UAS KIMIA ORGANIK III

2. Struktur morfin

3. terpinolene

Kekuatan Asam dan Basa dalam Kimia Organik

Pada pembahasan kali ini kita akan membahas terkait kekuatan asam basa pada kimia organik. Sebelumnya kita akan membahas terlebih dahulu apa itu asam dan basa.

Asam dapat diartikan sebagai suatu zat yang akan mengalami disosiasi yang ditandai dengan terebntuknya suatu ion positif dari hidrogen (H⁺) apabila ia dilarutkan kedalam air. Dimana kekuatan yang dimiliki asam ini dipengaruhi oleh seberapa banyak ion H⁺ yang dihasilkan. Semakin banyak ion H⁺ yang diberikan, makan semakin kuat atau besar pula kekuatan asam itu. Proses disosiasi yang dimaksud dapat digambarkan seperti reaksi berikut ini:

Basa diartikan sebagai diartikan sebagai suatu zat yang akan mengalami disosiasi yang ditandai dengan terebntuknya suatu ion positif dari hidroksida (OH^-) apabila ia dilarutkan kedalam air.

Kekuatan suatu asam dan basa dapat dilihat dari seberapa besar kemampuannya dalam memberikan atau melepaskan proton ke molekul air. Basa pun demikian, kekuatannya juga didasarkan pada seberapa banyak ion hidroksida yang dilepaskan didalam air.

  1.       Asam Basa Arrhenius

Menurut arhenius, asam sendiri diartikan sebagai senyawa yang akan melepaskan ion positif hidrogennya jika dilakukan proses pelarutan di dalam air. Sedangkan basa diartikan sebagai senyawa yang akan melepaskan ion OH^- jika dilakukan proses pelarutan didalam air.

  2.       Asam Basa Bronsted-Lowry

Menurut Bronsted-Lowry, asam merupakan spesi yang memberikan proton pada spesi yang lain. Sedangkan basa adalah spesi yang menerima proton yang diberikan oleh spesi lain tadi.

  3.       Asam Basa Lewis

Lewis mencetuskan definisi yang lebih luas dibandingkan dengan teori sebelumnya. Disini lewis lebih memfokuskan pada struktur dan ikatan yang ada kaitannya dengan pasangan elektron. Menurut Lewis, asam dapat dikatakan sebagai penerima pasangan elektron. Sedangkan basa inilah yang bertindak sebagai yang memberikan pasangan elektron tersebut.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan suatu asam dan basa dalam kimia organik, diantaranya sebagai berikut:

  1.       Nilai Ka atau Kb

Ka merupakan suatu tetapan ionisasi dari senyawa asam. Semakin besar harga Ka maka dapat disimpulkan semakin kuat pula keasaman. Hal ini dimarenakan semakin banyaknya ion hidrogen (H⁺) yang dapat terurai didalam air. Hal ini serupa dengan Kb. Kb sendiri merupakan tetapan ionisasi juga hanya saja ini bagi senyawa basa. Sama dengan Ka, semakin besar Kb, semakin kuat pula kebasaan dari suatu senyawa tersebut.

  2.       Efek Kekuatan Ikatan

Hal ini berkaitan dengan orbital dimana semakin tidak efektif suatu orbital tersebut bertumpang tindih dengan suatu unsur yan memiliki orbital yang lebih besar, maka semakin lemahlah ikatan antara H⁺ dengan atom tersebut. Jika ikatannya semakin lemah, maka i H⁺ akan mudah lepas dan membuat kekuatan asamnya semakin besar.

  3.       Efek Keelektronegatifan

Dalam sistem periodik, kekuatan asam akan meningkat dari kiri ke arah kanan. Efek keelektronegatifan ini dapat mempengaruhi kekuatan asam melalui beberapa acara seperti bagaimana pengaruh polaritas ikatan ke proton dan bagaimana pengaruh stabilitas relatif anion yang akan terbentuk jika suatu proton hilang. .

  4.       Efek Hibridisasi

Efek hibridisasi juga dapat mempemgaruhi kekuatan suatu asam dan basa. Pada umumnya, atom pusat yang memiliki bentuk hibridisasi sp jauh lebih asam daripada atom pusat dengan bentuk hibridisasi sp² dan sp³.

Keasaman: CH≡CH > CH₂=CH₂ > CH₃–CH₃
Kebasaan dari anion: CH≡C:^–  <  CH₂=CH:^- <  CH₃–CH₂:^–

  5.       Efek induktif

Hal ini berkaitan dengan ikatan pada gugus yang bisa seperti dorongan atau tarikan elektron. Efek induktif ini akan melehmah jika jarak dari kelompoknya meningkat. Pada ikatan CH₃–CH₂F terjadi proses dimana akan ditariknya elektron secara lebih kuat ke F hal ini bila terjadi pelepasan maka akan terbentuk CH₃–CH₂⁺ yang lebih mana sifatnya jauh lebih asam.

Beberapa asam organik yang memiliki manfaat bagi makhluk hidup

1.      Asam Benzoat

Asam benzoat ini banyak dipakai sebagai pengawet makanan, hanya saja dipakai dalam bentuk garamnya yaitu natrium benzoat. Dimana ia bekerja pada pH rendah, nah kondisi pH rendah inilah yang akan menghambat pertumbuban bakteri. Umumnya asam benzoat ini digunakan untuk mengawetkan makanan seperti saus, selai, jeli, manisan, dan kecap.

2.      Asam propionat

Pengawet jenis ini termasuk kedalamnya kalsium propionat dan natrium propionat. Kedua senyawa ini dapat mengawetkan makanan dengan menghambat perkembangan dan pertumbuhan jamur yang ada pada makanan tersebut. Kedua senyawa ini biasa digunakan pada pengawetan roti atau tepung. Asam propionat ini mudah menguap sehingga mudah kering ketika digunakan.

3.      Asam sorbat

Asam sorbat ini memiliki keasaman yang cukup tinggi dan dapat mereduksi makanan yang akan diawetkan. Umumnya digunakan pada produk keju, ataupun fermentasi pada buah-buahan dan sayuran.

4.      Asam sitrat

Asam sitrat mempunyai keasaman yang cukup tinggi dan akan mengurai menjadi ion sitart. Ion sitrat inilah yang akan bergabung dengan ion logam membentuk garam sitrat. Ia juga dapat mengait ion logam yang ada pada ssenyawa sehingga dapat digunakan sebagai pengawet.

 

Permasalahan

  1.       Mengapa senyawa yang memiliki atom pusat dengan bentuk hibridisasi sp lebih memiliki tingkat kekuatan asam yang lebih besar dibandingkan sp² dan sp³?

  2.       Asam asetat merupakan jenis asam lemah dengan rumus CH₃COOH. Ketika terjadi reaksi substitusi dengan atom Br, maka akan terbentuk asam bromo asetat. Apakah perubahan struktur tersebut akan berpengaruh terhadap tingkat keasamannya?

  3.       Jika kita lihat gambar dua struktur diatas, terlihat bahwa asam sulfat dan asam sulfit tersusun atas beberapa atom yang sama yaitu atom S, O, dan H. Namun mengapa kedua asam ini memiliki tingkat kekuatan asam yang jauh berbeda?

 

Prinsip-prinsip Sintesis Senyawa Organik Bagian II

Pada pembahasan sebelumnya kita telah membahas terkait prinsip-prinsip dasar yang harus dimiliki dalam melakukan sintesis senyawa organik. Prinsip-prinsip dasar tersebut antara lain seperti mempunyai pengetahuan tentang sintesis yang baik dan benar, mempunyai kreativitas, sentuhan artistik, ketekunan, energi atau stamina, memiliki kemampuan dalam bereksperimen, dan yang terpenting adalah memiliki keberanian.

Pada pembahasan kali ini kita akan lebih membahas tentang sintesis dengan analisis recrosynthetic. Analisis retrosintetik ini dapat dikatakan sebagai salah satu teknik yang digunakan dalam memecahkan sutau masalah dalam hal saat kita akan melakukan suatu sintesis senyawa organik. Dimana analisis ini menggunakan suatu prinsip dimana mengubaha molekul target yang awalnya kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan menggunakan reagen tertentu. Tujuannya adalah untuk menyederhanakan suatu struktur senyawa tertentu. Dimana ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam melakukan retrosintesis ini, diantaranya adalah sebagai berikut

1.      Mengenal gugus-gugus fungsional molekul yang akan di ritrosintesis

2.      Melibatkan proses pemutusan ikatan (diskoneksi) yang nantinya akan menghasilkan dua atau lebih senyawa

3.      Memperhatikan reagen yang akan digunakan dalam proses retrosintesis

4.      Menentukan sinton yang akan digunakan dalam proses retrosintesis

Dalam proses retrosintesin analisis ini terdapat beberapa istilah seperti diskoneksi dan sinton. Diskoneksi dapat diartikan sebagai suatu proses pemotongan ikatan yang ada pada senyawa yang akan disintesis sehingga didapatkan produk akhir sintesis yang diinginkan. Didalam diskoneksi ini juga terdapat analisis mengenai gugus fungsional yang ada pada senyawa yang akan disintesis. Nantinya akan ada sinton yang digunakan untuk lebih memudahkan dalam menentukan reagen apa yang sesuai dalam mensintesis senyawa tersebut.

Pada pembahasan kali ini saya akan membahas tentang sintesis dari salah satu jenis senyawa bahan alam jenis terpenoid yaitu terpinolene. Terpenolene merupakan senyawa terpenoid yang memiliki rumus umum C­₁₀H­_16. Terpinolene ini merupakan terpenoid jenis monoterpen yang terdiri dari 2 unit isopren. Molekul terpinolene mengandung total 26 ikatan. Ada 10 ikatan non-H, 2 ikatan rangkap, dan 1 cincin beranggota enam.

Gambar struktur 2D dan 3D terpinolene

Golongan monoterpen ini termasuk pula terpinolene ini banyak mengandung minyak atsiri yang memiliki bau yang khas sehingga banyak dimanfaatkan. Senyawa terpinolene ini dapat digunakan seperti dibidang farmasi sebagai aromaterapi, antimikroba, antioksidan, bahkan pengusir serangga. Manfaat yang umum diberikan oleh senyawa terpinolene ini adalah dalam hal pengusir serangga. Terpinolene ini juga digunakan sebagai bahan tambahan makanan (zat adiktifi) karena aromanya yang seperti jeruk nipis. Senyawa terpinolene ini juga turut serta dalam pemberian rasa pada wortel sehingga rasa wortel tidak hanya terasa manis.

Gambar tanaman wortel

Senyawa terpinolene ini dapat mengalami retrosintesis analisis yaitu sebagai berikut

Langkah pertama, kita kenali terlebih dahulu molekul yang akan mengalami retrosintesis analisis ini. Molekul ini dapat mengalami pembelahan menjadi dua sinton yang dikenal dengan proses diskoneksi seperti pada gambar berikut

Sinton B merupakan senyawa 2 metilpropena yang merupakan bahan dasar awal. Lalu untuk menghasilkan sinton A yang merupakan 1-methyl-4-methylidene-cyclohexene diperlukan serangkaian reaksi. Dimana serangkaian reaksi itu termasuk juga kedalamnya reaksi E2 yang akan mengubah haloalkana menjadi alkena. Dalam reaksi ini, diperlukan prekursor berupa kelompok metilidena yang nantinya akan berubah menjadi bromida primer dan akan menjalani reaksi E2 dan menghasilkan produk berupa alkena.

Dimana senyawa alkil bromida diatas itu dapat dibuat dari alkohol dengan katalis berupa PBr­­₃.

Alkohol yang terlibat dalam pembuatan alkil bromida diatas dapat dibuat dari senyawa aldehid dengan bantuan NABH₄

Lalu yang terakhir adalah

Proses lengkapnya adalah sebagai berikut

Permasalahan

1.      Apakah penggunaan PBr₃ sebagai katalis pada tahap retrosintesis senyawa terpinolene di step ketiga dapat digantikan dengan katalis lain?

2. Pada gambar diatas terlihat ada dua struktur terpenoid dengan jenis yang berbeda tetapi struktur yang hampir mirip. Dimana perbedaan tersebut berada pada ikatan rangkap yang ada pada cabang cinicn C-2. Apakah jika senyawa limonene ini diretrosintesis akan mengalami tahap diskoneksi yang sama seperti terpinolene yaitu di cincin C-2?

3.      Mengapa tahapan diskoneksi pada analisis retrosintesis ini harus terjadi pada cabang cincin C-2 seperti gambar tersebut? Mohon dijelaskan