Laporan Praktikum Kimia Organik Percobaan Asam Karboksilat [PDF]

Citation preview

MAKALAH KIMIA ORGANIK II



1



BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Asam Karboksilat merupakan senyawa karbon yang mengandung gugus fungsi karboksil -COOH yang terikat ke suatu gugus alkil R. Gugus -COOH bersifat kompleks karena terdiri dari suatu gugus hidroksil -OH seperti halnya alkohol dan gugus krbonil -CO- seperti aldehida dan keton. Asam Karboksilat yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut asam alkanoat . Asam alkanoat dapat mengandung lebih dari satu gugus -COOH, yakni asam alkanadioat yang mengandung 2 gugus -COOH, asam alkanatrioat yang mengandung 3 gugus -COOH dan sebagainya. Asam karboksilat dan alkil alkanoat memiliki rumus molekul sama yaitu CnH2nO2, tetapi memiliki gugus fungsi berbeda. Rumus umum asam karboksilat: R-COOH.Asam karboksilat banyak digunakan dalam industri makanan, minuman dingin. Sebagai contoh, asam asetat digunakan sebagai cuka. Garam natrium dari beberapa asam organik yang digunakan sebagai pengawet makanan,sebagai koagulan dalam pembuatan karet.Asam organik digunakan untuk pembuatan berbagai obat-obatan seperti aspirin, Fenasetin, digunakan dalam pembuatan sabun. Sabun adalah garam-garam natrium kalium dari asam lemak yang lebih tinggi seperti asam stearat. I.2 Tujuan 1. Agar mahasiswa dapat mengetahui rumus struktur serta tata nama asam karboksilat 2. Agar mahasiswa dapat mengetahui reaksi-reaksi pada asam karboksilat 3. Agar mahasiswa dapat mengetahui cara-cara pembuatan asam karboksilat I.3 Manfaat 1. Untuk mengetahui cara penulisan dan tata nama Asam Karboksilat. 2. Untuk mengetahui kegunaan Asam karboksilat.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



2



3. Untuk mengetahui dampak kegunaan asam karboksilat.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



3



BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Nomeklatur Asam Karboksilat



Tata Nama 1. Cara rasional (I. U C.) (1) Asamnamahidrokarbon —a +oat (1 COOH)



Asam



nama



hidrokarbon



dibubuhi



dioat



(2



(2) Nama hidrokarbon — 1 H +1 COOH— COOH sebagai substituen Nama : asam nama hidrokarbon + karboksilat (1 COOH)



Asam nama hidrokarbon + dikarboksilat (2 COOH) : asam 1,4 butana dikarboksilat Asam nama hidrokarbon + trikarboksilat (3 COOH)



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



COOH)



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



4



1. Namatrivial: dengan akhiran kata –at. HCOH



: asam format (1 C)



asam kaprilat (8 C)



CH3COOH



: asam asetat (2 C)



asam kaprat (10 C)



Dst



: asam propionate (3 C)



asam laurat (12 C)



: asam butirat (4 C)



asam miristat (14 C)



: asam valerat (5 C)



asam palmitat (16 C)



: asam kaproat (6 C)



asam stearate (18 C)



Asam – asam dikarboksilat HOOC – COOH



: asam oksalat



HOOC – CH2 – COOH



: asam malonat



HOOC – (CH2)2 – COOH



: asam suksinat



HOOC – (CH2)3 – COOH



: asam glutarat



HOOC – (CH2)4 – COOH



: asam adipat



HOOC – (CH2)5 – COOH



: asam pimelat



HOOC – (CH2)6 – COOH



: asam suberat



HOOC – (CH2)7 – COOH



: asam aselat



Dianggap turunan dari asam asetat kalau –COOH terikat pada atom C sekunder atau tersier.



: asam dietil asetat (asam β etil butirat)



Menurut I: Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



5



1. Alkanoil (asam alkanoat – asam – at + il) Misalnya:



(propanoil) 2. Alkane karbonil Misalnya:



(propane karbonil)



Menurut II:  Formil  Asetil  Propionil  Butiril  Valeril  Lauroil  Miristoil  Palmitoil  Stearoil Dari asamoksalat:



Pembuatan: (1) Oksidasi senyawa anorganik tertentu: alcohol primer, aldehida, keton, dan sebagainya. (2) Hidrolisis nitril (R - C = N) dikataliskan oleh asam atau basa



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



6



3H2O



R–C=N



R – COOH + NH3



Bila dipakai dalam larutan HCl



R – COOH + NH4Cl



Bila dipakai dalam larutan NaOH



R – COONa + NH3



(3) Hidrolisis ester (terutama lemak)



Pada penyabunan (hidrolisis dengan larutan basa) lemak terdapat gliserol dan sabun. (4) Untuk asam aromatic:



Sifat-Sifat fisik: 1. Asosiasi: Molekul-molekul asam karboksilat membentuk ikatan hydrogen sehingga terjadi dimer-dimer.



AkibatAkibat dari ini: -



Titik didih lebih tinggi dari apa yang diharapkan dari BM nya



-



Kelarutan dalam H2O lebih tinggi



Keempat pertama larut dalam H2O 2. Dalam H2O terjadi: H2O + R – COOH ----------- H3O+ + R – COOReaksi-reaksi: Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



7



(1) Pembentukan garam dengan basa (misalnya: NaOH, Na2Co3) (2) Pembentukan anhidrida



(3) Pembentukan halide asam



(4) Pembentukan ester



(5) Oksidasi: dari asam monokarboksilat hanya



yang mudah



dioksidasi. Dalam tubuh kita terjadi oksidasi dari asam-asam (yang kebanyakan mempunyai jumlah C genap) dimana sebagian hasil akhir terdapat CH3COOH.Pada oksidasi ini terdapat energy. Berbagai enzima mempunyai peranan antara lain Co-enzim A yang mempunyai gugus –SH bebas. (6) Penghaloan: hanya asam yang mempunyai H α dapat dihalogenkan.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



8



TATA NAMA ASAM KARBOKSILAT Pemberian nama pada senyawa asam karboksilat tergantung pada kompleksitas



molekul



asam.



Pemberian



nama



asam



karboksilat



yangberasaldanhidrokarbon terbuka rantai lurus dilakukan dengan mengganti akhiran –ana dengan –oat , dimana atom karbon karboksilat diberi nomor satu.



Sedangkan untuk senyawa yang mempunyai guguskarboksilat yang berikatan dengan suatu cincin, akhirannya adalah asam karboksilat. Posisi asam karboksilat berada pada nomor C-1, bukan merupakan nomor dirinya sebagaimana contoh senyawa diatas.



Pemberian nama berdasarkan sistem trivial menggunakan huruf Yunani α, β, γ, δ, ε, dan seterusnya dimulai dari karbon yang berada disebelah atom karbon gugus karboksilat.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



9



Pada tabel diberikan beberapa nama trivial asam karboksilat dan penamaan gugus asil yang merupakan juga turunan dari nama sistem trivial. Tabel 10.1 Nama Trivial beberapa asam karboksilat dan gugus asil AsamKarboksilat



GugusAsil



Struktur



Nama



Struktur



Nama



HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH CH3CH2CH2COOH (CH3)3CCOOH HOOCCOOH HOOCCH2COOH HOOC(CH2)2COOH HOOC(CH2)3COOH H2C==CHCOOH



Formiat Asetat Propionat Butirat Pivalik Oksalat Malonat Suksinat Glutarat Akrilat



HCO— CH3CO— CH3CH2CO— CH3CH2CH2CO— (CH3)3CCO— -OCCO-OCCH2CO-OC(CH2)2CO-OC(CH2)3COH2C==CHCO—



Formil Asetil Propionil Butiril Pivaloil Oksalil Malonil Suksinil Glutaril Akriloil



Benzoat



Benzoil



II.2 STRUKTUR DAN SIFAT FISIK ASAM KARBOKSILAT Struktur asam karboksilat berbentuk planar, Karena asam karboksilat mempunyai hibridisasi sp2 seperti yang dimiliki oleh senyawa aldehida atau keton. Bentuk planar karboksilat terjadi pada ikatan C-C-O dan O=C-O dengan membentuk sudut kira-kira 120o. Asam asetat sebagai model dapat dilihat pada tabel 10.2.



Tabel 10.2 Parameter fisik asam asetat SudutIkatan C—C=O



Derajat (o) 119



PanjangIkatan C—C



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



Angstrom Å 1,52



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



10



C—C—OH O=C—OH



119 122



C=O C—OH



1,25 1,31



Dalam molekul asam karboksilat memiliki kekuatan yang sangat kuat. Hal ini disebabkan adanya ikatan hydrogen seperti yang terjadi pada molekul alcohol. Asam Karboksilat umumnya berada dalam bentuk dimer lingkar yang kuat disebabkan oleh terbentuknya dua ikatan hydrogen.



Ikatan



hydrogen yang kuat ini mempengaruhi titik didih, sehingga asam



karboksilat mempunyai titik didih lebih besar dari alkohol yang bersesuaian. Asam Karboksilat Nama



Struktur



Alkohol Titik



Nama



Struktur



Titik



didih



didih



(°C)



(°C)



Formiat



HCOOH



100,7



metanol



CH3OH



64,5



Asetat



CH3COOH



117,9



Etanol



CH3CH2OH



78,3



Proponat



CH3CH2COOH



141



Propanol



CH3CH2CH2OH 97



Butanoate



CH3(CH2)2COOH 164



butanol



CH3(CH2)3OH



118



benzoat



C6H5COOH



Benzil



C6H5CH2OH



205



249



alkohol



II.3 GARAM DARI ASAM KARBOKSILAT Kesamaan dari karboksilat jauh lebih kecil dari asam-asam mineral seperti asam sulfat, asam hidroklorit, asam nitrat, dan lainnya. Namun demikian, asam karboksilat masih jauh lebih asam daripada asam-asam organic (alcohol, asetilena), sedangkan keasaman alcohol beserta asetilena lebih besar daripada air. Larutan hidroksida dapat mengubah asam karboksilat menjadi garam, sedangkan asam mineral dapat mengubah garam menjadi asam karboksilat kembali. Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



11



Garam-garam karboksilat dari logam alkali (natrium, kalium, dan ammonium) larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut nonpolar. Sebagian besar garam logam berat (besi, perak, atau tembaga) tidak larut dalam air.



II.4 PEMBUATAN ASAM KARBOKSILAT Asam karboksilat rantai lurus dari atom C6 sampai dengan atom C18 banyak tersedia secara komersial, demikian pula sebagai asam aromatic sederhana. Beberapa asam karboksilat dapat dibuat dengan metode-metode berikut ini: 1. Oksidasi alcohol primer dan alkali benzena 2. Adisi karbondioksida pada pereaksi Gridnard 3. Hidrolisis nitril



II.4.1 Oksidasi alcohol primer dan alkali benzene Oksidasi alcohol akan melibatkan hilangnya satu atau lebih atom hidrogrn (hirogen-α) darikarbon yang mengikat gugus hidroksil. Produk yang dihasilkan bergantung dari adanya atom hirogen-α, sehingga membentuk alkohol primer, sekunder atau tersier. Perhatikan contoh reaksi di bawah ini:



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



12



II.4.2 ADISI KARBON DIOKSIDA PADA PEREAKSI GRIGNARD Pada reaksi sintesis asam karboksilat dengan menggunakan pereaksi Grignard, gas CO2 dialirkan kedalam larutan eter berisi pereaksi Grignard ddan es kering (CO2 padat) yang sekaligus berfungsi sebagai pendingin reaksi. Reaksi dan mekanisme yang terjadi ditunjukkan dibawah ini. Reaksi: R—X



R—MgX



R—COOMgX



R—COOH



R atau Ar Mekanisme:



Hidrolisis Nitril Nitril (r-cn) dihasilkan bila suatu alkil halida direaksikan dengan natrium sianida dalam pelarut dimetil sulfoksida. Reaksi ini berupa reaksi eksotermik yang berlangsung dengan cepat pada suhu kamar. Senyawa nitril yang dihasilkan kemudian dihidrolisis dalam asam sambil didihkan. Reaksi alkil halida dan sianida merupakan reaksi substitusi nukleofilik. Seperti diketahui bahwa asam HCN adalah asam lemah, sedangkan CN- adalah basa kuat, maka seperti yang diharapkan basa kuat dapat menarik ion hidrogen sehingga akan terjadi reakis eliminasi bersama reaksi substitusi. Perhatikan contoh reaksi di bawah ini



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



13



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



Reaksi eliminasi sulit berlangsung pada alkil halida sekunder dan reaksi



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



14



substitusi akan berlangsung dengan mudah pada senyawa alkil halida primer



II.5.1 Keasaman karboksilat Keasaman dari asam karboksilat ditentukan oleh mudahnya gugus –OH melepaskan ion hydrogen dari -OH pada alkohol. Mengapa demikian? Perhatikan struktur reaktan dan produk kedua senyawa tersebut di bawah ini.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



15



Pada reaksi kesetimbangan alkohol. ion alkoksida hanya mempunyai satu bentuk struktur. yaitu R-O- ;sedangkan pada asam karboksilat, ion karboksilat berada dalam dua bentuk resonansi I dan resonansi ll. Ini berarti ion karboksilat di stabilkan oleh adanya resonansi. Resonansi ini memudahkan pelepasan ion hydrogen sehingga keasaman dari asam karboksilat lebih besar daripada alkohol. Menurut teori resonansi, ion karboksilat berada dalam hibridisasi dari dua struktur dengan kestabilan yang sama. Atom karbon dihubungkan dengan atom oksigen di mana muatan negative terdistribusi sama di antara kedua atom oksigen, dan panjang ikatan dari dua ikatan karbon-oksigen adalah identik



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



16



II.5.2 Pengaruh substituent terhadap keasaman Kekuatan keasaman asam karboksilat sangat dipengaruhi oleh adanya substituen yang terikat pada gugus alkil yang mengikat -COOH. Faktor yang dapat menstabilkan ion karboksilat akan meningkatkan keasaman asam karboksilat. Sebaliknya, faktor-faktor yang menurunkan kestabilan ion karboksilat juga akan menurunkan keasaman asam karboksilat.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



17



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



Meskipun benzene dan alkane tidak reaktif terhadap oksidator seperti KMnO4 dan K2Cr2O7, tetapi benzene memungkinkan substituent alkil menjadi mudah dioksidasi. Gugus alkil akan dioksidasi sehingga menghasilkan gugus -COOH yang berikatan langsung dengan inti benzene. Perhatikan contoh reaksi dibawah ini:



. Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



18



Konstanta keasaman senyawa asam karboksilat



Asam Karboksilat Asam karboksilat merupakan asam lemah, namun asam karboksilat masih jauh lebih asam daripada kelompok senyawa-senyawa orgnaik lainnya. Asam karboksilat yang mempunyai atom karbon lebih dari enam sedikit larut dalam air, tetapi garam karboksilat dari logam alkali sangat larut dalam air. Substituen penarik elektron akan memancarkan muatan negatif yang berarti menstabilkan anion dan menaikkan keasaman. Substuen pendorong elektron akan mengintensifkan ( memperkuat) muatan negatif yang berarti mendestabilkan anion dan menurunkan keasaman. Tabel dibawah ini menunjukkan harga Ka ( konstanta keasaman ) dari berbagai asam karboksilat dan asam karboksilat yang tersubstitusi dengan gugus penarik dan pendorong elektron.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



19



struktur asan karboksilat HCOOH CH3CHOOH Cl-CH2COOH Cl2-CHCOOH Cl3-C-COOH CH3CH2CH2COOH CH3CH2CHCl-COOH CH3CHClCH2-COOH Cl-CH2CH2CH2-COOH F-CH2COOH Br-CH2COOH I-CH2COOH C6H5-COOH C6H5CH2COOH p-O2NC6H4CH2COOH p-O2N-C6H4-COOH p-CH3-C6H4-COOH o-O2N-C6H4-COOH o-CH3-C6H4-COOH m-CH3-C6H4-COOH m-O2N-C6H4-COOH Tabel 10.4



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



Ka (konstanta keasaman) 17,7 x 10-5 1,75 x 10-5 136,00 x 10-5 5530,00 x 10-5 23.200,00 x 10-5 1,52 x 10-5 139,00 x 10-5 8,90 x 10-5 2,96 x 10-5 260,00 x 10-5 125,00 x 10-5 67,00 x 10-5 6,30 x 10-5 4,90 x 10-5 12,10 x 10-5 36,00 x 10-5 4,20 x 10-5 670,00 x 10-5 12,40 x 10-5 5,40 x 10-5 32,00 x 10-5



20



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



Pada asam karboksilat alifatik, adanya substituen halogen ( klor ) sebagai penarik elektron dapant menaikkan keasaman dariasam kloroasetat seratus kali dari asam asetat. Asam α-klorobutirat mempunyai kekuatan hampir sama dengan asam kloroasetat, tetapi jika substituen klor semakin menjauh dari gugus –COOH kekuatan asamnya menjadi semakin kecil. Perhatikan tabel 10.4. β-klorobutirat mempunyai kekuatan enam kali dari asam butirat, sedangkan γ-klorobutirat hanya lebih kuat dua kali dari asam butirat II.6. Reaksi-Reaksi Asam Karboksilat Seperti yang telah diketahui, asam karboksilat dalam beberapa hal mempunyai kesamaan dengan alcohol maupun aldehida. Sama seperti alcohol, asam karboksilat dapat dideprotonasi membentuk anion dan menjadi nukleofilik yang baik dalam reaksi SN2. Seoerti keton, asam karboksilat dapat diserang oleh nukleofilik pada gugus karbonil. Namun, demikian, asam karboksilat dapat mengalami reaksi spesifik lain yang tidak dapat terjadi pada senyyawa alcohol dan senyawa keton. Reaksi-reaksi asam karboksilat dapat dikelompokkan dalam empat kategori reaksi seperti terlihat pada gambar dibawah ini. Berikut ini adalah reaksi-reaksi yang umum pada asam karboksilat.



Reaksi reduksi asam karboksilat asam karboksilat dapat direduksi menggunakan LiAlH4 menghasilkan alcohol primer, tetapi hal ini tidak terjadi jika digunakan reduktor NaBH4. Reaksi baisanya dibantu dengan pemanasan.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



21



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



Pereaski lain yang dapat digunakan adalah berat dalam tetra hdirofuran (BH3/THF)



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



22



BAB III PENUTUP III.1 Kesimpulan 1. Gugus fungsi adalah atom atau gugus atom yang menjadi ciri khas suatu deret homolog. 2.



Setiap senyawa karbon yang mempunyai gugus fungsi berbeda akan mempunyai sifat yang berbeda pula.



3. Karboksilat merupakan senyawa asam dengan gugus fungsi karboksil. Gugus fungsi karboksil merupakan gabungan dari gugus karbonil dengan gugus fungsi hidroksil. 4. Asam karboksilat dapat dibuat dengan beberapa cara, yaitu Oksidasi alcohol primer dan alkali benzene, adisi karbondioksida pada pereaksi Gridnard serta hidrolisis nitril III.2 Saran Dari pembelajaran materi ini, diharapkan kita bisa mengerti tentang reaksi senyawa hidrokarbon. Jadi, belajar itu tidak hanya dari satu buku tetapi dari buku lain kita juga bisa, karena buku adalah ilmu pengetahuan untuk kita. Keraguan bukanlah lawan keyakinan, keraguan adalah sebuah elemen dari kegagalan. Dan kita tidak harus takut pada kegagalan. tetapi pada keberhasilan melakukan sesuatu yang tidak berarti.



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur



MAKALAH KIMIA ORGANIK II



23



DAFTAR PUSTAKA Riawan,S.1989.”Kimia Organik Edisi 1 “. Jakarta : Binarupa Aksara Riswiyanto.2009.”Kimia Organik”. Jakarta : Erlangga



Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur