Upload
a-thareq-kemal
View
102
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
Chapter 21. Asam Derivatif
Karboksilat dan Pergantian
Reaksi nukleofilik Asil
Berdasarkan Literatur Organic Chemistry, edisi ke 7 oleh McMurry
Senyawa Karboksilat
Gugus asil terikat pada Y, sebuah atom elektronegatif atau atom yang meninggalkan gugusnya
Contoh: Y = halida (asam halida), asiloksi(anhidrida), alkoksi (esters), amina (amida), tiolat (tioesters), fosfat (asil fosfat)
2
Senyawa Karboksilat3
Pola Umum Reaksi
Substitusi asil nukleofilik
4
21.1 Tata Nama Derivat Asam
Karbosiklik
Asam Halida, RCOX
Berasal dari nama asam karboksilat dengan mengganti asam ic berakhir dengan -yl atau asam -carboxylic berakhir dengan -carbonyl dan
menetapkan halida
5
Penamaan Asam Anhidrida,
RCO2COR' Jika simetris maka ganti "asam" dengan "anhidrida"
didasarkan pada asam karboksilat terkait
6
Penamaan Amida, RCONH2
Dengan kelompok NH2 tersubstitusi. menggantikanasam -oic atau asam ic dengan -amida, ataudengan mengganti asam -karboksliik berakhirdengan karboksimida
Jika N lebih lanjut diganti, mengidentifikasikelompok substituen (didahului oleh "N") dankemudian amida orangtua
7
Penamaan Amida, RCONH28
Penamaan Esters, RCO2R
Nama R 'dan kemudian, setelah spasi, asamkarboksilat (RCOOH), dengan "asam ik" nama
akhirnya diganti dengan "-at
9
Ester Nomenklatur10
11
Prob. 21.1: Penamaan IUPAC?12
21.2 Pergantian Nukleofilik Asil
Turunan asam karboksilat memiliki karbon asil terikat pada gugus Y yang dapat pergi dari gugusnya
Sebuah tetrahedral menengah dibentuk dan gugus yang ditinggalkan dikeluarkan untuk menghasilkan
senyawa karbonil baru, yang mengarah ke
substitusi
13
14
Reaktivitas Relatif Derivat Asam
karboksilat
Nukleofil bereaksi lebih mudah bereaksi dengan kelompok karbonil tanpa hambatan
Kebanyakan kelompok karbonil elektrofiliklebih reaktif terhadap reaksi adisi (asil halidayang paling reaktif, amida yang paling tidak reaktif)
Intermediate dengan gugus ditinggalkan yang terbaik bereaksi paling cepat
15
16
Problem 21.3: Mekanisme?17
18
Penyelesaian:
19
Pergantian di Sintesis
Kita bisa dengan mudah mengkonversi turunanasam lebih reaktif menjadi salah satu asam yangkurang reaktif
Reaksi dalam arti yang berlawanan mungkin, tetapimemerlukan pendekatan yang lebih kompleks
20
21
Reaksi Umum Dari Derivat Asam
Karboksilat
22
Latihan Soal. 21.1: Produk?
23
Penyelesaian:
24
Soal. 21.6: Produk?
25
21.3 Nukleofilik Acyl Pergantian Dari
Reaksi Asam karboksilat
26
21.3 Nukleofilik Acyl Pergantian Dari
Reaksi Asam karboksilat
Harus meningkatkan reaktivitas
Mengkonversi OH ke dalam kelompok yang lebihbaik
Reagen tertentu dapat menghasilkan asam klorida,anhidrida, ester, amida
27
Konversi Asam Karboksilat menjadi
Asam Klorida
Reaksi dengan tionil klorida, SOCl2
28
Mekanisme dari Reaksi Thionyl Klorida
Asil nukleofilik jalur substitusi
Asam karboksilat diubah menjadi ester klorosulfite,yang kemudian bereaksi dengan ion klorida
29
Konversi Asam Karboksilat dalam Asam
Anhidrat
Asam dikarboksilat yang dapat membentuklima atau enam cincin akanmembentukanhidrida siklik.
30
Anhidrat Siklik
31
Konversi dari Asam Karboksilat menjadi
Ester
Metode meliputi reaksi dari anion karboksilatdengan alkil halida primer
Umumnya tidak berguna kecuali untuk metil atauprimer halida
32
Esterifikasi Fischer
Memanaskan asam karboksilat ke dalam pelarut alkohol yang mengandung sedikit asam kuat menghasilkan ester dari alkohol dan asam.
33
Mekanisme dari Esterifikasi Fischer
Sebuah asam-katalis, nukleofilik asil substitusi reversibeldari asam karboksilat
Ketika 18O-label metanol bereaksi dengan asambenzoat, yang benzoat metil yang dihasilkan adalah18O-label tetapi air yang dihasilkan adalah berlabel
34
Esterifikasi Fischer : Mekanisme secara
Rinci
1
2
3
4
35
Konversi Ke Amida
Ini adalah konversi yang sulit dengan reaksi langsungdari asam dengan amina
Aktivasi asam dengan disikloheksilkarbodiimida ( DCC ) membuat sintesis amida bisa terjadi
(1) Disikloheksilkarbodiimida pertama terprotonasi oleh asam
karboksilat untuk membuat akseptor lebih baik
(2) Karboksilat kemudian menambah carbodiimide
terprotonasi untuk menghasilkan zat pengasilasi reaktif
(3) Serangan nukleofilik amina pada zat pengasilasi
memberikan menengah tetrahedral
(4) Intermediate kehilangan dicyclohexylurea dan
memberikan amida
Amida Disikloheksilurea
Reduksi Alkohol
Dengan LiAlH4
Dengan BH3 / THF22
Asam karboksilat Aldehid
(tidak terisolasi)Ion alkoksida Alkohol 1o
Asam p-Nitrofelinasetat 2-(p-Nitrofenil)etanol (94%)
Konversi biologis : Biosintesis asam lemak
1. ATP diaktifkan oleh koordinasi untuk
ion magnesium dan penambahan
nukleofilik dari karboksilat asam
lemak untuk fosfor kemudian
menghasilkan pentakoordinat
intermediet......
2. Yang mengusir ion diphospate ( PPi
) dengan meninggalkan kelompok
dan memberikan fosfat asil adenosil
dalam proses analog dengan reaksi
substitusi asil nukleofilik
3. kelompok -SH dari coenzym A
menambah fosfat asil adenosil ,
memberikan alkoksida tetrahedral
menengah
4. ...... Yang mengusir adenosin
monophospate ( AMP ) dengan
meninggalkan kelompok dan
menghasilkan CoA asil lemak
21. 4 Kimia dari Asam Halida
Klorida asam disusun dari asam karboksilat denganreaksi dengan SOCl2
Reaksi asam karboksilat dengan PBr3 menghasilkanbromida asam
ete
r
Reaksi Asam Halida
Substitusi asil nukleofilik
Halogen digantikan oleh -OH , oleh -OR , atau dengan -NH2
Pengurangan menghasilkan alkohol primer
Reagen Grignard menghasilkan alkohol tersier
Reaksi Asam Halida
Amida
Aldehid
3o AlkoholAsam
KloridaAsam
Karboksilat
Asam Anhidrida
1o Alkohol
Hidrolisis : Konversi Asam Halida
menjadi Asam
Asam klorida bereaksi dengan air untuk menghasilkanasam karboksilat
HCl yang dihasilkan selama hidrolisis : sebagai dasarditambahkan untuk menghapus HCl
Asam
Klorida
Asam
Karboksilat
Konversi Asam Halida menjadi Ester
Ester diproduksi ireversibel dalam reaksi asam kloridadengan alkohol dengan adanya dasar ( piridin atau
NaOH )
Benzoyl
kloridaSikloheksanol Sikloheksil benzoat (97%)
Konversi Asam Halida menjadi Ester
Reaksi lebih cepat dengan sedikit sterik massal(bagianterbesar)
Alkohol Primer (kurang terhalangdan lebih reaktif)
Alkohol Sekunder(lebih terhalang
dan kurangreaktif)
Piridin
Aminolisis : Konversi Asam Halida ke
Amida
Amida hasil dari reaksi asam klorida dengan NH3 , primer ( RNH2 ) dan amina sekunder ( R2NH )
Reaksi dengan amina tersier ( R3N ) memberikan spesiesyang tidak stabil yang tidak dapat diisolasi
HCl dinetralkan oleh amina atau basa yang ditambahkan
Aminolisis: Konversi Asam Halida ke
Amida
2-Metilpropanoyl
klorida
2-Metilpropanamida
(83%)
Benzoyl kloridaN,N-Dimetilbenzamida
(92%)
Sintesis Obat Penenang
3,4,5-Trimetoksibenzoyl
klorida
Morfolin Trimetozin
(amida)
Reduksi: Konversi Asam Klorida ke
Alkohol
LiAlH4 mereduksi asam klorida untuk menghasilkanaldehid dan kemudian alkohol primer
Asam
Klorida
Aldehid
(tidak
terisolasi)
Alkohol
Primer
Reaksi Asam Klorida dengan Reagen
OrganologamReagen Grignard bereaksi dengan asam klorida
untuk menghasilkan alkohol tersier ( mirip dengan
ester )
Asam
Klorida
3o Alkohol
Benzoyl
kloridaAsetofenon
(tidak
terisolasi)
2-Fenil-2-propanol
(92%)
Pelarut Eter
Formasi Keton dari Asam Klorida
Reaksi dari asam klorida dengan reagen lithium diorganocopper ( Gilman ), Li + R2Cu
Membentuk diorganocopper asil intermediet, diikuti olehhilangnya R Cu dan pembentukan keton
Asam
KloridaAcyl
diorganocopperKeton
Sintesis dari ant pheromone
2,4-Dimetil-2-
hexenoylkloridaManikon (92%)
Eter
Reaksi Asam Anhidrida
Alkoholisis Aminolisis
Asam
AnhidridaReduksiHidrolisis
Asetilasi
Asetilasi adalah reaksi kimia dimana gugus asetilditambahkan ke molekul lain
Asetil anhidrat membentuk ester asetat dari alkoholdan asetamida dari amina
54
Anhidrat Siklik
Hanyasatu dari
dua gugus
alkil
bereaksi :
55
21.6 Ester
Banyak dari ester adalah cairan berbau sedap, contoh : Aroma wangi buah-buahan dan bunga
Terdapat juga dalam bentuk lemak dan minyak
56
Dialkil phthalates--plasticizers57
Bagaimana caranya membuat Phthalate?
Phthalates adalah kelompok kimia plasticizer yang digunakab dalam berbagai produk konsumen dari pipaPVC hingga parfum.
Sintesis
dari dibutil
phthalate:
58
Pembentukan Ester
Ester biasanya dibentuk oleh asam karboksilik
59
Reaksi-reaksi Ester60
Reaksi-reaksi Ester
Ester kurang reaktif terhadap nucleophiles dibandingasam klorida atau anhidrat
Ester siklik disebut lakton dan bereaksi sama halnyapada ester asiklik
61
Hidrolisis: Konversi dari Ester ke Asam
Karbosilik
Ester dihidroliasi oleh basa encer (irreversible) atauasam encer (reversible) untuk menghasilkan asamkarboksilik ditambah alkohol
62
Mekanisme Hidrolisis Ester
KatalisHidroksida
melalui adisi
intermediet
63
1
2
3
4
Bukti dari Penamaan Isotop
18O dalam eter, oxygen dalam ester dihasilkan secaraeksklusif dalam produk etanol
Tidak ada label tersisa dengan asam propanoik, Mengindikasikan bahwa saponifikasi terjadi olehpembelahan ikatan COR dibanding ikatan COR
64
65
Saponifikasi:
Hidrolisisbasaterinduksi
66
Hidrolisisasamterkatalisasi:
Keterbalikandariesterifikasifisher
Contoh biologis: pencernaan lemak67
Reduksi: Konversi dari Ester menjadi
Alkohol
Reaksi dengan LiAlH4 menghasilkan alkohol primer
68
Mekanisme Reduksi Ester
Ion Hidrit ditambahkan ke gugus karbonil, diikuti oleheliminasi ion alkoksida untuk menghasilkan aldehid
Reduksi dari aldehid menghasilkan alkohol primer
69
Reduksi Parsial untuk Aldehid
Menggunakan satu diisobutilaluminum hidrid yang ekivalen (DIBAH = ((CH3)2CHCH2)2AlH)) dibandingLiAlH4
Temperatur rendah untuk menghindari reduksi lebihlanjut menjadi alkohol
70
Reaksi Ester dengan Reagen Grignard
Mereaksikan dengan 2 Grignard reagen yang ekivalenuntuk menghasilkan alkohol tersier
71
72
21.7 Preparasi Amida
73
Reaksi-reaksi dari Amida
Hidrolisis asam dengan adisi nukleofilik air keamida terprotonasi, diikuti oleh hilangnyaamonia
74
Hidrolisis dasar amidaAdisi hidroksida dan hilangnya ion amida
Protein
Digestion:
75
Reduksi: Konversi Amida menjadi Amina
direduksi oleh LiAlH4 menjadi amina daripada alkohol
Mengubah C=O CH2
Mekanisme melewati iminium:
76
77
Penggunaan reduksi amida
Bekerja dengan amida siklik dan asiklik
Rute yang baik untuk amina siklik
78
21.8 Thioesters dan Acyl Phosphates:
Derivat Asam Karboksilat Substitusi karboksil nukleofilik di alam sering melibatkan
thioester atau asil fosfat
Ini memiliki sifat mengikat yang unik dan mudahdiaktifkan oleh enzim
Asetil-KoA
79
80
Asetil-KoA: acetylating agent
Reduksi dalam biosintesis terpenoid
81
82
Asil fosfat:
Kurang reaktif dari thioesters
Ini adalah sebuah reduksi oleh substitusi "hidrida:
83
21.9 Poliamida dan Poliester:
Step-Growth Polymers
Reaksi terjadi pada langkah linear yang berbeda, bukan sebagai reaksi berantai
Reaksi dari diamina dan asam klorida bervalensidua memberikan siklus berkelanjutan yang menghasilkan poliamida
84
21.9 Poliamida dan Poliester:
Step-Growth Polymers Sebuah diol dengan sebuah asam dikarboksilat
mengarah ke poliester
85
86
87
Poliamida (Nilon)
Memanaskan diamina dengan sebuah asam bervalensi duamenghasilkan poliamida disebut Nylon
Nylon 66 adalah dari asam adipat dan heksametilena-diaminapada 280C
88
Poliester
Poliester dari dimetil terephthalate dan etilen glikoldisebut Dacron dan Mylar untuk pembuatan seratatau film
89
Lexan, polikarbonat:
Polimer yang dapat terbiodegradasi :
90
asam
glikolat
asam
laktat
3-hidroksibutirat
asam
Poli asam
glikolat
Poli asam
laktat
polihidroksibutirat
91
21.10 Spektroskopi Derivat Asam
Karbosiklik
Spektroskopi inframerahKlorida asam menyerap dekat 1800 cm1
Anhidrida asam menyerap di 1820 cm1
dan juga di 1760 cm1
Ester menyerap di 1735 cm1, lebih tinggi darialdehida atau keton
Amida menyerap dekat akhir rendah dariwilayah karbonil
92
93
Spektrum IR dari Propil Benzoat:
94
Spektrum IR dari
Salisilamid :
95
Spektroskopi Resonansi Magnetik Nuklir
Hidrogen pada karbon sebelah C = O yang dekat 2 dalamspektrum 1H NMR.
Semua turunan asam menyerap di kisaran yang samasehingga NMR tidak membedakan mereka dari satu samalain
96
Prob. 21.68:
Struktur?
C4H7ClO2
97Prob. 21.69: Struktur?
(a) C4H7ClO IR: 1810 cm-1
98
13C NMR
13C NMR berguna untuk menentukan adaatau tidak adanya gugus karbonil dalam
molekul struktur yang tidak diketahui
Atom karbon karbonil dari berbagai turunanasam menyerap dari 160 ke 180
99
b-laktam Antibiotik:
b-cincin laktam menonaktifkan enzimtranspeptidase yang diperlukan untuk sintesis dan
perbaikan dinding sel bakteri.
100
Cephalosporins: