JURNAL PRAKTIKUM SINTESIS SENYAWA ORGANIK

Judul : Reaksi Halogenasi Alkohol

Tujuan Percobaan : Mempelajari reaksi substitusi nukleofilik dalam halogenasi alkohol

sekunder

Pendahuluan

Alkohol merupakan senyawa menyerupai air yang satu hidrogennya diganti oleh

rantai atau cincin hidrokarbon. Sifat fisis alkohol yaitu mempunyai titik didih yang tinggi

dibandingkan alkana dengan jumlah atom C yang sama, hal ini disebabkan antara molekul

alkohol membentuk ikatan hidrogen. Rumus umum alkohol R–OH dengan R adalah suatu

alkil baik alifatis maupun siklik. Alkohol yang memiliki banyak cabang akan memiliki titik

didih yang semakin rendah. Alkohol berupa cairan encer dan mudah bercampur dengan air

dalam segala perbandingan. Contoh alkohol dengan beberapa jenisnya sebagai berikut:

Gambar 1. Contoh alkohol primer, sekunder dan tersier

(Brady, 1999).

Reaksi substitusi adalah reaksi yang berlangsung karena pergantian satu atom atau

gugus atom dalam suatu senyawa oleh atom atau gugus atom lain. Reaksi substitusi dapat

terjadi pada nukleofil atau yang dikenal dengan spesi yang kelebihan elektron (muatan

negatif), sehingga reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi substitusi nukleofilik (SN). Reaksi

substitusi juga dapat terjadi pada elektrofil atau yang dikenal dengan substrat karbon yang

suka muatan negatif atau spesi yang kekurangan elektron (muatan positif), sehingga reaksi

yang terjadi dikenal dengan reaksi substitusi elekrofilik (SE) (Frieda, 2004).

Reaksi substitusi nukleofilik terjadi pada senyawa alifatik, senyawa

lingkar, dan aromatik. Gugus -OH suatu alkohol dapat disubstitusi oleh

suatu halogen melalui mekanisme reaksi substitusi nukleofilik

menghasilkan suatu alkil halida. Reaksi substitusi alkohol dengan halogen

dapat disebut juga sebagai reaksi halogenasi alkohol. Reaksi ini

memerlukan asam kuat untuk memprotonasi gugus OH-. Substitusi nukleofilik

Paraf Asisten

alifatik, pendonor elektronnya memberikan pasangan elektron kepada substrat dan

menggunakannya untuk membentuk ikatan yang baru, sedangkan gugus pergi (leaving

group) akan membawa pasangan elektron. Reaksi substitusi nukleofilik menurut kinetika

reaksinya dapat dibagi menjadi 2 macam, yaitu:

1. Reaksi Substitusi Nukleofilik Unimolekuler (SN1)

Laju reaksi substitusi nulkeofilik yang hanya bergantung pada konsentrasi substrat

dan tidak bergantung pada konsentrasi nukleofil dinyatakan sebagai reaksi SN1. Reaksi SN1

terdiri dari dua tahapan reaksi. Tahap pertama melibatkan ionisasi substrat menjadi ion

karbonium yang berlangsung lambat dan merupakan tahap penentu laju reaksi. Tahap kedua

melibatkan serangan nukleofil secara cepat terhadap ion karbonium. Reaksi SN1

memungkinkan untuk terjadi penataulangan ion karbonium untuk mendapatkan produk yang

lebih stabil (Smith dan Jerry, 2007).

2. Reaksi Substitusi Nukleofilik Bimolekuler (SN2)

Reaksi SN2 atau reaksi tingkat dua yaitu jika laju reaksi pada reaksi substitusi

nukleofilik tergantung pada konsentrasi substrat dan nukleofil. Mekanisme reaksi SN2 terjadi

secara serempak, dimana ikatan antara substrat dengan gugus yang akan diganti melemah,

sedangkan ikatan antara nukleofil dan substrat mulai terbentuk pada saat yang bersamaan

(Smith dan Jerry, 2007).

Contoh substitusi nukleofilik adalah hidrolisis alkil bromida atau R-Br, pada kondisi

basa, dimana nukleofilnya adalah OH− dan gugus perginya adalah Br-. Reaksinya adalah

sebagai berikut:

Gambar 2. Reaksi hidrolisis alkil bromida

(Smith dan Jerry, 2007).

Gugus yang diganti pada reaksi substitusi nukleofilik mempunyai elektronegativitas

lebih besar dari atom C dan atom/gugus pengganti adalah suatu nukleofil, baik nukleofil

netral atau nukleofil yang bermuatan negatif. Reaktivitas relatif dalam reaksi substitusi

nukleofilik dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain reaktivitas nukleofil, struktur alkil

halida dan sifat dari gugus terlepas. Reaktivitas nukleofil dipengaruhi oleh basisitas,

kemampuan mengalami polarisasi, dan solvasi (Fessenden, 1992).

Reaksi substitusi alkohol dengan asam halida akan menghasilkan suatu alkilhalida.

Semua alkohol mudah bereaksi dengan HBr dan HI menghasilkan alkilbromida dan

alkiliodida.  Alkohol tersier, benzilik dan alilik juga mudah bereaksi dengan HCl, tetapi

alkohol primer dan sekunder kurang reaktif dan memerlukan bantuan ZnCl2 anhidrat atau

katalis yang serupa agar bereaksi dengan HCl yang kurang reaktif.  Reagensia lain yang dapat

digunakan untuk mengubah alkohol menjadi alkilhalida yaitu tionil klorida (SOCl2) dan

fosforus bromida (PBr3). Kedua reagensia ini menjalani reaksi dengan alkohol membentuk

ester anorganik antara. Gugus ester anorganik ini merupakan gugus pergi yang baik yang

dapat digantikan oleh ion halida. Fosforus tribromida beraksi dengan jalur yang serupa

dengan tionil klorida tetapi molekul PBr3 dapat membrominasi tiga molekul ROH.  Reaksi

substitusi lainnya yaitu antara alkohol dengan alkilhalida menghasilkan eter dikenal dengan

nama reaksi sintesis Williamson (Brady, 1999).

Ikatan antar karbon dan halogen pada semua reaksi substitusi nukleofilik harus

diputus pada beberapa titik selama reaksi terjadi. Ikatan yang sulit diputus akan membuat

semakin lambatnya reaksi tersebut berlangsung. Ikatan karbon-fluorin sangat kuat, lebih kuat

dari ikatan C-H dan tidak mudah diputus, jadi semakin kuat ikatan antar atom maka akan

semakin sulit diputus ikatan tersebut. Ikatan karbon-fluorin memiliki polaritas yang paling

besar, tetapi polaritas ini tidak penting sebab kekuatan ikatan jauh lebih penting dalam

menentukan kereaktifannya. Reaktivitas relatif gugus pergi halogen adalah I > Br > Cl >> F.

Gugus hidroksida, alkoksida, dan amino tidak dilepaskan sebagai anionnya sehingga alkohol,

eter dan amina adalah gugus yang inert terhadap nukleofil. Gugus sulfat dan sulfonat adalah

gugus reaktif karena kedua gugus pergi tersebut masing-masing adalah anion dari asam kuat.

Atom karbon dimana substitusi terjadi mengalami inversi konfigurasi karena nukleofil

menyerang dari sisi yang lurus berlawanan dengan arah ikatan gugus pergi (Firdaus, 2012).

Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi sintesis yang mungkin terjadi dalam percobaan ini adalah:

Tahap 1 :

Tahap 2 :

Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum reaksi halogenasi alkohol adalah Labu alas bulat 100

mL, kondensor distilasi, kondensor refluks, pipet tetes, penangas air, corong pisah 75 mL, 4

erlenmeyer 50 mL, 4 gelas beker 100 mL, 5 tabung reaksi.

Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum reaksi halogenasi alkohol adalah 2-butanol, NaBr,

larutan jenuh Na2CO3, H2SO4 pekat, MgSO4 anhidrat atau Na2SO4 anhidrat.

Prosedur Kerja

- Skema kerja

20 gram NaBr-Dimasukkan ke dalam labu alas bulat 100 ml bersih dan kering

-Ditambahkan 17 ml air dan 14 ml 2-butanol dan diletakkan labu di dalam

penangas es

-Ditambahkan 15 ml H2SO4 pekat tetes demi tetes melalui dinding labu sambil

menggoyang labu untuk mencampurnya setelah larutan dingin

-Disambungkan labu dengan kondensor refluks. Bila kondensor refluks tidak

tersedia, digunakan kondensor destilasi

-Dipanaskan campuran dalam labu dengan penangas air pada suhu 85-90oC

selama ± 40 menit dan kemudian dinginkan sehingga aman untuk dirubah

susunan refluks dan diganti dengan kondensor destilasi

-Diamati campuran cairan dalam labu serta dicatat hasilnya

-Didestilasi campuran pada suhu 110-115oC dalam penangas air hingga tidak

terlihat tetesan lagi kemudian dipindahkan destilat ke corong pisah

-Dicuci sebanyak dua kali dengan ± 20 ml air

-Diamati ada berapa lapisan cairan dan di lapisan manakah 2-bromobutananya

-Dicuci dengan larutan jenuh Na2CO3 dan ditampung cairan bukan airnya (2-

bromobutana) ke dalam erlenmeyer 50 ml kering dan bersih

-Ditambahkan zat pengering (MgSO4 atau Na2SO4) secukupnya hingga diperoleh

cairan yang jernih

-Dipisahkan cairannya dengan dituangkan ke dalam erlenmeyer kecil lain yang

kering dan bersih

-Diidentifikasi cairan yang diperoleh dengan menentukan titik didih, massa jenis,

indeks refraksi, uji kimia untuk alkil halida dan uji kelarutan di dalam air,

metanol, etanol, aseton dan diklorometana

-Dibandingkan sifatnya dengan 2-butanol yang digunakan.

- Prosedur kerja

Masukkan 20 g NaBr ke dalam labu alas bulat 100 mL bersih dan kering, tambahkan 17

mL air dan 14 mL 2-butanol. Letakkan labu di dalam penangas es, setelah dingin, tambahkan 15

mL H2SO4 pekat tetes demi tetes melaui dinding labu sambil menggoyang labu untuk

mencampurnya.

Sambungkan labu dengan kondensor relfuks, bila kondenssor refluks tidak tersedia,

gunakan kondensor destilasi, panaskan campuran dalam labu dengan penangas air pada suhu 85 -

90oC selama sekitar 40 menit kemudian dinginkan sehingga aman untuk dirubah susunan refluks

dan diganti dengan kondensor distilasi dan amati campuran cairan dalam labu serta catat hasilnya.

Setelah labu dihubungkan dengan kondensor distilasi dan erlenmeyer penampung, distilasilah

campuran pada suhu 110-115oC dalam penangas pasir sampai tidak terlihat tetesan lagi.

Pindahkan distilat ke dalam corong pisah, dan cucilah dua kali dengan sekitar 20 mL air. Amati

ada berapa lapisan cairan dan di lapisan manakah 2-bromobutananya? Setelah itu cucilah dengan

20 mL larutan jenuh Na2CO3 dan tampunglah cairan bukan airnya (2-bromobutananya) ke dalam

erlenmeyer 50 mL bersih dan kering. Tambahkan zat pengering (MgSO4 atau Na2SO4)

secukupnya sampai diperoleh cairan yang jernih, kemudian pisahkan cairannya dengan

menuangkan ke dalam erlenmeyer kecil lain yang bersih dan kering.

Identifikasikan cairan yang diperoleh pada prosedur di atas dengan menentukan titik

didihnya, massa jenisnya, indeks refraksi, uji kimia untuk alkil halida dan uji kelarutannya di

dalam air metanol, etanol, aseton dan diklorometana. Bandingkan sifatnya dengan 2-butanol yang

digunakan!

Waktu yang dibutuhkan

No. Kegiatan Jam Waktu

1. Penimbangan NaBr 07.30 – 07.33 3 menit

2. Penambahan air dan 2-butanol 07.33 – 07.35 2 menit

3. Penambahan H2SO4 pekat 07.35 – 07.40 5 menit

4. Pemanasan campuran dalam labu pada

suhu 85-90oC07.40 – 08.20 40 menit

5. Pendinginan campuran 08.20 – 08.30 10 menit

Hasil

6. Destilasi campuran 08.30 – 09.30 60 menit

7.Pemisahan destilat dan dicuci dengan

20 ml air09.30 – 09.40 10 menit

8.

Pencucian campuran dengan larutan

jenuh Na2CO3 dan ditampung cairan

bukan air (2-bromobutana)

09.40 –09.50 10 menit

10.Penambahan zat pengering (MgSO4

atau Na2SO4)09.50 – 09.55 5 menit

11.Menentukan titik didih, massa jenis,

indeks refraksi09.55 – 10.15 20 menit

12.

Uji kimia untuk alkil halida dan uji

kelarutannya di dalam air metanol,

etanol, aseton dan diklorometana

10.15 – 10.35 20 menit

Total Waktu 185 menit

Nama Praktikan

Dewi Adriana Putri (121810301053)