MAKALAH

REAKSI REAKSI SENYAWA ORGANIK & REAKSI ADISI SENYAWA KARBONIL

DISUSUN OLEHKelompok 18Benny J.G (1206244680)Milady Tyanto N (1206245102)

TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIA2014

Reaksi reaksi Senyawa Organik

Reaksi Reduksi-OksidasiSuatu senyawa atau gugus dinyatakan mengalami oksidasi jika ada elektron yang dilepaskan. Sebagi contoh, gugus metil teroksidasi ketika metana dikonversi oleh bromin menjadi metil bromida karena pasangan elektron dalam ikatan C _ Br kurang di bawah kontrol atom karbon dibanding dengan pasangan elektron dalam ikatan C _ H. Hal terjadi karena brom lebih elektronegatif daripada hidrogen. Akan tetapi, untuk menggunakan definisi yang lebih sempit maka di dalam buku ini dinyatakan bahwa oksidasi reaksi dalam mana elektron dilepaskan secara sempurna dari senyawa organik.

Reduksi digunkan untuk menyatakan reaksi sebaliknya. Oksidasi dan reduksi adalah dua hal yang saling melengkapi dalam suatu sistem dalam mana satu spesies teroksidasi dan satu spesies lain tereduksi.

1. Reaksi oksidasiSecara normal oksidasi terjadi melalui salah satu beberap cara sebagai berikut:a. Melalui pelepasan elektron, seperti dalam oksidasi fenol oleh ferisianida. Sebagai contoh

Persyaratan untuk agen pengoksidasi adalah dia harus mampu menampung satu elektron, seperti Fe(III) menjadi Fe(II) yang dicirikan dengan potensial redoks. Persyaratan untuk senyawa organik adalah dia harus mengasilkan radikal yang relatif stabil pada oksidasi, dalam kasus ini di atas, kestabilan relatif dicapai melalui delokalisasi elektron tak berpasangan ke dalam cincin benzena. b. Melalui pelepasan hidrogen, seperti dalam autooksidasi aldehida terkatalis-radikal.

c. Melalui pelepasan ion hidrida, seperti dalam reaksi Cannizarro.

d. Melalui penyelipan oksigen, seperti dalam epoksidasi olefin oleh perasam.

e. Melalui suatu reaksi yang simultan di mana agen pengoksidasi mengalami pengurangan dua elektron, seperti dalam oksidasi glikol oleh timbal tetra-asetat.

f. Melalui dehidrogenasi katalitik, seperti dalam reaksi konversi sikloheksana terkatalis-paladium menjadi benzena.

2. Reaksi reduksiMekanisme yang paling umum adalah sebagai berikut:a. Melalui adisi satu elektron, seperti dalam pembentukan pinakol.

Dua elektron dapat ditransfer, seperti dalam trans-reduksi asetilen oleh natrium dalam amoniak.

Persyaratan yang harus dipenuhi oleh agen pereaduksi adalah dia harus mempunyai kecenderungan yang kuat untuk memberikan elektron. Sebagai contoh, logam-logam elektropositi seperti natrium; dan ion-ion logam transisi bervalensi rendah, seperti Cr(II) dan Ti(III).

b. Melalui adisi ion hidrida, biasanya dari hidrida suatu hidrida logam kompleks.

Reaksi dapat terjadi melalui keadaan transisi siklik, seperti dalam reduksi Meerwin-Pondorf-Verley suatu aldehida dan keton.

c. Melalui hidrogenasi katalitik, seperti dalam reduksi olefin oleh serbuk nikel.

Reaksi ini terjadi secara stereospesifik, menghasilkan hasil adisi cis-dihidro.

Reaksi SubsitusiAtom karbon ujung suatu alkil halida mempunyai muatan positif parsial. Karbon ini rentan terhadap anion dan spesi lain yang mempunyai sepasang atom tersendiri (unshared) di kuliat luarnya. Dihasilkan reaksi subsitusi yaitu reaksi dimana suatu atom, ion atau gugus disubsitusikan untuk menggantikan atom, ion atau gugus lain.

Dalam reaksi subsitusi alkil halida, halida itu disebut gugus pergi (leaving grup) suatu yang berarti gugus yang dapat digeser dari ikatannya dengan suatu atom karbon. Ion halida merupakan gugus pergi yang baik, karena ion ion ini merupakan basa yang sangat lemah. Basa kuat seperti OH-, bukan gugus pergi yang baik. Dalam reaksi subsitusi alkil halida, ion iodida adalah yang paling mudah digantikan, baru bromida dan kemudian klorida. Karena F- merupakan basa yang lebih kuat daripada halida lain, dan karena ikatan C- F lebih kuat daripada ikatan C X lain fluorida bukan gugus pergi yang baik. Dari segi praktis hanya Cl, Br, dan I merupakan gugus pergi yang cukup baik, sehingga bermanfaat dalam reaksi reaksi subsitusi. Dengan alasan ini, bila disebut RX, maka biasanya berarti alkil klorida, bromida, dan iodida.RFRClRBrRI

Naiknya reaktivitas

Spesi yang menyerang suatu alkil halida dalam suatu reaksi subsitusi disebut nukleofil, sering dilambangkan dengan Nu-. Dalam persamaan reaksi diatas, OH- dan CH3O- adalah nukleofil. Umumnya, sebuah nukleofil ialah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat positif; jadi sebuah nukleofil ialah suatu basa Lewis. Kebanyakan nukleofil adalah anion; namun, beberaoa milekul polar yang netral, seperti H2O, CH3OH, dan CH3NH2 dapat juga bertindak sebagai nukleofil. Molekul netral ini memiliki pasangan elektron menyendiri, yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan sigma. Subsitusi oleh nukleofil disebut subsitusi nukleofil atau pergantian nukleofil (nucleophilic displacement).Lawan nukleofil ialah elektrofil sering dilambangkan E+. Suatu elektrofil ialah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat negatif, jadi suatu elektrofil ialah suatu asam Lewis seperti H+ atau ZnCl2. Reaksi elektrofilik lazim dijumpai dalam kimia organik.Reaksi Eliminasi Bila suatu alkil halida diolah dengan suatu basa kuat, dapat terjadi suatu reaksi eliminasi. Dalam reaksi ini sebuah molekul kehilangan atom atom atau ion ion dari dalam strukturnya. Produk organik suatu reaksi eleminasi suatu alkil halida adalah suatu alkena. Dalam jenis reaksi eleminasi ini, unsur H dan X keluar dari dalam alkil halida; oleh karena itu ini juga disebut reaksi dehidrohalogenasi.

Reaksi substitusi terjadi apabila sebuah atom atau gugus yang berasal dari pereaksi menggantikan sebuah atom atau gugus dari molekul yang bereaksi. Reaksi substitusi dapat terjadi pada atom karbon jenuh atau tak jenuh.

1. Reaksi substitusi nukleofilikPada reaksi substitusi nukleofilik atom/ gugus yang diganti mempunyai elektronegativitas lebih besar dari atom C, dan atom/gugus pengganti adalah suatu nukleofil, baik nukleofil netral atau nukleofil yang bermuatan negatif. Reaktivitas relatif dalam reaksi substitusi nukleofilik dipengaruhi oleh reaktivitas nukleofil, struktur alkilhalida dan sifat dari gugus terlepas. Reaktivitas nukleofil dipengaruhi oleh basisitas, kemampuan mengalami polarisasi, dan solvasi.

2. Reaksi substitusi elektrofilikBenzena memiliki rumus molekul C6H6, dari rumus molekul tersebut seyogyanya benzena termasuk golongan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Namun ternyata benzena mempunyai sifat kimia yang berbeda dengan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Beberapa perbedaan sifat benzena dengan senyawa hidrokarbon tidak jenuh adalah diantaranya bahwa benzena tidak mengalami reaksi adisi melainkan mengalami reaksi substitusi. Pada umumnya reaksi yang terjadi terhadap molekul benzena adalah reaksi substitusi elektrofilik, hal ini disebabkan karena benzena merupakan molekul yang kaya elektron Ada 4 macam reaksi substitusi elektrofilik terhadap senyawa aromatik, yaitu :

Reaksi Adisi

Reaksi adisi terjadi pada senyawa tak jenuh. Molekul tak jenuh dapat menerima tambahan atom atau gugus dari suatu pereaksi. Dua contoh pereaksi yang mengadisi pada ikatan rangkap adalah brom dan hidrogen. Adisi brom biasanya merupakan reaksi cepat, dan sering dipakai sebagai uji kualitatif untuk mengidentifikasi ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Reaksi adisi secara umum dapat digambarkan sebagai berikut:

1. Adisi elektrofilikTahap 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 nukleofilikTahap 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. Contoh: bagaimana mekanisme reaksi : CH2=CH-CH=O + Nu- + HZ?

Dari resonan 1 :

Dari resonan 2:

Reaksi EliminasiReaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Dalam reaksi ini terjadipenghilangan 2 atom atau gugus untuk membentuk ikatan rangkap atau struktursiklis.Kebanyakan reaksi eliminasi menyangkut kehilangan atom bukan karbon.

1. Reaksi eliminasi Bila alkilhalida yang mempunyai atom H direaksikan dengan basa kuat, akanterjadi reaksi eliminasi dan terbentuk alkena.

Karena proton yang dihilangkan terletak pada kedudukan terhadap halogen,maka reaksi ini disebut eliminasi Bila X adalah halogen, maka reaksi inidisebut dehidrohalogenasi. Eliminasi dapat pula terjadi bila X adalah guguslepas yang baik, misalnya OSO2R, -SR2 dan -SO2R.Sebagai contoh:

2. Eliminasi Reaksi eliminasi terjadi jika 2 atom atau gugus yang dihilangkan berasal dari atom karbon yang sama. Misalnya t-butoksida akan menghilangkan proton dari tribromometan (bromoform). Selanjutnya tribromo karbanion akan kehilangan ion bromida, sehingga terbentuk dibromokarbena, suatu intermediet yang sangat reaktif, yang dapat ditangkap (trapped) dengan sikloheksena.

Reaksi Umum Senyawa KarbonilSenyawa-senyawa karbonil mengalami empat tipe reaksi yang pokok,yaitu :1. Adisi nukleofilik2. Substitusi asil nukleofilik3. Substitusi alfa (a)4. Kondensasi karbonilReaksi-reaksi tersebut di atas banyak variasinya, tapi mekanisme dasarnyaadalah sama.1 .Reaksi adisi nukleofilikReaksi adisi nukleofilik merupakan reaksi yang khas untuk golongan aldehid dan keton dan tidak terjadi pada golongan asam karboksilat dan lurunannya. Semua reaksi adisi nukleofilik diawali oleh serangan nukleofil pada atom karbon karbonil yang elektrofilik, menghasilkan intermediet tetrahedral. Nukleofil menyerang karbon karbonil menggunakan pasangan elektronnya dan dua electron dan ikatan rangkap karbon-oksigen akan berpindah ke atom oksigen fang elektronegatif di mana mereka dapat distabilkan sebagai anion alkoksida. K Karbon karbonil akan mengalami rehibridisasi dari sp2 menjadi sp3 selama reaksi tersebut berlangsung dan produk awal yang dihasilkan mempunyai konfigurasi tetrahedral.

Intermediet tetrahedral tersebut bereaksi lebih lanjut melalui dua cara seperti yang ditunjukkan pada gambar, Intermediet tetrahedral mungkin protonasi untuk membentuk alkohol yang stabil, atau dapat membuang oksigen sebagai air atau ion hidroksida menghasilkan jenis ikatan rangkap yang baru.

Gambar : Mekanisme umum reaksi adisi nukleofilik pada gugus karbonil

2. Reaksi substitusi asil nukleofilikReaksi substitusi asil nukleofilik terjadi bila nukleofil direaksikan dengan asam karboksilat dan turunannya yang mana salah satu substituen pada gugus karbonil dapat berlaku sebagai gugus pergi (leaving group). Reaksi ini tidak terjadi pada golongan aldehida dan keton. Bila gugus karbonil tersebut diserang oleh suatu nukleofil, adisi terjadi, tetapi intermediet tetrahedral yang mula-mula terbentuk tidak stabil dan bereaksi lebih lanjut dengan membuang 'leaving group' dan raembentuk senyawa karbonil yang baru.

di mana X = OR (ester), Cl (asil halida), NH2 (amida) or OCOR' (anhi-dridaasam) Hasil netto proses tersebut merupakan substitusi 'leaving group' olehNukleofil penyerang.

Adisi nukleofilik ion hidroksidapada asil klorida menghasilkanintermediet tetrahedral

Pasangan electron dari oksigenmemaksa keluar ion kloridadan menghasilkan produksubstitusi, suatu asamkarboksilat yang seterusnyamengalami deprotonasi olehion hidroksida

Gambar : Mekanisme reaksi asil klorida dengan ion hidroksida

3. Reaksi substitusi alfa ()Reaksi substitusi alfa terjadi pada atom karbon , yaitu atom karbon di samping gugus karbonil (posisi ) dan terjadi sebagai akibat dari keasaman proton .

Reaksi substitusi melibatkan substitusi hidrogen dengan gugus lain. Reaksi ini terjadi melalui pembentukan intermediet enol atau ion enolat. Perlu dicatat bahwa enol mengalami kesetimbangan yang cepat dengan bentuk ketonnya.

Adanya gugus karbonil membuat proton pada karbon bersifat asam. senyawa karbonil yang yang mempunyai proton dapat bereaksi dengan basa kuat untuk membentuk anion enolate. Hanya proton pada posisi dari gugus karbonil yang bersifat asam. Proton pada posisi , , dan seterusnya tidak bersifat asam karena menghasilkan anion yang tidak dapat distabilkan olehgugus karbonil.

Karena membawa muatan negatif dan mempunyai kerapatan yang tinggi karbon , enolat bereaksi sebagai nukleofil dan dapat mengadakan reaksi dengan alkil halida atau dengan senyawa karbonil yang lain (kondensasi). Reaksi SN2 antara suatu enolat dan alkil halida merupakan contoh dari reaksi alkilasi dan merupakan salah satu metode yang paling kuat yang tersedia mntuk membuat ikatan karbon-karbon.

4. Reaksi kondensasi karbonilKondensasi karbonil terjadi bila dua senyawa karbonil bersatu berkondensasi. Salah satu reaksi yang sangat penting adalah reaksi aldol antara aldehida. Misalnya, bila asetaldehida diberi perlakuan dengan basa, dua molekul aldehida akan bereaksi sesamanya menghasilkan produk p-hidroksi aldehida yang dikenal dengan nama trivial sebagai aldol (aldehida + alkohol).

Reaksi aldol merupakan kombinasi yang sederhana dari dari tahap adisi Nukleofilik dan tahap substitusi alpha Ion enolat yang mula-mula terbentuk dari asetaldehida berlaku sebagai nukleofil dan menyerang gugus karbonil dari molekul asetaldehida yang lain.

Ion hidroksi mengambil proton alfa yangBersifat asam dari satu molekul asetaldehida,Menghasilkan ion enolat

Nukleofil ion enolat menyerang gugusKarbonil dari molekul asetalhida yang lain,Menghasilkan intermediet tetrahedral

Intermediet terprotonasi oleh solven airMenghasilkan produk aldol yang netralDan membebaskan ion hidroksida

Gambar : Mekanisme reaksi aldol suatu proses kondensasi karbonilDaftar Pustaka

Fessenden, Fessenden. 1992. Kimia Organik. (Terjemahan Aloysius Hadyana Pudjaatmaka). Edisi ketiga. Jakarta:Penerbit Erlangga http://www.unhas.ac.id/lkpp/mipa/Firdaus-B.A-2012.pdf http://elisa.ugm.ac.id/user/archive/download/24462/e130313550bb845ba644e70ea8329531 http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/tmp/PENGGOLONGAN%20SENYAWA%20ORGANIK%20DAN%20DASAR-DASAR%20REAKSI.pdf http://chemwiki.ucdavis.edu/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_With_a_Biological_Emphasis/Chapter_16%3A_Oxidation_and_reduction_reactions/Section_16.1%3A__Oxidation_and_reduction_of_organic_compounds_-_an_overview