KONTROL KINETIKA DAN KONTROL
TERMODINAMIKA DALAM SISTENSIS ORGANIK
Sebuah reaksi
samping adalah reaksi kimiayang terjadi pada saat yang sama
sebagai reaksi utama itu sendiri, tapi pada tingkat lebih rendah. Ini
mengarah pada pembentukan produk samping , yang
mengurangi hasil produk utama:
Di
sini P 1 adalah produk utama jika k 1 > k 2 . Produk
samping P 2 umumnya juga tidak diinginkan dan harus dipisahkan dari
produk utama yang sebenarnya (biasanya dengan cara yang kompleks).
Dalam
sintesis organik
B
dan C dari persamaan di atas biasanya mewakili senyawa yang
berbeda. Namun, B dan C juga bisa menjadi posisi berbeda dalam sebuah
molekul. Koneksi yang dapat bereaksi dalam posisi berbeda disebut ambifungsionalatau ambident .
Reaksi
samping juga disebut sebagai reaksi persaingan [2] [3] ketika
senyawa berbeda (B, C) bersaing untuk reaktan lain (A). Jika reaksi sekunder terjadi
sesering reaksi utama, ini disebut sebagai reaksi paralel [4] (terutama
dalam istilah kinetika, lihat di
bawah ).
Mungkin
juga ada hubungan yang lebih rumit. Senyawa A
dapat bereaksi reversibel tetapi cepat terhadap substansi B (dengan
kecepatan k 1 ) atau ireversibel tapi perlahan (k 1 >
k -1 >> k 2 ) menjadi substansi C:
Reaksi
terhadap zat C tidak dapat diubah karena secara termodinamika sangat
stabil. Dalam hal ini, B adalah kinetik dan C produk termodinamika dari
reaksi. Jika
reaksi dilakukan pada suhu rendah dan diakhiri setelah waktu yang singkat,
orang berbicara tentang kontrol kinetik , produk kinetik B akan
terbentuk terutama. Jika reaksi dilakukan pada suhu tinggi dan untuk waktu
yang lama (maka energi aktivasi yang diperlukan untuk reaksi membentuk C
tersedia), yang semakin terbentuk dari waktu ke waktu, salah satunya berbicara
tentang kontrol termodinamika; produk termodinamika C terbentuk.
Kondisi
reaksi samping
Dalam
sintesis organik, peningkatan suhu biasanya menghasilkan lebih banyak produk
sampingan. Karena ini umumnya tidak diinginkan, suhu rendah ("kondisi
ringan") dipilih. Hubungan antara reaksi yang bersaing biasanya dapat
dipengaruhi oleh perubahan suhu, karena energi aktivasi mereka biasanya
berbeda. Reaksi dengan energi aktivasi tinggi dipercepat lebih kuat dengan
meningkatkan suhu daripada reaksi dengan energi aktivasi
rendah. Posisi kesetimbangan juga bergantung pada
suhu. [
Pertimbangan
murni kinetika reaksi memberi kesan bahwa sebenarnya hanya perkiraan laju
reaksi yang menjadi tujuan pertimbangan ini. The kinetika reaksi tapi digunakan
oleh ahli kimia di tingkat yang sangat kuat, desain reaksi. Di sini, dua bidang
utama kimia fisik bersaing satu sama lain:
✓yang termodinamika , perubahan energi dalam sistem
kimia ditandai dalam reaksi dan dengan demikian kritis keseimbangan
seinstellungen menjelaskan ( termodinamika )
✓kinetika , yang terutama menggambarkan kecepatan
reaksi.
Perlu
dicatat bahwa reaktivitas dan stabilitas termodinamika ( sistem stabil
termodinamika ) tidak berkorelasi satu sama lain. Ini berarti bahwa reaksi
sering berjalan yang secara termodinamika sangat menguntungkan (yaitu negatif
delta G besar seperti campuran gas oksigen-hidrogen) tanpa aktivasi tertentu (
sistem metastabil ).
Ada fenomena serupa dari sudut pandang kinetik: reaksi yang berlangsung sangat cepat seringkali tidak menghasilkan produk yang paling stabil secara termodinamika.
Alasan untuk reaktivitas yang lebih atau kurang tinggi ada pada energi aktivasi mencari apa yang dibutuhkan untuk menjalankan respons. Ini selalu terkait langsung dengan keadaan transisi reaksi kimia. Jika keadaan transisi relatif tinggi dalam hal energi, reaksi hanya berlangsung dengan jumlah energi yang relatif besar (suplai energi - biasanya panas). Namun, jika energi keadaan transisi relatif rendah, reaksi sering berlangsung hampir secara sukarela dengan laju reaksi yang tinggi.
Jika dimungkinkan untuk mencapai dua keadaan transisi yang berbeda secara energik dengan produk berikutnya dari produk antara suatu reaksi, produk reaksi yang sama sekali berbeda dapat dihasilkan dengan prosedur reaksi yang berbeda:
Dalam ilustrasi di atas, reaksi maju lebih cepat daripada reaksi sebaliknya. Produk antara Z terbentuk dengan cepat, kemudian B pertama dan kemudian C.
Ini adalah salah satu instrumen terpenting dalam manajemen reaksi organik. Ini akan dijelaskan dengan menggunakan contoh sederhana: Dalam hidrolisis 1-kloro-2-butena, zat antara (kation alil) dengan 2-buten-1-ol (produk yang dikontrol secara termodinamika)) dan 1-buten-3-ol ( produk yang dikendalikan secara kinetis) dua produk diperoleh:
Jika
reaksi berlangsung dalam kondisi yang relatif ringan, terutama 1-buten-3-ol
terbentuk dengan sangat cepat. Sebaliknya, jika campuran reaksi dipanaskan
untuk jangka waktu yang lebih lama, 2-buten-1-ol khususnya akan terbentuk.
Alasannya bisa dilihat pada grafik berikut.i
Hidrolisis-kloro-2-butena
melalui kation alil menjadi 2-buten-1-ol dan 3-butena-2-ol dijelaskan dalam
grafik ini berdasarkan perantara (kation alil menengah). Hal berikut ini
berlaku untuk laju reaksi individu:
Mendominasi pada suhu sedang reaksinya. Rute yang secara termodinamika kurang disukai diambil dan, yang terpenting, 1-buten-3-ol terbentuk. Namun, jika lebih banyak energi yang disuplai, reaksi balik yang lebih lambat lebih disukai dan, dari kation alil, diambil jalur yang lebih buruk secara energetik kurang menguntungkan (melalui energi aktivasi yang lebih besar) ke produk termodinamika yang lebih disukai.
✓Jika produk yang secara termodinamika kurang disukai
terbentuk, reaksinya disebut kontrol kinetik.
✓ Sebaliknya, jika produk yang lebih stabil secara
termodinamika terbentuk meskipun laju reaksi lebih rendah, ini disebut kontrol
termodinamika dari suatu reaksi.
Skema
reaksi yang disederhanakan dari reaksi paralel ini dengan reaksi yang dapat
dibalik :
Jika
reaksi balik sangat, sangat lambat dibandingkan dengan reaksi maju ( ), reaksi
balik juga dapat diabaikan.
Enolat
kinetik bisa didefinisikan yaitu enolat yang terbentuk pada sisi keton yang
kurang tersubstitusi. Lain halnya dengan enolat termodinamik bisa dijabarkan
yakni enolat yang terbentuk di sisi keton yang lebih tersubstitusi. Ini dapat
diartikan sama halnya alkena, suatu enol atau enolat 4 akan lebih stabil pada
posisi yang lebih tersubstitusi.
Daftar
pustaka
https://www.slideshare.net/mobile/tbdidisupriadi/kimia-fisika-organik
PERMASALAHAN:
1.
Energi aktivasi berkaitan dengan stabilitas karbokation yang
terbentuk. Karbokation tersebut dapat menjadi lebih stabil. Namun apa penyebab
karbo kation tersebut dapat menjadi lebih stabil?
2.
Situasi yang terjadi pada penambahan asam kuat (HCl) dengan suhu
yang berbeda ke diena tertentu seperti butadiena. Ada dua produk yang
terbentuk yaitu 1,2-produk dan 1,4-produk. Mengapa butadiena jika direaksikan
dengan suhu yang lebih tinggi menghasilkan produk (1,4) yang lebih stabil?
3.
Mengapa suhu menjadi kunci utama dalam kestabilan relatif dan
kecepatan relatif dalam memgontrol agar produk yang diperoleh lebih stabil dan
banyak ?
4.
Bagaimana cara kita untuk memperoleh produk hasil reaksi yang
stabil dari kontrol kinetika dan termodinamika ?
5.
Enolat kinetik adalah enolat yang terbentuk pada sisi keton yang kurang
tersubstitusi.Sedangkan enolat termodinamik yaitu enolat yang terbentuk pada
sisi keton yang lebih tersubstitusi. Hal ini dapat dijelaskan yaitu sama
seperti alkena, suatu enol atau enolat akan lebih stabil pada posisi yang lebih
tersubstitusi. Mengapa bisa demikian?
6.
Penambahan serbuk Zn dan pengaliran gas nitrogen termasuk kedalam kontrol
kinetik atau kontrol termodinamika? Mengapa?
7.
berdasarkan penjelasan mengenai gambar dibawah ini tentang pembentukan enol
melalui reaksi subtitusi α menggunakan katalis asam dan basa:
Dapat
dilihat dari gambar bahwa asam dan basa sama-sama dapat membentuk enol. Manakah
yang lebih cepat antara reaksi substitusiα dengan katalis asam atau reaksi
subtitusi dengan α katalis basa yang lebih cepat ?
Berikut link video diskusi peemasalahan kelompok 2
Komentar
Posting Komentar