LAPORAN PRAKTIKUM SINTESIS SENYAWA ORGANIK

Judul

: Reaksi Halogenasi Alkohol

Tujuan Percobaan: Mempelajari reaksi substitusi nukleofilik dalam halogenasi alkohol sekunder.

PendahuluanAlkohol merupakan senyawa menyerupai air yang satu hidrogennya diganti oleh rantai atau cincin hidrokarbon. Sifat fisis alkohol yaitu mempunyai titik didih yang tinggi dibandingkan alkana-alkana yang jumlah atom C-nya sama, hal ini disebabkan antara molekul alkohol membentuk ikatan hidrogen. Rumus umum alkohol ROH dengan R adalah suatu alkil baik alifatis maupun siklik. Alkohol yang memiliki banyak cabang maka semakin rendah titik didihnya. Alkohol dapat berupa cairan encer dan mudah bercampur dengan air dalam segala perbandingan. Sebagai contoh:

(Brady, 1999).

Reaksi substitusi adalah suatu reaksi penggantian gugus fungsional pada senyawa kimia tertentu dengan gugus fungsional yang lain. Reaksi substitusi elektrofilik dan nukleofilik dalam kimia organik, merupakan yang paling penting dan banyak digunakan. Reaksi substitusi organik dikategorikan menjadi beberapa tipe berdasarkan reagen yang berperan, apakah termasuk nukleofil atau elektrofil. Intermediet yang terlibat dalam reaksi substitusi dapat berupa karbokation, karbanion, atau radikal bebas. Atom atau gugus atom yang terdapat dalam suatu molekul pada reaksi substitusi, digantikan oleh atom atau gugus atom lain. Reaksi substitusi umumnya terjadi padasenyawa yang jenuh(semua ikatan karbon-karbon merupakan ikatan tunggal), tetapi dengan kondisi tertentu dapat juga terjadi padasenyawa tak jenuh. Salah satu contoh reaksi subtitusi adalah halogenasi hidrokarbon (penggantian atom H oleh halogen) (Fessenden, 1986).Gugus OH suatu alkohol dapat disubstitusi oleh suatu halogen melalui mekanisme reaksi substitusi nukleofilik menghasilkan suatu alkil halida. Reaksi halogenasi alkohol sekunder dapat mengikuti mekanisme SN1 dan SN2. Reaksi ini memerlukan asam kuat untuk memprotonasi gugus OH alkohol. Percobaan ini dilakukan reaksi brominasi alkohol sekunder dengan cara meraksikan 2-butanol dengan HBr. HBr dihasilkan dengan mereaksikan NaBr dengan H2SO4 pekat dalam campuran reaksi brominasinya. Ketika campuran 2-butanol, NaBr dan H2SO4 pekat dipanaskan maka dihasilkan gas HBr yang akan bereaksi dengan 2-butanol. Karena adanya H2SO4 di dalam campuran reaksinya, maka akan ada beberapa reaksi samping yang mungkin terjadi. Resiko dari bahaya dari gas HBr dapat dikurangi dengan cara menghubungkan labu tempat reaksinya dengan kondensor refluks dan usahakan untuk tidak menghirupnya jika percobaan tidak dapat dilakukan di lemari asap (Tim Penyusun Petunjuk Praktikum Sintesis Senyawa Organik, 2014).

Reaksi SN2 akan menghasilkan produk yang berkebalikan dengan konfigurasi molekul awal. Hal ini dikarenakan nukleofil menyerang dari belakang molekul. Mekanisme SN1 berkebalikan denganreaksi SN2. Produk yang dihasilkan dari reaksi SN1 merupakan produk yang dihasilkan setelah gugus pergi meninggalkan molekul. Nukleofil kemudian menyerang molekul planar karbokation. Kemungkinan yang dihasilkan dari produk adalah sama, baik nukleofil yang menyerang dari sisi atas maupun dari sisi bawah (Paula, 2001).Mekanisme Reaksi

Alat

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

2-butanol, NaBr, larutan jenuh Na2CO3, H2SO4 pekat, MgSO4 anhidrat atau Na2SO4 anhidrat. Prosedur Kerja

Skema Kerja

Dimasukkan ke dalam labu alas bulat 25 mL bersih dan kering Ditambahkan 4,25 mL air dan 3,5 mL 2-butanol

Diletakkan labu di dalam penangas es, dibiarkan dingin.

Ditambahkan 3,75 mL H2SO4 pekat tetes demi tetes

Disambungkan labu dengan kondensor refluks.

Direfluks pada suhu 85 - 90oC selama sekitar 40 menit. Didinginkan sehingga aman untuk dirubah susunan refluks dan diganti dengan kondensor distilasi Diamati campuran cairan dalam labu serta dicatat hasilnya. Didistilasilah campuran pada suhu 110-115oC sampai tidak terlihat tetesan lagi.

Dipindahkan distilat ke dalam corong pisah, dicuci dua kali dengan sekitar 20 mL air.

Diamati ada berapa lapisan cairan dan di lapisan manakah 2-bromobutananya Dicucilah dengan 20 mL larutan jenuh Na2CO3, ditampung cairan bukan airnya (2-bromobutana) ke dalam erlenmeyer 50 mL Ditambahkan zat pengering (MgSO4 atau Na2SO4) sampai diperoleh cairan yang jernih Dipisahkan cairannya Ditentukan titik didih, massa jenisnya, uji kimia untuk alkil halida dan diuji kelarutannya di dalam air metanol, etanol, aseton dan diklorometana. Dibandingkan dengan 2-butanol yang digunakan.

Prosedur Kerja

Sebanyak 5 g NaBr dimasukkan ke dalam labu alas bulat 25 mL bersih dan kering lalu ditambahkan 4,25 mL air dan 3,5 mL 2-butanol. labu diletakkan di dalam penangas es. Kemudian setelah dingin, sebanyak 3,75 mL H2SO4 pekat ditambahkan tetes demi tetes melalui dinding labu sambil menggoyang labu untuk mencampurnya. Labu disambungkan dengan kondensor relfuks. Bila kondenssor refluks tidak tersedia maka dapat menggunakan kondensor destilasi. Campuran direfluks pada suhu 85 - 90oC selama sekitar 40 menit kemudian dilakukan proses pendinginan sehingga aman untuk dirubah susunan refluks dan diganti dengan kondensor distilasi. Campuran kemudian diamati serta dicatat hasilnya.

Setelah labu dihubungkan dengan kondensor distilasi dan erlenmeyer penampung, dilakukan proses distilasi campuran pada suhu 110-115oC sampai tidak terlihat tetesan lagi. Distilat dipindahkan ke dalam corong pisah. Distilat dicuci sebanyak dua kali dengan sekitar 20 mL air. Lapisan yang terbentuk diamati di lapisan manakah 2-bromobutananya. Setelah itu dilakukan pencucian dengan 20 mL larutan jenuh Na2CO3 dan ditampung cairan bukan airnya (2-bromobutananya) ke dalam erlenmeyer 50 mL bersih dan kering. Zat pengering (MgSO4 atau Na2SO4) ditambahkan secukupnya sampai diperoleh cairan yang jernih. Cairan dipisahkan dengan menuangkan ke dalam erlenmeyer kecil lain yang bersih dan kering.

Cairan yang diperoleh pada prosedur di atas diidentifikasikan dengan menentukan titik didihnya, massa jenisnya, uji kimia untuk alkil halida dan uji kelarutannya di dalam air metanol, etanol, aseton dan diklorometana. Sifat yang diperoleh dibandingkan dengan 2-butanol yang digunakan.

Waktu yang dibutuhkan

No.

Kegiatan

Jam

Waktu

1.

Penimbangan NaBr

07.00 07.033 menit

2.

Penambahan air dan 2-butanol

07.03 07.052 menit

3.

Penambahan H2SO4 pekat

07.05 07.2015 menit

4.

Pemanasan campuran dalam labu pada suhu 85-90oC

07.20 08.4525 menit

5.

Pendinginan campuran

08.45 09.0015 menit

6.

Destilasi campuran

09.00 09.2660 menit

7.

Pemisahan destilat dan dicuci dengan 20 ml air

09.26 09.40

14 menit

8.

Pencucian campuran dengan larutan jenuh Na2CO309.40 09.50

10 menit

9.

Penampungan cairan bukan air (2-bromobutana)

09.50 09.555 menit

10.

Penambahan zat pengering (MgSO4 atau Na2SO4)

09.55 09.583 menit

11.

Pemisahan cairan dengan menuangkan ke dalam erlenmeyer

09.58 10.023 menit

12.

Identifikasi cairan yang diperoleh

10.02 10.2018 menit

Total Waktu

235 menit

Data dan Perhitungan

Data

Analisis

Hasil pengamatan

Massa gelas ukur kosong33,96 gram

Massa gelas ukur kosong + 2-bromobutana35,71 gram

Massa 2-bromobutana1,75 gram

Volume 2-bromobutana1,2 mL

Titik leleh 2-bromobutana90oC 93oC

Perhitungan

Hasil

Pembahasan HasilPercobaan kali ini membahas tentang reaksi halogenasi alkohol. Reaksi halogenasi alkohol merupakan reaksi-reaksi masuknya halogen kedalam senyawa reaktan. Halogenasi biasanya menggunakan brom atau klor sehingga disebut juga dengan brominasi dan klorinasi sedangkan fluor dan iodin sangat jarang digunakan dalam reaksi halogenasi. Hal ini dikarenakan fluor bereaksi cepat secara eksplosif dengan senyawa organik sedangkan iodium tak cukup reaktif untuk dapat bereaksi dengan alkana. Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari reaksi subtitusi nukleofilik dalam halogenasi alkohol sekunder. Reaksi substitusi adalah suatu reaksi penggantian gugus fungsional pada senyawa kimia tertentu dengan gugus fungsional yang lain. Alkohol yang digunakan pada percobaan ini yaitu 2-butanol yang merupakan salah satu contoh dari alkohol sekunder. Alkohol sekunder dapat mengikuti mekanisme SN1 dan SN2. Reaksi ini memerlukan asam kuat untuk memprotonasi gugus OH alkohol. Langkah pertama yang dilakukan dalam percobaan halogenasi alkohol adalah memasukkan NaBr sebanyak 4 gram kedalam labu alas bulat. Percobaan ini menggunakan small lab kit sehingga seluruh bahan yang digunakan dibagi seperlima dari ukuran bahan yang sudah ditentukan dalam buku petunjuk praktikum. Hal ini bertujuan untuk menyesuaikan dengan ukuran alat yang digunakan. Selanjutnya 3,4 mL air dan 2,8 mL 2-butanol dimasukkan ke dalam labu alas bulat agar bereaksi dengan NaBr. Fenomena yang terjadi pada saat penambahan air dan 2-butanol yaitu larutan berwarna putih keruh dan tidak larut.Pada saat penambahan 2-butanol ke dalam campuran NaBr dan air terjadi peningkatan suhu dengan kata lain reaksi tersebut menghasilkan reaksi eksoterm (melepaskan panas), sehingga perlu didinginkan dalam penangas es. Fungsi pendinginan ini agar reaksi eksoterm yang terjadi tidak meningkatkan suhu terlalu tinggi. Langkah selanjutnya setelah campuran dingin, campuaran ditambahkan dengan H2SO4 2,8 mL tetes demi tetes melalui dinding labu sambil menggoyang labu untuk menghomogenkan campuran. Proses penetesan asam sulfat pekat dilakukan di lemari asap maupun pada tempat terbuka karena pada tahap ini menghasilkan gas HBr. yang berfungsi sebagai katalis asam. Larutan H2SO4 pekat berfungsi sebagai katalis. Fenomena pada saat penambahan larutan H2SO4 pekat yaitu campurran menjadi berwarna berwarna orange kekuningan dan terbentuk 2 fase serta mengeluarkan gas. Gas yang terbentuk adalah gas HBr. Reaksi asam sulfat dngan reaktan lain akan bersifat eksoterm sehingga meningkatkan suhu dan gas dapat terbentuk akibat entalpi dari penguapan tercapai. Fungsi penutupan agar gas yang dihasilkan tetap berada dilabudan tetap tetap bereaksi dengan reaktan 2-butanol sehingga produk dapat terbentuk dengan maksimal. Dalam percobaan ini dilakukan reaksi brominasi alkohol sekunder dengan cara mereaksikan 2-butanol dengan HBr. HBr dihasilkan dengan mereaksikan NaBr dengan H2SO4 pekat dalam campuran. Adapun reaksi brominasinya sebagai berikut:

Asam sulfat dalam reaksi ini berperan sebagai pengikat ion positif pada unsur halogen dalam hal ini ion (Na+). Hal ini perlu dilakukan agar unsur Br pada NaBr menjadi sebuah nukleofil. Selanjutnya dilakukan proses refluks pada suhu 85-95oC agar pereaksian berlangsung secara sempurna dan tidak ada bahan yang hilang. Suhu juga dijaga tetap konstan agar tidak terbentuk senyawa lain. Selain itu fungsi pemanasan pada saat refluks yaitu mempercepat reaksi, karena dengan adanya kenaikan temperatur maka dapat mempercepat pergerakan partikel karena molekul mendapat tambahan energi kinetik, sehingga tumbukan lebih cepat terjadi dan energi aktivasi dapat terlampaui. Laju reaksi yang semakin cepat, maka reaksi lebih cepat berlangsung. Fenomena yang terjadi pada saat proses refluks yaitu larutan keluar gelembung udara. Produk yang dihasilkan pada proses ini adalah 2-bromobutana, air, dan NaHSO4. Hal ini dapat diketahui berdasarkan reaksi kimia sebagai berikut :

Setelah direfluks dihasilkan 3 fase larutan yaitu yang paling bawah berupa endapan putih, di bagian tengah berupa larutan jernih atau tidak berwarna dan di bagian atas orange kekuningan. Selanjutnya dilakukan proses pendinginan pada labu alas bulat. Setelah dilakukan proses pendinginan, set alat refluks diubah dan diganti dengan kondensor destilasi. Setelah labu dihubungkan dengan kondensor distilasi dan erlenmeyer penampung, dilakukan proses distilasi campuran pada suhu 110-115oC sampai tidak terlihat tetesan lagi. Destilasi bertujuan untuk pemisahan pengotor (air, NaHSO4) dalam campuran dengan cara destilasi. Destilasi ini dilakukan karena perbedaan titik didih antara 2-bromobutana (bp: 100 oC) dengan NaHSO4 (bp: 315 oC). Sehingga proses destilasi dilakukan pada kisaran suhu 110 115 oC. Kisaran suhu ini akan menguapkan 2-bromobutana dengan air dalam campuran hingga yang tersisa adalah NaHSO4. Hasil destilasi larutan berwarna putih sedikit keruh.

Destilat selanjutnya dimasukkan dalam botol pisah dan dicuci dua kali dengan 4mL air. Pencucian ini bertujuan untuk menghilangkan pengotor. Selain itu penambahan air mengakibatkan larutan menjadi jenuh akibat adanya air. Fenomena yang terjadi pada saat proses pencucian dengan air yaitu larutan tidak berwarna dan terbentuk 2 fase. Berdasarkan literatur massa jenis 2-bromobutana sebesar 1,24 gram/mL dan massa jenis air 1 gram/mL sehingga bagian bawah merupakan 2-bromobutana dan bagian atas air. Selanjutnya bagian atas yaitu air diambil dengan cara dipipet dan 2-bromobutana selanjutnya dicuci menggunakan Na2CO3. Fenomena yang terjadi pada saat proses pencucian ini yaitu larutan tidak berwarna dan terbentuk 2 fase dimana 2-bromobutana berada pada bagian atas dan Na2CO3 dibagian bawah karena massa jenis natrium karbonat menurut literatur sebesar 1,55 gram/mL. Penambahan Na2CO3 yang berfungsi sebagai pengikat air pada campuran, karena 2-bromobutana memiliki kelarutan yang sangat rendah pada air. Perlakuan selanjutnya cairan yang merupakan 2-bromobutana diambil menggunakan pipet dan ditampung dalam erlenmeyer kemudian ditambahkan dengan zat pengering MgSO4 anhidrat yang bertujuan untuk menjernihkan larutan.

Cairan yang diperoleh diidentifikasi dengan menentukan titik didihnya, massa jenisnya, uji kimia untuk alkil halida dan uji kelarutannya di dalam diklorometana. Hasil uji titik didih yang diperoleh pada cairan yang diduga 2-bromobutana adalah 90oC-93oC. Sedangkan pada literatur titik didih 2-bromobutana adalah 91oC. Hal ini menunjukkan bahwa larutan tersebut merupakan 2-bromobutana. Sedangkan untuk uji massa jenis diperoleh massa jenis 2-bromobutana sebesar 1,458 gram/mL sedangkan pada literatur massa jenis 2-bromobutana sebesar 1,255 gram/mL. Massa jenis yang diperoleh melebihi massa jenis 2-bromobutana dan hampir mendekati dengan data massa jenis natrium karbonat yaitu 1,55 gram/mL. hal membuktikan bahwa larutan tersebut belum benar-benar murni dan diduga masih mengandung natrium karbonat. Hal ini dikarenakan pada saat pengambilan 2-bromobutana setelah dicuci dengan Na2CO3 terdapat Na2CO3 yang ikut terambil. Uji selanjutnya yaitu uji kimia untukalkil halida. Uji ini untuk mendeteksi ketidakjenuhan senyawa yang dihasilkan. Menurut literatur apabila suatu larutan ditambahkan dengan brom dapat menghilangkan warna brom dari berwarna cokelat kekuningan menjadi tidak berwarna maka larutan tersebut mengandung ikatan rangkap. Hasil percobaan menunjukkan warna brom tetap yaitu cokelat kekuningan. Hal ini menujukkan bahwa larutan tersebut tidak mengandung ikatan rangkap karena larutan sudah jenuh dan menunjukkaabahwa larutan tersebut merupakan 2-bromobutana yang tidak mengandung ikatan rangkap.Uji yang terakhir yaitu uji kelarutan dari cairan yang diperoleh menggunakan diklorometana. Hasil yang diperoleh terbentuk 2 fase karena perbedaan kepolaran sehingga diklorometana tidak melarutkan 2-bromobutana. Sedangkan 2-butanol yang direaksikan dengan diklorometana akan saling larut dikarenakan adanya sifat polar pada kedua senyawa sehingga 2-butanol dapat larut. Berdasarkan hasil uji yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa cairan yang diperoleh merupakan 2-bromobutana.Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan adalah sebagai berikut: Reaksi substitusi nukleofilik pada reaksi halogenasi alkohol sekunder dapat menggunkan mekanisme reaksi SN2 dan SN1. Pada reaksi halogenasi alkohol, gugus OH disubstitusi oleh suatu halogen melalui mekanisme reaksi substitusi nukleofilik menghasilkan suatu alkil halida. Sintesis pembuatan 2-bromobutana dapat dilakukan dengan menggunakan 2-butanol, NaBr, dan asam sulfat. Pembuatan ini menggunakan metode refluks untuk mempercepat reaksi dan memisahkan produk dengan menggunakan destilasi.

2-bromobutana dapat dibuat dari 2-butanol melalui reaksi halogenasi alkohol. Titik didih 2-bromobutana yang diperoleh sekitar 90-93 o C Massa jenis 2-bromobutana sebesar 1,458 gram/mL.ReferensiBrady, J.B.1999. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jakarta: Binarupa Aksara.

Fessenden, R.J. dan Fessenden, J.S. 1986. Kimia Organik Jilid 2 Edisi Ketiga. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Tim penyusun. 2014. Petunjuk Praktikum Sintesis Senyawa Organik. Jember: UniversitasJember.Paula Y, Bruice. 2006. Organic Chemsitry, 5th edition.USA: Prentice Hall.

Saran

Saran untuk percobaan reaksi halogenasi alkohol adalah sebagai berikut: Pada saat pengambilan 2-bromobutana setelah dicuci dengan Na2CO3 diharapkan praktikan lebih teliti dan hati-hati agar 2-bromobutana yang terambil tidak mengandung Na2CO3.

Penambahan H2SO4 sebaiknya dilakukan dilemari asam dan dilakukan secara hati-hati karena menghasilkan gas HBr yang cukup berbahaya.

Suhu dijaga konstan, agar suhunya tidak terlalu tinggi, sehingga reaksi berjalan dengan baik.

Set alat refluks dan destilasi dilakukan secara teliti, sehingga dapat dipastikan tidak ada kebocoran.Nama Praktikan

Nora Dwi Saputri 121810301021

Paraf Asisten

5 g NaBr

HASIL

Set alat destilasi

Setelah ditambah H2SO4 (larutan berwarna kuning, ada dua fase, dan terbentuk gas)

4 gram NaBr + 3,4 mL air + 2-butanol 2,8 mL (larutan berwarna putih keruh, tidak bercampur)

Set alat refluks

Hasil refluks (ada tiga fase, terbentuk endapan)

Destilat ditambah MgSO4 (sedikit lebih jernih)

Ditambahkan Na2CO3 (terbentuk dua fase ~ atas: tidak berwarna, bawah: keruh)

Hasil destilasi + air (terbentuk dua fase ~ atas: putih sedikit keruh, bawah: tidak berwarna)

Destilat + Br2 (larutan berwarna kuning)

Hasil destilasi (larutan berwarna putih sedikit keruh)

Uji titik leleh

(90 93) oC

Destilat + diklorometana (terdapat dua fase)

_1474419756.unknown

_1474423004.unknown

_1473790593.unknown

_1445980347.unknown