carbonyl chemistry

CARBONYL CHEMISTRY

Suatu gugus yang terdiri dari atom karbon yang berikatan rangkap dengan sebuah atom oksigen (C=O) disebut sebagai gugus karbonil. Senyawa karbonil terdiri atas aldehid (RCHO) dan keton (RCOR’). Terdapat beberapa macam senyawa karbonil, tergantung pada gugus yang terikat pada unit C=O. Jenis-jenis senyawa karbonil yang umum diketahui sebagai berikut :

Reaksi kimia yang dapat terjadi pada gugus karbonil dapat terbagi menjadi dua golongan berdasarkan jenis reaksinya yaitu: aldehid dan keton.

A.     Adisi Organologam (Organometallic Addition)

Organologam merupakan suatu nukleofil yang sangat kuat yang dapat menyerang kelompok karbonil untuk memberikan alkohol sehingga dapat membentuk ikatan antara C-C yang baru. Dengan kata lain reagen organologam bertindak sebagai nukleofil terhadap gugus karbonil elektrofilik. Senyawa yang termasuk dalam golongan organologam akan memiliki tingkat reakrivitas yang cukup tinggi yang dipengaruhi oleh sifat atau karakteristik ioniknya. Reaksi yang umumnya terjadi disebabkan oleh adanya penyerangan nukleofilik karbon karbanion pada reagen organometalik dengan elektrofilik karbon pada  karbonil untuk membentuk suatu alkohol. Proses yang terjadi ini antara aldehid dan keton yang mengalami reaksi adisi nukleofilik dengan ion hidrida, hal ini dilakukan untuk menghasilkan alkohol, keduanya mengalami reaksi adisi yang serupa dengan reagen Grignard nukleofil, R:^{- +}MgX. Aldehid menghasilkan alkohol sekunder jika bereaksi dengan reagen Grignard dalam larutan eter, sedangkan keton menghasilkan alkohol tersier. Pereaksi Grignard dibuat dengan mereaksikan magnesium dengan alkil halida dalam pelarut eter untuk membentuk larutan alkil magnesium halida, iodida, bromida, dan klorida. Berikut mekanisme reaksi grignad yang dimulai dengan kompleksasi suatu asam-basa dari Mg²⁺ ke atom oksigen karbonil, sehingga menyebabkan gugus karbonil menjadi bersifat elektrofil. Adisi Nukleofilik R:^- akan menghasilkan suatu intermediet alkoksida magnesium tetrahedral dan protonasi oleh adisi dari air atau larutan asam terlarut dalam tahap terpisah menghasilkan alkohol netral. Seperti halnya reduksi, adisi Grignard secara efektif bersifat irreversibel karena suatu karbanion merupakan leaving grup yang buruk untuk dikeluarkan dalam tahap reversal.

Senyawa organolitium dapat dibuat oleh reaksi penyisipan oksidatif yang serupa dari logam lithium dan alkil halida. Setiap reaksi penyisipan membutuhkan dua atom lithium dan menghasilkan satu yang setara dengan garam lithium halida.

B.  Alkilasi (Alkylations)

Enolat merupaka suatu senyawa yang dapat mengalami reasi alkilasi yang dilakukan menggunakan alkil halida. Alkilasi terjadi bila anion enolat (nukleofilik) bereaksi dengan alkil halida (elektrofilik) dan memaksa lepasnya leaving group melalui mekanisme S_N2. Reaksi dapat terjadi pada atom oksigen enolat atau karbon alfa, tetapi secara normal terjadi pada atom karbon. Reaksinya dapat dilihat sebagai berikut ini:

C.  Reaksi Michael

Yang disebut sebagai reaksi michael ialah penambahan enolat keton atau aldehida ke senyawa α, β- karbonil tak jenuh  pada karbon β. Mekanisme adisi michael sebagai berikut :

Dalam reaksi michael terdapat dua peranan umum yang biasa terjadi yaitu sebagai donor Michael dan aseptor Michael. Yang dikatakan sebagai aseptor Michael yaitu nukleofilik yang bersifat paling reaktif dan cenderung memberikan adisi 1,2 (CHO>AlkCO>ArCO>COOR>CN) sementara yang paling tidak reaktif dan cenderung memberikan adisi 1,4 yaitu kebalikan dari adisi 1,2. Nukelofil yang paling reaktif, paling dasar atau keras cenderung memberikan adisi 1,2. Sedangkan nukleofil paling tidak reaktif atau nukelfil dasar atau lunak cenderung memberikan adisi 1,4. Dan biasanya reaksi Michael menghasilkan produk Michael yang dilanjutkan dengan kondensasi aldol.

D.     Reaksi Kondensasi Karbonil (Carbonyl Condensatin Reaktions)

Reaksi kondensasi karbonil terjadi antara dua karbonil dan merupakan gabungan dari adisi nukleofilik dan tahapan subtitusi. Salah satu karbonil diubah menjadi ion enolat nukleofil dan ditambahkan ke gugus karbonil elektrofil. Pada reaksi ini, nukleofilik mengalami reaksi subtitusi dan elektrofilik mengalami adisi nukleofilik. Kondensasi aldol adalah sebuah reaksi organik antara ion enolat dengan senyawa karbonil, membentuk β-hidroksialdehid atau β-hidroksi keton dan diikuti dengan dehidrasi menghasilkan sebuah enon terkonjugasi.

PERTANYAAN !!!

1. Apakah organologam hanya terbatasi oleh reagent grignard saja ?
2. Pada reaksi grignard penggunaan alkohol ersier mimiliki tiga gugus alkil yang terikat pada atom karbon yang mengikat gugus OH. Ketiga gugus tersebut bisa sama ataupun tidak. Lalu bagaimanakah caranya untuk mengatur pada perubahan produk ?

DAFTAR PUSTAKA

http://www.chtf.stuba.sk/~szolcsanyi/education/files/Organicka%20chemia%20II/Prednaska%204_Aldehydy%20a%20ketony_Reakcie%20I/Doplnkove%20studijne%20materialy/Grignard%20Reagents%20and%20Reactions/Using%20organometallic%20reagents%20to%20make%20C-C%20bonds.pdf

Starkey, L. S. 2012. Introduction to Strategies for Organic Synthesis. Unites State of America: John Wiley and Sons, Inc.