1.1
Pengertian
Asam Karboksilat dan Derivat asam karboksilat
Asam karboksilat ialah
segolongan senyawa organik yang dicirikan oleh gugus karboksil yaitu nama yang
berasal dari nama gugus fungsi karbonil dan hidroksil. Rumus umum asam
karboksilat ialah RCOOH. Asam karboksilat tergolong asam karena senyawa ini
mengion dalam larutan, menghasilkan ion karboksilat dan proton.
Dalam asam karboksilat
gugus -COOH terikat pada gugus alkil (-R) atau gugus aril (-Ar). Meskipun yang
mengikat gugus –COOH daspat berupa gugus alifatik atau aromatic, jenuh atau
tidak jenuh, tersubstitusi atau tidak tersubstitusi sifat yang diperlihatkan
oleh gugus –COOH tersebut pada dasarnya sama. Di samping terdapat asam yang
mengandung satu gugus karboksil (asam monokarboksilat), diketahui juga terdapat
asam yang memiliki dua gugus karboksil (asam dikarboksilat) dan tiga buah gugus
karboksil (asam trikarboksilat). Perbedaan banyaknya gugus –COOH ini tidak
mengakibatkan perubahan sifat kimia yang mendasar.
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 karbonil menyebabkan turunan asam karboksilat
bersifat polar, dan kepolaran ini yang berpengaruh terhadap sifat-sifat yang
ada pada turunan asam karboksilat.
1.2
Struktur
dan Ikatan dalam Asam Karboksilat
Atom karbon karbonil dalam gugusan karboksil adalah sp2
hibrida. Setiap atom oksigen mempunyai dua pasang elektron sunyi. Atom-atom
oksigen ini bersifat elektonegatif dibandingkan karbonil-karbonil dan hidrogen
hidroksil. Jadi, gugusan karboksil polar. Karena polaritas dari ikatan O-H dan
karena ion karboksilat (RCO2-) adalah resonansi stabil,
asam karboksilat dapat kehilangan proton menjadi basa kuat atau basa agak kuat.
1.3
Tatanama dan Sifat-Sifat Asam
Karboksilat
a. Tatanama
asam karboksilat
Karena
banyak terdapat dialam, asam-asam karboksilat adalah golongan senyawa yang
paling dulu dipelajari oleh kimiawan organik. Karena tidak mengherankan jika
banyak senyawa-senyawa asam mempunyai nama-nama biasa. Nama-nama ini biasanya
diturunkan dari bahasa Latin yang menunjukkan asalnya. Banyak dari asam ini
mula-mula dipisahkan dari lemak sehingga sering dinamakan sebagai asam-asam
lemak. Untuk memperoleh nama IUPAC suatu asam karboksilat terakhir diperlukan
awalan kata asam dan akhiran at. Asam-asam bersubstitusi diberi nama menurut dua cara. Dalam
sisitem IUPAC, nomor rantai dimulai dari asam karbon pembawa gugus karboksil
dan substituen diberi nomor lokasi. Jika nama umum yang digunakan lokasi
substituen dilambangkan dengan huruf latin, dimulai dengan atom karbon α. Jika
gugus karboksilat dihubungkan dengan cincin, akhiran karboksilat ditambahkan
pada nama induk sikloalkana. Asam-asam aromatic juga diberi tambahan –at pada
turunan hidrokarbon aromatiknya.
b. Sifat-sifat asam karboksilat
Wujud dari asam
karboksilat tergantung dari jumlah atom C-nya, untuk senyawa asam karboksilat
yang memiliki atom C kurang dari 10, maka wujud zat tersebut adalah cair pada
suhu kamar. Sedangkan asam karboksilat yang memiliki panjang rantai C 10 atau
lebih berwujud padat.
Asam karboksilat dengan
panjang rantai 1-4 larut sempurna dalam air, sedangkan asam karboksilat dengan
panjang rantai 5-6 sedikit larut dalam air dan asam karboksilat dengan panjang
rantai lebih dari 6 tidak larut dalam air. Asam karboksilat larut dalam pelarut
organik (seperti eter, alkohol dan benzena). Semua asam karboksilat merupakan
asam lemah dengan Ka= + -1×10-5.
Asam karboksilat
memiliki titik didih yang tinggi (lebih tinggi daripada alkohol), karena dapat
membentuk ikatan hidrogen yang kuat.
· Reaksi
dengan Basa Kuat
Reaksi Asam karboksilat
dengan basa kuat akan membentuk garam dan air. Garam karboksilat hasil reaksi
merupakan sabun. Reaksi ini sering disebut juga dengan reaksi penyabunan.
· Reaksi
substitusi
Reaksi dengan halida
(PX3, PX5 dan SOX2) akan menghasilkan suatu asilhalida. Dan reaksi dengan
alkohol akan menghasilkan suatu ester dan H2O.
· Reaksi
Reduksi menggunakan katalis CaAlPH4akan menghasilkan alkohol primer.
· Reaksi
dehidrasi (penghilangan molekul H2O) akan menghasilkan anhidrida asam
karboksilat.
1.4
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 mm), 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 CºN dijumpai dalam daerah ikatan rangkap tiga dari spektrum inframerah dan
dengan intensitas antara medium ke lemah.
1.5 Turunan, Tatanama, 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.
· Tatanama Klorida Asam
Klorida asam diberi nama menurut
nama asam karboksilat induknya, dengan imbuhan asam-at diubah menjadi –il
klorida.
· Pembuatan Klorida Asam
Klorida asam dapat diperoleh
langsung dari asam karboksilat induk melalui reaksi dengan tionil klorida (SOCl2)
atau zat penghalogen lainnya.
· 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.
· Reaksi dengan amonia dan amina
Produk organik dari reaksi adalah
suatuamida.
· 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).
· 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.
· 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.
· 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).
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.
· Reaksi dengan ammonia
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.
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 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
|
· 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)
· 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 propel.
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.
· 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.
· 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.
5.
Nitril
Nitril merupakan
senyawa organik yang mengandung rangkap 3 antara atom karbon dan nitrogen.
Gugus fungsional dalam nitril adalah gugus siano.
· 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.
· Reaksi
Nitril
Nitril dapat
dihidrolisis dengan memanaskannya dengan asam atau basa berair.
DAFTAR
PUSTAKA
Fessenden, Ralph J dan Joan S.Fessenden.
1982. Kimia Organik Jilid 2. Jakarta
: Erlangga.
Hart,
H. 1993. Kimia Organik. Jakarta :
Erlangga
Respati. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Kimia
Untuk Universitas. Yogyakarta : Rineka Cipta.
Wilbraham.
1992. Pengantar Kimia Organik 1. Bandung : ITB
Anonim.
2014. Derivat. Diakses di http://id.wikipedia.org/wiki/Derivat. Pada tanggal 18 Desember 2014 pukul 19:18 WIB.
Anonim.
2014. Asam Karboksilat. Diakses di http://id.wikipedia.org/wiki/Asam Karboksilat. Pada tanggal 18 Desember 2014 pukul 19:18 WIB.
0 komentar:
Posting Komentar