kekuatan asam dan basa dalam Kimia Organik

Dalam pertemuan kali ini diharapkan kita semua mampu memahami dan menentukan secara teoritis kekuatan asam dan basa. Pada dasarnya setiap asam dan basa tidak terionisasi atau berdisosiasi pada tingkatan yang sama. artinya asam dan basa tidak semuanya memiliki kekuatan yang sama dalam menghasilkan ion H+ dan OH- ketika berada didalam larutan. kekuatan asam basa juga dapat menggambarkan kemampuan larutan asam dan basa untuk menghantarkan listrik.

asam dan basa dapat ditentukan melalui konstanta ionisasinya dan melihat dari struktur molekulnya. kekuatan asam dan basa dapat kita tentukan dengan melihat ionisasi asam atau basa didalam air. kekuatan asam dapat ditentukan dengan menghitung konstanta kesetimbangannya dalam larutan berair. dalam larutan dengan konsentrasi yang sama, asam yang lebih kuat akan mengionisasi lebih besar dan akan menghasilakn konsentrasi ion hidronium yang lebih tinggi dari pada asam yang lebih lemah. konstanta kesetimbangan untuk asam disebut konstanta ionisasi asam atau Ka. sedangkan kekuatan basa dapat ditentukan dengan melihat jumlah ion hidroksida yang terbentuk di dalam larutam berair.

Berikut adalah beberapa contoh asam dan basa yang tergolong dalam asam basa kuat

Ada beberapa contoh kekuatan asam yaitu sebgai berikut:
1. HNO3>HNO2
2. H2SO4>HSO3>HSO2>HSO

kekuatan dari asam basa menurut brosnted lowry ketika dimasukan kedalam karutan air akan daoat ditentukan konstanta ionisasi asam atau konstanta ionisasi basanya. asam kuat akan membentuk basa konjugasi lemah, dan asam lemah membentuk basa konjugasi yang kuat. jadi asam kuat terionisasi sempurna dalam larutan karena basa konjugasinya memiliki sifat lebih lemah dari air. asam lemah hanya terionisasi sebgian karena basa konjugasinya cukup kuat untuk bersaing dengan air untuk mengambil proton. basa kuat bereaksi dengan air untuk membentuk ion hidroksida. basa lemah hanya menghasilkan sejumlah kecil ion hidroksida.

Kekuatan Asam Organik
suatu asam organik, kekuatannya dapat dilihat dari kekampuannya untuk melepaskan H+, dan itu tergantung pada efek substituen. adanya efek substituen ini menyebabkan adanya induksi dan resonansi. efek induksi adalah efek yang ditimbulkan akibat dari substitusi dengan atom C ataupun atom lain yg memiliki keelektronegatifan yang lebih besar. sedangkan efek resonansi merupakan efek yang ditimbulkan akibat adanya resonansi dan akibatnya akan menyebabkan perbedaan polaritas ikatan.
contoh:
trimetilsililanilin

Fenol
Fenol memiliki nama lain asam karbol berperan sebagai asam dan digunakan dalam berbagai macam keperluan seperti antiseptik. Asam Karbolat umumnya digunakan dalam operasi untuk kuku kaki yang tumbuh ke dalam. Fenol digunakan pada kuku kaki yang tumbuh ke dalam yang lebih parah yang tidak menanggapi perawatan lain. Fenol, dalam bentuk asam trikloroasetat, digunakan untuk menghentikan pertumbuhan kuku. Fenol digunakan dalam beberapa semprotan tenggorokan yang dapat membantu membuat mati rasa pada tenggorokan Anda dan meringankan gejala yang disebabkan oleh sakit tenggorokan, atau iritasi pada mulut yang disebabkan oleh sariawan.

Faktor yang mempengaruhi kekuatan asam basa:
1. tingkat kekuatan ikatan antara H-A
2. Elektronegratisan A
3. Kestabilan A- dibanding HA
4. Pelarut.
Permasalahan:
1. 

(asam nitrit)

(asam nitrat)

 Dilihat dari kedua struktur diatas, atom penyusun dari asam nitrat dan asam nitrit sama, yaitu terdiri dari H, N dan O namun jumlah atom Oksigennya saja yang berbeda, lalu mengapa asam nitrat memiliki tingkat kekuatan asam yang lebih besar dibandingkan asam nitrit?

2.

dari penjelasan diatas dapat dilihat bahwa Al(OH)3 bersifat amfoter, artinya senyawa yang dapat bersifat asam dalam situasi tertentu dan bersifat basa dalam kondisi tertentu, lalu bagaimana tingkat keasaman AL(OH)3 ketika berperan sebagai asam? apakah ada pengaruh dari sifat amfoter tehadap kekuatan asam suatu senyawa?

3. 

                                             (orto)                        (meta)                   (para)

Mengapa senyawa nitrofenol dengan posisi orto bisa memiliki tingkat keasaman lebih tinggi dari nitrofenol pada posisi meta dan para?

prinsip - prinsip sintesis senyawa organik (retrosintesis analisis dari taxol)

Rethrosintesis analisis merupakan suatu cara memecahkan suatu permasalahan ketika merencanakan sintesis organik. Teknik ini biasanya dilakukan dengan cara mentarnsformasi molekul suatu senyawa sehingga menjadi lebih sederhana. Teknik ini dilakukan dengan berulang ulang sampai akhirnya didapatkan struktur paling sederhana dan tersedia dipasaran.

Kuat atau tidaknya rethrosinthesis analisis akan menjadi bukti dalam rancangan sintesis. Yang menjadi tujuan utama dalam rethrosintesis analisis adalah perombakan struktur menjadi sederhana. Biasanya ketika mensintesis suatu senyawa dapat dilakukan dengan berbagai jalur sintesis yang dapat digunakan.

Pendekatan retrosintesis atau rethrosintesis analisis suatu senyawa bahan alam yang bahan awalnya sudah diketahui dapat dilakukan dengan mengikuti tahapan:

1.      Atom karbon yang terkandung dalam target harus ditentukan terlebih dahulu.

2.      Melakukan penyederhanaan maksimum dengan melakukan diskoneksi ikatan.

3.      Mengubah hasil hasil yang didapat dari diskoneksi menjadi bagian bagian nukleofil dan elektrofil dengan menggunakan konsep donor-akseptor.

4.      Melakukan penyempurnaan sintesis yang terjadi dalam ikatan karbon-karbon yang diinginkan dengan menentukan pasangan ion intermediet yang paling cocok.

5.Diulangi terus hingga semua ikatan menjadi ikatan yang diinginkan.

6. Menggunakan tabel untuk memanipulasi/mengubah gugus fungsi dari semua hasil diskoneksi agar analisi retrosintesis menjadi sempurna.

7.      Sintesis diselesaikan dngan cara membalikan skema retrosintesis.

Senyawa – senyawa bahan alam yang memiliki aktivitas biologis biasanya memiliki lebih dari 1 gugus fungsi. Taxol merupakan suatu senyawa bahan alam yang memiliki 6 gugus fungsi. Senyawa taxol didapat dengan mengektraksi kulit kayu pohon yew. Pohon yew merupakan suatu jenis pohon yang mirip dengan pohon cemara dan banyak ditemukan di hutan barat laut pasifik. Senyawa ini merupakan senyawa yang luar biasa. Karena, ia bisa mengobati kanker payudara dan kanker indung telur.

Epoksida merupakan gugus fungsi dalam sintesis organik, walaupun pada kenyataannya tidak banyak yang dapat ditemukan dalam pencariannya. Pentingnya gugus fungsi ini berasal dari pembukaan cincin beranggota tiga menyebabkan molekul multifungsu yang dibuat dengan cara ini menjadi menarik dan bernilai tinggi untuk sintesis organik. Yang penting untuk diketahui bahwa pembukaan cincin tidak mudah. Karena regioselektif dan stereoselektif  harus sering dikontrol agar molekul yang didapat sesuai target.

Retrosintesis analisis dari taxol mengarah kepada 2 prekusor utama, intermedietnya ditunjukkan oleh gambar 113 dan 114. Yang mana keduanya dapat digabungkan menggunakan reaksi esterifikasi. Pada kasus ini, intermediet gambar 113 lebih penting karenaia dapat dibentuk menggunakan benzoilation dari amina gambar 115. Yang mana pada gilirannya dapat tersintesis dari epoxide dalam 2 tahap.

Dimulai dari intermediat gambar ke 117, sebuah hidrolase epoksida dari g geotrichum dapat digunakan untuk menutupi epoksida kiral yang dinginkan dengan enantioselectivitas yang tinngi yaitu >99% dan isolasi sedang terisolasi 37%. Langkah selanjutnya, epoksida mengalami pembukaan cincin dengan menggunakan azida diikuti oleh reduksi dengan PhP₃ dan bereaksi dengan  benzoil klorida, yang mengarah pada kiral benzoil amina (gambar 114) dalam 33.8% keseluruhan hasil (tiga langkah kimia) dan memiliki sebuah kelebihan enantiomer >95%.


adapun penjelasan lain mengenai rethrosintesis ini akan saya jelaskan sebagai berikut:

(taxol)

keterangan:
ac (acetil) 
benzil
karbonat ester
TBS (tert-butykdimethilsilyl)
TES (triethilshilyl)

(SKEMA 1)

Taxol dibentuk dari diol pada gambar 7.2 melalui esterifikasi atau pembentukan ester. diol berasa dari karbonat gambar 6.3 dengan cara menambahkan phenilithyium. aldehyde 4.2 dan hydrazone 3.6 diperoleh dengan menggunakan reaksi kopling Shapiro.

(SKEMA 2)

Skema II Retrosintetik menunjukkan bahwa aldehida dan hidrazon yang digunakan dalam reaksi penggandengan Shapiro disintesis menggunakan reaksi Diels-Alder .

Permasalahan:
1. dari 6 gugus fungsi yang terdapat dalam taxol, mengapa gugus fungsi yang akhirnya dipilih untuk disintesis adalah gugus epoksidanya?
2. dalam blog saya dijelaskan bahwa taxol memiliki 2 prekusor utama, yaitu prekusor nomor 113 dan 114 namun ternyata prekusor pada nomor 113 lebih penting dan dapat disintesis dibandingkan prekusor nomor 114. Mengapa hal tersebut dapat terjadi?
3.

jika dilihat dari gambar taxol diatas, mengapa posisi atom yang didiskoneksi  dalam proses analisis retrosintesis adalah atom C13?

Prinsip prinsip sintesis senyawa organik

Dalam Blog kali ini akan dibahas mengenai prinsip-prinsip dalam sintesis senyawa organik.

Adapun hal hal umum yang perlu diperhatikan dalam sintesis senyawa organik yaitu:

1.             Molekul dibuat atau tersusun atas kerangka karbon.

2.          Fungsionalitas senyawa yang diinginkan dapat dibuat dengan cara menambah, mengeliminasi atau mensubtitusinya.

3.       Pusat stereoisomer dapat dibuat atau dipengaruhi dengan menjalankan stereokontrol selektif pada setiap tahapnya. Sebenarnya ini bukan tugas-tugas independen terpisah untuk diserang dan dipecahkan pada gilirannya, tetapi harus diintegrasikan dan dikorelasikan dalam rencana keseluruhan.

4.             Produk yang dihasilkan harus dalam jumlah yang wajar, artinnya tidak berlebihan.

5.   Jika banyak gugus fungsi hadir pada tahapintermediet, beberapa di antaranya mungkin memerlukan perlindungan dari reaksi yang tidak diinginkan.

KONSEP DASAR DI MEKANISME REAKSI ORGANIK

Dalam sebuah reaksi organik, molekul organik (biasanya disebut dengan substrat) bereaksi dengan reagen penyerang yang tepat dan mengarah pada bentuk satu atau lebih intermediet dan produk akhir.

Reaksi umum dapat digambarkan sebagai berikut:

Substrat merupakan reaktan yang menjadi penyumbang karbon ke ikatan baru dan reaktan lainnya disebut reagen.

Dalam hal ini akan dijelaskan beberapa prinsip yang dapat menjelaskan bagaimana suatu reaksi dapat terjadi.

1.      pembelahan dari ikatan kovalen

Ikatan kovalen dapat terputus dengan adanya pembelahan heterolitik atau dengan pembelahan homolitik.

Dalam pembelahan heterolitik, suatu pembelahan ikatan kovalen yang mana salah satu pecahan mengambil kedua elektron sedangkan bagian pecahan lainnya tidak mendapatkan elektron.

Sedangkan pembelahan homolitik, suatu pembelahan ikatan kovalen antara dua atom dimana kedua atom tersebut saling mempertahankan satu elektron masing masing. Pembelahan jenis ini memicu pembentukan radikal bebas.

2.      nukleofil dan elektrofil

nukleofil merupakan atom/ion/molekul yang memiliki banyak elektron atau kaya akan elektron, sehingga ia tidak menyukai elektron dan yang ia sukai adalah nukleus (nukleus merupakan inti yang kekurangan eletron). Karna ia kelebihan elektron akhirnya ia menyukai nukleus yang kekurangan elektron, agar reaksinya saling melengkapi. Sedangkan elektrofil merupakan spesi yang kekurangan elektron sehingga ia menyukai spesi spesi yang laya akan elektron.

3.      Gerakan elektron dalam reaksi organik.

Perpindahan elektron dalam reaksi organik dapat ditunjukkan oleh notasi panah melengkung. Itu menunjukan bagaimana perubahan ikatan yang terjadi antara elektron selama reaksi berjalan.

4.      Efek pemindahan elektron diikatan kovalen

Perpindahan elektron dalam molekul organik dapat terjadi di tingkat energi dasar dan mempengaruhi suatu atom atau substituen melakuka penyerangan yang tepat. Suatu elektron mengalami perpindahan karena pengaruh dari suato atom yang hadir dan menyebabkan polarisasi permanen dari ikatan.

5.      Efek induksi

Ketika ikatan kovalen yang terbentuk antara atom yang memiliki keelektronegatifan berbeda, kerapatan elektron akan mengarah pada atom yang memiliki kelebihan elektronegatif dari ikatan

6.      Struktur resonansi

Ada banyak molekul organik yang sifatnya tidak dapat dijelaskan oleh struktur lewis. Sebagai contohnya adal;ah benzena. Struktur sikliknya mengandung C-C selang seling dengan C=C dan struktur lewis tidak dapat menjelaskan ini.

7.      Efek resonansi

Efek resonansi didefenisikan sebagai suatu polaritas dalam molekul melalui interaksi antara 2 buah ikatan  dan satunya pasangan elektron yang hadir pada atom yang berdekatan.

Prinsip-prinsip dasar sintesis senyawa aromatik
1. diskoneksi dan IGF dalam sintesis senyawa aromatik
diskoneksi dapat diartikan sebagai suatu kebalikan dari pembuatan atau sintesis senyawa organik. 
ada 4 macam reaksi substitusi elektrofilik yang terjadi pada senyawa aromatik.
reaksi halogenasi
dalam reaksi ini, X adalah elektrofil

 reaksi nitrasi
dalam reaksi ini NO2+ adalah elektrofilnya

 reaksi sulfonasi
benzena memiliki tingkat reaksi yang sangat lambat jika direaksikan dengan H2SO4 pada suhu yg tinggi

 reaksi friedel crafts
ion karbanium merupakan elektrofil dalam reaksi ini

adapun tabel dari beberapa gugus fungsi yaitu:

adapun contoh sintesis yang ingin dijelaskan dalam blog ini yaitu: m -Bromonitrobenzene Dari Benzene

Dalam contoh ini, ikatan yang membentuk adalah C – NO ₂ dan C – Br, dan ikatan yang putus adalah C – H dan C – H.
Dalam hal ini, reaksi yang diperlukan yaitu: brominasi (Br ₂ , FeBr ₃ ) dan nitrasi (HNO ₃ , H ₂ SO ₄ )

Karena reaksi pertama (brominasi) mengarah pada orto-, para- , reaksi kedua (nitrasi) akan menghasilkan para- dan produk orto yang tidak diinginkan .

jika menginginkan produk meta , langkah pertama adalah pemasangan pengarah meta  (nitration) diikuti dengan bromination.

permasalahan:
1. Dalam blog telah dijelaskan mengenai efek resonansi, ternyata dalam sintesis senyawa organik ada 2 jenis resonansi yg pertama efek resonansi positif dan efek resonansi negatif. Bagaimana anda dapat membedakan kedua jenis resonansi tersebut?
2. Selama reaksi organik polar, sebuah nukleofil menyerang pusat elektrofil yg merupakan atom atau bagian dari elektrofil yaitu yg memiliki kekurangan elektron. Bagaimana hal tersebut dapat terjadi?
3. Dalam blog dijelaskan mengenai efek induktif, efek induktif merupakan suatu keadaan dimana terjadi polarisasi dari ikatan ikatan. Bagaimana hubungan antara efek induktif ini dengan substituen?