Manipulasi gugus fungsi

Oksidasi dan reduksi protocol

Reduksi

Reaksi reduksi adalah reaksi antara suatu senyawa dengan hidrogen. Pada reaksi reduksi, hidrogen yang dipakai tidak hanya hidrogen bebas, tetapi juga hidrogen dari sumber lain. Reaksi reduksi yang juga dikenal sebagai reaksi hidrogenasi banyak terjadi di dalam sistem biologi, namun reaksi di dalam sistem ini adalah reaksi reduksi sistem enzim. Contoh:

Oksidasi

Reaksi oksidasi adalah reaksi antara suatu senyawa dengan oksigen. Pada reaksi oksidasi, oksigen yang dipakai tidak hanya gas oksigen bebas, tetapi juga oksigen dari sumber lain, misalnya dari pekat, dalam suasana asam dan suasana alkalis, dan lain-lain. Reaksi oksidasi banyak terjadi di dalam sistem biologi, namun reaksi di dalam sistem ini adalah reaksi sistem enzim. Contoh :

Perbedaan Reaksi Reduksi-Oksidasi dalam Kimia Organik

·                Reaksi reduksi adalah reaksi antara suatu senyawa dengan hidrogen.

·                Reaksi oksidasi adalah reaksi antara suatu senyawa dengan oksigen.

Aldehid dan keton sama-sama mempunyai gugus karbonil (C=O). Dengan demikian, sifat fisika dan kimia keduanya hampir sama. Aldehid dan keton dapat dikenai reaksi reduksi maupun oksidasi, dan menghasilkan senyawa organik golongan lain.

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

Senyawa golongan keton sukar dioksidasi menggunakan oksidator apapun, termasuk kalium dikromat dan oksigen molekuler. Aldehida mudah dioksidasi sedangkan keton tidak bisa dioksidasi

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.

Oksidasi aldehida menghasilkan asam karboksilat dengan menggunakan Pereaksi Tollens

Aldehida adalah reduktor kuat sehingga dapat mereduksi oksidator-oksidator lemah. Perekasi Tollens adalah contoh oksidator lemah yang merupakan pereaksi khusus untuk mengenali aldehida. Oksidasi aldehida menghasilkan asam karboksilat. Pereaksi Tollens adalah larutan perak nitrat dalam amonia. Pereaksi ini dibuat dengan cara menetesi larutan perak nitrat dengan larutan amonia sedikit demi sedikit hingga endapan yang mula-mula terbentuk larut kembali.

Pereaksi Tollens yang di gunakan adalah (Ag₂O dlm NH₄OH/H₂O) atau dalam bentuk ion kompleksnya [Ag(NH₃)₂]⁺ OH^-

Reaksi aldehida dengan pereaksi Tollens dapat ditulis sebagai berikut :

Pereaksi Tollens juga dapat dianggap sebagai larutan perak oksida (Ag₂O). aldehida dapat mereduksi pereaksi Tollens sehingga membebaaskan unsur perak (Ag).

Reaksinya sebagai berikut:



Bila reaksi dilangsungkan pada bejana gelas, endapan perak yang terbentuk akan melapisi bejana, membentuk cermin. Oleh karena itu, reaksi ini disebut reaksi cermin perak.

Pereaksi Tollens mengandung ion diamminperak(I), [Ag(NH₃)₂]⁺.

Ion ini dibuat dari larutan perak(I) nitrat. Caranya dengan memasukkan setetes larutan natrium hidroksida ke dalam larutan perak(I) nitrat yang menghasilkan sebuah endapan perak(I) oksida, dan selanjutnya tambahkan larutan amonia encer secukupnya untuk melarutkan ulang endapan tersebut.

Untuk melakukan uji dengan pereaksi Tollens, beberapa tetes aldehid atau keton dimasukkan ke dalam pereaksi Tollens yang baru dibuat, dan dipanaskan secara perlahan dalam sebuah penangas air panas selama beberapa menit.

Aldehid mereduksi ion diamminperak(I) menjadi logam perak. Karena larutan bersifat basa, maka aldehid dengan sendirinya dioksidasi menjadi sebuah garam dari asam karboksilat yang sesuai.

Persamaan setengah reaksi untuk reduksi ion diamminperak(I) menjadi perak adalah sebagai berikut:

Menggabungkan persamaan di atas dengan persamaan setengah reaksi dari oksidasi sebuah aldehid pada kondisi basa, yakni

akan menghasilkan persamaan reaksi lengkap:

REAKSI OKSIDASI PADA ALKOHOL

Alkohol sederhana mudah terbakar membentuk gas karbondioksida dan uap air. Oleh karena itu, etanol digunakan sebagai bahan bakar (spiritus). Reaksi pembakaran etanol sebagai berikut:

C₂H₅OH_(l) + 3O_2(g) → 2CO_2(g) + 3H₂O_(g) + kalor     

Dengan zat-zat pengoksidasi sedang, seperti larutan K₂Cr₂O₇ dalam lingkungan asam, alkohol teroksidasi sebagai berikut :

1.      Reaksi oksidasi alkohol primer

akan menghasilkan alkanal (aldehida), jika dibiarkan beberapa lama, maka proses oksidasi akan berlanjut menghasilkan suatu asam karboksilat. Jika kita ingin memperoleh aldehida dari proses oksidasi ini, maka secepatnya dilakukan destilasi untuk menghindari proses oksidasi berlanjut.

Reaksi oksidasi etanol dapat dianggap berlangsung sebagai berikut:

senyawa dengan 2 gugus OH terikat pada suatu atom karbon bersifat tidak stabil, dan terurai dengan melepaskan1 molekul air. Jadi, senyawa yang terbentuk pada reaksi diatas segera terurai sebagai berikut:

Etanal yang dihasilkan dapat teroksidasi lebih lanjut membentuk asam asetat. Hal ini terjadi karena oksidasi aldehida lebih mudah daripada oksidasi alkohol.

2.      Reaksi oksidasi alkohol sekunder

Alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton. Tidak ada reaksi lebih lanjut yang terjadi seperti pada oksidasi alkohol primer. Sebagai contoh,, jika alkohol sekunder, 2-propanol, dipanaskan atau dioksidasi, maka akan terbentuk 2-propanon.

Perubahan-perubahan pada kondisi reaksi tidak akan dapat merubah produk yang terbentuk.

Jika anda melihat kembali tahap kedua reaksi alkohol primer, anda akan melihat bahwa ada sebuah atom oksigen yang "disisipkan" antara atom karbon dan atom hidrogen dalam gugus aldehid untuk menghasilkan asam karboksilat. Untuk alkohol sekunder, tidak ada atom hidrogen semacam ini, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat.

 3.      Reaksi oksidasi alkohol tersier

 Alkohol-alkohol tersier tidak dapat dioksidasi oleh natrium atau kalium dikromat(VI). Bahkan tidak ada reaksi yang terjadi.

Jika anda memperhatikan apa yang terjadi dengan alkohol primer dan sekunder, anda akan melibat bahwa agen pengoksidasi melepaskan hidrogen dari gugus -OH, dan sebuah atom hidrogen dari atom karbon terikat pada gugus -OH. Alkohol tersier tidak memiliki sebuah atom hidrogen yang terikat pada atom karbon tersebut.

Anda perlu melepaskan kedua atom hidrogen khusus tersebut untuk membentuk ikatan rangkap C=O.

REAKSI PADA ASAM KARBOKSILAT

Asam karboksilat adalah golongan senyawa organik yang memiliki rumus umum R-COOH. Beberapa reaksi yang dapat terjadi pada asam karoksilat antara lain:

A.    Reaksi dengan basa

Asam alkanoat dapat bereaksi dengan basa menghasilkan garam dan air. Reaksi ini disebut reaksi penetralan.

Asam asetat                        Natrium asetat

CH3COOH +  NaHCO3           →       CH3COONa + H2O + CO2

                          Asam asetat      natrium bikarbonat       Natrium asetat

Garam natrium atau kalium dari asam karboksilat suhu tinggi dikenal sebagai sabun. Sabun natrium disebut sabun keras, sedangkan sabun kalium disebut sabun lunak. Sebagai contoh, yaitu natrium stearat (NaC₁₇H₃₅COO) dan kalium stearat (KC₁₇H₃₅COO).

Asam alkanoat tergolong asam lemah, semakin panjang rantai alkilnya, semakin lemah asamnya. Jadi, asam alkanoat yang paling kuat adalah asam format, HCOOH. Asam format mempunyai Ka=1,8x10^-4. Oleh karena itu, larutan garam natrium dan kaliumnya mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa.

B. Reaksi dengan alkanol

Reaksi antara asam karboksilat dengan alkanol akan menghasilkan suatu ester. Suatu ester asam karboksilat adalah suatu senyawa yang mengandung gugus CO₂R. Reaksi ini dikenal dengan reaksi esterifikasi.

Reaksi ini biasanya dikatalisis oleh asam dan merupakan reaksi kesetimbangan.

Reaksi umum:

RCOOH + R’OH → RCOOR’ + H2O

Contoh reaksi :

asam alkanoat dapat bereaksi dengan alkohol menghasilkan senyawa ester.

1)      CH₃COOH + CH₃–OH → CH₃COOH CH₃+ H₂O

Asam Etanoat Metanol Metil Etanoat

2)      CH₃CH₂COOH + CH₃CH₂–OH → CH₃CH₂COO CH₃ + H₂O

Asam Propanoat Etanol Etil Propanoat

C. Reaksi reduksi

Reaksi reduksi dapat terjadi pada alkanoat menggunakan reduktor litium alumunium hidrida (LiAlH₄). Produk reaksinya adalah senyawa alkanol.

Contoh :

Permasalahan :

1. Dari artikel diatas disebutkan bahwa reaksi reduksi dikenal juga sebagai reaksi hidrogenasi.  Reaksi hidrogenasi adalah reaksi kimia yang menggunakan hidrogen sebagai reaktan dengan senyawa organik.  Pertanyaan saya adalah apa yang terjadi jika hidrogenasi dilakukan pada suatu senyawa yang terdapat ikatan C=C (alifatik)  dan  C=O (gugus karbonil) sedangkan menurut penelitin ikatan C=C (alifatik)  lebih mudah terhidrogenasi dibanding gugus karbonil,  jadi bagaimana jika kita hanya ingin menghidrogenasi gugus karbonil saja? 

2. Dari artikel di atas dikatakan bahwa reaksi antara asam karboksilat dengan alkanol akan menghasilkan suatu ester.  Dimana reaksi ini dikenal dengan reaksi esterifikasi.  Pertanyaan saya adalah dari jurnal yang saya baca dikatakan bahwa minyak goreng bekas dapat digunakan sebagai sumber dalam pembuatan biodiesel karena adanya komponen trigliserida dan asam kemak bebas.  Namun,  dalam pembuatan biodiesel, adanya asam lemak bebas dalam minyak goreng bekas menyebabkan hasik biodiesel tidak optimal,  mengapa demikian dan bagaimana solusi nya? 

3. dari artikel di atas dikatakan bahwa reaksi oksidasi terhadap aldehid menggunakan reagen oksidator yang bervariasi akan menghasilkan asam karboksilat sedangkan reagen oksidator itu bermacam-macam seperti natrium dan hidrogen peroksida,  kalium dan amonium peroksodisukfat,  natrium bismutat dan kalium dikromat dll.  Nah pertanyaan saya adalah apakah benar demikian bahwa reaksi oksidasi terhadap aldehid menggunakan reagen oksidator yg bervariasi akan TETAP menghasilkan asam karboksilat?