Mekanisme Reaksi Oksidasi Pada Berbagai Senyawa Organik

Dalam reaksi radikal ionik dan bebas, oksidasi dan reduksi didefinisikan sebagai proses dimana suatu unsur mengalami rugi atau keuntungan bersih elektron, masing-masing. Konsep yang diterapkan pada senyawa kovalen organik, di mana elemen berbagi elektron daripada kehilangan atau memperolehnya adalah sama, tetapi sering disederhanakan dan mempersempit untuk memudahkan mengenali proses-proses ini. Karena itu harus diingat bahwa, sementara definisi berikut ini sangat disederhanakan, ia melayani tujuan dengan cepat mengidentifikasi oksidasi dan proses reduksi dalam banyak reaksi organik.

Mengacu pada molekul organik, oksidasi ialah proses di mana atom karbon memperoleh ikatan lebih banyak unsur elektronegatif, paling sering oksigen. Reduksi adalah proses dimana atom karbon memperoleh berikatan dengan unsur yang kurang elektronegatif, biasanya hidrogen. Pada pembahasan kami ini kita akan lebih banyak membicarakan tentang oksidasi. Oksidasi yaitu melepaskan elektron. Ciri khas dari reaksi oksidasi pada senyawa organik dapat dilihat dari ikatan C-O nya yang menghasilkan lebih banyak. Reaksi oksidasi juga menghasilkan ikatan C-H yang lebih sedikit dibandingkan dengan reaksi reduksi. Reaksi oksidasi juga mengalami kenaikan biloks (bilangan oksidasi).

Penentuan bilangan oksidasi pada senyawa organik

Aturan dalam penentuan bilangan oksidasi pada senyawa organik yaitu:

•  C yang terikat dengan atom C, C-C biloks C = 0
•  C yang terikat dengan atom X, C-X biloks X = -1
•  C yang terikat dengan atom H, C-C biloks H= +1
• Biloks total = jumlahkan semua, beri tanda + atau –
• Tiap ikatan C-O dIhitung -1, pada C=O dihitung -2 (karena ada 2 C-O)

Contoh senyawa organik:

penentuan biloks pada senyawa propana

penentuan biloks pada senyawaetil-2-sianoetanoat

Reaksi oksidasi pada senyawa organik

1. Reaksi oksidasi pada alkohol
Berdasarkan jumlah atom C yang terikat pada atom C yang mengandung gugus –OH, maka dapat dikatagorikan tiga jenis alkohol, yaitu alkohol primer, alkohol sekunder dan alkohol tersier. Pada alkohol primer memiliki dua proton pada posisi α (atom karbon yang mengandung gugus hidroksil).
Pada alkohol sekunder hanya memiliki satu proton pada posisi α sehingga hanya dapat dioksidasi sekali, membentuk keton.
 

Secara umum, keton tidak teroksidasi lebih lanjut. Dan pada Alkohol tersier tidak memiliki proton pada posisi α, dan akibatnya, mereka umumnya tidak mengalami oksidasi:

Sejumlah besar reagen tersedia untuk mengoksidasi alkohol primer dan sekunder. Reagen pengoksidasi yang paling umum adalah asam kromat (H2CrO4), yang dapat dibentuk dari chromium trioxide (CrO3) atau dari sodium dichromate (Na2Cr2O7) dalam larutan asam berair.

Baiklah pada reaksi oksidasi senyawa organik ini akan membahas mekanisme pada alkohol sekunder. Mekanisme oksidasi dengan asam kromat ini memiliki dua tahap utama. Dimana pada tahap pertama melibatkan pembentukan ester kromat, yang mana pada mula-mula pada reaksi pertama protonasi H+ gugus hidroksil pada H+, dimana H+ akan tertarik pada O yang memiliki elektron mnghasilkan alkohol sekunder terprotonasi, lalu alkohol sekunder terprotonasi akan bereaksi dengan ion kromat akan terjadi serangan ion kromat terhadap C alpha dan disertai dengan terlepasnya H2O akan menghasilkan ester kromat dan air. dan langkah kedua adalah proses E2 untuk membentuk sebuah ikatan karbon-oksigen π (bukan ikatan karbon-karbon π), yang mana H2O akan mengikat hidrogen alpha, sehingga lepasnya hidrogen alfa yang membuat bergesernya elektron dan menghasilkan keton.

Alkohol sekunder dioksidasi hanya sekali untuk membentuk keton, yang stabil dalam kondisi pengoksidasi. Oleh karena itu, alkohol sekunder dapat dio ksidasi baik dengan asam kromat atau dengan PCC.

2. Reaksi oksidasi pada alkena

Alkena dioksidasi dengan sejumlah besar oksidator. Dengan bantuan oksigen, alkena akan terbakar dengan nyala terang yang akan membentuk karbon dioksida dan air. Pada Oksidasi katalitik dengan oksigen atau reaksi dengan asam perkarboksilat akan membentuk epoksida. nah pada reaksi dengan ozonpun pada ozonolisis akaan terjadi pemutusan ikatan rangkap, membentuk dua aldehida atau keton. jika pada reaksi dengan KMnO4 pekat panas (atau garam oksidator lainnya) dalam larutan asam akan membentuk keton atau asam karboksilat.

Pada kali ini kita akan membahas Mekanisme . Reaksi alkena dengan KMnO4 pekat merupakan reaksi oksidasi oksidatif yang melibatkan pemutusan ikatan C=C alkena. Reaksi ini akan membentuk produk dengan pola yang serupa dengan reaksi ozonolisis alkena. Namun, dalam hal ini, dikarenakan KMnO4 adalah oksidator kuat, maka aldehid yang terbentuk akan segera teroksidasi menjadi asam karboksilat. Berikut ini adalah beberapa contoh produk reaksi berbagai jenis alkena dengan KMnO4 pekat dalam keadaan panas.

Pada reaksi alkena yang saya paparkan menggunakan KMnO4 pekat yang berlangsung dalam keadaan panas. Mekanisme pada reaksi alkena dengan KMnO4 pekat ini berlangsung dalam 2 tahap. Pada tahap pertama, alkena teroksidasi menjadi diol. Yang mana Elektron phi yang ada pada alkena bakalan menyerang oksigen pada KMnO4 kemudian oksigen masuk. Lalu oksigen lain menyerang karbokation yang akan terjadi pada karbon sekunder ini. Diingat kestabilan karbokation. Selanjutnya, pada tahap kedua, diol yang terbentuk pada tahap pertama akan teroksidasi lebih lanjut menghasilkan produk akhir asam karboksilat dan keton.

3. Reaksi oksidasi pada aldehid

Aldehid jika dioksidasi maka akan dengan mudah menghasilkan asam karboksilat, sedangkan pada keton tidak reaktif terhadap oksidasi kecuali pada saat kondisi yang sangat keras. Oksidasi aldehid berlangsung terjadi melalui intermediet 1,1-diol atau hidrat yang akan terjadi dikarenakan adisi air pada gugus karbonil. Hidrat ini kemudian akan bereaksi seperti pada alkohol primer atau sekunder dan teroksidasi menjadi senyawa karbonil. Berikut adalah reagen yang dapat mengoksidasi aldehid:

• HNO3 panas

• KMnO4

• Pereaksi Jones (CrO3 dlm H2SO4/H2O) à paling umum

• Pereaksi Tollens (Ag2O dlm NH4OH/H2O) à anal. kualitatif

Mekanisme reaksi oksidasi pada aldehid dengan menggunakan pereaksi jones (CrO3 dlm H2SO4/H2O).

Pada mekanisme ini tahap yaitu adisi air pada gugus karbonil H2O akan ter-ion atau terurai menjadi H+ dan –OH. Yang mana H+ akan bereaksi atau akan menyerang oksigen yang bersifat nukleofil. Sedangkan –OH akan menyerang carbon yang bersifat elektrofil Menjadi senyawa hidrat. Lalu hidrat ini akan teroksidasi dengan pereaksi CrO3. Dan menyerang atom H yang terikat pada atom O sehingga atom H terlepas dan membentuk senyawa CrO3H. lalu reaksi akan menghasilkan asam karboksilat.

Permasalahan :

1. Pada reaksi oksidasi senyawa organik diatas saya memaparkan mekanisme reaksi oksidasi pada alkohol sekunder menghasilkan keton. Bagaimana yang akan terjadi jika reaksi dioksidasi pada alkohol lainnya?

2. Aldehid dioksidasi dengan mudah menghasilkan asam karboksilat, Sedangkan pada keton tidak reaktif terhadap oksidasi. Mengapa hal itu bisa terjadi?

3. Pada reaksi alkena yang saya paparkan menggunakan KMnO4 pekat yang berlangsung dalam keadaan panas. bagaimana yang terjadi bila reaksi alkena menggunakan KMnO4 ini bukan dalam keadaan yang panas?