Post on 25-Nov-2015
description
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)