REAKSI ALKILASI PADA SENYAWA KARBONIL

Sintesis Ester Malonat

Sintesis ester malonat merupakan salah satu reaksi alkilasi karbonil yang

terkenal dan tertua dan merupakan metoda yang bagus untuk membuat asam

asetat yang tersubstitusi α dari alkil halida.

Secara umum, produk reaksi dari ester malonat atau ester asetoasetat adalah asam-asam asetat tersubtitusi atau aseton tersubtitusi (Feassenden, 1982:171). Menurut Clayden sebagaimana dikutip oleh Firdaus et al, (2013) berdasarkan struktur kimia dari etil asetoasetat, diketahui bahwa senyawa ini memiliki posisi dua hydrogen α, yaitu hydrogen α yang bertetangga dengan gugus karbonil keto serta hydrogen α yang diapit oleh dua gugus karbonil. Keasaman kedua posisi hidrogen –α ini berbeda, dimana hidrogen  –α yang diapit oleh dua gugus karbonil bersifat lebih asam (pKa =11) dibandingkan  yang  hanya  bertetangga  dengan  karbonil  keto  (pKa>20).  Hal  ini disebabkan  terjadinya  kestabilan  anion  melalui  delokalisasi  elektron  pada  kedua oksigen  karbonil.  Oleh  karena  itu,  pembentukan  ion  enolat  terjadi  melalui pelepasan hidrogen –α yang diapit oleh dua gugus karbonil tersebut (Fauziyah, 2015). Senyawa karbonil mempunyai keasaman yang jauh lebih besar daripada analog hidrokarbonnya. Hal ini disebabkan oleh kemampuan gugus karbonil untuk mengawas tempatkan muatan negative basa konjugasinya (Pine, 1988:304).

Pembentukan ion enolat dari reaksi antara etil asetoasetat dan natrium dalam etanol kering. Pelarut etanol yang digunakan haruslah bebas dari air agar tidak bereaksi dengan natrium etoksida membentuk natrium hidroksida (Firdaus, 2013). Reaksi alkilasi tidak terbatas hanya pada enolat dari dietil malonat. Enolat lain juga menjalani reaksi SN2 dengan alkil halide untuk menghasilkan produk teralkilasi. Enolat lain yang lazim digunakan adalah enolat yang diperoleh dari etil asetoasetat (ester asetoasetat). Produk akhir alkilasi ester asetoasetat adalah aseton tersubtitusi α (Feassenden, 1982:170). Jadi, sebelum mengalami tahap selanjutnya dari sintesis ester asetoasetat, senyawa ester asetoasetat ini terlebih dahulu diubah menjadi anion enolat oleh perlakuan natrium etoksida, yang kemudian ion enolatnya akan dialkilasi melalui reaksi SN2 dengan alkil halide. Pada proses alkilasi ini dapat dilakukan dua kali jika diinginkan, hal ini dikarenakan ester asetoasetat memilki dua hydrogen α.

Tahap-tahap dalam suatu sintesis ester asetoasetat mirip dengan tahap-tahap sintesis ester malonat, yaitu sebagai berikut:

1. Pembuatan enolat

1. Alkilasi

1. Hidrolisis dan Dekarboksilasi

(Feassenden, 1982:170-171).

 Jadi, dapat disimpulkan hasil sintesis dari senyawa ester asetoasetat akan menghasilkan suatu aseton tersubtitusi α. Untuk mendapatkan senyawa aseton tersubtitusi tersebut dapat dilakukan melalui beberapa tahap. Tahap sintesis ester asetoasetat tersebut dilakuan dengan mengubah senyawa ester asetoasetat menjadi ion enolat dengan penambahan natrium etoksida, yang kemudian dialkilasi melalui reaksi SN2 dengan alkil halide primer dan dihidrolisis serta didekarboksilasi.

Contoh: Sintesis 3-metil-2-heksanon

 Sintesis 3-metil-2-heksanon

Alkilasi (Bahasa Inggris: alkylation) atauGugus alkil merupakan gugus univalen yang diperoleh dari alkana yang telah diambil satu atom hidrogen. Dalam Literatur lain, Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat sepertiH2SO4, HCl, AlCl3 (Asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:

RH + CH2=CR’R’’ ---------> R-CH2-CHR’R”

Salah satu reaksi yang paling penting dari enolat adalah alkilasi oleh adanya perlakuan dengan alkil halida. Reaksi ini sangat berguna untuk tujuan sintesis karena memungkinkan pembentukan ikatan karbon-karbon baru, yaitu menggabungkan dua senyawa yang lebih kecil menjadi molekul yang lebih besar. Alkilasi terjadi bila anion enolat yang nukleofilik bereaksi dengan alkil halida yang elektrofilik dan memaksa keluar ‘leaving group’ melalui mekanisme SN2. Reaksi dapat terjadi pada atom oksigen enolat atau karbon alfa, tetapi secara normal terjadi pada atom karbon.

Kedua sintesis yang dibahas dalam bagian ini menyediakan rute ke berbagai macam asam karboksilat dan metil keton. Anda mungkin ingin meninjau faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi SN 2 (Bagian 11.3) dalam hubungannya dengan bagian ini.

Anda harus mencoba untuk menghafal struktur ester malonik dan etil asetoasetat. Nama IUPAC dari senyawa ini ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Struktur	Nama yang umum	Nama IUPAC
	asam malonat	asam propanedioic
	ester malonis atau dietil malonat	dietil propanedioate
	asam acetoacetic	Asam 3-oksobutanoat
	etil asetoasetat atau ester acetoacetic	etil 3 ‑ oxobutanoate

Enolat dapat bertindak sebagai nukleofil dalam reaksi tipe S N 2. Keseluruhan hidrogen α diganti dengan gugus alkil. Reaksi ini adalah salah satu yang lebih penting untuk enolat karena ikatan karbon-karbon terbentuk. Alkilasi ini dipengaruhi oleh keterbatasan yang sama seperti reaksi S N 2 yang telah dibahas sebelumnya. Kelompok meninggalkan yang baik, X = klorida, bromida, iodida, tosilat, harus digunakan.Juga, kelompok cuti sekunder dan tersier tidak boleh digunakan karena reaktivitas yang buruk dan kemungkinan persaingan dengan reaksi eliminasi.Terakhir, penting untuk menggunakan basa kuat, seperti LDA atau natrium amida, untuk reaksi ini.Menggunakan basis yang lebih lemah seperti hidroksida atau alkoksida meninggalkan kemungkinan terjadinya beberapa alkilasi.

Sintesis Ester Malotis

Malon ester adalah reagen khusus yang digunakan dalam reaksi yang mengubah alkil halida menjadi asam karboksilat yang disebut Sintesis Ester Malotis.Sintesis ester malonik adalah prosedur sintetik yang digunakan untuk mengubah senyawa yang memiliki rumus struktur umum 1 menjadi asam karboksilat yang memiliki rumus struktur umum 2.

Karena kenyataan bahwa α hidrogen Malonic ester berdekatan dengan dua karbonil, mereka dapat dideprotonasi oleh natrium etoksida (NaOEt) untuk membentuk Sodio Malonic Ester.

Karena Sodio Malonic Ester adalah enolate, maka dapat dialkilasi dengan alkil halida.

Setelah alkilasi produk dapat diubah menjadi asam dikarboksilat melalui saponifikasi dan selanjutnya salah satu asam karboksilat dapat dihilangkan melalui langkah dekarboksilasi.

Mekanisme

1) Saponifikasi

2) Dekarboksilasi

3) Tautomerisasi

Semua langkah bersama membentuk sintesis ester Malison.

\ [RX \ rightarrow RCH_2CO_2H \]

Contoh

Sintesis Ester Acetoacetic

Sintesis ester asetasetetik memungkinkan konversi etil asetoasetat menjadi metil keton dengan satu atau dua gugus alkil pada karbon alfa.

Tangga

1) Deprotonasi dengan etoksida

2) Reaksi Alkilasi melalui dan SN2

3) Hidrolisis dan dekarboksilasi

Selain kelompok alky kedua

Setelah langkah pertama dan gugus alkil tambahan dapat ditambahkan sebelum tahap dekarboksilasi.Secara keseluruhan ini memungkinkan untuk penambahan dua gugus alkil yang berbeda.

Alkilasi langsung

Sintesis ester malonik dan sintesis ester asetoasetat dapat dibentuk sebelumnya dengan basa yang relatif ringan, seperti natrium etoksida, karena sifat asam yang luar biasa dari senyawa dikarbonil. Namun, jika pangkalan yang lebih kuat digunakan, seperti LDA, senyawa monocarbonyl juga dapat dialkilasi dalam posisi alfa.

CONTOH 22.7.1: ALFA ALKILASI

Mekanisme

1) Enolate formasi

2) Serangan S N 2

Enol (juga disebut sebagai alkenol) adalah alkena yang mempunyai gugus hidroksil yang melekat pada karbon berikatan rangkap dua. Enol dan senyawa karbonil (seperti keton dan aldehida) sebenarnya adalah isomer; ini dikenal sebagai tautomerisme keto-enol:

Bentuk enol ditunjukkan pada gambar sebelah kanan. Biasanya ia tidak stabil dan berubah dengan cepat menjadi bentuk keto (keton) pada gambar sebelah kiri. Hal ini dikarenakan oksigen lebih elektronegatif daripada karbon, sehingga oksigen membentuk energi ikatan rangkap yang lebih kuat. Ikatan ganda karbon-oksigen (karbonil) lebih kuat dua kali lipat daripada ikatan tunggal karbon-oksigen, namun ikatan ganda karbon-karbon lebih lemah daripada dua ikatan tunggal karbon-karbon.
Hanya dalam senyawa 1,3-dkarbonil dan 1,3,5-trikarbonil yang memiliki bentuk enol yang stabil. Hal ini disebabkan oleh resonansi dan ikatan hidrogen antarmolekul yang terjadi pada bentuk enol dan tidak mungkin terjadi pada bentuk keto. Oleh karenanya, pada kesetimbangan, lebih dari 99% molekul propanadial (OHCCH₂CHO) berbentuk monoenol. Persentase tersebut lebih rendah untuk keton 1,3-aldehida dan diketon. Enol (dan enolat) merupakan zat antara yang penting pada banyak reaksi organik.
Perkataan enol dan alkenol adalah akronim dari alkena (-ena) dan alkohol (-ol).

Ion enolat

Ketika gugus hidroksil (−OH) pada sebuah enol melepaskan ion hidrogen (H⁺), akan terbentuk enolat yang bermuatan negatif:
Enolat hanya akan terdapat pada kondisi yang bebas asam Brønsted karena secara umum enolat bersifat sangat basa.
Senyawa 1,3-dikarbonil dan 1,3,5-trikarbonil sedikit asam karena adanya stabilisasi resonansi yang kuat yang terjadi ketika satu atom hidrogen dilepaskan (dari bentuk keto maupun enol). Resonansi enol memiliki analogi yang sama yang digunakan untuk menjelaskan keasaman fenol, yakni terjadi delokalisasi muatan negatif ion enolat ke karbon alfa. Ion-ion enolat ini sangatlah berguna dalam sintesis senyawa alkohol dan karbonil yang rumit. Ia sangat berguna karena karbon-α gugus enolat bersifat nukleofilik.
Pada keton (sejenis karbonil) dengan hidrogen-α yang asam pada kedua karbon di sebelah gugus karbonil, selektivitas deprotonasi dapat dicapai untuk mendapatkan enolat yang kita inginkan. Pada temperatur rendah (-78 °C, yakni dengan penangas es kering), pelarut aprotik, dan basa seperti LDA, proton "kinetik" dapat dilepaskan. Proton "kinetik" adalah proton yang secara sterik lebih mudah dijangkau. Di bawah kondisi termodinamik (temperatur yang lebih hangat, basa lemah, dan pelarut protik), kesetimbangan terjadi antara keton dengan dua enolat yang memungkinkan. Enolat yang difavoritkan diistilahkan sebagai enolat "termodinamik" dan difavoritkan karena ia memiliki aras energi yang lebih rendah dari enolat yang dimungkinkan lainnya.

Permasalahan:

 1. Salah satu reaksi yang paling penting dari enolat adalah alkilasi oleh adanya perlakuan dengan alkil halida. Dapatkah kamu menjelaskan perlakuan apa yang di maksud ? dan apa tujuan perlakuan tersebut ?
2. Pembentukan ion enolat dari reaksi antara etil asetoasetat dan natrium dalam etanol kering. Pelarut etanol yang digunakan haruslah bebas dari air. mengapa demikian ?
3.Enol (juga disebut sebagai alkenol) adalah alkena yang mempunyai gugus hidroksil yang melekat pada karbon berikatan rangkap dua. Enol dan senyawa karbonil (seperti keton dan aldehida) sebenarnya adalah isomer; ini dikenal sebagai tautomerisme keto-enol: Biasanya ia tidak stabil dan berubah dengan cepat menjadi bentuk keto (keton).  Apahal yang menyebabkan tidak stabilnya senyawa yang terbentuk tersebut sehingga ia akan berubah dengan cepat menjadi bentuk keton?