MAKALAH ASAM KABOKSILAT DAN DERIVAT
MAKALAH
ASAM KARBOKSILAT DAN DERIVAT
disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Organik II
Disusun oleh
NAUFA MUFIDA NUR
013021211007
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUKABUMI
2013
KATA PENGANTAR
Dengan nama Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang. Segala
puji dan syukur bagi Allah swt yang dengan ridho-Nya saya dapat menyelesaikan
makalah ini dengan baik dan lancar. Terima kasih kepada yang terlibat dalam
pembuatan makalah ini yang dengan do'a dan bimbingannya makalah ini dapat
terselesaikan dengan baik dan lancar.
Dalam makalah ini, saya membahas tentang ”Asam Karboksilat dan
Derivat” yang saya buat berdasarkan metode bibliografi. Makalah ini diharapkan
bisa menambah wawasan dan pengetahuan yang selama ini kita cari serta dapat
dimafaatkan sebaik dan semaksimal mungkin.
Demikian pula makalah yang saya buat oleh karena itu saran dan kritik
yang membangun tetap saya nantikan dan saya harapkan demi kesempurnaan
makalah ini.
Sukabumi, 10 Maret 2014
Penyusun
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Asam karboksilat adalah asam organik yang diidentikkan dengan gugus
karboksil. Asam karboksilat merupakan asam Bronsted-Lowry (donor proton).
Garam dan anion asam karboksilat dinamakan karboksilat. Asam karboksilat
merupakan senyawa polar, dan membentuk ikatan hidrogen satu sama lain. Pada
fasa gas, Asam karboksilat dalam bentuk dimer. Dalam larutan Asam karboksilat
merupakan asam lemah yang sebagian molekulnya terdisosiasi menjadi H+ dan
RCOO-.
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.
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud Asam Karboksilat dan Derivat?
2. Bagaimana reaksi khas pada Asam Karboksilat dan Derivat?
3. Dan Bagaimana sifat Asam Karboksilat dan Derivat?
C. Tujuan
Mengidentifikasikan suatu gugus asam karboksilat dan derivat, serta reaksi
khasnya.
BAB II
PEMBAHASAN
A. ASAM KARBOKSILAT
Asam karboksilat adalah suatu senyawa organic yang mengandung gugus
karboksil, -CO2H. Gugus karboksil mengandung sebuah gugus karbonil dan
sebuah gugus hidroksil; antar-aksi dari kedua gugus ini mengakibatkan suatu
kereaktivan kimia yang unik untuk asam karboksilat.
datar
polar
elektron menyendiri
Sifat kimia yang paling menonjol (dari) asam karboksilat ialah
keasamannya. Dibandingkan dengan asam mineral seperti HCl dan HNO 3 (pKa
sekitar 1 atau lebih rendah), asam karboksilat adalah asam lemah (pKa yang khas
adalah sekitar 5). Namun asam karboksilat lebih besifat asam daripada alcohol
atau fenol, terutama karena stabilitas-resonansi anion karboksilatnya, RCO 2-.
Suatu gambar orbital-p (dari) ion asam karboksilat ditunjukkan dalam Gambar 1.
O
O
CH3COH + H2O
CH3C O
O
CH3C=O + H3O+
terstabilkan secara resonansi
Gambar 1. Ikatan dalam ion karboksilat, RCO2-
1. Tata Nama Asam Karboksilat
Nama IUPAC suatu asam karboksilat alifatik adalah nama alkane
induknya, dengan huruf akhir –a diubah dengan imbuhan asam –oat.
Tabel 1. Nama trivial sepuluh asam karboksilat pertama
Banyakny
a atom C
1
2
3
HCO2H
CH3CO2H
CH3CH2CO2H
Nama
Terdapat di alam dan penurunan nama
trivial
Format
Semut (L.formica)
Asetat
Cuka (L.acetum)
Propionate Susu, mentega dan keju (Yun: protos,
4
5
6
7
8
9
CH3(CH2)2CO2H
CH3(CH2)3CO2H
CH3(CH2)4CO2H
CH3(CH2)5CO2H
CH3(CH2)6CO2H
CH3(CH2)7CO2H
Butirat
Valerat
Kaproat
Enantat
Kaprilat
Pelargonat
pertama; pion, lemak)
Mentega (L.butyrum)
Akar valeria (L.valere, menjadi kuat)
Kambing (L.caper)
(Yun: oenanthe, kuncup anggur)
Kambing
Esternya dijumpai dalam Pelargonium
10
CH3(CH2)8CO2H
kaprat
Roseum, suatu Geranium
Kambing
Struktur
Beberapa asam karboksilat yang lazim dijumpai dan nama-namanya
adalah:
O
asam p-toluat:
COOH
H 3C
ata
u
H 3C
OH
O
COOH
asam o-ftalat:
OH
COOH
ata
u
O
OH
O
asam
sikloheksanakarboksilat:
COOH
ata
u
OH
asam akrilat:
H 2C
ata
u
COOH
H 2C
O
HO
Huruf Yunani dapat digunakan dalam nama trivial asam karboksilat untuk
mengacu pada suatu posisi dalam molekul relative terhadap gugus karboksil.
Br
CH3CH2CO2H
karbon β
karbon α
CH3CH2CHCO2H
asam α-bromobutirat
atau asam 2-bromobutanoat
Kadang-kadang lebih mudah mengacu pada gugus RCO- sebagai gugus
asil (acy group) dan RCO2- sebagai gugus asiloksi. Misalnya, asilasi benzene ialah
substitusi suatu gugus RCO- pada cincin aromatik.
O
║
RC−
gugus asil
O
║
RCO−
gugus asiloksi
O
║
CH3C−
gugus asetil
(Ac-)
O
O
║
CH3CO−
gugus asetoksi
(AcO-)
gugus benzoil
(Bz-)
2. Sifat Fisis Asam Karboksilat
Secara ideal struktur gugus karbonil sesuai untuk membentuk dua ikatan
hydrogen antara sepasang molekul. Sepasang molekul asam karboksilat yang
saling beikatan-hidrogen seringkali dirujuk sebagai dimer asam karboksilat.
Karena kuatnya ikatan hydrogen ini (kira-kira 10kkal/mol untuk dua ikatan
hidrogen), asam karboksilat dijumpai dalam bentuk dimer, bahkan dalam fase
uap.
H O
O
O
CH 3
H 3C
O H
H
O
H 3C
O
H
O H
suatu dimer asam karboksilat
ikatan hidrogen dengan H2O
Sifat fisis asam karboksilat mencerminkan ikatan hidrogen yang kuat
antara molekul-molekul asam karboksilat. Titik leleh dan titik didih relative lenih
tinggi. Spektra inframerah asam-asam karboksilat juga menunjukkan efek
pengikatan-hidrogen. Asam-asam yang berbobot molekul rendah larut (dalam air)
dari beberapa asam karboksilat tercantum dalam table berikut:
Tabel 2. Sifat fisis beberapa asam karboksilat
Nama
Struktur
Format
Asetat
Propionat
Butirat
Valerat
Kaproat
Sikloheksana
HCO2H
CH3CO2H
CH3CH2CO2H
CH3(CH2)2CO2H
CH3(CH2)3CO2H
CH3(CH2)4CO2H
Karboksilat
Benzoat
C6H11CO2H
C6H5CO2H
Titik
leleh,oC
8
16,6
-22
-4,5
-34
-3
31
122
100,5
118
141
165,5
187
205
Kelarutan dalam
H2O pada 20oC
͚͚
͚͚
͚͚
͚͚
3,7g/100mL
1,0g/100mL
233
250
0,2g/100mL
0,3g/100mL
Titik didih,oC
Suatu sifat yang perlu dicatat (bukan sifat fisis, melaikan sifat faali) dari
asam karboksilat berbobot molekul rendah ialah baunya. Asam format dan asetat
berbau merangsang. Asam propionate berbau merangsang yang mengingatkan bau
lemak tengik. Bau mentega tengik sebagian ditimbulkan oleh asam butirat. Asam
kaproat berbau kambing (kebetulan keringan kambing memang mengandung
asam kaproat). Asam valerat bukanlah asam kuat, namun berbau kuat antara
mentega tengik dan keringat kambing (menarik untuk diketahui bahwa asam
valerat merupakan penarik seks daric acing kawat bit gula). Anjing dapat
mebedakan bau manusia karena anekaragamnya perbandingan asam karboksilat
dalam keringat manusia. Bau asam karboksilat alifatik yang mempunyai sepuluh
karbon atau lebih akan berkurang, agaknya karena sukar menguap.
3. Sifat Spektra Asam Karboksilat
a. Spektra Inframerah
Asam karboksilat, baik secara cairan murni ataupun dalam larutan dengan
konsentrasi diatas 0,01 M, berada terutama dalam bentuk dimer berikatan
hidrogen, bukannya dalam bentuk monomer diskrit (discrete). Karena itu
spectrum inframerah asam karboksilat adalah spectrum dari dimernya. Karena
adanya ikatan hidrogen, resapan uluan OH (dari) asam-asam karboksilat sangat
lebar dan intensif. Resapan OH ini mulai sekitar 3300 cm-1 (3,0 μm) dan melandai
kedalam daerah resapan karbon-hidrogen alifatik. Lebarnya pita OH asam
karboksilat seringkali dapat mengaburkan resapan CH aromatic dan alifatik,
maupun resapan OH atau NH lainnya didalam spectrum itu.
Resapan karbonil dijumpai pada kira-kira 1700-1725 cm-1 (5,8-5,88 μm),
dengan intensif yang cukup kuat. Konjugasi menggeser resapan ini ke frekuensi
yang lebih rendah: 1680-1700 cm-1 (5,9-5,95 μm).
Daerah sidik jari dalam spectrum inframerah suatu asam karboksilat
seringkali menunjukkan uluran C-O dan tekukan OH. Getaran tekukan OH
lainnya (dari) dimer itu menimbulkan resapan lebar di dekat 925 cm-1 (10,8 μm).
Gambar 2. Spektrum inframerah fenil butanoat (ilmukimia.org)
b. Spektra NMR
Dalam spektrum nmr, resapan proton asam (dari) suatu asam karboksilat
Nampak sebagai suatu singlet jauh dibawah medan (δ = 10-13 ppm), diluar dari
skala dari rentang spektra yang biasa. Proton alfa hanya sedikit sekali dipengaruhi
oleh gugus C=O; resapannya sedikit dibawah medan (sekitar 2,2 ppm) karena efek
induktif (dari) karbon karbonil yang positif parsial. Tidak terdapat pola
penguraian yang unik, yang dikaitkan dengan gugus asam karboksilat tidak
mempunyai tetangga proton.
Gambar 3. NMR fenil butanoat (ilmukimia.org)
Tabel 3. Resapan inframerah karakteristik untuk asam-asam karboksilat
Posisi Resapan
Tipe Getaran
-1
cm
2860-3300
1700-1725
1210-1330
1300-1440
~925
Uluran O-H
Uluran C=O
Uluran C-O
Tekukan O-H
Tekukan O-H (dimer)
μm
3,0-3,5
5,8-5,88
7,5-8,26
6,94-7,71
~10,8
4. Pembuatan Asam Karboksilat
Sejumlah besar jalur sintetik untuk mendapatkan asamkarboksilat dapat
dikelompokkan dalam tiga tipe raksi: (1) hidrolisis devirat asam karboksilat; (2)
reaksi oksidasi; (3) reaksi Grinard.
Tabel 4. Ringkasan sintetis laboratorium dari asam karboksilat
Reaksi
Hidrolisis:
Ester:
+
H atau OH
RC−OR`
+ H2O
Amida:
RCO2H + HOR`
H+ atau OH-
RC−NR`2 + H2O
Anhidrida:
RCO2H + HNR`2
H+ atau OH-
RC−OCR` + H2O
Halida asam:
H+ atau OH-
RC−OX
H+ atau OH-
RC≡N
Alkena:
Alkilarena
Metil keton
RCO2H + X-
+ H2O
Nitril:
Oksidasi:
Alkohol primer:
Aldehida:
RCO2H + HO2CR`
+ H2O
RCO2H + NH3
RCH2OH + [O]b
RCO2H
RCH
+ [O]
RCH≡CR2 + [O]
Ar−R
+ [O]
RCO2H
RCO2H + R2C=O
ArCO2H
OH-
RCCH3
+ X2
RCO2H + CHX3
Reaksi Grignard:
a. Hidrolisis Devirat Asam Karboksilat
Hidrolisis devirat asam karboksilat terjadi dari serangan air atau OH - pada
karbon karbonil (atau karbon –CN pada suatu nitril) dari devirat itu. Hidrolisis
suatu ester yang menghasilkan suatu asam karboksilat dan alcohol adalah khas
dari kelompok reaksi ini.
b. Reaksi Oksidasi
Reaksi ini mencangkup:
1. Oksidasi Alkohol Primer
Pada umunya zat pengoksidasi laboratorium mengoksidasi alkohol primer
menjadi asam karboksilat.
[O]
RCH2OH
suatu alkohol primer
RCOH
suatu asam karboksilat
Beberapa zat pengoksidasi yang khas untuk oksidasi ini adalah:
a) kalium permanganat basa: KMnO4 + −OH
b) HNO3 pekat dan panas
c) asam kromat: H2CrO4 (dibuat insitu dari CrO3 atau Cr2O7 dengan H2SO4
dalam air)
d) kromium trioksida (CrO3) yang dikomplekskan dengan piridina atau
piridina dengan HCl
Alhohol primer mula-mula dioksidasi dulu menjadi aldehida. Aldehida
lebih mudah dioksidasi daripada alkohol. Oleh karena itu biasanya oksidasi tidak
terhenti, melainkan terus sampai terbentuk asam karboksilat (atau anion
karboksilat dalam larutan basa).
Contoh:
CH3(CH2)8CH2OH
CH3(CH2)8CO2H
1-dekanol
asam dekanoat 93%
CH2CH3
|
CH3(CH2)3CHCH2OH
1-dekanol
CH2CH3
|
CH3(CH2)3CHCO2H
asam dekanoat 93%
Jika aldehida zat-antara itu mudah menguap, aldehida ini dapat disuling
keluar dari campuran reaksi sebelum teroksidasi menjadi asam karboksilat.
Rendemen aldehida biasanya rendah dengan metode ini, oleh karena itu nilai
sintetiknya terbatas. Reagensia yang lebih baik untuk mengoksidasi suatu alkohol
primer menjadi aldehida adalah kompleks krom trioksida−piridina atau piridinium
klorokromat. Reagensia ini tidak mengoksidasi aldehida menjadi asam
karboksilat.
2. Oksidasi Aldehida
Aldehida sangat mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat. Hampir
setiap reagensia yang mengoksidasi suatu alkohol juga mengoksidasi suatu
aldehida. Garam pemanganat atau dikromat merupakan zat pengoksidasi yang
terpopuler, tetapi bukanlah satu-satunya reagensia yang dapat digunakan.
O
║
CH3(CH2)5CH
O
║
CH3(CH2)5COH
heptanal
suatu aldehida
asam heptanoat
suatu asam karboksilat
3. Oksidasi Alkena
Alkena dapat dioksidasi menjadi aneka ragam produk, bergabung pada
reagensia yang digunakan. Reaksi yang melibatkan oksidasi ikatan rangkap
karbon-karbon dapat dikelompokkan menjadi dua gugus umum: (a) oksidasi
ikatan pi tanpa memutuskan ikatan sigma, dan (b) oksidasi ikatan pi yang
memutuskan ikatan sigma.
Produk oksida tanpa pemaksapisahan (cleavage) adalah atau 1,2-diol atau
epoksida.
Tanpa pemaksapisahan:
\
/
C═C
/
\
O
\ / \ /
C—C
/
\
Suatu
epoksida
[O]
OH OH
|
|
−C−−C−
|
|
Suatu 1,2-diol atau
glikol
atau
Dengan pemaksapisahan:
\
/
C═C
/
\
[O]
O
║
−C−
keton
atau
O
║
−CH
aldehida
atau
O
║
−COH
asam karboksilat
Oksidasi alkena terutama digunakan sebagai alat analitis, tetapi juga dapat
dimanfaatkan untuk mensintesis asam karboksilat. Seperti alkohol, alkena
memerlukan zat pengoksida yang kuat.
HO2CCH2CH2CH2CH2CO2H
sikloheksana
asam heksadinoat
(asam adipat)
Oksidasi suatu alkena (kecuali bila alkena itu siklik) menyebabkan
fragmentasi rantai induk.
Fragmentasi:
RCH═CR2
RCO2H + O═CR2
4. Oksidasi Alkilarena
Oksidasi alkil benzene tersubtitusi merupakan jalan yang bagus untuk
memperoleh asam-asam benzoate tersubstitusi. Suatu gugus karbonil adalah
pengarah-meta, tetapi suatu gugus alkil adalah pengaruh-o,p. Substitusi
elektrofilik suatu alkil benzene, yang disusul dengan oksidasi, menghasilkan asam
benzoate tersubstitusi-o dan p.
O
O
N
O
+
O
-
-
N
N
O
+
CH3
O
N
O
+
+
O
-
N
O
+
OH
O
O
-
2,4,6-trinitrotoluena
-
N
O
+
O
-
asam 2,4,6-trinitrobenzoat (69%)
5. Oksidasi Metil Keton
Halogenasi alfa merupakan dasar suatu uji kimia, yang disebut uji
iodoform, untuk metil keton. Gugus metil dari suatu metil keton diiodinasi
bertahap sampai terbentuk iodoform (CHI3) padat berwarna kuning.
c. Reaksi Grinard
Suatu reaksi Grinard antara senyawa reagensia Grinard (pimer, sekunder,
tersier, vinilik, atau aril) dan karbon dioksida (berbentuk gas atau es
kering)seringkali merupakan metode terpilih untuk membuat suatu asam
karboksilat.
COOH
fenilmagnesium bromida
asam benzoat (85%)
Berikut ini ringkasan jalur-jalur sintetik yang lazim untuk mendapatkan
asam karboksilat, dipandang dari segi lain. Yakni dilihat dari apa yang terjadi
pada molekul itu sebagai suatu keseluruhan. Sintesis dari suatu alkil halide lewat
nitril atau reagensia Grinard menghasilkan asam karboksilat yang satu karbon
lebih banyak daripada alkil halidanya.
Pemanjangan rantai:
1o RX
RCN
RCO2H
RX
RMgX
RCO2H
5. Bagaimana Struktur Mempengaruhi Kuat Asam
Kuat asam adalah suatu istilah yang menjelaskan sejauh mana ionisasi
suatu asam Bronsted dalam air. Makin besar ionisasinya,main banyak ion
hidrogen yang terbentuk dan makin kuat asam itu. Kuat asam dinyatakan oleh Ka
atau pKa-nya.
Reaksi suatu asam lemah dengan air bersifat reversible. Kesetimbangan
terletak pada sisi persamaan, yang energinya lebih rendah. Sifat struktur apa saja
yang menstabilkan anion dibandingkan dengan asam konjugasinya, akan
menambah kuat asam dengan cara menggeser letak kesetimbangan kearah sisi
H3O+ dan anionnya (A−).
Tabel 5. Harga pKa beberapa asam karboksilat
Nama Trivial
format
Struktur
HCO2H
pKa
3,75
asetat
propionat
butirat
trimetilasetat
fluoroasetat
kloroasetat
bromoasetat
iodoasetat
dikloroasetat
trikloroasetat
α-kloropropionat
β-kloropropionat
laktat
vinilasetat
CH3CO2H
CH3CH2CO2H
CH3(CH2)2CO2H
(CH3)3CCO2H
FCH2CO2H
ClCH2CO2H
BrCH2CO2H
ICH2CO2H
Cl2CHCO2H
Cl3CCO2H
CH3CHClCO2H
ClCH2CH2CO2H
OH
│
CH3CHCO2H
CH2═CHCH2CO2H
4,75
4,87
4,81
5,02
2,66
2,81
2,87
3,13
1,29
0,7
2,8
4,1
3,87
4,35
Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan A− dan dengan demikian
juga mempengaruhi kuat asam HA, adalah:
a. Kelektronegatifan
Sebuah atom yang lebih elektronegatif mengikat elektrn-elektron ikatan
dengan lebih erat daripada atom yang kurang elektronegatif. Dalam perbandingan
anion, anion dengan atom yang lebih elektronegatif yang mengemban muatan
ionic negative, biasanya merupakan anion yang lebih stabil. Oleh karena itu, bila
dimulai dari kiri ke kanan dalam Daftar Berkala, akan dijumpai bahwa unsurunsur membentuk anion yang makin stabil dan bahwa asam konjugasinya makin
kuat.
C
N
O
F
meningkatnyakeelektronegativan unsur
R3C−H
R2N−H
RO−H
naiknya kuat asam
R3C−
F−H
R2N−
RO−
F−
naiknya kuat basa
Contoh:
CH3CH2OH + H2O
CH3CH2O− + H3O+
asam lebih lemah (pKa = 16)
basa lebih kuat
HF + H2O
F− + H3O+
asam lebih kuat (pKa = 3,45)
basa lebih lemah
b. Ukuran
Atom yang lebih besar mampu menyebar suatu muatan negative dengan
baik daripada atom kecil. Penyebaran muatan akan menyebabkan penstabilan. Jadi
makin besar ukuran atom yang mengikat H dalam suatu deret senyawa dalam grup
mana saja dari Daftar Berkala, kestabilan anionnya akan bertambah, demikian
pula kuat asamnya. Karena ukuran atom fluor yang kecil itu, HF merupakan asam
yang lebih lemah daripada hidrogen halide lain, meskipun fluor lebih
elektronegatif dibandingkan halogen lain.
F−
Cl−
Br−
I−
bertambahnya jari-jari ion
pKa:
HF
HCl
HBr
3,45
-7
-9
naiknya kuat asam
HI
-9,5
c. Hibridisasi
Bertambahnya karakter s orbital hibrida (dari) karbon dalam deret sp3
sp2 sp berarti bertambahnya kelektronegativan karbon tersebut dan dengan
demikian bertambahnya polaritas ikatan CH dan bertambahnya kuat asam.
Keelektronegativan yang lebih besar (dari) atom yang mengikat H juga akan
menambah kestabilan anion dan dengan demikian keasaman senyawanya. Karena
alas an-alasan ini, maka suatu proton alkunil lebih bersifat asam daripada proton
alkenil, yang selanjutnya juga lebih bersifat asam daripadaproton sebuat alakana.
CH3CH3 CH2═CH2 CH≡CH
~50
~45
~26
naiknya kuat asam
pKa kira-kira:
CH3CH2− CH2═CH− CH≡C−
naiknya kuat basa
d. Efek induktif
Berikut ini daftar gugus dalam urutan daya tarik menarik-elektronnya:
CH3−
CH3CH2CO2H
pKa: 4,78
CH3CO2H
4,75
H− CH2═CH− C6H5− HO− CH3O− I− Br− Cl−
bertambahnya daya menarik elektron
CH2═CHCH2CO2H
4,35
C6H5CH2CO2H
4,31
bertambahnya kuat asam
HOCH2CO2H
3,87
ClCH2CO2H
2,81
Gugus-gugus penarik electron tambahan akan menggandakan efek
induktif. Pengaruh induktif pada kuatnya asam akan berkurang dengan makin
banyaknya atom yang berada antara gugus karboksil dan gugus elektronegatif itu.
e. Stabilitas-resonansi
Alkohol, fenol dan asam karboksilat, ketiganya mengandung gugus OH.
Meskipun demikian ketiga kelas senyawa ini beraneka ragam secara dramatis
dalam hal kuat asamnya. Perbedaan ini dapat disebabkan langsung oleh adanya
(atau tak adanya) stabilitas-resonansi anion, relative terhadap asam konjugasinya.
pKa kira-kira:
ROH
15-19
ArOH
10
RCO2H
5
Dalam hal alkohol, anionnya tidak terstabilkan oleh resonansi. Muatan
negative suatu ion alkoksida tinggal seluruhnya pada oksigen dan tidak
didelokalisasikan. Pada ujung lain (dari) skala terdapat asam karboksilat. Muatan
negative ion karboksilat dibagi secara sama oleh dua atom oksigen yang
elektronegatif itu. Fenol terletak ditengah, antara asam karboksilat dan alkohol
dalam hal kesamaan. Oksigen suatu ion fenoksida berdekatan dengan cincin
aromatik dan muatan negative itu sebagian terdelokalisasikan oleh awan pi
aromatik.
suatu alkoksida:
CH3CH2O−
tidak ada stabilitas-resonansi
suatu fenoksida:
penyumbang utama
suatu karboksilat:
O
O
║
|
CH3C−O
CH3C═O
penyumbang sama besar
f. Solvasi
Solvasi anion dapat memainkan peranan utama dalam keasaman suatu
senyawa. Dengan berasosiasi dengan sebuah anion, molekul-molekul pelarut
menstabilkan anion dengan cara membantu menyebar muatan negative lewat antar
aksi dipol-dipol. Setiap faktor yang menambah derajat solvasi dari anion itu akan
menambah keasaman senyawa itu dalam larutan. Misalnya, air mempunyai
kemampuan yang lebih besar untuk mensolvasi ion daripada etanol. Suatu larutan
asam karboksilatdalam air bersifat asam daripada larutan dalam etanol, dengan
factor sekitar 105.
g. Kuat asam dari Asam asam benzoate tersubstitusi
Tabel 6. Harga pKa untuk beberapa asam benzoat
Posisi substitusi
dan pKa
ordo met para
a
Asam
COOH
4,2
4,2
4,2
COOH
3,9
4,3
4,4
COOH
3,0
4,1
4,5
COOH
2,9
3,8
4,0
COOH
2,9
3,8
4,0
H3C
HO
Br
Cl
6. Reaksi Asam Karboksilat dengan Basa
Reaksi asam karboksilat dengan suatu basa akan menghasilkan garam.
Suatu garam organik mempunyai banyak sifat fisis dari garam anorganik
padanannya. Seperti NaCl dan KNO3, suatu garam organik meleleh pada
temperature tinggi, larut dalam air, dan tak berbau.
HCO2H + Na+ OHasam format
CO2H + Na+ HCO3asam sikloheksana karboksilat
HCO2- Na+ + H2O
natrium format
CO2H + Na+ HCO3natrium sikloheksana karboksilat
Anion karboksilat diberi nama dengan menghilangkan kata asam –it dan
mengubah akhirannya menjadi –at. Pada nama garam, nama kationmendahului
nama anion sebagai kata terpisah. Ion karboksilat merupakan basa lemah dan
dapat bertindak sebagai suatu nukleofil.
Karena lebih asam dari asam karbonat, suatu asam karboksilat mengalami
reaksi asam-basadengan natrium bi karbonat maupun basa-basa yang lebih kuat
seperti NaOH. Suatu asam karboksilat dapat diekstrak dari dalam suatu campuran
senyawa organik yang terlarut dalam air, dengan larutan bikarbonat. Asam itu
membentuk garam natrium dan menjadi larut dalam air, sedangkan senyawa
organik lain tetap tidak larut. Asam karboksilat bebas diperoleh dari larutan air
dengan pengasaman.
7. Esterifikasi Asam Karboksilat
Suatu ester asam karboksilat ialah suatu senyawa yang mengandung gugus
–CO2R dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibentuk
dengan reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dan suatu alkohol, suatu
reaksi yang disebut reaksi esterifikasi. Esterifikasi berkataliskan asam dan
merupakan reaksi yang reversible.
Umum:
O
║
RCOH
Suatu asam
karboksilat
O
║
CH3COH
Asam asetat
+ R`OH
Suatu alkohol
CH3CH2OH
Etanol
H , k a lo r
O
║
RCOR`
Suatu ester
H + , k a lo r
O
║
CH3COCH2CH3
Etil asetat
+
+ H2O
+ H2O
O
COOH
Asam benzoat
+
H + , k a lo r
HO
Sikloheksanol
+ H2O
O
Sikloheksil benzoat
Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada
halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Kuat asam dari asam
karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam laju pembentukan ester.
Kereaktivan alkohol terhadap esterifikasi:
ROH tersier
ROH sekunder
ROH primer
bertambahnya kereaktivan
CH3OH
Kereaktivan asam karboksilat terhadap esterifikasi:
R3CCO2H
R2CHCO2H
RCH2CO2H
CH3CO2H
HCO2H
bertambahnya kereaktivan
Seperti banyak reaksi aldehida dan keton, esterifikasi suatu asam
karboksilat berlangsung melalui serangkaian tahap protonasi dan deprotonasi.
Oksigen karbonil diprotonasi, alkohol nukleofilik menyerang karbon positif, dan
eliminasi air akan menghasilkan ester yang dimaksud.
O
║
RCOH
suatu asam
karboksilat
+ R`OH
H
+
OH
│
R−C−OH
│
OR`
O
║
RCOR`
+ H2O
Perhatikan bahwa dalam reaksi esterifikasi, ikatan yang terputus adalah
ikatan C−O (dari) asam karboksilatlah dan bukan ikatan O−H dari sama atau
ikatan C−O dari alkohol.
Reaksi esterifikasi bersifat reversible. Untuk memperoleh rendemen tinggi
dari ester itu, kesetimbangan harus digeser kearah sisi ester. Suatu teknik untuk
mencapai ini adalah menggunakan salah satu zat pereaksi yang murah secara
berlebihan. Teknik lain ialah membuang salah satu produk dari dalam campuran
reaksi (misalnya, dengan destilasi air secara azeotropik).
Dengan bertambahnya halangan sterik dalam zat-antara, laju pembentukan
ester akan menurun. Rendemen esternya pun berkurang. Alasannya ialah karena
esterifikasi itu merupakan suatu reaksi yang bersifat reversible dan spesi yang
kurang terintangi (pereaksi) akan lebih disukai. Jika suatu ester yang meluah
(bulky) harus dibuat, maka lebih baik digunakan jalur sintetik lain, seperti reaksi
antara suatu alkoholdan suatu anhidrida asam atau suatu klorida asam, yang lebih
relative daripada asam karboksilat dan yang bereaksi dengan alkohol secara
reversibel.
Ester fenil (RCO2C6H5) umumnya tidak dibuat secara langsung dari fenol
dan asam karboksilat karena kesetimbangan lebih cenderung bergeser kesisi asam
fenol daripada ke sisi ester. Ester fenil, seperti ester-ester meluah, dapat diperoleh
dengan menggunakan derivate asam yang lebih relatif.
8. Reduksi Asam Karboksilat
Karbon karbonil suatu asam karboksilat berada pada keadaan oksidasi
tertinggi yang dapat dicapai oleh karbon dan masih tetap merupakan bagian dari
suatu molekul organik. (keadaan oksidasi lebih tinggi berikutnya adalah dalam
CO2.) Kecuali terhadap pembakaran atau oksidasi oleh reagensia yang sangat
kuat, seperti H2SO4−CrO3 panas (larutan pembersih), gugus asam karboksilat
bersifat lambat kearah reaksi oksidatif.
CH3CO2H
asam asetat
( 1 ) L iA lH
( 1 ) L iA lH
CO 2 H
4
(2 ) H 2O . H
CH3CH2OH
etanol
+
4
(2 ) H 2O . H
CH 2 OH
+
asam karboksilat
benzil alkohol
9. Asam Karboksilat Polifungsional
Asam-asam dikarboksilat dan asam-asam karboksilat yang mempunyai
gugus fungsional yang lain sering menunjukkan sifat kimia yang unik.
a. Keasaman asam-asam dwibasa
Suatu asam dwibasa (dibasic acid) ialah asam yang bereaksi dengan dua
ekuivalen basa (1,0 mol asam bereaksi dengan 2,0 mol basa). Istilah asam diprotic
(2 proton yang bersifat asam) mungkin merupakan istilah yang lebih tepat. Pada
umumnya, kimia asam karboksilat dwibasa mirip dengan kimia asam
monokarboksilat, namun beberapa perbedaan akan dibahas.
Dengan asam dwibasa apa saja (anorganik maupun organik), ion hidrogen
yang pertama lebih mudah dibuang daripada yang kedua. Jadi, K1 (tetapan
keasaman untuk ionisasi H+ pertama) lebih besar daripada K2 (tetepan untuk
ionisasi H+ kedua), dan harga pK1 lebih kecil daripada harga pK2. Selisih antara
pK1 dengan pK2 berkurang bila jarak antara gugus-gugus karboksilat bertambah
besar.
HO2CCH2CO2H
asam malonat
pK1 = 2,83
HO2CCH2CO2−
pK2 = 5,69
+ H2O
HO2CCH2CO2−
+ H3O+
+ H2O
−
+ H3O+
O2CCH2CO2−
b. Pembentukan anhidrida oleh asam dwibasa
Suatu anhidrida asam karboksilat mempunyai dua molekul asam
karboksilat yang digabung menjadi satu dengan melepaskan air.
O
O
║
║
RC−OH HO−CR
dua asam karboksilat
O
O
║
║
RC−O−CR
suatu anhidrida
Tabel 7. Harga pKa beberapa dwiasam
Nama Trivial
oksalat
malonat
suksinat
glutarat
adipat
pimelat
o-ftalat
Struktur
HO2C−CO2H
HO2CCH2CO2H
HO2C(CH2)2CO2H
HO2C(CH2)3CO2H
HO2C(CH2)4CO2H
HO2C(CH2)5CO2H
CO2H
pK1
1,2
2,8
4,2
4,3
4,4
4,5
2,9
pK2
4,7
5,7
5,6
5,4
5,4
5,4
5,5
CO 2H
c. Dekarbosilasi asam β-keto dan β-dwiasam
Memanaskan sebagian besar asam karboksilat dengan begitu saja tidak
akan menghasilkan suatu reaksi kimia. Namun suatu asam karboksilat dengan
suatu gugus β-karbonil akan mengalami dekarboksilasi (kehilangan CO 2) bila
dipanaskan. (temperatur tergantung menurut keperluan masing-masing senyawa).
Umum:
O
O
║
║
RCCH2COH
suatu asam β-keto
O
O
║
║
CH3CCH2COH
OO
║║
CCH2COH
K a lo r
K a lo r
K a lo r
O
║
RCCH3 + CO2
suatu keton
O
║
CH3CCH3 + CO2
O
║
CCH3 + CO2
Perhatikan bahwa keadaan transisi siklik hanya suatu gugus karbonil β
terhadap gugus karboksil. Gugus karbonil ini tidak memerlukan gugus keton.
Suatu β-dwiasam juga mengalami dekarboksilasi bila dipanaskan. Dekarboksilasi
asam-asam malonat tersubstitusi adalah penting khususnya dalam sintesis organik.
Beberapa asam α karbonil, seperti asam oksalat, dapat juga menjalani
dekarboksilasi. Dekarboksilasi asam α-keton lazim dalam system biologis dalam
mana reaksi dikatalis oleh enzim.
O O
║ ║
HOC−COH
asam oksalat
O O
║ ║
CH3C−COH
asam pivurat
terbentuk dalam metabolisme glukosa
150
o
HCO2H + CO2
asam format
O
║
CH3CH + CO2
asetaldehida
e n z im
d. Asam karboksilat tak jenuh-α,β
Suatu ikatan rangkap terpencil (terisolasi) dalam suatu asam karboksilat
tak jenuh bersifat bebas (tidak bergantung) pada gugus karboksil. Namun suatu
ikatan rangkap terkonjugasi dan gugus karboksil, dapat bereaksi adisi-1,4. Reaksireaksi ini berlangsung dengan cara yang sama seperti aldehida atau keton tak
jenuh-α,β.
H
NH3
CO 2H
+
HO 2C
H
+
N H 4C l
180
asam fumarat
NH3
│
−
O2CCHCH2CO2H
asam aspartat
suatu asam amino
protein
dalam
10. Penggunaan Asam Karboksilat dalam Sintesis
Dalam banyak reaksi, halide asam atau anhidrida asam memberikan
rendemen yang lebih baik; seperti misalnya esterifikasi. Namun asam itu sendiri
biasanya mudah diperoleh. Oleh karena itu seorang ahli kimia harus
mempertimbangkan antara waktu dan biaya terhadap semua rendemen.
B. DERIVAT ASAM KARBOKSILAT
Derivat asam karboksilat adalah senyawa yang menghasilkan asam
karboksilat bila direaksikan dengan air.
O
║
CH3COCH2CH3 + H2O
etil asetat
O
║
CH3CN2
+ H2O + H+
asetamida
H + , k a lo r
k a lo r
O
║
CH3COH + HOCH2CH3
asam asetat
O
║
CH3COH + NH4+
O
║
R−C−OR
suatu ester
O
║
R−C−Cl
suatu halida asam
O
║
R−C−NH2
suatu amida
O
O
║
║
R−C−O−C−R
suatu anhidrida
Asam karboksilat dalam beberapa derivatnya terdapat dalam alam.
Sekedar beberapa contoh: Lemak adalah trimester, lilin adalah monoester dan
protein adalah poliamida. Halida asam tidak pernah dijumpai dalam alam, dan
anhidrida jarang ditemui. Satu contoh anhidrida,yang terdapat dalam alam ialah
kantaridin, suatu anhidrida silik yang terdapat pada lalat spanyol. Kantaridin
merupakan zat iritasi dalam saluran penting. Orang yunani dan romawi kuno
menggunakan lalat yang dikeringkan sebagai perangsang seks (aphrodisiac), dan
juga dikenal sebagai penghilang kutil.
Tabel 8. Beberapa devirat asam karboksilat
Kelas
Halida asam
Contoh
Nama Trivial
Asetil klorida
Benzoil klorida
Struktur
CH3COCl
COCl
Anhidrida asam
(CH3CO)2O
CO
Ester
2O
CH3CO2CH2CH3
CO 2 CH 3
Amida
CH3CONH2
CONH 2
Nitril
CH3CN
CN
Anhidrida asam asetat
Anhidrida asam benzoat
Etil asetat
Metil benzoat
Asetamida
Benzamida
Asetonitril
Benzonitril
1. Kereaktifan Derivat Asam Karboksilat
Derivat asam karboksilat mengandung gugus pergi yang terikat pada
karbon asli sedangkan aldehida dan keton tidak. Biasanya reagensia mengadisi
pada gugus karbonil dari keton atau aldehida, tetapi mensubtitusi untuk gugus
pergi tersebut dalam derivate asam.
Adisi:
O
║
CH3CCH3
OH
│
CH3−C−CH3
│
CN
H C N
Substitusi:
O
║
CH3C−Cl
O
║
H 2O
CH3C−OH + HCl
gugus pergi yang baik
Gugus pergi yang baik merupakan suatu basa lemah.Oleh karena itu Cladalah gugus pergi yang baik tetapi –OH dan –OR merupakan gugus pergi yang
jelek. Kereaktifan senyawa karbonil terhadap subtitusi pada karbon karbonil dapat
dianggap desebabkan oleh kebasaan gugus perginya:
O
║
−
–
–
–
CH3
NH2
OR
OCR
X−
Berkurangnya kebasaan (bertambah mudahnya untuk ditukargantikan)
O
║
R−C−R
O
O
O O
║
║
║ ║
RC−NH2
RC−OR`
RC−OCR
bertambahnya kereaktivan
O
║
RC−Cl
Klorida asam dan anhidrida asam, yang mempunyai gugus pergi yang
baik, mudah diserang oleh air. Oleh karena itu, tidak diharapkan bahwa senyawa
ini terdapat dalam sel tumbuhan atau hewan. Namun karena kereaktivitannya yang
tinggi, derivate asam ini sangat berharga dalam sintesis senyawa organik lain.
Suatu asam karboksilat yang agak tak reaktif dapat diubah menjadi salah satu
derivat yang lebih aktif dan kemudian diubah menjadi keton, ester atau suatu
amida.
Ester dan amida relatif stabil dalam air. Dalam lab, senyawa ini
memerlukan suatu asam atau basa dan biasanya dipanaskan agar bereaksi. Dalam
alam, enzim dapat mengambil alih peranan asam atau basa dan kalor.
2. Sifat Spektral Derivat Asam Karboksilat
Spektra nmr dari derivat asam karboksilat menyajikan sedikitinformasi
mengenai fungsionalitas dalam senyawa-senyawa ini. Isyarat untuk hidrogen α
dari senyawa karbonil ini tergeser sedikit kebawah-medan dari isyarat untuk
hidrogen alifatik biasa karena berkurangnya pemerisaian oleh atom karbon
karbonil yang bermuatan positif parsial. Perhatikan bahwa hidrogen α dari suatu
asam klorida menunjukkan geseran kimia yang lebih besar daripada hidrogen α
derivat asam lainnya. Geseran kimia yang besar ini timbul karena lebih besarnya
kemampuan Cl (dibandingkan O atau N) untuk menarik rapatan electron dari
ikatan didekatnya.
δ dalam ppm:
CH3CN
2,00
O
O
O
O
║
║
║
║
CH3COCH3 CH3CNH2
CH3COH CH3CCl
2,03
2,08
2,10
2,67
Naiknya geseran kimia untuk hidrogen α
Spektra ir dari derivat asam memberikan lebih banyak informasi mengenai
tipe gugus fungsional daripada yang diberikan oleh spektra nmr. Kecuali untuk
nitril, sifat utama yang khusus dari spektra ir semua derivat asam karboksilat ialah
absorpsi karbonil pada sekitar 1630-1840 cm-1 (5,4-6 μm). Anhidrida dan ester
juga menunjukkan absorpsi C−O dalam daerah 1050-1250 cm-1 (8-9,5 μm).
O
║
RCCl
O
║
RCNH2
menunjukkan C═O
O
║
RC−OR
O
O
║
║
RC−O−CR
juga menunjukkan C−O
a) Klorida Asam
Absorpsi inframerah karbonil dari klorida asam dijumpai pada frequensi
yang sedikit lebih tinggi daripada resapan untuk derivat asam lain. Tidak ada lagi
sifat khusus lain dalam spectrum inframerah yang menandakan bahwa “inilah
klorida asam.”
b) Anhidrida
Anhidrida asam karboksilat mempunyai dua gugus C═O, umunya
menunjukkan peak karbonil rangkap dalam spectrum irnya. Anhidrida juga
menunjukkan suatu pita uluran C−O sekitar 1100 cm-1 (9 μm).
c) Ester
Absorpsi ir karbonil dari ester alifatik dijumpai sekitar 1740 cm -1 (5,75
μm). Namun ester terkonjugasi (baik ester tak jenuh –α,β ataupun ester α−aril).
Menyerap pada frequensi sedikit lebih rendah, sekitar 1725 cm-1 (5,8 μm). Ester
juga menunjukkan absorpsi uluran C−O dalam daerah sidik jari.
d) Amida
Posisi resapan gugus karbonil suatu amida beranekaragam dan bergantung
pada sejauh mana pengikat – hidrogen antara molekul-molekul. Spektrum ir dari
suatu amida cair murni (pengikat hidrogen maksimum) menunjukkan suatu peak
yang disebut pita amida I sekitar 1650 cm-1 (6,0 μm).
Pita amida II tampak antara 1515-1670 cm -1 (6,0-6,6 μm), tepat disebelah
kanan resapan C═O. Resapan ini ditimbulkan dari tekukan NH. Oleh karena itu
amida terdistribusi, atau tersier, tidak menunjukkan pita II ini.
Vibrasi uluran NH menimbulkan resapan disebelah kiri absorpsi CH
alifatik pada 3125-3570 cm-1 (2,8-3,2 μm). (Kira-kira daerah ini sama dengan
daerah dimana NH amina dan OH menyerap). Amida primer (RCONH 2)
menunjukkan peak rangkap dalam daerah ini. Amida sekunder (RCONHR),
dengan hanya satu ikatan, menunjukkan suatu peak tunggal. Amida tersier
(RCONR2), tanpa NH, tidak menunjukkan resapan dalam daerah ini.
e) Nitril
Resapan C≡N dijumpai dalam daerah ikatan rangkap tiga dari spectrum ir
2200-2300 cm-1 (4,3-4,5 μm) dan dengan intensitas antar medium ke lemah.
3. Halida Asam
Unsur halida (F,Cl,Br,I) bereaksi dengan
Struktur :
cara sempurna karena klorida asam yang paling
populer dari halida asam, maka diskusi dibatasi
O
R
C
hanya mengenai senyawa ini.
hal
Tata nama Klorida Asam:
Klorida asam diberi nama menurut nama asam karboksilat induknya,
dengan imbuhan asam-at diubah menjadi –il klorida.
IUPAC
trivial
O
║
CH3CCl
etanoil klorida
asetil klorida
Pembuatan Klorida Asam:
O
║
CH3CH2CCl
propanoil klorida
propionil klorida
O
║
CH3CH2CH2CCl
butanoil klorida
butiril klorida
hal : Cl, Br, I
Klorida asam dapat diperoleh langsung dari asam karboksilat induknya
menjadi reaksi dengan ionil klorida (SOCl2) atau zat penghalogenan aktif lain,
seperti fosforus triklorida (PCl3):
O
║
RCOH + SOCl2
Suatu asam karboksilat
O
║
3 RCOH + PCl3
O
║
RCCl + SO2 + HCl
Suatu klorida asam
O
║
RCCl + H3PO3
Atau dapat digambarkan sebagai berikut:
O
CH3
C
O
OH + Cl
asam asetat
S
Cl
tionil klorida
CH3
C
Cl
+
HCl + SO2
asetil klorida
O
O
C
asam benzoat
OH + PCl5
C
Cl + POCl3 + HCl
benzoil klorida
Reaksi Klorida Asam:
Halida asam adalah yang paling reaktif diantara semua derivat asam
karboksilat. Ion halide merupakan gugus pergi yang baik. Teikta pada karbon
positif dari gugus karbonil, ion ini lebih mudah ditukargantikan daripada bila
terikat pada karbon alkil. Dalam mekanisme umum dibawah ini untuk reaksi
antara suatu klorida asam dan suatu nukleofil, perhatikan bahwa penukargantian
Cl- bukanlah penukargantian sederhana seperti sebuah reaksi SN2. Reaksi itu
terdiri dari dua tahap: (1) Adisi nukleofil pada gugus karbonil, disusul oleh (2)
Eliminasi ion klorida. Hasil reaksi ini ialah suatu subtitusi asli nukleofil, yang
berarti “subtitusi nukleofil pada suatu karbon asli (RCO−).”
Hidrolisis. Pemaksapisahan oleh air, yang disebut hidrolisis, merupakan
reaksi yang khas antara suatu florida asam dan suatu nukleofil. (Karena pengikat
hidrogen dan pengaruh solvasi, maka mekanisme sebenarnya lebih rumit.)
Hidrolisis klorida asam karboksilat menghasilkan asam karboksilatnya:
O
O
CH3
C
Cl
+ H2O
CH3
asetil klorida
OH + HCl
C
asam asetat
Meskipun semua klorida asam menjalani hidrolisis asam untuk
menghasilkan asam karboksilat dan hidrolisis basa untuk mendapatkan garagaram asam karboksilat, laju reaksinya beranekaragam. Suatu klorida asam yang
memiliki gugus alkil meluah (bulky) yang terikat pada gugus karbonil akan
bereaksi lebih lambat daripada klorida asam dengan gugus alkil kecil. Misalnya
asetil klorida bereaksi dengan hamper meledak dengan air, namun butanoil klorida
memerlukan reflux lembut.
Efek ukuran gugus alkil pada laju reaksi adalah pada kelarutan dalam air,
bukannya efek karena halangan sterik. Suatu klorida asam dengan gugus alkil
kecil adalah lebih mudah larut dan bereaksi dengan lebih cepat. Bertambahnya
ukuran bagian alkil dari molekul menyebabkan klorida asam itu kurang dapat
larut dalam air; reaksinya menjadi lebih lambat. Jika hidrolisis perbagi klorida
asam dilakukan dalam suatu pelarut lambat yang melarutkan klorida asam dan air,
maka laju hidrolisis ternyata hampir sama.
Reaksi dengan Alkohol. Klorida asam karboksilat bereaksi dengan alcohol
atau fenol membentuk ester dengan katalis basa organik.
CH3
O
CH3
C
Cl
+ CH3
C
CH3
O
OH
piridin
CH3
CH3
Reaksi dengan Ammonia atau Amina
C
O
C
CH3
CH3 + HCl
O
O
CH3
Cl + 2NH3
C
CH3
C
NH2 + NH4Cl
asetamida
O
C
O
Cl
+ 2CH3NH2
C
Cl
NHCH3
+
+ CH3NH3 Cl
-
N-metil benzamida
4. Anhidrida Asam Karboksilat
Struktur :
O
R' C
O
R' C
O
Tata Nama :
Dinamakan sesuai dengan nama asam karboksilat dengan menambah
akhiran anhidrida
O
CH3
C
O
O
C
O
CH3
CH3
CH2
C
O
O
C
CH3
CH2
propanol anhidrida
asetat anhidrida
Pembuatan anhidrida asam karboksilat:
Umumnya dibuat di laboratorium. Anhidrida asam karboksilat yang umum
digunakan adalah asetat anhidrida dan tersedia secara comersial.
Reaksi Anhidrida Asam:
a) Hidrolisis
Hidrolisis anhidrida asam dalam larutan asam atau basa menghasilkan 2
asam karboksilatnya.
O
CH3
C
O
O
O
C
CH3 + H2O
asetat anhidrida
CH3
C
O
OH + OH
C
CH3
asam asetat
b) Reaksi dengan Alkohol
Reaksi anhidrida asam dengan alkohol menghasilkan ester dan asam
karboksilat.
O
CH3
C
O
O
O
CH3 + CH3OH
C
CH3
metanol
asetat anhidrida
OH
CO2H
OCH3 + CH3
C
C
OH
asam asetat
metil asetat
O
+ CH3
C
O
O
O
?
CH3
C
asam salisilat
c) Reaksi dengan Ammonia
Anhidrida bereaksi dengan ammonia (sangat cepat) menghasilkan suatu
amida dan satu garam karboksilat.
O
CH3
OH
O
O
C
C
CH3
CH3
+ 2 NH3
C
O
O
CH3
C
NH2
O
CH3
C
asetamida
O
NH2 + CH3
C
-
O NH4
+
ammonium asetat
5. Amida
Struktur :
R
C
O
NH2
Tata Nama :
a)
Dinamai sesuai dengan nama asam karboksilatnya dikurangi akhiran oat dan
diganti dengan amida.
O
C
O
CH3
C
NH2
NH2
asetamida
benzamida
O
O
CH3
CH
CH2
C
CH3
NH2
CH3
3-metil butanamida
b)
CH2 CH2
C
NH2
butanamida
Jika pada atom N tersubstitusi gugus alkil, maka substituent alkil
ditunjukkan dengan memberi awalan N dimana alkil tersebut terikat.
O
H
C
N
O
CH3
CH3
CH2 C
C
NH
CH3
N, N - dimetilformamida
N - fenil propanamida
Sifat-sifat Fisik Amida:
dO d-
d+
C+ N H
d
+
Hd
CH3
a) Polar
b) Mudah larut di dalam air karena dengan adanya gugus C=O dan N-H
memungkinkan terbentuknya ikatan hidrogen.
O
CH3
C
N
Hd
H
+
ikatan hidrogen antara gugus-gugus amida
d- H
O
CH3
C
N
H
c) Umumnya berupa padat pada suhu kamar kecuali : formamida berbentuk
cair pada TR.
Pembuatan Amida :
Amida umumnya disintesis di laboratorium melalui beberapa cara :
a) Reaksi anhidrida dengan ammonia
CH3
O
O
C
O
O
CH3 + 2 NH3
CH3
asetat anhidrida
O
C
NH2 + CH3
C
O- NH4+
asetamida
b) Reaksi ester dengan ammonia
O
CH3
O
OCH2CH3 + NH3
C
CH3
etil asetat
C
NH2 + CH3CH2OH
asetamida etanol
c) Reaksi klorida asam dengan ammonia
O
CH3
O
Cl + 2 NH3
C
CH3
C
NH2 + NH4+Cl-
asetamida
asetil klorida
d) Pemanasan garam ammonium karboksilat
O
CH3
C
O
O- NH4+
D
ammonium asetat
CH3
C
NH2 + H2O
asetamida
Hidrolisis amida :
Amida sangat kuat/tahan terhadap hidrolisis. Tetapi dengan adanya asam
atau basa pekat, hidrolisis dapat terjadi menghasilkan asam karboksilat.
O
O
C
NH2 + H2O
35% HCl
refluks
C
OH + NH4Cl
6. Penggunaan Derivat Asam Karboksilat dalam Sintesis
Asam karboksilat dan derivat (turunan-turunannya) semua bersifat dapat
diubah satu menjadi yang lain secra sintetik. Namun dari antara derivat asam
karboksilat ini, halide asam dan anhidridalah agaknya paling yang serbaguana,
karena keduanya lebih reaktif daripada senyawa karbonil lain. Keduanya dapat
digunakan untuk mensintesis ester yang terintangi (secara sterik) dan ester fenil,
yang tidak dapat dibuat dengan rendemen yang baik dengan pemanasan RCO 2H
dan R`OH dengan katalis asam, karena kesetimbangan tidak menguntungkan.
Meskipun ester tidak sereaktif klorida asam atau anhidrida, mereka
berguna dalam sintesis ankohol (dengan reduksi atau dengan reaksi Grinard) dan
merupakan bahan awal yang berharga dalam mensintesis molekul rumit.
BAB III
PENUTUP
A. Simpulan
Asam karboksilat adalah asam organik yang diidentikkan dengan gugus
karboksil. Asam karboksilat merupakan asam Bronsted-Lowry (donor proton).
Garam dan anion asam karboksilat dinamakan karboksilat. Asam karboksilat
merupakan senyawa polar, dan membentuk ikatan hidrogen satu sama lain. Pada
fasa gas, Asam karboksilat dalam bentuk dimer. Dalam larutan Asam karboksilat
merupakan asam lemah yang sebagian molekulnya terdisosiasi menjadi H+ dan
RCOO-.
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.
ASAM KARBOKSILAT DAN DERIVAT
disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Organik II
Disusun oleh
NAUFA MUFIDA NUR
013021211007
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUKABUMI
2013
KATA PENGANTAR
Dengan nama Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang. Segala
puji dan syukur bagi Allah swt yang dengan ridho-Nya saya dapat menyelesaikan
makalah ini dengan baik dan lancar. Terima kasih kepada yang terlibat dalam
pembuatan makalah ini yang dengan do'a dan bimbingannya makalah ini dapat
terselesaikan dengan baik dan lancar.
Dalam makalah ini, saya membahas tentang ”Asam Karboksilat dan
Derivat” yang saya buat berdasarkan metode bibliografi. Makalah ini diharapkan
bisa menambah wawasan dan pengetahuan yang selama ini kita cari serta dapat
dimafaatkan sebaik dan semaksimal mungkin.
Demikian pula makalah yang saya buat oleh karena itu saran dan kritik
yang membangun tetap saya nantikan dan saya harapkan demi kesempurnaan
makalah ini.
Sukabumi, 10 Maret 2014
Penyusun
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Asam karboksilat adalah asam organik yang diidentikkan dengan gugus
karboksil. Asam karboksilat merupakan asam Bronsted-Lowry (donor proton).
Garam dan anion asam karboksilat dinamakan karboksilat. Asam karboksilat
merupakan senyawa polar, dan membentuk ikatan hidrogen satu sama lain. Pada
fasa gas, Asam karboksilat dalam bentuk dimer. Dalam larutan Asam karboksilat
merupakan asam lemah yang sebagian molekulnya terdisosiasi menjadi H+ dan
RCOO-.
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.
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud Asam Karboksilat dan Derivat?
2. Bagaimana reaksi khas pada Asam Karboksilat dan Derivat?
3. Dan Bagaimana sifat Asam Karboksilat dan Derivat?
C. Tujuan
Mengidentifikasikan suatu gugus asam karboksilat dan derivat, serta reaksi
khasnya.
BAB II
PEMBAHASAN
A. ASAM KARBOKSILAT
Asam karboksilat adalah suatu senyawa organic yang mengandung gugus
karboksil, -CO2H. Gugus karboksil mengandung sebuah gugus karbonil dan
sebuah gugus hidroksil; antar-aksi dari kedua gugus ini mengakibatkan suatu
kereaktivan kimia yang unik untuk asam karboksilat.
datar
polar
elektron menyendiri
Sifat kimia yang paling menonjol (dari) asam karboksilat ialah
keasamannya. Dibandingkan dengan asam mineral seperti HCl dan HNO 3 (pKa
sekitar 1 atau lebih rendah), asam karboksilat adalah asam lemah (pKa yang khas
adalah sekitar 5). Namun asam karboksilat lebih besifat asam daripada alcohol
atau fenol, terutama karena stabilitas-resonansi anion karboksilatnya, RCO 2-.
Suatu gambar orbital-p (dari) ion asam karboksilat ditunjukkan dalam Gambar 1.
O
O
CH3COH + H2O
CH3C O
O
CH3C=O + H3O+
terstabilkan secara resonansi
Gambar 1. Ikatan dalam ion karboksilat, RCO2-
1. Tata Nama Asam Karboksilat
Nama IUPAC suatu asam karboksilat alifatik adalah nama alkane
induknya, dengan huruf akhir –a diubah dengan imbuhan asam –oat.
Tabel 1. Nama trivial sepuluh asam karboksilat pertama
Banyakny
a atom C
1
2
3
HCO2H
CH3CO2H
CH3CH2CO2H
Nama
Terdapat di alam dan penurunan nama
trivial
Format
Semut (L.formica)
Asetat
Cuka (L.acetum)
Propionate Susu, mentega dan keju (Yun: protos,
4
5
6
7
8
9
CH3(CH2)2CO2H
CH3(CH2)3CO2H
CH3(CH2)4CO2H
CH3(CH2)5CO2H
CH3(CH2)6CO2H
CH3(CH2)7CO2H
Butirat
Valerat
Kaproat
Enantat
Kaprilat
Pelargonat
pertama; pion, lemak)
Mentega (L.butyrum)
Akar valeria (L.valere, menjadi kuat)
Kambing (L.caper)
(Yun: oenanthe, kuncup anggur)
Kambing
Esternya dijumpai dalam Pelargonium
10
CH3(CH2)8CO2H
kaprat
Roseum, suatu Geranium
Kambing
Struktur
Beberapa asam karboksilat yang lazim dijumpai dan nama-namanya
adalah:
O
asam p-toluat:
COOH
H 3C
ata
u
H 3C
OH
O
COOH
asam o-ftalat:
OH
COOH
ata
u
O
OH
O
asam
sikloheksanakarboksilat:
COOH
ata
u
OH
asam akrilat:
H 2C
ata
u
COOH
H 2C
O
HO
Huruf Yunani dapat digunakan dalam nama trivial asam karboksilat untuk
mengacu pada suatu posisi dalam molekul relative terhadap gugus karboksil.
Br
CH3CH2CO2H
karbon β
karbon α
CH3CH2CHCO2H
asam α-bromobutirat
atau asam 2-bromobutanoat
Kadang-kadang lebih mudah mengacu pada gugus RCO- sebagai gugus
asil (acy group) dan RCO2- sebagai gugus asiloksi. Misalnya, asilasi benzene ialah
substitusi suatu gugus RCO- pada cincin aromatik.
O
║
RC−
gugus asil
O
║
RCO−
gugus asiloksi
O
║
CH3C−
gugus asetil
(Ac-)
O
O
║
CH3CO−
gugus asetoksi
(AcO-)
gugus benzoil
(Bz-)
2. Sifat Fisis Asam Karboksilat
Secara ideal struktur gugus karbonil sesuai untuk membentuk dua ikatan
hydrogen antara sepasang molekul. Sepasang molekul asam karboksilat yang
saling beikatan-hidrogen seringkali dirujuk sebagai dimer asam karboksilat.
Karena kuatnya ikatan hydrogen ini (kira-kira 10kkal/mol untuk dua ikatan
hidrogen), asam karboksilat dijumpai dalam bentuk dimer, bahkan dalam fase
uap.
H O
O
O
CH 3
H 3C
O H
H
O
H 3C
O
H
O H
suatu dimer asam karboksilat
ikatan hidrogen dengan H2O
Sifat fisis asam karboksilat mencerminkan ikatan hidrogen yang kuat
antara molekul-molekul asam karboksilat. Titik leleh dan titik didih relative lenih
tinggi. Spektra inframerah asam-asam karboksilat juga menunjukkan efek
pengikatan-hidrogen. Asam-asam yang berbobot molekul rendah larut (dalam air)
dari beberapa asam karboksilat tercantum dalam table berikut:
Tabel 2. Sifat fisis beberapa asam karboksilat
Nama
Struktur
Format
Asetat
Propionat
Butirat
Valerat
Kaproat
Sikloheksana
HCO2H
CH3CO2H
CH3CH2CO2H
CH3(CH2)2CO2H
CH3(CH2)3CO2H
CH3(CH2)4CO2H
Karboksilat
Benzoat
C6H11CO2H
C6H5CO2H
Titik
leleh,oC
8
16,6
-22
-4,5
-34
-3
31
122
100,5
118
141
165,5
187
205
Kelarutan dalam
H2O pada 20oC
͚͚
͚͚
͚͚
͚͚
3,7g/100mL
1,0g/100mL
233
250
0,2g/100mL
0,3g/100mL
Titik didih,oC
Suatu sifat yang perlu dicatat (bukan sifat fisis, melaikan sifat faali) dari
asam karboksilat berbobot molekul rendah ialah baunya. Asam format dan asetat
berbau merangsang. Asam propionate berbau merangsang yang mengingatkan bau
lemak tengik. Bau mentega tengik sebagian ditimbulkan oleh asam butirat. Asam
kaproat berbau kambing (kebetulan keringan kambing memang mengandung
asam kaproat). Asam valerat bukanlah asam kuat, namun berbau kuat antara
mentega tengik dan keringat kambing (menarik untuk diketahui bahwa asam
valerat merupakan penarik seks daric acing kawat bit gula). Anjing dapat
mebedakan bau manusia karena anekaragamnya perbandingan asam karboksilat
dalam keringat manusia. Bau asam karboksilat alifatik yang mempunyai sepuluh
karbon atau lebih akan berkurang, agaknya karena sukar menguap.
3. Sifat Spektra Asam Karboksilat
a. Spektra Inframerah
Asam karboksilat, baik secara cairan murni ataupun dalam larutan dengan
konsentrasi diatas 0,01 M, berada terutama dalam bentuk dimer berikatan
hidrogen, bukannya dalam bentuk monomer diskrit (discrete). Karena itu
spectrum inframerah asam karboksilat adalah spectrum dari dimernya. Karena
adanya ikatan hidrogen, resapan uluan OH (dari) asam-asam karboksilat sangat
lebar dan intensif. Resapan OH ini mulai sekitar 3300 cm-1 (3,0 μm) dan melandai
kedalam daerah resapan karbon-hidrogen alifatik. Lebarnya pita OH asam
karboksilat seringkali dapat mengaburkan resapan CH aromatic dan alifatik,
maupun resapan OH atau NH lainnya didalam spectrum itu.
Resapan karbonil dijumpai pada kira-kira 1700-1725 cm-1 (5,8-5,88 μm),
dengan intensif yang cukup kuat. Konjugasi menggeser resapan ini ke frekuensi
yang lebih rendah: 1680-1700 cm-1 (5,9-5,95 μm).
Daerah sidik jari dalam spectrum inframerah suatu asam karboksilat
seringkali menunjukkan uluran C-O dan tekukan OH. Getaran tekukan OH
lainnya (dari) dimer itu menimbulkan resapan lebar di dekat 925 cm-1 (10,8 μm).
Gambar 2. Spektrum inframerah fenil butanoat (ilmukimia.org)
b. Spektra NMR
Dalam spektrum nmr, resapan proton asam (dari) suatu asam karboksilat
Nampak sebagai suatu singlet jauh dibawah medan (δ = 10-13 ppm), diluar dari
skala dari rentang spektra yang biasa. Proton alfa hanya sedikit sekali dipengaruhi
oleh gugus C=O; resapannya sedikit dibawah medan (sekitar 2,2 ppm) karena efek
induktif (dari) karbon karbonil yang positif parsial. Tidak terdapat pola
penguraian yang unik, yang dikaitkan dengan gugus asam karboksilat tidak
mempunyai tetangga proton.
Gambar 3. NMR fenil butanoat (ilmukimia.org)
Tabel 3. Resapan inframerah karakteristik untuk asam-asam karboksilat
Posisi Resapan
Tipe Getaran
-1
cm
2860-3300
1700-1725
1210-1330
1300-1440
~925
Uluran O-H
Uluran C=O
Uluran C-O
Tekukan O-H
Tekukan O-H (dimer)
μm
3,0-3,5
5,8-5,88
7,5-8,26
6,94-7,71
~10,8
4. Pembuatan Asam Karboksilat
Sejumlah besar jalur sintetik untuk mendapatkan asamkarboksilat dapat
dikelompokkan dalam tiga tipe raksi: (1) hidrolisis devirat asam karboksilat; (2)
reaksi oksidasi; (3) reaksi Grinard.
Tabel 4. Ringkasan sintetis laboratorium dari asam karboksilat
Reaksi
Hidrolisis:
Ester:
+
H atau OH
RC−OR`
+ H2O
Amida:
RCO2H + HOR`
H+ atau OH-
RC−NR`2 + H2O
Anhidrida:
RCO2H + HNR`2
H+ atau OH-
RC−OCR` + H2O
Halida asam:
H+ atau OH-
RC−OX
H+ atau OH-
RC≡N
Alkena:
Alkilarena
Metil keton
RCO2H + X-
+ H2O
Nitril:
Oksidasi:
Alkohol primer:
Aldehida:
RCO2H + HO2CR`
+ H2O
RCO2H + NH3
RCH2OH + [O]b
RCO2H
RCH
+ [O]
RCH≡CR2 + [O]
Ar−R
+ [O]
RCO2H
RCO2H + R2C=O
ArCO2H
OH-
RCCH3
+ X2
RCO2H + CHX3
Reaksi Grignard:
a. Hidrolisis Devirat Asam Karboksilat
Hidrolisis devirat asam karboksilat terjadi dari serangan air atau OH - pada
karbon karbonil (atau karbon –CN pada suatu nitril) dari devirat itu. Hidrolisis
suatu ester yang menghasilkan suatu asam karboksilat dan alcohol adalah khas
dari kelompok reaksi ini.
b. Reaksi Oksidasi
Reaksi ini mencangkup:
1. Oksidasi Alkohol Primer
Pada umunya zat pengoksidasi laboratorium mengoksidasi alkohol primer
menjadi asam karboksilat.
[O]
RCH2OH
suatu alkohol primer
RCOH
suatu asam karboksilat
Beberapa zat pengoksidasi yang khas untuk oksidasi ini adalah:
a) kalium permanganat basa: KMnO4 + −OH
b) HNO3 pekat dan panas
c) asam kromat: H2CrO4 (dibuat insitu dari CrO3 atau Cr2O7 dengan H2SO4
dalam air)
d) kromium trioksida (CrO3) yang dikomplekskan dengan piridina atau
piridina dengan HCl
Alhohol primer mula-mula dioksidasi dulu menjadi aldehida. Aldehida
lebih mudah dioksidasi daripada alkohol. Oleh karena itu biasanya oksidasi tidak
terhenti, melainkan terus sampai terbentuk asam karboksilat (atau anion
karboksilat dalam larutan basa).
Contoh:
CH3(CH2)8CH2OH
CH3(CH2)8CO2H
1-dekanol
asam dekanoat 93%
CH2CH3
|
CH3(CH2)3CHCH2OH
1-dekanol
CH2CH3
|
CH3(CH2)3CHCO2H
asam dekanoat 93%
Jika aldehida zat-antara itu mudah menguap, aldehida ini dapat disuling
keluar dari campuran reaksi sebelum teroksidasi menjadi asam karboksilat.
Rendemen aldehida biasanya rendah dengan metode ini, oleh karena itu nilai
sintetiknya terbatas. Reagensia yang lebih baik untuk mengoksidasi suatu alkohol
primer menjadi aldehida adalah kompleks krom trioksida−piridina atau piridinium
klorokromat. Reagensia ini tidak mengoksidasi aldehida menjadi asam
karboksilat.
2. Oksidasi Aldehida
Aldehida sangat mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat. Hampir
setiap reagensia yang mengoksidasi suatu alkohol juga mengoksidasi suatu
aldehida. Garam pemanganat atau dikromat merupakan zat pengoksidasi yang
terpopuler, tetapi bukanlah satu-satunya reagensia yang dapat digunakan.
O
║
CH3(CH2)5CH
O
║
CH3(CH2)5COH
heptanal
suatu aldehida
asam heptanoat
suatu asam karboksilat
3. Oksidasi Alkena
Alkena dapat dioksidasi menjadi aneka ragam produk, bergabung pada
reagensia yang digunakan. Reaksi yang melibatkan oksidasi ikatan rangkap
karbon-karbon dapat dikelompokkan menjadi dua gugus umum: (a) oksidasi
ikatan pi tanpa memutuskan ikatan sigma, dan (b) oksidasi ikatan pi yang
memutuskan ikatan sigma.
Produk oksida tanpa pemaksapisahan (cleavage) adalah atau 1,2-diol atau
epoksida.
Tanpa pemaksapisahan:
\
/
C═C
/
\
O
\ / \ /
C—C
/
\
Suatu
epoksida
[O]
OH OH
|
|
−C−−C−
|
|
Suatu 1,2-diol atau
glikol
atau
Dengan pemaksapisahan:
\
/
C═C
/
\
[O]
O
║
−C−
keton
atau
O
║
−CH
aldehida
atau
O
║
−COH
asam karboksilat
Oksidasi alkena terutama digunakan sebagai alat analitis, tetapi juga dapat
dimanfaatkan untuk mensintesis asam karboksilat. Seperti alkohol, alkena
memerlukan zat pengoksida yang kuat.
HO2CCH2CH2CH2CH2CO2H
sikloheksana
asam heksadinoat
(asam adipat)
Oksidasi suatu alkena (kecuali bila alkena itu siklik) menyebabkan
fragmentasi rantai induk.
Fragmentasi:
RCH═CR2
RCO2H + O═CR2
4. Oksidasi Alkilarena
Oksidasi alkil benzene tersubtitusi merupakan jalan yang bagus untuk
memperoleh asam-asam benzoate tersubstitusi. Suatu gugus karbonil adalah
pengarah-meta, tetapi suatu gugus alkil adalah pengaruh-o,p. Substitusi
elektrofilik suatu alkil benzene, yang disusul dengan oksidasi, menghasilkan asam
benzoate tersubstitusi-o dan p.
O
O
N
O
+
O
-
-
N
N
O
+
CH3
O
N
O
+
+
O
-
N
O
+
OH
O
O
-
2,4,6-trinitrotoluena
-
N
O
+
O
-
asam 2,4,6-trinitrobenzoat (69%)
5. Oksidasi Metil Keton
Halogenasi alfa merupakan dasar suatu uji kimia, yang disebut uji
iodoform, untuk metil keton. Gugus metil dari suatu metil keton diiodinasi
bertahap sampai terbentuk iodoform (CHI3) padat berwarna kuning.
c. Reaksi Grinard
Suatu reaksi Grinard antara senyawa reagensia Grinard (pimer, sekunder,
tersier, vinilik, atau aril) dan karbon dioksida (berbentuk gas atau es
kering)seringkali merupakan metode terpilih untuk membuat suatu asam
karboksilat.
COOH
fenilmagnesium bromida
asam benzoat (85%)
Berikut ini ringkasan jalur-jalur sintetik yang lazim untuk mendapatkan
asam karboksilat, dipandang dari segi lain. Yakni dilihat dari apa yang terjadi
pada molekul itu sebagai suatu keseluruhan. Sintesis dari suatu alkil halide lewat
nitril atau reagensia Grinard menghasilkan asam karboksilat yang satu karbon
lebih banyak daripada alkil halidanya.
Pemanjangan rantai:
1o RX
RCN
RCO2H
RX
RMgX
RCO2H
5. Bagaimana Struktur Mempengaruhi Kuat Asam
Kuat asam adalah suatu istilah yang menjelaskan sejauh mana ionisasi
suatu asam Bronsted dalam air. Makin besar ionisasinya,main banyak ion
hidrogen yang terbentuk dan makin kuat asam itu. Kuat asam dinyatakan oleh Ka
atau pKa-nya.
Reaksi suatu asam lemah dengan air bersifat reversible. Kesetimbangan
terletak pada sisi persamaan, yang energinya lebih rendah. Sifat struktur apa saja
yang menstabilkan anion dibandingkan dengan asam konjugasinya, akan
menambah kuat asam dengan cara menggeser letak kesetimbangan kearah sisi
H3O+ dan anionnya (A−).
Tabel 5. Harga pKa beberapa asam karboksilat
Nama Trivial
format
Struktur
HCO2H
pKa
3,75
asetat
propionat
butirat
trimetilasetat
fluoroasetat
kloroasetat
bromoasetat
iodoasetat
dikloroasetat
trikloroasetat
α-kloropropionat
β-kloropropionat
laktat
vinilasetat
CH3CO2H
CH3CH2CO2H
CH3(CH2)2CO2H
(CH3)3CCO2H
FCH2CO2H
ClCH2CO2H
BrCH2CO2H
ICH2CO2H
Cl2CHCO2H
Cl3CCO2H
CH3CHClCO2H
ClCH2CH2CO2H
OH
│
CH3CHCO2H
CH2═CHCH2CO2H
4,75
4,87
4,81
5,02
2,66
2,81
2,87
3,13
1,29
0,7
2,8
4,1
3,87
4,35
Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan A− dan dengan demikian
juga mempengaruhi kuat asam HA, adalah:
a. Kelektronegatifan
Sebuah atom yang lebih elektronegatif mengikat elektrn-elektron ikatan
dengan lebih erat daripada atom yang kurang elektronegatif. Dalam perbandingan
anion, anion dengan atom yang lebih elektronegatif yang mengemban muatan
ionic negative, biasanya merupakan anion yang lebih stabil. Oleh karena itu, bila
dimulai dari kiri ke kanan dalam Daftar Berkala, akan dijumpai bahwa unsurunsur membentuk anion yang makin stabil dan bahwa asam konjugasinya makin
kuat.
C
N
O
F
meningkatnyakeelektronegativan unsur
R3C−H
R2N−H
RO−H
naiknya kuat asam
R3C−
F−H
R2N−
RO−
F−
naiknya kuat basa
Contoh:
CH3CH2OH + H2O
CH3CH2O− + H3O+
asam lebih lemah (pKa = 16)
basa lebih kuat
HF + H2O
F− + H3O+
asam lebih kuat (pKa = 3,45)
basa lebih lemah
b. Ukuran
Atom yang lebih besar mampu menyebar suatu muatan negative dengan
baik daripada atom kecil. Penyebaran muatan akan menyebabkan penstabilan. Jadi
makin besar ukuran atom yang mengikat H dalam suatu deret senyawa dalam grup
mana saja dari Daftar Berkala, kestabilan anionnya akan bertambah, demikian
pula kuat asamnya. Karena ukuran atom fluor yang kecil itu, HF merupakan asam
yang lebih lemah daripada hidrogen halide lain, meskipun fluor lebih
elektronegatif dibandingkan halogen lain.
F−
Cl−
Br−
I−
bertambahnya jari-jari ion
pKa:
HF
HCl
HBr
3,45
-7
-9
naiknya kuat asam
HI
-9,5
c. Hibridisasi
Bertambahnya karakter s orbital hibrida (dari) karbon dalam deret sp3
sp2 sp berarti bertambahnya kelektronegativan karbon tersebut dan dengan
demikian bertambahnya polaritas ikatan CH dan bertambahnya kuat asam.
Keelektronegativan yang lebih besar (dari) atom yang mengikat H juga akan
menambah kestabilan anion dan dengan demikian keasaman senyawanya. Karena
alas an-alasan ini, maka suatu proton alkunil lebih bersifat asam daripada proton
alkenil, yang selanjutnya juga lebih bersifat asam daripadaproton sebuat alakana.
CH3CH3 CH2═CH2 CH≡CH
~50
~45
~26
naiknya kuat asam
pKa kira-kira:
CH3CH2− CH2═CH− CH≡C−
naiknya kuat basa
d. Efek induktif
Berikut ini daftar gugus dalam urutan daya tarik menarik-elektronnya:
CH3−
CH3CH2CO2H
pKa: 4,78
CH3CO2H
4,75
H− CH2═CH− C6H5− HO− CH3O− I− Br− Cl−
bertambahnya daya menarik elektron
CH2═CHCH2CO2H
4,35
C6H5CH2CO2H
4,31
bertambahnya kuat asam
HOCH2CO2H
3,87
ClCH2CO2H
2,81
Gugus-gugus penarik electron tambahan akan menggandakan efek
induktif. Pengaruh induktif pada kuatnya asam akan berkurang dengan makin
banyaknya atom yang berada antara gugus karboksil dan gugus elektronegatif itu.
e. Stabilitas-resonansi
Alkohol, fenol dan asam karboksilat, ketiganya mengandung gugus OH.
Meskipun demikian ketiga kelas senyawa ini beraneka ragam secara dramatis
dalam hal kuat asamnya. Perbedaan ini dapat disebabkan langsung oleh adanya
(atau tak adanya) stabilitas-resonansi anion, relative terhadap asam konjugasinya.
pKa kira-kira:
ROH
15-19
ArOH
10
RCO2H
5
Dalam hal alkohol, anionnya tidak terstabilkan oleh resonansi. Muatan
negative suatu ion alkoksida tinggal seluruhnya pada oksigen dan tidak
didelokalisasikan. Pada ujung lain (dari) skala terdapat asam karboksilat. Muatan
negative ion karboksilat dibagi secara sama oleh dua atom oksigen yang
elektronegatif itu. Fenol terletak ditengah, antara asam karboksilat dan alkohol
dalam hal kesamaan. Oksigen suatu ion fenoksida berdekatan dengan cincin
aromatik dan muatan negative itu sebagian terdelokalisasikan oleh awan pi
aromatik.
suatu alkoksida:
CH3CH2O−
tidak ada stabilitas-resonansi
suatu fenoksida:
penyumbang utama
suatu karboksilat:
O
O
║
|
CH3C−O
CH3C═O
penyumbang sama besar
f. Solvasi
Solvasi anion dapat memainkan peranan utama dalam keasaman suatu
senyawa. Dengan berasosiasi dengan sebuah anion, molekul-molekul pelarut
menstabilkan anion dengan cara membantu menyebar muatan negative lewat antar
aksi dipol-dipol. Setiap faktor yang menambah derajat solvasi dari anion itu akan
menambah keasaman senyawa itu dalam larutan. Misalnya, air mempunyai
kemampuan yang lebih besar untuk mensolvasi ion daripada etanol. Suatu larutan
asam karboksilatdalam air bersifat asam daripada larutan dalam etanol, dengan
factor sekitar 105.
g. Kuat asam dari Asam asam benzoate tersubstitusi
Tabel 6. Harga pKa untuk beberapa asam benzoat
Posisi substitusi
dan pKa
ordo met para
a
Asam
COOH
4,2
4,2
4,2
COOH
3,9
4,3
4,4
COOH
3,0
4,1
4,5
COOH
2,9
3,8
4,0
COOH
2,9
3,8
4,0
H3C
HO
Br
Cl
6. Reaksi Asam Karboksilat dengan Basa
Reaksi asam karboksilat dengan suatu basa akan menghasilkan garam.
Suatu garam organik mempunyai banyak sifat fisis dari garam anorganik
padanannya. Seperti NaCl dan KNO3, suatu garam organik meleleh pada
temperature tinggi, larut dalam air, dan tak berbau.
HCO2H + Na+ OHasam format
CO2H + Na+ HCO3asam sikloheksana karboksilat
HCO2- Na+ + H2O
natrium format
CO2H + Na+ HCO3natrium sikloheksana karboksilat
Anion karboksilat diberi nama dengan menghilangkan kata asam –it dan
mengubah akhirannya menjadi –at. Pada nama garam, nama kationmendahului
nama anion sebagai kata terpisah. Ion karboksilat merupakan basa lemah dan
dapat bertindak sebagai suatu nukleofil.
Karena lebih asam dari asam karbonat, suatu asam karboksilat mengalami
reaksi asam-basadengan natrium bi karbonat maupun basa-basa yang lebih kuat
seperti NaOH. Suatu asam karboksilat dapat diekstrak dari dalam suatu campuran
senyawa organik yang terlarut dalam air, dengan larutan bikarbonat. Asam itu
membentuk garam natrium dan menjadi larut dalam air, sedangkan senyawa
organik lain tetap tidak larut. Asam karboksilat bebas diperoleh dari larutan air
dengan pengasaman.
7. Esterifikasi Asam Karboksilat
Suatu ester asam karboksilat ialah suatu senyawa yang mengandung gugus
–CO2R dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibentuk
dengan reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dan suatu alkohol, suatu
reaksi yang disebut reaksi esterifikasi. Esterifikasi berkataliskan asam dan
merupakan reaksi yang reversible.
Umum:
O
║
RCOH
Suatu asam
karboksilat
O
║
CH3COH
Asam asetat
+ R`OH
Suatu alkohol
CH3CH2OH
Etanol
H , k a lo r
O
║
RCOR`
Suatu ester
H + , k a lo r
O
║
CH3COCH2CH3
Etil asetat
+
+ H2O
+ H2O
O
COOH
Asam benzoat
+
H + , k a lo r
HO
Sikloheksanol
+ H2O
O
Sikloheksil benzoat
Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada
halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Kuat asam dari asam
karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam laju pembentukan ester.
Kereaktivan alkohol terhadap esterifikasi:
ROH tersier
ROH sekunder
ROH primer
bertambahnya kereaktivan
CH3OH
Kereaktivan asam karboksilat terhadap esterifikasi:
R3CCO2H
R2CHCO2H
RCH2CO2H
CH3CO2H
HCO2H
bertambahnya kereaktivan
Seperti banyak reaksi aldehida dan keton, esterifikasi suatu asam
karboksilat berlangsung melalui serangkaian tahap protonasi dan deprotonasi.
Oksigen karbonil diprotonasi, alkohol nukleofilik menyerang karbon positif, dan
eliminasi air akan menghasilkan ester yang dimaksud.
O
║
RCOH
suatu asam
karboksilat
+ R`OH
H
+
OH
│
R−C−OH
│
OR`
O
║
RCOR`
+ H2O
Perhatikan bahwa dalam reaksi esterifikasi, ikatan yang terputus adalah
ikatan C−O (dari) asam karboksilatlah dan bukan ikatan O−H dari sama atau
ikatan C−O dari alkohol.
Reaksi esterifikasi bersifat reversible. Untuk memperoleh rendemen tinggi
dari ester itu, kesetimbangan harus digeser kearah sisi ester. Suatu teknik untuk
mencapai ini adalah menggunakan salah satu zat pereaksi yang murah secara
berlebihan. Teknik lain ialah membuang salah satu produk dari dalam campuran
reaksi (misalnya, dengan destilasi air secara azeotropik).
Dengan bertambahnya halangan sterik dalam zat-antara, laju pembentukan
ester akan menurun. Rendemen esternya pun berkurang. Alasannya ialah karena
esterifikasi itu merupakan suatu reaksi yang bersifat reversible dan spesi yang
kurang terintangi (pereaksi) akan lebih disukai. Jika suatu ester yang meluah
(bulky) harus dibuat, maka lebih baik digunakan jalur sintetik lain, seperti reaksi
antara suatu alkoholdan suatu anhidrida asam atau suatu klorida asam, yang lebih
relative daripada asam karboksilat dan yang bereaksi dengan alkohol secara
reversibel.
Ester fenil (RCO2C6H5) umumnya tidak dibuat secara langsung dari fenol
dan asam karboksilat karena kesetimbangan lebih cenderung bergeser kesisi asam
fenol daripada ke sisi ester. Ester fenil, seperti ester-ester meluah, dapat diperoleh
dengan menggunakan derivate asam yang lebih relatif.
8. Reduksi Asam Karboksilat
Karbon karbonil suatu asam karboksilat berada pada keadaan oksidasi
tertinggi yang dapat dicapai oleh karbon dan masih tetap merupakan bagian dari
suatu molekul organik. (keadaan oksidasi lebih tinggi berikutnya adalah dalam
CO2.) Kecuali terhadap pembakaran atau oksidasi oleh reagensia yang sangat
kuat, seperti H2SO4−CrO3 panas (larutan pembersih), gugus asam karboksilat
bersifat lambat kearah reaksi oksidatif.
CH3CO2H
asam asetat
( 1 ) L iA lH
( 1 ) L iA lH
CO 2 H
4
(2 ) H 2O . H
CH3CH2OH
etanol
+
4
(2 ) H 2O . H
CH 2 OH
+
asam karboksilat
benzil alkohol
9. Asam Karboksilat Polifungsional
Asam-asam dikarboksilat dan asam-asam karboksilat yang mempunyai
gugus fungsional yang lain sering menunjukkan sifat kimia yang unik.
a. Keasaman asam-asam dwibasa
Suatu asam dwibasa (dibasic acid) ialah asam yang bereaksi dengan dua
ekuivalen basa (1,0 mol asam bereaksi dengan 2,0 mol basa). Istilah asam diprotic
(2 proton yang bersifat asam) mungkin merupakan istilah yang lebih tepat. Pada
umumnya, kimia asam karboksilat dwibasa mirip dengan kimia asam
monokarboksilat, namun beberapa perbedaan akan dibahas.
Dengan asam dwibasa apa saja (anorganik maupun organik), ion hidrogen
yang pertama lebih mudah dibuang daripada yang kedua. Jadi, K1 (tetapan
keasaman untuk ionisasi H+ pertama) lebih besar daripada K2 (tetepan untuk
ionisasi H+ kedua), dan harga pK1 lebih kecil daripada harga pK2. Selisih antara
pK1 dengan pK2 berkurang bila jarak antara gugus-gugus karboksilat bertambah
besar.
HO2CCH2CO2H
asam malonat
pK1 = 2,83
HO2CCH2CO2−
pK2 = 5,69
+ H2O
HO2CCH2CO2−
+ H3O+
+ H2O
−
+ H3O+
O2CCH2CO2−
b. Pembentukan anhidrida oleh asam dwibasa
Suatu anhidrida asam karboksilat mempunyai dua molekul asam
karboksilat yang digabung menjadi satu dengan melepaskan air.
O
O
║
║
RC−OH HO−CR
dua asam karboksilat
O
O
║
║
RC−O−CR
suatu anhidrida
Tabel 7. Harga pKa beberapa dwiasam
Nama Trivial
oksalat
malonat
suksinat
glutarat
adipat
pimelat
o-ftalat
Struktur
HO2C−CO2H
HO2CCH2CO2H
HO2C(CH2)2CO2H
HO2C(CH2)3CO2H
HO2C(CH2)4CO2H
HO2C(CH2)5CO2H
CO2H
pK1
1,2
2,8
4,2
4,3
4,4
4,5
2,9
pK2
4,7
5,7
5,6
5,4
5,4
5,4
5,5
CO 2H
c. Dekarbosilasi asam β-keto dan β-dwiasam
Memanaskan sebagian besar asam karboksilat dengan begitu saja tidak
akan menghasilkan suatu reaksi kimia. Namun suatu asam karboksilat dengan
suatu gugus β-karbonil akan mengalami dekarboksilasi (kehilangan CO 2) bila
dipanaskan. (temperatur tergantung menurut keperluan masing-masing senyawa).
Umum:
O
O
║
║
RCCH2COH
suatu asam β-keto
O
O
║
║
CH3CCH2COH
OO
║║
CCH2COH
K a lo r
K a lo r
K a lo r
O
║
RCCH3 + CO2
suatu keton
O
║
CH3CCH3 + CO2
O
║
CCH3 + CO2
Perhatikan bahwa keadaan transisi siklik hanya suatu gugus karbonil β
terhadap gugus karboksil. Gugus karbonil ini tidak memerlukan gugus keton.
Suatu β-dwiasam juga mengalami dekarboksilasi bila dipanaskan. Dekarboksilasi
asam-asam malonat tersubstitusi adalah penting khususnya dalam sintesis organik.
Beberapa asam α karbonil, seperti asam oksalat, dapat juga menjalani
dekarboksilasi. Dekarboksilasi asam α-keton lazim dalam system biologis dalam
mana reaksi dikatalis oleh enzim.
O O
║ ║
HOC−COH
asam oksalat
O O
║ ║
CH3C−COH
asam pivurat
terbentuk dalam metabolisme glukosa
150
o
HCO2H + CO2
asam format
O
║
CH3CH + CO2
asetaldehida
e n z im
d. Asam karboksilat tak jenuh-α,β
Suatu ikatan rangkap terpencil (terisolasi) dalam suatu asam karboksilat
tak jenuh bersifat bebas (tidak bergantung) pada gugus karboksil. Namun suatu
ikatan rangkap terkonjugasi dan gugus karboksil, dapat bereaksi adisi-1,4. Reaksireaksi ini berlangsung dengan cara yang sama seperti aldehida atau keton tak
jenuh-α,β.
H
NH3
CO 2H
+
HO 2C
H
+
N H 4C l
180
asam fumarat
NH3
│
−
O2CCHCH2CO2H
asam aspartat
suatu asam amino
protein
dalam
10. Penggunaan Asam Karboksilat dalam Sintesis
Dalam banyak reaksi, halide asam atau anhidrida asam memberikan
rendemen yang lebih baik; seperti misalnya esterifikasi. Namun asam itu sendiri
biasanya mudah diperoleh. Oleh karena itu seorang ahli kimia harus
mempertimbangkan antara waktu dan biaya terhadap semua rendemen.
B. DERIVAT ASAM KARBOKSILAT
Derivat asam karboksilat adalah senyawa yang menghasilkan asam
karboksilat bila direaksikan dengan air.
O
║
CH3COCH2CH3 + H2O
etil asetat
O
║
CH3CN2
+ H2O + H+
asetamida
H + , k a lo r
k a lo r
O
║
CH3COH + HOCH2CH3
asam asetat
O
║
CH3COH + NH4+
O
║
R−C−OR
suatu ester
O
║
R−C−Cl
suatu halida asam
O
║
R−C−NH2
suatu amida
O
O
║
║
R−C−O−C−R
suatu anhidrida
Asam karboksilat dalam beberapa derivatnya terdapat dalam alam.
Sekedar beberapa contoh: Lemak adalah trimester, lilin adalah monoester dan
protein adalah poliamida. Halida asam tidak pernah dijumpai dalam alam, dan
anhidrida jarang ditemui. Satu contoh anhidrida,yang terdapat dalam alam ialah
kantaridin, suatu anhidrida silik yang terdapat pada lalat spanyol. Kantaridin
merupakan zat iritasi dalam saluran penting. Orang yunani dan romawi kuno
menggunakan lalat yang dikeringkan sebagai perangsang seks (aphrodisiac), dan
juga dikenal sebagai penghilang kutil.
Tabel 8. Beberapa devirat asam karboksilat
Kelas
Halida asam
Contoh
Nama Trivial
Asetil klorida
Benzoil klorida
Struktur
CH3COCl
COCl
Anhidrida asam
(CH3CO)2O
CO
Ester
2O
CH3CO2CH2CH3
CO 2 CH 3
Amida
CH3CONH2
CONH 2
Nitril
CH3CN
CN
Anhidrida asam asetat
Anhidrida asam benzoat
Etil asetat
Metil benzoat
Asetamida
Benzamida
Asetonitril
Benzonitril
1. Kereaktifan Derivat Asam Karboksilat
Derivat asam karboksilat mengandung gugus pergi yang terikat pada
karbon asli sedangkan aldehida dan keton tidak. Biasanya reagensia mengadisi
pada gugus karbonil dari keton atau aldehida, tetapi mensubtitusi untuk gugus
pergi tersebut dalam derivate asam.
Adisi:
O
║
CH3CCH3
OH
│
CH3−C−CH3
│
CN
H C N
Substitusi:
O
║
CH3C−Cl
O
║
H 2O
CH3C−OH + HCl
gugus pergi yang baik
Gugus pergi yang baik merupakan suatu basa lemah.Oleh karena itu Cladalah gugus pergi yang baik tetapi –OH dan –OR merupakan gugus pergi yang
jelek. Kereaktifan senyawa karbonil terhadap subtitusi pada karbon karbonil dapat
dianggap desebabkan oleh kebasaan gugus perginya:
O
║
−
–
–
–
CH3
NH2
OR
OCR
X−
Berkurangnya kebasaan (bertambah mudahnya untuk ditukargantikan)
O
║
R−C−R
O
O
O O
║
║
║ ║
RC−NH2
RC−OR`
RC−OCR
bertambahnya kereaktivan
O
║
RC−Cl
Klorida asam dan anhidrida asam, yang mempunyai gugus pergi yang
baik, mudah diserang oleh air. Oleh karena itu, tidak diharapkan bahwa senyawa
ini terdapat dalam sel tumbuhan atau hewan. Namun karena kereaktivitannya yang
tinggi, derivate asam ini sangat berharga dalam sintesis senyawa organik lain.
Suatu asam karboksilat yang agak tak reaktif dapat diubah menjadi salah satu
derivat yang lebih aktif dan kemudian diubah menjadi keton, ester atau suatu
amida.
Ester dan amida relatif stabil dalam air. Dalam lab, senyawa ini
memerlukan suatu asam atau basa dan biasanya dipanaskan agar bereaksi. Dalam
alam, enzim dapat mengambil alih peranan asam atau basa dan kalor.
2. Sifat Spektral Derivat Asam Karboksilat
Spektra nmr dari derivat asam karboksilat menyajikan sedikitinformasi
mengenai fungsionalitas dalam senyawa-senyawa ini. Isyarat untuk hidrogen α
dari senyawa karbonil ini tergeser sedikit kebawah-medan dari isyarat untuk
hidrogen alifatik biasa karena berkurangnya pemerisaian oleh atom karbon
karbonil yang bermuatan positif parsial. Perhatikan bahwa hidrogen α dari suatu
asam klorida menunjukkan geseran kimia yang lebih besar daripada hidrogen α
derivat asam lainnya. Geseran kimia yang besar ini timbul karena lebih besarnya
kemampuan Cl (dibandingkan O atau N) untuk menarik rapatan electron dari
ikatan didekatnya.
δ dalam ppm:
CH3CN
2,00
O
O
O
O
║
║
║
║
CH3COCH3 CH3CNH2
CH3COH CH3CCl
2,03
2,08
2,10
2,67
Naiknya geseran kimia untuk hidrogen α
Spektra ir dari derivat asam memberikan lebih banyak informasi mengenai
tipe gugus fungsional daripada yang diberikan oleh spektra nmr. Kecuali untuk
nitril, sifat utama yang khusus dari spektra ir semua derivat asam karboksilat ialah
absorpsi karbonil pada sekitar 1630-1840 cm-1 (5,4-6 μm). Anhidrida dan ester
juga menunjukkan absorpsi C−O dalam daerah 1050-1250 cm-1 (8-9,5 μm).
O
║
RCCl
O
║
RCNH2
menunjukkan C═O
O
║
RC−OR
O
O
║
║
RC−O−CR
juga menunjukkan C−O
a) Klorida Asam
Absorpsi inframerah karbonil dari klorida asam dijumpai pada frequensi
yang sedikit lebih tinggi daripada resapan untuk derivat asam lain. Tidak ada lagi
sifat khusus lain dalam spectrum inframerah yang menandakan bahwa “inilah
klorida asam.”
b) Anhidrida
Anhidrida asam karboksilat mempunyai dua gugus C═O, umunya
menunjukkan peak karbonil rangkap dalam spectrum irnya. Anhidrida juga
menunjukkan suatu pita uluran C−O sekitar 1100 cm-1 (9 μm).
c) Ester
Absorpsi ir karbonil dari ester alifatik dijumpai sekitar 1740 cm -1 (5,75
μm). Namun ester terkonjugasi (baik ester tak jenuh –α,β ataupun ester α−aril).
Menyerap pada frequensi sedikit lebih rendah, sekitar 1725 cm-1 (5,8 μm). Ester
juga menunjukkan absorpsi uluran C−O dalam daerah sidik jari.
d) Amida
Posisi resapan gugus karbonil suatu amida beranekaragam dan bergantung
pada sejauh mana pengikat – hidrogen antara molekul-molekul. Spektrum ir dari
suatu amida cair murni (pengikat hidrogen maksimum) menunjukkan suatu peak
yang disebut pita amida I sekitar 1650 cm-1 (6,0 μm).
Pita amida II tampak antara 1515-1670 cm -1 (6,0-6,6 μm), tepat disebelah
kanan resapan C═O. Resapan ini ditimbulkan dari tekukan NH. Oleh karena itu
amida terdistribusi, atau tersier, tidak menunjukkan pita II ini.
Vibrasi uluran NH menimbulkan resapan disebelah kiri absorpsi CH
alifatik pada 3125-3570 cm-1 (2,8-3,2 μm). (Kira-kira daerah ini sama dengan
daerah dimana NH amina dan OH menyerap). Amida primer (RCONH 2)
menunjukkan peak rangkap dalam daerah ini. Amida sekunder (RCONHR),
dengan hanya satu ikatan, menunjukkan suatu peak tunggal. Amida tersier
(RCONR2), tanpa NH, tidak menunjukkan resapan dalam daerah ini.
e) Nitril
Resapan C≡N dijumpai dalam daerah ikatan rangkap tiga dari spectrum ir
2200-2300 cm-1 (4,3-4,5 μm) dan dengan intensitas antar medium ke lemah.
3. Halida Asam
Unsur halida (F,Cl,Br,I) bereaksi dengan
Struktur :
cara sempurna karena klorida asam yang paling
populer dari halida asam, maka diskusi dibatasi
O
R
C
hanya mengenai senyawa ini.
hal
Tata nama Klorida Asam:
Klorida asam diberi nama menurut nama asam karboksilat induknya,
dengan imbuhan asam-at diubah menjadi –il klorida.
IUPAC
trivial
O
║
CH3CCl
etanoil klorida
asetil klorida
Pembuatan Klorida Asam:
O
║
CH3CH2CCl
propanoil klorida
propionil klorida
O
║
CH3CH2CH2CCl
butanoil klorida
butiril klorida
hal : Cl, Br, I
Klorida asam dapat diperoleh langsung dari asam karboksilat induknya
menjadi reaksi dengan ionil klorida (SOCl2) atau zat penghalogenan aktif lain,
seperti fosforus triklorida (PCl3):
O
║
RCOH + SOCl2
Suatu asam karboksilat
O
║
3 RCOH + PCl3
O
║
RCCl + SO2 + HCl
Suatu klorida asam
O
║
RCCl + H3PO3
Atau dapat digambarkan sebagai berikut:
O
CH3
C
O
OH + Cl
asam asetat
S
Cl
tionil klorida
CH3
C
Cl
+
HCl + SO2
asetil klorida
O
O
C
asam benzoat
OH + PCl5
C
Cl + POCl3 + HCl
benzoil klorida
Reaksi Klorida Asam:
Halida asam adalah yang paling reaktif diantara semua derivat asam
karboksilat. Ion halide merupakan gugus pergi yang baik. Teikta pada karbon
positif dari gugus karbonil, ion ini lebih mudah ditukargantikan daripada bila
terikat pada karbon alkil. Dalam mekanisme umum dibawah ini untuk reaksi
antara suatu klorida asam dan suatu nukleofil, perhatikan bahwa penukargantian
Cl- bukanlah penukargantian sederhana seperti sebuah reaksi SN2. Reaksi itu
terdiri dari dua tahap: (1) Adisi nukleofil pada gugus karbonil, disusul oleh (2)
Eliminasi ion klorida. Hasil reaksi ini ialah suatu subtitusi asli nukleofil, yang
berarti “subtitusi nukleofil pada suatu karbon asli (RCO−).”
Hidrolisis. Pemaksapisahan oleh air, yang disebut hidrolisis, merupakan
reaksi yang khas antara suatu florida asam dan suatu nukleofil. (Karena pengikat
hidrogen dan pengaruh solvasi, maka mekanisme sebenarnya lebih rumit.)
Hidrolisis klorida asam karboksilat menghasilkan asam karboksilatnya:
O
O
CH3
C
Cl
+ H2O
CH3
asetil klorida
OH + HCl
C
asam asetat
Meskipun semua klorida asam menjalani hidrolisis asam untuk
menghasilkan asam karboksilat dan hidrolisis basa untuk mendapatkan garagaram asam karboksilat, laju reaksinya beranekaragam. Suatu klorida asam yang
memiliki gugus alkil meluah (bulky) yang terikat pada gugus karbonil akan
bereaksi lebih lambat daripada klorida asam dengan gugus alkil kecil. Misalnya
asetil klorida bereaksi dengan hamper meledak dengan air, namun butanoil klorida
memerlukan reflux lembut.
Efek ukuran gugus alkil pada laju reaksi adalah pada kelarutan dalam air,
bukannya efek karena halangan sterik. Suatu klorida asam dengan gugus alkil
kecil adalah lebih mudah larut dan bereaksi dengan lebih cepat. Bertambahnya
ukuran bagian alkil dari molekul menyebabkan klorida asam itu kurang dapat
larut dalam air; reaksinya menjadi lebih lambat. Jika hidrolisis perbagi klorida
asam dilakukan dalam suatu pelarut lambat yang melarutkan klorida asam dan air,
maka laju hidrolisis ternyata hampir sama.
Reaksi dengan Alkohol. Klorida asam karboksilat bereaksi dengan alcohol
atau fenol membentuk ester dengan katalis basa organik.
CH3
O
CH3
C
Cl
+ CH3
C
CH3
O
OH
piridin
CH3
CH3
Reaksi dengan Ammonia atau Amina
C
O
C
CH3
CH3 + HCl
O
O
CH3
Cl + 2NH3
C
CH3
C
NH2 + NH4Cl
asetamida
O
C
O
Cl
+ 2CH3NH2
C
Cl
NHCH3
+
+ CH3NH3 Cl
-
N-metil benzamida
4. Anhidrida Asam Karboksilat
Struktur :
O
R' C
O
R' C
O
Tata Nama :
Dinamakan sesuai dengan nama asam karboksilat dengan menambah
akhiran anhidrida
O
CH3
C
O
O
C
O
CH3
CH3
CH2
C
O
O
C
CH3
CH2
propanol anhidrida
asetat anhidrida
Pembuatan anhidrida asam karboksilat:
Umumnya dibuat di laboratorium. Anhidrida asam karboksilat yang umum
digunakan adalah asetat anhidrida dan tersedia secara comersial.
Reaksi Anhidrida Asam:
a) Hidrolisis
Hidrolisis anhidrida asam dalam larutan asam atau basa menghasilkan 2
asam karboksilatnya.
O
CH3
C
O
O
O
C
CH3 + H2O
asetat anhidrida
CH3
C
O
OH + OH
C
CH3
asam asetat
b) Reaksi dengan Alkohol
Reaksi anhidrida asam dengan alkohol menghasilkan ester dan asam
karboksilat.
O
CH3
C
O
O
O
CH3 + CH3OH
C
CH3
metanol
asetat anhidrida
OH
CO2H
OCH3 + CH3
C
C
OH
asam asetat
metil asetat
O
+ CH3
C
O
O
O
?
CH3
C
asam salisilat
c) Reaksi dengan Ammonia
Anhidrida bereaksi dengan ammonia (sangat cepat) menghasilkan suatu
amida dan satu garam karboksilat.
O
CH3
OH
O
O
C
C
CH3
CH3
+ 2 NH3
C
O
O
CH3
C
NH2
O
CH3
C
asetamida
O
NH2 + CH3
C
-
O NH4
+
ammonium asetat
5. Amida
Struktur :
R
C
O
NH2
Tata Nama :
a)
Dinamai sesuai dengan nama asam karboksilatnya dikurangi akhiran oat dan
diganti dengan amida.
O
C
O
CH3
C
NH2
NH2
asetamida
benzamida
O
O
CH3
CH
CH2
C
CH3
NH2
CH3
3-metil butanamida
b)
CH2 CH2
C
NH2
butanamida
Jika pada atom N tersubstitusi gugus alkil, maka substituent alkil
ditunjukkan dengan memberi awalan N dimana alkil tersebut terikat.
O
H
C
N
O
CH3
CH3
CH2 C
C
NH
CH3
N, N - dimetilformamida
N - fenil propanamida
Sifat-sifat Fisik Amida:
dO d-
d+
C+ N H
d
+
Hd
CH3
a) Polar
b) Mudah larut di dalam air karena dengan adanya gugus C=O dan N-H
memungkinkan terbentuknya ikatan hidrogen.
O
CH3
C
N
Hd
H
+
ikatan hidrogen antara gugus-gugus amida
d- H
O
CH3
C
N
H
c) Umumnya berupa padat pada suhu kamar kecuali : formamida berbentuk
cair pada TR.
Pembuatan Amida :
Amida umumnya disintesis di laboratorium melalui beberapa cara :
a) Reaksi anhidrida dengan ammonia
CH3
O
O
C
O
O
CH3 + 2 NH3
CH3
asetat anhidrida
O
C
NH2 + CH3
C
O- NH4+
asetamida
b) Reaksi ester dengan ammonia
O
CH3
O
OCH2CH3 + NH3
C
CH3
etil asetat
C
NH2 + CH3CH2OH
asetamida etanol
c) Reaksi klorida asam dengan ammonia
O
CH3
O
Cl + 2 NH3
C
CH3
C
NH2 + NH4+Cl-
asetamida
asetil klorida
d) Pemanasan garam ammonium karboksilat
O
CH3
C
O
O- NH4+
D
ammonium asetat
CH3
C
NH2 + H2O
asetamida
Hidrolisis amida :
Amida sangat kuat/tahan terhadap hidrolisis. Tetapi dengan adanya asam
atau basa pekat, hidrolisis dapat terjadi menghasilkan asam karboksilat.
O
O
C
NH2 + H2O
35% HCl
refluks
C
OH + NH4Cl
6. Penggunaan Derivat Asam Karboksilat dalam Sintesis
Asam karboksilat dan derivat (turunan-turunannya) semua bersifat dapat
diubah satu menjadi yang lain secra sintetik. Namun dari antara derivat asam
karboksilat ini, halide asam dan anhidridalah agaknya paling yang serbaguana,
karena keduanya lebih reaktif daripada senyawa karbonil lain. Keduanya dapat
digunakan untuk mensintesis ester yang terintangi (secara sterik) dan ester fenil,
yang tidak dapat dibuat dengan rendemen yang baik dengan pemanasan RCO 2H
dan R`OH dengan katalis asam, karena kesetimbangan tidak menguntungkan.
Meskipun ester tidak sereaktif klorida asam atau anhidrida, mereka
berguna dalam sintesis ankohol (dengan reduksi atau dengan reaksi Grinard) dan
merupakan bahan awal yang berharga dalam mensintesis molekul rumit.
BAB III
PENUTUP
A. Simpulan
Asam karboksilat adalah asam organik yang diidentikkan dengan gugus
karboksil. Asam karboksilat merupakan asam Bronsted-Lowry (donor proton).
Garam dan anion asam karboksilat dinamakan karboksilat. Asam karboksilat
merupakan senyawa polar, dan membentuk ikatan hidrogen satu sama lain. Pada
fasa gas, Asam karboksilat dalam bentuk dimer. Dalam larutan Asam karboksilat
merupakan asam lemah yang sebagian molekulnya terdisosiasi menjadi H+ dan
RCOO-.
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.