Kimia Organik 143 Petunjuk Jawaban Tes TES 1 1. D, alkohol merupakan senyawa dengan gugus hidroksil 2. C, dengan rumus umum R2CO maka keton adalah senyawa 1,3, dan 5 3. A, formaldehida atau formalin 4. D, senyawa benzenakarbaldhida dengan substituen t-butil pada karbon ke-3 5. C, merupakan gugus formil 6. B, oksigen dalam karbonil lebih elektronegatif 7. A, halangan sterik paling rendah 8. A, reaksi aldehid dengan 1 molekul alkohol menghasilkan hemiasetal, reaksi dengan 2 alkohol menghasilkan asetal 9. C, hidrolisis sianida akan menghasilkan karboksilat dan ester 10. C, oksidasi alkohol sekunder akan menghasilkan senyawa keton TES 2 1. A, asam semut atau asam format 2. B, posisi karboksil merupakan karbon ke-1 3. B, senyawa amida, dimana induknya berapa senyawa sikloheksana an substituen etil pada N. 4. C, asam karboksilat mempunyai gugus karbonil dan hidroksil yang dapat membentuk ikatan hidrogen dan dimer 5. C, hidrolisis amida akan menghasilkan asam karboksilat dan senyawa amina 6. D, gugus fungsi pada nitril adalah 7. B, anhidrida artinya tanpa air 8. A, transesterifikasi merupakan reaksi pertukana gugus ester dengan gugus alkil dari alkohol. 9. A, reaksi anhidrida dengan amonia akan memberikan produk senyawa amida dan alkohol 10. B, amida paling tidak reaktif
Kimia Organik 144 Daftar Pustaka Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1, edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey : Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara
Kimia Organik 145 BAB V SENYAWA AROMATIK Wardiyah, M.Si, Apt PENDAHULUAN Senyawa aromatik yang paling sederhana adalah benzena, yaitu suatu senyawa hidrokarbon siklik dengan ikatan rangkap terkonjugasi yaitu ikatan rangkap yang terdapat pada atom karbon yang saling berdampingan. Benzena dengan rumus molekul C6H6 bila dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon lain yang beranggotakan 6 karbon misalnya heksana (C6H14) terlihat bahwa benzena memiliki tingkat ketidakjenuhan yang tinggi. Tetapi apakah anggapan tentang sifat ketidak jenuhan ini benar? Ternyata benzena walaupun memiliki ketidakjenuhan seperti halnya senyawa alkena tetapi benzena tidak memiliki sifatsifat kimia seperti halnya senyawa alkena. Tentang sifat benzena ini akan dibahas lebih lanjut di topik berikutnya tetang senyawa aromatik sederhana. Penamaan sebagai senyawa aromatik untuk benzena dan senyawa turunannya didasarkan pada aroma yang dimiliki sebagian dari senyawa-senyawa tersebut. Tetapi perkembangan kimia berikutnya menunjukkan bahwa klasifikasi senyawa kimia dilakukan berdasarkan struktur dan kereaktifannya, dan bukan atas dasar sifat fisikanya. Bab 5 ini akan membahas tentang senyawa aromatik yaitu benzena dan turunannya. Materi pokok senyawa aromatik akan dibagi dalam dua topik yaitu tentang senyawa aromatik sederhana dan senyawa aromatik heterosiklik. Setelah mempelajari materi dalam bab ini mahasiswa diharapkan mampu : 1. menyebutkan ciri-ciri senyawa benzena dan turunannya 2. menerapkan tata nama senyawa aromatik berdasarkan strukturnya 3. menjelaskan sifat-sifat senyawa aromatik. 4. menuliskan persamaan reaksi pembuatan benzena dan turunannya 5. menuliskan reaksi yang terjadi pada benzena dan turunannya 6. menyebutkan contoh kegunaan senyawa benzena dan turunannya. 7. menyebutkan ciri-ciri senyawa aromatik polisiklik dan heterosiklik 8. menerapkan tata nama senyawa aromatik polisiklik dan heterosiklik 9. menuliskan reaksi sederhana pada senyawa aromatik polisiklik 10. menjelaskan jenis senyawa heterosiklik berdasarkan jumlah atom karbon penyusunnya 11. menyebutkan contoh senyawa heterosiklik di alam. Untuk memudahkan mempelajari materi dalam bab ini, anda dapat membaca dengan seksama materi yang ada kemudian lanjutkan dengan mengerjakan latihan-latihan soal. Setelah satu topik selesai dipelajari maka lanjutkan evaluasi hasil belajar anda dengan menjawab soal-soal pada tes.
Senyawa Aromatik S Benzena adalah senyawa siklik dengan rumus molekul C karbon dengan setiap atom karbonnya terhibidrisasi sp satu hidrogen yang terikat. Benzena memiliki 3 ikatan rangkap dalam cincinny dibandingkan dengan senyawa hidorkarbon lain yang memiliki enam anggota karbon, misalnya heksana (C6H14) atau heksena (C ketidakjenuhan yang tinggi seperti halnya alkena. Tetapi ternyata benzena tidak menunjukkan sifta-sifat seperti yang dimiliki oleh alkena. Sebagai contoh, benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena, bila benzena direaksikan dengan Br2warna coklat dari bromin tidak dapat hilang hal ini menandakan tidak terjadi reaksi adisi pada benzena oleh Br yang terjadi pada benzena dengan halogen bukan merupakan reaksi adisi tetapi reaksi substitusi. Sifat-sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena. Penamaan sebagai senyawa aromatik pada awalnya untuk menggambarkan beberapa senyawa benzena dan turunan benzena yang mempunyai aroma khas, benzena memiliki aroma yang manis, benzaldehida memiliki aroma seperti buah ceri, peach dan almond, aroma toluena juga sangat khas yang merupakan aroma dari suatu resin tolu balsam yangberasal dari pohon myroxylon. Benzena Benzena merupakan senyawa nonpolar yang banyak digunakan sebagai pelarut industri, tetapi penggunaannya harus sangat hati Pada bidang kefarmasian senyawa aromatik banyak dijumpai dalam beberapa golongan obat seperti steroid. Kimia Organik 146 Topik 1 Senyawa Aromatik Sederhana Benzena adalah senyawa siklik dengan rumus molekul C6H6 yang memiliki enam atom karbon dengan setiap atom karbonnya terhibidrisasi sp2 . Setiap atom karbon hanya memiliki satu hidrogen yang terikat. Benzena memiliki 3 ikatan rangkap dalam cincinny dibandingkan dengan senyawa hidorkarbon lain yang memiliki enam anggota karbon, ) atau heksena (C6H12), diduga benzena memiliki sifat ketidakjenuhan yang tinggi seperti halnya alkena. Tetapi ternyata benzena tidak sifat seperti yang dimiliki oleh alkena. Sebagai contoh, benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena, bila benzena direaksikan dengan Br2warna coklat dari bromin tidak dapat hilang hal ini menandakan tidak terjadi reaksi adisi pada benzena oleh Br yang terjadi pada benzena dengan halogen bukan merupakan reaksi adisi tetapi reaksi sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena. maan sebagai senyawa aromatik pada awalnya untuk menggambarkan beberapa senyawa benzena dan turunan benzena yang mempunyai aroma khas, benzena memiliki aroma yang manis, benzaldehida memiliki aroma seperti buah ceri, peach dan almond, ngat khas yang merupakan aroma dari suatu resin tolu balsam yangberasal dari pohon myroxylon. C H O CH3 Benzaldehida Toluena Benzena merupakan senyawa nonpolar yang banyak digunakan sebagai pelarut industri, tetapi penggunaannya harus sangat hati-hati karena benzena bersifat karsinogenik. Pada bidang kefarmasian senyawa aromatik banyak dijumpai dalam beberapa golongan obat yang memiliki enam atom . Setiap atom karbon hanya memiliki satu hidrogen yang terikat. Benzena memiliki 3 ikatan rangkap dalam cincinnya, bila dibandingkan dengan senyawa hidorkarbon lain yang memiliki enam anggota karbon, ), diduga benzena memiliki sifat ketidakjenuhan yang tinggi seperti halnya alkena. Tetapi ternyata benzena tidak sifat seperti yang dimiliki oleh alkena. Sebagai contoh, benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena, bila benzena direaksikan dengan Br2warna coklat dari bromin tidak dapat hilang hal ini menandakan tidak terjadi reaksi adisi pada benzena oleh Br2.Reaksi yang terjadi pada benzena dengan halogen bukan merupakan reaksi adisi tetapi reaksi sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena. maan sebagai senyawa aromatik pada awalnya untuk menggambarkan beberapa senyawa benzena dan turunan benzena yang mempunyai aroma khas, benzena memiliki aroma yang manis, benzaldehida memiliki aroma seperti buah ceri, peach dan almond, ngat khas yang merupakan aroma dari suatu resin tolu balsam Benzena merupakan senyawa nonpolar yang banyak digunakan sebagai pelarut karena benzena bersifat karsinogenik. Pada bidang kefarmasian senyawa aromatik banyak dijumpai dalam beberapa golongan obat
Kimia Organik 147 A. RUMUS STRUKTUR BENZENA Friedrich August Kekule pada tahun 1873 menyatakan rumus struktur dari benzena sebagai suatu struktur heksagonal dengan enam atom karbon yang memiliki ikatan rangkap berselang-seling. C C C C C C H H H H H H C C C C C C H H H H H H struktur kekule dengan semua atom dituliskan Bila benzena direaksikan dengan halogen (Cl atau Br) dengan katalis FeCl3 maka hanya akan dihasilkan satu senyawa dengan rumus molekul C6H5X. hal ini menunjukkan bahwa benzena memiliki atom C dan H yang ekivalen. Tetapi, walaupun benzena mempunyai ikatan rangkap, benzena tidak mempunyai sifat seperti halnya senyawa alkena. Pada senyawa alkena reaksi dengan halogen akan menghasilkan reaksi adisi, sedangkan pada benzena reaksi dengan halogen akan menghasilkan reaksi substitusi. Sifat ini tidak dapat dijelaskan dengan struktur kekule. Ikatan rangkap pada benzena tidak terlokalisasi pada karbon tetentu tetapi dapat berpindah-pindah (delokalisasi), ini yang disebut dengan resonansi. Struktur Kekule memberikan sumbangan yang sama terhadap hibrida resonansi, yang berarti bahwa ikatanikatan C-C bukan ikatan tunggal dan juga bukan ikatan rangkap, melainkan di antara keduanya. struktur resonansi benzena Cincin benzena juga dapat ditampilkan dalam bentuk segienam beraturan dengan sebuah lingkaran di dalamnya, dimana pada setiap sudut segienam tersebut terikat sebuah atom H. hibrida resonansi dari dan
Kimia Organik 148 B. TATA NAMA SENYAWA BENZENA TERSUBSTITUSI Beberapa senyawa benzena memiliki nama tersendiri yang tidak tersistem. Beberapa nama yang lazim seperti tercantum dalam tabel berikut ini : Tabel 5.1. struktur dan nama-nama beberapa benzena tersubstitusi yang umum Struktur Nama Struktur Nama CH3 toluena CH3 CH3 orto-xilena OH fenol C H O benzaldehida NH2 anilin C OH O asam benzoat C C H H H stirena C CH3 O Asetofenon Benzena diberi nama seperti alkana ranta lurus bila sebagai induk. Substituen yang terikat apda benzena diberi nama sebagai awalan dan diikuti benzena sebagai induknya. Benzena dapat memiliki satu substituen (monosubstitusi), dua substituen (disubstitusi), atau lebih dari dua substituen (polisubstitusi). Penamaan benzena mengikuti jumlah substituen yang terikat padanya. 1. Benzena monosubstitusi Penamaan untuk benzena monosubstitusi dilakukan seperti pada aturan hidrokarbon lainnya. Nama substituen sebagai awalan diikuti oleh nama benzenanya.
Kimia Organik 149 Br bromobenzena CH2CH3 etilbenzena NO2 nitrobenzena Gugus benzena tersubstitusi oleh alkil ini disebut juga sebagai gugus arena. Penamaan untuk senyawa arena tersubstitusi ini tergantung dari jenis substituen yang terikat padanya. Bila alkil yang terikat lebih kecil (kurang dari 6 karbon) daripada jumlah karbon penyusun cincin benzena disebut sebagai benzena tersubstitusi alkil. Tetapi bila jumlah karbon alkil lebih besar (7 atau lebih karbon) daripada jumlah karbon penyusun cincin benzena maka disebut sebagai senyawa alkana tersubstitusi fenil (-C6H5). Fenil untuk menyatakan benzena sebagai substituen. Bila benzena mengikat suatu alkana dengan gugus fungsional disebut juga sebagai substituen sehingga penamaan untuk cincin aromatiknya sebagai fenil. Sedangkan penamaan benzil digunakan untuk gugus C6H5CH2- CH2 gugus fenil gugus benzil CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH3 2-fenilheptana CHCH3 OH 1-fenil-1-etanol CH2Cl benzil klorida 2. Benzena disubstitusi Penamaan untuk benzena dengan dua substituen menggunakan awalan orto (o), meta (m), dan para (p). orto (o) untuk menyatakan substituen pada posisi 1,2 dari cincin benzena. Meta (m) adalah posisi hubungan substituen pada 1,3. Para (p) menyatakan posisi hubungan substituen pada 1,4. Jika salah satu substituen memberikan nama khusus maka penamaannya menggunakan nama turunan senyawa tersebut. Apabila dua substituen yang diikat oleh benzena tidak memberikan nama khusus maka penamaan diurutkan berdasarkan abjad.
Kimia Organik 150 Br o-dibromobenzena Br H3C NH2 m-metilanilina C H O Cl p-klorobenzaldehida Br H3CH2C m-bromo etilbenzena 3. Benzena polisubsititusi Benzena yang memiliki substituen lebih dari dua maka maka posisi masing-masing substituen ditunjukkan dengan nomor. Posisi karbon 1 ditentukan dengan memperhatikan posisi substituen dua sehingga substituen kedua memiliki posisi serendah mungkin terhadap substituen pertama. Jika salah satu substituen memberikan nama khusus pada senyawa aromatik tersebut, maka diberi nama sebagai turunan dari nama khusus tersebut. Jika semua substituen tidak memberikan nama khusus, posisisnya dinyatakan dengan nomor dan diurutkan sesuai urutan abjad, dan diakhiri dengan kata benzena. Cl Cl Cl 1,2,4-triklorobenzena Br OH O2N 2-bromo-3-nitrofenol CH3 NO2 O2N O2N 2,4,6-trinitrotoluena (TNT) C. SIFAT FISIS SENYAWA AROMATIK Benzena dan senyawa hidrokarbon aromatik bersifat nonpolar, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti dietil eter atau pelarut lain yang nonpolar. Penggunaan benzena secara luas sebagai pelarut. Benzena bersifat toksik dan karsinogenik. Titik didih dan titik leleh senyawa aromatik besifat khas, tidak mempunyai pola tertentu. Misalnya benzena mempunyai titik leleh 5,50C dan titik didih 800C, sedangkan toluena mempunyai titik leleh -950C dan titik didih 1110C. untuk xilena mempunyai titik leleh yang berbeda, p-xilena mempunya titik leleh paling tinggi (130C) dibandingkan m-xilena (480C) dano-xilena (-250C). ciri khas dari senyawa aromatik adalah isomer para akan mempunyai titik leleh lebih tinggi dibandingkan dengan meta dan orto. Karena p-isomer lebih simetris dan membentuk kisi kristal yang lebih teratur dan lebih kuat. D. REAKSI-REAKSI BENZENA 1. Halogenasi Reaksi halogenasi merupakan reaksi subsititusi. Pada reaksi ini dibutuhkan katalis misalnya FeX3 misalnya FeCl3 atau FeBr3 yang berperan dalam mempolarisakan molekul
Kimia Organik 151 halogen sehingga menghasilkan elektrofil X+. FeCl3 biasanya dibuat dari Fe dan Cl2. Katalis lain yang dapat digunakan adalah AlCl3. Prosesnya dapat berlangsung sebagai berikut : 2Fe + 3 Br2 2FeBr3 Br – Br + FeCl3 Br+ + FeBr4- Contoh reaksinya : + Br2 FeBr3 Br + HBr + Cl2 AlCl3 Cl + HCl 2. Nitrasi Reaksi nitrasi terjadi apabila benzena diolah dengan HNO3 pekat dengan katalis H2SO4 pekat. Pada reaksi nitrasi yang berperan sebagai elektrofil adalah NO2+. Pembentukan NO2+ ini dipercepat oleh H2SO4 pekat. Reaksinya berlangsung sebagai berikut : + HNO3 NO2 H2SO4 + H2O 3. Sulfonasi Reaksi sulfonasi terjadi apabila benzena direaksikan dengan H2SO4 yang akan menghasilkan asam benzena sulfonat. Yang berperan sebagai elektrofil adalah SO3 atau SO3H+. + H2SO4 SO3H + H2O panas 4. Alkilasi Friedel-Crafts Alkilasi benzena merupakan reaksi subsititusi benzena dengan gugus alkil halida yang menggunakan katalis Al halida, misalnya AlCl3. Reaksi ini pertama kali dikembangkan oleh Charles Friedel dan James Crafts, ahli kimia dari Amerika, pada tahun 1877. Contoh reaksinya : + CH3CH2CH2Cl AlCl3 CH2CH2CH3 + HCl benzena propilbenzena
Kimia Organik 152 5. Asilasi Friedel-Crafts Reaksi substitusi gugus asil (RC=O atau ArC=O) pada cincin benzena dapat terjadi dengan bantuan katalis Al halida (AlCl3). Reaksi ini dapat digunakan untuk menghasilkan suatu senyawa aril keton. E. PEMBUATAN BENZENA Sumber utama senyawa organik adalah dari coal (batubara) dan petroleum (minyak bumi). Senyawa organik dapat diperoleh dari destilasi ter batubara atau disintesis dari senyawa alkana yang berasal dari minyak bumi. Destilasi dari batubara akan menghasilkan berbagai senyawa aromatik seperti benzena, toluena, xilena, fenol, kresol, dan naftalena.Tetapi metode ini mulai digantikan dengan metode produksi dari minyak bumi sejak tahun 1930-1940-an, karena hasil produksinya yang rendah yaitu kurang dari 5 %. Minyak bumi yang kaya dengan senyawa sikloalkana dapat menjadi sumber pembuatan senyawa aromatik. Senyawa sikloalkana dapat dibuat menjadi senyawa aromatik melalui proses eliminasi hidrogen (dehidrogenasi), reaksi ini dikenal juga dengan nama catalytic reforming. Produksi dengan cara ini memberikan sumbangan 30 % dari produksi dunia untuk senyawa aromatik. CH3 Mo2O3 . Al2O3 , 560 0C CH3 + 3H2 metil sikloheksana toluena Pada skala laboratorium benzena juga dapat dibuat dengan beberapa cara diantaranya adalah : 1. Distilasi dari natrium benzoat kering dengan natrium hidroksida berlebih. C O ONa + NaOH + Na2CO3 natrium benzoat benzena 2. Benzena atau alkil benzena juga dapat dibuat melalui proses pirolisis dari senyawa hidrokarbon alifatik. Contohnya : CH3CH2CH2CH2CH2CH3 470 0C Cr2O3 heksana benzena 3. Mengalirkan gas asetilena ke dalam tabung yang panas dengan katalis Fe-Cr-Si akan menghasilkan benzena. HC CH 650 0C Fe-Cr-Si asetilena benzena
Kimia Organik 153 4. reduksi fenol dengan logam seng OH + Zn + ZnO fenol benzena 5. reaksi asam benzenasulfonat dengan uap air S O O OH + H2O + H2SO4 asam benzenasulfonat benzena F. BENZENA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI Benzena dan turunannya banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya benzena sebagai pelarut. Stirena digunakan dalam bentuk polimer (polistirena) yang berguna dalam pembuatan isolator listrik, atau bahan pembungkus makanan (gelas, piring polistirena). Fenol dalam kehidupan sehari-hari dikenal sebagai karbol atau lisol yang berfungsi sebagai desinfektan. Toluena sebagai bahan baku pembuat trinitro toluena suatu bahan peledak (dinamit). Benzaldehida yang mempunyai bau khas digunakan sebagai bahan baku pembuatan parfum dan dapat juga digunakan sebagai bahan pengawet. Beberapa senyawa turunan asam benzoat banyak digunakan dalam bidang farmasi, misalnya asam asetil salisilat atau asetosal atau aspirin, metil salisilat yang digunakan sebagai bahan baku obat gosok, natrium benzoat sebagai bahan pengawet makanan, dan parasetamol sebagai analgesik-antipiretik. polistirena trinitro toluena (TNT)
Kimia Organik 154 Desinfektan Aspirin atau asetosal LATIHAN 1. Gambarkan rumus struktur benzena menurut kekule ! 2. Manakah diantara struktur yang merupakan orto,meta, dan para ? Br CH3 NO2 OH COOH CH3 NH2 Cl I I A B C D E 3. Tuliskan struktur dari : A. iodobenzena B. p-kloro benzil bromida C. 4-bromo-1,2-dimetilbenzena 4. Tuliskan reaksi pembuatan senyawa benzena dari senyawa alifatik dan aromatik. 5. Bagaimana reaksi benzena dengan : A. Asam nitrat pekat dengan katalis asam sulfat B. Asam sulfat C. Kloroetana dengan katalis AlCl3 Petunjuk mengerjakan latihan 1. Benzena digambarkan sebagai struktur heksagonal dengan enam atom karbon yang memiliki ikatan rangkap berselang-seling. C C C C C C H H H H H H C C C C C C H H H H H H
Kimia Organik 155 2. Orto ditunjukkan pada struktur B dan D karena orto adalah posisi substituen pada cincin aromatik pada karbon 1,2. Meta ditunjukkan pada struktur A dan E karena meta adalah posisi substituen pada cincin aromatik pada karbon 1,3. Para ditunjukkan pada struktur C karena para adalah posisi substituen pada cincin aromatik pada karbon 1,4. A. 3. A. iodobenzena : menunjukkan benzena monosubstitusi yaitu hanya ada substituen I (iodo) I B. p-kloro benzil bromida : benzena disubstitusi dengan substituen kloro yang terikat pada benzilbromida pada posisi para Cl CH2Br C. 4-bromo-1,2-dimetilbenzena : benzena polisubstitusi dengan 3 substituen pada cincin aromatik. CH3 CH3 Br 4. Reaksi pembuatan benzena dengan senyawa alifatik : HC CH 650 0C Fe-Cr-Si asetilena benzena Reaksi pembuatan benzena dengan senyawa aromatik : OH + Zn + ZnO fenol benzena 5. A. Reaksi benzena dengan asam nitrat (HNO3) pekat dengan H2SO4akan menghasilkan senyawa nitrobenzena + HNO3 NO2 H2SO4 + H2O
Kimia Organik 156 B. Reaksi benzena dengan H2SO4akan menghasikan asam benzena sulfonat + H2SO4 SO3H + H2O panas C. Reaksi benzena dengan kloroetana (alkil halida) dengan katalis AlCl3akan menghasilkan reaksi alkilasi pada senyawa benzena + CH3CH2Cl AlCl3 CH3CH2Cl + HCl benzena etilbenzena RINGKASAN 1. Benzena adalah senyawa siklik dengan rumus molekul C6H6 yang memiliki enam atom karbon dengan satu hidrogen yang terikat pada setiap karbonnya dan tiga ikatan rangkap. 2. Beberapa benzena dengan substituen tertentu memiliki nama khusus seperti toluena, fenol, anilina, xilena, asam benzoat, benzaldehida, asetofenon, dan stirena. 3. Benzena dapat tersubstitusi mono, di, atau poli. Penamaan benzen nama substituen sebagai awalan diikuti oleh nama benzenanya. 4. Penamaan untuk benzena dengan dua substituen menggunakan awalan orto (o), meta (m), dan para (p). Benzena yang memiliki substituen lebih dari dua maka maka posisi masing-masing substituen ditunjukkan dengan nomor. 5. Benzena dan senyawa hidrokarbon aromatik bersifat nonpolar, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti dietil eter atau pelarut lain yang nonpolar. Titik didih dan titik leleh senyawa aromatik besifat khas, tidak mempunyai pola tertentu. 6. iri khas dari senyawa aromatik adalah isomer para akan mempunyai titik leleh lebih tinggi dibandingkan dengan meta dan orto. 7. Benzena dapat mengalami reaksi halogenasi, nitrasi, sulfonasi, alkilasi dan asilasi friedel craft. 8. Pembuatan benzena dan turunan dapat dilakukan pada skala industri dengan bahan baku dari batu bara atau minyak bumi. 9. Pada skala yang lebih kecil dapat dilakukan dengah menggunakan senyawa alifatik atau aromatik. Misalnya, destilasi dari natrium benzoat kering dengan natrium hidroksida berlebih, pirolisis dari senyawa hidrokarbon alifatik, reaksi gas asetilena dengan katalis Fe-Cr-Si, reduksi fenol dengan logam seng, dan reaksi asam benzenasulfonat dengan uap air.
Kimia Organik 157 TES 1 1. Pernyataan yang sesuai untuk benzena adalah : A. Senyawa siklik dengan keenam karbon dan hidrogen ekivalen B. Mempunyai sifat yang sama seperti alkena C. Dapat diadisi oleh senyawa halogen D. Mudah diperoleh di alam 2. Reaksi antara benzena dengan bromin dapat terjadi dengan katalis FeBr3 melalui mekanisme reaksi : A. Adisi B. Eliminasi C. Substitusi D. Oksidasi 3. Apakah nama IUPAC dari senyawa berikut ini : A. Butilbenzoat B. Isobutilbenzoat C. Sec-butilbenzoat D. Tert-butilbenzoat 4. Penamaan yang tepat untuk senyawa dibawah ini adalah : A. 1-metil-2,5-diklorobenzena B. 1-4-dikloro-6-metilbenzena C. 2,5-diklorotoluena D. 1,4-diklorotoluena 5. Diantara pernyataan berikut : I. Benzena dan senyawa hidrokarbon aromatik bersifat nonpolar II. Benzena tidak larut dalam air dan dietil eter III. Isomer para pada benzena mempunyai titik leleh lebih tinggi dibandingkan meta dan orto IV. Benzena banyak diperoleh dari minyak bumi Manakah yang sesuai untuk benzena ? A. I, II, dan III B. I, III, dan IV C. I, II, dan IV D. II, III, dan IV
Kimia Organik 158 6. Benzena dapat mengalami reaksi halogenasi, nitrasi, sulfonasi, asilasi dan alkilasi melalui reaksi .. A. Adisi B. Eliminisai C. Substitusi D. oksidasi 7. Reaksi benzena dengan senyawa klor dengan katalis AlCl3 akan menghasilkan… A. Klorosikloheksana B. Klorosikloheksena C. Klorobenzena D. Klorobenzoat 8. C O CH3 asetofenon I. Dibuat dengan reaksi dari benzena dengan II. Membutuhkan katalis H2SO4 III. Reaksinya melalui alkilasi friedelcraft IV. Membutuhkan katalis AlCl3 pernyataan yang sesuai tentang reaksi pembuatan asetofenon adalah … A. I dan II B. I dan III C. I dan IV D. II dan III 9. Untuk dapat memperoleh benzena dapat dilakukan dengan reaksi berikut kecuali : A. Destilasi Natrium benzoat dengan NaOH berlebih B. Nitrasi senyawa anilina C. Pirolisis dari hidrokarbon alifatik pada suhu 470 0C dan katalis Cr2O3 D. Reduksi fenol dengan logam seng 10. Senyawa turunan benzena yang banyak digunakan sebagai bahan pembuat wadah makanan adalah… A. Toluena B. Asetofenon C. stirena D. xilena
Senyawa Aromatik Polisiklik dan Heterosiklik Pada Topik 1 sudah dipelajari tentang senyawa benzena dan turunannya. Senyawa benzena merupakan senyawa aromatik monosiklik karena benzena hanya memiliki satu cincin aromatik. Senyawa aromatik polisikli yang sering kita jumpai sehari serangga. Turunan dari naftalena digunakan dalam bahan bakar motor. Selain sebagai senyawa aromatik monosiklik, benzena juga dikenal sebagai senyawa homosiklik karena dalam atom penyusun cincinnya hanya terdiri dari atom karbon. Pada kelompok senyawa aromatik dikenal juga senyawa heterosiklik, yaitu suatu senyawa siklik dimana atom-atom penyusunnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan. Banyak senyawa aromatik di alam yang penting seperti alkaloid contohnya nikotin dan asam nukleat dengan gula penyusunnya seperti sitosina, timina, adenina, dan guanina. Nikotina Kimia Organik 159 Topik 2 Senyawa Aromatik Polisiklik dan Heterosiklik sudah dipelajari tentang senyawa benzena dan turunannya. Senyawa benzena merupakan senyawa aromatik monosiklik karena benzena hanya memiliki satu cincin aromatik. Senyawa aromatik polisiklik disebut juga senyawa cincin terpadu. Contoh yang sering kita jumpai sehari-hari adalah naftalena yang digunakan sebagai pengusir serangga. Turunan dari naftalena digunakan dalam bahan bakar motor. Gambar 5.1 Naftalena Selain sebagai senyawa aromatik monosiklik, benzena juga dikenal sebagai senyawa homosiklik karena dalam atom penyusun cincinnya hanya terdiri dari atom karbon. Pada kelompok senyawa aromatik dikenal juga senyawa heterosiklik, yaitu suatu senyawa siklik atom penyusunnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan. Banyak senyawa aromatik di alam yang penting seperti alkaloid contohnya nikotin dan asam nukleat dengan gula penyusunnya seperti sitosina, timina, adenina, dan guanina. Adenin Senyawa Aromatik Polisiklik dan Heterosiklik sudah dipelajari tentang senyawa benzena dan turunannya. Senyawa benzena merupakan senyawa aromatik monosiklik karena benzena hanya memiliki satu k disebut juga senyawa cincin terpadu. Contoh hari adalah naftalena yang digunakan sebagai pengusir Selain sebagai senyawa aromatik monosiklik, benzena juga dikenal sebagai senyawa homosiklik karena dalam atom penyusun cincinnya hanya terdiri dari atom karbon. Pada kelompok senyawa aromatik dikenal juga senyawa heterosiklik, yaitu suatu senyawa siklik atom penyusunnya terdiri dari dua atau lebih unsur yang berlainan. Banyak senyawa aromatik di alam yang penting seperti alkaloid contohnya nikotin dan asam nukleat
Kimia Organik 160 A. TATA NAMA SENYAWA POLISIKLIK Penamaan untuk senyawa aromatik polisiklik memakai nama individual. Aturan penomoran pada cincin aromatiknya sudah ditetapkan melalui perjanjian dan tidak berubah bagaimanapun posisi substituennya. Tiga senyawa aromatik polisiklik yang akan kita pelajari adalah naftalena, antrasena, dan fenantrena. 8 1 2 3 5 4 6 7 8 9 5 10 6 7 1 2 3 4 4 5 8 9 1 10 2 3 6 7 Untuk naftalena yang mempunyai substituen posisi substituen tersebut dapat dinyatakan dengan huruf yunani. Terdapat 2 posisi yaitu α dan β. α adalah posisi yang menunjukkan letak karbon yang paling dekat dengan pertemuan cincin, posisi lainnya adalah β. sehingga untuk naftalena ada 4 posisi α dan 4 posisi β. Penamaan dengan sistem huruf yunani ini hanya berlaku untuk naftalena, untuk antrasena dan fenantrena berlaku sistem bilangan. Br 2-bromonaftalena O2N NO2 3,7-dinitrofenantrena B. REAKSI PADA SENYAWA AROMATIK POLISIKLIK 1. Reaksi Oksidasi Senyawa aromatik polisiklik dapat mengalami reaksi oksidasi. Dibandingkan dengan benzena senyawa aromatik polisiklik lebih reaktif terhadap reaksi oksidasi, reduksi, dan substitusi karena senyawa aromatik polisiklik dapat bereaksi pada satu cincin dan masih mempunyai cincin lain yang utuh. Benzena tidak mudah dioksidasi sedangkan oksidasi naftalena dapat menghasilkan anhidrida asam ftalat atau senyawa kuinon. Antrasena dan fenantrena juga dapat mengalami reaksi oksidasi menjadi senyawa kunion. V2O5 udara kalor O O OH OH naftalena asam o-ftalat O O -H2O O anhidrida asam ftalat (β-bromonaftalena)
Kimia Organik 161 Oksidasi naftalena, antrasena dan fenantrena dengan CrO3 dengan asam dapat menghasilkan senyawa kuinon. O O CrO3 CH3CO2H kalor naftalena 1,4-naftokuinon CrO3 H2SO4 kalor O O antrasena 9,10-antrakuinon CrO3 H2SO4 kalor O O fenantrena 9,10-fenantrakuinon 2. Reduksi Senyawa aromatik polisiklik Reduksi senyawa aromatik polisiklik merupakan reaksi hidrogenasi. Reaksi reduksi dengan natrium dan etanol akan menghasilkan hidrogenasi parsial, pada kondisi ini benzena tidak dapat direduksi. Cincin polisiklik dapat dihidrogenasi dengan lengkap seperti halnya benzena dengan menggunakan kalor dan tekanan. Na, CH3CH2OH kalor naftalena tetralin + 3 H2 Pt 2250 , 35 atm dekalin + 5 H2 Pt 2250 , 35 atm dekalin naftalena Na, CH3CH2OH kalor antrasena 9,10-dihidroantrasena
Kimia Organik 162 3. Reaksi Substitusi Naftalena Naftalena, antrasena, dan fennatrena dapat mengalami reaksi substitusi, tetapi substitusi pada senyawa antrasena dan fenantrena seringkali diperoleh campuran isomer yang sukar dipisahkan. Reaksi substitusi pada naftalena dapat terjadi reaksi brominasi, nitrasi, sulfonasi, dan asilasi. Brominasi Br2 Br 1-bromonaftalena Nitrasi HNO3 , H2SO4 NO2 1-nitroaftalena hangat sulfonasi H2SO4 pekat, 800C SO3H asam 1-naftalenasulfonat hangat Asilasi CH3CCl O CCH3 , AlCl3 O 1-asetilnaftalena C. TATA NAMA SENYAWA HETEROSIKLIKAROMATIK Senyawa heterosiklikaromatik banyak terdapat di alam, baik yang berupa cincin aromatik 5 anggota atau 6 anggota. Senyawa heterosiklik, yaitu senyawa yang memiliki lebih dari satu jenis atom dalam sistem cincinnya.Senyawa heterosiklik aromatik ini mempunyai nama khusus. Beberapa nama senyawa aromatik heterosiklik seperti berikut ini :
Kimia Organik 163 N H O S N H N S N pirola furan tiofena imidazola tiazola N H N pirazola N piridina N N pirimidina N N N H N purina N kuinolina N isokuinolina N N N H indola Penomoran untuk senyawa heterosiklik aromatik dimulai dari atom yang bukan karbon. Tetapi bila ada lebih dari satu atom bukan karbon maka penomoran berasarkan prioritas. Misalnya untuk S dan N, S diberi nomor lebih kecil (prioritas lebih tinggi) dibandingkan N. O 1 2 4 3 5 furan tiazola S N 1 2 4 3 5 N piridina 1 2 3 4 5 6 Penamaan dengan huruf yunani dapat dilakukan untuk senyawa heterosiklik. Tetapi hanya berlaku untuk heterosiklik yang hanya mengandung satu heteroatom. Atom karbon yang dekat dengan heteroatom adalah karbon α. Karbon berikutnya dinamakan sebagai karbon . Apabila setelah karbon α dan karbon masih ada karbon, maka karbon tersebut dinamakan karbon γ. piridina α α γ N
Kimia Organik 164 Contoh : N COOH asam 3-piridinakarboksilat N H SO3H asam 2-pirolasulfonat N 2-fenilpiridina D. SENYAWA HETEROSIKLIK AROMATIK LIMA ANGGOTA CINCIN Senyawa heterosiklik lima anggota yang paling sederhana adalah pirola, furan, dan tiofena. N H O S pirola furan tiofena Karakteristik kimia dari senyawa heterosiklik aromatik lima anggota adalah mudah mengalami reaksi substitusi elektrofilik terutama pada posisi kedua cincin. Reaksi substitusi elektrofilik yang dapat terjadi adalah nitrasi, halogenasi, sulfonasi, dan asilasi Friedel-Crafts Contoh : N H + HNO3 N H NO2 S + C O Cl SnCl4 S C O Tiofena 2-Benzoiltiofena O + Br2 dioksan 250C O Br furan 2-bromofuran Pirola dan tiofena dapat diperoleh dalam jumlah kecil dari batubara melalui proses destilasi. Tetapi hasilnya sangat kecil. Tiofena dapat disintesis dalam skala industri melalui reaksi antara n-butana dan sulfur (S) dengan suhu tinggi (560 0C).
Kimia Organik 165 CH3CH2CH2CH3 + S 560 0C S + H2S n-butana tiofena Pirola dapat disintesis dalam berbagai cara, diantaranya adalah : HC CH + 2HCHO Cu2C2 HOCH2C CCH2OH NH3 tekanan N H 1,4-butunadiol pirola E. SENYAWA HETEROSIKLIK AROMATIK ENAM ANGGOTA CINCIN Contoh senyawa heterosiklik aromatik enam anggota adalah piridina. Piridina memiliki struktur sama dengan benzena, yaitu cincin datar dengan lima atom karbon dan satu atom nitrogen. Setiap atom dalam cincin terhibridisasi secara sp2 . piridina memiliki satu atom nitrogen yang bersifat elektronegatif maka senyawa piridina bersifat polar, sedangkan benzena bersifat nonpolar. Karena nitrogen pada piridina bersifat elektronegatif, maka atom karbon lain dalam cincin menjadi bermuatan positif parsial karena kekurangan elektron. Karena adanya muatan positif parsial ini menyebabkan piridina reaktifitasnya rendah terhadap reaksi substitusi elektrofilik dibandingkan benzena. Cincin aromatik pada piridina tidak mudah mengalami oksidasi seperti halnya benzena. Oksidasi akan terjadi pada rantai samping yang dapat berubah menjadi senyawa karboksilat dan cincin aromatiknya akan tetap utuh. CH3 KMnO4 , H2O, H+ CO2H N KMnO4 , H2O, H CH + 3 N CO2H toluena asam benzoat 3-metilpiridina asam 3-piridinakarboksilat Piridina dapat mengalami reaksi substitusi nukleofilik yang akan berlangsung paling mudah pada posisi kedua dan diikuti posisi keempat. N Br NH3 kalor N NH2 2-bromopiridina 2-aminopiridina
Kimia Organik 166 Substitusi nukleofilik juga dapat terjadi pada piridina tanpa substituen. Reaksi terjadi jika digunakan basa yang sangat kuat seperti reagensi litium atau ion amida (NH2-). Reaksi ini tidak akan terjadi pada benzena. F. KUINOLINA DAN ISOKUINOLINA Senyawa heterosiklik aromatik lainnya adalah kuinolina dan isokuinolina. Kuinolina adalah Senyawa heterosiklik aromatik yang strukturnya serupa dengan naftalena tetapi dengan nitrogen pada posisi kesatu. Isokuinolina adalah isomer dari kuinolina dengan atom nitrogen terletak pada posisi kedua. Penomoran pada isokuinolina tidak dimulai dari atom nitrogen tetapi dari atom karbonnya. N 1 2 3 5 4 6 7 8 N 1 2 3 5 4 6 7 8 kuinolina isokuinolina Cincin nitrogen dalam kuinolina dan isokuinolina dapat mengalami reaksi substitusi elektrofilik dengan lebih mudah dibandingkan piridina. Substitusi elektrofilik terjadi pada posisi 5 dan 8. N HNO3 H2SO4 N NO2 N + NO2 kuinolina 5-nitrokuinolina 8-nitrokuinolina N HNO3 H2SO4 N NO2 N + NO2 isokuinolina 5-nitroisokuinolina 8-nitroisokuinolina Kuinolina dan isokuinolina dapat mengalami reaksi substitusi nukleofilik seperti halnya piridina. Reaksi ini dapat terjadi pada posisi α terhadap nitrogen.
N H2O kuinolina N NH2 - H2O isokuinolina CH3Li G. CONTOH SENYAWA HETER Alkaloid adalah salah satu senyawa basa bernitrogen yang umumnya berupa senyawa hetrosiklik yang diekstraksi dari bahan alam. Contoh alkaloid adalah nikotin dan morfin. Nikotin adalah senyawa yang dalam dosis rendah dapat bertindak sebagai stimulan sistem syaraf otonom seperti efek yang timbul dari rokok. Nikotin dalam dosis tinggi dapat bersifat toksik. Nikotin Alkaloid dari getah biji candu (Papaver somniverum) salah satunya dalah morfin. Morfina adalah alkaloidanalgesik yang sangat kuat bek untuk menghilangkan rasa sakit. Morfin banyak disalahgunakan oleh para pecandu obat terlarang. morfina Kimia Organik 167 N 2-metilkuinolina N 1-aminoisokuinolina CH3 NH2 CONTOH SENYAWA HETEROSIKLIK AROMATIK DI ALAM Alkaloid adalah salah satu senyawa basa bernitrogen yang umumnya berupa senyawa hetrosiklik yang diekstraksi dari bahan alam. Contoh alkaloid adalah nikotin dan morfin. Nikotin adalah senyawa yang dalam dosis rendah dapat bertindak sebagai stimulan sistem syaraf otonom seperti efek yang timbul dari rokok. Nikotin dalam dosis tinggi dapat bersifat Alkaloid dari getah biji candu (Papaver somniverum) salah satunya dalah morfin. Morfina adalah alkaloidanalgesik yang sangat kuat bekerja langsung pada sistem saraf pusat untuk menghilangkan rasa sakit. Morfin banyak disalahgunakan oleh para pecandu obat Alkaloid adalah salah satu senyawa basa bernitrogen yang umumnya berupa senyawa hetrosiklik yang diekstraksi dari bahan alam. Contoh alkaloid adalah nikotin dan morfin. Nikotin adalah senyawa yang dalam dosis rendah dapat bertindak sebagai stimulan sistem syaraf otonom seperti efek yang timbul dari rokok. Nikotin dalam dosis tinggi dapat bersifat Alkaloid dari getah biji candu (Papaver somniverum) salah satunya dalah morfin. erja langsung pada sistem saraf pusat untuk menghilangkan rasa sakit. Morfin banyak disalahgunakan oleh para pecandu obat
Kimia Organik 168 LATIHAN 1. Berilah nama pada senyawa berikut ini : A. Br Br B. OH O O C. CH3 2. Bagaimanakah reaksi antara naftalena dengan : A. natrium dan etanol B. asam nitrat dan katalis asam sulfat 3. Bagaimana reaksi oksidasi yang terjadi pada antrasena dan fenantrena 4. Berikan struktur untuk nama senyawa berikut ini : A. 2-metoksifuran B. 4,5-diklorokuinolina C. Asam-3-tiofenakarboksilat 5. Bagaimana hasil dari reaksi berikut ini : A. Tiofena dengan H2SO4 B. isokuinolina dengan C6H5Li C. 4-bromopirimidina dengan NH3 Petunjuk Mengerjakan Latihan : 1. Nama senyawa tersebut adalah : A. senyawa naftalena dengan substituen Br pada posisi karbon 1 dan 8, 1,8- dibromonaftalena B. senyawa naftokuinon dengn gugus hidroksi pada karbon 8, 8-hidroksi-1,4- naftokuinon C. senyawa dihidroantrasena dengan substituen metil pada karbon 1, 1-metil-9,10- dihidrofenantrena 2. A. reaksi antara naftalena dengan natrium dan etanol merupakan reaksi reduksi sehingga akan terjadi hidrogenasi Na, CH3CH2OH kalor naftalena tetralin
Kimia Organik 169 B. reaksi naftalena dengan asam nitrat (HNO3) dengan katalis asam sulfat (H2SO4) merupakan reaksi nitrasi. HNO3 , H2SO4 NO2 1-nitroaftalena hangat 3. Reaksi oksidasi pada antrasena dan fenantrena akan menghasilkan senyawa kuinon, reaksi berlangsung dengan adanya CrO3 dan asam sulfat. Reaksi oksdasi berlangsung pada posisi 9 dan 10 sehingga akan dihasilkan 9,10-antrakuinon pada antrasenan dan 9,10-fenantrakuinon pada fenantrena. 4. A. 2-metoksifuran, merupakan senyawa heterosiklik aromatik lima anggota dari furan dengan substituen metoksi (OCH3) pada posisi kedua. O OCH3 B. 4,5-diklorokuinolina, kuinolina dengan substituen Cl pada posisi 4 dan 5 N Cl Cl C. Asam-3-tiofenakarboksilat, senyawa tiofena dengan gugus karboksilat pada posisi 3. S COOH 5. A. Tiofena dengan H2SO4, reaksi substitusi elektrofilik pada posisi kedua menghasilkan senyawa asam 2-tiofenasulfonat S H2SO4 + S SO3H asam 2-tiofenasulfonat B. Isokuinolina dengan C6H5Li, reaksi substitusi nukleofilik dimana serangan terjadi pada posisi α. N C6H5Li H2O N isokuinolina 1-fenilisokuinolina
Kimia Organik 170 C. 4-bromopirimidina dengan NH3, substitusi nukleofilik pada piridin dengan substituen pada posisi-4. N Br NH3 kalor N NH2 4-bromopiridina 4-aminopiridina LATIHAN 1. Contoh senyawa aromatik polisiklik adalah naftalena, antrasena, dan fenantrena. 2. Aturan penomoran pada cincin aromatiknya sudah ditetapkan melalui perjanjian dan tidak berubah bagaimanapun posisi substituennya. 3. Oksidasi senyawa naftalena dapat menghasilkan senyawa anhidrida asam ftalat. Naftalena, antrasena dan fenantrena bila dioksidasi juga dapat menghasilkan senyawa kuinon, yaitu 1,4-naftokuinon pada naftalena, 9,10-antrakuinon pada antrasena, dan 9,10-fenantrakuinon pada fenantrena. 4. Reduksi senyawa aromatik polisiklik merupakan reaksi hidrogenasi. Naftalena, antrasena, dan fenantrena dapat mengalami reaksi substitusi, tetapi substitusi pada senyawa antrasena dan fenantrena seringkali diperoleh campuran isomer yang sukar dipisahkan. 5. Senyawa heterosiklikyaitu senyawa yang memiliki lebih dari satu jenis atom dalam sistem cincinnya. 6. Senyawa heterosiklikaromatik dapat berupa cincin aromatik 5 anggota atau 6 anggota. 7. Penomoran untuk senyawa heterosiklik aromatik dimulai dari atom yang bukan karbon. Tetapi bila ada lebih dari satu atom bukan karbon maka penomoran berasarkan prioritas. 8. Senyawa heterosiklik lima anggota yang paling sederhana adalah pirola, furan, dan tiofena. 9. Senyawa heterosiklik aromatik lima anggota adalah mudah mengalami reaksi substitusi elektrofilik terutama pada posisi kedua cincin. 10. Contoh senyawa heterosiklik aromatik enam anggota adalah piridina. Piridina dapat mengalami reaksi substitusi nukleofilik yang akan berlangsung paling mudah pada posisi kedua dan diikuti posisi keempat. TES 2 1. Senyawa aromatik polisiklik yang terdiri dari 2 cincin benzena adalah … A. Antrasena B. Fenantrena C. Naftalena D. Toluena
Kimia Organik 171 2. Manakah sistem penomoran untuk senyawa aromatik polisiklik berikut ini yang benar ? A. I dan II B. I dan III C. I, II, dan III D. Hanya I yang benar 3. Bagaimana penamaan untuk struktur molekul berikut ini : A. Asam 5,7-dimetilantrasena-1-sulfonat B. Asam 6,8-dimetilantrasena-1-sulfonat C. 5,7-dimetilantrasena-1-sulfonat D. 1,3-dimetilantrasena-6-sulfonat 4. Manakah pernyataan yang sesuai : I. Benzena tidak mudah dioksidasi II. naftalena dioksidasi menjadi senyawa dihidronaftalena. III. Reaksi oksidasi Antrasena dengan CrO3 dengan H2SO4 menghasilkan 9,10- antrakuinon IV. Reduksi naftalena dengan dengan Natrium dan etanol akan menghasilkan tetralin A. I, II, dan III benar B. I,II, dan IV benar C. I dan II benar D. Hanya IV yang benar 5. Pernyataan yang sesuai untuk reaksi naftalena dengan asam sulfat pekat pada suhu 800C adalah … A. Reaksi oksidasi manghasilkan senyawa kuinon B. Reaksi substitusi yang akan menghasilkan senyawa nitornaftalena C. Reaksi dehidrasi yang kan menghasilkan senyawa dihidronaftalena D. Reaksi substitusi yang akan menghasilkan senyawa asam naftalena sulfonat. 6. Berikut ini adalah senyawa heterosiklik aromatik yang dalam cincinnya mengandung atom nitrogen adalah : A. Pirola, tiofena, dan piridina B. Piridina, pirimidina, dan furan C. Piridina, furan, dan tiazola D. Pirazola, pirimidina, imidazola 7. Penamaan yang sesuai untuk struktur berikut ini adalah : A. 1,3-dinitrotiazola B. 2,4-dinitrotiazola
Kimia Organik 172 C. 2,5-dinitrotiazola D. 1,4-dinitrotiofena 8. Reaksi nitrasi pada pirola akan menghasilkan… A. 1-nitropirola B. 2-nitropirola C. 3-nitropirola D. 4-nitropirola 9. Pernyataan yang sesuai tentang piridina dengan benzena adalah .. A. Piridina dan benzena merupakan senyawa nonpolar B. Piridina dan benzena tidak mudah dioksidasi C. Reaktifitas piridina terhadap substitusi tinggi D. Reaksi eliminasi piridina akan menghasilkan benzena 10. Kuinolina merupakan senyawa heterosiklik aromatik yang mempunyai struktur mirip dengan naftalena tetapi dengan satu atom nitrogen. Sifat-sifat senyawa kuinolina yang sesuai adalah … I. Mempunyai isomer isokuinolina II. Dapat mengalami reaksi substitusi elektrofilik pada posisi 5 dan 8 III. Mengalami reaksi substitusi nukleofilik pada posisi 5, dan 8 IV. Mengalami reaksi substitusi nukleofilik pada posisi α A. I dan II benar B. I dan III benar C. II dan III benar D. III dan IV benar
Kimia Organik 173 Petunjuk Jawaban Tes Tes I 1. A, sifatnya berbeda dengan alkena dan tidak diadisi oleh halogen 2. C, reaksi dengan halogen melalui substitusi 3. D, merupakan ester benzoat dengan gugus alkilnya berupa tersier butil. 4. C, merupakan senyawa toluena, substituen Cl terletak pada karbon 2 dan 5 5. B, benzena bersifat nonpolar, isomer para titik leleh lebih tinggi, dan minyak bumi salah satu sumber dari benzena 6. C, reaksi pada benzena melalui substitusi elektrofilik 7. C, reaksi dengan halogen merupakan reaksi substitusi sehingga tidak ada perubahan pada ikatan rangkap 8. C, asetofenon dibuat dengan asilasi friedel craft, dengan halida asam dan katalis AlCl3 9. B, benzena dapat dibuat dengan senyawa alifatik dan aromatik, tetapi bukan melalui reaksi nitrasi 10. C, stirena dalam bentuk polimer berguna dalam pembuatan wadah makanan (piring, gelas) Tes 2 1. C, naftalena adalah senyawa aromatik polisiklik yang paling sederhana 2. B, penomoran sistem aromatik polisiklik mengikuti pola baku, untuk naftalena seperti no I dan fenantrena no III 3. A, penomoran untuk antrasena mengikut aturan baku, SO3H berada pada posisi 1, CH3 terikat pada posisi 5 dan 7 4. B, oksidasi naftalena akan menghasilkan senyawa kuinon 5. D, reaksi substitusi yang merupakan reaksi sulfonasi yang akan menghasilkan senyawa sulfonat. 6. D, furan dalam cincinnya mengandung atom Oksigen dan tiofena mengandung atom S 7. C, penomoran senyawa dimulai dari atom S. 8. A, reaksi substitusi elektrofilik pada pirola terjadi pada posisi kedua cincin. 9. B, oksidasi pada benzena atau piridina akan terjadi apabila terdapat rantai samping 10. A, isomer kuinolina adalah isokuinolina, reaksi substitusi elektrofilik pada posisi 5 dan 8
Kimia Organik 174 Daftar Pustaka Fessenden, R.J., Fessenden, J.S, Alih Bahasa Pudjaatmaka, A.H, 1982, Kimia Organik Jilid 1, edisi ke-3 Jakarta : Erlanggan McMurry, J., 2007, Organic Chemistry,7th edition, California : Wadsworth Inc. Morrison, R.T, Boyd,R.N, 1992, Organic Chemistry, 7th edition, New Jersey : Prentice Hall Inc. Riawan, S, 1990, Kimia Organik, Jakarta : Binarupa Aksara
Kimia Organik 175 BAB VI KARBOHIDRAT, PROTEIN DAN LIPIDA Wardiyah, M.Si, Apt PENDAHULUAN Karbohidrat banyak dijumpai di alam. Gula dan pati yang terdapat pada makanan, selulosa yang terdapat dalam kayu atau kapas merupakan contoh karbohidrat yang banyak dijumpai pada bahan alam. Protein merupakan kelompok senyawa yang dijumpai di alam yang mempunyai berbagai fungsi penting. Sedangkan lipid termasuk dalam kelompok senyawa organik yang tidak larut dalam air yang juga mempunyai berbagai fungsi penting dan derivat senyawa yang termasuk dalam kelompok lipid juga mempunyai fungsi biologis yang beragam. Bab keenam ini akan membahas tiga kelompok senyawa tersebut yaitu karbohidrat, protein, dan lipida. Setelah mempelajari bahasan bab 6 ini diharapkan mahasiswa dapat : 1. menjelaskan definisi karbohidrat, protein, dan lemak 2. menjelaskan klasifikasi dari karbohidrat 3. menjelaskan konfigurasi monosakarida 4. menuliskan reaksi monosakarida 5. menuliskan contoh monosakarida, disakarida, dan polisakarida 6. menjelaskan struktur asam amino sebagai pembentuk protein 7. menuliskan sintesis asam amino 8. menuliskan reaksi asam amino 9. menjelaskan tentang peptida dan protein 10. menuliskan contoh senyawa protein yang penting 11. menjelaskan perbedaan lemak dan minyak 12. menjelaskan perbedaan sabun dan deterjen 13. menjelaskan beberapa senyawa penting yang termasuk dalam kelompok turunan lemak Agar tujuan pembelajaran tercapai peran aktif anda sangat dibutuhkan. Tanggung jawab anda sebagai mahasiswa yang berupa kewajiban belajar mandiri sangat penting agar hasil belajar menjadi optimal. Agar proses pembelajaran berjalan dengan baik anda harus membaca setiap uraian dan contoh materi yang diberikan kemudian lanjutkan dengan mengerjakan soal latihan dan evaluasi hasil belajar pada setiap topik dengan mengerjakan tes.
Kimia Organik 176 Topik 1 Karbohidrat Istilah karbohidrat berasal dari glukosa sebagai karbohidrat pertama yang berhasil diperoleh secara murni. Glukosa dengan rumus molekul C6H12O6 atau (CH2O)6 disangka sebagai senyawa hidrat dari karbon. Tetapi kemudian istilah ini diketahui merupakan istilah yang salah karena karbohidrat merupakan suatu polihidroksi dari aldehid dan keton atau turunannya. Glukosa mempunya nama lain dekstrosa. CH C C C C CH2OH O H HO H H OH H OH OH glukosa Karbohidrat diperoleh dari tanaman melalui proses fotosintesis. Dengan bantuan sinar matahari maka CO2 dan H2O akan diubah menjadi glukosa dan O2. Karbohidrat ini menjadi sumber energi apabila dikonsumsi melalui proses metabolisme dalam tubuh. 6 CO2 + 6 H2O sinar matahari 6 O2 + C6H12O6 glukosa A. KLASIFIKASI KARBOHIDRAT Klasifikasi karbohidrat disusun berdasarkan ukuran molekul penyusunnya dan gugus yang dikandungnya. Berdasarkan ukuran molekulnya karbohidrat dibagi menjadi dua yaitu gula sederhana dan karbohidrat kompleks. Yang disebut dengan gula sederhana adalah kelompok monosakarida. Karbohidrat kompleks tersusun dari dua atau lebih gula sederhana. Sehingga klasifikasi karbohidrat berdasarkan ukuran molekulnya dibedakan menjadi tiga yaitu : a. Monosakarida ; karbohidrat yang tersederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil. Contohnya glukosa, fruktosa, galaktosa. Glukosa disebut juga gula darah (karena dijumpai dalam darah), gula anggur (dijumpai dalam buah anggur), atau dekstrosa (karena memutar bidang polarisasi). Glukosa yang merupakan monosakarida penyusun sukrosa, laktosa, maltosa dan pati dapat diubah oleh mamalia menjadi glukosa yang menjadi sumber energi bagi organisme atau disimpan sebagai sebagai glikogen yang meruapakan cadangan energi. Karbohidrat
Kimia Organik 177 yang berlebih dapat diubah menjadi lemak, steroid (seperti kolesterol) dan secara terbatas dapat diubah menjadi protein. Fruktosa disebut juga levulosa karena dapat memutar bidang polarisasi ke kiri. Fruktosa terdapat dalam buah-buahan dan madu. Galaktosa merupakan monosakarida penyusun laktosa, suatu gula susu, yang terikat bersama dengan glukosa. C C C C C CH2OH H OH HO H H OH H OH H O D-glukosa CH2OH C C C C CH2OH O HO H H OH H OH D-fruktosa C C C C C CH2OH H OH HO H HO H H OH H O D-galaktosa Berdasarkan jumlah atom C pada monosakarida dibedakan : 1. triosa : monosakarida terkecil dengan tiga atom C, yaitu gliseraldehida dan dihidroksi aseton. 2. tetrosa : terdiri dari 4 atom C misalnya eritrosa 3. pentosa : terdiri dari 5 atom C misalnya ribosa 4. heksosa : terdiri dari 6 atom C misalnya glukosa 5. heptosa : terdiri dari 7 atom C, dan seterusnya. b. Oligosakarida ; karbohidrat terdiri dua sampai delapan satuan monosakarida. karbohidrat yang terdiri dari dua molekul monosakarida disebut dengan disakarida. Contohnya sukrosa, laktosa, maltosa. Disakarida adalah monosakarida yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik dari karbon 1 satu monosakarida ke gugus OH dari monosakarida lainnya. Ikatan ini merupakan ikatan α dan β, yaitu 1,4’-α atau 1,4’β. Sukrosa merupakan gula pasir yang merupakan disakarida yang tersusun dari glukosa dan fruktosa. Laktosa disebut juga gula susu yang komposisi kimianya terdiri dari dua monosakarida glukosa dan galaktosa. Maltosa banyak digunakan dalam makanan bayi dan susu bubuk. Maltosa merupakan disakarida yang terdiri dari glukosa yang diperoleh dari hidrolisis dari pati. Enzim α-glukosidase merupakan enzim yang bertindak sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis maltosa menjadi glukosa.
Kimia Organik 178 c. Polisakarida ; karbohidrat yang tersusun lebih dari delapan satuan monosakarida. Polisakarida adalah senyawa yang tersusun dari banyak molekul monosakarida yang dihubungkan dengan ikatan glikosida. Selulosa dan kitin merupakan contoh polisakarida yang berfungsi sebagai bahan bangunan. Selulosa menjadi komponen dalam dahan dan kayu dari tanaman, sedangkan kitin menjadi komponen dalam struktur kerangka luar serangga. Pati merupakan contoh polisakarida yang menjadi sumber nutrisi. Heparin merupakan contoh polisakarida yang mempunyai fungsi spesifik yaitu mencegah koagulasi darah. Berdasarkan gugus yang dikandungnya dibedakan : a. Aldosa : mengandung gugus aldehid, misalnya glukosa. b. ketosa : mengandung gugus keton, misalnya fruktosa. Ketosa-ketosa sering diberi akhiran –ulosa. Fruktosa merupakan suatu contoh heksulosa (ketosa enam karbon). C C C C C CH2OH H OH HO H H OH H OH H O glukosa aldoheksosa CH2OH C C C C CH2OH O HO H H OH H OH fruktosa ketoheksosa C C C C CH2OH H OH H OH H OH H O ribosa aldopentosa CH2OH C C C CH2OH O H OH H OH ribulosa ketopentosa C C C CH2OH H OH H OH H O eritrosa aldotetrosa B. KONFIGURASI MONOSAKARIDA 1. Proyeksi Fischer dan Konfigurasi R/S Karbohidrat memiliki atam-atom karbon kiral. Emil Fischer (1891) membuat suatu proyeksi tetrahedral dari karbohidrat dalam bidang datar. Di alam, molekul berada dalam bentuk tiga dimensi, proyeksi fischer menggambarkan bentuk tiga dimensi molekul ini menjadi bentuk dua dimensi dalam bidang datar. Proyeksi fischer ini untuk menunjukkan penataan gugus-gugus di sekitar atom karbon kiral. Karbon kiral atau karbon asimetrik adalah karbon yang mengikat empat gugus yang berlainan. Molekul-molekul kiral yang tidak dapat dihimpitkan pada bayangan cerminnya merupakan senyawa enantiomer. sukrosa
Kimia Organik 179 C H C OH CH2OH H O menjadi C H C OH CH2OH proyeksi Fischer H O Penamaan untuk enantiomer menggunakan konfigurasi R/S. R berarti rectus (kanan) dan S adalah sinister (kiri). Pusat atom kiral diberi nama R atau S berdasarkan aturan ChanIngold-prelog (CIP), dimana keempat gugus diurutkan berdasarkan prioritasnya. Nomor 1 adalah gugus dengan nomor atom terbesar dan nomor 4 adalah gugus dengan nomor atom terkecil. Jika urutan no 1-4 searah jarum jam maka disebut konfigurasi R, sebaliknya jika berlawanan arah jarum jam disebut S. penamaan dengan R atau S dapat ditentukan dengan beberapa langkah : 1) tentukan prioritas tiap gugus 2) letakkan gugus yang prioritasnya paling kecil sedemikian rupa sehingga gugus ini akan berada di belakang. 3) Tentukan arah rotasi dari gugus yang paling tinggi prioritasnya ke gugus dengan prioritas tinggi berikutnya 1 2 3, bila searah jarum jam berarti konfigurasi R dan bila berlawanan adalah S. 2 1 3 CHO H3C OH H konfigurasi S 2. Konfigurasi D dan L pada monosakarida Untuk memberikan tanda D atau L yang digunakan sebagai patokan adalah letak terikatnya gugus OH pada atom karbon kiral terbesar ( karbon kiral terjauh dari karbon 1). Suatu monosakarida anggota deret D jika hidroksil pada karbon kiral yang terjauh dari karbon 1 terletak di sebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Bila hidroksil pada karbon kiral terjauh dari karbon 1 terletak pada sebelah kiri maka monosakarida tersebut merupakan anggota deret L. C C C C CH2OH H OH H OH H OH H O D-ribosa C C C C CH2OH HO H HO H HO H H O L-ribosa C C C C CH2OH HO H HO H H OH H O C C C C CH2OH H OH H OH HO H H O D-liksosa L-liksosa
Kimia Organik 180 3. Konfigurasi aldoheksosa Glukosa mempunyai enam atom karbon, empat diantaranya bersifat kiral (karbon 2, 3, 4, dan 5). Proyeksi Fischer dari semua D-aldosa dari D-gliseraldehida sampai dengan Daldoheksosa dipaparkan dalam gambar di bawah ini. Dimulai dari triosa, yaitu dgliseraldehida yang menghasilkan sepasang tetrosa. Tiap tetrosa menghasilkan sepasang pentosa, dan tiap pentosa menghasilkan sepasang heksosa. C. MONOSAKARIDA BENTUK SIKLIK Glukosa mempunyai suatu gugus aldehida pada karbon 1 dan gugus hidroksil pada karbon 4 dan 5 (seperti juga pada karbon 2,3 dan 6). Reaksi umum antara alcohol dan aldehida ialah pembentukan hemiasetal. Dalam larutan air glukosa dapat bereaksi intramolekul untuk menghasilkan hemiasetal siklik, baik hemiasetal cincin lima anggota atau hemiasetal cincin enam anggota. CHO H OH CH2OH D-gliseraldehida CHO H OH CH2OH H OH D-eritrosa CHO HO H CH2OH H OH D-treosa CHO H OH H OH CH2OH H OH D-ribosa CHO HO H H OH CH2OH H OH D-arabinosa CHO H OH HO H CH2OH H OH D-xilosa CHO HO H HO H CH2OH H OH D-liksosa CHO H OH H OH H OH H OH CH2OH D-alosa CHO HO H H OH H OH H OH CH2OH D-altrosa CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH D-glukosa CHO HO H HO H H OH H OH CH2OH D-manosa CHO H OH H OH HO H H OH CH2OH D-gulosa CHO HO H H OH HO H H OH CH2OH D-idosa CHO H OH HO H HO H H OH CH2OH D-galaktosa CHO HO H HO H HO H H OH CH2OH D-talosa
Kimia Organik 181 Monosakarida dalam bentuk hemiasetal cincin lima anggota disebut furanosa dari nama furan, senyawa heterosiklik oksigen lima anggota. Monosakarida bentuk hemiasetal cincin enam anggota disebut piranosa dari nama piran. Contoh penamaannya, Dglukopiranosa dari D-glukosa atau D-fruktofuranosa dari fruktosa. O O furan piran Pemaparan struktur siklik gula lebih baik dikembangkan rumus perspektif Haworth. Pada rumus Haworth gugus CH2OH ditempatkan di atas bidang cincin untuk deret-D, dan di bawah bidang cincin untuk deret –L. gugus yang berada di sebelah kanan pada proyeksi Fischer berada di sebelah bawah dalam proyeksi Haworth, gugus yang berada di sebelah kiri dalam proyeksi Fischer akan berada di sebelah atas dalam rumus Haworth. CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH 1 2 3 4 5 6 O OH OH OH OH CH2OH 1 3 2 4 5 6 Selain dalam bentuk rumus haworth, cincin pironosa dapat juga digambarkan dalam bentuk rumus konformasi : O OH OH OH OH CH2OH O HO HO OH OH HOH2C D-glukopiranosa Pada pembentukan piranosa, gugus hidroksil pada karbon 5 dari glukosa akan menyerang karbon aldehid (karbon-1) sehingga akan terbentuk gugus hemiasetal. Pada siklisasi ini akan terbentuk karbon kiral baru, yaitu karbon 1, sehingga akan dihasilkan dua diasttereomer. Diassteromer adalah monosakarida yang berbeda pada konfigurasi karbon 1 yang disebut anomer satu sama lain. –OH pada karbon 1 yang diproyeksikan ke bawah disebut α-anomer, sedang OH yang diproyeksikan ke atas disebut β-anomer.
Kimia Organik 182 O OH OH OH OH CH2OH O OH OH OH OH CH2OH a-D-glukopiranosa b-D-glukopiranosa D. GLIKOSIDA Bila suatu hemiasetal diolah dengan alkohol maka akan dihasilkan suatu senyawa asetal. Asetal yang terbentuk dari reaksi suatu glukopiranosa akan menghasilkan senyawa glikosida. O OH OH OH OH CH2OH -D-glukopiranosa + CH3OH H + O OH OCH3 OH OH CH2OH + H2O metil--D-glukopiranosa suatu glikosida Glikosida dapat dihidrolisis menjadi bentuk hemiasetal bila direaksikan dengan asam dalam air. O OH OCH3 OH OH CH2OH -D-glukopiranosa + CH3OH H + O OH OH OH CH2OH + H2O metil--D-glukopiranosa suatu glikosida OH E. REAKSI MONOSAKARIDA 1. Oksidasi Monosakarida Gugus aldehida dapat dioksidasi menjadi gugus karboksil, Gula mempunyai gugus aldehid. Salah satu zat pengoksidasi yang dapat mengoksidasi gula adalah regensia Tollens, yaitu suatu larutan basa dari Ag(NH3)2+, gula yang mengalami oksidasi karena reagensia Tollens ini disebut sebagai gula pereduksi, karena gula dapat menyebabkan reduksi dari zat pengoksidasi tersebut. Reaksi ini ditandai dengan terbentuknya cincin perak yang merupakan endapan dari Ag. Zat pengoksidasi yang lain yang dapat bereaksi dengan gula adalah reagensia Benedicts (Cu+ dalam Natrium sitrat) dan reagensia Fehling (Cu+ dalam Natrium tartrat).
Kimia Organik 183 Fruktosa tidak memiliki gugus aldehid tetapi fruktosa juga merupakan gula pereduksi karena dalam suasana basa fruktosa berada dalam keseimbangan dengan dua aldehid diastereomerik. C H OH HO H H OH H OH CH2OH CH2OH C O HO H H OH H OH CH2OH NaOH H2O C HO H H OH H OH CH2OH C OH OH H NaOH H2O H O C HO H HO H H OH H OH CH2OH H O + D-glukosa D-manosa enediol D-fruktosa Reagensi Tollens dapat mengoksidasi suatu aldosa menjadi asam aldonat, tetapi kondisi basa dapat menyebabkan dekomposisi dari karbohidrat. Sehingga untuk mendapatkan hasil asam aldonat yang lebih mudah dan murah dapat digunakan pereaksi larutan brom (Br2). Reaksi oksidasi dengan larutan brom spesifik untuk aldosa, ketosa tidak dapat bereaksi dengan Br2. C H OH HO H H OH H OH CH2OH H O Br2 , H2O pH 6 C H OH HO H H OH H OH CH2OH HO O D-glukosa asam D-glukonat Bila oksidasi monosakarida menggunakan suatu zat pengoksidasi kuat seperti HNO3 maka gugus hidroksil ujung dan gugus aldehid pada monosakarida akan dioksidasi menjadi karboksilat. C H OH HO H H OH H OH CH2OH H O kalor C H OH HO H H OH H OH C HO O D-glukosa asam D-glukarat HNO3 , H2O HO O
Kimia Organik 184 2. Reduksi monosakarida Reduksi aldosa atau ketosa dapat dilakukan dengan zat pereduksi seperti hidrogen dan katalis atau suatu hidrida logam. Hasil reduksi berupa polialkohol yang disebut alditol. Produk reduksi D-glukosa disebut D-glusitol atau sorbitol. C H OH HO H H OH H OH CH2OH H O CH2OH H OH HO H H H H OH CH2OH D-glukosa D-glusitol (sorbitol) NaBH4 H2O LATIHAN 1. Tentukan klasifikasi monosakarida berikut ini berdasarkan gugus aldehid atau keton dan berdasarkan jumlah atom karbon penyusunnya : CHO HO H H OH H OH H OH CH2OH altrosa CH2OH C O H OH CH2OH H OH ribulosa 2. Tentukan konfigurasi D atau L dari : CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH CHO H OH HO H HO H H OH CH2OH A. B. CHO H OH H OH H OH HO H CH2OH CHO H OH HO H H OH HO H CH2OH C. D. 3. Gambarkan proyeksi Fischer untuk : A. L-treosa B. L-arabinosa C. L-altrosa
Kimia Organik 185 4. Gambarkan proyeksi hawort untuk α-D-manosa 5. Tuliskan reaksi oksidasi brom dari D-xilosa Petunjuk mengerjakan latihan 1. Altrosa : mempunyai gugus aldehid dan tersusun dari 6 karbon maka termasuk klasifikasi aldoheksosa Ribulosa : mempunyai gugus keton dan tersusun atas 5 karbon maka termasuk klasifikasi pentulosa 2. Konfigurasi D jika OH pada karbon kiral yang terjauh dari karbon 1 terletak di sebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Bila hidroksil pada karbon kiral terjauh dari karbon 1 terletak pada sebelah kiri merupakan anggota konfigurasi L. sehingga A dan B adalah konfigurasi D, C dan D konfigurasi L 3. Deret D dan L merupakan suatu enantiomer yang merupakan bayangan cermin satu sama lain. CHO H OH CH2OH HO H L-treosa CHO H OH HO H CH2OH HO H L-arabinosa CHO H OH HO H HO H HO H CH2OH L-altrosa 4. Berdasarkan aturan proyeksi Haworth : deret D berarti gugus CH2OH berada di atas bidang, gugus yang berada di sebelah kiri proyeksi Fischer berada di atas, gugus sebelah kanan berada di sebelah bawah dan posisi α berarti gugus OH pada karbon 1 berada disebelah bawah dalam proyeksi Haworth O OH OH OH OH CH2OH OH -D-manosa 5. Reaksi oksidasi dengan larutan brom spesifik untuk senyawa aldosa, oksidasi gugus aldehid dari gula akan menghasilkan gugus karboksilat. Br2 , H2O pH 6 C H OH HO H CH2OH H OH H O C H OH HO H CH2OH H OH HO O
Kimia Organik 186 RINGKASAN 1. Karbohidrat merupakan suat polihidroksi dari aldehid dan keton atau turunannya. 2. Berdasarkan ukuran molekulnya karbohidrat diklasifikasikan menjadi monosakarid, disakarida, dan polisakarida. 3. Berdasarkan struktur yang terkandung dalam molekulnya dibedakan menjadi aldosa dan ketosa. 4. Penggambaran konfigurasi monosakarida dapat dilakukan dengan proyeksi Fischer, rumus Haworth, dan rumus konformasi. proyeksi fischer menggambarkan bentuk tiga dimensi molekul ini menjadi bentuk dua dimensi dalam bidang datar. 5. Pada proyeksi Fischer suatu monosakarida dikelompokkan dalam deret D atau L berdasarkan letak gugus OH pada karbon kiral terjauh dari karbon 1, Deret D bila OH terletak pada sebelah kanan dan L bila terletak di sebelah kiri, gugus CH2OH ditempatkan di atas bidang cincin untuk deret-D, dan di bawah bidang cincin untuk deret –L. gugus yang berada di sebelah kanan pada proyeksi Fischer berada di sebelah bawah dalam proyeksi Haworth, gugus yang berada di sebelah kiri dalam proyeksi Fischer akan berada di sebelah atas dalam rumus Haworth. 6. Monosakarida dapat mengalami reaksi oksidasi dan reduksi. Oksidasi dapat terjadi dengan reagensia Tollens, reagensia Benedicts, dan reagensia Fehlings. 7. Keton juga dapat mengalami reaksi oksidasi dengan pereaksi logam tersebut. Oksidasi dengan larutan brom spesifik untuk aldosa akan menghasilkan asam aldonat. Oksidasi dengan HNO3 akan menyebabkan oksidasi gugus hidroksil dan aldehid dalam monosakarida menghasilkan asam aldarat. 8. Reduksi aldosa dan ketosa akan menghasilkan senyawa polialkohol. TES 1 1. Manakah diantara pernyataan berikut ini yang sesuai I. Karbohidrat meruapakan senyawa hidrat arang II. karbohidrat merupakan suatu polihidroksi dari aldehid dan keton atau turunannya. III. Karbohidrat murni yang diperoleh pertama kali adalah glukosa IV. Proses fotosintesis tanaman akan menghasilkan senyawa karbohidrat A. I, II, dan III benar B. I, II, dan IV benar C. I dan III benar D. II, III, dan IV benar 2. Berikut ini yang merupakan kelompok disakarida adalah…. A. Sukrosa, laktosa, dan manosa B. Sukrosa, galaktosa, dan manosa
Kimia Organik 187 CH2OH C O HO H H OH H OH CH2OH C H OH H OH CH2OH H OH H O A. B. CH2OH C O HO H H OH HO H CH2OH dan D-fruktosa L-fruktosa D-ribosa C HO H HO H CH2OH HO H H O dan L-ribosa CHO CHO C. Sukrosa, laktosa, dan maltosa D. Sukrosa, laktosa, dan galaktosa 3. Contoh dari senyawa pentulosa adalah …. CH2OH C O HO H H OH H OH CH2OH C H OH HO H CH2OH H OH H O C H OH HO H CH2OH H OH HO O A. B. C. CH2OH C H OH CH2OH H OH O D. 4. Proyeksi Fischer yang tepat untuk pasangan enantiomer D dan L berikut ini adalah ….
Kimia Organik 188 5. Dalam larutan air glukosa dapat bereaksi intramolekul menghasilkan hemiasetal siklik. Monosakarida dalam bentuk hemiasetal cincin 6 anggota disebut …. A. Furanosa B. Piranosa C. Pirimidin D. Purin 6. Manakah yang bukan merupakan sifat fruktosa : A. suatu monosakarida B. suatu polihidroksi aldehida C. suatu heksulosa D. mereduksi fehling 7. Berikut ini pernyataan yang tidak tepat tentang disakarida …. A. disakarida terdiri atas 2 molekul monosakarida dengan ikatan glikosidik B. sukrosa adalah disakarida yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa C. disebut juga ikatan 1,4’-α atau 1,2’-β D. ikatan glikosidik merupakan ikatan dari karbon ke suatu OH satuan yang lain 8. Proyeksi haworth yang sesuai untuk β-D-idosa adalah …. CHO HO H H OH HO H H OH CH2OH -D-idosa 2 C H OH HO H CH2OH H OH HO O C. D. D-ribosa 2 L-ribosa CHO H OH HO H HO H H OH CH2OH D-galaktosa CHO H OH HO H HO H HO H CH2OH L-galaktosa dan dan D-xilosa C HO H HO H CH2OH H OH HO O L-xilosa
Kimia Organik 189 OH O OH OH OH CH2OH OH A. OH O OH OH OH CH2OH OH B. OH O OH OH OH CH2OH OH C. O OH OH OH OH CH2OH D. 9. Oksidasi glukosa dengan Br2 dalam air pada pH 6 akan menghasilkan senyawa …. A. Asam glukonat B. Asam glukarat C. Asam aldonat D. Sorbitol 10. Reagensia yang tidak dapat digunakan untuk mengoksidasi fruktosa adalah …. A. Pereaksi Fehling B. Pereaksi Tollens C. Pereaksi Benedicts D. Larutan brom
Kimia Organik 190 Topik 2 Asam Amino dan Protein Protein dijumpai dalam organisme hidup, protein terdiri dari beraneka jenis dan fungsi biologi. keratin kulit dan kuku, aneka enzim dalam tubuh termasuk dalam golongan protein. Protein adalah poliamida, yang tersusun dalam rantai asam amino, hidrolisis protein menghasilkan asam-asam amino. A. STRUKTUR ASAM AMINO Asam-asam amino yang terdapat dalam protein adalah asam α-aminokarboksilat. Asam amino mengandung gugus amino (-NH2) dan karboksilat (-COOH). Struktur asam amino dapat digambarkan seperti di bawah ini dengan variasi dalam struktur monomer-monomer ini terjadi dalam rantai samping (R). CO2H H2N H R struktur umum asam amino Asam amino akan berikatan sehingga membentuk poliamida, ikatan yang terbentuk disebut dengan ikatan peptida. N H C C O N C R H C N H C H R H O R H C O N H C R H C O ikatan peptida Asam amino mengandung suatu gugus amino yang berada dalam bentuk kation amonium dan gugus karboksil yang berada dalam bentuk anion karboksilat. Sehingga asam amino mengandung gugus yang bersifat basa dan gugus bersifat asam dalam molekul yang sama. Suatu asam amino mengalami reaksi asam-basa internal yang menghasilkan suatu ion dipolar, yang juga disebut zwitterion. Karena strukturnya ini maka asam amino tidak selalu bersifat seperti senyawa-senyawa organik. Asam amino mempunyai titik leleh yang tinggi (di atas 200 0C), tidak larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam pelarut polar. Asam amino berdasarkan fungsi biologisnya diklasifikasikan menjadi :
Kimia Organik 191 1. asam amino esensial, yaitu asam amino yang hanya diperoleh dari makanan yang dikonsumsi karena asam amino jenis ini tidak dapat disintesis dalam tubuh. 2. asam amino non esensial, yaitu asam amino yang diperoleh dari makanan juga dapat disintesis dalam tubuh sendiri. Dalam protein tumbuhan dan hewan, hanya terdapat duapuluh asam amino yang lazim dijumpai, ke-20 asam amino tersebut seperti tercantum dalam tabel 6.1 di bawah. Dari ke-20 asam amino tersebut sepuluh diantaranya merupakan asam amino esensial yaitu asam amino yang diperlukan untuk sintesis protein dan tidak disintesis sendiri oleh organisme itu tetapi harus terdapat dalam makanannya. Sepuluh asam amino esensial tersebut adalah arginina, histidina, isoleusina, leusina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, dan valina. Tabel 6.1. Dua puluh asam amino Nama Singkatan Struktur Alanina Ala CH3CHCO2H NH2 Arginina Arg CNHCH2CH2CH2CHCO2H NH H2N NH2 Asparagina Asn NH2CCH2CHCO2H O NH2 asam aspartat Asp HO2CCH2CHCO2H NH2 Sisteina (cysteine) Cys HSCH2CHCO2H NH2 asam glutamat Glu HO2CCH2CH2CHCO2H NH2 Glutamin Gln H2NCCH2CH2CHCO2H NH2 O Glisina Gly CH2CO2H NH2 Histidina His N N H CH2CHCO2H NH2
Kimia Organik 192 Nama Singkatan Struktur Isoleusina Ile CH3CH2CHCHCO2H CH3 NH2 Leusina Leu (CH3 )2CHCH2CHCO2H NH2 Lisina Lys NH2CH2CH2CH2CH2CHCO2H NH2 Metionina Met CH3SCH2CH2CHCO2H NH2 Fenilalanina Phe CH2CHCO2H NH2 Prolina Pro N H CO2H Serina Ser HOCH2CHCO2H NH2 Treonina Thr CH3CHCHCH2O2H OH NH2 Triptofan Try N H CH2CHCO2H NH2 Tirosina (tyrosine) Tyr HO CH2CHCO2H NH2 Valina Val (CH3 )2CHCHCO2H NH2 Asam amino yang mengandung rantai samping karboksil dikelompokkan dalam asam amino asam, sedangkan asam amino yang mengandung rantai samping amino dikelompokkan sebagai asam amino basa, sisa dari kedua kelompok ini disebut sebagai asam amino netral. Asam amino asam adalah asam glutamat dan asam aspartat, asam amino basa adalah lisina, histidina, dan arginina, sedangkan sisanya adalah asam amino netral.