TUGAS KIMIA ORGANIK I

REAKSI-REAKSI KIMIA SENYAWA ORGANIK

Disusun Oleh:

Kelompok I

M. Agus Renaldi NIM J1E1060

Lenny Indriana NIM J1E108001

Revita Saputri NIM J1E108011

Restu Dwi Pratiwi NIM J1E108042

Aristha Novyra Putri NIM J1E108062

Nurul Aulia Rahmi NIM J1E1080

Dosen:

Liling Triyasmono, S.Farm., Apt.

PROGRAM STUDI FARMASIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATBANJARBARU

2010

REAKSI SINTESIS ALKOHOL

I. Sintesis Alkohol dari Alkena

1. Hidrasi Alkena

• Adisi air pada ikatan rangkap alkena dengan katalis asam.

• Metode pembuatan alkohol dengan berat molekul rendah (kegunaan

utama pada proses industri skala besar).

• Katalis asam yg paling sering digunakan: asam sulfat dan asam fosfat.

• Reaksi bersifat regioselektif.

• Adisi air pada alkena mengikuti hukum Markovnikov.

• Reaksi secara umum sebagai berikut:

C C + H OHH+

C C

H OH

• Sebagai contoh adalah hidrasi 2-metilpropena

• Sesuai hukum Markovnikov: reaksi tidak menghasilkan alkohol

primer, kecuali kasus khusus pada hidrasi etena.

H2C CH2 + H OHH3PO4

3000CCH2CH2OH

• Mekanisme hidrasi alkena secara sederhana merupakan kebalikan dari

reaksi dehidrasi alkohol.

C CH2

CH3

H3C + H OHH+

C CH2H3C

CH3

OH

H250C

2-Metilpropena tert-Butil alkohol

C

CH2

CH3

H3C + H Olambat

CH3C

CH2

CH3

H

H

H

+O

H

HLangkah 1

+cepat

CH3C

CH3

CH3

O

H

HLangkah 2 CH3C

CH3

CH3

O

H

H

Langkah 3 CH3C

CH3

CH3

O

H

H + O

H

Hcepat

CH3C

CH3

CH3

O H H O

H

H+

• Tahap penentu kecepatan adalah tahap 1: pembentukan karbokation.

• Dihasilkan tert-butil alkohol karena tahap 1 mengarah pada

pembentukan kation tert-butil yang lebih stabil dibandingkan kation

isobutil yang kurang stabil.

C

CH2

CH3

H3C + H Olambat

CH3C

CH2

CH3

H

H + O

H

Hsangat

H

karbokation 10

• Kerumitan yang terjadi adalah adanya penataan ulang (rearrangement).

• Karbokation awal yang terbentuk akan mengalami penataan ulang

menjadi suatu karbokation yang lebih stabil.

• Jika 3,3-dimetil-1-butena dihidrasi akan dihasilkan 2,3-dimetil-2-

butanol sebagai produk utama.

H2SO4

H2OCH3C

OH

CH3

CH

CH3

CH3CH3C

CH3

CH3

CH CH2

• Adanya penataan ulang karbokation membatasi penggunaan hidrasi

alkena sebagai suatu metode laboratoris untuk pembuatan alkohol.

3,3-Dimetil-1-butena

2,3-Dimetil-2-butanol(produk utama)

2. Reaksi Oksimerkurasi-Demerkurasi

• Reaksi dua tahap yang sangat berguna untuk mensintesis alkohol dari

alkena.

• Alkena bereaksi dgn Hg(OAc)2 dalam campuran THF dan air

menghasilkan senyawa merkuri(hidroksialkil).

• Senyawa merkuri(hidroksialkil) dapat direduksi oleh natrium

borohidrida menjadi alkohol.

• Persentase hasil reaksi keseluruhan >90% dengan regioselektifitas

yang tinggi.

C C + THF

oksimerkurasiH2O + OCCH3

O

2Hg C

OH

C

Hg OCCH3

O + CH3COH

O

C

OH

C

Hg OCCH3

O +demerkurasi

OH NaBH4+ C

OH

C

H

Hg+ + CH3CO

O

• Pada tahap 1, oksimerkurasi: air dan merkuri asetat mengadisi ikatan

rangkap.

• Pada tahap 2, demerkurasi: natrium borohidrida mereduksi gugus

asetoksimerkuri dan menggantinya dengan hidrogen.

• Kedua langkah tersebut dapat dilakukan dalam bejana yang sama.

• Kedua reaksi berlangsung sangat cepat pada suhu ruangan atau

dibawahnya.

• Tahap 1: biasanya mencapai kesempurnaan dalam kurun waktu 20

detik – 10 menit.

• Tahap 2: secara normal membutuhkan waktu kurang dari 1 jam.

• Orientasi adisi H2O di atas mengikuti aturan Markovnikov: atom H

dari H2O terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang mengikat atom

H lebih banyak.

1-Pentena

2-Pentanol (93%)

3,3-Dimetil-1-butena

3,3-Dimetil-2-butanol (94%)

CH3(CH2)2CH CH2

Hg(OAc)2

THF - H2OCH3(CH2)2CH CH2

OH HgOAc(15 s)

NaBH4

(1h)OH

CH3(CH2)2CHCH3

OH

+ Hg

CH3

Hg(OAc)2

THF - H2O

(20 s)

H3C OH

HgOAc

H

NaBH4

(6 min)

OH

H3C OH

+ Hg

• Penataan-ulang rangka karbon jarang terjadi pada oksimerkurasi-

demerkurasi.

• Dicontohkan pada reaksi oksimerkurasi-demerkurasi dari 3,3-dimetil-

1-butena yang menghasilkan 3,3-dimetil-2-butanol sebagai produk

utama.

CH3C

CH3

CH3

CH CH3C

CH3

CH3

CH

OH

CH3

(1) Hg(OAc)2/THF - H2O

(2) NaBH4, OH-CH2

3. Reaksi Hidroborasi - Oksidasi

• Adisi elemen air pada suatu ikatan rangkap dapat pula dilakukan di

laboratorium dengan menggunakan diboran atau THF : BH3.

• Adisi air adalah bersifat tidak langsung dan melibatkan dua tahap

reaksi.

• Pertama adalah adisi boran pada ikatan rangkap yang disebut

hidroborasi.

• Kedua adalah oksidasi dan hidrolisis senyawa antara organoboron

menghasilkan suatu alkohol dan asam borat.

1-Metilsiklopentena

1-Metilsiklopentanol

Propil alkohol

CH3CH CH2 CH3CHCH2 BH2

H

+H BH2

CH3CH CH2(CH3CH2CH2)2BH

CH3CH CH2

(CH3CH2CH2)3B

Lebih tersubstitusi Kurang tersubstitusi

(Faktor sterik)

• Atom boron terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang kurang

tersubstitusi, dan satu atom hidrogen berpindah dari atom boron ke

atom karbon lain dari ikatan rangkap.

• Hidroborasi bersifat regioselektif dan mengikuti aturan anti

Markovnikov.

• Alkilboran yang dihasilkan pada tahap hidroborasi biasanya tidak

diisolasi.

• Dalam bejana yang sama, alkilboran dioksidasi dan dihidrolisis

menghasilkan alkohol dengan penambahan hidrogen peroksida dalam

suatu larutan basa.

(CH3CH2CH2)3BH2O2

NaOH, 250C3 CH3CH2CH2OH + Na3BO3

• Oksimerkurasi-demerkurasi dari 1-heksena menghasilkan 2-heksanol

(Markovnikov).

• Hidroborasi-oksidasi dari 1-heksena menghasilkan 1-heksanol (anti-

Markovnikov).

CH3CH2CH2CH2CH CH2

H3O+, H2OCH3CH2CH2CH2CHCH3

OH

CH3CH2CH2CH2CH CH2(2) H2O2, OH-

CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH(1) THF:BH3

1-Heksena

1-Heksanol (90%)

REAKSI-REAKSI ALKOHOL

• Atom oksigen dari suatu alkohol mem-polarisasi ikatan C–O dan ikatan O–H

dari alkohol tersebut.

• Polarisasi ikatan O–H menyebabkan atom hidrogen bermuatan positif parsial,

dan hal ini menjelaskan mengapa alkohol bersifat asam lemah.

• Polarisasi ikatan C–O menyebabkan atom karbon bermuatan positif parsial.

Jadi meskipun OH¯ bukan basa kuat dan bukan gugus pergi yang baik, namun

atom karbon dari alkohol bersifat reaktif terhadap serangan nukleofilik.

• Pasangan elektron pada atom oksigen membuatnya bersifat basa dan

nukleofilik.

• Protonasi alkohol mengubah suatu gugus pergi yang buruk (OH¯) menjadi

gugus pergi yang baik (H2O).

C O H H A

Alkohol Alkohol terprotonasi

++

Asam kuat

C O H

H

A

• Protonasi juga membuat atom karbon lebih positif (karena –H2O+ lebih bersifat

penarik elektron daripada –OH¯), dan oleh karena itu menjadi lebih reaktif

terhadap serangan nukleofilik. Reaksi SN2 menjadi mungkin.

Alkohol terprotonasi

C O H

H

Nu +SN2

CNu + O H

H

• Karena alkohol adalah nukleofil, maka alkohol dapat bereaksi dengan alkohol

terprotonasi. Ini menjadi langkah penting dalam sintesis eter.

C O H

H

OR

H

+SN2

O CR

HEter terprotonasi

+ O H

H

CO

H

• Pada suhu yang cukup tinggi dan tanpa kehadiran suatu nukleofil yang

baik, maka alkohol terprotonasi dapat menjalani reaksi eliminasi E1.

1. Alkohol sebagai asam

• Alkohol memiliki keasaman yang mirip dengan air.

• Metanol sedikit lebih asam dibanding air (pKa = 15,7). Namun

hampir semua alkohol adalah asam yang lebih lemah dari air.

• Pada alkohol tanpa halangan ruang, molekul air akan melingkupi

dan mensolvasi oksigen negatif dari ion alkoksida yang terbentuk

jika suatu alkohol melepaskan sebuah proton.

R O H O H

H

Alkohol

R O

Ion alkoksida (terstabilkan oleh

solvasi)

O H

H

+ H

2. Reaksi alkohol dengan hidrogen halida

• Jika alkohol bereaksi dengan suatu hidrogen halida, maka terjadi

suatu reaksi substitusi menghasilkan suatu alkil halida dan air.

• Urutan reaktivitas dari hidrogen halida adalah HI > HBr > HCl (HF

umumnya tidak reaktif).

• Urutan reaktivitas alkohol: 3º > 2º > 1º > metil.

• Reaksi ini dikatalisis oleh asam.

• Alkohol primer dan sekunder dapat dikonversi menjadi alkil klorida

dan alkil bromida melalui reaksi alkil halida dengan natrium halida

dan asam sulfat.

C O H

CH3

H3C

CH3

H O H

H

+ C O H

CH3

H3C

CH3

H

+ O H

H

Langkah 1

C O H

CH3

H3C

CH3

HLangkah 2

cepat

lambat

C

CH3

H3C

CH3

+ O H

H

Langkah 3

C

CH3

H3C

CH3

+ Clcepat

C Cl

CH3

H3C

CH3

3. Reaksi alkohol dengan PBr3

• Alkohol primer dan sekunder bereaksi dengan fosfor tribromida

menghasilkan alkil bromida.

• Tidak seperti reaksi dengan HBr, reaksi dengan PBr3 tidak

melibatkan pembentukan karbokation.

• Biasanya berlangsung tanpa penataan-ulang dari kerangka karbon.

• Sering menjadi pereaksi terpilih untuk mengubah suatu alkohol

menjadi alkil bromida yang bersesuaian.

• Reaksi diawali dengan terbentuknya suatu alkil dibromofosfit

terprotonasi.

P BrBr

Br

R CH2O PBr2 Br+RCH2OH

H

+

alkil dibromofosfit terprotonasi

RCH2 OPBr2Br +

H

RCH2Br + HOPBr2

Gugus pergi yang baik

R OH + PBr3 R Br H3PO3+33

(10 atau 20)

• HOPBr2 dapat bereaksi dengan lebih banyak alkohol sehingga hasil

akhir dari reaksi adalah konversi 3 mol alkohol menjadi alkil

bromida oleh 1 mol fosfor tribromida.

4. Reaksi alkohol dengan SOCl2

• Tionil klorida mengubah alkohol primer dan sekunder menjadi alkil

klorida (biasanya tanpa penataan-ulang).

• Sering ditambahkan suatu amina tersier ke dalam reaksi untuk

memacu reaksi melalui reaksinya dengan HCl.

• Reaksi diawali dengan terbentuknya suatu alkil klorosulfit.

• Kemudian suatu ion klorida (hasil reaksi R3N dan HCl) melakukan

substitusi SN2 terhadap suatu gugus pergi yang baik ClSO2¯.

R OH + SOCl2 R Cl SO2+

(10 atau 20)

refluks+ HCl

R3N + HCl R3NH + ClH

S ClCl

O

+RCH2OH

+alkil klorosulfit HCl

RCH2 O S Cl

O

RCH2 O S

Cl

O

H

Cl

• Dekomposisi ClSO2¯ menjadi gas SO2 dan ion Cl¯ mendorong

kesempurnaan reaksi.

RCH2 O S Cl

O

Cl + RCH2Cl + O S Cl

O

RCH2Cl + SO2 + Cl

SINTESIS ETER

I. Dehidrasi alkohol

• Alkohol mengalami dehidrasi membentuk alkena.

• Alkohol primer dapat juga terdehidrasi membentuk eter.

• Dehidrasi menghasilkan eter berlangsung pada suhu yang lebih rendah

dibanding reaksi dehidrasi membentuk alkena.

• Dehidrasi menghasilkan eter dibantu dengan distilasi eter segera setelah

terbentuk.

• Dietil eter dibuat secara komersial melalui reaksi dehidrasi etanol.

• Dietil eter adalah produk utama pada suhu 140ºC, sedangkan etana adalah

produk utama pada suhu 180ºC.

• Reaksi ini kurang berguna pada alkohol sekunder karena alkena mudah

terbentuk.

• Pada alkohol tersier sepenuhnya terbentuk alkena.

• Tidak berguna pada pembuatan eter non-simetrik dari alkohol primer

karena terbentuk campuran produk.

CH3CH2OH

CH2 CH2

CH3CH2OCH2CH3

H2SO4

1800C

H2SO4

1400C

Etena

Dietil eter

CH3CH2 OH + H OSO3H CH3CH2 OH2 + OSO3H

CH3CH2OH CH3CH2 OH2+ CH3CH2 O CH2CH3

H

+ H2O

CH3CH2OCH2CH3 + H3O

ROH R'OH+H2SO4

ROR

ROR'

R'OR'

+H2O

++

alkohol 10

II. Sintesis Williamson

• Suatu jalur penting pada preparasi eter non-simetrik adalah suatu reaksi

substitusi nukleofilik yang disebut reaksi Williamson.

• Merupakan reaksi SN2 dari suatu natrium alkoksida dengan alkil halida,

alkil sulfonat, atau alkil sulfat.

• Hasil terbaik dicapai jika alkil halida, alkil sulfonat, atau alkil sulfat yang

dipakai adalah primer (atau metil).

• Jika substrat adalah tersier maka eliminasi sepenuhnya merupakan produk

reaksi.

• Pada suhu rendah substitusi lebih unggul dibanding dengan eliminasi.

R O Na + R' L R O R' + Na L

L = Br, I, OSO2R", atau OSO2OR"

CH3CH2CH2OH + Na CH3CH2CH2O Na + 1/2 H2

Propil alkohol Natrium propoksida

CH3CH2I

CH3CH2OCH2CH2CH3 + Na I

Etil propil eter (70%)

III. Tert-butil eter dari alkilasi alkohol

• Alkohol primer dapat diubah menjadi tert-butil eter dengan melarutkan

alkohol tersebut dalam suatu asam kuat seperti asam sulfat dan kemudian

ditambahkan isobutilena ke dalam campuran tersebut. (Prosedur ini

meminimalkan dimerisasi dan polimerisasi dari isobutilena).

RCH2OH + CH2 CCH3

CH3

H2SO4RCH2O CCH3

CH3

CH3

Alkohol 10 Isobutilena tert-butil eter

• Metode ini sering dipakai untuk “proteksi” gugus hidroksil dari alkohol

primer sewaktu reaksi-reaksi lainnya dilakukan terhadap bagian lain dari

molekul tersebut. Gugus proteksi tert-butil dapat dihilangkan secara

mudah dengan penambahan larutan asam encer.

IV. Trimetilsilil eter (Sililasi)

• Suatu gugus hidroksil juga diproteksi dalam larutan netral atau basa

dengan mengubahnya menjadi suatu gugus trimetilsilil eter, –OSi(CH3)3.

• Reaksi ini, yang disebut sililasi, dilakukan dengan membiarkan alkohol

tersebut bereaksi dengan klorotrimetilsilana dengan kehadiran suatu amina

tersier.

R OH + (CH3)3SiCl(CH3CH2)3N

R O Si(CH3)3

Klorometilsilana

• Gugus proteksi ini dapat dihilangkan dengan suatu larutan asam.

R O Si(CH3)3

H3O+ / H2OR OH (CH3)3SiOH+

• Pengubahan suatu alkohol menjadi suatu trimetilsilil eter membuat

senyawa tersebut lebih volatil (mudah menguap).

• Kenaikan volatilitas (sifat mudah menguap) ini menjadikan alkohol

(sebagai bentuk trimetilsilil-nya) lebih memungkinkan untuk menjalani

analisis dengan kromatografi gas-cair.

REAKSI-REAKSI ETER

• Dialkil eter bereaksi dengan sedikit pereaksi diluar asam-asam.

• Eter tahan terhadap serangan nukleofil dan basa.

• Ketidakkreaktifan dan kemampuan eter men-solvasi kation (dengan

mendonorkan sepasang elektron dari atom oksigen) membuat eter berguna

sebagai solven dari banyak reaksi.

• Eter mengalami reaksi halogenasi seperti alkana.

• Oksigen dari ikatan eter memberi sifat basa.

• Eter dapat bereaksi dengan donor proton membentuk garam oksonium.

CH3CH2OCH2CH3 + HBr CH3CH2 O CH2CH3Br

HGaram oksonium

• Pemanasan dialkil eter dengan asam-asam sangat kuat (HI, HBr, H2SO4)

menyebabkan eter mengalami reaksi dimana ikatan ikatan karbon – oksigen

pecah.

CH3CH2OCH2CH3 + HBr 2 CH3CH2Br + H2O

• Mekanisme reaksi ini dimulai dari pembentukan suatu ion oksonium.

Kemudian suatu reaksi SN2 dengan ion bromida yang bertindak sebagai

nukleofil akan menghasilkan etanol dan etil bromida.

CH3CH2OCH2CH3 + HBr CH3CH2O

H

CH2CH3 + Br

CH3CH2O

H

+ CH3CH2Br

Etanol Etil bromida

• Pada tahap selanjutnya, etanol yang baru terbentuk bereaksi dengan HBr

membentuk satu mol ekivalen etil bromida yang ke dua.

CH3CH2OH + HBr CH3CH2 O H

H

Br +

CH3CH2 Br + O H

H

SINTESIS FENOL

I. Sintesis Laboratoris

• Sintesis fenol secara laboratoris yang paling penting adalah hidrolisis

garam arenadiazonium.

• Metode ini sangat serbaguna.

• Kondisi untuk tahap diazotasi dan hidrolisis bersifat mild.

• Gugus lain yang ada dalam molekul tidak berubah.

NH2ArHONO

N2+Ar

H3O+

OHArpanas

(1) NaNO2, H2SO4

(2) H2O, panas

NH2

Br

0 - 50C

OH

Br

(1) NaNO2, H2SO4

(2) H2O, panas

NH2

NO2

0 - 50C

OH

NO2

3-Nitrofenol (80%)

(1) NaNO2, H2SO4

(2) H2O, panas

NH2

0 - 50CBr

CH3

OH

Br

CH3

II. Sintesis Industrial

• Fenol merupakan bahan kimia industri yang sangat penting, sebagai

material awal untuk sejumlah besar produk komersial mulai dari

aspirin sampai plastik.

3-Bromofenol (66%)

2-Bromo-4-metilfenol (80-92%)

a Hidrolisis Klorobenzena (Proses Dow) Cl

(high pressure)

3500C+ 2 NaOH

ONa

+ NaCl + H2O

ONaHCl

OH

+ NaCl

b Fusi Alkali dari Natrium Benzenasulfonat

Dari Kumena Hidroperoksida

H2C CHCH32500C

H3PO4

pressure

CHH3C CH3

+

C6H5 CH

CH3

CH3

+ O295-1350C

C6H5 C

CH3

CH3

O O H

C6H5 C

CH3

CH3

O O H50-900C

H+, H2OC6H5OH + C

CH3

CH3

O

Fenol Aseton

Kumena

Kumena hidroperoksida

SO3Na3500C

+ 2 NaOH

ONa

+ Na2SO4 + H2O

REAKSI GUGUS O–H DARI FENOL

• Fenol bereaksi dengan anhidrida karboksilat dan klorida asam membentuk

ester.

• Reaksi ini serupa dengan reaksi dari alkohol.

OH O +basa

RC

O

2OCR

O

RCO

O

OHRCCl

O

basaO CR

O

+ Cl

a. Fenol dalam Sintesis Williamson

• Fenol dapat diubah menjadi eter melalui sintesis Williamson.

• Karena fenol lebih asam dibanding alkohol, maka fenol diubah

menjadi natrium fenoksida dengan memakai NaOH (logam Na dipakai

untuk mengubah alkohol menjadi ion alkoksida).

• Reaksi umum

ArOHNaOH

ArO NaR X

X = Cl, Br, I, OSO2OR atau OSO2R'

ArOR + NaX

• Contohnya

+ NaI

OH

OH

NaOH

O

OH

Na

CH3CH2

OCH2CH3

OH

OH

NaOH

H2O

O Na

CH3OSO2OCH3

OCH3

+ NaOSO2OCH3

I

b. Reaksi Cincin Benzena dari Fenol

Brominasi

OH

H2O

OH

3 HBr+ 3 Br2 +

Br

BrBr

OH

CS2

OH

HBr+ Br2 +

Br

50C

2,4,6-Tribromofenol (~ 100%)

p-Bromofenol (80-84%)

Nitrasi

• Hasil relatif rendah karena oksidasi cincin.

• Dihasilkan campuran o- dan p-nitrofenol.

• Isomer orto dan para dipisahkan dengan distilasi uap air. o-Nitrofenol

lebih mudah menguap karena ikatan hidrogennya adalah

intramolekular.

• p-Nitrofenol lebih sukar menguap karena memiliki ikatan hidrogen

intermolekular yang menyebabkan asosiasi antar molekulnya.

• o-Nitrofenol terdistilasi bersama uap air, sedangkan p-nitrofenol

tertinggal dalam labu distilasi.

OH

20% HNO3

OH

+NO2

250C

(30-40%)

OH

NO2

15%

Sulfonasi

OH

H2SO4

pekat

OH

SO3H

OH

SO3H

250C

1000C

H2SO4, pekat,

Produk utama, kontrol kecepatan

Produk utama, kontrol kesetimbangan

Reaksi Kolbe

• Natrium fenoksida mengabsorpsi CO2 dan dipanaskan pada 125ºC di

bawah tekanan beberapa atmosfer CO2.

O Na O

C

O

OH

C O

O

Na tautomerisasi

- H+, + H+

O

C O

O

Na

H

H+

O

C OH

O

H

Natrium salisilat Asam salisilat

c. Penataan-ulang Claisen

Pemanasan alil fenil eter sampai 200ºC menyebabkan suatu reaksi

intermolekuler yang dinamakan penataan-ulang Claisen. Produk yang

dihasilkan adalah o-alilfenol.

OCH2CH

Alil fenil eter

CH2 OH

o-Alilfenol

CH2CH CH2

2000C

OCH2

CH

CH2

O

H

CH2

CH

H2C

Intermediat tidak stabil

tautomerisasi

- H+, + H+

OH

CH2

CH

H2C