MKA PROSES KIMIA

OlehOleh

Sri Wahyu Murni

Prodi Teknik Kimia FTI

UPN “Veteran” Yogyakarta

� Alkilasi didefinikan sebagai proses memasukkan gugus alkil atau aril ke dalam suatu senyawa.

� Gugus alkil : -CnH2n+1; misal : -CH3, -C2H5

� Gugus Aril :

Penggunaan Proses Alkilasi di Industri :

1. Industri Minyak Bumi

Untuk membuat bahan bakar sintesis. Yaitu dalam

CH3

Untuk membuat bahan bakar sintesis. Yaitu dalam pembuatan senyawa bercabang untuk meningkatkan kualitas bahan bakar. Bahan bakar motor yang mempunyaiangka oktan tinggi adalah yang bercabang.

2. Industri Zat Warna misalnya membuatan anilin menjadi Dimetil anilin

3. Industri Obat-obatan

Cara masuknya Gugus Alkil ada 6 macam, tergantung pada Ikatannya :

1. Substitusi atom H pada senyawa karbon

� Bila senyawa aromatik mengalami alkilasi pada inti maka karbon dari alkil akan terikat pada atom karbon dari senyawa aromatik.

� Demikian juga untuk senyawa alifatik.

� Alkil terikat pada atom C, reaksi ini disebut alkilasi Fiedel-Craft. Craft.

� Contoh : (CH3)3C-CH2-CH(CH3)2 (isooktana)

2. Substitusi atom H pada gugus karboksil pada alkohol atau fenol

Pada proses ini alkil terikat pada atom O.

� Contoh : C2H5-O-C2H5

3. Substitusi atom H yang terikat pada atom N

Alkil terikat pada N bervalensi 3.

Contoh : C6H5-N-(CH3)2

Cara masuknya Gugus Alkil ada 6 macam, tergantung

pada Ikatannya :

4. Adisi alkil halida atau ester pada senyawa N tersier

Ikatan alkil pada N valensi 3 yang berubah menjadi

valensi 5. Contoh : C6H5-N-(CH3)3-Cl

5. Senyawa logam alkil

Alkil terikat pada logam. Alkil terikat pada logam.

Contoh : Pb(C2H5)4

6. Alkil lainnya

Merkaptan, alkil terikat pada atom S, Alkil silan, alkil

terikat pada Si.

� Contoh : C12H25-SH, C2H5-SiCl3

Zat-zat Pengalkilasi1. Olefin : etilena, propilena, butilena.

RH harus banyak karena olefin mudah mengalami polimerisasi.

1. Alkohol ROH : metanol dan etanol.

Digunakan pada pembuatan eter, isopropil eter, etil eter, naphtil metil eter.

3. Alkil Halogenida :R’X , sangat reaktif tetapi mahal.

RH + R1X RR1 + HXRH + R1X RR1 + HX

RNa + R1X RR1 + NaX

Pb(Na)y + y R1X Pb(R1)y + yNaX

Zat-zat Pengalkilasi4. Alkil sulfat

� Yang sering digunakan adalah dimetil sulfat, metil hidrogensulfat dan dietilsulfat.

� Alkil sulfat rantai panjang digunakan pada beberapa hal saja.

� Dimetil sulfat sangat beracun dan harus ditangani secara hati-hati.

� Alkil sulfat digunakan untuk mendapatkan senyawa dialkil eter, alkil aril eter, etil selulosa dan polivinil eter.eter, alkil aril eter, etil selulosa dan polivinil eter.

Zat-zat yang dialkilasi

1. Alkana

Pada umumnya alkana hanya dapat dialkilasi dengan

olefin. Dalam alkilasi alkana, perlu dibedakan dua

kelompok :

a. alkana lurus : hanya bisa dilakilasi dengan mekanisme

radikal bebas, pada suhu tinggi

b. alkana bercabang : lebih mudah dialkilasi dengan b. alkana bercabang : lebih mudah dialkilasi dengan

mekanisme ion.

Mekanisme :

1. Fase gas secara radikal bebas

Contoh : reaksi antara propana dan etilena

CH CH CH23 3 2CH C H3 5. .

+

.3CH 33 2CH CH CH+ CH3C

H

CH3

. CH4+

C H+.HCCH

.HCCH CH CH

Reaksi penghentian :

C H2 4+.

3CHC3CH

.

3CHC3CH CH CH2 2

.

3CH

HC3CH CH CH2 2 33 2CH CH CH+ 3

3CH

HC3CH CH CH2

.

3CH

HC3CH+

CH3CH

CH3

. CH3CH

CH3

.+

3

CH3CCH3

3H CHCH

CH33 2CH CH CH+ 2CH3CH=CH+

2. Fase cair secara ionik

� Katalisator asam protonik sering digunakan jika isoparafin atau aromatik

cair dialkilasi dengan olefin.

� Katalis berfungsi sebagai donor proton, untuk membentuk ion karbonium.

� Contoh: mekanisme reaksi isobutana dengan etilena menggunakan katalis

AlCl3.

22CH =CH + HCl + AlCl3 CH3CH2+ + AlCl4

-(1 )

CH3

CH3

CH3-C+ + AlCl4-+ CH3CH3CH3-CH

CH3

CH3

CH3-CH2++

+ AlCl4-(2)

(3)

CH3

CH3

CH3-C-CH2-CH2+ + AlCl4-AlCl4-CH3-C+

CH3

CH3

+ + CH2=CH2

� Mekanisme (lanjutan)

AlCl4-+CH3-C-CH2-CH2+

CH3

CH3

(3a) AlCl4-+CH3-C-CH-CH3

CH3

CH3

+

+

CH3 CH3

CH3-C CH-CH3 + AlCl4-isomerisasi

(4 ) AlCl4-+CH3-C CH-CH3

CH3CH3

++

CH3

CH3

CH3-CH +

CH3 CH3

CH3-CH CH-CH3 +CH3

CH3

CH3-C+ AlCl4-

Termodinamika� Reaksi alkilasi berjalan lambat sehingga

kesetimbangan tidak tercapai. Reaksi alkilasi bersifat eksotermis.

Usaha Untuk memperbanyak Hasil :

1. Suhu

Harus dilihat sifat reaksinya apakah eksotermis atau endotermisatau endotermis

2. Menggunakan Pereaksi Berlebih

a. RH + RCH=CH2, RH berlebih

b. RNH2 + R’OH, R’OH berlebih

c. ROH + R’X, R’X berlebih

ROH = alkohol rantai panjang, misal : selulosa

Usaha Untuk memperbanyak Hasil : (lanjutan)

3. Menghilangkan Salah satu hasil

a. RH + RCH=CH2 RCHCH2R, tidak ada yang perlu

dihilangkan

b. RNH2 + R’OH RNHR’ + H2O, air dihilangkan

dengan menambahkan zat yang dapat mengikat air.

c. ROH + R’X ROR’ + HX, HX dihilangkan

4. Tekanan Dibesarkan4. Tekanan Dibesarkan

Reaksi a menguntungkan

Reaksi b dan c tidak begitu menguntungkan

Kinetika

Usaha untuk Mempercepat Reaksi

1. Suhu

2. Katalisator

� Digunakan senyawa yang bersifat asam, misal : H2SO4, asam lain : HF, HCl, AlCl3.

� untuk reaksi b. digunakan Al2O3.

� Untuk reaksi c digunakan NaOH untuk mengikat HX yang terjadi. terjadi.

3. Konsentrasi pereaksi• Untuk reaksi yang lambat digunakan konsentrasi setinggi-

tingginya. • Untuk reaksi a. RCH=CH2 tidak boleh terlalu pekat karena

reaksi terlalu cepat dan kemungkinan terjadi polimerisasi.• Untuk reaksi b. R’OH pekat dan anhidrid.

4. Pengadukan

Alkilasi di Industri

1. Pembuatan Dodekil benzena

C6H6 + C12H24 C6H5C12H25

benzena dodekana dodekilbenzena

� Reaksi : katalitik, katalis yang digunakan bersifat asam, misal

AlCl3� Suhu : 115oF

� Digunakan benzena berlebih untuk mencegah terbentuknya� Digunakan benzena berlebih untuk mencegah terbentuknya

polomer. Kelebihan benzena didistilasi dan dikembalikan

� Hasil berupa monoalkil benzena, dengan rantai samping 12

C jenuh.

� Dodekil benzena disulfonasi menjadi dodekil benzena

sulfonat (bahan baku untuk membuat detergen)

2. Alkilasi untuk Industri Minyak Bumi

� Alkilat untuk bahan bakar motor dan pesawat terbang yang

berkualitas tinggi

� Alkilat dibuat dengan reaksi olefin dengan parafin atau

isoparafin secara komersiil.

cara:

a. alkilasi termal fase uap

b. alkilasi katalitik dengan HF, H2SO4, AlCl3, hidrokarbon, b. alkilasi katalitik dengan HF, H2SO4, AlCl3, hidrokarbon,

semua fase cair

� Yang perlu diingat, baik fase uap atau fase cair, olefin yang

digunakan konsentrasinya rendah untuk mencegah

polimerisasi dan parafin konsentrasi tinggi. Perbandingan

isoparafin: olefin (3-8). Kelebihan isoparafin dipisahkan dan

dikembalikan lagi.

� Termal alkilasi

Produk utama termal alkilasi adalah neoheksana yang

mempunyai bilangan oktana 104,8. Kondisi termal

alkilasi adalah 5000 psi dan 950oF. (kondisi yang sangat

mengkhawatirkan)

� Alkilasi dengan katalisator HF

Reaksi alkilasi olefin dengan isoparafin menggunakan

katalisator HF cair anhidrid. Alkilat berkualitas tinggi katalisator HF cair anhidrid. Alkilat berkualitas tinggi

dihasilkan dari reaksi isobutilena dengan isobutana

membentuk isooktana (2,2,4-trimetilpentana). Untuk

menyempurnakan reaksi perlu pengadukan karena

hidrokarbon hanya sedikit larut dalam HF cair. Suhu

reaksi 27oC dan waktu kontak 5 menit.

Hidrokarbon yang terbentuk dalam alkilasi menggunakan

katalisator HF

� Alkilasi isobutana dengan propilena

komponen % dalam alkilat

total

2,4-dimetil pentana 10-15

2,3-dimetilpentana 40-50

Hidrokarbon lain: sedikitHidrokarbon lain: sedikit

Pentane

Heksana

2,2,4-trimetil pentana dan isooktana

yang lain, isononana,

isodekanaisoundekana

� Alkilasi isobutana dengan butilena

komponen % dalam total

alkilat

2,2,4-trimetil pentana 35-40

2,3,4-trimetil pentana 20-30

2,2,3-trimetil pentana

Hidrokarbon lain

isopentana

sedikit

2,3-dimetilbutana

2,4-dimetilpentana

2,3-dimetilpentana

Dimetilheksana

Isononana, isodekana, isoundekana