I. PENDAHULUAN
Derivat asam
karboksilat merupakan turunan asam karboksilat, dimana ditinjau dari
strukturnya senyawa yang diperoleh dari hasil pergantian gugus –OH dalam rumus
struktur RCOOH oleh gugus –NH2, -OR, atau –OOCR. Dalam derivat asam
karboksilat ini lebih spesifik membahas halida asam, anhidrida asam, ester,
amida, dan nitril. Semua turunan asam karboksilat mempunyai gugus fungsi asil
(RCO-) atau aroil (ArCO-) dan bila dihidrolisis menghasilkan asam karboksilat.
Oleh karena itu adanya gugus karbonik menyebabkan turunan asam karboksilat
bersifat polar, dan kepolaran ini yang berpengaruh terhadap sifat-sifat yang
ada pada turunan asam karboksilat.
II. ISI MATERI
A. Devinisi dan sifat derivat asam karboksilat
Derivat asam
karboksilat ialah senyawa yang menghasilkan asam karboksilat apabila
dihidrolisis. Tidak seperti aldehida dan keton, turunan dari asam karboksilat
mengandung gugus yang tinggal, gugus elektronegatif yang dapat hilang sebagai
anion (X- atau RCO2-) atau sebagai anion terprotonasi
(ROH atau R2NH)
Dan perlu diketahui bahwa semua derivat
mengandung gugus asil, RCO-, kecuali nitril.Dalam derivat asam karboksilat
mengandung gugus pergi yang terikat pada karbon asil, sedangkan aldehida dan
keton tidak. Biasanya reagensia mengadisi pada gugus karbonil dari
keton atau aldehida, tetapi mensubstitusi pergi tersebut dalam derivat asam.
B. Sifat Spektral Derivat Asam
Karboksilat
Spektra nomor
dari derivat asam karboksilat memberikan sedikit informasi mengenai
fungsionalitas dibandingkan dengan spektra inframerah yang memberikan lebih
banyak informasi mengenai tipe gugus fungsional.
1. Klorida asam
Absorpsi
inframerah karbonil dari klorida asam dijumpai pada frekuensi yang sedikit
lebih tinggi daripada resapan untuk derivat asam lainnya.
2. Anhidrida
Pada umumnya
anhidrida menunjukkan peak karbonil rangkap dalam spektrum inframerahnya.
3. Ester
Absorpsi
inframerah karbonil dari ester alifatik sekitar 1740 cm-1 (5,75 m), tetapi
ester terkonjugasi menyerap pada frekuensi sedikit lebih rendah.
4. Amida
Posisi resapan
gugus karbonil suatu amida beranekaragam dan tergantung pada sejauh mana
pengikatan hidrogen antara molekul-molekul. Spektrum inframerah dari suatu
amida cair murni menunjukkan suatu peak yang disebut pita amida I. Dalam amida
ini dibedakan dengan amida primer, amida sekunder, dan amida tersier.
5. Nitril
Resapan CN dijumpai
dalam daerah ikatan rangkap tiga dari spektrum inframerah dan dengan intensitas
antara medium ke lemah
C. Turunan, Tata Nama, dan Reaksi Pembentukan Derivat Asam Karboksilat
1. Halida Asam
adalah turunan
asam karboksilat yang paling reaktif. Reaktivitas turunan asam karboksilat
ditentukan oleh kebasaan gugus perginya. Basa yang lemah bersifat lebih
elektronegatif, selain itu kecil kemungkinannya menyumbangkan elektronnya pada
karbon karbonil levat efek resonansi. Ion halida adalah basa sangat lemah
karena asam konjugasinya adalah asam kuat. Oleh karena itu, asam halida lebih reaktif dibandingkan turunan asam
karboksilat lainnya.
a) Tatanama Klorida Asam
Klorida asam
diberi nama menurut nama asam karboksilat induknya, dengan imbuhan asam-at
diubah menjadi –il klorida.
b) Pembuatan
Klorida Asam
Klorida asam
dapat diperoleh langsung dari asam karboksilat induk melalui reaksi dengan
tionil klorida (SOCl2) atau zat penghalogen lainnya, seperti PCl3.
c) Reaksi
Klorida Asam
Halida asam
merupakan yang paling reaktif diantara semua derivat asam karboksilat. Oleh
karena itu ketika terikat pada karbon positif dari gugus karbonil, ion ini
lebih mudah ditukargantikan dari pada bila terikat pada karbon alkil.
1) Reaksi
dengan alkohol
Klorida asam
bereaksi dengan alkohol untuk menghasilkan ester dan HCl dalam suatu reaksi
yang beranologi langsung hidrolisis. Biasanya HCl segera dibuang dari dalam
campuran reaksi setelah terbentuk, dan piridina ditambahkan sebagai penyapu
HCl.
2) Reaksi
dengan amonia dan amina
Produk organik
dari reaksi adalah suatuamida.
3) Reaksi
dengan senyawa organologam
Suatu klorida
asam bereaksi dengan keanekaragaman nukleofil, termasuk senyawa organologam.
Seperti reagensia grignard.
2. Anhidrida Asam Karboksilat
Asam anhidrida
mempunyai dua molekul asam karboksilat di mana sebuah molekul airnya
dihilangkan. (Anhidrida berarti ”suatu senyawa tanpa air”). Misalnya dua
molekul asam etanoat dan menghilangkan satu molekul air maka didapat anhidrida
etanoat (nama lama: anhidrida asetat).
Akan diperoleh :.
a) Tata Nama Anhidrida
Pemberian nama untuk anhidrida asam
cukup mengambil nama asam induk, dan mengganti kata "asam" dengan
"anhidrida". "Anhidrida" berarti "tanpa air".
Dengan demikian, asam etanoat akan menjadi anhidrida etanoat; asam propanoat
menjadi anhidrida propanoat, dan seterusnya. Untuk anhidrida asam yang tidak
simetri penamaanya dilakukan secara alfabetik.
b) Pembuatan
Anhidrida
Salah satu
pengeculian, anhidrida asam tidak dapat dibentuk langsung dari asam karboksilat
induknya, tapi harus dibuat dari derivat asam karboksilat yang lebih reaktif.
Ada dua cara pembuatan anhidrida, yang pertama menggunakan klorida asam dan
suatu karboksilat. Yang kedua dengan mengolah asam karboksilat dan anhidrida
asam asetat, reaksinya reversibel. Letak kesetimbangan dapat di geser ke
kanan dengan menyuling asam asetat segera setelah asam ini terbentuk.
c) Reaksi Anhidrida
Anhidrida asam
tidak bereaksi dengan natrium klorida atau natrium bromida hal ini karena ion
halida merupakan basa yang lebih lemah dari pada ion karboksilat.
Karena
dengan adanya ion halida sebagai basa yang lebih lemah, akan mengusir
substituen dari intermediate tetrahedral.
Anhidrida asam bereaksi dengan alkohol
membentuk ester dan suatu asam karboksilat, dengan air membentuk dua
karboksilat yang sama dan dengan amina membentuk suatu amida dan ion
karboksiat. Dalam setiap reaksi, adanya nukleofil akan dilepaskan proton karena
merupkan basa yang lebih kuat dari pada ion karboksilat. Pada reaksi antara
amina dengan anhidrida, dua senyawa ekuivalen dari amina atau satu amina
ditambah dengan amina tersier seperti piridin harus digunakan untuk bereaksi
dengan proton yang dihasilkan dari reaksi.
Reaksi
Anhidrida Asam dengan Amonia dan Amina Primer
Amonia
dan amina primer masing-masing mengandung sebuah gugus -NH2. Pada
amonia, gugus ini terikat pada sebuah atom hidrogen sedangkan pada amina primer
terikat pada sebuah gugus alkil (disimbolkan dengan "R" pada gambar
berikut) atau pada sebuah cincin benzen.
Reaksi dengan asil klorida
Etanoil klorida sebagai
asil klorida sederhana dapat digunakan sebagai contoh, reaksi umum antara
klorida etanoil dengan sebuah senyawa XNH2 (dimana X adalah
hidrogen, atau sebuah gugus alkil, atau sebuah cincin benzen) melibatkan dua
tahapan reaksi:
Pertama:
Setiap reaksi pada
awalnya akan menghasilkan gas hidrogen klorida – hidrogen berasal dari gugus
-NH2, dan klorin berasal dari etanoil klorida . Komponen lain yang
tersisa semuanya bergabung menjadi satu struktur.
Tetapi amonia dan amina
adalah asam, dan bereaksi dengan hidrogen klorida menghasilkan sebuah garam.
Sehingga tahapan kedua dari reaksi adalah:
Reaksi dengan
amonia
Pada reaksi tersebut,
"X" dalam persamaan di atas adalah sebuah atom hidrogen. Sehingga
pada contoh pertama akan diperoleh asam etanoat dan sebuah senyawa organik yang
disebut sebagai amida.
Amida mengandung sebuah
gugus -CONH2. Dalam reaksi antara anhidrida etanoat dengan amonia,
amida yang terbentuk disebut etanamida.
d)
Sifat-sifat
fisik anhidrida asam
Untuk menjelaskan sifat-sifat
anhidrida asam, dapat diambil contoh anhidrida etanoat sebagai anhidrida asam
sederhana. Anhidrida etanoat merupakan cairan yang tidak berwarna dengan bau
yang sangat mirip dengan asam cuka (asam etanoat). Bau ini timbul karena
anhidrida etanoat bereaksi dengan uap air di udara (dan kelembaban dalam
hidung) menghasilkan asam etanoat kembali.
e) Kelarutan
dalam air
Anhidrida etanoat tidak bisa
dikatakan larut dalam air karena dia bereaksi dengan air menghasilkan asam
etanoat. Tidak ada larutan cair dari anhidrida etanoat yang terbentuk
f) Titik
didih
Anhidrida etanoat mendidih pada suhu 140°C. Titik
didih cukup tinggi karena memiliki molekul polar yang cukup besar sehingga
memiliki gaya dispersi van der Waals sekaligus gaya tarik dipol-dipol. Akan
tetapi, anhidrida etanoat tidak membentuk ikatan hidrogen. Ini berarti bahwa
titik didihnya tidak sama tingginya dengan titik didih asam karboksilat yang
berukuran sama. Sebagai contoh, asam pentanoat (asam yang paling mirip besarnya
dengan anhidrida etanoat) mendidih pada suhu 186°C.
3. Ester Asam Karboksilat
Ester adalah
salah satu senyawa organik yang sangat berguna, dapat diubah menjadi anekaragam
senyawa lain. Ester adalah suatu senyawa organik yang terbentuk melalui
penggantian satu atau lebih atom hidrogen pada gugus hidroksil dengan suatu
gugus organik. Ester banyak dijumpai dalam alam misalnya lemak dan lilin. Ester
atsiri menyebabkan dalam banyak buah dan parfum.
|
Nama, bau, dan titik didih
|
|||
|
Nama trivial
|
Struktur
|
Bau
|
T.d.˚C
|
|
metil asetat
|
CH3CO2CH3
|
enak
|
57,5
|
|
propil asetat
|
CH3CO2CH2CH2CH3
|
seperti buah pear
|
102
|
|
isobutil propionat
|
CH3CH2CO2CH2CH(CH3)2
|
seperti rum
|
137
|
|
metil salisilat
|
seperti gandapura
(wintergreen)
|
220
|
|
Citarasa sintetik jarang dapat menyamai citarasa alamiah
yang sesungguhnya.
a) Tata Nama
Ester
Nama suatu
ester terdiri dari dua kata yang pertama nama gugus alkil yang terikat pada
oksigen ester, yang kedua berasal dari nama asam karboksilatnya, dengan
menghilangkan kata asam (inggris: -ic acid menjadi –ate)
b) Pembuatan Ester
Dalam hal ini terdapat beberapa metode untuk
memenuhi perubahan bentuk tersebut, termasuk reaksi SN2 dari suatu
anion karboksilat dengan suatu alkil halide primer. Ester dapat juga disintesis melalui reaksi substitusi
asil nukleofilik dari asam karboksilat dengan alkohol. Fischer and Speier
menemukan (1895) bahwa ester secara sederhana dihasilkan dari pemanasan asam
karboksilat dalam suatu larutan alkohol yang mengandung sejumlah kecil katalis
asam kuat. Hasil yang baik pada reaksi esterifikasi Fischer, tetapi kebutuhan
untuk penggunaan alkohol berlebih sebagai pelarut membatasi metode untuk
sintesis ester metil, etil dan propil.
Reaksi esterifikasi
Fischer meupakan reaksi substitusi asil nukleofilik yang dilakukan dibawah
kondisi asam. Asam karboksilat tidak cukup reaktif untuk menyerang dengan
alkohol netral tetapi dapat dibuat lebih reaktif dengan adanya asam kuat
seperti HCl atau H2SO4. Katalis asam akan memprotonasi
oksigen karbonil, dan mengaktivasinya terhadap serangan nukleofil. Alkohol
menyerang karbon karbonil yang telah terprotonasi, dan membentuk zat antara
tetrahedral. Perpindahan proton antar molekul akan mengubah hidroksil menjadi
gugus pergi yang baik sebagai H2O. Deprotonasi dan hilangnya H2O
secara simultan memberikan suatu ester.
c) Reaksi Ester
. Suatu ester bereaksi dengan air membentuk suatu
asam karboksilat dan alkohol. Ini merupakan suatu contoh reaksi hidrolisis –
suatu reaksi dengan air yang mengubah satu senyawa menjadi dua senyawa.
Suatu ester bereaksi dengan alkohol membentuk ester
baru dan alkohol baru. Ini merupakan contoh reaksi alkoholisis. Reaksi
alkoholisis tertentu ini disebut juga reaksi transesterifikasi sebab satu ester
dirubah menjadi ester lain.
Hidrolisis dan alkoholisis dari suatu ester
merupakan reaksi sangat lambat sebab air dan alkohol merupakan nukleofil lemah
dan ester memiliki gugus pergi yang sangat basa. Hidrolisis dan alkoholisis
ester dapat dikatalisis dengan asam. Kecepatan hidrolisis dapat ditingkatkan
dengan ion hidroksida dan kecepatan alkoholisis dapat ditingkatkan dengan basa
konjugasi (RO¯) dari alkohol reaktan.
Ester juga bereaksi dengan amina membentuk amida.
Reaksi dengan amina mengubah satu senyawa menjadi dua senyawa yang disebut
aminolisis. Sebagai catatan bahwa aminolisis dari ester membutuhkan hanya satu
ekuivalen amina, tidak seperti aminolisis dari suatu asil halida atau asam
anhidrida, yang membutuhkan dua ekuivalen.
Reaksi dari ester dengan amina tidak selambat reaksi
dari ester dengan air dan alcohol, sebab amina merupakan nukleofil yang lebih
baik. Ini merupakan keuntungan sebab kecepatan reaksi dari reaksi ester dengan
amina tidak ditingkatkan dengan asam
atau HO¯ atau RO¯.
4. Amida
Amida adalah senyawa yang sangat tidak
reaktif, karena protein terdiri
dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan amida. Amida tidak
bereaksi dengan ion halida, ion karboksilat, alkohol,
atau air karena dalam
setiap kasus, nukleofil yang
masuk adalah basa lemah dari gugus pergi amida.
Amida dapat bereaksi dengan air dan alkohol jika campuran reaksi
dipanaskan dalam suasana asam.
Teori orbital
molekul dapat menjelaskan mengapa amida yang tidak reaktif.
Amida memiliki kontributor resonansi penting di mana
saham nitrogen satu pasangan
dengan karbon karbonil, orbital yang berisi pasangan bebas tumpang tindih
orbital kosong dari gugus karbonil.
Keadaan tumpang
tindih
menurunkan energi-satu pasangan itu bukan basa
atau nukleofilik-dan menimbulkan
energi dari orbital gugus karbonil, sehingga kurang reaktif terhadap nukleofil.
Amida dengan kelompok NH2
bisa didehidrasi dengan sebuah nitril. Reagen dehidrasi umumnya digunakan untuk tujuan ini adalah
P2O5,
POCl3, dan
SOCl3.
Hidrolisis Amida
dengan katalis asam
Ketika amida dihidrolisis dalam kondisi asam, proton asam dari karbonil oksigen, meningkatkan kerentanan karbon karbonil untuk menyerang nukleofilik. Serangan nukleofilik oleh air pada karbon karbonil menyebabkan senyawa intermediet tetrahedral I, yang berada dalam kesetimbangan dengan bentuk bukan protonnya, intermediet tetrahedral II. Reprotonasi dapat terjadi baik pada oksigen untuk reformasi intermediet tetrahedral I atau pada nitrogen untuk membentuk intermediet tetrahedral III. Protonasi pada nitrogen disukai karena kelompok NH2 tersebut merupakan basa yang lebih kuat daripada kelompok OH. Dari dua kemungkinan gugus pergi pada kelompok intermediet tetrahedral III (-OH dan NH3), NH3 adalah basa lemah, sehingga dilepas, membentuk asam karboksilat sebagai produk akhir. Karena reaksi dilakukan dalam larutan asam, NH3 akan terprotonasi setelah diusir dari intermediet tetrahedral. Hal ini mencegah terjadinya reaksi berkebalikan.
Mekanisme hidrolisis amida dengan katalis asam :
Mengapa amida tidak dapat dihidrolisis tanpa katalis?
Dalam
reaksi tanpa katalis, amida tidak terprotonasi. Oleh karena itu, air, yang
sangat miskin nukleofil,
harus menyerang amida netral yang jauh lebih rentan terhadap nukleofilik
daripada serangan dari amida
terprotonasi. Selain itu, kelompok dari intermediat tetrahedral
tidak terprotonasi dalam reaksi tanpa
katalis. Oleh karena itu, -OH
adalah gugus pergi dari tetrahedral menengah-karena –OH
merupakan basa yang lemah dari –NH2 amida reformasi
tersebut. Sebuah amida
bereaksi dengan alkohol dalam suasana asam untuk alasan yang sama akan bereaksi dengan air dalam suasana asam.
Senyawa yang berhubungan dengan amida:
·
Barbiturat : Biasa dipakai sebagai sedatif
(pemenang), adalah amida siklik yang mempunyai berbagai substituen pada satu
karbon.
·
Urea
: Digunakan pupuk dan bahan dasar untuk sintesis polimer dan
obat-obatan, termasuk barbiturat. Senyawa yang mendekati yaitu karbamat,
senyawa yang mengandung gugus amida-ester, didapat dalam obat-obatan dan
insektisida.
5. Poliamida
Contoh
poliamida yang paling penting ialah protein. Contoh poliamida yang dibuat
manusia ialah poliamida sintetik nilon6,6 yang dibuat dari asam adipat (suatu
dwi asam) dan heksametilenadiamina (suatu diamida) seperti rekasi pada
poliester.
6. Nitril
Nitril
merupakan senyawa organik yang mengandung rangkap 3 antara atom karbon dan
nitrogen. Gugus fungsional dalam nitril adalah gugus siano.
a) Tata nama
nitril
Dalam sistem
IUPAC, banyaknya atom karbon menentukan induk alkananya, nama alkana itu diberi
akhiran –nitril. Pemberian nama dengan menggantikan imbuhan asam –at menjadi
akhiran –nitril, atau –onitril.
b) Reaksi Nitril
Nitril dapat
dihidrolisis dengan memanaskannya dengan asam atau basa berair.
D. Reaksi Yang Melibatkan Derivat Asam Karboksilat dalam Industri
·
Asam format(HCOOH) :untuk koagulasi lateks, penyamakkan
kulit, industri tekstil, dan fungisida.
·
Asam asetat (CH3-COOH) : sintesis anhidrat asam
asetat, ester, garam, zat warna, zat wangi, bahan farmasi, plastik, serat
buatan, selulosa dan sebagai penambah makanan.
·
Penggunaan Amida :
ä
Formamida berbentuk cair, sebagai pelarut.
ä
Untuk identifikasi asam yang berbentuk cair.
ä
Untuk sintesis nilon.
·
Penggunaan Ester :
ä
Sebagai pelarut, butil asetat (pelarut dalam industri cat).
ä
Sebagai zat wangi dan sari wangi.
III. PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Ester
http://id.wikipedia.org/wiki/poliester
MAKALAH
KIMIA ORGANIK
(Ditujukan untuk memenuhi salahsatu
tugas mata kuliah Kimia Organik)
PENDIDIKAN
TEKNOLOGI AGROINDUSTRI
FAKULTAS
PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN
UNIVERSITAS
PENDIDIKAN INDONESIA
2011
makasih .. ngebantu bgt. tppi gambarnya gak pada keliatan :(
BalasHapus