Asam karboksilat. Tim dosen

(1)

Asam karboksilat

(2)

MATERI

• Tata nama asam karboksilat

• Struktur dan sifat asam karboksilat

• Pembuatan / sintesis asam karboksilat • Reaksi asam karboksilat

• Sifat keasaman pada asam karboksilat • Dissosiasi asam karboksilat

(3)

(4)

Rumus Umum

• C_nH_2nO₂

• _{Yang paling sederhana :}

1. _{Asam format / asam semut .}

rumus : CH2O2

H-CO-OH 2. Asam asetat

rumus : C2H4O2

(5)

Definisi

• Asam alkanoat (atau asam karboksilat) adalah golongan asam

organik alifatik yang memiliki gugus karboksil (biasa dilambangkan dengan -COOH). Semua asam alkanoat adalah asam lemah. Dalam pelarut air, sebagian molekulnya terionisasi dengan melepas atom hidrogen menjadi ion H+_.

• Asam karboksilat dapat memiliki lebih dari satu gugus fungsional. Asam karboksilat yang memiliki dua gugus karboksil disebut asam

dikarboksilat (alkandioat), jika tiga disebut asam trikarboksilat

(alkantrioat), dan seterusnya.

• Asam karboksilat dengan banyak atom karbon (berantai banyak) lebih umum disebut sebagai asam lemak

(6)

Tata Nama

• Penamaan sistem IUPAC menggunakan nama alkana di

mana akhiran –a diganti –oat dan dengan menambahkan

kata asam di depannya, untuk asam karboksilat

tersubstitusi dapat diberi nama menggunakan huruf yunani

dengan kedudukan α yang berdekatan dengan gugus

karboksil.

• Terdapat nama umum yang lebih dikenal karena nama

tersebut sudah digunakan sebelum adanya IUPAC.

• Tabel berikut memuat beberapa nama IUPAC dan nama

trivial asam karboksilat.

(7)

Contoh

Asam metanoat

O

ǁ

(8)

(9)

Jika terdapat lebih dari satu konstituen yang berbeda maka

penamaannya dimulai dari urutan abjad konstituen. Jadi bukan

lagi menurut urutan rantai paling dekat dengan gugus

karboksilat.

(10)

Penomoran atom karbon pada asam karboksilat dapat menggunakan huruf Yunani.

Karbon terdekat dengan gugus –COOH disebut karbon alfa (α), karbon berikut nya adalah beta (β), dan seterusnya.

(11)

Contoh asam karboksilat

_:

Rumus Nama Trivial Nama IUPAC

H-COOH Asam format Asam metanoat

CH3-COOH Asam asetat Asam etanoat

CH3-CH2-COOH Asam propionat Asam propanoat

CH3-(CH2)2-COOH Asam butirat Asam butanoat

CH3-(CH2)5-COOH Asam enantat Asam heptanoat

(12)

Contoh asam karboksilat Bervalensi Dua

No. RumusStruktur NamaIUPAC NamaTrivial

1 HOOC-COOH Asam etanadioat asam oksalat

2 HOOC-CH2-COOH Asam propanadioat Asammalonat 3 HOOC-(CH2)2-COOH Asam butanadioat Asamsuksinat 4 HOOC-(CH2)3-COOH Asam pentanadioat Asamgluarat 5 HOOC-(CH2)4-COOH Asam heksanadioat Asamadipat 6 HOOC-(CH2)5-COOH Asam heptanadioat Asampimalat

(13)

Sifat fisika asam karboksilat

Sifat-Sifat Fisika 1. Wujud

Pada temperatur kamar, asam karboksilat yang bersuku rendah adalah zat cair yang encer, suku tengah berupa zat cair yang kental, dan suku tinggi berupa zat padat yang tidak larut dalam air. 2. Titik didih dan titik leleh

Td dan Tl asam karboksilat relatif tinggi karena kuatnya tarik menarik antarmolekul. Bahkan, lebih tinggi dari alkohol yang bersesuaian.

3. Kelarutan

Asam karboksilat suku rendah dapat larut dalam air, tetapi asam karboksilat suku yang lebih tinggi sukar larut air.

4. Daya hantar listrik

Asam karboksilat dapat terionisasi sebagian dalam air, sehingga termasuk senyawa elektrolit lemah. R-COOH ⇋ RCOO + H

(14)

Sifat kimia

Sifat-Sifat Kimia

1. Ikatan Kimia

• Asam karboksilat mempunyai ikatan hidrogen sesamanya dan

dapat berikatan secara ikatan hidrogen dengan molekul air.

2. Kepolaran

• Asam karboksilat mempunyai gugus hidroksil yang bersifat polar

sehingga asam karboksilat bersifat polar.

3. Kereaktifan

• Kereaktifan asam karboksilat merupakan asam lemah dan makin

lemah untuk suku yang lebih tinggi

(15)

Sintesis di laboratorium

Metode sintesis dalam skala kecil untuk penelitian .

• oksidasi alkohol primer atau aldehida dengan oksidan kuat seperti kalium dikromat, reagen Jones, kalium permanganat, atau natrium klorit.

• Oksidasi alkena dan alkuna dengan kalium permanganat

• Asam karboksilat juga dapat diperoleh dari hidrolisis nitril, ester, atau

amida, dengan bantuan katalis asam atau basa. • Karbonasi reagen Grignard dan organolitium:

RLi + CO₂ → RCO₂Li RCO₂Li + HCl → RCO₂H + LiCl Halogenasi diikuti hidrolisis metil keton pada reaksi haloform

(16)

SINTESA

1. Oksidasi alkohol primer atau aldehida R-CH2OH ---- R-CO-OH

(17)

(18)

(19)

(20)

selanjutnya dihidrolisis (direaksikan dengan air) dengan bantuan asam encer

(21)

5. Hidrolisis nitril

• Bila suatu alkil halida direaksikan dengan natrium sianida dalam pelarut dimetil sulfoksida, kemudian di hidrolisis dalam asam

RCH

2

– Br + NaCN  RCH

2

– CN + NaBr

(22)

6. Reaksi Kolbe-Schmitt

• Natrium fenoksida (garam natrium fenol) dengan karbon dioksida di bawah tekanan (100° C, 125 atm), dengan asam sulfat . Produk

akhirnya adalah asam hidroksi aromatik yang juga dikenal sebagai asam salisilat (C7H6O3)

(23)

(24)

Sintesis di industri

• Oksidasi aldehida dengan udara dengan bantuan katalis kobalt dan mangan.

Aldehida dapat diperoleh dari alkena dengan hidroformilasi Oksidasi

hidrokarbon dengan udara. Gugus alkil pada benzena teroksidasi menjadi asam karboksilat. Asam benzoat dari toluena dan asam tereftalat dari

para-xilena, serta asam ftalat dari orto-xilena merupakan beberapa contoh konversi skala besar. Asam akrilat dihasilkan dari propena.

• Dehidrogenasi alkohol dengan bantuan katalis basa. Karbonilasi. Metode ini efektif digunakan pada alkena yang menghasilkan karbokation sekunder dan tersier, contohnya isobutilena menjadi asam pivalat.

• Pada Reaksi Koch, penambahan air dan karbon monoksida pada alkena dibantu katalis asam kuat. Asam asetat dan asam format didapatkan dari

(25)

Pembuatan asam benzoat dari toluena

• Asam benzoat diroduksi secara komersial dengan oksidasi toluena dengan katalis Kobalt atau mangan naftenat.

(26)

Reaksi

1. Reaksi dengan Basa (penyabunan)

• R-COOH + NaOH →R-COONa + H2O Sabun

2. Reaksi esterifikasi

R-COOH + R’-OH ---→ R-COOR’ + H2O as.karboksilat H2SO4 ester

3. Reaksi dengan PCl5

• R-COOH + PCl5→R-CO-Cl + POCl3+ HCl alkanoilklorida

4. Reaksi dengan NH3

• R-COOH + NH3→R-CONH2+ H2O amida

(27)

Kegunaan asam karboksilat

1. Asam asetat

• Dalam industri, sebagai bahan baku sintesis serat dan plastik. • Dalam laboratorium, sebagai pelarut dan sebagai pereaksi. • Larutan asam asetat dengan kadar 3-6 % disebut cuka makan. 2. Asam oksalat

• Terdapat dalam daun bayam dan buah-buahan, bentuk senyawanya sebagai garam natrium atau kalsium.

• Menghilangkan karat dan bahan baku pembuatan zat warna • Mengasamkan minuman, permen, dan makanan lain.

(28)

Keasaman asam karboksilat

• Asam karboksilat merupakan senyawa yang keasamannya paling

tinggi dalam kelompok senyawa yang mengandung karbon, hidrogen dan oksigen . Rumus umum molekul senyawa karboksilat adalah

R-COOH (CnH2nO2), dimana R dapat berupa H, Alkil atau aril. Yang harus

diperhatikan dari rumus umum, meskipun terdapat OH yang

merupakan penanda basa, asam karboksilat sesuai dengan namanya bersifat asam.

(29)

Resonansi dan kekuatan asam

Sebab utama asam karboksilat bersifat asam adalah

resonansi stabil dari ion karboksilat. Kedua struktur dari

ion karboksilat adalah ekivalen; muatan negatif dipakai

sama oleh kedua atom oksigen. Delokalisasi dari muatan

negatif ini menjelaskan mengapa asam karboksilat lebih

asam daripada fenol. Walaupun ion fenoksida

merupakan resonansi stabil kontribusi utama struktur

resonansi mempunyai muatan negatif berada pada satu

atom

.

(30)

Pengaruh substituen terhadap keasaman

• Substituen yang menstabilkan muatan negatif ion karboksilat akan menaikkan dissosiasi hingga keasaman lebih kuat. Atom bersifat

elektronegatif akan menaikkan kekuatan asam dan dapat menjadi lebih besar bila gugus penarik elektron yang kuat terikat pada atom karbon α lebih dari satu.

• Misalnya, dalam asam kloroasetat, klor menarik kerapatan elektron dari elektron dari gugusan karboksil ke dirinya. Penarikan elektron ini

menyebabkan delokalisasi lebih jauh dari muatan negatif, jadi

menstabilkan anion dan menambah kekuatan asam dari asamnya. Asam kloroasetat lebih kuat dari asam asetat. Makin besar penarikan elektron oleh efek induksi, lebih kuat asamnya. Asam dikloroasetat mengandung dua atom klor yang menarik elektron dan merupakan asam yang lebih kuat dari pada asam klorasetat. Asam trikloroasetat mempunyai tiga

(31)

pKa dari asam asetat, asam kloro/dikloro/trikloro

asetat :

CH

3-

COOH asam asetat, pKa = 4,74

Cl-CH

2

-COOH asam kloroasetat, pKa = 2.86

Cl

2

-CH-COOH asam dikloroasetat, pKa = 1,26

(32)

Garam dari asam karboksilat

Air salah satu basa telalu lemah untuk menghilangkan proton

dalam jumlah besar dari kebanyakan asam karboksilat. Basa lebih kuat

seperti natrium hidroksida mengalami reaksi sempurna dengan asam

karboksilat membentuk garam yang disebut karboksilat. Reaksi ini

disebut reaksi netralisasi asam basa. Karboksilat adalah garam

berperilaku seperti garam organik; tidak berbau, titik leleh relatif

tinggi dan sering mudah larut dalam air. Karena bentuknya ion , maka

sukar larut dalam pelarut organik. Garam natrium dari asam

karboksilat rantai hidrokarbon panjang disebut sabun.

Asam karboksilat juga bereaksi dengan ammonia dan amina

menghasilkan ammonium karboksilat. Reaksi dengan amina penting

sekali dalam kimia protein sebab molekul protein kaya akan gugusan

karboksil dan gugusan amino.

(33)

Dissosiasi asam karboksilat

• Asam-asam karboksilat bersifat asam lemah karena asam-asam

karboksilat sedikit mengurai di dalam larutan berair. Selain itu, asam-asam karboksilat ini juga memiliki nilai tetapan disosiasi (Ka) yang kecil, seperti asam formiat atau asam asetat, dengan Ka dari HCOOH 1,8 . 10-4 _{dan Ka dari CH3COOH adalah 1,8 . 10}-5_.

(34)