Created by : fitri febriyanti (1313023030) - chemistry education of university lampung 2013

Karboksilat dan Derivat Asam Karboksilat



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

You can replace this text by going to "Layout" and then "Page Elements" section. Edit " About "

Total Tayangan Halaman

Diberdayakan oleh Blogger.

Copyright © / Chemistry

Template by : fitri-febriyanti / powered by :fitri febriyanti-chemistry education university of lampung 2013