Alkena

Alkena

A.   PENGERTIAN ALKENA

Alkena ialah suatu  hidrokarbon yang mengandung suatu ikatan rangkap dua antara dua atom C yang berurutan. Kadang-kadang alkena disebut olefin, dari kata olefiant gas (gas yang membentuk minyak), suatu nama lain untuk etilena (CH2=CH2). Alkena disebut juga hidrokarbon tidak jenuh karena tidak mempunyai jumlah maksimum atom yang datap ditampung oleh setiap atom karbon. Alkena mempunyai ikatan sigma dan ikatan phi antara dua atom karbon yang berhadapan.

Ikatan rangkap karbon-karbon merupakan gugus fungsional yang banyak terdapat dalam produk-produk alam dan pada umumnya ikatan rangkap ini akan bergabung dengan gugus fungsional yang lain. Selain itu alkena juga banyak ditemukan dalam komponen-komponen minyak bumi.

Dalam system IUPAC, rantai lurus alkena diberi nama sesuai dengan alkana dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena.

CH2=CH2                                   CH3CH=CH2                         

  Etana                                            propena

     Alkena yang paling sederhana adalah etena atau etilena (C₂H₄) Senyawa aromatik seringkali juga digambarkan seperti alkena siklik, tapi struktur dan ciri-ciri mereka berbeda sehingga tidak dianggap sebagai alkena.

1.      Rumus molekul

Alkena adalah sebuah kelompok hidrokarbon (senyawa-senyawa yang hanya mengandung hidrogen dan karbon) yang mengandung ikatan karbon-karbon rangkap (C=C). Dua alkena yang pertama adalah:

etena	C2H4
propena	C3H6

Anda bisa menentukan rumus molekul dari alkena manapun dengan menggunakan rumus umum: C_nH_2n

Contoh di atas dibatasi pada dua alkena yang pertama, karena setelah kedua alkena ini (etena dan propena) terdapat isomer-isomer yang mempengaruhi penamaan.

2.      Isomer dalam Alkena:

1)      Isomer Bangun

Semua alkena yang memiliki 4 atau lebih atom karbon memiliki isomeri bangun. Ini berarti bahwa ada dua atau lebih rumus bangun yang bisa dibuat untuk masing-masing rumus molekul.

Sebagai contoh, untuk C₄H₈, tidak terlalu sulit untuk menggambarkan ketiga isomer bangunnya, sebagaimana ditunjukkan oleh gambar berikut:

2)      Isomeri Geometris (cis-trans)

Ikatan karbon-karbon rangkap (C=C) tidak memungkinkan adanyarotasi dalam struktur. Ini berarti bahwa gugus-gugus CH₃ pada kedua ujung molekul bisa dikunci pada posisinya baik pada salah satu sisi molekul atau pada dua sisi yang berlawanan.

Apabila gugus-gugus berada pada satu sisi disebut sebagai cis2-butena dan apabila gugus-gugus berada pada dua sisi yang berlawanan disebut trans2-butena.

3.      Reaksi-reaksi alkena

Seperti halnya hidrokarbon-hidrokarbon yang lain, alkena akan terbakar di udara atau oksigen, tetapi reaksi-reaksi ini tidak penting. Alkena cukup berharga untuk dihabiskan dengan reaksi-reaksi ini.

Reaksi-reaksi penting yang terjadi semuanya berpusat di sekitar ikatan rangkap. Biasanya, ikatan pi terputus dan elektron-elektron dari ikatan ini digunakan untuk menggabungkan dua atom karbon dengan yang lainnya. Alkena mengalami reaksi adisi.

Sebagai contoh, dengan menggunakan sebua molekul umum X-Y . . .

Elektron-elektron yang agak terekspos dalam ikatan pi akan terbuka bagi serangan sesuatu yang membawa muatan positif. Elektron ini disebut sebagai elektrofil. Terdapat banyak contoh tentang jenis elektron ini dalam pembahasan tentang alkena

B.   TATA NAMA ALKENA

Tata nama alkena menurut IUPAC adalah sebagai berikut:

1. Tentukan rantai induk, yaitu rantai karbon terpanjang dari ujung satu ke ujung yang lain yang melewati ikatan rangkap, berilah nama alkena sesuai jumlah atom C pada rantai induk.

2. Penomoran. Penomoran dimulai dari ujung rantai induk yang terdekat dengan rangkap.

3. Jika terdapat cabang berilah nama cabang dengan alkil sesuai jumlah atom C cabang tersebut. Jika terdapat lebih dari satu cabang, aturan penamaan sesuai dengan aturan pada tatanama alkana.

4. Urutan penamaan: nomor cabang-nama cabang-nomor rangkap-rantai induk

Contoh:

3-metil-1-butena (benar)    2-metil-3-butena (salah)

C.   SIFAT ALKENA

·         Sifat-sifat fisik alkena

1.      Titik Didih

Masing-masing alkena memiliki titik didih yang sedikit lebih rendah dibanding titik didih alkana yang sama jumlah atom karbonnya. Etena, propena dan butena berwujud gas pada suhu kamar, selainnya adalah cairan.

C₁ sampai C₄ pada suhu kamar berbentuk gas

C₅ ke atas pada suhu kamar berbentuk cair

Satu-satunya gaya tarik yang terlibat dalam ikatan alkena adalah gaya dispersi Van der Waals, dan gaya-gaya ini tergantung pada bentuk molekul dan jumlah elektron yang dikandungnya. Gaya Van der Waals adalah gaya antar molekul pada senyawa kovelen. Untuk gaya Van der Waals pada alkena yang bersifat non-polar disebut gala London (dipil sesaat). Makin besar Mr senyawa alkena, gaya Van del Waals makin kuat, sehingga titik didih (T_D) makin tinggi. Masing-masing alkena memiliki 2 lebih sedikit elektron dibanding alkana yang sama jumlah atom karbonnya.

2.      Kelarutan

Alkena hampir tidak dapat larut dalam air, tapi larut dalam pelarut-pelarut organik, seperti lemak dan minyak.

·         Kereaktifan Kimiawi

1.      Ikatan dalam alkena

Sifat-sifat ikatan kimia dalam senyawa etena yang mengandung ikatan karbon rangkap dua (C=C) berlaku pada ikatan C=C dalam alkena yang lebih kompleks.

Etena digambarkan sebagai berikut:

Ikatan rangkap antara atom karbon adalah dua pasang elektron bersama. Salah satu dari pasangan elektron dipegang pada sebuah garis lurus antara dua inti karbon, tapi pasangan lainnya dipegang dalam sebuah orbital molekul di atas dan di bawah bidang molekul. Orbital molekul adalah sebuah ruang dalam molekul dimana terdapat kemungkinan besar untuk menemukan sepasang elektron tertentu.

Pada gambar di atas, garis antara kedua atom karbon menunjukkan sebuah ikatan normal - pasangan elektron bersama terletak dalam sebuah orbital molekul pada garis antara dua inti. Ikatan ini disebut ikatan sigma.

Pasangan elektron yang lain ditemukan di suatu tempat dalam bagian berarsir di atas atau di bawah bidang molekul. Ikatan ini disebut ikatan pi. Elektron-elektron dalam ikatan pi bebas berpindah kemanapun dalam daerah berarsir ini dan bisa berpindah bebas dari belahan yang satu ke belahan yang lain.

Elektron pi tidak sepenuhnya dikendalikan oleh inti karbon seperti pada elektron dalam ikatan sigma, dan karena elektron pi terletak di atas dan di bawah daerah kosong dari molekul, maka elektron-elektron ini relatif terbuka untuk diserang oleh partikel lain.

D.   PEMBUATAN ALKENA

1)   Reaksi Alkil Halida

Reaksi ini merupakan reaksi E2 (reaksi biomolekuler). Reaksi eliminasi terhadap alkyl halide dengan memanaskan alkil halida dengan KOH atau NaOCH2CH3 dalam etanol.

                                                                            CH3CH2OH

CH3CHCH3  +  CH3CH2O^-                        CH3CH=CH2 + CH3CH2OH + Br^-

                                                                              panas

2)   Dehalogenasi Vicinil dihalida

Vicinal dihalida adalah suatu alkyl halide yang mempunyai 2 atom halogen yang terikat pada molekul atom karbon yang berbatasan. Reaksi ini juga merupakan reaksi bimolekuler (E₂) antara alkyl halide sekunder dalam basa kuat.

                                                                                                                           aceton

CH2        CH         CH2 +  2NaI                           CH3CH=CH2  +  I2  +  2NaCl

                                                                Cl           Cl

                                         Vicinal dihalida

3)   Reaksi dengan ilid phosponium (reaksi wittig)

Alkena dapat disintesis dari aldehid atau keton menggunakan ilid phosponium. Ilid adalah golongan senyawa karbanionid dimana muatan negative (-) dimantapkan oleh sebuah heteroatom yang berdampingan dan bermuatan (+). Mekanisme reaksi ini adalah:

v  Substitusi nukleofilik (SN2) dari alkyl halide dengan phospin tersier seperti tripenilpospin (nuklepfil kuat, suatu basa lemah).

v  Perlakuan dengan basa kuat seperti n-butillitium (CH3CH2CH2CH2Li), yaitu suatu reaksi dimana produk antara dari posponium mengeliminasi proton dari ilid Metil halida, alkil halida primer, alkyl halide sekunder dapat digunakan dalam reaksi wittig ini.

                                                R                  R’                                           R               R’

                                                        C=O   +   (C6H5)3P=C                          C=C     +   (C6H5)3P=O

                                     R                R’                                               R              R’

                          Aldehid atau Keton      Ylid Phosponium                Alkena              Tripenilpospin oksida

4)   Dehidrasi alkohol

Alkena dapat diperoleh dari dehidrasi alcohol, yaitu suatu reaksi penghilangan air. Alcohol primer, sekunder, maupun tersier dapat dilakukan dehidrasi sehingga menghasilkan alkena. Dihidrasi silakukan dengan adanya asam sulfat maupun asam kuat lainnya. Dehidrasi alcohol sekunder dan alcohol tersier mengikuti reaksi E₁

                                             (CH3)3COH     H2SO4     (CH3)2C=CH2 +  H2O

                                                                        60⁰

                                         t-butil alkohol                        metal propena (isobutilena)

                                             CH3)2C=CH2                H2SO4 P       CH3CH2 +  H2O

                                                                                          100⁰

                                              ^{2 propanol                                           propena (propilena)}  

                                           CH3CH2OH       H2SO4 P       CH2=CH2  +  H2O

                                                                            180⁰

                                                ^{etanol                                              etena (etilena)}

5)   Hidrogenasi Alkuna

Hidrogenasi alkuna merupakan reduksi ikatan phi dan adisi atom terhadapmolekul. Ada 2 kemungkinan adisi atom tersebut yaitu: adisi sin (cis) dan anti (trans). Jika atom ditambahkan pada sisi yang sama daro molekul, adisi tersebut disebut dengan adisi sin. Sedangkan apabila adisi ditambahkan pada sisi yang berlawanan, maka terjadi adisi anti.

Adisi sin:

                                                                                                 CH3           CH3

CH3            C            C          CH3   +  H2                     C=C

                                                                                                                     H             H

                                Adisi anti/ trans:

                                                                                                                                              CH3                   H

                                                                                                                                       78⁰

                          CH3            C            C            CH3   +  LiC2H5           NH2                       C=C       

                                                                                                                                     NH4Cl

                                                                                                                                                    H                CH3

E.   REAKSI-REAKSI PADA ALKENA

1.      Reaksi adisi

Reaksi-reaksi penting yang terjadi semuanya berpusat di sekitar ikatan rangkap. Biasanya, ikatan pi terputus dan elektron-elektron dari ikatan ini digunakan untuk menggabungkan dua atom karbon dengan yang lainnya. Alkena mengalami reaksi adisi.

Sebagai contoh, dengan menggunakan sebua molekul umum X-Y

Elektron-elektron yang agak terekspos dalam ikatan pi akan terbuka bagi serangan sesuatu yang membawa muatan positif. Elektron ini disebut sebagai elektrofil.

Beberapa jenis reaksi adisi yaitu:

·         Adisi hidrogen dan Halogen ( Hidrogenasi and Halogenasi )

            Ikatan pi dari alkena akan terpecah dari masing-masing pasangan elektonnya akan membentuk ikatan sigma yang baru ( atom karbon sp² akan terhibridisasi membentuk atom karbon sp³ ).

Hidrogenasi alkena dengna katalis akan menghasilkan alakana

Reaksi Hidrogenasi adalah sebagai berikut:

CH₃CH = CH₂ + H₂            CH₃CH2CH3

Halogenasi alkena akan menghasilkann dihaloalkana

Reaksi Halogenasi adalah sebagai berikut:

                                                    X

R₂C = CHR  +  X₂           R₂C         CHR

                                                                X

            Penambahan brom pada senyawa berikatan rangkap dilakukan sebgai salah satu identifikasi adanya ikatan rangkap. Reaksi dilakukan dengan menggunakan larutan bromin pada CCl₄. Adanya ikatan rangkap ditujukkan dengan hilangnya warna coklat dari brom.

Proses reaksinya adalah sebagai berikut:

                                                      Br

CH₃CH = CHCH₃ +  Br₂  → CH₃CH      CHCH₃   2,3-dibromobutena

          2-butena              coklat                        Br (tidak berwarna)

·         Adisi Halida Hidrogen (Hidrohalegenasi)

Hidrogen halida akan ditambahkan pada ikatan pi alkena membentuk alkil halida. Reaksi ini merupakan adisi elektrofilik.

Reaksi Adisi Halida Hidrogen adalah sebagai berikut:

                                    CH₂ = CH₂  +  HX  →  CH₃CH₂X

                                         Etilena                                   etil halida

Jika suatu alkena adalah alken asimetris (gugus terikat pada dua karbon sp³ yang berbeda), maka kemungkinan akan terbentuk 2 produk yang berbeda dengan adanya adisi HX.                                                          

                                                                                           CH₃

            CH₃CH  ≠  CHCH₃                               CH₃CH  ≠  CH₂

                              Alkena simetris                                            Alkens asimetris

                                                                              H                Cl

Alkena simetris  :  CH₃CH  =   CHCH₃    CH₃CH        CHCH₃

                                     2-butena                                2-klorobutena

Alkena asimetris :

                                                              CH₃CH       CH₂Cl   1-kloropropana

            CH₃CH  =   CH₂                          Cl

                                                               CH₃CH       CH₃      2-kloropropana

Alkena asimetris adalah alkena seperti propena atau but-1-ena dimana gugus-gugus atau atom-atom yang terikat pada kedua ujung ikatan rangkap C=C tidak sama.
Sebagai contoh, pada propena terdapat satu hidrogen dan sebuah gugus metil pada salah satu ujung, tetapi terdapat dua atom hidrogen pada ujung yang lain dari ikatan rangkap.

Dengan alkena-alkena yang tidak simetris ini, ada kemungkinan diperoleh dua produk berbeda selama beberapa reaksi adisi.
Selama adisi sebuah molekul HX pada propena, pada dasarnya salah satu dari kedua reaksi berikut ini bisa terjadi:

atau reaksi berikut:

Reaksi mana yang akan terjadi tergantung cara mengadisi HX ke ikatan rangkap.

Markonikov mengemukakan suatu teori untuk mengetahui pada rantai karbon yang mana atom H akan terikat. Menurut Markonikov, dalam adisi HX pada alkena asimetris, H⁺ dari HX akan menyerang ikatan rangkap karbon yang mempunyai jumlah atom H terbanyak. Dengan aturan Markonikov tersebut, maka produk yang akan terbentuk dapat diprediksi, seperti pada contoh berikut ini

Lokasi atom H                   Cl

CH₃CH = CH₂    CH₃CH     CH₃

                                        2-kloropropana

            Lokasi atom H      

                                                                        CH₃

                         CH₃                                             

                                                                          Cl

Adisi asam halogen dapat mengikuti aturan Markonikov apabila berada dalam kondisi tanpa adanya peroksida dan berlangsung.

·         Hidrobrominasi Alkena

Adisi hidrogen halida menggunakan HBr dan adanya peroksida (ROOR) disebut hidrobrominasi dan adisi yang terjadi adalah adisi anti Markonikov. Hal ini disebabkan oleh terbentuknya radiakl Br⁺ dari HBr. Ion Br⁺ ini akan menyerang ikatan rangkap atom karbon yang mempunyai jumlah atom H terbanyak dan membentuk radikal bebas yang stabil.

Reaksi hidrobrominasi adalah sebagai berikut:             Br

CH₃CH  =   CH₂ +  HBr      CH₃       CH₂      CH₂                            

                     

Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut:

1.      R−O−O−R           2 R−O

2.      R−O  +  H−Br → R−O−H  +  Br

3.      CH₃CH  =   CH₂  +  Br →  CH₃       CH     CH₂

                                                                     Br

4.      CH₃     CH    CH₂  +  HBr  →  CH₃     CH₂    CH₂    +   Br⁺

                      Br                                              Br

·         Adisi H₂SO₄ dan H₂O

Adisi asam sulfat pada alkena akan menghasilkan alkil hidrogen sulfat, yang selanjutnya akan digunakan dalam sintesis alkohol atau eter

                                                      OSO₃H

CH₃CH  =   CH₂  +  H−OSO₃H →  CH₃CH −  CH₃

                                                        2-propil hidrogen sulfat

Pada larutan asam kuat (seperti larutan asam sulfat), air ditambahkan pada ikatan rangkap untuk menghasilkan alkohol. Reaksi ini disebut hidrosi alkena.

                                            OH

CH₃CH  =   CH₂  +  H₂O    CH₃CH −  CH₃

                    Propena                                       2-propanol (60%)

·         Hidrasi menggunakan Merkuri asetat

Reaksi merkuri asetat Hg(O₂CCH₃)₂ dan air pada alkena disebut oksimerkurasi. Produk oksimerkurasi biasanya direduksi dengan Natrium borohidrid (NaBH₄), suatu rangkaian reaksi yang disebut demerkurasi. Reaksi ini terdiri dari 2 tahap reaksi yaitu adisi elektrofilik dari ⁺HgO₂OCH₄ diikuti dengan serangan nukleofil H₂O.

Proses reaksi Oksimerkurasi adalah sebagai berikut:

                                                                                      OH

CH₃CH₂CH₂CH = CH₂    CH₃CH₂CH₂CHCH₂

            1-pentena                                                     HgO₂CCH₃

Proses reaksi Demerkurasi adalah sebagai berikut:

                          OH                                                           OH

CH₃CH₂CH₂CHCH₂− HgO₂CCH₃    CH₃CH₂CH₂CHCH₃  +  Hg

·         Adisi Boran

Diboran (B₂H₄) adalah gas beracun yang dibuat dari reaksi Natrium borohidrid dan Boron trifluorida (3 NaBH₄ + 4 BF₃ → B₂H₆ + 3 NaBF₄). Pada larutan dietil eter, diboran terdisosiasi membentuk boran (BH₃). Boran akan bereaksi dengan alkena membentuk organoboran (R₂B). Reaksi ini teridri dari 3 langka reaksi. Dalam masing-masing tahap, satu gugus alkil ditambahkan dalam boran sampai semua atom hidrogen telah digantikan oleh gugus alkil. Reaksi ini disebut hidroborasi.

Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut:

Tahap 1

                         H                            BH₂

CH₂ = CH₂  +   B – H   →  CH₃ − CH₂

Tahap 2

CH₂ = CH₂  +   CH₃CH₂BH₂   →  (CH₃CH₂)₂BH

Tahap 3

CH₂ = CH₂  +   (CH₃CH₂)₂BH  →  (CH₃CH₂)₂B   Trietil  boran

            Organoboran selanjutnya akan dioksidasi menjadi alkohol dengan hidrogen peroksida dalam larutan basa.

2.      Reaksi Oksidasi

Alkena dapat dioksidasi menjadi berbagai macam produk, tergantung dari pereaksi yang digunakan. Secara umum, reaksi ikatan, rangkap karbon – karbon bisa diklasifikasikan menjadi :

1.      Oksidasi ikatan pi tanpa pemecahan ikatan sigma ( ikatan C – C )

Produk reaksi ini bisa berupa 1,2 diol atau epoksida, tergantung dari pereaksi yang digunakan. Secara umum, reaksi ikatan rangkap karbon-karbon bisa diklasifikasikan menjadi:

π

                                                     O                                 OH OH     

C ═ C                               C – C                         atau        − C – C−

                                                                  Epoksida                              1,2-diol atau glikol

Reaksi alkena dengan asam peroksikarboksilat (RCO₃H atau ArCO₃H) berupa asam peroksibenzoat ( C₆H₅CO₃H ) dan m – kloroperoksibenzena dalam pelarut CHCl₃ atau CCl₄ akan menghasilkan epoksida atau oksiran.

                                                          Cl            O                                  O      Cl           O

   −CH═CH₂ +            −COOH →            −CH–CH +            −COH

                                        Stirene                             Asam                                         Pheniloksiran  (95%)         Asam

                                                                         m-khloroperoksibenzoat           (Stiren oksida)                m-klorobenzoat

Apabila sikloalkana direaksikan dengan OsO atau larutan KMnO₄ dingin akan menghasilkan 1,2 diol.

CH₂ = C  CH₂−CH₂ⁿ  CH₂−CH₂ + MnO₂

     etilena           O        O          OH    OH

                             Mn               1,2-etanadiol

                                      O        O             

            Reaksi dengan permanganat dingin disebut Baeyer Test,yaitu reaksi untuk

            mengetahui ada tidaknya ikatan rangkap.Adanya ikatan rangkap ditunjukkan dengan hlangnya warna ungu dari KMnO₄ . Pereaksi yang umum digunakan untuk mengubah alkena menjadi 1,2 diol dengan yield yang tinggi adalah Osmonium tetraoksida diikuti dengan reduksi menggunakan pereaksi Na₂SO₃ atau NaHSO_3.

H

H

                                                     H                                                              _H 

                  OSO₄                                 Na₂SO₃                                      + Os

Sikloheksana                            O       O                                                         OH

                                                       Os         O                        OH

                                                                 O                                  cis – 1,2 - siklopentanadiol

                                                                          

1.      Oksidasi ikatan pi diikuti pemecahan ikatan sigma

Apabila oksidasi ikatan pi disertai dengan pemecahan ikatan sigma, maka akan dihasilkan keton, asam karboksilat, maupun aldehid.

Jika masing – masing karbon alkena tidak terikat dengan atom hidrogen maka oksidasi akan menghasilkan keton.

 H3C        CH3                           H3C                             CH3

      C ═ C          [O]                 C ═ O  +   O ═ C

H3C         CH3                          H3C                                CH3

keton

           

Reksi kedua ozonolis adalah oksidasi atau reduksi dari ozonida. Jika ozonida mengalami reduksi, salah satu karbon tersubstitusi dari alkena akan memebentuk aldehid. Sebaliknya jika terjadi oksidasi, akan terbentuk asam karboksilat.

Oksidasi:

        H3C             CH3                                                                                     

              O       O                                                    O                           O                       

         C                   C                          H₂O₂ H⁺   CH₃COH        +     CH₃CCH₃

      H          O              CH3                                       asetaldehid                   aseton

                     

                      Membentuk aldehid           membentuk keton

Reduksi:

        H3C             CH3                                                                                     

              O       O                                                    O                           O                       

         C                   C                          Zn         CH₃CH          +     CH₃CCH₃

      H          O              CH3               H⁺, H₂O       asetaldehid                   aseton

                     

                      Membentuk aldehid           membentuk keton

Sumber:

Anonim, 2009. fygy.files.wordpress.com/2009/.../z-isi-tugas-ko.d.... Diakses 19 Oktober2012.

Anonim.id.wikipedia.org/wiki/Alkena . Diakses 19 Oktober 2012.

Jim Clark, 2007www.chem-is-try.org/.../alkena/pengantar_alkena/ . Diakses 19 Oktober 2012.

Jim Clark, 2007. www.chem-is-try.org/...reaksi.../reaksi.../adisi_elek.... Diakses 19 Oktober 2012.

Sukarmin, 2009. www.chem-is-try.org/materi_kimia/.../alkena/ .  Diakses 19 Oktober 2012.