Reaksi Esterifikasi

Pengertian Reaksi Esterifikasi

Esterifikasi adalah reaksi pengubahan dari suatu asam karboksilat dan alkohol menjadi suatu ester dengan menggunakan katalis asam. Reaksi ini juga sering disebut esterifikasi Fischer. Ester adalah suatu senyawa yang mengandung gugus -COOR dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibentuk dengan reaksi esterifikasi berkatalis asam. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi dapat balik (reversible).

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 pembentukan ester. Untuk alasan sterik, urutan reaktivitas alkohol untuk reaksi esterifikasi adalah metanol > alkohol 1º > alkohol 2º > alkohol 3º.

Contoh Reaksi Esterifikasi

Contoh reaksi esterifikasi adalah reaksi antara asam asetat dan etanol membentuk etil asetat. Reaksinya adalah:

Mekanisme Reaksi Esterifikasi

Seperti banyak reaksi aldehida dan keton, esterifikasi 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. Inilah mekanisme reaksi esterifikasi:

Perhatikan bahwa dalam reaksi esterifikasi, ikatan yang terputus adalah ikatan C-O asam karboksilat dan bukan -OH dari asam atau ikatan C-O dari alkohol.

Reaksi esterifikasi bersifat reversibel. Untuk memperoleh rendemen tinggi dari ester, kesetimbangan harus digeser ke arah sisi ester. Satu teknik untuk mencapainya adalah menggunakan salah satu zat pereaksi yang murah secara berlebihan. Teknik lain yaitu membuang salah satu produk 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 merupkan suatu reaksi yang bersifat dapat balik dan spesies yang kurang terintangi (pereaksi) akan lebih disukai. Jika suatu ester yang meruah (bulky) harus dibuat, maka lebih baik digunakan jalur sintesis lain, seperti reaksi antara alkohol dengan suatu anhidrida asam atau klorida asam, yang lebih reaktif daripada asam karboksilat dan dapat bereaksi secara tak dapat balik.

Ester fenil umumnya tidak dibuat dengan secara langsung dari fenol dan asam karboksilat karena kesetimbangan cenderung bergeser ke sisi pereaksi daripada produk. Ester fenil dapat diperoleh dengan menggunakan derivat asam yang lebih reaktif.

Reaksi Dekarboksilasi

Dekarboksilasi adalah lepasnya CO₂ dari gugus karboksil suatu senyawa. Hampir semua asam karboksilat jika dipanaskan pada suhu tinggi mengalami reaksi dekarboksilasi termal.

Pada suhu sedang, sebagian besar asam karboksilat tidak mengalami dekarboksilasi tetapi hanya melebur atau mendidih. Yang termasuk perkecualian adalah asam karboksilat yang mengandung gugus karbonil pada posisi β. Asam dengan tipe ini mengalami dekarboksilasi dengan cepat pada suhu sedang.

Reaksi dekarboksilasi seperti di atas merupakan sifat unik dari asam 3-oksokarboksilat (suatu asam β-keto) karena memang tidak dijumpai pada asam-asam β-keto yang lain. 

Keberadaan gugus karbonil yang berposisi β mempermudah dekarboksilasi, termasuk pula pada gugus -COOH atau -COOR (ester). Sebagai contoh, asam malonat dan asam malonat yang tersubstitusi akan mengalami dekarboksilasi bila dipanaskan pada suhu sedikit di atas titik leburnya.

Turunan Asam Karboksilat

Pengertian Turunan Asam Karboksilat

Turunan asam karboksilat adalah senyawa yang dapat menghasilkan suatu asam karboksilat bila senyawa tersebut bereaksi dengan air. Senyawa turunan (derivat) asam karboksilat merupakan suatu senyawa yang dapat disintesis menggunakan bahan awal asam karboksilat.

Jenis-jenis Turunan Asam Karboksilat

Ada banyak sekali contoh senyawa turunan asam karboksilat. Beberapa di antaranya adalah halida asam, anhidrida asam, ester, amida, dan nitril.

Halida Asam

Halida asam adalah senyawa turunan asam karboksilat dengan rumus molekul R(C=O)X. Penamaan halida asam sangat sederhana, yaitu dengan menyebutkan nama halida setelah gugus alkil. Salah satu contoh halida asam adalah asetil klorida dengan rumus struktur CH₃COCl.

Anhidrida Asam

Anhidrida asam adalah senyawa turunan asam karboksilat yang mempunyai gugus asil (RC=O) terikat pada oksigen sebagai pengganti hidrogen. Rumus umum anhidrida asam adalah ([RC=O]O[O=CR]). Tata nama anhidrida asam adalah dengan mengganti kata asam menjadi anhidrida. Contoh anhidrida adalah anhidrida asetat dengan rumus CH₃CO-O-OCCH₃.

Ester

Ester adalah senyawa asam karboksilat yang hidrogen pada gugus karboksil diganti menjadi gugus alkil. Ester merupakan senyawa yang terkenal mempunyai bau yang harum dan menyenangkan. Ester banyak ditemukan pada buah dan bunga. Sebagai contoh, isoamil asetat banyak ditemukan pada buah pisang. Maka dari itu, ester banyak digunakan sebagai bahan pembuatan parfum sintetis.

Senyawa isoamil asetat adalah ester penyusun aroma pisang.

Ester juga sering disebut alkil alkanoat. Tata nama ester adalah dengan menyebutkan gugus alkil diikuti dengan gugus asil dengan akhiran -at. Contoh ester adalah butil etanoat dengan rumus struktur CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃. Ester dihasilkan melalui reaksi esterifikasi (pengesteran). 

Amida

Amida adalah senyawa derivat asam karboksilat dengan gugus amino (-NH₂) terikat pada gugus karboksil sebagai pengganti atom hidrogen. Penamaan amida adalah dengan menghilangkan kata asam, dan akhiran -oat diganti dengan -amida. Contoh amida adalah etanamida dengan rumus struktur CH₃CONH₂.

Nitril

Nitril adalah senyawa yang mempunyai ikatan rangkap tiga C dengan N. Rumus umum nitril adalah RC≡N. Nitril terkenal sebagai senyawa yang sangat beracun. Penamaan senyawa nitril adalah dengan menambahkan akhiran -nitril setelah nama alkana. Contoh senyawa nitril adalah pentananitril dengan rumus struktur CH₃CH₂CH₂CH₂C≡N.

Spektrum Asam Karboksilat

Asam karboksilat merupakan senyawa organik yang mempunyai gugus C=O karbonil dan hidroksil (OH) asam yang menjadi satu dengan sebutan gugus karboksil. Gugus karboksil mempunyai spektrum IR dan NMR yang khas.

Spektrum IR Asam Karboksilat

Asam karboksilat baik sebagai cairan murni maupun larutan dengan konsentrasi di atas 0,01 M berada terutama dalam bentuk dimer mempunyai ikatan hidrogen, bukannya dalam bentuk monomer diskret. Karena itu spektrum inframerah asam karboksilat adalah spektrum dari dimernya. Karena adanya ikatan hdrogen, serapan uluran OH asam karboksilat sangat lebar dan intensif. Serapan OH mulai sekitar 3300 cm^-1 dan melandai ke dalam daerah serapan karbon hidrgen alifatik. Lebarnya pita OH asam karboksilat seringkali dapat mengaburkan serapan CH aromatik dan alifatik, maupun serapan OH atau NH lainnya pada spektrum yang sama.

Serapan karbonil asam karboksilat dijumpai pada kira-kira 1700-1725 cm^-1, dengan intensitas yang cukup kuat. Konjugasi menggeser serapan ini ke frekuensi yang lebih rendah yaitu 1680-1700 ^-1.

Daerah sidikjari dalam spektrum inframerah suatu asam karboksilat seringkali menunjukkan uluran C-O dan bengkokan OH. Vibrasi bengkokan OH lainnya dari dimer asam karboksilat menimbulkan serapan lebar di dekat 925 ^-1. Untuk lebih jelasnya, perhatikan spektrum IR fenil butanoat:

Spektrum NMR Asam Karboksilat

Dalam spektrum NMR, serapan proton asam dari asam karoksilat terlihat sebagai suatu singlet jauh di bawah medan (downfield) dengan δ = 10-13 ppm, di luar skala dari rentang spektrum yang biasa. Proton alfa hanya sedikit sekali dipengaruhi oleh gugus C=O, serapannya sedikit di bawah 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, karena proton karboksilat tidak mempunai tetangga proton. Untuk lebih jelasnya, perhatikan spektrum NMR fenil butanoat:

Elektrofil, Nukleofil, dan Radikal Bebas

Elektrofil, nukleofil, dan radikal bebas. Dalam reaksi kimia organik, terutama jika mengenai mekanisme reaksi, pasti akan dihadapkan dengan adanya elektrofil, nukleofil dan radikal bebas. Masing -masing istilah tersebut harus dipahami secara jelas untuk dapat melangsungkan mekanisme reaksi organik. Elektrofil, nukleofil dan radikal bebas dijelaskan sebagai berikut.

Elektrofil

Elektrofil yaitu spesies bermuatan positif atau netral, yang kekurangan elektron dan dapat menerima sepasang elektron. Berasal dari electron dan philic (suka). Elektron bermuatan negatif, jadi elektrofil bermuatan positif (karena menyukai muatan negatif). Baik Al dan B bertindak sebagai elektrofil karena mereka memiliki total enam elektron yaitu kurang dari dua oktet tersebut, sehingga mereka mencoba untuk menyelesaikan oktet mereka. Ini juga disebut sebagai asam Lewis.

Nukleofil

Nukleofil adalah spesies yang mengandung atom yang memiliki pasangan elektron secara mandiri. Nukleofil berasal dari nucleus dan philic (suka). Nukleus bermuatan positif, jadi nukleofil bermuatan negatif (karena suka muatan positif) Menurut konsep asam dan basa Lewis , nukleofil berperilaku sebagai basa Lewis. Misalnya:

Radikal Bebas

Sebuah radikal bebas dapat didefinisikan sebagai suatu atom atau kelompok atom yang memiliki elektron tidak berpasangan. Radikal bebas dihasilkan dari pemecahan homolitik dari ikatan kovalen.

Radikal bebas sangat reaktif karena mereka memiliki kecenderungan kuat untuk memasangkan elektron tidak berpasangan dengan elektron lain dari atom manapun yang ada. Pasangan ini sangat berumur pendek dan terjadi hanya sebagai intermediet reaksi.
Misalnya, pemisahan gas klor karena ultra-violet menghasilkan radikal bebas klorin:

Radikal bebas alkil diperoleh ketika radikal bebas klorin menyerang metana.

Radikal bebas dapat diklasifikasikan sebagai primer, sekunder atau tersier tergantung pada apakah satu, dua atau tiga atom karbon yang terikat pada atom karbon yang membawa elektron ganjil:

Stabilitas radikal bebas

Urutan stabilitas radikal bebas alkil adalah: CH 3 < primer < sekunder < tersier
Urutan stabilitas ini dengan mudah dapat dijelaskan atas dasar hiperkonjugasi. Besar jumlah kelompok alkil yang terikat pada atom karbon yang berelektron ganjil, lebih besar delokalisasi dari elektron yang ganjil, maka lebih stabil pula radikal bebasnya. Dengan demikian, radikal bebas tersier dengan tiga gugus alkil yang terikat pada atom karbon yang membawa elektron ganjil lebih stabil dibanding radikal bebas sekunder yang mengandung dua gugus alkil.

Struktur radikal bebas alkil

Atom karbon dalam radikal bebas alkil melibatkan hibridisasi. Oleh karena itu, dia memiliki struktur planar. Tiga orbital hibrida yang digunakan dalam pembentukan tiga ikatan s dengan tiga atom H atau gugus alkil. Elektron tidak berpasangan menjadi orbital p yang tak terhibridisasi.

Klasifikasi Senyawa Organik

Klasifikasi senyawa organik. Ada jutaan senyawa organik dan ini sangat idak mungkin untuk mempelajari setiap senyawa tersebut. Untuk mempermudah pembelajaran, senyawa organik diklasifikasikan ke dalam berbagai kelompok dan sub-kelompok. Secara umum, senyawa organik dikategorikan sebagaimana dalam pembahasan berikut ini.

Secara luas senyawa organik diklasifikasikan ke dalam kelas berikut:

Senyawa rantai terbuka

Senyawa ini mengandung sistem rantai terbuka dari atom karbon. Rantai dapat berupa rantai lurus (tidak bercabang) atau bercabang. Senyawa rantai terbuka juga disebut senyawa alifatik. Alifatik berasal dari bahasa Yunani aleiphar yang berarti lemak, sebagaimana senyawa ini sebelumnya diperoleh dari lemak hewani atau nabati, atau memiliki sifat seperti lemak.
Contoh senyawa rantai lurus:

CH 3-CH 2-CH 2-CH3     CH 3-CH 2-CH 2-CH2-OH       H2C=CH2

Senyawa rantai tertutup

Senyawa ini mengandung satu atau lebih rantai tertutup (cincin) dan dikenal sebagai senyawa siklik atau cincin. Terdiri dari dua jenis:

Senyawa Homosiklik

Senyawa-senyawa di mana cincin hanya terdiri dari atom karbon disebut senyawa homosiklik. Senyawa homosiklik atau senyawa karbosiklik dibagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan senyawa aromatik.

Senyawa alisiklik
Sebuah cincin beranggota tiga atau lebih atom karbon menyerupai senyawa alifatik seperti dalam senyawa homosiklik disebut senyawa alisiklik. Hidrokarbon alisiklik jenuh memiliki rumus umum Cn H2n. Contoh senyawa alisiklik adalah siklopropana, siklobutana, sikloheksana.

Senyawa aromatik
Senyawa ini mengandung cincin benzena yaitu sebuah cincin dari enam atom karbon dengan ikatan ganda dan tunggal yang berselang-seling. Disebut senyawa aromatik karena banyak dari mereka yang memiliki bau yang harum.

Senyawa heterosiklik

Ketika lebih dari satu jenis atom berada dalam satu senyawa cincin, mereka dikenal sebagai senyawa heterosiklik. Dalam senyawa ini umumnya satu atau lebih atom unsur seperti nitrogen 'N', oksigen 'O', atau sulfur 'S' ada di dalam cincin. Atom selain karbon yaitu N, O atau S yang ada dalam cincin disebut heteroatom. Senyawa heterosiklik dengan lima dan enam atom disebut sebagai heterosiklik beranggota lima dan enam. Contohnya adalah piridin, furan, tiofen, pirol.

Senyawa heterosiklik selanjutnya dapat diklasifikasikan sebagai monosiklik, bisiklik dan trisiklik tergantung pada jumlah atom penyusun cincin satu, dua atau tiga.

Hidrokarbon dapat lebih diklasifikasikan menjadi empat jenis berdasarkan struktur, yaitu:

Alkana

Hidrokarbon yang mengandung ikatan C-C tunggal dalam molekul mereka disebut alkana. Termasuk rantai terbuka serta tertutup (siklik). Sebagai contoh, etana, propana siklopentana.

Alkena

Alkena adalah hidrokarbon yang mengandung setidaknya satu karbon-karbon ikatan rangkap. Misalnya, etena CH2=CH2

Alkuna

Hidrokarbon golongan alkuna mengandung setidaknya satu karbon-karbon ikatan rangkap tiga. Misalnya etuna CH≡CH

Arena

Arena adalah hidrokarbon yang mengandung setidaknya mempunyai satu cincin aromatik atau benzena. Misalnya, benzena, toluena, o-xilena. Mereka juga mengandung lebih dari satu cincin benzena. Misalnya, naftalena (2 cincin) dan antrasena (3 cincin).

Pengaruh Hibridisasi terhadap Panjang Ikatan

Pengaruh hibridisasi pada panjang ikatan. Orbital 2s mempunyai energi lebih rendah daripada orbital 2p. Secara rata-rata, elektron 2s lebih dekat ke inti daripada elektron 2p. Dengan alsan ini, orbital hibrida dengan proporsi karakter s yang lebih besar mempunyai energi yang lebih rendah dan berada lebih dekat ke inti daripada orbital hibrida yang kurang karakter s-nya.

Suatu orbital hibrida sp adalah setengah s dan setengah p, sehingga dapat dikatakan bahwa orbital spmempunyai 50% karakter s dan 50% karakter p. Pada contoh yang lain adalah sp³ yang hanya mempunyai seperempat atau 25% karakter s.

Karena orbital sp mengandung lebih banyak karakter s, maka lebih banyak dekat ke intinya, membentuk ikatan yang lebih pendek dan lebih kuat daripada orbital sp³. Orbital sp² adalah perantara antara sp dan sp³ dalam karakter s-nya dan dalam panjang dan kekuatan ikatan yang dibentuknya.

Tabel di atas menunjukkan bahwa perbedaan panjang ikatan antara tiga jenis ikatan C-C dan C-H. Perhatikan bahwa ikatan sp-s CH dalam CH≡CH adalah yang tependek, sedangkan ikatan sp³-s CH adalah yang terpanjang. Variasi lebih luas dalam ikatan C-C karena panjang ikatan ini dipengaruhi oleh banyaknya ikatan yang menggabungkan atom karbon maupun oleh hibidisasi dari atom karbon.

Golongan Aldehida dan Keton

Pengertian Aldehida dan Keton

Aldehida dan keton merupakan nama dua golongan senyawa organik yang masing-masing mengandung unsur-unsur C, H, dan O. Kedua golongan senyawa ini mempunyai gugus fungsi C=O, oleh karena itu, di antara keduanya terdapat beberapa persamaan sifat.

Rumus umum aldehida adalah R-CHO dan untuk keton adalah R-C(=O)R'. Dari rumus umum tersebut dapat diketahui perbedaan atara atom/gugus yang terikat pada gugus karbonil dalam aldehida dan keton. Perbedaan inilah yang mengakibatkan aldehida dan keton tidak memiliki sifat-sifat yang identik.

Manfaat Aldehida dan Keton

Aldehida ditemukan pada tumbuhan, yakni senyawa vanilin pada tanaman vanili, dan sinamaldehida pada kayu manis. Kebanyakan aldehida alami digunakan sebagai pemberi aroma pada makanan. Aldehida paling sederhana (formaldehida) digunakan untuk bahan pengawet mayat di dunia medis.

Sedangkan keton diproduksi massal untuk keperluan pelarut dalam industri, prekursor polimer, dan farmasi.Aeton digunakan untuk pelarut getah dan resin. Isobutil metil keton dipakai dalam bdang polimer, terutama untuk melarutkan nitroselulosa dan getah.

Spektrum Aldehida dan Keton

Spektrum IR aldehida dan keton

Spektrum inframerah (IR) sangat berguna untuk mendeteksi gugus karbonil dalam suatu keton atau aldehida. Namun suatu gugus karbonil juga terdapat pada senyawa lain (asam karboksilat, ester, amida, anhidrida, dll). Karena itu adanya pita gugus karbonil belum berarti bahwa zat yang tak diketahui itu pasti suatu aldehida atau keton.

Untuk aldehida bukti yang saling menunjang dapat dicari dalam spektra inframerah dan NMR, karena serapan yang unik dari hidrogen aldehida. Sayang keton tak dapat diidentifikasi secara positif oleh metode spektral. Prosedur yang biasa ialah membuktikan bahwa senyawa karbonil yang lain tidaklah mungkin. Jika suatu senyawa karbonil bukan aldehida, asam karboksilat, ester, amida maka kemungkinan senyawa itu adalah keton.

Serapan C=O dari aldehida atau keton tampak di sekitar 1700 cm^-1. Jika gugus karbonil itu berkonjugasi dengan suatu ikatan rangkap atau cincin benzena, letak serapan bergeser ke frekuensi yang sedikit lebih rendah (sekitar 1675 cm^-1). Uluran C-H gugus aldehida yang menunjukkan serapan tepat di sebelah kanan serapan C-H alifatik adalah karakteristik dari suatu aldehida. Biasanya dijumpai dua puncak dalam daerah ini. Kedua puncak aldehida itu tampak jelas. Inilah spektrum IR butanal.

Spektrum NMR aldehida dan keton

Elektron dalam suatu gugus karbonil, seperti elektron dalam ikatan rangkap atau awan (π) pi aromatik, akan digerakkan oleh suatu medan magnet luar. Medan imbasan molekulnya yang dihasilkan mempunyai efek yang dalam pada absorpsi NMR proton aldehida. Serapan NMR suatu proton aldehida bergeser jauh ke bawah medan (δ = 9-10 ppm, di luar jangka spektral yang lazim). Geseran besar ini timbul oleh efek-efek aditif dari berkurangnya perisai (deshielding) anisotropik oleh elektron pi dan berkurangnya perisai induktif oleh karbon elektropositif gugus karbonil itu.

Hidrogen-hidrogen alfa dari aldehida dan keton tidaklah terlalu dipengaruhi oleh gugus karbonilnya. Serapan NMR untuk proton alfa (δ 2,1-2,6 ppm) muncul sedikit di bawah medan dibandingkan dengan serapan CH biasa (sekitar 1,5 ppm), karena ditariknya elektron oleh atom oksigen elektronegatif. Efek-efek pengurangan perisai (deshielding) oleh efek induktif cukup jelas dalam spektrum NMR butanal di bawah ini.

Resonansi

Pengertian Resonansi

Resonansi adalah delokalisasi elektron pada molekul atau ion poliatomik tertentu dimana ikatannya tidak dapat dituliskan dalam satu struktur Lewis. Struktur molekul atau ion yang mempunyai delokaliasi elektron disebut dengan struktur resonan.

Masing-masing struktur resonan dapat melambangkan struktur Lewis, dengan hanya satu ikatan kovalen antara masing-masing pasangan atom. Beberapa struktur Lewis digunakan bersama-sama untuk menjelaskan struktur molekul. Namun struktur tersebut tidak tetap, melainkan ada sebuah osilasi antara ikatan rangkap dengan elektron, saling berbolak-balik. Maka dari itu disebut dengan resonansi. Struktur yang sebenarnya mungkin saja adalah peralihan dari dua struktur resonan. Bentuk peralihan (intermediet) dari struktut resonan disebut dengan hibrida resonan.

Resonansi dalam kimia diberi simbol garis dengan dua arah panah (↔). Perhatikan contoh resonansi
ozon (O₃) berikut ini:

Pada ozon, terdapat perpindahan elektron antar inti yang dijelaskan dengan anak panah. Perhatikan contoh berikut:

Sifat Umum Resonansi

Molekul atau ion yang dapat beresonansi mempunyai sifat-sifat berikut:

1. Dapat dituliskan dalam beberapa struktur Lewis yang disebut dengan struktur resonan. Tetapi tidak satupun struktur tersebut melambangkan bentuk asli molekul yang bersangkutan.
2. Di antara struktur yang saling beresonansi bukanlah isomer. Perbedaan antar struktur hanyalah pada posisi elektron, bukan posisi inti.
3. Masing-masing struktur Lewis harus mempunyai jumlah elektron valensi dan elektron tak berpasangan. yang sama.
4. Ikatan yang mempunyai orde ikatan yang berbeda pada masing-masing struktur tidak mempunyai panjang ikatan yang khas.
5. Struktur yang sebenarnya mempunyai energi yang lebih rendah dibandingkan energi masing-masing struktur resonan.

Tata Nama Aldehida

Seperti golongan senyawa organik lainnya, aldehida mempunyai tata nama IUPAC dan trivial (umum). Inilah pembahasan tata nama aldehida:

Nama IUPAC Aldehida

Secara sederhana, tata nama IUPAC untuk senyawa aldehida adalah dengan mengubah akhiran -a pada alkana dengan -al untuk aldehida dengan panjang rantai karbon yang sama. Sebagai contoh, jika dalam alkana ada senyawa etana, maka pada aldehida dengan panjang rantai karbon yang sama (2 atom karbon) disebut dengan etanal.

Ada juga aldehida yang mempunyai atom H tersubstitusi dengan atom lain. Maka substituen tersebut dinomori sesuai urutan atom karbon yang mengikatnya.

Nama Trivial Aldehida

Nama trivial untuk golongan aldehida sangat tergantung  dari senyawa hasil oksidasi aldehida yang bersangktan. Sebagai contoh, CH₃COOH dapat diperoleh dari oksidasi senyawa CH₃CHO. Oleh karena CH₃COOH disebut dengan asam asetat, maka CH₃CHO disebut dengan asetaldehida.  Dengan cara yang sama, maka dapat diketahui bahwa asam benzoat berasak dari oksidasi benzaldehida.

Substitusi atom H juga dipertimbankan untuk nama trivial. Untuk nama trivial aldehida, substituen dinomori dengan simbol α, β, γ dan seterusnya. Contoh:

Inilah perbandingan nama IUPAC dan trivial aldehida:

Tata Nama Keton

Keton mempunyai tata nama IUPAC dan umum (trivial). Penjelasan tata nama keton adalah sebagai berikut:

Nama IUPAC Keton

Tata nama IUPAC pada keton hanya mengganti akhiran -a pada alkana dengan -on untuk keton dengan jumlah rantai karbon yang sama. Sebagai contoh, jika dalam alkana ada propana, maka dalam keton ada propanon, yang masing-masing mempunyai jumlah rantai karbon yang sama, yaitu tiga. Keton merupakan salah satu senyawa karbonil, yang artinya mempunyai gugus karbonil (C=O) pada strukturnya. Oleh karena rumus umum keton adalah R(C=O)R', maka keton yang paling pendek adalah propanon.

Nomor posisi gugus karbonil dalam rantai karbon ditulis di bagian depan. Jika ada gugus fungsi lain, maka penomoran dimulai dari atom C ujung yang berdekatan dengan gugus karbonil. Contoh:

Nama Trivial Keton

Pemberian nama trivial untuk keton menggunakan cara yang sama untuk eter, yaitu dengan cara menyebutkan gugus-gugus yang terikat pada gugus karbonil, kemudian diikuti dengan menyebutkan kata keton.

Ada juga nama populer untuk keton. Sebagai contoh, dimetil keton sering disebut aseton, sedangkan fenil metil keton disebut dengan asetofenon. Inilah rumus struktur asetofenon.

Nama trivial untuk keton juga dapat menggunakan sistem α, β, γ sesuai dengan posisi substituen yang terikat dihitung dari gugus karbonil. Contoh:

Sifat Kimia Aldehida dan Keton

Sifat Kimia Aldehida dan Keton

Secara umum, aldehida dan keton mempunyai titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan alkenakarena adanya gaya tarik menarik dipol-dipol yang lebih kuat. Aldehida dan keton merupakan senyawa polar. Perbedaan elektronegativitas antara atom penyusun gugus karbonil (atom C dan O) sangatlah besar.

Aldehida dan keton mempunyai titik didih yang lebih rendah dibandingkan alkohol. Tidak seperti gugus hidroksi yang dimiliki oleh alkohol, gugus karbonil tidak dapat membentuk ikatan hidrogen antara satu dengan yang lainnya. Namun demikian, aldehida dan keton dapat membentuk ikatan hidrogen dengan alkohol. Maka dari itu, aldehida dan keton lebih larut dalam air dibandingkan alkena.

Sifat Fisika Aldehida dan Keton

Aldehida dengan rantai satu (formaldehida) berbentuk gas. Asetaldehida (rantai dua) berwujud cairan dengan titik didih 21º C. Aldehida dan keton dengan panjang rantai karbon 3-12 juga berbentuk cairan tak berwarna. Jika lebih panjang dari tiga rantai, maka aldehida dan keton berbentuk padat.

Kiralitas Molekul Organik

Halaman ini menjelaskan tentang sifat kiralitas dari molekul organik.

Pengertian Molekul Kiral

Molekul kiral adalah molekul yang mempunyai bayangan cermin tidak superimposabel (tidak dapat bertumpukan). Yang menyebabkan adanya kiralitas adalah adanya senyawa karbon yang tidak simetris. Atom C kiral adalah atom karbon yang mempunyai empat substituen yang berbeda.

Istilah kiral berasal dari kata Yunani χειρ (kheir) yang berarti tangan. Istilah kiral secara umum digunakan untuk menggambarkan suatu objek yang tidak dapat bertumpukan secara pas pada bayangannya. Akiral (tidak kiral) adalah benda yang identik dengan bayangan cermin. Untuk mempelajari kiralitas, dapat menggunakan tangan manusia sebagai perumpaaan. Perhatikan contoh kiralitas asam amino berikut ini.

Molekul kiral yang saling mempunyai bayangan cermin satu sama lain disebut dengan enantiomer atau isomer optik.

Konfigurasi R / S

Untuk ahli ilmu kimia , sistem R / S adalah sistem tata nama yang paling penting untuk menjelaskan enantiomer. R dan S berasal dari bahasa Latin yaitu Rectus (kanan) dan Sinister (kiri). Pusat kiral diberi label R atau S menurut sebuah sistem dimana substituen yang menempel pada pusat kiral diberi prioritas berdasarkan nomor atom. Hal itu sesuai dengan aturan prioritas Cahn - Ingold - Prelog (CIP). Nomor 1 adalah yang mempunyai nomor atom paling tinggi, sedangkan nomor 4 adalah mempunyai nomor atom paling rendah. Atom pusat berorientasi pada sibstituen dengan prioritas paling rendah (nomor 4). Perhatikan model berikut:

Pada gambar di atas, yang diurutkan hanya nomor 1, 2, dan 3. Sedangkan nomor 4 adalah sebagai pusat orientasi pusat kiral. Bila arah urutan searah dengan jarum jam, maka diberi simbol R. Jika arah urutan berlawanan dengan arah jarum jam, maka dberi simbol S.

Sifat Molekul Kiral

Sifat-sifat kimia dari molekul kiral berbeda dari sifat bayangan cerminnya. Di sinilah letak pentingnya kiralitas dalam kaitannya dengan kimia organik modern.

Reaksi Reduksi-Oksidasi Aldehida dan Keton

Aldehida dan keton sama-sama mempunyai gugus karbonil. Dengan demikian, sifat fisika dan kimia aldehida dan keton hampir sama. Aldehida dan keton dapat dikenai reaksi reduksi maupun oksidasi, dan menghasilkan senyawa organik golongan lain.

Oksidasi Aldehida dan Keton

Reaksi oksidasi terhadap aldehida menggunakan reagen oksidator yang bervariasi akan menghasilkan asam karboksilat. Oksidator yang paling umum digunakan untuk aldehida adalah kalium dikromat. Aldehida juga dapat teroksidasi menjadi asam karboksilat oleh oksigen bebas di udara.

Senyawa golongan keton sukar dioksidasi menggunakan oksidator apa pun, termasuk kalium dikromat dan oksigen molekuler. Aldehida mudah dioksidasi sedangkan keton tidak bisa dioksidasi. Perbedaan kedua golongan senyawa ini secara sederhana dapat diketahui melalui suatu uji.

Untuk menentukan suatu zat apakah aldehida atau keton, dapat dilakukan langkah  pengujian dengan oksidator ringan. Jika dapat dioksidasi, maka senyawa tersebut adalah aldehida, sedangkan jika tidak maka senyawa tersebut pasti golongan keton. Pengujian sederhana ini dapat menggunakan pereaksi Tollens melalui reaksi cermin perak. Reaksi cermin perak adalah sebagai berikut:

Reduksi Aldehida dan Keton

Aldehida direduksi menghasilkan alkohol primer, sedangkan keton menghasilkan alkohol sekunder.

Reduksi ikatan rangkap C=O lebih sulit direduksi daripada ikatan rangkap C=C. Dengan demikian, jika suatu senyawa mengandung gugus C=O dan C=C dikenai reaksi reduksi, maka C=C akan tereduksi terlebih dahulu.

Pembuatan Aldehida dan Keton

Aldehida dan keton merupakan senyawa organik yang bermanfaat dalam kehidupan. Salah satu aldehida yang paling terkenal adalah formaldehida yang digunakan untuk pengawetan di dunia medis.

Inilah reaksi pembuatan aldehida dan keton:

Ozonolisis Alkena

Alkena bereaksi dengan ozon membentuk ozonida yang diikuti pembelahan reduktif dengan serbuk zink dan air atau H₂/Pd menghasilkan aldehida, keton maupun campuran keduanya tergantung pola substitusi alkena yang digunakan.

Serbuk zink dapat digunakan untuk mengeliminasi molekul H₂O₂ yang terbentuk saat reaksi, yang selanjutnya dapat mengoksidasi aldehida membentuk asam karboksilat. Dengan alkena yang sesuai, maka aldehida dan keton yang diharapkan dapat terbentuk.

Hidrasi Alkuna

Etuna jika direaksikan dengan air dengan adanya H₂SO₄ and HgSO₄ membentuk asetaldehida. Hidrasi alkuna yang lain pada kondisi yang sama akan juga dapat menghasilkan keton. Contoh:

Oksidasi Toluena

Oksidasi suatu senyawa aromatik yang mengikat gugus metil pada cincin benzena dengan adanya krom trioksida (CrO₃) dan anhidrida asetat diikuti dengan hidrolisis menghasilkan benzaldehida.

Oksidasi lebih lanjut benzaldehida menghasilkan asam benzoat dapat dicegah dengan anhidrida asetat sebagai turunan benziliden diasetat tak-teroksidasi. Reaksi ini dinamakan reaksi Etard.

Reaksi Nitril

Reduksi  parsial senyawa nitril dengan dengan timah klorida terasamkan (SnCl₂/HCl) pada temperatur kamar menghasilkan aldehida. Pada tahap pertama imina hidroklorida terbentuk yang selanjutnya terhidrolisis dengan air mendidih menghasilkan aldehida. Jenis spesifik reduksi nitril disebut reaksi reduksi Stephen.

SnCl₂ + 2HCl → SnCl₄ + 2 H⁺

Dengan cara yang sama, benzonitril menghasilkan benzaldehida.

Keton dapat diperoleh ketika reagen Grignard direaksikan dengan nitril. Intermediet garam imina terbentuk pada reaksi hidrolisis pembentukan keton.

Okdisasi Alkohol

Cara ini merupakan cara yang paling sederhana untuk mensintesis aldehida dan keton. Reaksi oksidasi alkohol primer akan membentuk aldehida, sedangkan oksidasi alkohol sekunder menghasilkan keton.

Glikolisis

Pengertian Glikolisis

Glikolisis secara harfiah berarti "pemecahan gula". Dalam glikolisis, glukosa (gula yang mempunyai 6 atom karbon) dibagi menjadi dua molekul gula yang mempunyai 3 atom karbon. Glikolisis menghasilkan dua molekul ATP (energi bebas molekul), dua molekul asam piruvat dan dua elektronenergi tinggi pembawa molekul NADH. Glikolisis dapat terjadi dengan atau tanpa oksigen. Dengan adanya oksigen, glikolisis merupakan tahap pertama dari respirasi seluler. Tanpa oksigen, glikolisis memungkinkan sel untuk membuat sejumlah kecil ATP. Proses ini disebut fermentasi.

Proses Tahapan Glikolisis

Secara umum, glikolisis terdiri dari bebarapa tahap. Masing-masing proses langkah-langkah glikolisis mempunyai reaksi kimia yang khas. Inilah tahapan-tahapan glikolisis lengkap disertai dengan gambar glikolisis.

Tahap 1

Gugus fosfat ditambahkan oleh heksokinase fosforilat pada glukosa dalam sitoplasma. Dalam proses ini, gugus fosfat dari ATP ditransfer ke glukosamenghasilkan glukosa 6-fosfat. Reaksi ini tak dapat balik (irreversible).

Glukosa (C₆H₁₂O₆) + heksokinase + ATP → ADP + Glukosa 6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁)

Tahap 2

Enzim fosfoglukoisomerase mengubah glukosa 6-fosfat menjadi isomernya, yaitu fruktosa 6-fosfat. Isomer adalah senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi berbeda susunan atom-atomnya. Reaksi pada tahap dua bersifat reversible.

Glukosa 6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁) + Fosfoglukoisomerase → Fruktosa 6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁)

Tahap 3

Enzim fosfofruktokinase menggunakan molekul ATP lain untuk mentransfer gugus fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat untuk membentuk fruktosa 1, 6-bisfosfat.

Fruktosa 6-fosfat (C₆H₁₁O₆P₁) + fosfofruktokinase + ATP → ADP + Fruktosa 1, 6-bisfosfat (C₆H₁₀O₆P₂)

Tahap 4

Enzim aldolase membagi fruktosa 1, 6-bisfosfat menjadi dua gula yang berisomerisasi satu sama lain. Kedua gula tersebut adalah fosfat dihidroksiaseton dan fosfat gliseraldehida.

Fruktosa 1, 6-bisfosfat (C₆H₁₀O₆P₂) + aldolase → dihidroksiaseton fosfat (C₃H₅O₃P₁) + gliseraldehida fosfat (C₃H₅O₃P₁) 

Tahap 5

Enzim triose fosfat isomerase mengubah molekul dihidroksiaseton fosfat dan gliseraldehida fosfat. Gliseraldehida fosfat dihapus setelah dibentuk untuk digunakan pada langkah glikolisis berikutnya.

Dihidroksiaseton fosfat (C₃H₅O₃P₁) → gliseraldehida fosfat (C₃H₅O₃P₁)

Hasil bersih untuk langkah 4 dan 5 adalah fruktosa 1, 6-bisfosfat (C₃H₅O₃P₁) ⇌ 2 molekul gliseraldehida fosfat (C₃H₅O₃P₁)

Tahap 6

Enzim triose fosfat dehidrogenase memiliki dua fungsi dalam langkah ini. Pertama transfer enzim hidrogen (H^-) dari gliseraldehida fosfat ke oksidator nikotinamida adenin dinukleotida (NAD⁺) untuk membentuk NADH. Selanjutnya menambahkan fosfat (P) dari sitosol ke gliseraldehida fosfat teroksidasi untuk membentuk 1, 3-bisfosfogliserat. Proses ini melibatkan dua molekul gliseraldehida fosfat yang dihasilkan pada langkah 5.

A. Triose fosfat dehidrogenase + 2 H^- + 2 NAD⁺ → 2 NADH + 2 H⁺

B. Triose fosfat dehidrogenase + 2 P + 2 gliseraldehida fosfat (C₃H₅O₃P₁) → 2 molekul dari 1,3-bisfosfogliserat (C₃H₄O₄P₂)

Tahap 7

Enzim fosfogliserokinase memindahkan P dari 1,3-bissfosfogliserat ke molekul ADP untuk membentuk ATP, yang terjadi untuk setiap molekul dari 1,3-bisfosfogliserat. Proses ini menghasilkan dua molekul 3-fosfogliserat dan dua molekul ATP.

2 molekul 1,3-bisfosfogliserat (C₃H₄O₄P₂) + fosfogliserokinase + 2 ADP → 2 molekul 3-fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁) + 2 ATP

Tahap 8

Enzim fosfogliseromutase memindahkan P dari 3-fosfogliserat dari karbon ketiga menuju karbon kedua untuk membentuk 2-fosfogliserat.

2 molekul 3-fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁) + fosfogliseromutase → ​​2 molekul 2-fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁)

Tahap 9

Enzim enolase melepas molekul air dari 2-fosfogliserat untuk membentuk asam fosfoenolpiruvat (PEP). Hal ini terjadi untuk setiap molekul 2-fosfogliserat.

2 molekul 2-fosfogliserat (C₃H₅O₄P₁) + enolase → ​​2 molekul asam fosfoenolpiruvat (PEP) (C₃H₃O₃P₁)

Tahap 10

Enzim piruvat kinase memindahkan P dari PEP ke ADP untuk membentuk asam piruvat dan ATP. Hal ini terjadi untuk setiap molekul PEP. Reaksi ini menghasilkan 2 molekul asam piruvat dan 2 molekul ATP.

2 molekul PEP (C₃H₃O₃P₁) + piruvat kinase + 2 ADP → 2 molekul asam piruvat (C₃H₄O₃) + 2 ATP

Ringkasan Tahapan Proses Glikolisis

Jika diringkas, proses glikolisis adalah sebagai berikut. Sebuah molekul glukosa tunggal dalam glikolisis menghasilkan total 2 molekul asam piruvat, 2 molekul ATP, 2 molekul NADH dan 2 molekul air.

Sebanyak 2 molekul ATP digunakan dalam langkah 1 sampai 3. Sebanyak 2 molekul ATP dihasilkan pada langkah 7, dan 2 molekul ATP lainnya dihasilkan pada langkah 10. Sehingga total ATP yang dihasilkan adalah 4 molekul. Dengan demikian, seluruh proses glikolisis menyisakan 2 molekul ATP.