TUGAS STRUKTUR 5 DAN 6

1. Jelaskan mengapa reaksi bersaing antara subtitusi dan eliminasi itu bisa terjadi?

Eliminasi adalah jalur alternatif ke substitusi. Berlawanan dengan reaksi adisi dan menghasilkan alkena. Eliminasi dapat berkompetisi dengan substitusi dan menurunkan jumlah produk, khususnya untuk S_N1.

PERSAINGAN SUBSTITUSI DAN ELIMINASI

Ditinjau reaksi antara alkil halida dengan kalium hidroksida yang dilarutkan

dalam metil alkohol. Nukleofilnya adalah ion hidroksida, OH-, yaitu nukleofil kuat

dan sekaligus adalah basa kuat. Pelarut alkohol kurang polar jika dibandingkan  dengan air. Keadaan-keadaan ini menguntungkan proses-proses SN2 dan E2 jika

dibandingkan dengan SN1 dan E1.

            Misalnya, gugus alkil pada alkil halida adalah primer, yaitu 1-bromobutana.

Kedua proses dapat terjadi.

Hasilnya adalah campuran 1-butanol dan 1-butena. Reaksi SN2 cenderung terjadi jika digunakan pelarut yang lebih polar (air), konsentrasi basa yang sedang, dan suhu sedang. Reaksi E2, cenderung terjadi jika digunakan pelarut yang kurang polar, konsentrasi basa yang tinggi, dan suhu tinggi.

Seandainya kita mengganti alkil halida primer menjadi tersier, reaksi substitusi akan terhambat (ingat, urutan reaktivitas untuk reaktivitas SN2 adalah 1o >2o >> 3o). Tetapi, reaksi eliminasi akan cenderung terjadi karena hasilnya adalah alkena yang lebih tersubtitusi. Pada kenyataannya, dengan t-butil bromida, hanya proses E2 yang terjadi.

Jadi, bagaimana kita mengubah butil bromida tersier menjadi alkoholnya? Kita tidak menggunakan ion hidroksida, melainkan air. Air merupakan basa yang lebih lemah daripada ion hidroksida, sehingga reaksi E2 ditekan. Air juga merupakan pelarut polar, yang menguntungkan mekanisme ionisasi. Dalam hal ini, E1 tidak dapat dihindari sebab persaingan antara E1 dan SN1 cukup berat. Hasil utama adalah hasil subtitusi (80%), tetapi eliminasi masih terjadi (20%).

 Ringkasannya, halida tersier bereaksi dengan basa kuat dalam pelarut nonpolar memberikan eliminasi (E2), bukan subtitusi. Dengan basa lemah dan nukleofil lemah, dan dalam pelarut polar, halida tersier memberikan hasil utama subtitusi (SN1), tetapi sedikit eliminasi (E1) juga terjadi. Halida primer bereaksi hanya melalui mekanisme-mekanisme SN2 dan E2, karena mereka tidak terionisasi menjadi ion karbonium. Halida sekunder menempati kedudukan pertengahan, dan mekanisme yang terjadi sangat dipengaruhi oleh keadaan reaksi.

2. Suatu alkohol dapat diubah menjadi eter atau sebaliknya.  Jelaskan mengapa sifat kedua senyawa tersebut berbeda kontras dan berikan contoh-contoh nya??                                                                              

Alkohol merupakan salah satu senyawa turunan alkana yang paling sederhana dengan gugus fungsi –OH dan rumus umum C_nH_2n+2O.  

English: benzyl alcohol Polski: alkohol benzylowy (Photo credit: Wikipedia)

 Penamaan alkohol secara IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) umumnya dilakukan dengan mengubah akhiran –a dari alkana menjadi –ol, contohnya CH4 (metana) jika merupakan alkohol maka menjadi CH₃OH (metanol). Sedangkan penamaan sederhananya yaitu alkil alkohol, dengan gugus R- sebagai alkil dan –OH sebagai alkohol. Salah satu contohnya adalah CH₃OH disebut juga metil (CH₃-) alkohol (-OH).

Adapun rumusan penentuan tata nama untuk alkanol didasarkan pada beberapa hal di bawah ini:
1. Untuk rantai C yang tidak bercabang, nama alkohol diturunkan langsung dari nama alkana yang sesuai, dengan akhiran –a diganti –ol seperti contoh di atas.
2. Untuk rantai C yang bercabang, maka:
-. Rantai terpanjang yang mengandung gugus –OH dan memiliki cabang terbanyak dianggap sebagai rantai utama.
-. Rantai utama diberi nomor yang dimulai dari salah satu ujung sehingga gugus fungsi mendapat nomor terkecil. Jika posisi gugus fungsi sama dari kedua ujung, maka penomoran dimulai dari salah satu ujung rantai utama sehingga cabang-cabang alkil akan memiliki nomor terkecil.

Rumus penentuan tata nama alkohol dengan rantai C yang bercabang secara umum adalah: (no.cabang)-(nama cabang)-(no.gugus fungsi)-(nama rantai induk)

Contohnya adalah:
CHOH-CH₂-CH₂-CH₃: 1-butanol
CH₃-CHOH-CH₂-CH₃: 2-butanol
CHOH-CH-CH₃-CH₃: 2-metil-1-propanol

Uniknya, istilah alkohol lebih umum dipakai untuk menyebut etanol/etil alkohol (C₂H₅OH) daripada jenis-jenis alkohol lainnya (metanol, propanol, butanol, dsb). Mengapa begitu? Hal ini disebabkan karena etanol merupakan jenis alkohol yang paling sering ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, baik sebagai bahan minuman beralkohol maupun produk-produk sampingan yang dihasilkan oleh mikroorganisme melalui proses yang disebut fermentasi.

Alkohol memiliki beberapa sifat khas, yaitu:
1. Sifat Fisis

• Umumnya membentuk ikatan hidrogen dari gugus hidroksilnya (-OH)
• Secara umum, khususnya alkohol dengan rantai pendek (metanol dan etanol) memiliki sifat polar yang disebabkan oleh gugus hidroksil (-OH) sehingga dapat larut dalam air dan pelarut-pelarut organik
• Memiliki titik didih yang relatif tinggi dibandingkan dengan beberapa senyawa hidrokarbon karena adanya ikatan hidrogen, yaitu 78^oC. Sebagai perbandingan, titik didih heksana adalah 69^oC dan titik didih dietil eter adalah 34,6^oC

2. Sifat Kimia

• Gugus hidroksil pada alkohol merupakan gugus yang cukup reaktif. Hal ini menyebabkan alkohol mudah bereaksi dengan senyawa-senyawa lain

Reaksi-reaksi alkohol:
1. Deprotonasi
Melalui proses deprotonasi, alkohol dapat berperan sebagai asam lemah yang dapat menghasilkan garam alkoksida dari reaksi dengan basa kuat seperti natrium hidrida atau senyawa logam aktif seperti natrium. Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
2 R-OH + 2 NaH→ 2 R-O^–Na⁺ + 2H₂
2 R-OH + 2 Na→ 2 R-O⁻Na⁺ + H₂

2. Substitusi Nukleofilik
Secara umum gugus hidroksil pada alkohol bukan termasuk gugus pergi (leaving group). Agar reaksi substitusi nukleofilik dapat terjadi, alkohol memerlukan bantuan dari oksigen yang diprotonasi.

3. Dehidrasi
Alkohol yang dipanaskan dengan katalis asam sulfat pekat akan melepaskan molekul air (mengalami dehidrasi) membentuk eter dan alkena. Adapun yang membedakan produk yang dihasilkan adalah suhu pemanasan, dimana pemanasan pada suhu sekitar 130^oC akan menghasilkan eter sedangkan pemanasan pada suhu sekitar 180^oC akan menghasilkan alkena.

Reaksi dehidrasi alkohol menjadi eter dapat dituliskan sebagai:
2C2H5OH → C₄H₁₀O + H₂O (2 etanol → dietil eter + air)

Reaksi dehidrasi alkohol menjadi alkena dapat dituliskan sebagai:
C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O (etanol à etena + air)

4. Esterifikasi
Reaksi ini disebut esterifikasi karena menghasilkan produk berupa ester, dimana agar alkohol dapat menghasilkan ester, diperlukan asam karboksilat. Reaksi ini juga disebut sebagai esterifikasi Fischer. Selain asam karboksilat, reaksi ini juga memerlukan katalis berupa asam sulfat pekat melalui proses yang disebut refluks. Umumnya reaksi esterifikasi dilakukan dengan bantuan alat yang disebut Aparatus Dean-Stark. Reaksi esterifikasi dapat dituliskan sebagai:
R-OH + R’-COOH → R’-COOR + H₂O

5. Oksidasi
Alkohol sederhana dapat terbakar membentuk gas karbon dioksida dan uap air. Salah satu contoh alkohol sebagai bahan bakar adalah etanol yang dikenal dengan nama spiritus. Adapun reaksinya adalah:
C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(g) + kalor

Alkohol dapat teroksidasi menjadi beberapa senyawa, yaitu:

• Alkohol primer dapat membentuk aldehida dan dapat teroksidasi lebih lanjut menjadi asam karboksilat
• Alkohol sekunder dapat membentuk keton
• Alkohol tersier tidak dapat teroksidasi karena tidak adanya atom karbon karbinol, yaitu atom karbon yang mengikat gugus –OH

Contoh penggunaan alkohol dalam kehidupan sehari-hari:

• Metanol sebagai pelarut kimia, campuran untuk bahan bakar mesin, dan bahan pembuatan formalin/formaldehida (HCHO) untuk pengawet mayat dan bahan baku pembuatan polimer plastik, dll.
• Etanol untuk antiseptik (alkohol 70%), campuran untuk minuman beralkohol, bahan bakar (spiritus), pelarut kimia, campuran untuk bahan bakar, dll.

Cara Membedakan Alkohol dengan Eter

Alkohol dan eter dapat dibedakan berdasarkan rekasinya dengan logam natrium dan fosforus pentaklorida. Prosedur kerja:

1. Siapkan 2 buah tabung reaksi yang bersih dan kering.
2. Untuk tabung reaksi I. Masukan 0,5 mL larutan yang akan diuji perbedaannya pada masing-masing tabung reaksi.
3. Tambahkan logam natrium ke dalam tabung 1.
4. Amati apa yang terjadi!

Jika terbentuk gas hidrogen maka larutan tersebut merupakan alkohol dan sebaliknya apabila tidak terbentuk gas hidrogen maka larutan tersebut adalah eter. Hal ini disebabkan eter tidak bereaksi dengan logam natrium.

1. Untuk tabung reaksi II. Tambahkan sedikit serbuk PCl5 ke dalam tabung reaksi.
2. Amati apa yang terjadi!

Jika reaksi yang terjadi disertai pembebasan gas HCl maka larutan terssebut adalah alkohol, sedangkan apabila terjadi reaksi anmun tidak ada pembebasan HCl maka larutan tersebut adalah eter. Jika larutan tersebut adalah alkohol maka HCl yang terbentuk dapat di deteksi menggunakan kertas lakmus biru. Kertas lakmus biru akan berubah menjadi merah ketika didekatkan ke mulut tabung reaksi.