pembentukan dan reaktifitas senyawa organologam

Setalah hampir seminggu tidak membahas mengenai kimia organic maka untuk postingan saya yang ke 6 ini saya akan membahas materi mengenaiOrganologam sangat erat kaitannya dengan logam-logam yang terikat dengan Carbon. Tetapi perlu diketahui bahwa senyawa organologam sangat kompleks susunannya. Reaksi yang terjadi pada senyawa organologam bisa dibilang sangat kompleks Karena melibatkan reaksi-reaksi ligan organik dan bagaimana ligan tersebut berikatan dengan atom logam. Senyawa Organologam dibedakan menjadi beberapa tergantung dengan logam apa yang dipakai. Seperti yang dijelaskan dari awal bahwa pembuatan senyawa organologam ada 5 cara dan masing-masing memberikan hasil reaksi yang berbeda contohnya Organolitium, Organo-Natrium dan Kalium, Magnesium, Air Raksa, Aluminium, Silikon, Germanium, Stannum dan Plumbum, Fosfor, Arsen, Stibium dan Bismut, serta Logam transisi Lainnya.

Reaksi-reaksi Pembentukan Organologam

1.      Reaksi Logam langsung

sintesis yang paling awal oleh ahli kimia Inggris, Frankland dalam tahun 1845 adalah interaksi antara Zn dan suatu alkil Halida. Adapun yang lebih berguna adalah penemuan ahli kimia Perancis, Grignard yang dikenal sebagai pereaksi Grignard. Contohnya interaksi Magnesium dan alkil atau aril Halida dalam eter:

2.     Penggunaan zat pengalkilasi. Senyawa ini dimanfaatkan untuk membuat senyawa organologam lainnya

Senyawa ini dimanfaatkan untuk membuat senyawa organologam lainnya. Kebanyakan Halida nonlogam dan logam atau turunan Halida dapat dialkilasi dalam eter atau pelarut hidrokarbon

3.      Interaksi Hidrida Logam atau nonlogam dengan alkena atau alkuna.

4.     Reaksi Oksidatif adisi. Reaksi yaitu reaksi Oksa dimana Alkil ditambahkan pada senyawa logam transisi Koordinasi tidak jenuh menghasilkan ikatan logam Karbon.

Reaksi yang dikenal sebagai reaksi Oksa dimana Alkil atau Aril Halida ditambahkan pada senyawa logam transisi Koordinasi tidak jenuh menghasilkan ikatan logam Karbon

5.        Reaksi Insersi yaitu reaksi yang menghasilkan ikatan-ikatan dengan Karbon,

Ligan dari suatu senyawa komplek dapat mempengaruhi bentuk geometri dari senyawa organologam itu sendiri sehingga dapat dimanfaatkan dalam berbagai reaksi kimia

 Di dalam senyawa organologam terdapat dua macam ikatan yaitu

1.      Ikatan ionic

Merupakan jenis ikatan yang pembentukannya bersasal dari ion yang sangat elektropositif.

2.      Ikatan kovalen ini terbentuk dengan cara memberikan satu elektron tunggalnya, baik dari logam maupun unsur organiknya, untuk dipakai secara bersama. Sifat dari senyawa organologam dengan ikatan kovalen ini mudah menguap, larut dalam pelarut organik, dan tidak larut dalam air.

JENIS - JENIS SENYAWA ORGANOLOGAM

A.   Senyawa Organotimah

      Senyawa organotimah adalah senyawa organometalik yang disusun oleh satu atau lebih ikatan antara atom timah dengan atom karbon (Sn-C). Senyawa ini umumnya adalah senyawa antropogenik, kecuali metiltin yang mungkin dihasilkan melalui biometilasi di lingkungan. Atom Sn dalam senyawa organotimah umumnya berada dalam tingkat oksidasi +4.

1.     Senyawa organotimah halida

Senyawa Organotimah halida dengan rumus umum RnSnX4-n (n = 1-3; X = Cl,
Br, I) pada umumnya merupakan padatan kristalin dan sangat reaktif. Organotimah halida ini dapat disintesis secara langsung melalui logam timah, Sn(II) atau Sn(IV) dengan alkil halida yang reaktif. Metode ini secara luas digunakan untuk pembuatan dialkiltimah dihalida.

2.       Senyawa organotimah hidroksida dan oksida

          Produk kompleks yang diperoleh melalui hidrolisis dari trialkiltimah halida dan senyawa yang berikatan R3SnX merupakan rute utama pada trialkiltimah oksida dan trialkiltimah hidroksida

3.  Senyawa organotimah karboksilat

        Senyawa organotimah karboksilat pada umumnya dapat disintesis melalui dua cara yaitu dari organotimah oksida atau organotimah hidroksidanya dengan asam karboksilat, dan dari organotimah halidanya dengan garam karboksilat. Metode yang biasa digunakan untuk sintesis organotimah karboksilat adalah dengan menggunakan organotimah halida sebagai material awal. Organotimah halida direaksikan dengan garam karboksilat dalam pelarut yang sesuai, biasanya aseton atau karbon tetraklorida.

Permasalahan

1.      Kenapa Ligan dari suatu senyawa komplek dapat mempengaruhi bentuk geometri dari senyawa organologam?

2.      Sifat dari senyawa organologam dengan ikatan kovalen ini mudah menguap, larut dalam pelarut organik, tolong jelaskan pelarut organic yang seperti apa sehingga dapat digunakan di dalam ikatan kovalen?

3.      Mengapa senyawa organotimah disebut dengan antropogeni?

MEKANISME REAKSI ADISI ELEKTROFILIK PADA SENYAWA ORGANIK TIDAK JENUH

REAKSI ADISI ELEKTROFILIK

                         Dalam artikel saya kali ini kita akan membahas tentang mekanisme reaksi elektrofilik. Mungkin sebagian dari kita belum mengetahui apa itu reaksi adisi?, Adisi adalah reaksi penggabungan dua atau lebih molekul menjadi sebuah molekul yang lebih besar dengan di sertai berkurangnya ikatan rangkap dari salah satu molekul yang bereaksi akibat adanya penggabungan dari reksi tersebut. Biasanya reaksi ini terjadi pada reaksi antar alkena dan golongan halogen.  Reaksi adisi hanya terjadi pada alkena dan alkuna  serta pada molekul yang mempunyai ikatan rangkap karbon –hetero seperti gugus karbonil (C=O)  atau amina yang mempunya rangkap tiga.

 Berikut adalah reaksi 2- butena dengan Cl₂:

                                                                    

                         Reaksi adisi dibagi menjadi dua yaitu reaksi nukleofilik dan reaksi elektrofilik. Tetapi kita hanya akan membahas reaksi adisi elektrofilik. Reaksi adisi elektrofilik terjadi apabila gugus yang pertama menyerang suatu ikatan rangkap pereaksi elektrofil. Reaksi adisi elektrofilik ditemukan pada senyawa C yang mengandung ikatan rangkap antara dua atom C seperti alkena dan alkuna. Contoh reaksi adisi elektrofilik adalah reaksi antara 2-butena dengan asam klorida menghasilkan 2-klorobutana.

PERMASALAHAN

1. Dalam reaksi adisi ikatan rangkap terputus oleh elektrofilik, mengapa ikatan hal tersebut bisa terjadi?

2. dalam artikel saya belum membahas tentang elektrofilik, nah sebenarnya apa itu elektrofilik?

3. seperti halnya nukleofil yang memiliki tinkatan kereaktifannya, adakah tingkatan kereaktifan elektrofilik?

CONTOH REAKSI SUBTITUSI PADA ALKIL HALIDA

1.      Reaksi SN1

Mekanisme SN1 dalah proses dua tahap. Pada tahap pertama, ikatan antarakarbon dengan gugus pergi putus. Gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron, dan terbentuklah ion karbonium. Pada tahap kedua (tahap cepat), ion karbonium bergabung dengan nukleofil membentuk produk.

 Lambang 1 digunakan sebab pada tahap lambat hanya satu dari dua pereaksi yang terlibat, yaitu substrat. tahap ini tidak melibatkan nukleofil sama sekali. dikatakan, bahwa tahap pertama bersifat unimolekuler. Mekanisme SN1 hanya terjadi pada alkil halide tersier. Nukleofil yang dapat menyerang adalah nukleofil basa sangat lemah seperti H2O, CH3CH2OH.

Berikut adalah contoh reaksi SN1 dari alkil halide senyawa 1-etil 1-metil kloropentana:

Tahap 1: pembentukan karbokation

Tahap 2: penyerangan karbokation oleh nukleofil

                                                                                                          1-etil 1-metil pentanol

2.Reaksi SN2

            Mekanisme SN2 hanya terjadi pada alkil halide primer dan skunder. Nukleofil yang dapat menyerang adalah nukleofil basa sangat kuat seperti OH^-, CN^-, CH3O^-.Nukleofil menyerang dari belakang ikatan C-X. Pada keadaan transisi, nukleofil dan gugus pergi berasosiasi dengan karbon di mana substitusi akan terjadi. Pada saat gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron, nukleofil memberikan pasangan elektronnya untuk dijadikan pasangan elektron dengan karbon. Notasi 2 menyatakan bahwa reaksi adalah bimolekuler, yaitu nukleofil dan substrat terlibat dalam langkah penentu kecepatan reaksi dalam mekanisme reaksi. Berikut ini adalah tahapannya:

                                      

Berikut adalah contoh reaksi n-kloropentana:                                                            n-heksanol

                                                                                                                               

PERMASALAHAN YANG TIMBUL

1. bagai mana apabila basa kuat atau nukleofil yang kuat di reaksikan dengan alkilhalida tersier, dapatkah terjadi reaksi?
2. mengapa pada reaksi SN1 tahap pembentukan karbokation reaksi berjalan lambat?
3. mengapa pada reaksi SN1 terjadi pembentukan karbokation sedangkan reaksi SN2 tidak terbentuk karbokation?

MEKANISME REAKSI ELIMINASI ALKIL HALIDA

DAN ALKOHOL

            Mungkin dari kita belum mengetahui apa itu eliminasi? Ataupun kita telah mengetahui ataupun telah mempelajarti tentang eliminasi akan tetapi dari kita mungkin lupa. Dalam kesempatan kali ini saya akan membahas tentang mekanisme reaksi eliminasi tepatnya pada alkil halida dan pada alcohol.

            Eliminasi adalah reaksi pelepasan atau pengeluaran molekul dari molekul atau substrat. Rekasi eliminasi dapat terjadi pada senyawa organik yang memiliki gugus pergi (leaving group). Yaitu senyawa alkil halida dan alcohol.pertama kita akan membahas mekanisme reaksi alkil halida.

1.Reaksi eliminasi pada alkil halida

Eliminasi Ada dua kemungkinan reaksi berbeda yang dapat terjadi antara alkil halida yang empunyai hidrogen dengan nukleofil, yaitu sub eliminasi. Dalam alkil bon α, karbon yang terikat pada karbon α disebut karbon β dan hidrogen yang terikat pada karbon β disebut dengan hidrogen β karbon β tidak mempunyai atom hidrogen β, maka tidak mungkin terjadi reaksi eliminasi kecuali terjadi angement struktur terlebih dahulu.

Gambar

Dalam  reaks eliminasi, Nu bertindak sebagai basa kuat, mengambil H-β yang terikat π C-α karena halogen (gugus pergi) X meninggalkan alkil halida dengan seperi KOH (OH dan air. Dalam reaksi eliminasi ini, unsur hidrogen dari C-1dan bromin dari C-2 dieliminasi dari isopropil bromida dalam suatu reaksi elimisasi hidrogen bromida 1,2, atau dapat disebut sebagai reaksi dehidrohalogenasi. pada C-β dan meninggalkan pasangan elektron pada C-β yang akan membentuk ikatan dengan atom membawa serta pasangan elektron ikatannya. Misalnya, jika isopropil bromida direaksikan dengan nukleofil yang bersifat basa kuat - ) dalam larutan alkohol panas, maka akan didapatkan propilena, KBr dan air. Dalam reaksi eliminasi ini, unsur hidrogen dari C-1dan bromin dari C-2 dieliminasi dari isopropil bromida dalam suatu reaksi elimisasi hidrogen bromida 1,2, atau dapat disebut sebagai reaksi dehidrohalogenasi.

Dalam hal lain, dua atom C-β yang terikat atom C-α yang sama dari suatu alkil halida dan keduanya mempunyai atom H-β, kedua atom H-β memiliki kesempatan untuk dieliminasi, sehingga memungkinkan dua senyawa (alkena) hasil reaksi eliminasi yang berbeda. Misalnya, reaksi antara sec-butil bromida dengan KOH dalam alkohol panas:

A.    Reaksi E2

merupakan reaksi yang di saat  mekanisme reaksi eliminasi alkil halida sangat mirip dengan reaksi substitusi nukleofili E2, Eliminasi bimolekuler E2 adalah reaksi eliminasi bimolekuler, terjadi berlangsung dalam satu tahap dan mengikuti kinetika reaksi orde kedua. Kecepatan reaaksinya tergantung pada konsentasi alkil halida dan konsentrasi nukleofil. Nu: bertindak sebagai basa kuat yang menarik H+ yang terikat pada atom C−β dan di hasilkan ikatan rangkap.

Konformasi yang paling disukai untuk substrat pada reaksi E2 adalah ikatan H-C-C-X π inasi sec-butil bromida oleh basa kuat (OH ) dalam alkohol panas menghasilkan campuran isomer 1-butena dan 2-butena dengan komposisi 1/3. Hal ini sesuai dengan aturan Saytzeff, karena alkena yang lebih tersubstitusi lebih stabil dari pada alkena yang kurang tersubstitusi, sehingga 2-butena dihasilkan lebih cepat dari pada 1-butena. terletak dalam bidang datar dan gugus pergi berseberangan dengan atom hidrogen yang terikat pada atom karbon di sebelahnya. Dalam posisi itu orbital ikatan C-H dan C-X dalam posisi sejajar sehingga dengan mudah akan overlaping dan membentuk ikatan dalam ikatan rangkap yang dihasilkan. - Seperti diuraikan sebelumnya, eliminasi sec-butil bromida oleh basa kuat (OH ) dalam  alkohol panas menghasilkan campuran isomer 1-butena dan 2-butena dengan komposisi 1/3. Hal ini sesuai dengan aturan Saytzeff, karena alkena yang lebih tersubstitusi lebih stabil dari pada alkena yang kurang tersubstitusi, sehingga 2-butena dihasilkan lebih cepat dari pada 1-butena.

Gambar 4

Jika dilihat urutan kereaktifanalkil halidanya terhadap eliminasi E2 (dengan Nu yang  sama), maka: alkil halida tersier > alkil halida sekunder > alkil halida primer.

B.     Reaksi E1

            Unimolekuler E1 adalah reaksi eliminasi dua tahap dan mengikuti reaksi orde pertama, terjadi seperti SN1. Setelah tahap lambat pada pembentukan karbokation karena lepasnya halogen. (leaving group), kemudian H−β yang terikat pada atom C−β ditarik oleh nukleofil (ba kuat) pada tahap cepat dan m enghasilkan alkena.

Gambar 5

Dalam reaksi E1, tahap yang berlangsung lambat sebagai penentu kecepatan adalah tahap pembentukan karbokation dan hanya tergantung pada konsentrasi substrat (dalam hal in alkil halida). Karbokation yang lebih stabil terbentuk lebih cepat dari pada yang kuran stabil, Karena itu kereaktifan alkil halida terhadap kecepatan reaksi E1 adalah: alkil halida tersier > alkil halida sekunder > alkil halida primer. Maka untuk reaksi eliminasi sec-butil bromida oleh basa kuat OH- dalam alkohol panas dengan mudah dapat ditentukan hasil reaksi terbanyaknya didasarkan pada reaksi E1, yaitu 2-butena.

            Kereaktifan alkil halida pada reaksi E2 dan E1 (terhadap Nu yang sama) mempunyai urutan yang sama, yakni alkil halida tersier > alkil halida sekunder > alkil halida primer. Maka untuk menentukan apakah reaksi eliminasi tersebut mengikuti mekanisme E1 atau E2, harus didasarkan pada studi kinetika. Pada E1 kecepatan reaksi hanya tergantung pada kosentrasi substrat ( dalam hal ini alkil halide). Seadangkan pada E2 tergantung pada kosentrasi substrat atrau nukleofil. Maka pada E2 tergantung pada kekuatan basa nukleofilnya, sedangkan pada E1 tidak tergantung pada kekuatan basa nukleofilnya karena apapun kekuatan basanya harus menunggu terbentuknya karbokation. Untuk jenis substrat dan nukleofil yang sama, misalnya reaksi antara sec-butil bromida dengan KOH dalam alkohol panas, makin besar konsentrasi basanya makin besar kecenderungannya mengikuti mekanisme E2. Sebaliknya, untuk menggeser ke mekanisme E1, maka dapat digunakan konsentrasi basa yang sangat kecil. Secara umum E1 hanya ditemui pada substrat alkil halida sekunder dan tersier.

2.Reaksi Eliminasi pada Alkohol

alkohol akan bereaksi eliminasi dan menghasilkan alkena. Karena air dilepaskan dalam

eliminasi ini maka reaksi ini disebut reaksi dehidrasi. Katalis asam yang biasa digunakan adalah asam sulfat pekat atau asam fosfat(V) pekat, H₃PO₄.

Asam sulfat pekat akan menimbulkan banyak reaksi sampingan. Katalis ini tidak hanya bersifat asam, tetapi juga merupakan agen pengoksidasi kuat. Katalis ini mengoksidasi beberapa alkohol menjadi karbon dioksida dan disaat yang sama tereduksi dengan sendirinya menjadi sulfur oksida. Kedua gas ini (karbon dioksida dan sulfur oksida) harus dikeluarkan dari alkena.

Dengan H2SO4

Contoh reaksi eliminasi  pada alcohol tersier: 600 
CH₃)₃COH →(CH₃)₂C=CH₂ + H₂O

Contoh reaksi eliminasi Pada alcohol sekunder : 1000

(CH₃)₂CHOH → ->CH₃C=CH₂ + H₂O

Contoh reaksi eliminasi pada primer :1800

CH₃CH₂OH →CH2=CH2 + H2O

Permasalahan:

1.      Mengapa kereaktifan alkil halida terhadap kecepatan reaksi E1  alkil halida justru menurun dari tersier ke primer, apa yang mempengaruhi nya?

2.      Mengapa pada reaksi E1 maupun E2 dipanaskan terlebih dahulu, apa fungsi pemanas dan bagaimana apabila di reaksikan tanpa di lakukan pemanasan ?  

3.      Dari contoh reaksi eliminasi yang saya buat di artikel, mengapa untuk mengeliminasi alkohol dibutuhkan suhu yang cukup tinggi berkisar dari 60-180 drajat? apa fungsi pemanasan di sini?