VI-1

H2C CH2

H2C CHCH CH2

H2C CCH CH2

CH3

H2C CHCH CHCH CH2

BAB VI ALKENA DAN ALKUNA

1. Pendahuluan 1.1. Deskripsi Bab VI ini membahas tentang alkena dan alkuna, tata nama, sifat fisika, pembuatan dan reaksi-reaksinya. 1.2. Manfaat/ Relevansi Alkena khususnya etilena merupakan bahan awal penting dalam industri untuk pembuatan senyawa organik lain. Pemahaman tentang sumber, cara pembuatan dan reaksi-reaksinya sangat diperlukan. 1.3. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Setelah mempelajari bab VI ini, mahasiswa mampu memberi nama dan mampu menuliskan rumus struktur senyawa yang mengandung ikatan rangkap dua dan tiga serta menjelaskan sifat fisika, sifat kimia, pembuatan dan perubahan alkena dan alkuna. 1.4. Petunjuk Mempelajari a. Baca dan pahami semua yang ada dalam bab ini dengan teliti. b. Tingkatkan pemahaman dengan menambah bahan bacaan lain yang relevan. c. Diskusi dengan teman untuk meningkatkan pemahaman. d. Berlatih dengan tekun untuk meningkatkan pemahaman. e. Jika ada kesulitan, bertanya kepada dosen atau narasumber lain yang relevan.

2. Penyajian 2.1 Tata Nama Dalam sistem IUPAC alkena rantai lurus diberi nama menurut alkana induknya, dengan mengubah akhiran –ana menjadi –ena.

Contoh : CH3CH3 dan etana etena

CH3CH2CH3 dan CH3CH = CH2 propana propena Hidrokarbon dengan dua ikatan rangkap disebut diena, hidrokarbon dengan tiga ikatan rangkap disebut triena.

Contoh : Apabila ada gugus fungsional lain yang mempunyai prioritas tata nama lebih tinggi, maka rantai diberi nomor sehingga ikatan rangkap mendapat nomor rendah.

Contoh: CH3CH = CHCOOH asam 2-butenoat Beberapa alkena dan gugus alkenil mempunyai nama trivial yang lazim digunakan. (lihat Tabel 6.1).

1,3- butadiena

1,3,5 - heksatriena

2-metil-1,3- butadiena

VI-2

22CH =CH

H2

HCl

Cl2

katalis H3 3C-CH

CH22CH

3CH 2CHetena

etana

Cl

Cl Cl

kloroetana

1,2-dikloroetana

Pt

C CH

C C + AB C C

A B

Tabel 6.1 Nama Trivial beberapa Gugus Alkenil Struktur Nama Contoh

CH2=

metilen

CH2

metilenasikloheksana CH2 = CH− vinil CH2 = CHCl

vinilklorida CH2 = CHCH2 - alil CH2 = CHCH2Br

alil bromida Tata nama IUPAC untuk alkuna analog dengan alkena. Akhiran untuk alkuna adalah –una. Dalam sistem trivial asetilen (CH≡CH) dianggap sebagai induk alkuna sederhana. CH3C≡CCH2CH3 IUPAC : feniletuna 2-pentuna trivial : fenilasetilena etilmetilasetilen Nama trivial beberapa alkena dan alkuna diringkaskan dalam Tabel 6.2.

Tabel 6.2 Nama trivial beberapa alkena dan alkuna Struktur IUPAC Trivial

H2C=CH2 etena etilena H3C-CH=CH2 propena propilena (CH3)2C=CH2 metilpropena isobutilena HC CH

etuna asetilena

2.2 Sifat Fisika

Sifat fisika alkena praktis identik dengan alkana, titik didih naik dengan bertambahnya rantai karbon. Alkena dianggap tidak polar, namun sedikit lebih mudah larut dalam air, sebab adanya elektron pi yang dapat ditarik oleh hidrogen dari air.

2.3 Pembuatan Alkena dan Alkuna Alkena dapat dibuat dengan reaksi eliminasi alkohol dalam asam kuat atau alkil halida

dalam basa. (lihat Bab IV dan V). Di Industri sekarang, alkena dibuat dengan cara steam cracking minyak bumi. [lihat

kembali reaksi pirolisis alkana di bab III].

2.4 Reaksi-reaksi Alkena 2. 4.1 Reaksi Adisi

Reaksi paling umum bagi alkena adalah adisi pada karbon yang ikatan rangkap, menghasilkan produk dengan ikatan tunggal.

Dalam reaksi adisi, gugus A dari A-B akan melekat pada satu atom C pembawa ikatan rangkap, sementara gugus B melekat pada atom C lainnya dan produknya memiliki satu ikatan tunggal diantara kedua atom karbon tadi.

Tiga reaksi yang lazim adisi alkena adalah reaksi dengan hidrogen, hidrogen halida dan klor. Karakteristik utama senyawa tak jenuh adalah adisi pereaksi kepada ikatan pi.

VI-3

CH3CH CHCH3HCl

H ClCH3CH CHCH3

CH3CH CH2HCl CH3CH2 CH2Cl+

CH3CH CH2HCl

CH3CHCl-CH3

CH3CHCl-CH3

2.4.1.1 Adisi Hidrogen Halida kepada Alkena Adisi HX pada alkena menghasilkan RX (alkil halida). Alkuna mengalami reaksi adisi

dengan HX dengan cara yang analog dan menghasilkan halida vinilik atau 1,1-dihaloalkana, tergantung banyaknya HX yang digunakan. H2C CH2 + HX H3C-CH2-X

etilena etilhalida

HC CH + HX H2C CHX H3C-CHX2

asetilena vinilhalida 1,1-dihaloetana

Reaksi dilakukan dengan mengalirkan gas HX ke dalam larutan alkena. Reaktivitas relatif HX dalam reaksi adalah HI>HBr>HCl>HF. Mekanisme reaksi adisi HX:

Suatu hidrogen halida (H-X) adalah molekul yang sangat polar dan dapat dengan mudah melepaskan H+ kepada ikatan pi suatu alkena. Hasilnya adalah suatu karbokation antara, yang dapat bereaksi dengan cepat dengan ion halida dan menghasilkan suatu alkil halida. Karena pada tahap pertama terjadi serangan oleh elektrofil, maka reaksi adisi HX kepada alkena disebut reaksi adisi elektrofilik. Tahap 1 (lambat)

Tahap 2 (cepat) 2.4.1.2Aturan Markovnikov

Bila sebuah alkena tidak simetris (gugus yang terikat pada kedua karbon sp2 tidak sama), mengalami adisi dengan HX, akan terdapat kemungkinan diperoleh produk yang berlainan.

Aturan Markovnikov : dalam adisi HX kepada alkena tak simetris, maka H+ dari HX akan menuju ke karbon berikatan rangkap yang telah lebih banyak memiliki hidrogen. Mengapa demikian? Hal ini bisa terjadi karena karbokation yang terbentuk pada tahap pertama adalah:

Karena karbokation sekunder lebih stabil, maka akan memiliki laju reaksi lebih cepat.

2-butena simetris

H Cl.... :

CH3CH CHCH3 CH3CHCHCH3

H+ :..

.. Cl: -

+2-butena karbokation

2-klorobutana hanya satu produk yang mungkin

2-kloropropana 1-kloropropana propena tak simetris

CH3CH CH2+

CH3CHCH3 CH3CH2CH2+

+sekunder, lebih

b l primer, kurang stabil

2-kloropropana

(dua produk yang mungkin)

CH3CHCHCH3

H+ :..

.. Cl: -

+ CH3CHCH2CH3

: Cl..

:

2-klorobutana

VI-4

CH3CH CH2 CH3CH2 CH2Br

CH3CH CH2 . + Br CH3CHBr CH2.

CH3CH CH2Br.

dan bukan

CH3CH CH2Br.

H Br+ CH3CH2CH2Br + Br.

HBr

2-propanol (60%)

propena

propena

ROOR

CH3CHBr-CH3

Contoh lain :

(CH3)2C CHCH3 (CH3)2C CH2CH3

BrHBr

2-metil-2-butena 2-bromo-2-metilbutana Soal latihan 6.1 Adisi elektrofilik HX kepada alkuna juga mengikuti aturan Markovnikov. Ramalkan produk reaksi 1 mol 1-heksuna dengan (a) 1 mol HBr dan (b) 2 mol HBr. 2.4.1.3 Adisi Anti Markovnikov dari HBr

Adisi HBr kepada alkena kadang-kadang berjalan mematuhi aturan Markovnikov, tetapi kadang-kadang tidak (hal ini tidak terjadi pada HCl dan HI) Mengapa terjadi demikian? Menurut pengamatan alkil bromida hanya diperoleh jika dalam campuran terdapat peroksida atau O2. Bila terdapat O2 atau peroksida, adisi HBr berjalan dengan mekanisme radikal bebas, bukan mekanisme ion. Mekanisme reaksi adisi radikal bebas HBr terhadap alkena: Pembentukan Br .:

Adisi Br kepada alkena: Pembetukan produk: Bila Br. menyerang alkena, maka terbentuk radikal bebas yang stabil. Urutan kestabilan radikal bebas : tersier>sekunder>primer. Soal Latihan 6.2 Ramalkan produknya:

(a) (CH3)2C CH2 + HBr (b)

tak ada peroksida (CH3)2C CH2 + HBr

2.4.1.4 Adisi H2SO4 dan H2O pada Alkena

Adisi H2SO4 dan H2O pada alkena mengikuti aturan Markovnikov. Adisi H2SO4 pada alkena menghasilkan alkil hidrogen sulfat.

Dalam larutan asam kuat (seperti H2SO4 dalam air), air mengadisi ikatan rangkap dan menghasilkan alkohol. Reaksi ini disebut juga hidrasi. Reaksi tersebut berlangsung dua tahap, tepat sama dengan adisi hidrogen halida.

2-bromopropana 1-bromopropana produk anti Markovnikov

tapi kadang-kadang

ROOR 2 RO .

2 RO . + HBr ROH + Br .

sekunder, lebih stabil2 kl

primer, kurang stabil

CH3CH CH2 + H2OOH

CH3CH CH3H+

CH3CH CH3

OSO3HCH3CH CH2 + H OSO3H

2-propil hidrogen sulfatpropena

VI-5

2-butena (merah) 2,3-dibromobutana tidak berwarna

Soal Latihan 6.3 Ramalkan produk utamanya:

(a) CH3CH2CH CH2 + H2O H+

(b) (CH3)3CCH CH2 + H2O H+

2.4.1.5 Adisi Halogen kepada Alkena

Klor dan brom mengadisi ikatan rangkap dan ikatan ganda tiga karbon-karbon.

CH3CH CHCH2 + Br2 CH3 CH CH CH3

BrBr

2.4.1.6 Hidrogenasi Katalitik

Adisi gas hidrogen pada alkena berlangsung dengan bantuan katalis, reaksi ini biasa disebut hidrogenasi katalitik atau reaksi reduksi. Contoh: Salah satu contoh pemanfaatan reaksi hidrogenasi katalitik di industri adalah hidrogenasi minyak nabati. Pada proses ini minyak nabati yang memiliki ikatan rangkap pada rantai hidrokarbon diadisi menggunakan hidrogen menjadi ikatan jenuh. Proses ini dikenal dengan pengerasan (hardening). suatu minyak nabati suatu lemak 2.4.2 Oksidasi Alkena

Alkena dapat dioksidasi menjadi anekaragam produk, tergantung reagensia yang digunakan. Reaksi yang melibatkan oksidasi ikatan rangkap karbon-karbon, dikelompokkan menjadi dua: 1). Oksidasi ikatan pi tanpa memutuskan ikatan sigma (disebut juga oksidasi tanpa

pemaksapisahan), produknya adalah 1,2-diol atau epoksida.

C C [O]

C C O

atau C COHOH

epoksida 1,2-diol atau glikol

Contoh: 2). Oksidasi ikatan pi yang juga memutuskan ikatan sigma (disebut juga oksidasi dengan

pemaksapisahan), produknya adalah aldehida, keton atau asam karboksilat.

atau[O] C C CO O

C H atau OHCO

keton aldehida asam karboksilat

CH3CH CH2 + H2 CH3CH2CH3Pt

propena propana

CH3CH CH2 CH3CH CH2

OCH3CH CH2

OH OHatau

[O]

1,2-propanadiol(1,2-diol) (epoksida)

metiloksirana

HC O CO

(CH2)CH CH(CH2)7CH3

H2C O CO

(CH2)7CH CHCH2CH CH(CH2)4CH3

OC (CH2)14CH3OC2H

HC O CO

(CH2)10CH3

H2C O CO

(CH2)16CH3

OC (CH2)14CH3OC2H

3H2, Pt

VI-6

Produk oksidasi dengan pemaksapisahan tergantung pada kondisi oksidasi dan struktur alkena.

Tabel 6.3 Reagensia lazim untuk Oksidasi Alkena Reagensia Produk

Oksidasi tanpa pemaksapisahan KMnO4 dengan OH- (dingin) 1,2-diol OsO4 diikuti dengan Na2SO4 1,2-diol C6H5CO3H epoksida Oksidasi dengan pemaksapisahan KMnO4 (panas) asam karboksilat dan keton O3 diikuti oleh H2O2 dengan H+ asam karboksilat dan keton O3 diikuti oleh Zn dengan H+ aldehida dan keton

3. Penutup 3.1 Rangkuman

Reaktivitas alkena dan alkuna disebabkan oleh lemahnya ikatan pi. Reaksi khas alkena adalah reaksi adisi, tiga reaksi yang lazim adalah adisi hidrogen menghasilkan alkana, adisi hidrogen halida (HX) menghasilkan alkil halida dan adisi dengan klor menghasilakn 1,2-dihaloalkana.

Adisi HX pada alkena tidak simetris mengikuti aturan Markonnikov: H+ memngadisi karbon yang telah memiliki H banyak.

H2SO4 mengadisi alkena menghasilkan alkil hidrogen sulfat, H2O dengan katalis asam mengadisi alkena menghasilkan alkohol.

Alkena mengalami reaksi oksidasi ikatan pi tanpa memutus ikatan sigma (oksidasi tanpa pemaksapisahan) menghasilkan 1,2-diol atau epoksida. Oksidasi ikatan pi yang juga memutuskan ikatan sigma (oksidasi dengan pemaksapisahan) menghasilkan aldehida, keton atau asam karboksilat , bergantung pada struktur alkena dan kondisi oksidasi.

Etilena merupakan bahan baku utama dalam industri untuk pembuatan senyawa organik, karena reaktivitas karbon-karbonnya, seperti ditunjukkan Gambar 6.1

[O]

[O] O CH

CH3

HC O

H3C+

H3CC O

HOO C

OH

CH3+

3CH

H

H3CC C

Haldehida

asam karboksilat

C C H3C

CH3

CH3

H3C H3C

H3CC O

3CH

CH3O C+

[O]

keton

3CH

CH3

H3CC C

H

HC O

H3C 3CH

CH3O C

H3CC O

HO

+

aldehida keton

+3CH

CH3O C

asam karboksilat keton

[O]

[O]

VI-7

Gambar 6.1 Etilena sebagai pusat pembuatan berbagai bahan kimia organik industri (angka di dalam tanda kurung menyatakan produski bahan kimia ini di AS dalam miliar kg)

3.2 Tes mandiri. 1. Tuliskan struktur senyawa berikut: (a) 2-metil-1-butena (b) 1,2-dikloro-2-butena 2. Mana alkena, yang akan menghasilkan aseton (CH3)2C=O sebagai produk oksidasi? 3. 2-metilpropena bereaksi dengan air dan bantuan katalis asam. Tuliskan reaksinya. 4. Tulis rumus struktur dan beri nama produknya, bila senyawa berikut bereaksi dengan 1

mol bromin. (a) 2-butena (b) vinil klorida (c) 2,3-dimetil-2-butena 5. Tulis persamaan reaksi1-butena dengan reagen berikut: (a) klorin (b) HCl (c) KMNO4, OH- (d) ozon, diikuti Zn, H+ (e) hidrogen, katalis Pt 6. Tuliskan reaksi pembuatan senyawa 2-metil-2-butena. 4. Pustaka a. Fessenden, R.J. dan J. S. Fessenden, 1986, Organic Chemistry 3rd edition. Wadsworth,

Inc., Belmont, California. Alih bahasa : Pudjatmaka, A.H. 1999, Kimia Organik. Penerbit Erlangga, Jakarta, Jilid 1

b. Solomons, T.W.G., 1988, Organic Chemistry 3 rd edition, John Wiley & Sons, Inc., New York

c. Hart, H., L.E. Craine dan D.J. Hart, 2003, Organic Chemistry 11th edition. Wadsworth, Inc., Belmont, California. Alih bahasa : Suminar S.A., 2003, Kimia Organik, edisi 11, Penerbit Erlangga, Jakarta

VI-8

3.3 Umpan balik 1. 2. (CH3)2C=C(CH3)2 3.