftalena tetralin
Kimia Organik
169
B. reaksi naftalena dengan asam nitrat (HNO3) dengan katalis asam sulfat (H2SO4) merupakan reaksi nitrasi.
HNO3, H2SO4
NO2
1-nitroaftalena
hangat
3. Reaksi oksidasi pada antrasena dan fenantrena akan menghasilkan senyawa kuinon,
reaksi berlangsung dengan adanya CrO3 dan asam sulfat. Reaksi oksdasi berlangsung pada posisi 9 dan 10 sehingga akan dihasilkan 9,10-antrakuinon pada antrasenan dan 9,10-fenantrakuinon pada fenantrena.
4. A. 2-metoksifuran, merupakan senyawa heterosiklik aromatik lima anggota dari
furan dengan substituen metoksi (OCH3) pada posisi kedua.
OOCH3
B. 4,5-diklorokuinolina, kuinolina dengan substituen Cl pada posisi 4 dan 5
N
Cl Cl
C. Asam-3-tiofenakarboksilat, senyawa tiofena dengan gugus karboksilat pada
posisi 3.
S
COOH 5. A. Tiofena dengan H2SO4, reaksi substitusi elektrofilik pada posisi kedua
menghasilkan senyawa asam 2-tiofenasulfonat
SH2SO4
+S SO3H
asam 2-tiofenasulfonat B. Isokuinolina dengan C6H5Li, reaksi substitusi nukleofilik dimana serangan terjadi
pada posisi α.
N
C6H5Li
H2O N
isokuinolina 1-fenilisokuinolina
Kimia Organik
170
C. 4-bromopirimidina dengan NH3, substitusi nukleofilik pada piridin dengan substituen pada posisi-4.
N
Br
NH3
kalor N
NH2
4-bromopiridina 4-aminopiridina
LATIHAN 1. Contoh senyawa aromatik polisiklik adalah naftalena, antrasena, dan fenantrena. 2. Aturan penomoran pada cincin aromatiknya sudah ditetapkan melalui perjanjian dan
tidak berubah bagaimanapun posisi substituennya. 3. Oksidasi senyawa naftalena dapat menghasilkan senyawa anhidrida asam ftalat.
Naftalena, antrasena dan fenantrena bila dioksidasi juga dapat menghasilkan senyawa kuinon, yaitu 1,4-naftokuinon pada naftalena, 9,10-antrakuinon pada antrasena, dan 9,10-fenantrakuinon pada fenantrena.
4. Reduksi senyawa aromatik polisiklik merupakan reaksi hidrogenasi. Naftalena, antrasena, dan fenantrena dapat mengalami reaksi substitusi, tetapi substitusi pada senyawa antrasena dan fenantrena seringkali diperoleh campuran isomer yang sukar dipisahkan.
5. Senyawa heterosiklikyaitu senyawa yang memiliki lebih dari satu jenis atom dalam sistem cincinnya.
6. Senyawa heterosiklikaromatik dapat berupa cincin aromatik 5 anggota atau 6 anggota. 7. Penomoran untuk senyawa heterosiklik aromatik dimulai dari atom yang bukan
karbon. Tetapi bila ada lebih dari satu atom bukan karbon maka penomoran berasarkan prioritas.
8. Senyawa heterosiklik lima anggota yang paling sederhana adalah pirola, furan, dan tiofena.
9. Senyawa heterosiklik aromatik lima anggota adalah mudah mengalami reaksi substitusi elektrofilik terutama pada posisi kedua cincin.
10. Contoh senyawa heterosiklik aromatik enam anggota adalah piridina. Piridina dapat mengalami reaksi substitusi nukleofilik yang akan berlangsung paling mudah pada posisi kedua dan diikuti posisi keempat.
TES 2 1. Senyawa aromatik polisiklik yang terdiri dari 2 cincin benzena adalah …
A. Antrasena B. Fenantrena C. Naftalena D. Toluena
Kimia Organik
171
2. Manakah sistem penomoran untuk senyawa aromatik polisiklik berikut ini yang benar ? A. I dan II B. I dan III C. I, II, dan III D. Hanya I yang benar
3. Bagaimana penamaan untuk struktur molekul berikut ini :
A. Asam 5,7-dimetilantrasena-1-sulfonat B. Asam 6,8-dimetilantrasena-1-sulfonat C. 5,7-dimetilantrasena-1-sulfonat D. 1,3-dimetilantrasena-6-sulfonat
4. Manakah pernyataan yang sesuai :
I. Benzena tidak mudah dioksidasi II. naftalena dioksidasi menjadi senyawa dihidronaftalena. III. Reaksi oksidasi Antrasena dengan CrO3 dengan H2SO4 menghasilkan 9,10-
antrakuinon IV. Reduksi naftalena dengan dengan Natrium dan etanol akan menghasilkan
tetralin A. I, II, dan III benar B. I,II, dan IV benar C. I dan II benar D. Hanya IV yang benar
5. Pernyataan yang sesuai untuk reaksi naftalena dengan asam sulfat pekat pada suhu
800C adalah … A. Reaksi oksidasi manghasilkan senyawa kuinon B. Reaksi substitusi yang akan menghasilkan senyawa nitornaftalena C. Reaksi dehidrasi yang kan menghasilkan senyawa dihidronaftalena D. Reaksi substitusi yang akan menghasilkan senyawa asam naftalena sulfonat.
6. Berikut ini adalah senyawa heterosiklik aromatik yang dalam cincinnya mengandung
atom nitrogen adalah : A. Pirola, tiofena, dan piridina B. Piridina, pirimidina, dan furan C. Piridina, furan, dan tiazola D. Pirazola, pirimidina, imidazola
7. Penamaan yang sesuai untuk struktur berikut ini adalah :
A. 1,3-dinitrotiazola B. 2,4-dinitrotiazola
Kimia Organik
172
C. 2,5-dinitrotiazola D. 1,4-dinitrotiofena
8. Reaksi nitrasi pada pirola akan menghasilkan… A. 1-nitropirola B. 2-nitropirola C. 3-nitropirola D. 4-nitropirola
9. Pernyataan yang sesuai tentang piridina dengan benzena adalah ..
A. Piridina dan benzena merupakan senyawa nonpolar B. Piridina dan benzena tidak mudah dioksidasi C. Reaktifitas piridina terhadap substitusi tinggi D. Reaksi eliminasi piridina akan menghasilkan benzena
10. Kuinolina merupakan senyawa heterosiklik aromatik yang mempunyai struktur mirip
dengan naftalena tetapi dengan satu atom nitrogen. Sifat-sifat senyawa kuinolina yang sesuai adalah … I. Mempunyai isomer isokuinolina II. Dapat mengalami reaksi substitusi elektrofilik pada posisi 5 dan 8 III. Mengalami reaksi substitusi nukleofilik pada posisi 5, dan 8 IV. Mengalami reaksi substitusi nukleofilik pada posisi α A. I dan II benar B. I dan III benar C. II dan III benar D. III dan IV benar
Kimia Organik
173
Petunjuk Jawaban Tes
Tes I 1. A, sifatnya berbeda dengan alkena dan tidak diadisi oleh halogen 2. C, reaksi dengan halogen melalui substitusi 3. D, merupakan ester benzoat dengan gugus alkilnya berupa tersier butil. 4. C, merupakan senyawa toluena, substituen Cl terletak pada karbon 2 dan 5 5. B, benzena bersifat nonpolar, isomer para titik leleh lebih tinggi, dan minyak bumi
salah satu sumber dari benzena 6. C, reaksi pada benzena melalui substitusi elektrofilik 7. C, reaksi dengan halogen merupakan reaksi substitusi sehingga tidak ada
perubahan pada ikatan rangkap 8. C, asetofenon dibuat dengan asilasi friedel craft, dengan halida asam dan katalis
AlCl3 9. B, benzena dapat dibuat dengan senyawa alifatik dan aromatik, tetapi bukan
melalui reaksi nitrasi 10. C, stirena dalam bentuk polimer berguna dalam pembuatan wadah makanan
(piring, gelas) Tes 2 1. C, naftalena adalah senyawa aromatik polisiklik yang paling sederhana 2. B, penomoran sistem aromatik polisiklik mengikuti pola baku, untuk naftalena
seperti no I dan fenantrena no III 3. A, penomoran untuk antrasena mengikut aturan baku, SO3H berada pada posisi 1,
CH3 terikat pada posisi 5 dan 7 4. B, oksidasi naftalena akan menghasilkan senyawa kuinon 5. D, reaksi substitusi yang merupakan reaksi sulfonasi yang akan menghasilkan
senyawa sulfonat. 6. D, furan dalam cincinnya mengandung atom Oksigen dan tiofena mengandung
atom S 7. C, penomoran senyawa dimulai dari atom S. 8. A, reaksi substitusi elektrofilik pada pirola terjadi pada posisi kedua cincin. 9. B, oksidasi pada benzena atau piridina akan terjadi apabila terdapat rantai samping 10. A, isomer kuinolina adalah isokuinolina, reaksi substitusi elektrofilik pada posisi 5
dan 8
Kimia Organik
174
Daftar Pustaka Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1,
edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey : Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara
Kimia Organik
175
BAB VI KARBOHIDRAT, PROTEIN DAN LIPIDA
Wardiyah, M.Si, Apt
PENDAHULUAN
Karbohidrat banyak dijumpai di alam. Gula dan pati yang terdapat pada makanan,
selulosa yang terdapat dalam kayu atau kapas merupakan contoh karbohidrat yang banyak dijumpai pada bahan alam. Protein merupakan kelompok senyawa yang dijumpai di alam yang mempunyai berbagai fungsi penting. Sedangkan lipid termasuk dalam kelompok senyawa organik yang tidak larut dalam air yang juga mempunyai berbagai fungsi penting dan derivat senyawa yang termasuk dalam kelompok lipid juga mempunyai fungsi biologis yang beragam.
Bab keenam ini akan membahas tiga kelompok senyawa tersebut yaitu karbohidrat, protein, dan lipida. Setelah mempelajari bahasan bab 6 ini diharapkan mahasiswa dapat : 1. menjelaskan definisi karbohidrat, protein, dan lemak 2. menjelaskan klasifikasi dari karbohidrat 3. menjelaskan konfigurasi monosakarida 4. menuliskan reaksi monosakarida 5. menuliskan contoh monosakarida, disakarida, dan polisakarida 6. menjelaskan struktur asam amino sebagai pembentuk protein 7. menuliskan sintesis asam amino 8. menuliskan reaksi asam amino 9. menjelaskan tentang peptida dan protein 10. menuliskan contoh senyawa protein yang penting 11. menjelaskan perbedaan lemak dan minyak 12. menjelaskan perbedaan sabun dan deterjen 13. menjelaskan beberapa senyawa penting yang termasuk dalam kelompok turunan
lemak Agar tujuan pembelajaran tercapai peran aktif anda sangat dibutuhkan. Tanggung
jawab anda sebagai mahasiswa yang berupa kewajiban belajar mandiri sangat penting agar hasil belajar menjadi optimal. Agar proses pembelajaran berjalan dengan baik anda harus membaca setiap uraian dan contoh materi yang diberikan kemudian lanjutkan dengan mengerjakan soal latihan dan evaluasi hasil belajar pada setiap topik dengan mengerjakan tes.
Kimia Organik
176
Topik 1 Karbohidrat
Istilah karbohidrat berasal dari glukosa sebagai karbohidrat pertama yang berhasil
diperoleh secara murni. Glukosa dengan rumus molekul C6H12O6 atau (CH2O)6 disangka sebagai senyawa hidrat dari karbon. Tetapi kemudian istilah ini diketahui merupakan istilah yang salah karena karbohidrat merupakan suatu polihidroksi dari aldehid dan keton atau turunannya. Glukosa mempunya nama lain dekstrosa.
CHCCCCCH2OH
O
HHO H
H OHH OH
OH
glukosa Karbohidrat diperoleh dari tanaman melalui proses fotosintesis. Dengan bantuan sinar
matahari maka CO2 dan H2O akan diubah menjadi glukosa dan O2. Karbohidrat ini menjadi sumber energi apabila dikonsumsi melalui proses metabolisme dalam tubuh.
6 CO2 + 6 H2O
sinar matahari 6 O2 + C6H12O6
glukosa
A. KLASIFIKASI KARBOHIDRAT
Klasifikasi karbohidrat disusun berdasarkan ukuran molekul penyusunnya dan gugus yang dikandungnya. Berdasarkan ukuran molekulnya karbohidrat dibagi menjadi dua yaitu gula sederhana dan karbohidrat kompleks. Yang disebut dengan gula sederhana adalah kelompok monosakarida. Karbohidrat kompleks tersusun dari dua atau lebih gula sederhana. Sehingga klasifikasi karbohidrat berdasarkan ukuran molekulnya dibedakan menjadi tiga yaitu : a. Monosakarida ; karbohidrat yang tersederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi
molekul karbohidrat yang lebih kecil. Contohnya glukosa, fruktosa, galaktosa. Glukosa disebut juga gula darah (karena dijumpai dalam darah), gula anggur (dijumpai
dalam buah anggur), atau dekstrosa (karena memutar bidang polarisasi). Glukosa yang merupakan monosakarida penyusun sukrosa, laktosa, maltosa dan pati dapat diubah oleh mamalia menjadi glukosa yang menjadi sumber energi bagi organisme atau disimpan sebagai sebagai glikogen yang meruapakan cadangan energi. Karbohidrat
Kimia Organik
177
yang berlebih dapat diubah menjadi lemak, steroid (seperti kolesterol) dan secara terbatas dapat diubah menjadi protein.
Fruktosa disebut juga levulosa karena dapat memutar bidang polarisasi ke kiri. Fruktosa terdapat dalam buah-buahan dan madu.
Galaktosa merupakan monosakarida penyusun laktosa, suatu gula susu, yang terikat bersama dengan glukosa.
C
C
C
C
C
CH2OH
OHH
HHO
OHH
OHH
H O
D-glukosa
CH2OH
C
C
C
C
CH2OH
O
HHO
OHH
OHH
D-fruktosa
C
C
C
C
C
CH2OH
OHH
HHO
HHO
OHH
H O
D-galaktosa Berdasarkan jumlah atom C pada monosakarida dibedakan :
1. triosa : monosakarida terkecil dengan tiga atom C, yaitu gliseraldehida dan dihidroksi aseton. 2. tetrosa : terdiri dari 4 atom C misalnya eritrosa 3. pentosa : terdiri dari 5 atom C misalnya ribosa 4. heksosa : terdiri dari 6 atom C misalnya glukosa 5. heptosa : terdiri dari 7 atom C, dan seterusnya.
b. Oligosakarida ; karbohidrat terdiri dua sampai delapan satuan monosakarida.
karbohidrat yang terdiri dari dua molekul monosakarida disebut dengan disakarida. Contohnya sukrosa, laktosa, maltosa. Disakarida adalah monosakarida yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik dari karbon 1 satu monosakarida ke gugus OH dari monosakarida lainnya. Ikatan ini merupakan ikatan α dan β, yaitu 1,4’-α atau 1,4’β.
Sukrosa merupakan gula pasir yang merupakan disakarida yang tersusun dari glukosa dan fruktosa. Laktosa disebut juga gula susu yang komposisi kimianya terdiri dari dua monosakarida glukosa dan galaktosa. Maltosa banyak digunakan dalam makanan bayi dan susu bubuk. Maltosa merupakan disakarida yang terdiri dari glukosa yang diperoleh dari hidrolisis dari pati. Enzim α-glukosidase merupakan enzim yang bertindak sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis maltosa menjadi glukosa.
Kimia Organik
178
c. Polisakarida ; karbohidrat yang tersusun lebih dari delapan satuan monosakarida.
Polisakarida adalah senyawa yang tersusun dari banyak molekul monosakarida yang dihubungkan dengan ikatan glikosida. Selulosa dan kitin merupakan contoh polisakarida yang berfungsi sebagai bahan bangunan. Selulosa menjadi komponen dalam dahan dan kayu dari tanaman, sedangkan kitin menjadi komponen dalam struktur kerangka luar serangga. Pati merupakan contoh polisakarida yang menjadi sumber nutrisi. Heparin merupakan contoh polisakarida yang mempunyai fungsi spesifik yaitu mencegah koagulasi darah. Berdasarkan gugus yang dikandungnya dibedakan : a. Aldosa : mengandung gugus aldehid, misalnya glukosa. b. ketosa : mengandung gugus keton, misalnya fruktosa. Ketosa-ketosa sering diberi
akhiran –ulosa. Fruktosa merupakan suatu contoh heksulosa (ketosa enam karbon).
C
C
C
C
C
CH2OH
OHH
HHO
OHH
OHH
H O
glukosaaldoheksosa
CH2OH
C
C
C
C
CH2OH
O
HHO
OHH
OHH
fruktosaketoheksosa
C
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
OHH
OH
ribosaaldopentosa
CH2OH
C
C
C
CH2OH
O
OHH
OHH
ribulosaketopentosa
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
OH
eritrosaaldotetrosa
B. KONFIGURASI MONOSAKARIDA 1. Proyeksi Fischer dan Konfigurasi R/S
Karbohidrat memiliki atam-atom karbon kiral. Emil Fischer (1891) membuat suatu proyeksi tetrahedral dari karbohidrat dalam bidang datar. Di alam, molekul berada dalam bentuk tiga dimensi, proyeksi fischer menggambarkan bentuk tiga dimensi molekul ini menjadi bentuk dua dimensi dalam bidang datar. Proyeksi fischer ini untuk menunjukkan penataan gugus-gugus di sekitar atom karbon kiral. Karbon kiral atau karbon asimetrik adalah karbon yang mengikat empat gugus yang berlainan. Molekul-molekul kiral yang tidak dapat dihimpitkan pada bayangan cerminnya merupakan senyawa enantiomer.
sukrosa
Kimia Organik
179
C
CH OH
CH2OH
OH
menjadi
C
CH OH
CH2OH
proyeksi Fischer
OH
Penamaan untuk enantiomer menggunakan konfigurasi R/S. R berarti rectus (kanan)
dan S adalah sinister (kiri). Pusat atom kiral diberi nama R atau S berdasarkan aturan Chan-Ingold-prelog (CIP), dimana keempat gugus diurutkan berdasarkan prioritasnya. Nomor 1 adalah gugus dengan nomor atom terbesar dan nomor 4 adalah gugus dengan nomor atom terkecil. Jika urutan no 1-4 searah jarum jam maka disebut konfigurasi R, sebaliknya jika berlawanan arah jarum jam disebut S. penamaan dengan R atau S dapat ditentukan dengan beberapa langkah : 1) tentukan prioritas tiap gugus 2) letakkan gugus yang prioritasnya paling kecil sedemikian rupa sehingga gugus ini akan
berada di belakang. 3) Tentukan arah rotasi dari gugus yang paling tinggi prioritasnya ke gugus dengan
prioritas tinggi berikutnya 1 2 3, bila searah jarum jam berarti konfigurasi R dan bila berlawanan adalah S.
2
13
CHO
H3C OH
H
konfigurasi S
2. Konfigurasi D dan L pada monosakarida Untuk memberikan tanda D atau L yang digunakan sebagai patokan adalah letak
terikatnya gugus OH pada atom karbon kiral terbesar ( karbon kiral terjauh dari karbon 1). Suatu monosakarida anggota deret D jika hidroksil pada karbon kiral yang terjauh dari karbon 1 terletak di sebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Bila hidroksil pada karbon kiral terjauh dari karbon 1 terletak pada sebelah kiri maka monosakarida tersebut merupakan anggota deret L.
C
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
OHH
OH
D-ribosa
C
C
C
C
CH2OH
HHO
HHO
HHO
OH
L-ribosa
C
C
C
C
CH2OH
HHO
HHO
OHH
OHC
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HHO
OH
D-liksosa L-liksosa
Kimia Organik
180
3. Konfigurasi aldoheksosa Glukosa mempunyai enam atom karbon, empat diantaranya bersifat kiral (karbon 2, 3,
4, dan 5). Proyeksi Fischer dari semua D-aldosa dari D-gliseraldehida sampai dengan D-aldoheksosa dipaparkan dalam gambar di bawah ini. Dimulai dari triosa, yaitu d-gliseraldehida yang menghasilkan sepasang tetrosa. Tiap tetrosa menghasilkan sepasang pentosa, dan tiap pentosa menghasilkan sepasang heksosa. C. MONOSAKARIDA BENTUK SIKLIK
Glukosa mempunyai suatu gugus aldehida pada karbon 1 dan gugus hidroksil pada
karbon 4 dan 5 (seperti juga pada karbon 2,3 dan 6). Reaksi umum antara alcohol dan aldehida ialah pembentukan hemiasetal. Dalam larutan air glukosa dapat bereaksi intramolekul untuk menghasilkan hemiasetal siklik, baik hemiasetal cincin lima anggota atau hemiasetal cincin enam anggota.
CHO
OHH
CH2OH
D-gliseraldehida
CHO
H OH
CH2OH
H OH
D-eritrosa
CHO
HO H
CH2OH
H OH
D-treosa
CHO
H OH
H OH
CH2OH
H OH
D-ribosa
CHO
HO H
H OH
CH2OH
H OH
D-arabinosa
CHO
H OH
HO H
CH2OH
H OH
D-xilosa
CHO
HO H
HO H
CH2OH
H OH
D-liksosa
CHO
H OH
H OH
H OH
H OH
CH2OH
D-alosa
CHO
HO H
H OH
H OH
H OH
CH2OH
D-altrosa
CHO
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OHD-glukosa
CHO
HO H
HO H
H OH
H OH
CH2OHD-manosa
CHO
H OH
H OH
HO H
H OH
CH2OHD-gulosa
CHO
HO H
H OH
HO H
H OH
CH2OH
D-idosa
CHO
H OH
HO H
HO H
H OH
CH2OHD-galaktosa
CHO
HO H
HO H
HO H
H OH
CH2OHD-talosa
Kimia Organik
181
Monosakarida dalam bentuk hemiasetal cincin lima anggota disebut furanosa dari nama furan, senyawa heterosiklik oksigen lima anggota. Monosakarida bentuk hemiasetal cincin enam anggota disebut piranosa dari nama piran. Contoh penamaannya, D-glukopiranosa dari D-glukosa atau D-fruktofuranosa dari fruktosa.
O O
furan piran Pemaparan struktur siklik gula lebih baik dikembangkan rumus perspektif Haworth.
Pada rumus Haworth gugus CH2OH ditempatkan di atas bidang cincin untuk deret-D, dan di bawah bidang cincin untuk deret –L. gugus yang berada di sebelah kanan pada proyeksi Fischer berada di sebelah bawah dalam proyeksi Haworth, gugus yang berada di sebelah kiri dalam proyeksi Fischer akan berada di sebelah atas dalam rumus Haworth.
CHO
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
1
2
3
4
5
6
O
OH OH
OH
OH
CH2OH
1
23
4
5
6
Selain dalam bentuk rumus haworth, cincin pironosa dapat juga digambarkan dalam
bentuk rumus konformasi :
O
OH OH
OH
OH
CH2OH
OHO
HO
OHOH
HOH2C
D-glukopiranosa Pada pembentukan piranosa, gugus hidroksil pada karbon 5 dari glukosa akan
menyerang karbon aldehid (karbon-1) sehingga akan terbentuk gugus hemiasetal. Pada siklisasi ini akan terbentuk karbon kiral baru, yaitu karbon 1, sehingga akan dihasilkan dua diasttereomer. Diassteromer adalah monosakarida yang berbeda pada konfigurasi karbon 1 yang disebut anomer satu sama lain. –OH pada karbon 1 yang diproyeksikan ke bawah disebut α-anomer, sedang OH yang diproyeksikan ke atas disebut β-anomer.
Kimia Organik
182
O
OH OHOH
OH
CH2OHO
OH
OH
OH
OH
CH2OH
a-D-glukopiranosa b-D-glukopiranosa
D. GLIKOSIDA
Bila suatu hemiasetal diolah dengan alkohol maka akan dihasilkan suatu senyawa asetal. Asetal yang terbentuk dari reaksi suatu glukopiranosa akan menghasilkan senyawa glikosida.
O
OH
OH
OH
OH
CH2OH
-D-glukopiranosa
+ CH3OHH+ O
OH
OCH3
OH
OH
CH2OH
+ H2O
metil--D-glukopiranosasuatu glikosida
Glikosida dapat dihidrolisis menjadi bentuk hemiasetal bila direaksikan dengan asam
dalam air.
O
OH
OCH3
OH
OH
CH2OH
-D-glukopiranosa
+ CH3OHH+ O
OHOH
OH
CH2OH
+ H2O
metil--D-glukopiranosasuatu glikosida
OH
E. REAKSI MONOSAKARIDA 1. Oksidasi Monosakarida
Gugus aldehida dapat dioksidasi menjadi gugus karboksil, Gula mempunyai gugus aldehid. Salah satu zat pengoksidasi yang dapat mengoksidasi gula adalah regensia Tollens, yaitu suatu larutan basa dari Ag(NH3)2+, gula yang mengalami oksidasi karena reagensia Tollens ini disebut sebagai gula pereduksi, karena gula dapat menyebabkan reduksi dari zat pengoksidasi tersebut. Reaksi ini ditandai dengan terbentuknya cincin perak yang merupakan endapan dari Ag. Zat pengoksidasi yang lain yang dapat bereaksi dengan gula adalah reagensia Benedicts (Cu+ dalam Natrium sitrat) dan reagensia Fehling (Cu+ dalam Natrium tartrat).
Kimia Organik
183
Fruktosa tidak memiliki gugus aldehid tetapi fruktosa juga merupakan gula pereduksi karena dalam suasana basa fruktosa berada dalam keseimbangan dengan dua aldehid diastereomerik.
CH OH
HO HH OHH OH
CH2OH
CH2OHC O
HO HH OHH OH
CH2OH
NaOH
H2O
CHO H
H OHH OH
CH2OH
OHCOH
HNaOH
H2O
OHC
HO HHO H
H OHH OH
CH2OH
OH
+
D-glukosa D-manosaenediolD-fruktosa
Reagensi Tollens dapat mengoksidasi suatu aldosa menjadi asam aldonat, tetapi
kondisi basa dapat menyebabkan dekomposisi dari karbohidrat. Sehingga untuk mendapatkan hasil asam aldonat yang lebih mudah dan murah dapat digunakan pereaksi larutan brom (Br2). Reaksi oksidasi dengan larutan brom spesifik untuk aldosa, ketosa tidak dapat bereaksi dengan Br2.
C
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
OH
Br2, H2O
pH 6
C
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
OHO
D-glukosa asam D-glukonat
Bila oksidasi monosakarida menggunakan suatu zat pengoksidasi kuat seperti HNO3
maka gugus hidroksil ujung dan gugus aldehid pada monosakarida akan dioksidasi menjadi karboksilat.
C
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
OH
kalor
C
H OH
HO H
H OH
H OH
C
OHO
D-glukosa asam D-glukarat
HNO3, H2O
OHO
Kimia Organik
184
2. Reduksi monosakarida Reduksi aldosa atau ketosa dapat dilakukan dengan zat pereduksi seperti hidrogen dan
katalis atau suatu hidrida logam. Hasil reduksi berupa polialkohol yang disebut alditol. Produk reduksi D-glukosa disebut D-glusitol atau sorbitol.
C
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
OHCH2OH
H OH
HO H
H H
H OH
CH2OH
D-glukosa D-glusitol (sorbitol)
NaBH4
H2O
LATIHAN 1. Tentukan klasifikasi monosakarida berikut ini berdasarkan gugus aldehid atau keton
dan berdasarkan jumlah atom karbon penyusunnya :
CHO
HO H
H OH
H OH
H OH
CH2OH
altrosa
CH2OH
C O
H OH
CH2OH
H OH
ribulosa 2. Tentukan konfigurasi D atau L dari :
CHO
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
CHO
H OH
HO H
HO H
H OH
CH2OH
A. B.
CHO
H OH
H OH
H OH
HO H
CH2OH
CHO
H OH
HO H
H OH
HO H
CH2OH
D.C.
3. Gambarkan proyeksi Fischer untuk :
A. L-treosa B. L-arabinosa C. L-altrosa
Kimia Organik
185
4. Gambarkan proyeksi hawort untuk α-D-manosa 5. Tuliskan reaksi oksidasi brom dari D-xilosa Petunjuk mengerjakan latihan 1. Altrosa : mempunyai gugus aldehid dan tersusun dari 6 karbon maka termasuk
klasifikasi aldoheksosa Ribulosa : mempunyai gugus keton dan tersusun atas 5 karbon maka termasuk
klasifikasi pentulosa 2. Konfigurasi D jika OH pada karbon kiral yang terjauh dari karbon 1 terletak di sebelah
kanan dalam proyeksi Fischer. Bila hidroksil pada karbon kiral terjauh dari karbon 1 terletak pada sebelah kiri merupakan anggota konfigurasi L. sehingga A dan B adalah konfigurasi D, C dan D konfigurasi L
3. Deret D dan L merupakan suatu enantiomer yang merupakan bayangan cermin satu sama lain.
CHOH OH
CH2OHHO H
L-treosa
CHOH OH
HO H
CH2OHHO H
L-arabinosa
CHOH OH
HO HHO HHO H
CH2OH
L-altrosa 4. Berdasarkan aturan proyeksi Haworth : deret D berarti gugus CH2OH berada di atas
bidang, gugus yang berada di sebelah kiri proyeksi Fischer berada di atas, gugus sebelah kanan berada di sebelah bawah dan posisi α berarti gugus OH pada karbon 1 berada disebelah bawah dalam proyeksi Haworth
O
OH OHOHOH
CH2OH
OH
-D-manosa 5. Reaksi oksidasi dengan larutan brom spesifik untuk senyawa aldosa, oksidasi gugus
aldehid dari gula akan menghasilkan gugus karboksilat.
Br2, H2O
pH 6
CH OH
HO H
CH2OHH OH
OHC
H OHHO H
CH2OHH OH
OHO
Kimia Organik
186
RINGKASAN 1. Karbohidrat merupakan suat polihidroksi dari aldehid dan keton atau turunannya. 2. Berdasarkan ukuran molekulnya karbohidrat diklasifikasikan menjadi monosakarid,
disakarida, dan polisakarida. 3. Berdasarkan struktur yang terkandung dalam molekulnya dibedakan menjadi aldosa
dan ketosa. 4. Penggambaran konfigurasi monosakarida dapat dilakukan dengan proyeksi Fischer,
rumus Haworth, dan rumus konformasi. proyeksi fischer menggambarkan bentuk tiga dimensi molekul ini menjadi bentuk dua dimensi dalam bidang datar.
5. Pada proyeksi Fischer suatu monosakarida dikelompokkan dalam deret D atau L berdasarkan letak gugus OH pada karbon kiral terjauh dari karbon 1, Deret D bila OH terletak pada sebelah kanan dan L bila terletak di sebelah kiri, gugus CH2OH ditempatkan di atas bidang cincin untuk deret-D, dan di bawah bidang cincin untuk deret –L. gugus yang berada di sebelah kanan pada proyeksi Fischer berada di sebelah bawah dalam proyeksi Haworth, gugus yang berada di sebelah kiri dalam proyeksi Fischer akan berada di sebelah atas dalam rumus Haworth.
6. Monosakarida dapat mengalami reaksi oksidasi dan reduksi. Oksidasi dapat terjadi dengan reagensia Tollens, reagensia Benedicts, dan reagensia Fehlings.
7. Keton juga dapat mengalami reaksi oksidasi dengan pereaksi logam tersebut. Oksidasi dengan larutan brom spesifik untuk aldosa akan menghasilkan asam aldonat. Oksidasi dengan HNO3 akan menyebabkan oksidasi gugus hidroksil dan aldehid dalam monosakarida menghasilkan asam aldarat.
8. Reduksi aldosa dan ketosa akan menghasilkan senyawa polialkohol. TES 1 1. Manakah diantara pernyataan berikut ini yang sesuai
I. Karbohidrat meruapakan senyawa hidrat arang II. karbohidrat merupakan suatu polihidroksi dari aldehid dan keton atau
turunannya. III. Karbohidrat murni yang diperoleh pertama kali adalah glukosa IV. Proses fotosintesis tanaman akan menghasilkan senyawa karbohidrat A. I, II, dan III benar B. I, II, dan IV benar C. I dan III benar D. II, III, dan IV benar
2. Berikut ini yang merupakan kelompok disakarida adalah….
A. Sukrosa, laktosa, dan manosa B. Sukrosa, galaktosa, dan manosa
Kimia Organik
187
CH2OHC O
HO HH OHH OH
CH2OH
CH OHH OH
CH2OHH OH
OH
A.
B.
CH2OHC O
HO HH OH
HO HCH2OH
dan
D-fruktosa L-fruktosa
D-ribosa
CHO HHO H
CH2OHHO H
OH
dan
L-ribosa
CHO CHO
C. Sukrosa, laktosa, dan maltosa D. Sukrosa, laktosa, dan galaktosa
3. Contoh dari senyawa pentulosa adalah ….
CH2OHC O
HO HH OHH OH
CH2OH
CH OH
HO H
CH2OHH OH
OH
CH OH
HO H
CH2OHH OH
OHO
A.
B.
C.
CH2OH
C
H OH
CH2OH
H OH
O
D.
4. Proyeksi Fischer yang tepat untuk pasangan enantiomer D dan L berikut ini adalah ….
Kimia Organik
188
5. Dalam larutan air glukosa dapat bereaksi intramolekul menghasilkan hemiasetal siklik. Monosakarida dalam bentuk hemiasetal cincin 6 anggota disebut …. A. Furanosa B. Piranosa C. Pirimidin D. Purin
6. Manakah yang bukan merupakan sifat fruktosa : A. suatu monosakarida B. suatu polihidroksi aldehida C. suatu heksulosa D. mereduksi fehling
7. Berikut ini pernyataan yang tidak tepat tentang disakarida ….
A. disakarida terdiri atas 2 molekul monosakarida dengan ikatan glikosidik B. sukrosa adalah disakarida yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa C. disebut juga ikatan 1,4’-α atau 1,2’-β D. ikatan glikosidik merupakan ikatan dari karbon ke suatu OH satuan yang lain
8. Proyeksi haworth yang sesuai untuk β-D-idosa adalah ….
CHOHO H
H OHHO H
H OHCH2OH
-D-idosa
2
CH OH
HO H
CH2OHH OH
OHO
C.
D.
D-ribosa2
L-ribosa
CHOH OH
HO HHO H
H OHCH2OH
D-galaktosa
CHOH OH
HO HHO HHO H
CH2OHL-galaktosa
dan
dan
D-xilosa
CHO HHO H
CH2OHH OH
OHO
L-xilosa
Kimia Organik
189
OOH OHOH
OH
CH2OH
OHA.
OOH
OHOHOH
CH2OH
OHB.
OOH
OHOH
OH
CH2OH
OHC.
O
OH OHOH
OH
CH2OH
OHD.
9. Oksidasi glukosa dengan Br2 dalam air pada pH 6 akan menghasilkan senyawa ….
A. Asam glukonat B. Asam glukarat C. Asam aldonat D. Sorbitol
10. Reagensia yang tidak dapat digunakan untuk mengoksidasi fruktosa adalah ….
A. Pereaksi Fehling B. Pereaksi Tollens C. Pereaksi Benedicts D. Larutan brom
Kimia Organik
190
Topik 2 Asam Amino dan Protein
Protein dijumpai dalam organisme hidup, protein terdiri dari beraneka jenis dan fungsi
biologi. keratin kulit dan kuku, aneka enzim dalam tubuh termasuk dalam golongan protein. Protein adalah poliamida, yang tersusun dalam rantai asam amino, hidrolisis protein menghasilkan asam-asam amino.
A. STRUKTUR ASAM AMINO
Asam-asam amino yang terdapat dalam protein adalah asam α-aminokarboksilat.
Asam amino mengandung gugus amino (-NH2) dan karboksilat (-COOH). Struktur asam amino dapat digambarkan seperti di bawah ini dengan variasi dalam struktur monomer-monomer ini terjadi dalam rantai samping (R).
CO2H
HH2N
R
struktur umum asam amino Asam amino akan berikatan sehingga membentuk poliamida, ikatan yang terbentuk
disebut dengan ikatan peptida.
N
H
C C
O
N C
R
H
C N
H
C
H
R
H
O R
H
C
O
N
H
C
R
H
C
O
ikatan peptida Asam amino mengandung suatu gugus amino yang berada dalam bentuk kation
amonium dan gugus karboksil yang berada dalam bentuk anion karboksilat. Sehingga asam amino mengandung gugus yang bersifat basa dan gugus bersifat asam dalam molekul yang sama. Suatu asam amino mengalami reaksi asam-basa internal yang menghasilkan suatu ion dipolar, yang juga disebut zwitterion. Karena strukturnya ini maka asam amino tidak selalu bersifat seperti senyawa-senyawa organik. Asam amino mempunyai titik leleh yang tinggi (di atas 200 0C), tidak larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam pelarut polar.
Asam amino berdasarkan fungsi biologisnya diklasifikasikan menjadi :
Kimia Organik
191
1. asam amino esensial, yaitu asam amino yang hanya diperoleh dari makanan yang dikonsumsi karena asam amino jenis ini tidak dapat disintesis dalam tubuh.
2. asam amino non esensial, yaitu asam amino yang diperoleh dari makanan juga dapat disintesis dalam tubuh sendiri. Dalam protein tumbuhan dan hewan, hanya terdapat duapuluh asam amino yang
lazim dijumpai, ke-20 asam amino tersebut seperti tercantum dalam tabel 6.1 di bawah. Dari ke-20 asam amino tersebut sepuluh diantaranya merupakan asam amino esensial yaitu asam amino yang diperlukan untuk sintesis protein dan tidak disintesis sendiri oleh organisme itu tetapi harus terdapat dalam makanannya. Sepuluh asam amino esensial tersebut adalah arginina, histidina, isoleusina, leusina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, dan valina.
Tabel 6.1. Dua puluh asam amino
Nama Singkatan Struktur
Alanina Ala CH3CHCO2HNH2
Arginina Arg CNHCH2CH2CH2CHCO2H
NH
H2N
NH2
Asparagina Asn NH2CCH2CHCO2H
O
NH2
asam aspartat Asp HO2CCH2CHCO2HNH2
Sisteina (cysteine) Cys HSCH2CHCO2HNH2
asam glutamat Glu HO2CCH2CH2CHCO2HNH2
Glutamin Gln H2NCCH2CH2CHCO2H
NH2
O
Glisina Gly CH2CO2HNH2
Histidina His N
NH
CH2CHCO2H
NH2
Kimia Organik
192
Nama Singkatan Struktur
Isoleusina Ile CH3CH2CHCHCO2H
CH3
NH2
Leusina Leu (CH3)2CHCH2CHCO2H
NH2
Lisina Lys NH2CH2CH2CH2CH2CHCO2H
NH2
Metionina Met CH3SCH2CH2CHCO2H
NH2
Fenilalanina Phe CH2CHCO2H
NH2
Prolina Pro
NH
CO2H
Serina Ser HOCH2CHCO2HNH2
Treonina Thr CH3CHCHCH2O2H
OH
NH2
Triptofan Try
NH
CH2CHCO2H
NH2
Tirosina (tyrosine) Tyr CH2CHCO2HHO
NH2
Valina Val (CH3)2CHCHCO2H
NH2
Asam amino yang mengandung rantai samping karboksil dikelompokkan dalam asam
amino asam, sedangkan asam amino yang mengandung rantai samping amino dikelompokkan sebagai asam amino basa, sisa dari kedua kelompok ini disebut sebagai asam amino netral.
Asam amino asam adalah asam glutamat dan asam aspartat, asam amino basa adalah lisina, histidina, dan arginina, sedangkan sisanya adalah asam amino netral.
Kimia Organik
193
B. SINTESIS ASAM AMINO Asam amino dapat disintesis di laboratorium dengan berbagai cara, salah satunya
adalah reaksi brominasi asam karboksilat dengan menggunakan Br2 dan PBr3 kemudian dilanjutkan dengan reaksi dengan NH3.
CH3CHCH2CH2COHCH3 O
asam 4-metilpentanoat
Br2, PBr3H2O
CH3CHCH2CHCOHCH3
Br
OCH3CHCH2CHCOH
CH3
NH2
ONH3
asam 2-bromo-4-metilpentanoat leusina
CH3CHCH2COHOH
asam 3-hidroksibutanoat
Br2, PBr3
H2O
OCH3CHCHCOH
OH
Br
O
asam 2-bromo-3-hidroksibutanoat
NH3 CH3CHCHCOHOH
NH2
O
treonina
C. REAKSI ASAM AMINO a. Keamfoteran Asam Amino
Suatu asam amino dapat bereaksi dengan asam ataupun dengan basa, masing-masing akan menghasilkan suatu kation atau suatu anion. Dalam larutan asam, asam amino akan bersifat basa yang akan menerima proton sehingga akan menghasilkan kation. Dalam larutan basa, asam amino akan bersifat asam yang akan memberikan proton sehingga akan menghasilkan suatu anion.
CO2-
H+H3N
R
+ H+
CO2H
H+H3N
R
dalam larutan asam :
dalam larutan basa
CO2-
H+H3N
R
+ OH-
CO2-
HH2N
R
Kimia Organik
194
b. Asilasi Asilasi gugus amino dengan suatu halida asam atau anhidrida asam akan menghasilkan
amida.
+NH3CHCO2-
CH3
CH3COCHCH3
O O+ C NHCHCO2H
OH3C
CH3
+ CH3COHO
anhidrida asam asetat alanina N-asetilalanina asam asetat
Tetapi sifat dari amida ini akan berbeda dibandingkan dengan senyawa asam amino karena Nitrogen pada amida tidak bersifat basa, sehingga senyawa amino yang terasilasi membentuk amida ini berbeda sifatnya dibandingkan asam amino. c. Reaksi dengan ninhidrina
Reaksi dengan ninhidrin digunakan sebagai uji bercak senyawa asam amino pada pada kertas kromatiografi. Asam-asam amino bereaksi dengan ninhidrin untuk membentuk produk yang disebut ungu Ruherman.
OH
OH
O
O
+ H2NCHR
CO2HO
O
N
O-
O
+ RCH
O
+ CO2 + H2O
ninhidrin ungu ruhermann (biru-ungu)
D. PEPTIDA
Peptida dan protein adalah polimer yang terbentuk dari satuan asam amino melalui
ikatan peptida antara suatu gugus α-amino dari satu asam amino dan gugus karboksil dari asam amino lain. Ikatan peptida ini akan membentuk gugus amida. Asam amino pembentuk peptida disebut sebagai residu. Contoh peptida yang dibentuk dari glisina dan serina disebut glisilserina. Untuk dipeptida ada dua kemungkinan penggabungan seperti dibawah ini. Tripeptida dapat membentuk kombinasi gabungan asam amino dengan enam cara. Jadi semakin banyak residu asam amino penyusun peptida maka semakin banyak kemungkinan kombinasi gabungan asam amino tersebut. Penamaan peptida dimulai dari nama asam amino dari kiri ke kanan.
NH2CH2CO
NHCHC OHCH2OH
O
glisilserina (gly-ser)
NH2CHCO
NHCH2CCH2OH
OOH
serilglisina (ser-gly) Peptida yang tersusun dari dua residu asam amino disebut dipeptida, tiga residu asam
amino disebut tripeptida, dan polipeptida adalah peptida yang tersusun atas banyak residu
asam amino. Apa yang membedakan peptida (polipeptida) dengan prprotein adalah poliamida, keduanya sama. Hanya saja untuk poliamida dengan residu asam amino kurang dari 50 dikenal sebagai peptida, sedangkan yang lebih dari 50 disebut sebagai protein.
Beberapa contoh peptida yang mempunyai aktioksitosin dan enkefalin. Oksitosin adalah suatu hormon yang berasal dari kelenjar di bawah otak (pituitary hormone) yang membantu proses persalinan yang bekerja dengan cara menyebabkan kontraksi uterin.
Enkefalin adalah zat-zat yang dihasilkan oleh tubuh yang mempunyai efek
menghilangkan nyeri.enkefalin ini adalah peptidalima residu asam amino. Contoh dua enkefalin adalah tyrphe-leu.
E. PROTEIN
Protein adalah suatu polipeptida yang tersusun dari banyak asam merupakan molekul yg sangat vital untuk organisme yang terdapt di semua sel. Rantai asam amino dihubungkan dengan kovalen yg spesifik. Struktur dan fungsi protein ditentukan oleh kombinasi, jumlah, dan urutan asam amino. Sifat fisika dan kimoleh asam-asam amino penyusunnya. Protein dalam tubuh dikelompokkan berdasarkan tugas dan fungsi dari protein tersebut. Kelompok protein tersebut adalah protein serat, protein globular, dan protein konjugasi.
Protein serat disebut juga protein struktural yang bertugas membentuk kulit, otot, pembuluh darah, dan rambut. Protein
Leu-enkaphalin.png
Kimia Organik
195
asam amino. Apa yang membedakan peptida (polipeptida) dengan protein ? Polipeptida dan protein adalah poliamida, keduanya sama. Hanya saja untuk poliamida dengan residu asam amino kurang dari 50 dikenal sebagai peptida, sedangkan yang lebih dari 50 disebut sebagai
Beberapa contoh peptida yang mempunyai aktifitas fisiologis dalam tubuh adalah oksitosin dan enkefalin. Oksitosin adalah suatu hormon yang berasal dari kelenjar di bawah otak (pituitary hormone) yang membantu proses persalinan yang bekerja dengan cara
Struktur oksitosin
zat yang dihasilkan oleh tubuh yang mempunyai efek nyeri.enkefalin ini adalah peptida-peptida otak yang mengandung hanya
lima residu asam amino. Contoh dua enkefalin adalah tyr-gly-gly-phe-met dan tyr
Protein adalah suatu polipeptida yang tersusun dari banyak asam amino. Protein merupakan molekul yg sangat vital untuk organisme yang terdapt di semua sel. Rantai asam amino dihubungkan dengan kovalen yg spesifik. Struktur dan fungsi protein ditentukan oleh kombinasi, jumlah, dan urutan asam amino. Sifat fisika dan kimiawi asam amino dipengaruhi
asam amino penyusunnya. Protein dalam tubuh dikelompokkan berdasarkan tugas dan fungsi dari protein tersebut. Kelompok protein tersebut adalah protein serat, protein globular, dan protein konjugasi.
but juga protein struktural yang bertugas membentuk kulit, otot, pembuluh darah, dan rambut. Protein-protein pembentuk tersebut diantaranya adalah
tyr-gly-gly-phe-leu
otein ? Polipeptida dan protein adalah poliamida, keduanya sama. Hanya saja untuk poliamida dengan residu asam amino kurang dari 50 dikenal sebagai peptida, sedangkan yang lebih dari 50 disebut sebagai
fitas fisiologis dalam tubuh adalah oksitosin dan enkefalin. Oksitosin adalah suatu hormon yang berasal dari kelenjar di bawah otak (pituitary hormone) yang membantu proses persalinan yang bekerja dengan cara
zat yang dihasilkan oleh tubuh yang mempunyai efek peptida otak yang mengandung hanya
met dan tyr-gly-gly-
amino. Protein merupakan molekul yg sangat vital untuk organisme yang terdapt di semua sel. Rantai asam amino dihubungkan dengan kovalen yg spesifik. Struktur dan fungsi protein ditentukan oleh
iawi asam amino dipengaruhi asam amino penyusunnya. Protein dalam tubuh dikelompokkan berdasarkan
tugas dan fungsi dari protein tersebut. Kelompok protein tersebut adalah protein serat,
but juga protein struktural yang bertugas membentuk kulit, otot, protein pembentuk tersebut diantaranya adalah
Kimia Organik
196
kolagen yang bertugas membentuk jaringan penyambung, elastin yang membentuk urat dan pembuluh darah, dan keratin yang membentuk rambut dan kuku.
Protein globular adalah protein larut, yang termasuk dalam kelompok protein ini adalah albumin yang terdapat telur dan serum, globulin terdapat dalam serum, histon terdapat dalam jaringan kelenjar dan bersama dengan asam nukleat, rotamina yang berhubungan dengan asam nukleat. Contoh dari protein globular adalah hemoglobin (bagian dari eritrosit) yang bertanggung jawab atas pengangkutan oksigen dalam aliran darah. Satu satuan hemoglobin mempunyai bobot molekul sekitar 65.000, mengandung empat molekul protein yang disebut globin. Keracunan karbon monoksida terjadi bila molekul CO menggantikan tempat molekul O2 dalam hemoglobin. Molekul CO terikat erat oleh besi dan dilepaskan tidak semudah molekul oksigen.
Protein konjugasi adalah protein yang berhubungan dengan suatu bagian nonprotein misalnya gula yang mempunyai pelbagai fungsi dalam seluruh tubuh. Contoh yang termasuk dalam kelompok ini adalah nukleoprotein yang bersenyawa dengan asam nukleat, mukoprotein dan glikoprotein yang berhubungan dengan karbohidrat, lipoprotein berhubungan dengan lipida, fosfogliserida atau kolesterol.
Struktur protein dibedakan menjadi struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener Struktur primer adalah rentetan asam amino dalam suatu molekul protein. Bentuk kerangka atau tulang belakang dari suatu protein disebut sebagai struktur sekunder yang merupakan pola lipatan berulang dari rangka protein. Dua pola terbanyak adalah alpha helix dan beta sheet.
Antaraksi lebih lanjut dari struktur sekunder yang membentuk bulatan disebut struktur
tersier, dan antaraksi sub-unit protein tertentu yang membentuk protein besar seperti globin dalam hemoglobin disebut struktur kuartener.
Description: http://swh.schoolworkhelper.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2010/11/Pept ide . g i f ?e6ecea
Description: http://images.tutorv ista.com/cms/images/81/protein-secondary -structure . j peg
Struktur primer protein
Fluvastatin
Struktur sekunder protein
Kimia Organik
197
Denaturasi Protein Protein dapat mengalami denaturasi yang mengakibatkan hilangnya sifat biologis dari
protein. Denaturasi adalah rusaknya ikatan hidrogen dan gaya sekunder lain dalam protein sehingga menyebabkan hilangnya sifat-sifat struktur yang lebih tinggi. Faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi antara lain : 1. perubahan temperatur, seperti memasak putih telur akan mengakibatkan albumin itu
membuka lipatan dan mengendap; dihasilkan suatu zat padat putih. 2. perubahan pH, bila susu menjadi asam perubahan pH yang disebabkan oleh
pembentukan asam laktat akan menyebabkan penggumpalan susu (curdling), atau pengendapan protein yang semula larut.
3. Detergen 4. radiasi 5. zat pengoksidasi atau pereduksi
Denaturasi dapat reversibel bila kondisi denaturasi yang lembut seperti sedikit
perubahan pH. Jika protein ini dikembalikan ke lingkungan alamnya, protein ini dapat memperoleh kembali struktur lebih tingginya yang alamiah dalam suatu proses yang disebut renaturasi. Tetapi umumnya renaturasi ini sangat lambat dan tidak terjadi sama sekali.
F. ENZIM
Enzim, suatu protein besar, adalah suatu senyawa yang bertindak sebagai katalis
dalam reaksi biologi. Enzim merupakan katalis yang lebih efisien daripada kebanyakan katalis laboratorium atau industri. Enzim bekerja menurunkan energi aktivasi reaksi sehingga akan mempercepat terjadinya reaksi. Enzim bekerja secara spesifik. Satu jenis enzim hanya akan bekerja pada substrat tertentu saja. Contohnya enzim amilase yang ditemukan dalam saluran cerna manusia hanya bekerja pada pati yang akan menghasilkan glucosa, amilase tidak bekerja pada selulosa atau karbohidrat jenis lain. Tetapi terdapat enzim yang bekerja
Description: My oglobin.png
Description: http://hemoglobina.net/files/img/hemoglobina . j pg
Struktur tersier protein
Struktur kuartener protein
Kimia Organik
198
dalam substrat yang lebih luas, misalnya papain, suatu protein globular yang diisolasi dari buah pepaya dapat bekerja dengan cara menghidrolisis banyak ikatan peptida sehingga papain dapat digunakan untuk melunakkan daging.
Penamaan suatu enzim umumnya memakai akhiran –ase. Misalnya suatu polimerase adalah enzyme yang mengkatalisis suatu reaksi polimerisasi. Enzim diklasifikasikan dalam 6 kategori berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisasinya. Keenam kelompok enzim tersebut adalah : 1. Oksidoreduktase adalah enzim yang pada reaksi oksidasi-reduksi. Yang termasuk
dalam kelompok enzim ini adalah dehidrogenase yang bekerja pada ikatan rangkap, oksidase, dan reduktase.
2. Transferase adalah enzim yang bekerja pada proses perpindahan suatu gugus pada satu substrat ke yang lainnya. Contoh enzim golongan ini adalah kinase yang bekerja pada gugus fosfat dan transaminase yang bekerja pada gugus amino.
3. Hidrolase adalah enzim yang bekerja pada reaksi hidrolisis amida, ester, dan substrat sejenis. Contohnya adalah protease yang menghidrolisis amida, lipase yang menghidrolisis ester, dan nuklease menghidrolisis phospat.
4. Liase adalah enzim yang bekerja pada reaksi eliminasi dan adisi molekul kecil seperti H2O dari dan terhadap substrat. Contohnya dalah dekarboksilase yang menyebabkan eliminasi CO2 dan dehidrasi yang mengeliminasi H2O.
5. Isomerase adalah enzim yang bekerja mengkatalis reaksi isomerisasi. Contohnya adalah epimerase yang mengkatalis reaksi pada pusat kiral.
6. Ligase adalah enzim yang mengkatalis ikatan antar dua molekul dan bersamaan dengan hidrolisis ATP. Contohnya adalah karboksilase yang bekerja pada adisi CO2 dan sintetase yang bekerja pada pembentukan senyawa baru. Untuk aktivitas biologis, beberapa enzim memerlukan gugus-gugus prostetik atau
kofaktor. Kofaktor merupakan bagian nonprotein dari enzim tersebut yang dapat berupa gugus anorganik seperti Zn2+. Gugus prostetik organik disebut sebagai koenzim. Jika suatu organisme tidak dapat mensintesis suatu kofaktor yang diperlukan, maka kofaktor itu harus terdapat dalam makanan dalam jumlah kecil. Satuan-satuan aktif dari banyak kofaktor adalah vitamin. Enzim bekerja dengan cara menyesuaikan diri dengan di sekitar substrat (molekul yang akan dikerjakan) untuk membentuk kompleks enzim-substrat. Ikatan-ikatan substrat dapat menjadi tegang oleh gaya tarik antara substrat dan enzim. Ikatan tegang memiliki energi tinggi dan lebih mudah terpatahkan ; oleh karena itu, reaksi yang diinginkan berlangsung lebih mudah dan menghasilkan suatu kompleks enzime-produk.
E + S E – S E – P E + P Enzim substrat kompleks kompleks enzim protein enzim-substrat enzim-produk
Kimia Organik
199
LATIHAN 1. Kelompokkan asam amino dibawah ini sebaga asam amino asam, basa, atau netral. 2. Bagaimana pembuatan asam amino isoleusina dari asam karboksilat ? 3. gambarkan ikatan peptida yang terbentuk antara alanin dan serina 4. Tuliskan contoh reaksi asilasi antara anhidrida asam asetat dengan valina ! 5. Tuliskan kombinasi gabungan tiga asam amino glisina, alanina dan fenilalanina dan
gambarkan salah satu tripeptida yang terbentuk dalam rumus strukturnya. Petunjuk mengerjakan latihan 1. Asam amino asam bila rantai samping mengandung karboksilat, asam amino basa bila
rantai samping mengandung amino, dan asam amino netral rantai samping tidak mengandung karboksil atau amino. Sehingga A, B, D dan F adalah asam amino netral, C asam amino basa, dan D asam amino asam.
2. Pembuatan asam amino dari asam karboksilat dapat dilakukan dengan menggunakan Br2, PBr3, dan NH3. Pada isoleusina asam karboksilat yang dapat digunakan adalah asam 3-metilpentanoat. Setelah direaksikan dengan Br2 dan PBr3 dalam air akan diperoleh asam 2-bromo-3-metilpentanoat, selanjutnya direaksikan dengan NH3 sehingga akan dihasilkan senyawa asam α-amino yaitu isoleusina.
3. Alanina dan serina akan membentuk ikatan peptida yang terbentuk antara karbonil dari alanina dengan amino dari serina.
H2NHCC NHCHCO
H3COH
O
CH2OH 4. Reaksi asilasi adalah reaksi antara asam amino dengan halida asam atau anhidrida
asam asetat dengan asam amino. Reaksi ini akan membentuk senyawa amida. Reaksi valina dengan anhidrida asam asetat akan menghasilkan N-asetilvalina dan asam asetat (lihat kembali ke bagian reaksi asam amino).
5. Tripeptida yang terbentuk antara glisina (gly), alanina (ala) dan fenilalanina (phe) dapat menghasilkan enam bentuk tripeptida yaitu :
CH2CO2HNH2
NH
CO2H
CNHCH2CH2CH2CHCO2H
NH
H2N
NH2 (A) (B) (C)
HSCH2CHCO2HNH2
HO2CCH2CHCO2HNH2
H2NCCH2CH2CHCO2HNH2
O
(D) (E) (F)
Kimia Organik
200
NH2CHCCH2
ONHCHC
CH3
ONHCH2C
OOH
phe - ala - gly RINGKASAN 1. Asam amino adalah asam α-aminokarboksilat. Struktur asam amino mengandung
gugus karboksil, amino, hidrogen, dan alkil (R). Variasi asam amino tergantung dari jenis gugus R nya.
2. Asam amino akan berikatan sehingga membentuk poliamida, ikatan yang terbentuk disebut dengan ikatan peptida.
3. asam amino mengandung gugus yang bersifat basa yaitu amino dan gugus bersifat asam yaitu karboksil dalam molekul yang sama.
4. Asam amino mempunyai titik leleh yang tinggi (di atas 200 0C), tidak larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam pelarut polar.
5. Asam amino diklasifikasikan menurut fungsi biologisnya menjadi asam amino esensial dan asam amino nonesensial. Terdapat 10 asam amino esensial di antara 20 asam amino di alam. Asam amino esensial adalah asam amino yang terdapat dalam makanan yang tidak dapat disintesis dalam tubuh.
6. Asam amino yang mengandung rantai samping karboksil adalah asam amino asam, sedangkan asam amino yang mengandung rantai samping amino adalah asam amino basa, sisa dari kedua kelompok ini disebut sebagai asam amino netral. Salah satu cara sintesis asam amino adalah reaksi brominasi asam karboksilat dengan menggunakan Br2 dan PBr3 kemudian dilanjutkan dengan reaksi dengan NH3.
7. Asam amino bersifat amfoter karena suatu asam amino dapat bereaksi dengan asam ataupun dengan basa, masing-masing akan menghasilkan suatu kation atau suatu anion. Asam amino dapat mengalami reaksi asilasi dan reaksi dengan ninhidrin.
8. Peptida adalah penggabungan asam amino dengan ikatan peptida. 9. Protein adalah suatu polipeptida yang tersusun dari banyak asam amino. Jenis protein
adalah protein struktural, protein globular, dan protein konjugasi. 10. Protein dapat mengalami kerusakan sehingga sifat fisik dan aktivitas biologinya dapat
berubah yang disebut denaturasi protein. 11. Enzim adalah senyawa yang bertindak sebagai katalis dalam reaksi biologi.kelompok
enzim adalah oksidoreduktase, Transferase, hidrolase, liase, isomerase, dan ligase.
Kimia Organik
201
TES 2 1. Sifat asam amino dipengaruhi oleh gugus ….
A. Amino dan karbonil B. Amino dan karboksil C. Amino dan alkil D. Amino dan hidroksil
2. Manakah yang termasuk dalam kelompok asam amino esensial ? A. Alanina, arginina, asparagina B. Glutamina, glisina, leusina C. Histidina, leusina, lisina D. Asam glutamat, serina, prolina
3. Manakah diantara asam amino dibawah ini yang bila dilarutkan dalam air akan bersifat asam ? A. Asam glutamat B. Glutamin C. Leusina D. Lisina
4. Manakah diantara asam amino dibawah ini yang bila dilarutkan dalam air akan bersifat asam ? A. Asam glutamat B. Glutamin C. Leusina D. Lisina
5. Yang termasuk peptida adalah… A. Oksitosin B. Globulin C. Albumin D. Kolagen E. Prostaglandin
6. Peristiwa berikut bisa menyebabkan denaturasi protein, kecuali…. A. Putih telur yang dimasak sampai menjadi zat padat B. Penambahan zat pengoksidasi C. Radiasi D. Susu yang disimpan dalam kondisi dingin E. Penambahan asam kuat
Kimia Organik
202
7. Reaksi asilasi antara asetoil klorida dengan isoleusina akan menghasilkan senyawa dengan gugus …. A. Amida B. Amina C. Amino D. Asam karboksilat
8. Kelompok protein struktural yang bertugas membentuk kuku dan rambut adalah….
A. Albumin B. Elastin C. Keratin D. Kolagen
9. Enzim yang betugas untuk menghidrolisis gugus amida adalah ….
A. Amilase B. Oksidase C. Lipase D. Protease
10. Ikatan peptida terbentuk antara dua asam amino melalui ikatan antara gugus….
A. Karboksil dengan amino B. Alkil dengan amino C. Alkil dengan karboksil D. Amino dengan karbonil
Kimia Organik
203
Topik 3 Lipida
Lipida adalah senyawa penyusun jaringan tumbuhan dan hewan yang mempunyai
struktur beragam. Contoh kelompok senyawa lipida adalah lemak, minya, lilin, beberapa vitamin dan hormon, dan komponen penyusun membran sel nonprotein. lipida dikelompokkan berdasarkan sifat fisisnya. Sifat fisis dari lipida tersebut adalah : 1. Tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti dietil eter, benzena,
dan kloroform. 2. Bila dihidrolisis akan menghasilkan asam karboksilat yang dikenal dengan asam lemak 3. Mempunyai fungsi dalam sistem metabolisme organisme 4. Lipida bukan merupakan polimer yang mempunyai satuan berulang. Lipida digolongkan kedalam tiga kelompok yaitu : 1. Lipida sederhana adalah ester dari asam lemak dengan alkohol, contohnya lemak dan
lilin (waxes) 2. Lipida kompleks adalah ester asam lemak yang mempunyai gugus tambahan,
contohnya fosfolipida 3. Turunan lipida adalah senyawa yang dihasilkan dari hidrolisis lipida misalnya asam
lemak, gliserol, dan sterol.
HO
H
H
H
kolesterol
CH2O2C(CH2)16CH3
CHO2C(CH2)16CH3
CH2O2C(CH2)16CH3
tristearin(gliseril tristearat)
A. LILIN, LEMAK, DAN MINYAK
Lilin adalah campuran ester asam karboksilat rantai panjang dengan alkohol rantai
panjang. Rantai karboksilatnya umumnya memiliki jumlah karbon 16 sampai dengan 36, dan alkohol dengan rantai karbon 24 sampai dengan 36.
Lemak dan minyak adalah kelompok trigliserida atau triasilgliserol, strukturnya saling berhubungan satu sama lain, tetapi terdapat perbedaan sifat fisik diantara keduanya. Trigliserida atau triasilgliserol adalah ester dari gliserol dengan tiga asam lemak. Lemak berbentuk padat dan minyak berbentuk cair dalam suhu kamar. Lemak banyak terdapat dalam hewan, sedangkan minyak dalam tumbuhan, sehingga dikenal dengan nama lemak
Kimia Organik
204
hewani dan minyak nabati. Lemak terdapat dalam jaringan adiposa dibawah kulit pada hewan, dan minyak nabati terdapat dalam kacang-kacangan, biji-bijian, buah-buahan, dan sayuran.
Lemak disebut sebagai trigliserida karena dalam strukturnya terdiri dari satu molekul gliserol dan tiga molekul asam lemak, disebut juga dengan triasilgliserol. Asam lemak ini umumnya merupakan rantai hidrokarbon panjang dan tidak bercabang. Jika ketiga asam lemak penyusunnya sama disebut sebagai trigliserida sederhana sedangkan jika asam lemaknya berbeda disebut sebagai trigliserida campuran. Hidrolisis suatu lemak atau minyak akan menghasilkan asam lemak dan gliserol.
CH2O CO
R1
CH O CO
R2
CH2O CO
R3
+ 3 H2OH+
CH2OH
CHOH
CH2OH
+
R1COOH
R2COOH
R3COOH
trigliserida gliserol asam lemak
Penamaan untuk trigliserida, diawali dengan nama gliseril dan diikuti dengan nama
asam lemaknya. Untuk asam lemak campuran maka penamaannya dimulai dari asam lemak pertama, kedua, dan ketiga.
1. Klasifikasi Asam Lemak Asam lemak penyusun trigliserida dapat dibedakan berdasarkan ikatan dalam rantai
hidorkarbonnya, yaitu : 1. asam lemak jenuh apabila ikatan dalam rantai karbonnya berupa ikatan tunggal 2. asam lemak tidak jenuh apabila ikatannya dalam rantai karbon berupa mengandung
ikatan rangkap.
Kimia Organik
205
Tabel 6.2 kelompok asam lemak
Nama Asam lemak Struktur Rumus
molekul
Jenuh: Asam butirat CH3(CH2)2CO2H C3H7COOH Asam palmitat CH3(CH2)14CO2H C15H31COOH Asam stearat CH3(CH2)16CO2H C17H35COOH Tidak Jenuh : Asam palmitoleat CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7CO2H C15H29COOH Asam oleat CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CO2H C17H33COOH Asam linoleat CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7CO2H C17H31COOH Asam linolenat CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7CO2H C17H29COOH 2. Sifat-Sifat Asam Lemak
Sifat-sifat lemak dapat diketahui sebagai berikut : 1. Lemak hewani pada suhu ruangan berupa zat padat, sedang minyak nabati berupa
cairan. 2. Lemak dengan asam lemak jenuh mempunyai titik lebur tinggi, sedangkan minyak yang
mengandung asam lemak tidak jenuh titik leburnya lebih rendah. 3. lemak dengan asam lemak rantai pendek dapat larut dalam air, sedangkan lemak
dengan asam lemak rantai panjang tidak larut dalam air. 4. lemak dapat larut dalam pelarut organik seperti benzena, kloroform, dan alkohol
panas. 5. Di udara lemak akan mengalami hidrolisis dengan melepaskan asam lemak bebas
sehingga timbul bau yang tidak enak. 6. Oksidasi lemak akan menghasilkan warna dan rasa tidak enak (tengik). 3. Reaksi Kimia Lemak dan Minyak
Lemak dan minyak dapat mengalami reaksi kimia, diantaranya adalah reaksi hidrolisis, penyabunan, hidrogenasi, dan oksidasi. 1. Reaksi hidrolisis Reaksi hidrolisis akan memecah lemak dan minyak menjadi asam lemak dan gliserol.
CH2O2C(CH2)16CH3
CHO2C(CH2)16CH3
CH2O2C(CH2)16CH3
+ 3 H2OH+
CH2OH
CHOH
CH2OH
+
gliserol
3 CH3(CH2)16CO2H
Asam stearattristearin(gliseriltristearat)
Kimia Organik
206
2. Reaksi penyabunan Reaksi antara lemak dengan basa akan menghasilkan sabun dan gliserol. reaksi ini
disebut juga dengan reaksi saponifikasi
CH2O2C(CH2)16CH3
CHO2C(CH2)16CH3
CH2O2C(CH2)16CH3
+ 3NaOHH2O
CH2OH
CHOH
CH2OH
+
gliserol
3 CH3(CH2)16CO2- Na+
narium stearattristearin(gliseriltristearat)
3. Reaksi hidrogenasi Hidrogenasi adalah proses untuk mengubah minyak nabati cari menjadi padatan,
proses ini dilakukan dalam proses pembuatan margarin. Proses ini juga bertujuan untuk menstabilkan minyak dari pengaruh reaksi oksidasi.
4. Reaksi oksidasi Oksidasi lemak dan minyak dapat terjadi apabila terjadi kontak dengan oksigen. Pada
proses oksidasi ini akan menimbulkan bau dan rasa tidak enak (tengik). B. SABUN DAN DETERJEN
Sabun adalah garam alkali dari asam-asam lemak. Sabun dapat diperoleh melalui
reaksi saponifikasi antara lemak atau minyak dengan larutan alkali. Larutan alkali yang biasa digunakan adalah Natrium hidroksida (NaOH) dan Kalium hidroksida (KOH).
CH2OCR
CHOCR
CH2OCRO
O
O
NaOHH2O
3 RCO- Na+
O+
CH2OHCHOH
CH2OH
trigliserida sabun gliserol Molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang dengan ujung ion.
Rantai hidrokarbon merupakan bagian yang bersifat hidrofobik yang akan berinteraksi dengan zat-zat nonpolar. Ujung ion akan bersifat hidrofilik dan akan larut dalam air. sabun akan mengemulsikan kotoran berminyak sehingga memudahkan untuk dibilas dan terpisah. Kerja sabun dengan cara bagian hidrofobik sabun (rantai hidrokarbon) akan berinteraksi dengan tetesan minyak, ujung ion sabun akan tertarik ke air, sehingga akan terjadi
Kimia Organik
207
pemisahan molekul minyak dengan air. kelemahan dari sabun adalah sabun akan mengendap dalam air sadah yaitu air yang mengandung Ca2+, Mg2+, Fe3+, dan lain-lain.
Sabun termasuk dalam golongan surfaktan yaitu senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan air. surfaktan adalah senyawa yang mengandung ujung hidrofobik dan hidorfilik. Agar efektif kerja surfaktan maka ujung hidrokarbon surfaktan harus mengandung 12 atom karbon atau lebih. Surfaktan dibedakan dalam tiga kelompok yaitu surfaktan anionik, kationik, dan netral. Sabun termasuk dalam kelompok surfaktak anionik. Surfaktan kationik adalah surfaktan yang mengandung gugus kation seperti amonium contohnya adalah benzalkonium klorida atau N-benzil amonium kuartener klorida. Surfaktan netral adalah surfaktan yang mengandung gugus non ion seperti karbohidrat yang dapat berikatan dengan air.
Deterjen adalah kelompok surfaktan anionik seperti halnya sabun, tetapi deterjen dibuat secara sintetis. Contoh deterjen adalah garam dari sulfonat atau sulfat rantai panjang dari natrium. Deterjen sintetik ini bekerja seperti halnya sabun, tetapi kelebihannya deterjen sintetik tidak meninggalkan endapan pada air sadah.
R
SO O
O-
deterjen sintetik
C. FOSFOLIPID Lilin, lemak, dan minyak adalah lipid yang mengandung gugus asam karboksilat,
sedangkan fosfolipid adalah lipid adalah lipida yang mengandung gugus ester fosfat. Fosfolipid ditemukan dalam jaringan tanaman dan hewan yang menyusun 50 – 60 % membran sel. Fosfolipid dibedakan dalam dua kelompok besar yaitu gliserofosfolipid atau fosfoglisrida dan sfingomielin. Gliserofosfolipida adalah senyawa fosfolipida yang mengandung ester asam lemak pada dua gliserol dan satu ester fosfat pada posisi ketiga gliserol. asam lemak gliserofoslipida pada C1 biasanya berupa asam lemak jenuh dan pada C2 asam lemak tidak jenuh, sedangkan C3 mengandung gugus fosfat dengan yang terikat pada amino alkohol seperti kolin [HOCH2CH2N(CH3)3]_ contohnya adalah lesitin , etanolamin (HOCH2CH2NH2) contohnya sefalin, atau serin [HOCH2CH(NH2)CO2H]. C2 pada gliserofosfolipida merupakan karbon kiral dengan konfigurasi L atau R. lesitin dan sefalin adalah gliserofosfolipida yang banyak ditemukan dalam otak, sel syaraf dan hati hewan, ditemukan juga dalam telur, kecambah, gandum, kedelai dan makanan lainnya.
Kimia Organik
208
CH2OCR
CHCOR
CH2OPOCH2CH2NH+(CH3)3
O
O
O
O-
fosfatidilkolin (suatu lesitin)
CH2OCR
CHCOR
CH2OPOCH2CH2NH3+
O
O
O
O-
fosfatidiletanolamin(suatu sefalin)
CH2OCR
CHCOR
CH2OPOCH2CHNH3+
O
O
O
O-
fosfatidilserin
CO2-
Kelompok kedua fosfolipida adalah sfingomielin, suatu ester fosfat bukan gliserol
dengan alkohol alilik berantai panjang dengan suatu rantai samping amida. Sfingomelin banyak ditemukan dalam jaringan otak dan syaraf.
sfingomielin
D. PROSTAGLANDIN Prostaglandin adalah lipida dengan karbon 20 yang mengandung cincin siklopentana
dengan dua rantai samping panjang. Senyawa ini disebut prostaglandin karena pada awalnya diisolasi oleh Sune Bergstrom dan Bengt Samuelsson dari kelenjar prostat dan banyak ditemukan dalam mani (semen). Tetapi ternyata senyawa ini banyak ditemukan dalam jumlah kecil di seluruh tubuh dan juga disintesis dalam paru-paru, hati, uterus, dan organ serta jaringan lain. Beberapa dosis dari prostaglandin dapat memberikan efek biologi seperti merangsang kontraksi uterin selama proses persalinan. Ketidakseimbangan prostaglandin dalam tubuh dapat menyebabkan gangguan saluran cerna seeperti mual dan diare, peradangan, nyeri, demam, kekacauan siklus menstruasi, asma, tukak lambung, tekanan
Kimia Organik
209
darah tinggi dan penggumpalan darah. Kerja prostaglandin dapat dihambat oleh aspirin (asam asetil salisilat) atau anti radang kortison, aspirin akan mendeaktivasi enzim siklooksigenase yang berperan dalam sintesis prostaglandin.
Prostaglandin dapat disintesis dari asam arakhidonat :
CO2H
CO2H
H OHH
OH
O
PGE2
CO2H
H OHH
OH
HO
PGF2
asam arakhidonat
PG berarti prostaglandin, E berarti alkohol keto, F berarti diol, angka 2 merujuk pada
jumlah ikatan rangkap dan α berarti konfigurasi OH pada karbon 9.
E. TERPENA Terpena adalah senyawa alam dengan komponen penyusun karbon dan hidrogen
dengan perbandingan 5 : 8. Terpena mengandung gabungan senyawa isoprena dari kepala ke ekor, posisi kepala adalah posisi yang paling dekat dengan ujung metil.
H3CC CHCH2
CH3
CH2CCH
CH2
CH2
terpena
ekor kepala
atau
Struktur seperti terpena yang mengandung unsur selain C dan H disebut dengan
terpenoid.
CH2OH
terpenoid
Kimia Organik
210
Terpena atau terpenoid dikelompokkan berdasarkan jumlah karbon penyusunnya : Monoterpena merupakan penggabungan dua isoprena (C10), seskuiterpena
penggabungan dari tiga satuan isprena (C15), diterpena penggabungan empat satuan isoprena (C20), triterpena merupakan penggabungan enam satuan isoprena (C30), dan tetraterpena penggabungan delapan satuan isoprena (C40).
kamforsuatu monoterpenoid
lanosterolsuatu triterpenoid
Golongan senyawa terpena ini banyak ditemukan dalam tanaman, seperti dalam
minyak atsiri yang merupakan komponen minyak mudah menguap yang diisolasi dari tanaman. Contoh senyawa terpena yang diisolasi dari bunga mawar adalah geraniol, sitral dari minyak sereh, limonena dari buah jeruk, atau mentol dari tanaman mint.
CH2OH
geraniol
CH
O
sitral (geranial)
limonena
OH
mentolO
kamfor
Geraniol dan sitral termasuk dalam kelompok monoterpena asiklik. Limonena, mentol,
kamfor termasuk dalam kelompok monoterpena siklik.
LATIHAN 1. Gambarkan rumus struktur dari tripalmitin ! 2. Bagaimana reaksi antara tripalmitin dengan suatu basa kuat (NaOH) ? 3. Bagaimana mekanisme sabun dalam membersihkan kotoran pada baju ?
Kimia Organik
211
4. Apakah perbedaan lemak dan minyak dengan fosfolipid dalam hal strukturnya ? 5. Manakah satuan isoprena dari struktur berikut ini :
OH
mentol Petunjuk Mengerjakan Latihan 1. Struktur dari tripalmitin adalah suatu trigliserida yang tersusun atas tiga satuan asam
palmitat.
CH2O2C(CH2)14CO2H
CHO2C(CH2)14CO2H
CH2O2C(CH2)14CO2H 2. Reaksi tripalmitin dengan NaOH merupakan reaksi penyabunan yang akan
menghasilkan gliserol dan tiga molekul natrium palmitat
CH2O2C(CH2)14CO2H
CHO2C(CH2)14CO2H
CH2O2C(CH2)14CO2H
3 NaOHkalor
CH2OH
CHOH
CH2OH
+ + 3 CH3(CH2)14CO2- Na+
3. Mekanisme sabun membersihkan kotoran adalah berdasarkan sifat sabun yang
mempunyai ujung hidrofobik yaitu rantai hidrokarbon panjang dan hidrofilik berupa ujung ion. Bagian hidrofobik akan mnegikat kotoran sehingga sabun akan mengemulsikan kotoran yang akan dibuang dengan pembilasan.
4. Perbedaan lemak dan minyak dengan fosfolipida adalah berdasarkan strukturnya dalam ikatan dengan gliserol. lemak dan minyak adalah gliserol dengan tiga molekul asam lemak sedangkan fosfolipida adalah gliserol dengan molekul asam lemak dan molekul ester fosfat yang terikat pada karbon tiga.
5. Isoprena adalah satuan molekul yang mengandung lima karbon yang menyusun suatu terpena. Mentol adalah suatu monoterpena yang tersusun atas dua molekul isoprena.
OH
satuan isoprena
Kimia Organik
212
RINGKASAN 1. Lipida dikelompokkan berdasarkan sifat fisisnya. Lipida dikelompokkan dalam lipida
sederhana, lipida komplek, dan turunan lipida. 2. Lemak dan minyak adalah kelompok trigliserida atau triasilgliserol yang merupakan
ester dari gliserol dengan tiga asam lemak. 3. Hidrolisis suatu lemak atau minyak akan menghasilkan asam lemak dan gliserol. 4. Asam lemak penyusun lemak atau minyak dibedakan yaitu asam lemak jenuh apabila
ikatan dalam rantai karbonnya berupa ikatan tunggal dan asam lemak tidak jenuh apabila ikatannya dalam rantai karbon berupa mengandung ikatan rangkap.
5. Lemak dan minyak dapat mengalami reaksi hidrolisis, penyabunan, hidrogenasi, dan oksidasi.
6. Sabun adalah garam alkali dari asam-asam lemak. Sabun dapat diperoleh melalui reaksi saponifikasi antara lemak atau minyak dengan larutan alkali. Molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang dengan ujung ion, sehingga sabun mengandung gugus hidrofobik dan hidrofilik. Deterjen adalah kelompok surfaktan anionik seperti halnya sabun, tetapi deterjen dibuat secara sintetis.
7. fosfolipid adalah lipid adalah lipida yang mengandung gugus ester fosfat. Fosfolipid dibedakan dalam dua kelompok besar yaitu gliserofosfolipid atau fosfoglisrida dan sfingomielin.
8. Prostaglandin adalah lipida dengan karbon 20 yang mengandung cincin siklopentana dengan dua rantai samping panjang. prostaglandin dapat memberikan efek biologi seperti merangsang kontraksi uterin selama proses persalinan.
9. Terpena adalah senyawa alam dengan komponen penyusun karbon dan hidrogen dengan perbandingan 5 : 8. Komponen penyusun terpena adalah isoprena. Terpena dibedakan berdasarkan jumlah satuan isoprena penyusunnya yaitu monoterpena, seskuiterpena, diterpena, triterpena, dan tetraterpena. Terpena banyak ditemukan dalam tanaman misalnya dalam komponen minyak atsiri.
TES 3 1. Pernyataan yang sesuai tentang lipida adalah ….
I. lipida dikelompokkan berdasarkan sifat fisisnya II. Tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik III. merupakan polimer yang mempunyai satuan berulang IV. dapat dihidrolisis yang akan menghasilkan asam lemak A. I, II, dan III B. I, II, dan IV C. II, III, dan IV D. I, III, dan IV
Kimia Organik
213
2. Berikut ini yang termasuk dalam asam lemak tidak jenuh adalah…. A. asam sterat, asam oleat, asam linolenat B. asam oleat, asam linoleat, asam palmitat C. asam oleat, asam linoleat, asam palmitoleat D. asam palmitat, asam palmitoleat, asam linolenat
3. Manakah lipida yang mengandung ester fosfat dalam strukturnya ?
A. Tristearin B. Tripalmitin C. Lesitin D. geranial
4. Manakah pernyataan yang benar tentang reaksi hidrolisis tristearin ? A. Hasil reaksinya berupa gliserol dan asam lemak B. Disebut juga reaksi saponifikasi C. Membutuhkan basa kuat D. Akan terbentuk senyawa garam
5. Proses pembuatan margarin adalah mengubah minyak nabati cair menjadi padatan, hal ini dapat dibuat dengan melibatkan reaksi …. A. Oksidasi B. Saponiifkasi C. Hidrolisis D. Hidrogenasi
6. Senyawa lipida yang ditemukan dalam tubuh manusia yang disintesis dari asam
arakhidonat adalah …. A. Prostaglandin B. Lesitin C. Sefalin D. sitral
7. Kelompok terpenoid apakah senyawa berikut ini ?
A. Monoterpenoid B. Sesquiterpenoid C. Diterpenoid D. Tetraterpenoid
Kimia Organik
214
8. Senyawa yang bila dihidrolisis akan menghasilkan asam lemak, asam fosfat, dan kolina adalah …. A. Sefalin B. Lesitin C. Tristearin D. Tripalmitin
9. Manakah asam lemak berikut yang titik leburnya paling rendah….
A. Asam stearat B. Asam oleat C. Asam linoleat D. Asam linolenat
10. Manakah asam lemak berikut ini yang kelarutannya lebih tinggi dalam air ?
A. Asam butirat B. Asam palmitat C. Asam stearat D. Asam oleat
Kimia Organik
215
Petunjuk Jawaban Tes
Tes 1 1. D, pernyataan No I salah karbohidrat bukan senyawa hidrat arang tetapi senyawa
polihidroksi aldehid dan keton 2. C, disakarida tersusun dari dua molekul monosakarida, manosa dan galaktosa
merupakan monosakarida 3. C, pentulosa, senyawa monosakarida dengan gugus keton, dengan jumlah karbon =
5 4. B, deret D dan L menurut enantiomer yang merupakan bayangan cermin satu sama
lain. 5. B, piranosa karena mengandung cincin piran. 6. B, fruktosa merupakan polihidroksi keton 7. C, ikatan pada disakarida adalah 1,4’-α atau 1,4’-β 8. A, deret D berarti gugus CH2OH berada di atas bidang, gugus OH dikiri akan berada
di atas dan gugus OH di kanan berada di bawah dan posisi β berarti gugus OH pada karbon 1 berada disebelah atas dalam proyeksi haworth
9. A, oksidasi dengan larutan Br2 akan mengoksidasi gugus aldehid menjadi karboksilat sehingga pada glukosa akan dihasilkan asam glukonat
10. D, larutan brom spesifik untuk aldosa Tes 2 1. B, gugus amino yang bersifat basa dan karboksil yang bersifat asam 2. C, histidina, leusina, dan lisina termasuk 3 dari 10 asam amino esensial 3. A, karena asam glutamat mengandung rantai samping gugus karboksil 4. D, lisina mengandung gugus amino yang bersifat basa 5. A, oksitosin termasuk peptida, globulin, albumin dan kolagen termasuk protein dan
protaglandin turunan lipida 6. D, denaturasi disebabkan oleh perubahan temperatur tinggi, perubahan pH, radiasi,
deterjen, zat pengoksidasi/pereduksi 7. A, reaksi asilasi akan menghasilkan senyawa amida 8. C, albumin adalah protein globular, elastin yang membentuk urat dan pembuluh
darah, dan kolagen membentuk jaringan penyambung. 9. D, protease adalah kelompok enzim hidrolase yang bertugas menghidrolisis amida 10. A, ikatan peptida akan menghasilkan amida, merupakan ikatan antara gugus amino
suatu asam amino dengan gugus karboksil asam amino lainnya.
Kimia Organik
216
Tes 3 1. B, lipida bukan polimer dengan satuan berulang, lipida mempunyai struktur yang
beraneka ragam. ? 2. C, asam stearat dan asam palmitat termasuk asam lemak jenuh 3. C, lesitin adalah kelompok gliserofosfolipida yang strukturnya mengandung 2 ester
asam lemak dan ester fosfat 4. A, hidrolisis trigliserida akan menghasilkan gliserol dan 3 asam lemak. 5. D, reaksi hidrogenasi adalah proses untuk mengubah minyak nabati cari menjadi
padatan 6. A, lesitin dan sefalin adalah kelompok fosfolipida dan sitral adalah kelompok
terpena 7. B, karena jumlah karbonnya 15 8. B, lesitin kelompok fosfolipid yang mengandung asam fosfat, asam lemak, dan
kolina. 9. D, semakin banyak ikatan rangkapnya semakin rendah titik leburnya 10. A, semakin panjang rantai hidrokarbonnya semakin kurang larut.
Kimia Organik
217
Daftar Pustaka Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1,
edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey : Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara