Pembentukan dan reaktifitas senyawa organometalik

Welcome back, baiklah untuk postingan saya yang ke 6 ini saya akan membahas mengenai senyawa organologam, sebelum memasuki materi tersebut tentu kita harus  mengetahui konsepnya terlebih dahulu dan berbagai macam sifat sifatnya serta pengertiannya itu sendiri.

Senyawa Organometalik merupakan salah satu  senyawa yang mengandung adanya  ikatan karbon dengan suatu logam , dimana logam ini langsung terikat pada atom C sehingga atom  C bermuatan negatif atau sering kita sebut dengan istilah karbanion.

Contohnya

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-Li

Senyawa organologam juga dapat diartikan sebagai senyawa yang terdapat satu atom  karbon dari gugus organik yang berikatan langsung dengan logam. organologam terkandung didalamnya yaitu berikatan dengan suatu  karbon dengan fosfor, silikon arsen, dan boron.  Dari bentuk ikatan pada senyawa organologam, senyawa ini dapat dikatakan sebagai jembatan antara kimia organik dan anorganik.

Senyawa organologam mempunyai sifat terdapatnya logam pusat yang terkoordinasi oleh logam organic dan  umumnya senyawa logam memiliki atom karbon yang memiliki sifat lebih elektronegatif daripada logam. Senyawa komplek logam (biasanya logam-logam transisi) merupakan senyawa yang memiliki satu atau lebih ikatan logam-karbon. Senyawa organologam terdiri dari atom pusat dan ligan.

jenis-jenis ikatan yang terbentuk pada senyawaan organologam:

1.      Senyawaan ionik dari logam elektropositif

Senyawa yang bersifat ionik, tidak larut dalam pelarut organik, dan sangat reaktif terhadap udara dan air.

2.      Seyawaan yang memiliki ikatan -σ (sigma)

Senyawaan organologam  yang memiliki sisa organik terikat pada suatu atom logam dengan suatu ikatan ikatan kovalen yang terbentuk oleh logam dengan keelektropositifan yang relatif lebih rendah.

3.      Senyawaan yang terikat secara nonklasik

Reaksi senyawa organologam

1.     Insert reaction (reaksi penyisipan)

Reaksi organologam yang dapat menyisipkan suatu molekul kedalam suatu senyawa organologam. Molekul yang menyisip kedalam senyawa organologam dapat bertindak sebagai 1,1 insertion dan 1,2 insertion, kedua hal ini merupakan suatu acuan bagaimana molekul ini menyisipkan dirinya diantara logam dan ligan .

2.     Carbonyl Insertion (reaski penyisipan karbonil)

Reaksi penyisipan karbonil merupakan proses penyisipan suatu molekul, molekul disini merupakan molekul karbonil yang menyisip kedalam senyawa organologam.

3.     Hydrid elimination (reaksi eliminasi hidrasi)

Reaksi eliminasi hidrasi merupakan suatu reaksi transfer sebuh atom H pada suatu ligan alkil ke logam. Reaksi eliminasiini akan memeberikan efek peningkatan bilangan oksidasi dan bilangan koordinasi dari logam.

4.     Abstraction Reaction

Reaksi abstraksi merupakan reaksi ligan yang posisinya tidak akan merubah bilangan kordinasi

Reaksi pembentukan Senyawa Organologam

1.       Reaksi logam langsung

2.       Penggunaan zat pengalkilasi

3.        Interaksi hidrida logam atau nonlogam dengan alkena atau alkuna

4.       Reaksi oksidasi Adisi

 Reaksi Inseri

Salah satu reaksi orgnologam

Reagensia (pereaksi) Grignard adalah produk reaksi radikal bebas antara logam magnesium dan suatu senyawa organologam dalam suatu pelarut eter. Reaktifitas Reagensia Grignard Dalam kebanyakan senyawa organik. Karbon tidak mengemban muatan  parsial apapun atau mengemban muatan positif parsial. Dalam suasana reagensia Grignard karbon terikat pada suatu unsur elektropositif, dan karena itu mengemban suatu parsial negatif.

Permasalahan

1.      Mengapa dalam reaksi Grignard pelarut yang digunakan harus eter?

2.      Mengapa senyawaan ionik dari logam elektropositif bersifat sangat reaktif terhadap udara dan air?

3.      Dalam reaksi penyisipan karbonil, bagaimana proses molekul karbonil yang menyisip kedalam senyawa organologam?

Mekanisme Reaksi Adisi Elekrofilik pada Senyawa Organik tak Jenuh

Reaksi Adisi elektrofilik pada senyawa organik tak jenuh

Pada beberapa postingan sebelumnya saya telah membahas mengenai reaksi substitusi nuklefilik dan reaksi eliminasi pada alkil halide. Jadi, untuk postingan saya yang ke 5 ini saya akan membahas mengani mekanisme reaksi adisi elektrofilik pada senyawa organic tak jenuh. Tentunya sebelum kita memasuki materi yang baru kita harus tahu betul materi atau konsep dari materi yang sebelumnya karena pada dasarnya materi yang sebelumnya dengan yang akan kita bahas ini akan saling berkaitan. Langsung saja kita bahas mengenai rekasi adisi elektrofilik, namun sebelum itu kita harus mengatahui apa itu reaksi adisi.

Reaksi adisi dapat terjadi apabila terdapat  penambahan molekul lain terhadap senyawa karbon tanpa menggantikan atom atau gugus atom dari senyawa karbon. Reaksi adisi terjadi pada senyawa karbon yang mempunyai ikatan rangkap. Reaksi adisi terjadi pada senyawa tak jenuh. Molekul tak jenuh dapat menerima tambahan    atau gugus dari suatu pereaksi. Dua contoh pereaksi yang mengadisi pada ikatan rangkap adalah brom dan hidrogen. Adisi brom biasanya merupakan reaksi cepat, dan sering dipakai sebagai uji kualitatif untuk mengidentifikasi ikatan rangkap dua atau rangkap tiga

Reaksi adisi terjadi pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap atau rangkap tiga, termasuk ikatan rangkap karbon dengan atom lain, seperti pada C=O. Dalam reaksi adisi, molekul senyawa yang mempunyai ikatan rangkap menyerap atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal.

Bebrapa jenis contoh reaksi adisi

1.      Adisi hidrogen dan Halogen ( Hidrogenasi and Halogenasi )

Ikatan pi dari alkena akan terpecah dari masing-masing pasangan elektonnya akan membentuk ikatan sigma yang baru

Hidrogenasi alkena dengna katalis akan menghasilkan alakana

Reaksi Hidrogenasi adalah sebagai berikut:

CH₃CH = CH₂ + H₂      CH₃CH₂CH₃

2.      Adisi Halida Hidrogen (Hidrohalegenasi)

Hidrogen halida akan ditambahkan pada ikatan pi alkena membentuk alkil halida. Reaksi ini merupakan adisi elektrofilik.

Reaksi Adisi Halida Hidrogen adalah sebagai berikut:

                        CH₂ = CH₂  +  HX    CH₃CH₂X

                                         Etilena                                   etil halida

Jika suatu alkena adalah alken asimetris (gugus terikat pada dua karbon sp3 yang berbeda), maka kemungkinan akan terbentuk 2 produk yang berbeda dengan adanya adisi HX.

Reaksi adisi elektrofilik

suatu senyawa kimia yang kekurangan elektron bereaksi dengan nukleofil disebut elektrofil. Contoh elektrofil termasuk asam Lewis  seperti; ZnCl₃, AlCl₃, dan BF_3, SOCl₂ atom karbon yang berikatan dengan  halogen (F,Cl, Br dan I ), alfa karbondari α-asam halogen, ester dan keton, 

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 diantara dua atom C seperti alkena dan alkuna. Contoh reaksi adisi elektrofilik adalah reaksi antara etena dengan asam klorida menghasilkan etil-klorida.

Reaksi adisi elektrofilik merupakan reaksi adisi yang terjadi karena yang kita fokuskan sebagai molekul yang spesial atau molekul utamannya terserang oleh elektrofil. Molekul utama tersebut memiliki daerah dengan kepadatan elekrton yang tinggi yang terserang oleh yang bermuatan positif.

MEKANISME REAKSI ADISI ELEKTROFILIK

Pada senyawa alkena terdapat elektron π yang letaknya lebih jauh dari inti dibanding elektron pada ikatan σ, sehingga lebih mudah diserang oleh suatu elektrofil. Elektron pi adalah suatu nukleofil lemah.
tahap reaksi adisi elektrofilik 

Selain reaksi adisi elektrofilik di dalam reaksi ini juga terdapat reaksi adisi nukleofilik.

Reaksi adisi nukleofilik terjadi apabila gugus yang pertama kali menyerang suatu ikatan rangkap merupakan pereaksi nukleofil. Reaksi adisi nukleofilik ditemukan pada senyawa C yang mengandung ikatan rangkap antara dua atom C dengan atom lain, seperti senyawa yang mengandung gugus karbonil dan senyawa yang mempunyai gugus sianida.

Permasalahan

1.      Bagaimana karakteristik dari elektrofil yang baik digunakan dalam proses reaksi adisi elektrofilik?

2.      Apakah didalam reaksi adisi elektrofilik terjadi dalam tahap lambat seperti pada reaksi substitusi dan eliminasi?

3.      Kenapa pada molekul yang diserang oleh elektrofil umumnya mempunyai kepadatan ekektron yang sangat tinggi?

Presentasi Hasil Mekanisme contoh Reaksi Substitusi Nukleofilik pada alkil halida

        Contoh reaksi substitusi nukleofilik pada alkil halida

    step 2

 Pada tahap pertama merupakan tahap penentu reaksi, karena berjalan lambat. Pada tahap ini terjadi ionisasi membentuk karbokation 3 bromo 3 metil pentana.
Pada tahap kedua merupakan Penggabungan karbokation dengan nukleofl metanol menghasilkan     3- metoksi-2-metil pentana

2. 

Pada SN 1 terjadi proses dua langkah yang cenderung berlangsung bila alkil halidanya tersier.  Halide primer umumnya tidak bereaksi dengan mekanisme ini. Sedangkan SN 2 proses satu langkah yang menyukai metal halide primer.

Permasalahan:
1. Manakah yang termasuk mekanisme SN 1 dan SN 2 apa produk yang dihasilkan dan jelaskan menurut jawaban Anda ?
2.  Kenapa pada contoh reaksi yang pertama nukleofil yang digunakan metnaol?
3. Menurut pendapat Anda bagaimana jika contoh reaksi yang kedua menggunakan nukleofil amonia apa produk yang dihasilkan?

Reaksi Eliminasi pada Alkil Halida dan Alkohol

Reaksi eliminasi

Berbicara mengenai reaksi eliminasi jelas bukan hal yang asing lagi bagi mahasiswi pendidkan kimia, karena pada dasarnya reaksi eliminasi merupakan salah satu reaksi dasar yang terdapat dalam reaksi-reaksi organic. Maka dari itu sebagai tentu sebelum memasuki atau mempelajari reaksi yang baru kita harus mempunyai dasarnya terlebih dahulu. Baiklah pada postingan kedua ini saya akan mengulas mengenai rekasi eliminasi pada alkil halide dan alcohol.

Reaksi eliminasi adalah kebalikannya dari reaksi adisi, apabila reaksi adisi terjadi dari suatu  molekul dengan ikatan rangkap dan berubah menjadi ikatan tunggal. Pada reaksi eliminasi terjadi reaksi dari ikatan tunggal yang nantinya akan berubah menjadi ikatan rangkap karena adanya penghilangan beberapa atom/gugus atom, atau umumnya dapat disebut juga penghilangan beberapa atom yang terjadi pada suatu senyawa. Contoh reaksinya:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH-CH₃  H₂SO₄ Pekat    CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH=CH₃ + H₂0

                                    OH

Reaksi eliminasi pada alkil halide merupakan salah satu reaksi yang melibatkan pelepasan gugus halogen dari alkil halide. Sebagai contoh apabila NaOH dilarutkan di dalam etanol lalu direaksikan dengan alkil halide, maka alkena akan terbentuk seperti reaksi berikut:

CH₃-CH₂Br    →      CH₂=CH₂ + H₂O +Br^-

Pada reaksi eliminasi alkil halide , ion OH^- bertindak sebagai basa yang akan bergabung dengan atom H dari alkil halide yang membentuk H2O. kemudian ikatan antara atom karbon dan halogen terputus sehingga ion dan Br dieliminasi dari molekul alkil halide.

Reaksi Eliminasi: Mekanisme E2 dan E1

Apabila sebuah alkil halida memiliki sebuah atom hidrogen pada atom karbon yang letaknya berdampingann dengan suatu karbon pembawa halogen maka akan bereaksi dengan nukleofil, nukleofil bertindak sebagai basa dan mengambil proton (hidrogen) sehingga terdapat dua kemungkinan reaksi yang bersaing, yaitu substitusi dan eliminasi.

  

Seperti di lihat pada reaksi substitusi, nukleofil menggantikan halogen . lain halnya pada reaksi eliminasi  halogen X dan hidrogen dari atom karbon yang berdampingan dieliminasi dan ikatan baru (ikatanπ) terbentuk di antara karbon karbon yang pada mulanya membawa X dan H. Reaksi elimanasi juga mempunyai dua mekanisme 
1. mekanisme E2 
2.mekanisme E1.

Mekanisme Eliminasi E-2

Mekanisme pada Eliminasi E2 merupakan salah satu reaksi eliminasi biomolekuler. Pada reaksi E2 terdiri dari satu langkah mekanisme dimanamana ikatan karbon-hidrogen dan karbon-halogen akan terputus membentuk suatu ikatan rangkap C=C. Pada reaksi ini tidak melalui pembetukan karbokation sebagai zat perantara. Reaksi E2 ini pada umumnya dapat dilakukan oleh alkil halida primer dan sekunder. Reaksi eliminasi  E2 secara khusus menggunakan basa kuat untuk menarik hidrogen asam dengan kuat.

Basa (Z) menyerang atom H dan mulai mengikat H dan pada saat yang sama ikatan rangkap dua terbentuk, dan ketika itu pula gugus halide mulai melepaskan diri. Alkena akan terbentuk ketika ikatan C-H putus sempurna dan gugus X terlepas dari C-X dengan membawa pasangan electron.

Meknisme eliminasi E-1

Pada reaksi eliminasi tidak hanya terjadi pada E-2 saja melainkan terjadi juga pada eliminasi E1 dimana E-1 merupakan reaksi eliminasi unimolekuler. E1 terdiri dari dua langkah mekanisme yaitu ionisasi dan deprotonasi.  Reaksi E1 merupakan sebuah reaksi eliminasi dua langkah dimana langkah pertama terjadi pemisahan gugus pergi yang menghasilkan senyawa antara karbokation dan langkah kedua meliputi pengeluaran proton oleh suatu basa dan pembentukan ikatan rangkap. Pada umumnya reaksi E1 terjadi pada alkil halida tersier.

Reaktivitas E1 dan E2

1.      Alkil halide primer

Eliminasi E2 berlangsung bila menggunakan basa kuat seperti butoksida

2.      Alkil halide sekunder

Jika memakai basah kuat seperti CH₃CH2O^- , OH^-, NH₂^- hasil reaksinya adalah E2 lebih dominan

3.      Alkil halide tersier

Eliminasi E2 berlangsung bila menggunakan basa OH atau etoksi (RO^-)

Reaksi eliminasi alkohol

Telah dijelaskan diuraian atas bahwa Eliminasi merupakan  reaksi pembentukan ikatan rangkap dari ikatan tunggal. Alkohol yang mengalami reaksi eliminasi akan menghasilkan suatu alkena. Saat ditambahkan air brom, larutan tetap berwarna bening. Hal ini menandakan terbentuknya ikatan rangkap. Jika ditambahkan air brom terus menerus, maka larutan akan menjadi jenuh. Sehingga larutan berubah menjadi kemerahan, karena air brom akan memutuskan ikatan rangkap dan bereaksi dengan sesamanya. Dalam percobaan ini H₂SO₄berfungsi sebagai katalisator dan oksidator. Saat terjadi reaksi eliminasi gugus OH^- akan putus dan membentuk air. Berikut mekanisme reaksinya:

→ CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-OH         CH₃-CH₂-CH₂=CH₂ +H₂O

Jadi untuk memutuskan ikatan rangkap tersebut digunakan air brom atau klor. Maka semakin banyak cabang rantainya, maka semakin besar pula halangan steriknya atau semakin susah memutuskannya. Reaksi eliminasi alcohol akan menghasilkan alkena,atau umumnya disebut sebagai reaksi dehidrasi , dan umumnya katalis yang digunakan adalah asam sulfat.

Permasalahan

1.   Mengapa pada mekanisme E-2 tidak melalui pembetukan karbokation sebagai zat perantara, apa yang melatarbelakangi hal tersebut?

2.    Mengapa pada penggunaan nukleofil basa kuat seperti CH₃CH2O^- reaksinya akan menghasilkan E-2 lebih dominan?

3.  Pada reaksi eliminasi alcohol umumnya menggunakan katalis asam kuat seperti asamsulfat pekat, apa yang terjadi jika katalis yang digunakan itu asam sulfat encer?