Reaksi-reaksi Senyawa Organik

Tujuan dari pembelajaran ini adalah tidak hanya untuk mengetahui reaksi-

reaksia apa saja yang terjadi pada senyawa organik. Namun juga untuk

mempelajari mengapa reaksi tersebut terjadi serta bagaimana mekanisme

terjadinya reaksi tersebut.

A. Jenis-jenis reaksi senyawa organik

Dalam pemahaman terhadap reaksi senyawa organik, ada dua hal elementer

yang perlu dipahami terhadap reaksi tersebut, yaitu jenis reaksi yang terjadi

serta bagaimana reaksi tersebut terjadi. Secara umum ada empat macam

jenis reaksi, yaitu adisi, eliminasi, substitusi, dan reaksi penyusunan kembali

(rearrangements).

1. Adisi

Reaksi adisi adalah reaksi yang terjadi ketika dua buah reaktan

ditambahkan secara bersamaan membentuk produk baru, dengan tidak

ada satu atom pun yang tersisa. Contohnya reaksi pada alkena seperti

etilen yang diadisi oleh HBr sehingga menghasilkan alkil bromide.

2. Eliminasi

Reaksi eliminasi adalah reaksi yang berlawanan dengan reaksi adisi. Reaksi

ini terjadi ketika sebuah reaktan dipisahkan menjadi dua buah produk,

biasanya salah satu produknya adalah H2O atau HX. Contohnya reaksi

asam-katalis alkohol yang menghasilkan air dan alkena.

3. Substitusi

Reaksi substitusi terjadi ketika adanya pertukaran dua reaktan yang

menghasilkan dua produk baru. Contohnya adalah reaksi alkana dengan Cl2

dengan adanya sinar ultraviolet untuk menghasilkan alkil klorida. Sebuah

atom Cl dari Cl2 untuk satu atom H dari alkana, dan dua produk baru

terbentuk.

4. Penyusunan kembali (rearrangements)

Reaksi penyusunan terjadi jika reaktan tunggal mengalami reorganisasi

sehingga terbentuk produk yang merupakan isomernya. Contohnya adalah

konversi dari alkena 1-butena menjadi isomernya 2-butena dengan

bantuan katalis asam.

B. Mekanisme terjadinya reaksi

Setelah mengetahui jenis reaksi yang terjadi, kita juga harus memahami

bagaimana reaksi tersebut dapat terjadi. Secara umum, penjelasan tentang

rbagaimana reaksi terjadi biasanya disebut mekanisme reaksi. Mekanisme ini

menjelaskan secara detail tentang transformasi kimiawi secara bertahap,

ikatan mana yang terbentuk ataupun hilang, reaktan yang digunakan, serta

produk akhir dari reaksi tersebut.

Semua reaksi kimia melibatkan pemutusan maupun pembentukan ikatan.

Ketika diberikan dua buah molekul, lalu direaksikan dan menghasilkan sebuah

produk, ikatan spesifik pada molekul reaktan akan terputus, sedangkan pada

produk akan terbentuk ikatan. Pada dasarnya, ada dua cara bagaiman ikatan

kovalen dari dua atom dapat diputus. Sebuah ikatan dapat diputus dengan

cara elektronik simetris (homolitik) sehingga satu elektron tetap dengan setiap

fragmen produk, atau ikatan diputus dengan elektronik asimetris (heterolitik)

sehingga elektron pengikat berpindah pada salah satu fragmen saja.

Jika pada pemutusan ikatan terdapat dua cara, pada pembentukan ikatan juga

terdapat dua cara, yaitu elektron didonasikan dengan cara simetris dan tidak

simetris.

Proses pemutusan atau pembentukan ikatan dengan cara simetris disebut

reaksi radikal. Sedangkan pemutusan atau pengikatan dengan cara asimetris

disebut reaksi polar.

C. Reaksi reduksi oksidasi

Oksidasi adalah reaksi pembentukan ikatan antara atom karbon dengan atom

yang lebih elektronegatif, pada umumnya oksigen. Reduksi adalah

pembentukan ikatan atom karbon dengan atom yang kurang elektronegatif,

pada umumnya hidrogen.

Bilangan oksidasi adalah bilangan yang menentukan apakah terjadinya

oksidasi atau reduksi pada redoks senyawa organik.

Aturan biloks:

1. Bernilai + jika C mengikat atom yang lebih elektronegatif, bernilai jika C

mengikat atom yang kurang elektronegatif.

2. Jika C mengikat C, maka tidak bernilai (0)

3. Jika ada ikatan rangkap dua atau tiga, maka biloks dihitung dua atau tiga.

4. Jika biloks naik maka terjadi oksidasi, jika biloks turun terjadi reduksi

REAKSI ADISI PADA SENYAWA KARBONIL

A. IKATAN PADA SENYAWA KARBONIL

Senyawa karbonil utamanya dibentuk oleh unsur karbon dan hirogen. Unsur

karbon dan hidrogen ini merupakan unsur nonlogam sehingga keduanya akan

berikatan kovalen untuk membentuk suatu senyawa hidrokarbon. Atom

karbon memiliki elektron valensi empat ( umumnya dikenal dengan istilah

memiliki empat tangan ) berikatan secara kovalen dengan atom hidrogen yang

bervalensi satu. Sehingga secara sederhananya, sebuah atom karbon harus

berikatan dengan empat atom hidrogen untuk memenuhi hukum oktet ( pada

karbon ) dan duplet ( hidrogen ).

Selain terdiri dari unsur karbon dan hidrogen, umumnya unsur lain juga

berikatan dengan zat tersebut dan menghasilkan senyawa senyawa yang

berbeda juga. Unsur seperti oksigen, nitrogen, halogen, dan logam juga dapat

berikatan dengan senyawa senyawa karbon membentuk alkohol, lemak,

organologam, asam karboksilat dan sebagainya.

B. Macam macam Ikatan Pada Senyawa Karbonil

Pada senyawa karbonil, banyak dikenal berikatan kovalen tunggal karena

ikatan ini bersifat stabil jika dibandingkan dengan jenis ikatan kovalen lain. Hal

ini dikarenakan masing masing elektron valensi pada atom karbon tepat

berikatan dengan satu elektron valensi dari atom lainnya. Dengan demikian,

potensial elektron pada masing masing ikatan stabil. Namun, pada senyawa

hidrokarbon, ikatan pada atom karbon dan hidrogen berdasarkan jumlah

ikatannya adalah :

a. Ikatan kovalen tunggal ( hidrokarbon jenuh )

b. Ikatan kovalen rangkap ( hidrokarbon tak jenuh )

Ikatan kovalen tunggal ditemui pada alkana. Sedangkan ikatan kovalen

rangkap umumnya ditemui pada alkena ( berikatan rangkap dua ) dan pada

alkuna ( berikatan rangkap tiga ). Ikatan kovalen tunggal umumnya dikenal

dengan hidrokarbon jenuh karena hidrokarbon ini bersifat stabil, dan tidak reaktif,

tidak seperti senyawa karbonil berikatan rangkap yang mana bersifat sangat

rekatif terutama bila bereaksi dengan halogen.

Ikatan rangkap pada senyawa karbonil juga bukan hanya terjadi antara

atom karbon dan hidrogen saja, namun atom atom lain yang juga berikatan

dengan senyawa karbonil seperti misalnya oksigen, ada yang berikatan tunggal

dan berikatan rangkap. Contohnya pada senyawa dibawah ini.

C. Reaksi Adisi Pada Senyawa Karbonil

Reaksi Adisi adalah reaksi pemutusan ikatan rangkap, dimana ikatan

rangkap pada rantai utama hidrokarbon umumnya dipecah ikatan rangkap yang

lebih sedikit. Reaksi adisi umumnya ditemui pada senyawa hidrokarbon tak jenuh

alias berikatan rangkap. Seperti defenisi diatas, reaksi adisi memutuskan ikatan

rangkap. Reaksi adisi merupaka salah satu dari antara reaksi yang terjadi pada

senyawa hidrokarbon seperti reaksi oksidasi ( pembakaran ), substitusi

( penggantian dengan atom lain ), dan eliminasi ( pemutusan ikatan rangkap ).

Reaksi adisi pada senyawa alkena dan alkuna sebenarnya hampir sama,

namun ada beberap reaksi adisi pada senyawa alkena yang tidak terjadi pada

senyawa alkuna. Berikut ini macam macam reaksi adisi pada senyawa alkena

dan alkuna.

1. Reaksi Adisi Pada Senyawa Alkena

Pada alkena reaksi adisi dapat dibedakan berdasarkan zat pereaksi

adisinya. Reaksi adisi pada alkena diantaranya :

a. Reaksi addisi alkena dengan Hidrogen Halida( HX)

Reaksi adisi alkena dapat terjadi dengan senyawa hidrogen. Reaksi ini

umumnya terjadi digunakan untuk pembuatan alkana. Contohnya adalah reaksi

antara Propena dengan asam klorida.

Pada reaksi adisi alkena dengan halida berlaku hukum markovnikov yang

berbunyi :

Atom H dari HX akan terikat pada atom C yang berikatan rangkap yang

mengikat H lebih banyak atau atom H dari HX akan terikat pada atom C yang

berikatan rangkap yang mengikat gugus alkil yang lebih sederhana. Atom X akan

cenderung terikat pada atom karbon yang mengikat gugus alkil yang lebih

panjang (kecuali bila ada pengaruh gugus lain yang berpengaruh terhadap

muatan atom C pada ikatan rangkap).

Hukum markovnikov ini dibuat berdasarkan pengamatan eksperimen.

Adisi pada hidrokarbon yang bersifat regioselektif. Regioselektif disini dimaksud

adalah penentuan arah reaksi pengisian elektron. Ini akan menghasilkan

karbokation yang stabil yang mana nantinya akan menentukan zat mana yang

lebih banyak dapat diproduksi. Berikut ini adalah contoh tahapan adisi

berdasarkan hukum markovnikov

Tahap 1: Pembentukan sebuah karbokation

Tahap 2 : Ion halida (X) dari HX akan terikat pada karbokation

Pada adisi seperti ini, urutan kestabilan karbokation ialah tersier >

sekunder > primer.

b. Reaksi Adisi dengan H2O ( hidrasi )

Pada senyawa alkena reaksi adisi dengan air berlangsung juga dengan

mengikuti aturan markovnikov. Reaksi ini akan menghasilkan senyawa alkohol.

Berikut ini adalah penggambaran contoh reaksi adisi dengan H2O.

c. Reaksi Adisi dengan Halogen

Pada reaksi halogen dengan senyawa hidrokarbon, adisi berlangsung

dimana atom halogen mengisi posisi yang berlawanan pada rantai hidrokarbon.

Berikut penjelasan reaksinya.

d. Reaksi Hidroborasi-Oksidasi

Pada reaksi ini, alkena bereaksi secara bertahap yaitu pertama bereaksi

dengan Borohidrida ( BH3), kemudian bereaksi dengan hidrogen peroksida dan

menghasilkan alkohol dan asam borat. Reaksi ini tidak mematuhi hukum

Markovnikov. Berikut ini adalah penjelasan reaksinya.

e. Reaksi Halohidrin

Pada reaksi halohidrin, halogen dengan senyawa alkena direaksikan pada

lingkungan berair sehingga terbentuk senyawa halolkohol. Berikut ini adalah

penggambaran reaksinya.

f. Epoksida Alkena

Pada epoksida alkena, senyawa alkena bereaksi dengan suatu peroksida

yang kemudian membentuk oksiran ( epoksida ). Jika epoksida ini mengalami

hidrolisis lagi, akan dihasilkan suatu glikol.

g. Reaksi Adisi dengan Asam Sulfat ( H2SO4)

Reaksi ini mematuhi hukum markovnikov. Reaksi ini mirip dengan reaksi

adisi alkena dengan hidrogen halida. Berikut ini penggambaran reaksinya.

h. Reaksi Oksidasi Alkena

Ikatan rangkap alkena dapat dioksidasi dengan pereaksi KMnO4, OsO

4, dan

ozon (ozonisasi). Bila produk yang dihasilkan diolah lebih lanjut, maka ikatan

rangkap alkena akan mengalami pemutusan menghasilkan senyawa keton atau

aldehid.

i. Reaksi Polimerisasi Alkena

Kebanyakan polimer dibuat dengan adisi dari senyawa alkena. Polimerisasi

pada senyawa alkena dibagi menjadi tiga jenis yaitu :

Polimerisasi Radikal Bebas, mekanismenya :

Polimerisasi Anionik, mekanismenya :

Polimerisasi Kationik, mekanismenya :

2. Reaksi Adisi Pada Senyawa Alkuna

Senyawa alkuna merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki ikatan

rangkap tiga. Reaksi adisi pada alkuna tidak sebanyak pada reaksi adisi alkena.

Berikut ini adalah jenis reaksi adisi pada alkuna.

a. Reaksi Adisi dengan Hidrogen

Dikatalisis oleh Na, Li, Ni, Pt, Ni2B (nikel borida) atau Pd/CaCO

3 (Lindlar).

Addisi dengan 1 molekul hidrogen pada setiap ikatan rangkap 3, menghasilkan

alkena. Alkena yang dihasilkan secara geometri bisa trans atau cis, tergantung

dari katalisnya. Dengan katalis Ni2B (nikel borida) atau Pd/CaCO

3 (Lindlar)

dihasilkan cis dan dengan Na ataudalam ammonia cair dihasilkan trans-alkena.

Adisi lebih lanjut akan menghasilkan senyawa alkana. Berikut ini adalah

penggambaran dari reaksi adisi alkuna dengan Hidrogen ( H2 )

b. Adisi Alkuna dengan Hidrogen Halida ( HX )

Adisi alkuna dengan hidrogen halida tidak jauh berbeda dengan adisi pada

alkena. Berikut ini penggambaran reaksinya.

c. Adisi Alkuna dengan Air ( H2O )

Reaksi adisi alkuna dengan air menghasilkan enol ( vinil alkohol ). Bila

dilakukan penyusunan ulang akan dihasil kan senyawa hidrokarbon lain yaitu

aldehid atau keton. Berikut penggambaran reaksinya.

Reaksi adisi pada senyawa alkena selain berdasarkan pada zat yang

bereaksi dengan alkena tersebut, reaksi adisi pada alkena dapat dibedakan lagi

berdasarkan pada elektronegativitas zat yang bereaksi dengan karbonil tersebut.

Perbedaan elektronegativitas tersebut akan menentukan apakah karbonil

tersebut karbonium atau karbanion.

Karbonium adalah keadaan dimana zat X yang bereaksi dengan karbonil

memiliki elektronegativitas yang lebih tinggi dari karbonilnya. Sehingga karbonil

dianggap memiliki muatan positif. Karbanion adalah keadaan dimana zat X yang

bereaksi dengan karbonil memiliki elektronegativitas yang lebih rendah sehingga

karbonil dianggap memiliki muatan negative.

Dari sifat karbonil yang dapat ditentukan apakah zat tersebut karbonium

atau karbanion, proses adisi dapat dibagi menjadi dua yaitu :

1) Adisi elektrofilik

Pada adisi elektrofilik, sesuai dengan namanya, karbonil yang bereaksi disini

bersifat elektrofilik. Elektrofilik adalah Elektrofil adalah spesies (atom / ion /

molekul) yang kekurangan elektron, sehingga ia suka akan elektron. Tahap

reaksi adisi elektrofilik adalah :

Tahap 1: serangan terhadap elektrofil E+yang terjadi secara lambat,

Tahap 2 : serangan nukleofil terhadap karbonium,

Sebagai contoh apabila etena bereaksi dengan HBr , mekanisme reaksi mengikuti

langkah sebagai berikut:

2) Adisi nukleofilik

Adisi nukleofilik sesuai dengan namanya adalah reaksi adisi yang mana

karbonil bersifat nukleofilik yang mana nukleofilik ini adalah kebalikan dari sifat

elektrofil. Secara lebih jelasnya, nukleofil adalah spesies (atom / ion/ molekul)

yang kaya elektron, sehingga dia tidaksuka akan elektron tetapi suka akan

nukleus (inti yang kekurangan elektron).

Tahap reaksi adisi nukleofilik adalah:

Adisi nukleofilik ini khusus untuk HX terhadap senyawa C = C Z, dimana Z

adalah CHO , COR , COOR , CN, NO2, SO2R, gugus ini mendominasi

delokalisasi elektron pada senyawa intermediet.

Referensi:

http://www.utdallas.edu/~scortes/ochem/OChem1_Lecture/Class_Materials/17_redox

_states_carbon.pdf

http://chemwiki.ucdavis.edu/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_With_a_Biologica

l_Emphasis/Chapter_16%3A_Oxidation_and_reduction_reactions/Section_16.1%3A__

Oxidation_and_reduction_of_organic_compounds_-_an_overview

McMurry Organic Chemistry 7ed (page 137-139)