ALKOHOL, FENOL, ETER

1. ALKOHOL, FENOL, ETER Hadi Poerwono Fakultas Farmasi Universitas Airlangga Pustaka: T.W. Graham Solomons, ORGANIC CHEMISTRY, 5th Ed., 1992

2. Struktur Alkohol • Alkohol adalah senyawa yang molekulnya memiliki suatu gugus hidroksil, yang terikat pada suatu atom karbon jenuh. • Atom karbon jenuh dimaksud dapat berupa atom karbon dari suatu gugus alkil yang sederhana. CH3 CH3CHCH3 CH3OH CH3CCH3 Metanol OH CH3CH2OH OH 2-Propanol (isopropil alkohol) 2-Metil-2-propanol (tert-butil alkohol) Etanol

3. Atom karbon dapat berupa suatu atom karbon dari gugus alkenil atau gugus alkunil. Atau dapat pula berupa suatu atom karbon jenuh dari suatu cincin benzena. CH2 CHCH2OH CH2OH 2-Propenol (alil alkohol) Suatu alkohol alilik Benzil alkohol Suatu alkohol benzilik H C CCH2OH 2-Propunol (propargil alkohol)

4. Senyawa yang memiliki suatu gugus hiroksil, yang terikat langsung pada cincin benzena disebut fenol. OH H3C OH p-Metilfenol Fenol Ar OH Rumus umum suatu fenol

5. Alkohol dapat dilihat secara struktural: • . sebagai turunan hidroksi dari alkana. • . sebagai turunan alkil dari air. • Etil alkohol = etana dimana satu hidrogen diganti dengan gugus hidroksil. • Etil alkohol = air dimana satu hidrogen diganti dengan gugus etil. Gugus etil H CH3CH2 CH3CH3 1050 1090 O O H H Gugus hidroksil Air Etana Etil alkohol

6. Alkohol dibagi dalam tiga golongan: • . Alkohol primer (1º) • . Alkohol sekunder (2º) • . Alkohol tersier (3º) • Penggolongan didasarkan pada derajat substitusi dari atom karbon yang langsung mengikat gugus hidroksil. H H CH2OH H C C O H H H Benzil alkohol (suatu alkohol 10) Etil alkohol (suatu alkohol 10)

7. Jika karbon tersebut mengikat satu atom karbon lain, maka disebut karbon primer dan alkoholnya disebut alkohol primer. • Jika karbon yg mengikat gugus -OH juga mengikat dua atom karbon lain, maka disebut karbon sekunder dan alkoholnya disebut alkohol sekunder. • Jika karbon yg mengikat gugus -OH juga mengikat tiga atom karbon lain, maka disebut karbon tersier dan alkoholnya disebut alkohol tersier.

8. H H H CH2OH H C C C H H O H Geraniol (alkohol 10 dgn aroma mawar) Isopropil alkohol (suatu alkohol 20) H CH3 Mentol (alkohol 20 dalam minyak peppermint) OH CH H3C CH3

9. H OH H C H H3C CH C H H H H H C C C H H H H O H O H Noretindron (kontrasepsi oral dgn gugus alkohol 30) tert-Butil alkohol (suatu alkohol 30)

10. Struktur Eter • Eter berbeda dari alkohol, dimana atom oksigen dari suatu eter terikat pada dua atom karbon. Gugus hidrokarbon dapat berupa alkil, alkenil, vinil, atau aril. • Eter memiliki rumus umum R-O-R atau R-O-R’ dimana R’ adalah gugus alkil yang berbeda dari gugus R. • Eter = air dimana kedua atom hidrogen diganti dengan gugus alkil.

11. R R’ CH3 O O 1100 O atau R R CH3 Rumus umum suatu eter Dimetil eter H2C CH2 C O C O O Gugus fungsional suatu eter Etilen oksida Tetrahidrofuran (THF) ETER SIKLIK

12. Tatanama Alkohol • Dalam Tatanama Substitutif IUPAC, suatu nama harus mengandung empat karakter : lokant, awalan, senyawa induk, dan suatu akhiran. CH3CH2CHCH2CH2CH2OH CH3 4-Metil-1-heksanol lokant awalan lokant induk akhiran

13. Lokant4 menunjukkan bahwa substituen gugus metil, yang merupakan awalan, terikat pada senyawa induk di posisi C-4. • Senyawa induk mengandung enam atom karbon dan tidak ada ikatan rangkap, jadi induknya adalah heksana. • Dan karena merupakan suatu alkohol, maka memiliki akhiran-ol. • Lokant 1 menunjukkan bahwa C-1 mengikat gugus hidroksil.

14. Secara umum, penomoran pada rantai karbon selalu dimulai dari bagian akhir yang lebih dekat dengan gugus yang mendapat nama sebagai suatu akhiran. • Prosedur berikut harus diikuti untuk memberi nama alkohol sesuai tatanama substitutif IUPAC: • Pilih rantai karbon utuh yang terpanjang dimana gugus hidroksil terikat langsung. Ganti nama dari alkana sesuai rantai karbon tersebut dengan menghapus huruf a terakhir dan tambahkan akhiran ol.

15. Nomori rantai karbon utuh yang terpanjang sedemikian sehingga atom karbon yang mengikat gugus hidroksil memiliki nomor terkecil. Tandai posisi gugus hidroksil dengan menggunakan nomor tersebut sebagai lokant. Tandai posisi gugus-gugus lain (sebagai awalan) dengan menggunakan nomor yang sesuai dengan posisi masing-masing sepanjang rantai karbon sebagai lokant.

16. 3 2 1 1 2 3 4 5 4 3 2 1 CH3CH2CH2OH CH3CHCH2CH3 CH3CHCH2CH2CH2OH 1-Propanol OH CH3 2-Butanol 4-Metil-1-pentanol 3 2 1 CH3 ClCH2CH2CH2OH 1 2 3 4 5 CH3CHCH2CCH3 3-Kloro-1-propanol OH CH3 4,4-Dimetil-2-pentanol

17. Alkohol sederhana sering dinamai dengan nama radikofungsional umum yang juga telah disetujui oleh IUPAC. • Beberapa contoh alkohol sederhana adalah sebagai berikut ini: CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CHCH3 Propil alkohol Butil alkohol OH sec-Butil alkohol

18. CH3 CH3 CH3 CH3CCH2OH H3C C OH CH3CHCH2OH CH3 CH3 Isobutil alkohol • Alkohol yang mengandung dua gugus hidroksil umumnya diberi nama glikol. • Dalam sistem substitutif IUPAC alkohol tersebut dinamai sebagai diol. Neopentil alkohol tert-Butil alkohol CH3CH CH2 CH2CH2CH2 CH2 CH2 OH OH OH OH OH OH Propilen glikol 1,2-Propanadiol Trimetilen glikol 1,3-Propanadiol Etilen glikol 1,2-Etanadiol

19. Tatanama Eter • Eter sederhana sering dinamai dengan nama radikofungsional umum. • Tuliskan kedua gugus yang terikat pada atom oksigen (sesuai urutan abjad) dan tambahkan kata eter. CH3 CH3OCH2CH3 CH3CH2OCH2CH3 C6H5OC CH3 Dietil eter Etil metil eter CH3 tert-Butil fenil eter

20. Nama substitutif IUPAC harus dipakai untuk menamai eter yang rumit dan senyawa dengan lebih dari satu ikatan eter. • Dalam sistem IUPAC, eter dinamai sebagai alkoksialkana, alkoksialkena, dan alkoksiarena. • Gugus RO- merupakan suatu gugus alkoksi. • Dua eter siklik yang sering dipakai sebagai solven memiliki nama umum tetrahidrofuran (THF) dan 1,4-dioksana.

21. CH3CHCH2CH2CH3 CH3CH2O CH3 OCH3 1-Etoksi-4-metilbenzena 2-Metoksipentana O CH3OCH2CH2OCH3 O 1,2-Dimetoksietana Tetrahidrofuran (oksasiklopentana) O Dioksana (1,4-dioksasikloheksana)

22. Sifat Fisik Alkohol & Eter • Eter memiliki titik didih yang sebanding dengan hidrokarbon dengan berat molekul yang sama. • Titik didih dietil eter (MW = 74) adalah 34,6ºC, dan pentana (MW = 72) adalah 36ºC. • Alhohol memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan eter atau hidrokarbon yang sebanding.

23. Titik didih butil alkohol (MW = 74) adalah 117,7ºC. • Molekul-molekul alkohol dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan hidrogen, sementara eter dan hidrokarbon tidak dapat. • Meskipun demikian, eter juga dapat membentuk ikatan hidrogen dengan senyawa-senyawa seperti air.

24. Eter memiliki kelarutan dalam air yang sebanding dengan alkohol dengan berat molekul yang sama. • Sangat berbeda bila dibandingkan dengan hidrokarbon. • Dietil eter & 1-butanol memiliki kelarutan yang sama dalam air, sekitar 8 g per 100 mL pada suhu kamar. • Sebaliknya, pentana secara nyata tidak larut dalam air.

25. Metanol, etanol, propil alkohol, isopropil alkohol, dan tert-butil alkohol campur sempurna dengan air. • Butil alkohol, isobutil alkohol, dan sec-butil alkohol memiliki kelarutan antara 8,3 dan 26,0 g per 100 mL. • Kelarutan alkohol dalam air menurun secara bertahap sebanding rantai hidrokarbon yang semakin panjang. • Alkohol rantai panjang bersifat lebih “mirip alkana” dan oleh karena itu kurang mirip dengan air.

26. Alkohol & Eter Penting • Metanol • Memiliki rumus struktur CH3OH dan adalah alkohol yang paling sederhana. • Dahulu sebagian besar metanol dibuat dari distilasi destruktif kayu (pemanasan kayu pada suhu tinggi tanpa udara) = alkohol kayu (wood alcohol). • Sekarang dibuat melalui hidrogenasi katalitik dari karbon monoksida.

27. Metanol sangat beracun. Konsumsi dalam jumlah yg sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan kebutaan; dalam jumlah besar menyebabkan kematian. • Keracunan metanol dapat pula terjadi melalui penghirupan uap atau paparan jangka panjang terhadap kulit.

28. Etanol • Merupakan alkohol dari semua minuman beralkohol. • Dapat dibuat dari fermentasi gula, dengan menambahkan ragi ke dalam campuran gula dan air. • Ragi mengandung enzim yang memicu suatu reaksi berseri yang panjang, dan akhirnya mengubah suatu gula sederhana (C6H12O6) menjadi etanol dan karbon dioksida.

29. Etanol sangat murah, tapi jika digunakan untuk minuman dikenakan pajak yang sangat tinggi. • Etanol yang digunakan untuk keperluan sains (penelitian) dan industri diracuni atau di”denaturasi” sehingga tidak layak untuk diminum. Beberapa denaturant dapat digunakan termasuk metanol. • Etanol adalah senyawa yang penting dalam industri.

30. Sebagian besar etanol untuk keperluan industri dibuat melalui reaksi hidrasi etena dengan katalis asam. • Etanol adalah suatu hipnotik (penidur). Ia menekan aktivitas otak atas meskipun memberi efek ilusi sebagai suatu stimulant. • Etanol juga toksik, tapi kurang toksik dibanding metanol. • Pada tikus (rat), dosis letal adalah 13,7 g per kg berat badan. • Penyalahgunaan etanol menjadi problem di banyak negara.

31. Etilen glikol • Etilen glikol (HOCH2CH2OH) memiliki berat molekul yang rendah dan titik didih yang tinggi, serta campur dengan air. • Sifat ini membuat etilen glikol menjadi suatu antibeku (antifreeze) ideal untuk kendaraan bermotor.

32. Dietil eter • Berupa suatu cairan dengan titik didih rendah dan mudah terbakar. • Sebagian besar eter bereaksi lambat dengan oksigen melalui suatu reaksi radikal yang disebut auto-oksidasi membentuk hidroperoksida dan peroksida (ekplosif). • Sering digunakan sebagai pelarut ekstraksi. • Dipakai sebagai suatu anestetik (pembius) pada pembedahan.

33. Sintesis Alkohol dari Alkena • Hidrasi Alkena • Adisi air pada ikatan rangkap alkena dengan katalis asam. • Metode pembuatan alkohol dengan berat molekul rendah (kegunaan utama pada proses industri skala besar). • Katalis asam yg paling sering digunakan: asam sulfat & asam fosfat.

34. Reaksi bersifat regioselektif. Adisi air pada alkena mengikuti hukum Markovnikov. Reaksi secara umum sebagai berikut: • Sebagai contoh adalah hidrasi 2-metilpropena 2-Metilpropena tert-Butil alkohol

35. Sesuai hukum Markovnikov: reaksi tidak menghasilkan alkohol primer, kecuali kasus khusus pada hidrasi etena. Mekanisme hidrasi alkena secara sederhana merupakan kebalikan dari reaksi dehidrasi alkohol.

37. Tahap penentu kecepatan adalah tahap 1: pembentukan karbokation. • Dihasilkan tert-butil alkohol karena tahap 1 mengarah pada pembentukan kation tert-butil yang lebih stabil dibandingkan kation isobutil yang kurang stabil.

38. Kerumitan yang terjadi adalah adanya penataan ulang (rearrangement). • Karbokation awal yang terbentuk akan mengalami penataan ulang menjadi suatu karbokation yang lebih stabil. • Jika 3,3-dimetil-1-butena dihidrasi akan dihasilkan 2,3-dimetil-2-butanol sebagai produk utama.

39. Adanya penataan ulang karbokation membatasi penggunaan hidrasi alkena sebagai suatu metode laboratoris untuk pembuatan alkohol. 2,3-Dimetil-2-butanol (produk utama) 3,3-Dimetil-1-butena

40. Reaksi Oksimerkurasi-Demerkurasi • Reaksi dua tahap yang sangat berguna untuk mensintesis alkohol dari alkena. • Alkena bereaksi dgn Hg(OAc)2 dalam campuran THF dan air menghasilkan senyawa merkuri(hidroksialkil). • Senyawa merkuri(hidroksialkil) dapat direduksi oleh natrium borohidrida menjadi alkohol. • Persentase hasil reaksi keseluruhan 90% dengan regioselektifitas yang tinggi.

41. Pada tahap 1, oksimerkurasi: air dan merkuri asetat mengadisi ikatan rangkap. • Pada tahap 2, demerkurasi: natrium borohidrida mereduksi gugus asetoksimerkuri dan menggantinya dengan hidrogen.

42. Kedua langkah tersebut dapat dilakukan dalam bejana yang sama. • Kedua reaksi berlangsung sangat cepat pada suhu ruangan atau dibawahnya. • Tahap 1: biasanya mencapai kesempurnaan dalam kurun waktu 20 detik – 10 menit. • Tahap 2: secara normal membutuhkan waktu kurang dari 1 jam. • Orientasi adisi H2O di atas mengikuti aturan Markovnikov: atom H dari H2O terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang mengikat atom H lebih banyak.

43. 1-Pentena 2-Pentanol (93%) 1-Metilsiklopentanol 1-Metilsiklopentena

44. Penataan-ulang rangka karbon jarang terjadi pada oksimerkurasi-demerkurasi. • Dicontohkan pada reaksi oksimerkurasi-demerkurasi dari 3,3-dimetil-1-butena yang menghasilkan 3,3-dimetil-2-butanol sebagai produk utama. 3,3-Dimetil-1-butena 3,3-Dimetil-2-butanol (94%)

45. Reaksi Hidroborasi - Oksidasi • Adisi elemen air pada suatu ikatan rangkap dapat pula dilakukan di laboratorium dengan menggunakan diboran atau THF : BH3. • Adisi air adalah bersifat tidak langsung dan melibatkan dua tahap reaksi. • Pertama adalah adisi boran pada ikatan rangkap yang disebut hidroborasi. • Kedua adalah oksidasi dan hidrolisis senyawa antara organoboron menghasilkan suatu alkohol dan asam borat.

46. Propena • Atom boron terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang kurang tersubstitusi, dan satu atom hidrogen berpindah dari atom boron ke atom karbon lain dari ikatan rangkap. • Hidroborasi bersifat regioselektif dan mengikuti aturan anti Markovnikov. Tripropilboran

47. Alkilboran yang dihasilkan pada tahap hidroborasi biasanya tidak diisolasi. • Dalam bejana yang sama, alkilboran dioksidasi dan dihidrolisis menghasilkan alkohol dengan penambahan hidrogen peroksida dalam suatu larutan basa. Propil alkohol

48. Oksimerkurasi-demerkurasi dari 1-heksena menghasilkan 2-heksanol (Markovnikov). • Hidroborasi-oksidasi dari 1-heksena menghasilkan 1-heksanol (anti-Markovnikov). 1-Heksena 2-Heksanol 1-Heksanol (90%) 1-Heksena

49. Reaksi-reaksi Alkohol • Atom oksigen dari suatu alkohol mem-polarisasi ikatan C–O dan ikatan O–H dari alkohol tersebut. • Polarisasi ikatan O–H menyebabkan atom hidrogen bermuatan positif parsial, dan hal ini menjelaskan mengapa alkohol bersifat asam lemah. • Polarisasi ikatan C–O menyebabkan atom karbon bermuatan positif parsial.

50. Jadi meskipun OH¯ bukan basa kuat dan bukan gugus pergi yang baik, namun atom karbon dari alkohol bersifat reaktif terhadap serangan nukleofilik. • Pasangan elektron pada atom oksigen membuatnya bersifat basa dan nukleofilik. • Protonasi alkohol mengubah suatu gugus pergi yang buruk (OH¯) menjadi gugus pergi yang baik (H2O).