5 Alkilasi Compatibility Mode
Transcript of 5 Alkilasi Compatibility Mode
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