katalisis - .• katalis homogen: katalis berada dalam satu fase dengan reaktan, contoh: katalis

Download Katalisis - .• Katalis homogen: katalis berada dalam satu fase dengan reaktan, contoh: katalis

Post on 07-Mar-2019

217 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

KATALISIS

DhadhangWahyuKurniawan@Dhadhang_WK

LaboratoriumFarmasetikaUnsoed

11/20/2012 1

Pengertian katalisPengertiankatalis, Carakerjakatalis,

k li Macamkatalisator asamspesifik, basaspesifik, asamumum, basaumum, nukleofilik

11/20/2012 2

Kecepatan reaksi secara bertahap dipengaruhiKecepatanreaksisecarabertahapdipengaruhiolehkeberadaansuatukatalis.

Contoh: hidrolisis sukrosa dalam air pada suhu Contoh:hidrolisissukrosadalamairpadasuhukamarsangatlambat(dapatdiabaikan),tetapidengan penambahan sejumlah kecil asamdenganpenambahansejumlahkecilasam,kecepatanreaksibertambah(asamberlakusebagai katalisator)sebagaikatalisator).

11/20/2012 3

Pengertian KatalisPengertian KatalisKatalis/katalisatoradalahsubstansiyangmenambahkonstantakecepatanreaksitetapitidakmengubahkonstantakesetimbanganreaksireaksi.Katalisadalahsubstansiyangmempengaruhikecepatan reaksi tanpa dirinya sendirikecepatanreaksitanpadirinyasendirimenjadiberubahsecarakimiawi.Katalistidakdikonsumsidalamkeseluruhanreaksi,maksudnyasetelahdikonsumsiakandilepaskan

11/20/2012 4

Pengertian KatalisPengertian Katalis

Katalis memberikan efeknya karena dapatKatalismemberikanefeknyakarenadapatberinteraksibaiksecarakovalenataunonkovalendenganreaktanKatalisyangmenurunkankecepatanreaksiadalahkatalisnegatif.K t li ki b b hKatalismungkinberubahsecarapermanenselamareaksi inhibitorSelama katalis tidak berubah pada akhir reaksiSelamakatalistidakberubahpadaakhirreaksitidakmengubahkeseluruhanG,dimanaG =R.T.lnK

11/20/2012 5

KatalisisKatalisis G =R.T.lnK

Posisikesetimbangansuatureaksireversibeltidakberubah

Katalismeningkatkankecepatanreaksisehinggakesetimbangandicapailebihcepat

Keq=kforward/kreverse

11/20/2012 6

KatalisisKatalisis

11/20/2012 7

Bagaimana katalis beroperasi???Bagaimana katalis beroperasi???

1. Katalis bergabung dengan reaktan (substrat)1. Katalisbergabungdenganreaktan(substrat)membentuksuatuintermediet(kompleks)kemudianteruraimembentukkatalisdanproduk.Katalismenurunkanenergiaktivasi(Ea)d b h k idenganmengubahprosesmekanisme.KatalismenurunkanEadenganmeningkatkan energi intermediet sehinggameningkatkanenergiintermedietsehinggaenergiyangharusdilewatiuntukmenjadiproduk menjadi kecilprodukmenjadikecil.

11/20/2012 8

Bagaimana katalis beroperasi??Bagaimana katalis beroperasi??

2. Katalis mungkin bereaksi dengan2. Katalismungkinbereaksidenganmembentukradikalbebas,sehinggaterjadireaksiberantai.Radikalbebassangatreaktifkarenaberenergibebastinggisehinggakecepatanreaksimenjadibesar.Inhibitorberlakusebagaipemutusrantai(antiknockagents).Inhibitordiperlukandalamreaksireaksieksplosif.

11/20/2012 9

Aksi katalitikAksi katalitik

Katalis homogen: katalis berada dalam satuKatalishomogen:katalisberadadalamsatufasedenganreaktan,contoh:katalisdanreaktan terlarut dalam mediareaktanterlarutdalammedia.

Katalisheterogen:katalisberadadalamfaseyang berbeda dengan reaktan contoh: katalisyangberbedadenganreaktan,contoh:katalisberupapadatandanreaktanterlarutdalammediamedia.

11/20/2012 10

Aksi katalitikAksikatalitik Katalisserbukwadah/katalislapisanpadadindingp p gwadah platina. Prosesnyadisebutkatalisiskontak:pereaksiteradsorpsipadapermukaankasarkatalisyangdikenalsebagaipusataktif adsorpsiiniberakibat melemahnya ikatan molekulberakibatmelemahnyaikatanmolekul,menurunkanenergiaktivasi.

Molekul teraktivasi kemudian dapat bereaksiMolekulteraktivasikemudiandapatbereaksidanhasilreaksimelepaskandiridaridaripermukaankatalis.

11/20/2012 11

Macam KatalisatorMacam Katalisator

1. Katalisator asam spesifikpKatalisis oleh protonyangtersolvasi,yaituH3O+3

2. Katalisator basa spesifikKatalisis oleh OH dalam larutan

3. Katalisator asam umumKatalisis oleh asam protonselain H3O+ ,p 3 ,dilakukan oleh asam Bronsted sebagaidonorprotonp

11/20/2012 12

Macam KatalisatorMacam Katalisator

4 Katalisator basa umum4. Katalisator basa umumKatalisis oleh basa Bronsted selain OHdanbasa ini berlaku sebagai penerima protonbasa ini berlaku sebagai penerima protonyaitu berbagi pasangan elektron denganprotonproton

5. Katalisator nukleofilikKatalisis oleh suatu basa (nukleofil) yangKatalisis oleh suatu basa (nukleofil)yangberbagi pasangan elektron dengan atom(biasanya atom karbon) selain proton(biasanya atomkarbon)selain proton.

11/20/2012 13

Macam KatalisatorMacam Katalisator

6 Katalisator elektrofilik6. KatalisatorelektrofilikKatalisisolehasamLewis,sepertiionlogam,yang berlaku sebagai katalisator dengan carayangberlakusebagaikatalisatordengancaramenerimapasanganelektron.

11/20/2012 14

Katalisis Asam SpesifikKatalisisAsamSpesifik

Hidrolisis ester adalah contoh reaksi katalisHidrolisisesteradalahcontohreaksikatalisasamspesifik.Didalamlarutanasamkuat,reaksi hanya dipercepat oleh ion hidroniumreaksihanyadipercepatolehionhidronium.

Persamaanlajunya:L j k [H O]+[S]Laju=kas[H3O]+[S]Dimana[S]:konsentrasiesterkas :tetapanlajureaksihidrolisisspesifikasam

11/20/2012 15

Katalisis Asam UmumKatalisisAsamUmumSeperti halnya katalisis spesifik,berhubungan dengan

t dii t d k ik k d b i l k lprotondiintroduksikan kepada bagian molekul yangdireaksikan dan serangan elektron terhadap molekul air.Perbedaannya adalah bahwa katalisator asam spesifikPerbedaannya adalah bahwa katalisator asam spesifikmenggunakan ionhidronium sedangkan reaksi katalisisasam umummenggunakan sembarang asam Bronstedsebagai donorproton.Untuk katalisis asam umum,pembentukan kation SH+merupakan tahap lambat Reaksi kondensasi aidol adalahmerupakan tahap lambat.Reaksi kondensasi aidol adalahmerupakan contoh reaksi yangbergantung kepadamekanisme.

11/20/2012 16

Katalisis Basa UmumKatalisisBasaUmum

Katalis menyerang air dulu kemudian airKatalismenyerangairdulu,kemudianairmenyerangreaktan.

Air menjadi lebih polar sehingga interaksi Airmenjadilebihpolarsehinggainteraksielektrostatiknyamenjadilebihbesardankecepatan reaksi meningkatkecepatanreaksimeningkat.

11/20/2012 17

Katalisis NukleofilikKatalisisNukleofilik Katalislangsungmenyerangreaktan.Basag g y gBronstedakanmendonasikanpasanganelektronnyapadaatomlainselainhidrogen( )(biasanyaCatauP)

MolekulintermedietmempunyaiEyangbesarmakadiserangolehairdengankecepatanlebihbesardaripadamenyerangreaktan sehingga kecepatan reaksi menjadireaktansehinggakecepatanreaksimenjadilebihbesar

11/20/2012 18

Katalisis nukleofilik intramolekulerKatalisisnukleofilikintramolekuler

Gugus dalam molekul menyerang gugus lainGugusdalammolekulmenyerangguguslaindalammolekultersebut

Dapat juga nukleofil menyerang air dulu Dapatjuganukleofilmenyerangairdulu,kemudianairmenyerangreaktan(dinamakanintramolekuler basa umum)intramolekulerbasaumum)

11/20/2012 19

Faktorfaktor yangmenentukank k l kmekanisme katalitik

Struktur R dan X dari senyawa asil (RCOX)StrukturRdanXdarisenyawaasil(R CO X) Kekuatannukleofilikdanstabilitasintermediet nukleofilik terasilasi.intermedietnukleofilikterasilasi.Nukleofiliklemah katalisislemah

Polaritas solven. Dengan solven yangPolaritassolven.Dengansolvenyangpolaritasnyasemakintinggi,makakatalisisnukleofiliklebihterdoronguntukterjadi.Nukleofilikdinyatakankuatjikatingkatkebasaantinggi pKbtinggi.

11/20/2012 20

Intramoleculargeneralbasecatalysisandintramolecularnucleophilic catalysis: Hydrolysis of aspirin and 3 5nucleophiliccatalysis:Hydrolysisofaspirinand3,5

dinitroaspirin.

11/20/2012 21

Buffer,GeneralAcidBase,andl h l l h l lNucleophilicElectrophilic Catalysis

Thecatalysisofchloramphenicolhydrolysisbyy p y y yphosphateandacetatebufferwasreportedinthe1950s(Fig.79).Thesebufferspecies,likehydroniumionandhydroxideion,participateinformationorbreakdownofactivatedcomplexesofvariousreactions and determine their reaction ratereactionsanddeterminetheirreactionrate.

Equation(2.105)describesthedegradationrateconstant assuming that the monoanion or theconstant,assumingthatthemonoanionorthedianionofphosphoricacid,orboth,participatesindegradationofthedrug.g g

11/20/2012 22

Effectofphosphateconcentrationonhydrolysisrate(reciprocalofthehalflife t50) of chloramphenicolhalflife,t50)ofchloramphenicol

(pH7.00,97.3C)(ReproducedwithpermissionoftheAmericanPharmaceuticalAssociation.)

11/20/2012 23

Buffer,GeneralAcidBase,andl h l l h l lNucleophilicElectrophilic Catalysis

Many studies on general acidbase catalysis haveManystudiesongeneralacid basecatalysishavebeenconductedwithphosphateasthebufferspecies.Ithasbeenreportedthatvariousphosphatespecies(therearefourpossiblephosphatespecies)enhancedegradationofvariousdrugsubstances

h b l i illi f d il d b i illisuchasbenzylpenicillin,cefadroxil,andcarbenicillin(Fig.80).

Degradation enhanced by phosphate has also been Degradationenhancedbyphosphatehasalsobeenreportedforcodeine,spironolactone,andheroinaswell as many other drug substances.wellasmanyotherdrugsubstances.

11/20/2012 24

Effectofphosphatep pconcentrationonhydrolysisrateofrepresentativedrugsubstances for whichsubstancesforwhichphosphatebuffercatalysisisobserved:OBenzylpenicillin,60C,pH7.05; cefadroxil 35C pH 7 20;cefadroxil,35 C,pH7.20;carbenicillin,35C,pH7.48.(withpermission.)

11/20/2012 25

Buffer,GeneralAcidBase,andl h l l h l lNucleophilicElectrophilic Catalysis

Inadditiontopossiblegeneralacidbasecatalysish b ff t ith t dwhereabuffercanactaseitheraprotondonoror

acceptor(Bronstedacidorbase),bufferspeciescanalsoactasaLewisacidorbasethroughnucleophilicorelectrophilicmechanisms.

AsshowninScheme73anddiscussedearlier,aspirinanion undergoes intramolecular general