Reaksi Senyawa Karbonil

Alkilasi

Aseton  merupakan  keton  yang  paling  sederhana,  digunakan  sebagai pelarut  polar  dalam kebanyakan  reaksi  organik.  Aseton  dikenal  juga  sebagai dimetil  keton,  2-propanon,  atau propan-2-on.  Aseton  adalah  senyawa  berbentuk cairan  yang  tidak  berwarna  dan  mudah terbakar, digunakan  untuk  membuat plastik,  serat,  obat-obatan,  dan  senyawa-senyawa  kimia  lainnya. Selain dimanufaktur  secara  industri,  aseton  juga  dapat  ditemukan  secara  alami,  termasuk pada tubuh manusia  dalam kandungan kecil. Aseton  memiliki  gugus  karbonil  yang  mempunyai  ikatan rangkap  dua karbon-oksigen  terdiri  atas  satu  ikatan  σ  dan  satu  ikatan  π.  Umumnya  atom hidrogen  yang  terikat  pada  atom  karbon  sangat  stabil  dan  sangat  sukar  diputuskan. Namun lain halnya  dengan  atom  hidrogen  yang  berada  pada  karbon  (C)  di samping  gugus  karbonil  yang disebut  atom  hidrogen  alfa  (α).  Sebagai  akibat penarikan  elektron  oleh  gugus  karbonil, kerapatan  elektron  pada  atom  karbon  α semakin  berkurang,  maka  ikatan  karbon  dan  hidrogen α  semakin  melemah, sehingga  hidrogen  α  menjadi  bersifat  asam  dan  dapat  mengakibatkan terjadinya substitusi  α.  Substitusi  α  melibatkan  penggantian  atom  H  pada  atom  karbon  α dengan  elektrofilik  (Wade,  L.G.  2006:1041-1063).  

Aseton mempunyai atom hidrogen α bersifat asam, oleh karena itu dapat terionisasi menghasilkan ion enolat. Ion enolat dapat berada dalam dua bentuk  yaitu bentuk keto dan bentuk enol atau disebut dapat terjadi tautomerisasi. Tautomer adalah isomer-isomer pada senyawa karbonil yang hanya dibedakan oleh kedudukan ikatan rangkap dan yang disebabkan perpindahan letak atom hidrogen α ke atom oksigen. 

Hidrogen α pada senyawa aseton akan lepas sehingga nukleofil dari senyawa aseton dapat bereaksi dengan karbokation atau dapat terjadi reaksi alkilasi. 

Asam organik dicirikan oleh adanya atom hidrogen yang terpolarisasi positif. Terdapat dua macam asam organik, yang pertama adanya atom hidrogen yang terikat dengan atom oksigen, seperti pada metil alkohol dan asam asetat. Kedua, adanya atom hidrogen yang terikat pada atom karbon di mana atom karbon tersebut berikatan langsung dengan gugus karbonil (C=O), seperti pada aseton.

Metil alkohol mengandung ikatan O-H dan karenanya bersifat asam lemah, asam asetat juga memiliki ikatan O-H yang bersifat asam lebih kuat. Asam asetat bersifat asam yang lebih kuat dari metil alcohol karena basa konjugat yang terbentuk dapat distabilkan melalui resonansi, sedangkan basa konjugat dari metil alkohol hanya distabilkan oleh keelektronegativitasan dari atom oksigen.

Gambar 1.  Perbandingan keasaman metil alkohol dengan asam asetat

Keasaman aseton diperlihatkan dengan basa konjugat yang terbentuk distabilkan dengan resonansi. Dan lagi, datu dari bentuk resonannya menyetabilkan muatan negatif dengan memindahkan muatan tersebut pada atom oksigen. 

Gambar 2.  Keasaman aseton

Penambahan atau reaksi substitusi menggunakan gugus alkil menjadi molekul organik dalam proses reaksi.

Reaksi alkilasi sebagai alat sintetis yang penting banyak digunakan dalam banyak proses kimia.

Alkilasi adalah suatu gugus alkil dari satu molekul ke yang lain oleh molekul. Senyawa diperkenalkan ke molekul alkil (metil, etil, dll) reaksi. Dalam aksi mikroorganisme seperti merkuri di sedimen bawah alkilasi akan menghasilkan metilmerkuri atau dua metilmerkuri. Alkylating agen umum industri adalah olefin, alkil halida, sulfat ester alkil asam dan sejenisnya. Memimpin produk teralkilasi dipimpin alkil, timbal tetraetil yang sering digunakan sebagai aditif bensin, sebagai agen anti huru-hara. Dalam proses penyulingan standar, katalis  alkilasi  sistem (asam atau asam fluorida) di bawah aksi dari olefin dengan berat molekul rendah (terutama terdiri dari propilena dan butena) dan isobutene bergabung untuk membentuk alkilat (terutama oleh senior yang oktan, sisi-rantai alkana). Alkylate adalah aditif bensin, dengan efek antiknock dan menghasilkan produk pembakaran yang bersih. Olefin alkilat Octane digunakan oleh jenis dan   kondisi reaksi  yang  digunakan.

Bagian minyak mentah hanya mengandung 10% -40% bisa langsung digunakan untuk hidrokarbon bensin. Gunakan proses kilang retak, berat molekul hidrokarbon berat molekul rendah menjadi produk yang mudah menguap. Polimerisasi molekul kecil gas hidrokarbon menjadi hidrokarbon cair dapat digunakan untuk bensin. Reaksi alkilasi dari molekul kecil dan alkana rantai samping menjadi olefin yang memiliki  angka  oktan  tinggi  lebih  besar  alkana  rantai  samping.

Lisat, proses polimerisasi dan alkilasi dapat menjadi kombinasi dari 70% dari minyak mentah menjadi produk bensin. Beberapa proses mesin canggih, seperti parafin dan naphthene dehidrogenasi siklisasi dapat diperoleh hidrokarbon aromatik, juga dapat meningkatkan angka oktan bensin.

Alkilasi Enolat

Salah satu reaksi yang paling penting dari enolat adalah alkilasi oleh adanya perlakuan dengan alkil halida. Reaksi ini sangat berguna untuk tujuan sintesis karena memungkinkan pembentukan ikatan karbon-karbon baru, yaitu menggabungkan dua senyawa yang lebih kecil menjadi molekul yang lebih besar. Alkilasi terjadi bila anion enolat yang nukleofilik bereaksi dengan alkil halida yang elektrofilik dan memaksa keluar ‘leaving group’ melalui mekanisme SN2. Reaksi dapat terjadi pada atom oksigen enolat atau karbon alfa, tetapi secara normal terjadi pada atom karbon.

Sintesis Ester Malonat

Sintesis ester malonat merupakan salah satu reaksi alkilasi karbonil yang terkenal dan tertua dan merupakan metoda yang bagus untuk membuat asam asetat yang tersubstitusi α dari alkil halida.

Permaslahan:

1.  Mengapa atom  hidrogen  yang  berada  pada  karbon  (C)  di samping  gugus  karbonil  yang disebut  atom  hidrogen  alfa  (α) pada aseton mudah mengalami substitusi?

2. Mengapa reaksi alkilasi dari molekul kecil dan alkana rantai samping  menjadi olefin yang memiliki  angka  oktan  tinggi  lebih  besar  alkana  rantai  samping?

3.  Sintesis ester malonat merupakan salah satu reaksi alkilasi karbonil yang terkenal dan tertua dan merupakan metoda yang bagus untuk membuat asam asetat yang tersubstitusi α dari alkil halida. Bagaimana pengaruh suhu pada sintesis tersebut? Pada suhu berapa sebaiknya sintesis itu dilakukan?