Pembentukan Dan Sifat-Sifat Asam Karboksilat

Asam karboksilat atau disebut juga asam organik adalah senyawa yang mengandung dalam molekul gugus fungsi karboksil yang melekat pada radikal hidrokarbon. Mereka sebagian besar didistribusikan di alam dan merupakan zat antara dalam jalur degradasi asam amino, lemak, dan karbohidrat. Gugus karboksil terdiri dari karbonil (C = O) dengan gugus hidroksil (O – H) yang terikat pada atom karbon yang sama dan biasanya ditulis sebagai –COOH atau CO2H. Senyawa yang menyajikan dua atau lebih gugus karboksilat disebut asam dikarboksilat, asam trikarboksilat, sedangkan garam dan esternya disebut karboksilat. Dengan sifat radikal, mereka dapat diklasifikasikan menjadi asam jenuh, tidak jenuh, atau aromatik. Dalam nomenklatur Internasional Ikatan Kimia Murni dan Terapan Internasional, asam karboksilat memiliki akhiran “-oat asam” yang ditambahkan ke hidrokarbon yang memiliki jumlah atom karbon yang sama. Namun, beberapa asam organik disebut dengan nama umum mereka, misalnya, asam format dan asam asetat. Berikut adalah rumus struktur dari gugus asam karboksilat.

 

Pada pembahasan kali ini kita akan membahas tentang sifat-sifat dan pembuatan asam karboksilat.

1. Sifat asam karboksilat

Karakteristik kimia dari asam karboksilat adalah keasamannya. Mereka umumnya lebih asam dari senyawa organik lain yang mengandung gugus hidroksil tetapi umumnya lebih lemah daripada asam mineral yang dikenal (misalnya, asam klorida, HCl, asam sulfat, H2SO4, dll.).

a. Sifat fisik asam karboksilat

• Titik didih asam karboksilat lebih tinggi daripada aldehida, keton dan alkohol dari massa molekul yang sebanding 

• Ikatan O-H dalam asam karboksilat melekat pada gugus karbonil penarik elektron; oleh karena itu, ikatan O-H dalam asam karboksilat lebih terpolarisasi dibandingkan dengan kelompok alkohol O-H

• Asam karboksilat hingga sembilan atom karbon adalah cairan tidak berwarna dengan bau yang tidak sedap. Asam karboksilat yang mengandung lebih dari sembilan atom karbon adalah zat padat tidak berwarna dan tidak berbau karena volatilitasnya yang rendah.

• Kelarutan dalam pelarut organik: Asam karboksilat larut dalam pelarut organik yang kurang polar seperti benzena, eter, alkohol, dll.

• Karena atom oksigen dari gugus karbonil adalah polar, ia dapat membentuk ikatan-H dengan atom hidrogen O-H dari molekul lain. Ikatan hidrogen ini sangat kuat sehingga tidak putus sepenuhnya bahkan dalam fase uap. Akibatnya, sebagian besar asam karboksilat ada sebagai dimer dalam fase uap atau dalam pelarut aprotik.

 

• Kelarutan dalam air: Asam karboksilat yang mengandung hingga empat atom karbon larut dalam air karena mereka membentuk ikatan H dengan air. Kelarutan berkurang dengan meningkatnya jumlah atom karbon.

b. Sifat kimia asam karboksilat

• Asam karboksilat adalah asam yang lebih kuat daripada alkohol karena basa konjugat (produk yang tersisa setelah dihilangkannya hidrogen) dari asam karboksilat distabilkan oleh resonansi.

 

            Karena ion karboksilat distabilkan oleh resonansi, lebih mudah bagi asam karboksilat untuk                melepaskan proton untuk membentuk ion karboksilat.

 

             Ion alkoksida, di sisi lain, tidak menunjukkan resonansi; oleh karena itu, ini kurang stabil.

             Dengan kata lain, alkohol tidak melepaskan proton dengan mudah untuk membentuk ion                     alkoksida yang kurang stabil; karena itu, alkohol kurang asam.

• Karbon α milik asam karboksilat dapat dengan mudah dihalogenasi melalui reaksi Hell-Volhard-Zelinsky.

• Senyawa ini dapat diubah menjadi amina menggunakan reaksi Schmidt.

• Asam alkanoat merupakan asam lemah. Semakin banyak atom Cyang dimiliki, semakin lemah asamnya. Asam alkanoat terkuatadalah asam metanoat.

• Jika suatu asam alkanoat direaksikan dengan basa, atom H dari guguskarboksil dapat dengan mudah disubstitusi oleh atom logam,sehingga terbentuk garam, Karena garam tersebut terbentuk dari suatu asam lemah, makalarutannya dalam air dihidrolisis oleh H2O sehingga bersifat alkalis.

• Jika suatu asam alkanoat direaksikan dengan suatu alkohol, dengan pengaruh asam sulfat pekat sebagai pengikat air, atom H dari gugus COOH dapat diganti dengan gugus alkil sehingga terbentuk suatu ester. Reaksi ini disebut dengan reaksi esterifikasi. Ester yangdihasilkan oleh reaksi esterifikasi ini merupakan suatu non-elektrolit.

2. Pembuatan asam karboksilat

Sejumlah besar jalur sintetik untuk mendapatkan asam karboksilat dapat dikelompokkan dalam tiga tipe reaksi, yaitu (1) reaksi hidrolisis devirat asam karboksilat; (2) reaksi oksidasi; dan (3) reaksi Grinard.

A. Hidrolisis Devirat Asam Karboksilat

Hidrolisis devirat asam karboksilat terjadi dari serangan air atau OH-pada karbon karbonil (atau karbon –CN pada suatu nitril) dari devirat itu. Hidrolisis suatu ester yang menghasilkan suatu asam karboksilat dan alcohol adalah khas dari kelompok reaksi ini. Salah satu contoh derivat menghasilkan asam karboksilat adalah: 

Hidrolisis Nitril (Sianida Organik)

Apabila alkil sianida (nitril) dididihkan dengan katalis asam akan terbentuk asam alkanoat. Pada reaksi ini terbentuk amonia.

 

B. Reaksi Oksidasi

Reaksi oksidasi dibagi menjadi dua, yaitu reaksi oksidasi alkohol primer dan reaksi oksidasi aldehida

1. Oksidasi Alkohol Primer

Pada umunya zat pengoksidasi di laboratorium mengoksidasi alkohol primer menjadi asam karboksilat. Beberapa zat pengoksidasi yang khas untuk proses oksidasi yaitu:

a) HNO3 pekat dan panas

b) kalium permanganat basa: KMnO4 + −OH

c) asam kromat: H2CrO4 (dibuat insitu dari CrO3 atau Cr2O7 dengan H2SO4 dalam air)

d) kromium trioksida (CrO3) yang dikomplekskan dengan piridina atau piridina dengan HCl .

Alhohol primer awalnya dioksidasi terlebih dulu menjadi aldehida. Aldehida lebih mudah dioksidasi daripada alkohol. Oleh karena itu biasanya oksidasi tidak terhenti, melainkan terus berlanjut sampai terbentuk asam karboksilat (atau anion karboksilat dalam larutan basa).

 

2. Oksidasi Aldehida

Aldehida sangat mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat. Hampir setiap reagensia yang mengoksidasi suatu alkohol juga mengoksidasi suatu aldehida. Garam pemanganat atau dikromat merupakan zat pengoksidasi yang terpopuler, tetapi bukanlah satu-satunya reagensia yang dapat digunakan.

 

C. Reaksi Grinard

Suatu reaksi Grinard antara senyawa reagensia Grinard (pimer, sekunder, tersier, vinilik, atau aril) dan karbon dioksida (berbentuk gas atau es kering)seringkali merupakan metode terpilih untuk membuat suatu asam karboksilat.

 

Berikut ini ringkasan jalur-jalur sintetik yang lazim untuk mendapatkan asam karboksilat, dipandang dari segi lain. Yakni dilihat dari apa yang terjadi pada molekul itu sebagai suatu keseluruhan. Sintesis dari suatu alkil halide lewat nitril atau reagensia Grinard menghasilkan asam karboksilat yang satu karbon lebih banyak daripada alkil halidanya.

 

Permasalahan :

1. Apa yang menyebabkan Asam karboksilat pada kelarutan dalam air akan berkurang dengan meningkatnya jumlah atom karbon?

2. Salah satu sifat fisik asam karboksilat adalah titik didih asam karboksilat lebih tinggi daripada aldehida, keton dan alkohol dari massa molekul yang sebanding atau bobot molekul yang sama. Apa yang menyebabkan hal itu bisa terjadi?

3. Jika suatu asam alkanoat direaksikan dengan suatu alkohol, dengan pengaruh asam sulfat pekat (katalis asam) maka akan menghasilkan senyawa ester. Bagaimana jika asam alkanoat ini direaksikan dengan suatu alkohol menggunakan katalis basa?