REAKSI SENYAWA KARBONIL DENGAN KARBANION

REAKSI SENYAWA KARBONIL DENGAN KARBANION

Percobaan reaksi antara senyawa karbonil dengan karbanion bertujuan memahami salah satu aspek penting dalam sintesis organik. Aspek penting dalam sintesis organik yang khusus dalam percobaan ini adalah kereaktifan karbanion.

            Senyawa karbonil merupakan senyawa yang memiliki gugus fungsi yang sangat penting dalam kimia organik, yaitu gugus karbonil. Gugus ini dimiliki oleh golongan senyawa aldehid, keton, asam karboksilat, ester, dan turunan lainnya.            

            Senyawa karbonil mendidih pada temperatur yang lebih tinggi daripada senyawa hidrokarbon, tetapi lebih rendah daripada senyawa alkohol dalam berat molekul yang dapat dibandingkan karena polar molekul senyawa karbonil cenderung untuk berasosiasi bagian positif dari suatu molekul tertarik ke bagian negatif dari molekul lain seperti alkohol.

            Senyawa karbonil dengan berat molekul rendah dapat membentuk ikatan hidrogen dengan senyawa hidroksil.                                                                                   

            Karbanion merupakan ion organik bermuatan negatif, terutama jika muatan itu berada pada salah satu atom karbonnya.                             

            Pada percobaan senyawa karbonil yang digunakan adalah senyawa benzaldehida sedangkan senyawa yang membentuk karbanion adalah dari senyawa asam malonat. Dalam hal ini benzaldehida digunakan untuk senyawa karbonil ini karena benzaldehida sp² dan dihubungkan kesebuah atom oksigen dengan ikatan rangkap dua (sebuah ikatan sigma dan sebuah ikatan phi). Asam malonat dapat digunakan sebagai karbanion karena asam malonat memiliki gugus karbonil yang berposisi ß terhadap gugus asetat yang menyebabkan atom hidrogen yang berikatan atom karbon alfa bersifat sangat asidik sehingga mudah diserang oleh senyawa yang mempunyai pasangan elektron bebas, seperti piridina. Akibatnya, hidrogen alfa lepas dalam bentuk H⁺ yang langsung terikat dengan piridina melalui pasangan elektron bebas piridina. Sehingga, asam malonat memiliki atom karbon bermuatan negatif yang selanjutnya disebut karbanion.

Sedangkan urutan reaksinya adalah sebagai berikut :

1. Reaksi pembentukan karbanion:

 Benzaldehid sebagai senyawa karbonil dapat bereaksi dengan karbanion dari asam malonat yang telah terbentuk melalui reaksi kondendasi Knoevenagel. Molekul benzaldehidehida dengan karbanion bergabung menjadi molekul yang lebih besar. Benzaldehida dapat bereaksi dengan cara resonansi elektron dalam ikatan rangkapnya dalam gugus karbonil. Elektron-elektron pada ikatan rangkap tertarik oleh elektron bebas atom oksigen yang juga lebih elektronegatif dari atom C. Elektron yang tertarik dari atom C menyebabkan atom C lebih bermuatan positif sehingga makin mudah pula berikatan dengan karbanion yang telah terbentuk.

2. Reaksi kondensasi

            Reaksi kondensasi merupakan reaksi antara dua molekul atau lebih yang bergabung menjadi satu molekul yang lebih besar dengan atau tanpa hilangnya suatu molekul kecil seperti air.  
Reaksi kondensasi yang terjadi adalah reaksi kondensasi Knovenagel karena senyawa yang bereaksi adalah senyawa aldehid yang tidak mempunyai hidrogen alfa dan dengan senyawa yang mempunyai sebuah hidrogen alfa terhadap 2 gugus karbonil. Pemanasan campuran dilakukan selama 1 jam dengan tujuan untuk mereaksikan senyawa asam malonat, piridin, benzaldehida, dan piperidin karena dalam reaksi karbonil dengan karbanion memerlukan tambahan energi untuk melakukan reaksi. Proses pendidihan dilakukan 10 menit kembali setelah pendiaman sebentar tujuannya adalah untuk melepaskan CO₂  (proses dekarboksilasi) untuk proses pembentukan asam sianmat. Penurun suhu dilakukan untuk menghentikan reaksi-reaksi  dan menurunkan kelarutan senyawa produk yang dihasilkan yaitu asam sinamat sedangkan penambahan HCl adalah untuk menetralisasi sifat campuran yang bersifat basa akibat adanya piridin dan piperidin yang telah ada dalam campuran. Piridin berfungsi sebagai basa lemah yang mengkatalisis reaksi pembentukan karbanion. Piridin digunakan karena merupakan basa lemah, apabila digunakan basa kuat maka tidak akan dihasilkan produk yang diinginkan. Jika digunakan basa kuat maka karbanion yang terbentuk bukan pada posisi atom C alfa, tetapi atom C pada posisi gugus karboksilat.

Reaksi Kondensasi Knovenagel yang terjadi adalah :

3. Reaksi dehidrasi

            Selanjutnya, reaksi yang terjadi adalah reaksi dehidrasi yang merupakan proses penghilangan H₂O untuk mengadakan ikatan rangkap antara atom C. Reaksi ini dikatalisis oleh HCl karena H⁺ dari HCl dapat mempercepat pelepasan H₂O. Selain itu HCl juga untuk menetralkan basa yang telah ada pada reaksi sebelumnya, yaitu piridin maupun piperidin sehingga dalam pelepasan H₂O dapat terjadi dalam suasana netral.

Reaksi Dehidrasi yang terjadi :

4. Reaksi dekarboksilasi

            Kemudian reaksi Dekarboksilasi, adalah reaksi pelepasan CO₂. Reaksi ini terjadi karena stabilisasi resonansi antara gugus karboksilat pada produk antara. Hal itu karena adanya ikatan rangkap pada senyawa antara.

Reaksi dekarboksilasi yang terjadi adalah :

           

                                                                                                 (

Penambahan air es bertujuan untuk proses rekristalisasi dengan menurunkan kelarutan produk asam sinamat. Penurunan suhu dalam suhu ruangan terlebih dahulu dilakukan dengan tujuan agar proses pembentukan kristal asam sinamat dapat berlangsung dengan baik. Jika penurunan suhu langsung dengan pemberian air es, maka akan mengakibatkan laju pembentukan kristal lebih cepat daripada pembentukan inti kristal sehingga kristal yang terbentuk akan banyak. Sedangkan penambahan campuran air-etanol untuk melarutkan berbagai macam zat pengotor yang bersifat polar agar terlepas dari kristal. Menggunakan campuran air-etanol karena asam sinamat larut dalam pelarut etanol sedangkan dalam air tidak larut sempurna sementara air dan etanol dapat saling bercampur, sehingga campuran air-etanol merupakan pelarut yang baik untuk proses kristalisasi asam sinamat. Pemurnian asam sinamat ini menggunakan prinsip yaitu zat yang akan dimurnikan larut sempurna dalam pelarut A dan tidak larut dalam pelarut B tetapi pelarut A dan B saling bercampur.

            Rendemen produk nyata yang diperoleh adalah 2,0473 gram. Persentase rendemennya adalah 72,806% . Dari persentase rendemen yang diperoleh , produk hasil reaksi masih belum murni dari pengotor, kemungkinan pengotor- pengotornya berasal dari reagen yang masih belum sempurna bereaksi, misalnya piridin, HCl, benzaldehida, maupun asam malonat. Pada percobaan ini dilakukan pengukuran titik leleh sebesar 127⁰C, sedangkan pada literatur titik lelehnya sebesar 133⁰C. Hal ini terjadi kemungkinan karena masih terdapat pengotor di dalam kristal yang menyebbkan titik leleh produk lebih kecil dibandingkan dengan titik leleh dari literatur.

Advertisement