Soal dan jawaban mid kimia organik 2

1. Asam karboksilat dapat ditransformasi menjadi beberapa turunan. Buatlah skema reaksi perubahan dari suatu ester menjadi amida selanjutnya target akhirnya adalah benzoil khlorida.

Dengan mereaksikan metil benzoat dan amonia maka akan dihasilkan Benzamida dan etanol

C₈H₈O₂ +  NH₃ ==> C₇H₇NO + CH₃

selanjutnya benzamida dihidrolisis menghasilkan asam benzoat

 C₇H₇NO +H₂O==>C₇H₆O₂ + NH₃

 asam benzoat direaksikan dengan tionil klorida dihasilkan benzoil klorida

C₇H₆O₂+ SOCl₂==>C₆H₅COCl + HCl+SO₂

2. Temukan manfaat dari benzoil khlorida, jelaskan bagaimana mekanisme senyawa benzoil khlorida berperan.

 

Mempercepat reaksi antara fenol dengan beberapa asil klorida yang kurang reaktif

Benzoil klorida memiliki rumus molekul C₆H₅COCl. Gugus -COCl terikat langsung pada sebuah cincin benzen. Senyawa ini jauh lebih tidak reaktif dibanding asil klorida sederhana seperti etanoil klorida.

Fenol pertama-tama diubah menjadi senyawa ionik natrium fenoksida (natrium fenat) dengan melarutkannya dalam larutan natrium hidroksida.

 

Ion fenoksida bereaksi lebih cepat dengan benzoil klorida dibanding fenol, selama sekitar 15 menit. Padatan fenol benzoat dpt terbentuk.

 

3. Bila benzoil khlorida dikonversi menjadi asam benzoat. Buatlah tiga contoh turunan asam benzoat sebagai model, kemudian jelaskan pengaruh efek resonansi terhadap kekuatan tiga jenis asam benzoat yang anda modelkan.

a.jika asam benzoat direaksikan dengan metanol akan terbentuk metil benzoat

C₆H₅COOH + CH₃OH ==>C₈H₈O₂ + H₂O

b.jika asam benzoat direkasikan dengan amonia akan dihasilkan benzamida dan air
C₆H₅COOH + NH₃ ==> C₇H₇NO+ H₂O


4. Usulkan turunan asam benzoat yang anda gunakan pada soal no.3 dapat dibiodegradasi oleh suatu mikroorganisme, bagaimana hasil akhir penguraiannya?

hanya 2 isolat bakteri yang mampu
tumbuh dengan baik pada benzamida yaitu Micrococcus luteus strain dan Arthrobacter sp. 

dengan aktivitas enzim yang relatif rendah. Kesulitan mikroba utk tumbuh pada benzamida disebabkan
karena benzamida merupakan senyawa turunan benzonitril dan tergolong dalam
amida aromatik yang sangat toksik.

Hal ini mengindikasikan, bahwa isolat bakteri tersebut  yang mampu tumbuh pada amida kemungkinan besar mampu mensintesis enzim pendegradasi senyawa nitril pada benzamida.

Biodegradasi Senyawa Organik

Biodegradasi didefinisikan sebagai suatu proses oksidasi senyawa organik oleh mikroorganisme baik ditanah, perairan atau pada instalasi pengolahan air limbah.Biodegradasi terjadi karna bekteri dapat melakukan metabolisme zat organik melalui sistem enzim untuk menghasilkan karboondioksida,air dan energi.

Nira tebu merupakan cairan yang mengandung sukrosa yaitu karbohidrat yang tergolong disakarida, terdiri 2 komponen monosakarida : D-glukosa dan D-fruktosa. Penyimpanan tebu juga mempengaruhi pengurangan sukrosa dalam nira. Tebu yang disimpan dalam ruangan dan ditumpuk akan menyebabkan suhu dalam tumpukan naik yang mengakibatkan inversi sukrosa dan merangsang pertumbuhan miroba. Pengangkutan dengan jarak jauh dari pabrik dan sinar matahari juga menyebabkan turunnya kadar sukrosa. Nira merupakan salah satu bahan pangan yang mudah rusak karena kontaminasi dengan mikroba kerusakan nira sudah dimulai sejak awal penggilingan tebu. Mikroba yang banyak menyerang tebu adalah Leuconostoc mesenteroides yang berasal dari tanah.

Sukrosa terhidrolisis dengan adanya mikroba yang menghasilkan asam atau enzim dalam nira. Sehingga terjadi pemecahan sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa.

Pada tebu inversi sukrosa maksimal terjadi pada pH 7,2 dan 60⁰C

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O è C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

Selanjutnya glukosa dan fruktosa hasil inversi akan terfermentasi oleh khamir Saccharomyces ellipsoides

C₆H₁₂O₆ + Saccharomyces ellipsoidesè2C₂H₅OH + CO₂

Reaksi oksidasi etanol oleh bakteri Acetobacter aceti menjadi asam asetat

C₂H₅OH + O₂ + Acetobacter acetièCH₃COOH + H₂O

Gula invert dapat juga terfermentasi menjadi asam laktat oleh bakteri Bacillus lactis acidi pada suhu 45⁰C-55⁰C selama 3-6 hari.

Reaksi-reaksi tersebut diatas dapat menyebabkan kadar sukrosa menurun dan kadar asam meningkat, sehingga pH cenderung menurun. Asam yang ditimbulkan akan menyebabkan terjadinya inversi sukrosa. Kerusakan nira ditandai dengan rasa asam, adanya buih dan lendir. Kerusakan terjadi karna aktivitas mikroba dalam nira. Kerusakan nira tebu(sukrosa) sangat tergantung pada pH nira dan suhu pemurnian nira. Pada pH rendah sukrosa akan terinversi menjadi glukosa dan fruktosa.

Permasalahan: Sukrosa dapat terhidrolisis dengan adanya ion Hidrogen atau suatu ferment (ragi) tertentu menjadi glukosa dan fruktosa, seperti pada reaksi:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O è C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

Glukosa dan fruktosa yang terbentuk akan terurai lagi menjadi etanol dengan bantuan bakteri Saccharomyces ellipsoides dan akan membentuk asam asetat ketika dioksidasi oleh bakteri Acetobacter aceti yang merusak dan menimbulkan rasa asam pada nira tebu,

Proses ini dipengaruhi oleh pH dan suhu, dimana pertumbuhan Acetobacter aceti berkembang pada suhu 40⁰C dan pada pH dibawah 7,2

Apakah dengan menaikkan suhu dan pH kita dapat menghalangi kerja bakteri sehingga tidak ada asam yang terbentuk?

Dan bagaimana caranya agar nira tebu tidak terhidrolisis agar didapat kristal sukrosa murni?

 

Keasaman Asam Karboksilat

Dalam air asam karboksilat berada pada kesetimbangan dengan ion karboksilat dan ion hidronium

satu ukuran dari kekuatan asam ialah besarnya ionisasi dalam air. lebih besar jumlah ionisasi,lebih kuat asamnya.kekuatanj asam dinyatakan sebagai konstanta asam Ka,konstanta kesetimbangan ionisasi dalam air.harga Pka adalah pangkat negatif dari pangkat Ka.Bila Ka bertambah Pka berkurang.oleh sebab itu makin kecil Pka makin kuat asamnya.

Keasaman asam karboksilat sangat bergantung pada struktur molekulnya, gugus R yang melekat pada fungsi karboksil dapat meningkatkan atau bmenurunkan keasaman asam karboksilat.seoerti oksigen karbonil dari gugus karboksil itu sendiri, gugus R yang dapat dengan kuat menarik elektron akan lebih memperlemah ikatan O-H, sehingga proton lebih mudah terlepas dan asam menjadi kuat.

Anda mungkin akan berpikir bahwa semua asam karboksilik mempunyai kekuatan yang sama karena memiliki delokalisasi yang sama di sekitar -COO^- untuk membuat ion lebih stabil dan lebih tidak mudah terikat dengan ion hidrogen.
Namun kenyataan yang ada asam karboksilik memiliki berbagai variasi keasaman.

	pKa
HCOOH	3.75
CH3COOH	4.76
CH3CH2COOH	4.87
CH3CH2CH2COOH	4.82

Perlu diingat bahwa semakin tinggi pK_a, semakin lemah sebuah asam. Mengapa asam etanoik lebih lemah dari adam metanoik? Semuanya tergantung pada stabilitas dari anion yang terbentuk. Kemungkinan untuk mendislokalisasikan muatan negatif. Semakin terdislokalisasi, semakin stabil ion tersebut dan semakin kuat sebuah asam.
Ion metanoat dari asam metanoik:

Satu-satunya perbedaan antara ini dan ion etanoat adalah kehadiran CH₃ pada etanoat. Alkil mempunyai kecenderungan mendorong elektron menjauh sehingga betambahnya muatan negatif pada -COO^- . Penambahan muatan membuat ion lebih tidak stabil karena membuatnya lebih mudah terikat dengan hidrogen. Sehingga asam etanoik lebih lemah daripada asam metanoik.

ALkil yang lain juga memiliki efek “mendorong elektron” sama seperti pada metil sehingga kekuatan asam propanoik dan asam butanoik mirip dengan asam etanoik.
Asam dapat diperkuat dengan menarik muatan dari -COO^- . YAnda dapat melakukan hal ini dengan menambahkan atom elektronegatif seperti klorida pada rantai.

Pada tabel berikut, diperlihatkan semakin anda mengikatkan klorin semakin asam molekul.

	pKa
CH3COOH	4.76
CH2ClCOOH	2.86
CHCl2COOH	1.29
CCl3COOH	0.65

Dan yang terakhir perhatikan juga efek yang terjadi dengan semakin mnjauhnya halogen dari -COO^-

	pKa
CH3CH2CH2COOH	4.82
CH3CH2CHClCOOH	2.84
CH3CHClCH2COOH	4.06
CH2ClCH2CH2COOH	4.52

pertanyaannya: Mengapa semakin jauh klorin dari gugus COOH keasaman semakin berkurang?

Amida dan Asil Klorida

Amida adalah senyawa yang merupakan turunan asam karboksilat yang diperoleh dari penggantian gugus-OH pada asam karboksilat oleh gugus -NH2.Amida mengandung kelompok -CONH2.

Asil klorida juga merupakan senyawa turunan asam karboksilat dengan kelompok CO Cl-fungsional dengan rumus umum RCOCl dimana R adalah rantai samping.

asam karboksilat

         
asil klorida                                                         amida


Amida adalah turunan amonia dan amina dari asam karboksilat .
Kemiripan antara reaksi-reaksi
Perbandingan struktur amonia dan amina primer
Masing-masing mengandung sebuah gugus-NH _2. Dalam amonia, hal ini melekat pada atom hidrogen. Dalam amina primer, tersebut terhubung dengan sebuah gugus alkil (ditunjukkan oleh "R" dalam diagram di bawah) atau sebuah cincin benzen.




  Apa yang terjadi ketika bereaksi ini dengan asil klorida?
ternyata dihasilkan gas hidrogen klorida  HCl dan senyawa organik yang disebut Amida.
Kita ambil sebuah contoh dari senyawa asil klorida yaitu Asetil klorida.
Reaksinya dengan amonia

 dalam reaksi di atas asetil klorida yang bereaksi dengan amonia menghasilkan etanamida, dan gas HCL.
Ini lebih sering (dan lebih mudah) dituliskan sebagai:

 

Reaksinya dengan Amina

 
  
 dalam reaksi di atas asetil klorida yang bereaksi dengan metil amina menghasilkan N-metiletanamida,dan gas HCL. metilamin sebagai amina primer dimana NH2 melekat pada sebuah gugus alkil.

reaksi Ini lebih sering (dan lebih mudah) dituliskan sebagai:


produk organik ini disebut amida tersubstitusi-N yaitu "N" hanya menunjukkan bahwa substitusi pada atom nitrogen tidak ditempat laindalam molekul. 

permasalahan:
Jika kita membandingkan antara struktur amida yang  dihasilkan pada reaksi antara asil klorida dan amonia, dengan reaksi antara asil klorida dan amina, satu-satunya perbedaan adalah bahwa salah satu hidrogen pada nitrogen telah disubstitusi dengan gugus metil.

pertanyaannya,, mengapa -Cl dari asetil klorida pada reaksi 


mengikat salah satu atom H, dan bukan mengikat -CH3 pada amina??

dapatkah berlaku reaksi berikut

  CH3COCl + CH3NH2 → CH3CONH2 + CH3Cl


dimana amida yang terbentuk adalah etanamida dan gas yang dihasilkan adalah metil klorida(CH3Cl) bukan HCl??