Tugas Terstruktur 5 Dan 6

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

Jawab : 

Reaksi substitusi

Reaksi substitusi merupakan reaksi yang melibatkan penggantian atom/gugus atom pada molekul dengan atom/gugus atom lainnya. Reaksi substitusi umumnya terjadi pada senyawa jenuh (tunggal) tanpa terjadi perubahan ikatan karakteristik (tetap jenuh) 

A + B - C --> A - C + B

Contoh reaksi substitusi:

Reaksi pembentukan haloalkana: reaksi alkana dengan halogen 

R - H + X2 --> R - X + H - X

Contoh:

CH3 - H + Cl2 --> CH3 - Cl + HCl

Reaksi substitusi atom H pada alkohol dengan logam reaktif (Na, K)

atom H pada gugus - OH dapat disubstitusi oleh logam reaktif seperti Na dan K

R - OH + Na --> R - ONa + H2

Contoh:

2 C2H5 - OH + 2 Na --> 2 C2H5 - ONa + H2

Reaksi alkoksi alkana (eter) dengan PCl5 menghasilkan haloalkana 

R - O - R’ + PCl5 --> R - Cl + R’ - Cl + POCl3

Contoh:

CH3 - O - CH3 + PCl5 --> CH3Cl + CH3Cl +POCl3

Reaksi esterifikasi: reaksi pembentukan ester dari alkohol dan asam karboksilat

R - OH + R’ - COOH --> R’ - COOR + H - OH

Contoh

CH3 - OH + CH3 - COOH --> CH3 - COOCH3 + H2O

2. Reaksi adisi

Reaksi adisi adalah reaksi senyawa karbon yang melibatkan penggabungan molekul-molekul. Reaksi adisi juga dapat diartikan sebagai reaksi pemutusan ikatan rangkap (tak jenuh) menjadi ikatan tunggal (jenuh). 

Contoh reaksi substitusi:

Reaksi adisi H2 pada alkena membentuk alkana 

H2C = CH2 + H2 --> H3C - CH3

Reaksi adisi H2 pada alkanal membentuk alkohol primer

Ikatan rangkap C = O pada alkanal bereaksi dengan H2 untuk menghasilkan alkohol primer.

Disebut juga dengan reaksi reduksi karena terjadi penurunan bilangan oksidasi C

Reaksi adisi H2 pada keton/alkanon menghasilkan alkohol sekunder

Ikatan rangkap C = O pada alkanon/keton bereaksi dengan H2 untuk menghasilkan alkohol sekunder.

Reduksi H2O pada asam karboksilat menghasilkan suatu alkohol sekunder

Ikatan rangkap C = O pada asam karboksilat akan terbuka akibat penambahan reduktor kuat untuk menghasilkan alkohol primer

3. Reaksi eliminasi

Reaksi eliminasi merupakan reaksi peruraian suatu molekul menjadi molekul-molekul lain di mana salah satu molekul dikatakan tereliminasi. Reaksi eliminiasi dapat juga dikatakan sebagai reaksi pembentukan ikatan rangkap dari ikatan tunggal (kebalikan dari reaksi adisi).

Reaksi eliminasi H2 dari alkana menjadi alkena

CH3 - CH2 - CH3 --> CH3 - CH = CH2 + H2

Reaksi eliminasi air (dehidrogenasi) dari alkohol

Alkohol dapat bereaksi membentuk alkena dengan bantuan katalis H2SO4 pekat berlebih pada suhu

180oC. CH3 - CH2 - OH --> CH2 = CH2 + H2O

Reaksi eliminasi HX dari haloalkana (dehidrohalogenasi) 
Haloalkana R - X dapat bereaksi dengan gugus - OH yang larut dalam alkohol seperti NaOH etanolis atau CH3OK, membentuk alkuna.

 

Reaksi eliminasi adalah suatu jenis reaksi organik dimana dua substituen dilepaskan dari sebuah molekul baik dalam satu atau dua langkah mekanisme. Reaksi satu langkah disebut dengan reaksi E2, sedangkan reaksi dua langkah disebut dengan reaksi E1. Simbol angka pada huruf E (yang berarti elimination) tidak melambangkan jumlah langkah. E2 dan E1 menyatakan kinetika reaksi yaitu berturut-turut bimolekuler dan unimolekuler.

            Pada sebagian besar reaksi eliminasi organik, minimal satu hidrogen dilepaskan membentuk ikatan rangka dua. Dengan kata lain akan terbentuk molekul tak jenuh. Hal tersebut memungkinkan bahwa sebuah molekul melangsungkan reaksi eliminasi reduktif, dimana valensi atom pada molekul menurun dua. Jenis reaksi eliminasi yang penting melibatkan alkil halida, dengan gugus pergi (leavig group) yang baik, bereaksi dengan basa lewis membentuk alkena. Contoh reaksi eliminasi :

            Reaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Ketika senyawa yang tereliminasi asimetris, maka regioselektivitas ditemukan oleh aturan Zaitsev.

Reaksi Eliminasi: Mekanisme E2 dan E1

Jika alkil halida mempunyai atom hidrogennya pada atom karbon yang bersebelahan dengan karbon pembawa halogen akan bereaksi dengan nukleofil, maka terdapat dua kemungkinan reaksi yang bersaing, yaitu substitusi dan eliminasi.

Pada reaksi substitusi, nukleofil menggantikan halogen (lihat pers. 5.5). Pada reaksi eliminasi (pers. 5.6), halogen X dan hidrogen dari atom karbon yang bersebelahan dieliminasi dan ikatan baru (ikatan p) terbentuk di antara karbon karbon yang pada mulanya membawa X dan H. Proses eliminasi adalah cara umum yang digunakan dalam pembuatan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan rangkap.

Seringkali reaksi substitusi dan eliminasi terjadi secara bersamaan pada pasangan pereaksi nukleofil dan substrat yang sama. Reaksi mana yang dominan, bergantung pada kekuatan nukleofil, struktur substrat, dan kondisi reaksi. Seperti halnya dengan reaksi substitusi, reaksi elimanasi juga mempunyai dua mekanisme, yaitu mekanisme E2 dan E1.

Reaksi substitusi ini dibagi menjadi SN2 (Substitusi, Nukleofilik, Bimolekular) dan SN1 (Substitusi, Nukleofilik, Unimolekular). Sedangkan reaksi eliminasi dibagi menjadi Eliminasi 1 (E1) dan Eliminasi 2 E2). Selanjutnya apa berbedaan antara semuanya itu? Pada tabel dibawah ini akan kita lihat perbedaan dari reaksi-reaksi tersebut. 

Reaksi Substitusi Senyawa Organik

SN2	SN1
- Reaksi serempak/ serangan dari belakang - Bereaksi dengan nukleofilik  (Nu) kuat/basa lewis, ex: -OH, -OR, -CN - Bereaksi baik dengan alkil halida primer dan sekunder, Halida anilik dan benzyl halida - Pelarut non polar/polar aprotic	- proses melalui 2 tahap - Bereaksi dengan nukleofil lamah/basa lewis, ex: H2O, ROH - Bereaksi baik dengan alkil Tersier > sekunder (lambat), Halida anilik dan benzyl halida - Pelarut polar/ polar protic

Reaksi Substitusi

Reaksi Eliminasi Senyawa Organik

E1	E2
- Bereaksi dengan basa Bronsted Lowry lemah Ex: H2O, ROH - Bereaksi baik dengan alkil halida tersier > sekunder > primer - Reaksi 2 tahap - Pelarut polar protic	- Bereaksi dengan basa Bronsted Lowry kuat dan temperature tinggi. Ex: Na+ -OH - reaksi serempak - DBN Used to Promote an E2 Reaction - Bereaksi baik dengan alkil halida tersier > sekunder > primer - Hasil major: gugus alkil terbanyak pada atom karbon ikatan rangkapnya - Pelarut polar aprotic

*Alkena trans biasanya lebih berlimpah daripada alkena cis. Jika rintangan sterik menghalangi terbentuknya alkena yang paling tersubstitusi, maka yang berlimpah ialah alkena yang kurang tersubstitusi. Reaksi eliminasi, temperaturnya cenderung lebih besar dari substitusi.

Reaksi Bersaingan : Metil halida dan alkil halida primer cenderung menghasilkanproduk substitusi, bukan produk eliminasi. Pada kondisi yang setara , alkil halida tersier terutama mengasilkan produk Eliminiasi dan bukan produk substitusi.Alkil halida sekunder bersifat diantaranya; perbandingan produk substitusi dan produk eliminasi sangat bergantung pada kondisi eksperimen.

Reaksi dalam eliminasi E1 maupun E1cb selalu bersaing dengan substitusi SN1 karena memiliki kondisi reaksi kondisi yang sama. 
             Mekanisme E2 juga memerlukan basa. Akan tetapi, pergantian posisi basa dan eliminasi gugus lepas berlangsung secara serentak dan tidak menghasilkan zat antara ionik. Berbeda dengan eliminasi E1, konfigurasi stereokimia yang berbeda dapat dihasilkan dalam reaksi yang memiliki mekanisme E2 karena basa akan lebih memfavoritkan eleminasi proton yang berada pada posisi-anti terhadap gugus lepas. Oleh karena kondisi dan reagen reaksi yang mirip, eliminasi E2 selalu bersaing dengan substitusi SN2.

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

Alkohol dan eter disebut pasangan isomer fungsi , karena kedua senyawa tersebut memiliki rumus molekul sama tetapi gugus fungsinya berbeda . Karena gugus fungsi alkohol dan eter berbeda maka sifat-sifat alkohol dan eter berbeda sekali . Perbedaan alcohol dengan eter sebagai berikut :
No Alkohol Eter
1 Zat cair jernih ,mudah larut dalam air . Zat cair jernih , sukar larut dalam air .
2 Titik didih alcohol lebih tinggi 
( bila Mr senyawanya sama ) Titik didih eter lebih rendah
( bila Mr senyawanya sama )
3 Akohol bereaksi dengan logam aktif ( Na atau K ) membebaskan gas H2 Eter tidak bereaksi dengan logam aktif ( Na atau K )
4 Akohol bereaksi dengan PCl5 membebaskan uap HCl Eter bereaksi dengan PCl5 tetapi tidak membebaskan uap HCl

Untuk lebih jelasnya pemahaman kita tentang alkohol dan eter marilah kita pelajari kedua senyawa tersebut .

A . ALKOHOL 
1. Macam Senyawa Alkohol :
Berdasarkan banyaknya gugus ─ OH senyawa alkohol dikelompokkan menjadi 2 :
a. Monoalkohol yaitu jika senyawa alokohol tersebut hanya terdapat satu gugus 
─ OH .
Contoh : Metanol ( CH3─ OH )
Etanol ( C2H5─ OH )
Propanol (C3H7─ OH ) 
b. Polialkohol yaitu jika senyawa alokohol tersebut terdapat gugus ─ OH jumlahnya lebih dari satu .
Contoh : 1. Glikol CH2─ OH Glikol merupakan cairan digunakan untuk 
│ anti beku pada air radiator mobil .
CH2─ OH

2. Gliserol 
CH2─ OH
│
CH─ OH 
│ 
CH2─ OH
Gliserol banyak manfaatnya dalam hidup kita sehari-hari misalnya digunakan untuk bahan pembuatan pasta gigi sehingga berasa manis, untuk sintesis lemak atau minyak dan untuk bahan peledak ( TNG = Trinitrogliserol ) dan lain-lain .
Berdasarkan letaknya gugus ─ OH alkohol monovalen dibedakan menjadi 3 yaitu :
a. alkohol primer , yaitu alkohol dimana letaknya gugus ─ OH pada atom karbon primer .
Contoh : 1- propanol = CH3─ CH2─CH2─ OH
etanol = CH3─ CH2─ OH

b. alkohol sekunder , yaitu alkohol dimana letaknya gugus ─ OH pada atom karbon sekunder . 
Contoh : 2- propanol = CH3─ CH─CH3
│ 
OH
2-butanol = CH3─ CH─CH2─CH3
│ 
OH
c. alkohol tersier , yaitu alkohol dimana letaknya gugus ─ OH pada atom karbon tersier . 


Contoh : 
CH3 
│
a. 2-metil-2-butanol = CH3─ C ─CH2─CH3
│ 
OH

CH3 
│
b. 2-metil-2-propanol = CH3─ C ─CH3
│ 
OH
2. Tatanama Alkohol .
Aturan memberi nama senyawa alkohol dapat mengikuti cara IUPAC atau TRIVIAL sebagai berikut :

Struktur Senyawa Nama IUPAC caranya :
( akhiran a pada nama alkananya diganti ol ) Nama TRIVIAL caranya :
( nama alkilnya + kata alkohol )

1. CH3─ OH

Metanol 
Metil alkohol

2. CH3─ CH2─ OH 
Etanol 
Etil alkohol

3. CH3─ CH2 ─CH2─ OH

1- propanol 
Propil alkohol

4. CH3─ CH ─CH3 
│ 
OH

2-propanol

Sekunder propil alkohol

Alkohol mempunyai titik leleh dan titik didih yang jauh lebih tinggi daripada eter yang sesuai. Hal itu terjadi karena gugus fungsi alkohol (-OH) bersifat polar dan menyebabkan adanya ikatan hidrogen antarmolekul alkohol, sedangkan eter bersifat kurang polar dan tidak terdapat ikatan hidrogen. Dibandingkan terhadap alkohol, eter jauh kurang reaktif kecuali dalam hal pembakaran. 

Alcohol dapat bereaksi dengan logam reaktif melepaskan gas hydrogen, sementara eter tidak dapat bereaksi. Contoh logam reaktif adalah Natrium. 
Alcohol: 2R - OH + 2Na --> 2R - ONa + H2 
Eter: R - O - R’ + Na --> tidak dapat bereaksi 
Contoh etanol dan dimetil eter yang saling berisomer fungsi: 
2C2H5 - OH etanol + 2Na --> 2C2H5 - ONa + H2
CH3 - O - CH3 dimetil eter + Na --> tidak dapat bereaksi 
Gugus fungsi yang kurang reaktif pada eter menyebabkan eter sukar bereaksi/tidak dapat bereaksi dengan logam natrium.

Alkohol dan eter merupakan senyawa organik yang mengandung atom oksigen yang berikatan tunggal. Kedudukan atom oksigen dalam molekul alkohol dan eter mirip dengan kedudukan atom oksigen yang terikat pada molekul air.

H-O-H                                    R-OH                          R-O-R’                        

        R = alkil/aril

  

Alkohol dan eter merupakan isomer fungsional, memiliki rumus struktur:

C_nH_2n+2O                                CH₃-CH₂-OH             CH₃-O-CH₃

                                                     Etanol                       dimetil eter

  

Tatanama alkohol

Tatanama alohol berdasarkan aturan IUPAC adalah:

1.      Pemberian nama alkohol sesuai dengan nama alkana, dengan mengganti akhiran a dengan ol

  

2-pentanol

2. Pemberian nomor harus dimulai dari salah satu ujung rantai induk yang paling  dekat dengan  posisi gugus hidroksil.

3-metil pentanol

2-metil pentanol

3. Alkohol siklik diberi nama dengan awalan siklo dengan posisi gugus hidroksil

    pada C-1

2-metil sikloheksnol                          1-etil siklopropanol

Tatanama Eter

Nama IUPAC , digunakan OR = gugus alkoksi, penamaan eter dengan menyebutkan nama gugus alkoksiyang diikat, diikuti oleh nama rantai utamanya.Nama Trivial, nama eter didasarkan pada nama gugus alkil (aril) yang terikat pada oksigen sesuai dengan abjad, dan diakhiri dengan kata eter.

Nama trivial : dimetil eter

Nama IUPAC : metoksi metana 

Nama trivial : etil metil eter

Nama IUPAC : metoksi etana

Nama trivial : etil pentil eter

Nama IUPAC : 2-etoksi pentana 

Sifat fisika alkohol dan eter

1. Titik didih alkohol jauh lebih tinggi dari pada titik didih eter pada senyawa dengan jumlah atom karbon yang sama, misalnya etanol memiliki titik didih 78^oC, sedangkan dimetil eter titik didihnya 30^oC. Hal ini diakibatkan oleh adanya ikatan hidrogen pada alkohol, sedangakan eter tidak ada.
2. Bau eter lebih menyengat / tajam dibanding alkohol
3. Kelarutan alkohol dalam air lebih tinggi dibanding eter.

R