Chapter 21. Asam Derivatif

Karboksilat dan Pergantian

Reaksi nukleofilik Asil

Berdasarkan Literatur Organic Chemistry, edisi ke 7 oleh McMurry

Senyawa Karboksilat

Gugus asil terikat pada Y, sebuah atom elektronegatif atau atom yang meninggalkan gugusnya

Contoh: Y = halida (asam halida), asiloksi(anhidrida), alkoksi (esters), amina (amida), tiolat (tioesters), fosfat (asil fosfat)

2

Senyawa Karboksilat3

Pola Umum Reaksi

Substitusi asil nukleofilik

4

21.1 Tata Nama Derivat Asam

Karbosiklik

Asam Halida, RCOX

Berasal dari nama asam karboksilat dengan mengganti asam ic berakhir dengan -yl atau asam -carboxylic berakhir dengan -carbonyl dan

menetapkan halida

5

Penamaan Asam Anhidrida,

RCO2COR' Jika simetris maka ganti "asam" dengan "anhidrida"

didasarkan pada asam karboksilat terkait

6

Penamaan Amida, RCONH2

Dengan kelompok NH2 tersubstitusi. menggantikanasam -oic atau asam ic dengan -amida, ataudengan mengganti asam -karboksliik berakhirdengan karboksimida

Jika N lebih lanjut diganti, mengidentifikasikelompok substituen (didahului oleh "N") dankemudian amida orangtua

7

Penamaan Amida, RCONH28

Penamaan Esters, RCO2R

Nama R 'dan kemudian, setelah spasi, asamkarboksilat (RCOOH), dengan "asam ik" nama

akhirnya diganti dengan "-at

9

Ester Nomenklatur10

11

Prob. 21.1: Penamaan IUPAC?12

21.2 Pergantian Nukleofilik Asil

Turunan asam karboksilat memiliki karbon asil terikat pada gugus Y yang dapat pergi dari gugusnya

Sebuah tetrahedral menengah dibentuk dan gugus yang ditinggalkan dikeluarkan untuk menghasilkan

senyawa karbonil baru, yang mengarah ke

substitusi

13

14

Reaktivitas Relatif Derivat Asam

karboksilat

Nukleofil bereaksi lebih mudah bereaksi dengan kelompok karbonil tanpa hambatan

Kebanyakan kelompok karbonil elektrofiliklebih reaktif terhadap reaksi adisi (asil halidayang paling reaktif, amida yang paling tidak reaktif)

Intermediate dengan gugus ditinggalkan yang terbaik bereaksi paling cepat

15

16

Problem 21.3: Mekanisme?17

18

Penyelesaian:

19

Pergantian di Sintesis

Kita bisa dengan mudah mengkonversi turunanasam lebih reaktif menjadi salah satu asam yangkurang reaktif

Reaksi dalam arti yang berlawanan mungkin, tetapimemerlukan pendekatan yang lebih kompleks

20

21

Reaksi Umum Dari Derivat Asam

Karboksilat

22

Latihan Soal. 21.1: Produk?

23

Penyelesaian:

24

Soal. 21.6: Produk?

25

21.3 Nukleofilik Acyl Pergantian Dari

Reaksi Asam karboksilat

26

21.3 Nukleofilik Acyl Pergantian Dari

Reaksi Asam karboksilat

Harus meningkatkan reaktivitas

Mengkonversi OH ke dalam kelompok yang lebihbaik

Reagen tertentu dapat menghasilkan asam klorida,anhidrida, ester, amida

27

Konversi Asam Karboksilat menjadi

Asam Klorida

Reaksi dengan tionil klorida, SOCl2

28

Mekanisme dari Reaksi Thionyl Klorida

Asil nukleofilik jalur substitusi

Asam karboksilat diubah menjadi ester klorosulfite,yang kemudian bereaksi dengan ion klorida

29

Konversi Asam Karboksilat dalam Asam

Anhidrat

Asam dikarboksilat yang dapat membentuklima atau enam cincin akanmembentukanhidrida siklik.

30

Anhidrat Siklik

31

Konversi dari Asam Karboksilat menjadi

Ester

Metode meliputi reaksi dari anion karboksilatdengan alkil halida primer

Umumnya tidak berguna kecuali untuk metil atauprimer halida

32

Esterifikasi Fischer

Memanaskan asam karboksilat ke dalam pelarut alkohol yang mengandung sedikit asam kuat menghasilkan ester dari alkohol dan asam.

33

Mekanisme dari Esterifikasi Fischer

Sebuah asam-katalis, nukleofilik asil substitusi reversibeldari asam karboksilat

Ketika 18O-label metanol bereaksi dengan asambenzoat, yang benzoat metil yang dihasilkan adalah18O-label tetapi air yang dihasilkan adalah berlabel

34

Esterifikasi Fischer : Mekanisme secara

Rinci

1

2

3

4

35

Konversi Ke Amida

Ini adalah konversi yang sulit dengan reaksi langsungdari asam dengan amina

Aktivasi asam dengan disikloheksilkarbodiimida ( DCC ) membuat sintesis amida bisa terjadi

(1) Disikloheksilkarbodiimida pertama terprotonasi oleh asam

karboksilat untuk membuat akseptor lebih baik

(2) Karboksilat kemudian menambah carbodiimide

terprotonasi untuk menghasilkan zat pengasilasi reaktif

(3) Serangan nukleofilik amina pada zat pengasilasi

memberikan menengah tetrahedral

(4) Intermediate kehilangan dicyclohexylurea dan

memberikan amida

Amida Disikloheksilurea

Reduksi Alkohol

Dengan LiAlH4

Dengan BH3 / THF22

Asam karboksilat Aldehid

(tidak terisolasi)Ion alkoksida Alkohol 1o

Asam p-Nitrofelinasetat 2-(p-Nitrofenil)etanol (94%)

Konversi biologis : Biosintesis asam lemak

1. ATP diaktifkan oleh koordinasi untuk

ion magnesium dan penambahan

nukleofilik dari karboksilat asam

lemak untuk fosfor kemudian

menghasilkan pentakoordinat

intermediet......

2. Yang mengusir ion diphospate ( PPi

) dengan meninggalkan kelompok

dan memberikan fosfat asil adenosil

dalam proses analog dengan reaksi

substitusi asil nukleofilik

3. kelompok -SH dari coenzym A

menambah fosfat asil adenosil ,

memberikan alkoksida tetrahedral

menengah

4. ...... Yang mengusir adenosin

monophospate ( AMP ) dengan

meninggalkan kelompok dan

menghasilkan CoA asil lemak

21. 4 Kimia dari Asam Halida

Klorida asam disusun dari asam karboksilat denganreaksi dengan SOCl2

Reaksi asam karboksilat dengan PBr3 menghasilkanbromida asam

ete

r

Reaksi Asam Halida

Substitusi asil nukleofilik

Halogen digantikan oleh -OH , oleh -OR , atau dengan -NH2

Pengurangan menghasilkan alkohol primer

Reagen Grignard menghasilkan alkohol tersier

Reaksi Asam Halida

Amida

Aldehid

3o AlkoholAsam

KloridaAsam

Karboksilat

Asam Anhidrida

1o Alkohol

Hidrolisis : Konversi Asam Halida

menjadi Asam

Asam klorida bereaksi dengan air untuk menghasilkanasam karboksilat

HCl yang dihasilkan selama hidrolisis : sebagai dasarditambahkan untuk menghapus HCl

Asam

Klorida

Asam

Karboksilat

Konversi Asam Halida menjadi Ester

Ester diproduksi ireversibel dalam reaksi asam kloridadengan alkohol dengan adanya dasar ( piridin atau

NaOH )

Benzoyl

kloridaSikloheksanol Sikloheksil benzoat (97%)

Konversi Asam Halida menjadi Ester

Reaksi lebih cepat dengan sedikit sterik massal(bagianterbesar)

Alkohol Primer (kurang terhalangdan lebih reaktif)

Alkohol Sekunder(lebih terhalang

dan kurangreaktif)

Piridin

Aminolisis : Konversi Asam Halida ke

Amida

Amida hasil dari reaksi asam klorida dengan NH3 , primer ( RNH2 ) dan amina sekunder ( R2NH )

Reaksi dengan amina tersier ( R3N ) memberikan spesiesyang tidak stabil yang tidak dapat diisolasi

HCl dinetralkan oleh amina atau basa yang ditambahkan

Aminolisis: Konversi Asam Halida ke

Amida

2-Metilpropanoyl

klorida

2-Metilpropanamida

(83%)

Benzoyl kloridaN,N-Dimetilbenzamida

(92%)

Sintesis Obat Penenang

3,4,5-Trimetoksibenzoyl

klorida

Morfolin Trimetozin

(amida)

Reduksi: Konversi Asam Klorida ke

Alkohol

LiAlH4 mereduksi asam klorida untuk menghasilkanaldehid dan kemudian alkohol primer

Asam

Klorida

Aldehid

(tidak

terisolasi)

Alkohol

Primer

Reaksi Asam Klorida dengan Reagen

OrganologamReagen Grignard bereaksi dengan asam klorida

untuk menghasilkan alkohol tersier ( mirip dengan

ester )

Asam

Klorida

3o Alkohol

Benzoyl

kloridaAsetofenon

(tidak

terisolasi)

2-Fenil-2-propanol

(92%)

Pelarut Eter

Formasi Keton dari Asam Klorida

Reaksi dari asam klorida dengan reagen lithium diorganocopper ( Gilman ), Li + R2Cu

Membentuk diorganocopper asil intermediet, diikuti olehhilangnya R Cu dan pembentukan keton

Asam

KloridaAcyl

diorganocopperKeton

Sintesis dari ant pheromone

2,4-Dimetil-2-

hexenoylkloridaManikon (92%)

Eter

Reaksi Asam Anhidrida

Alkoholisis Aminolisis

Asam

AnhidridaReduksiHidrolisis

Asetilasi

Asetilasi adalah reaksi kimia dimana gugus asetilditambahkan ke molekul lain

Asetil anhidrat membentuk ester asetat dari alkoholdan asetamida dari amina

54

Anhidrat Siklik

Hanyasatu dari

dua gugus

alkil

bereaksi :

55

21.6 Ester

Banyak dari ester adalah cairan berbau sedap, contoh : Aroma wangi buah-buahan dan bunga

Terdapat juga dalam bentuk lemak dan minyak

56

Dialkil phthalates--plasticizers57

Bagaimana caranya membuat Phthalate?

Phthalates adalah kelompok kimia plasticizer yang digunakab dalam berbagai produk konsumen dari pipaPVC hingga parfum.

Sintesis

dari dibutil

phthalate:

58

Pembentukan Ester

Ester biasanya dibentuk oleh asam karboksilik

59

Reaksi-reaksi Ester60

Reaksi-reaksi Ester

Ester kurang reaktif terhadap nucleophiles dibandingasam klorida atau anhidrat

Ester siklik disebut lakton dan bereaksi sama halnyapada ester asiklik

61

Hidrolisis: Konversi dari Ester ke Asam

Karbosilik

Ester dihidroliasi oleh basa encer (irreversible) atauasam encer (reversible) untuk menghasilkan asamkarboksilik ditambah alkohol

62

Mekanisme Hidrolisis Ester

KatalisHidroksida

melalui adisi

intermediet

63

1

2

3

4

Bukti dari Penamaan Isotop

18O dalam eter, oxygen dalam ester dihasilkan secaraeksklusif dalam produk etanol

Tidak ada label tersisa dengan asam propanoik, Mengindikasikan bahwa saponifikasi terjadi olehpembelahan ikatan COR dibanding ikatan COR

64

65

Saponifikasi:

Hidrolisisbasaterinduksi

66

Hidrolisisasamterkatalisasi:

Keterbalikandariesterifikasifisher

Contoh biologis: pencernaan lemak67

Reduksi: Konversi dari Ester menjadi

Alkohol

Reaksi dengan LiAlH4 menghasilkan alkohol primer

68

Mekanisme Reduksi Ester

Ion Hidrit ditambahkan ke gugus karbonil, diikuti oleheliminasi ion alkoksida untuk menghasilkan aldehid

Reduksi dari aldehid menghasilkan alkohol primer

69

Reduksi Parsial untuk Aldehid

Menggunakan satu diisobutilaluminum hidrid yang ekivalen (DIBAH = ((CH3)2CHCH2)2AlH)) dibandingLiAlH4

Temperatur rendah untuk menghindari reduksi lebihlanjut menjadi alkohol

70

Reaksi Ester dengan Reagen Grignard

Mereaksikan dengan 2 Grignard reagen yang ekivalenuntuk menghasilkan alkohol tersier

71

72

21.7 Preparasi Amida

73

Reaksi-reaksi dari Amida

Hidrolisis asam dengan adisi nukleofilik air keamida terprotonasi, diikuti oleh hilangnyaamonia

74

Hidrolisis dasar amidaAdisi hidroksida dan hilangnya ion amida

Protein

Digestion:

75

Reduksi: Konversi Amida menjadi Amina

direduksi oleh LiAlH4 menjadi amina daripada alkohol

Mengubah C=O CH2

Mekanisme melewati iminium:

76

77

Penggunaan reduksi amida

Bekerja dengan amida siklik dan asiklik

Rute yang baik untuk amina siklik

78

21.8 Thioesters dan Acyl Phosphates:

Derivat Asam Karboksilat Substitusi karboksil nukleofilik di alam sering melibatkan

thioester atau asil fosfat

Ini memiliki sifat mengikat yang unik dan mudahdiaktifkan oleh enzim

Asetil-KoA

79

80

Asetil-KoA: acetylating agent

Reduksi dalam biosintesis terpenoid

81

82

Asil fosfat:

Kurang reaktif dari thioesters

Ini adalah sebuah reduksi oleh substitusi "hidrida:

83

21.9 Poliamida dan Poliester:

Step-Growth Polymers

Reaksi terjadi pada langkah linear yang berbeda, bukan sebagai reaksi berantai

Reaksi dari diamina dan asam klorida bervalensidua memberikan siklus berkelanjutan yang menghasilkan poliamida

84

21.9 Poliamida dan Poliester:

Step-Growth Polymers Sebuah diol dengan sebuah asam dikarboksilat

mengarah ke poliester

85

86

87

Poliamida (Nilon)

Memanaskan diamina dengan sebuah asam bervalensi duamenghasilkan poliamida disebut Nylon

Nylon 66 adalah dari asam adipat dan heksametilena-diaminapada 280C

88

Poliester

Poliester dari dimetil terephthalate dan etilen glikoldisebut Dacron dan Mylar untuk pembuatan seratatau film

89

Lexan, polikarbonat:

Polimer yang dapat terbiodegradasi :

90

asam

glikolat

asam

laktat

3-hidroksibutirat

asam

Poli asam

glikolat

Poli asam

laktat

polihidroksibutirat

91

21.10 Spektroskopi Derivat Asam

Karbosiklik

Spektroskopi inframerahKlorida asam menyerap dekat 1800 cm1

Anhidrida asam menyerap di 1820 cm1

dan juga di 1760 cm1

Ester menyerap di 1735 cm1, lebih tinggi darialdehida atau keton

Amida menyerap dekat akhir rendah dariwilayah karbonil

92

93

Spektrum IR dari Propil Benzoat:

94

Spektrum IR dari

Salisilamid :

95

Spektroskopi Resonansi Magnetik Nuklir

Hidrogen pada karbon sebelah C = O yang dekat 2 dalamspektrum 1H NMR.

Semua turunan asam menyerap di kisaran yang samasehingga NMR tidak membedakan mereka dari satu samalain

96

Prob. 21.68:

Struktur?

C4H7ClO2

97Prob. 21.69: Struktur?

(a) C4H7ClO IR: 1810 cm-1

98

13C NMR

13C NMR berguna untuk menentukan adaatau tidak adanya gugus karbonil dalam

molekul struktur yang tidak diketahui

Atom karbon karbonil dari berbagai turunanasam menyerap dari 160 ke 180

99

b-laktam Antibiotik:

b-cincin laktam menonaktifkan enzimtranspeptidase yang diperlukan untuk sintesis dan

perbaikan dinding sel bakteri.

100

Cephalosporins: