MID KIMIA ORGANIK

Nama      : Ayu Lestari

Nim         : A1C111040

Prodi       : Pendidikan Kimia Reguler 2011

UJIAN MID SEMESTER
MATAKULIAH :KIMIA ORGANIK II
SKS : 3 SKS
WAKTU : Mulai Rabu, 24 April sampai dengan 1 Mei 2013 jam 24.00
DOSEN PENGAMPU : Dr.Syamsurizal, M.Si

1.   Asam karboksilat dapat ditransformasi menjadi beberapa turunan. Buatlah skema reaksi perubahan dari suatu ester menjadi amida selanjutnya target akhirnya adalah benzoil khlorida.
Penyelesaian:
Skema Reaksi perubahan ester menjadi amida dengan target akhir benzoil klorida sebagai berikut:

 Reaksi perubahan ester menjadi amida :Ester dapat dirubah menjadi suatu senyawa amida yaitu dengan mereaksikan senyawa ester tersebut dengan Amonia (NH₃). Dimana pada reaksi ini, ester dapat direaksikan dengan Amonia (NH₃) yang dapat menghasilkan suatu senyawa amida dan juga alkohol. Alkohol disini bertindak sebagai hasil samping dari reaksi tersebut, reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut:

reaksi perubahan amida menjadi Benzoil Klorida :
kemudian untuk dapat mengubah suatu senyawa amida menjadi suatu senyawa asil klorida dimana pada reaksi ini diubah manjadi benzoil klorida. Suatu senyawa amida yang diperoleh dari reaksi diatas (reaksi antara ester dengan NH₃) direaksikan kembali dengan HCl sehingga pada reaksi ini menghasilkan senyawa benzoil klorida dan NH₃. Pada reaksi ini, NH₃ merupakan hasil samping dari reaksi sintesis benzoil klorida tersebut. Adapun reaksinya yaitu :

2.   Temukan manfaat dari benzoil khlorida, jelaskan bagaimana mekanisme senyawa

benzoil khlorida berperan?

Penyelesaian:

C₆H₅COCl merupakan rumus molekul dari benzoil klorida, dimana gugus –COCl terikat langsung pada sebuah cincin benzene.  Senyawa benzoil klorida ini  jauh lebih tidak reaktif jika dibandingkan dengan asil klorida sederhana seperti etanoil klorida. Selain itu Benzoil klorida, juga dikenal sebagai benzenakarbonil  klorida yang merupakan cairan tak berwarna dan berkabut dengan bau yang menusuk. Senyawa ini digunakan sebagai bahan kimia antara dalam pembuatan zat warna,parfum,peroksida, obat-obatan dan resin.Benzoil klorida juga digunakan dalam bidang fotografi dan digunakan dalam proses pembuatan tanin sintetik. Ia sebelumnya digunakan sebagai gas iritan dalam peperangan.

 Ester biasa digunakan dalam pembuatan parfum atau esense dari benzoil klorida
Benzoil klorida memiliki rumus molekul C₆H₅COCl. Gugus -COCl terikat langsung pada sebuah cincin benzen. Senyawa ini jauh lebih tidak reaktif jika dibanding dengan asil klorida sederhana seperti etanoil klorida. Senyawa fenol pertama-tama diubah menjadi senyawa ionik natrium fenoksida (natrium fenat) dengan melarutkannya dalam larutan natrium hidroksida.

Ion fenoksida akan bereaksi lebih cepat jiak direaksikan dengan benzoil klorida dibanding jiak direaksikan dengan  fenol, tetapi walaupun demikian pada saat terjadi reaksi tetap harus dikocok dengan benzoil klorida selama sekitar 15 menit dengan tujuan agar padatan fenol benzoat terbentuk.

3.     Bila benzoil khlorida dikonversi menjadi asam benzoat. Buatlah tiga contoh turunan asam benzoat sebagai model, kemudian jelaskan pengaruh efek resonansi terhadap kekuatan tiga jenis asam benzoat yang anda modelkan.

Penyelesaian:

Beberapa contoh turunan dari asam benzoat adalah sebagai berikut:

a. Parasetamol (Asetaminofen)

Parasetamol atau asetaminen adalah obat analgesik dan antipiretik yang populer dan digunakan untuk melegakan sakit kepala, sengal-sengal dan sakit ringan, serta demam.

b.   Aspirin

Aspirin atau asam asetilsalisilat (asetosal) adalah sejenis obat turunan darisalisilat yang sering digunakan sebagai senyawa analgesik (penahan rasa sakit atau nyeri minor), antipiretik (terhadap demam), dan anti-inflamasi (peradangan). Aspirin juga memiliki efek antikoagulan dan dapat digunakan dalam dosis rendah dalam tempo lama untuk mencegah serangan jantung.

Aspirin

.

c.   Natrium Benzoat

Natrium benzoat yang biasa digunakan sebagai pengawet makanan dalam kaleng. Dimana natrium benzoat merupakan garam atau ester dari asam benzoat (C₆H₅COOH) yang secara komersial dibuat dengan sintesis kimia. Natrium benzoat dikenal juga dengan nama Sodium Benzoat atau Soda Benzoat. Bahan pengawet ini merupakan garam asamSodium Benzoic, yaitu lemak tidak jenuh ganda yang telah disetujui penggunaannya oleh FDA dan telah digunakan oleh para produsen makanan dan minuman selama lebih dari 80 tahun untuk menekan pertumbuhan mikroorganisme.


Pengaruh resonansi 

Resonansi terjadi karena adanya delokalisasi elektron dari ikatan rangkap ke ikatan tunggal. Delokalisasi elektron yang terjadi pada benzena pada struktur resonansi adalah sebagai berikut:

Hal yang harus diperhatikan adalah, bahwa lambang resonasi bukan struktur nyata dari suatu senyawa, tetapi merupakan struktur khayalan. Sedangkan struktur nyatanya merupakan gabungan dari semua struktur resonansinya. Hal ini pun berlaku dalam struktur resonansi benzena, sehingga benzena lebih sering digambarkan sebagai berikut:

Teori resonansi dapat menerangkan mengapa benzena sukar diadisi. Sebab, ikatan rangkap dua karbon-karbon dalam benzena terdelokalisasi dan membentuk semacam cincin yang kokoh terhadap serangan kimia, sehingga tidak mudah diganggu. Oleh karena itulah reaksi yang umum pada benzena adalah reaksi substitusi terhadap atom H tanpa mengganggu cincin karbonnya.

4.   Usulkan turunan asam benzoat yang anda gunakan pada soal no.3 dapat dibiodegradasi oleh suatu mikroorganisme, bagaimana hasil akhir penguraiannya?

Penyelesaian:

Asam O- asetilsalisilat  (aspirin)  adalah  turunan  asam  salisilat  yang  telah  dikenal sebagai  prototip  obat  analgesic  kelompok  NSAIDs.  Stabilitas  senyawa  ini menjadi  salah  satu  kelemahannya , di   samping  efek  sampingnya.  Reaksi  yang  paling  berkontribusi  dalam  degradasi  aspirin  adalah  hidrolisis yang menghasilkan produk asamsalisilat dan asam asetat. Dimana pada reaksi ini berlangsung dalam berbagai pH dan laju reaksinya mengikuti kinetika order pertama semu tetapi dalam suasana yang lebih basa,aspirin terhidrolisis lebih cepat Asam O-(4-klorobenzoil)salisilatmerupakan ester asam salisilat yang dapat mengalami hidrolisis menjadi asam salisilat danasam 4-klorobenzoat.

Kemampuan organisme tertentu untuk menurunkan senyawa aromatik dan hidrokarbon rantai panjang yang luar biasa karena jenis molekul yang stabil untuk menyerang oleh banyak agen aktif kimia. Namun, dibatasi untuk kelompok terbatas bakteri, yang paling menonjol menjadi pseudomonad dan terkait Gram-negatif spesies, dan beberapa jamur. Kapasitas untuk mendegradasi senyawa aromatik karena sintesis enzim yang mengkatalisis penggabungan oxygenase langsung dari oksigen ke dalam molekul substrat. Untuk molekul aromatik, pengenalan gugus hidroksil, dikatalisis oleh enzim oksigenase, efek resonansi yang stabil dari cincin benzena, sehingga membuat lebih rentan terhadap serangan oleh enzim yang mengkatalisis oksigenase lanjut pembukaan cincin. Produk fisi cincin kemudian lebih lanjut dimetabolisme, memproduksi intermediet dari siklus trikarboksilat yang pada gilirannya dimetabolisme melalui siklus itu. Jalur kemungkinan untuk degradasi asam asetilsalisilat oleh Acinetobacter lwoffii.

BIODEGRADASI SENYAWA ORGANIK

Biodegradasi Senyawa Hidrokarbon

Biodegradasi atau penguraian bahan (senyawa) organik oleh mikroorganisme dapat terjadi bila terjadi transformasi struktur sehingga terjadi perubahan integritas molekuler. Proses ini berupa rangkaian reaksi kimia enzimatik atau biokimia yang mutlak memerlukan kondisi lingkungan yang sesuai dengan pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme.

Perputaran karbon di alam tergantung reaksi katabolik mikroorganisme. Biodegradasi hidrokarbon ini merupakan proses kompleks, yang aspek kuantitatif dan kualitatifnya tergantung kepada sifat alami dan jumlah hidrokarbon tersebut, kondisi lingkungan, dan komponen komunitas mikroba.

Laju biodegradasi senyawa hidrokarbon kompleks dengan berat molekul besar seperti senyawa aromatik, resin, dan asfalten lebih lambat dibandingkan dengan senyawa dengan berat molekul rendah. Meski demikian beberapa studi menunjukkan bahwa degradasi pada kondisi optimum terhadap senyawa kompleks memiliki laju yang tinggi.

Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu komponen minyak bumi yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme dan komponen yang sulit didegradasi oleh mikroorganisme (Hadi, 2003).

Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi. Jumlah bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal

Terdapat tiga cara transpor hidrokarbon ke dalam sel bakteri secara umum yaitu :

1.   Interaksi sel dengan hidrokarbon yang terlarut dalam fase air. Pada kasus ini, umumnya rata-rata kelarutan hidrokarbon oleh proses fisika sangat rendah sehingga tidak dapat mendukung.

2. Kontak langsung (perlekatan) sel dengan permukaan   tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel mikroba. Pada kasus yang kedua ini, perlekatan dapat terjadi karena sel bakteri bersifat hidrofobik. Sel mikroba melekat pada permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar dari pada sel dan pengambilan substrat dilakukan dengan difusi atau transpor aktif. Perlekatan ini terjadi karena adanya biosurfaktan pada membrane sel bakteri Pseudomonas.    

3. Interaksi sel dengan tetesan hidrokarbon yang telah teremulsi atau tersolubilisasi oleh bakteri. Pada kasus ini sel mikroba berinteraksi dengan partikel hidrokarbon yang lebih kecil daripada sel. Hidrokarbon dapat teremulsi dan tersolubilisasi dengan adanya biosurfaktan yang dilepaskan oleh bakteri pseudomonas ke dalam medium.

Mekanisme degradasi hidrokarbon di dalam sel bakteri Pseudomonas 

1. Hidrokarbon Alifatik

Pseudomonas sp. menggunakan hidrokarbon tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon ini tidak didegradasi. Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh Pseudomonas sp. meliputi oksidasi molekuler (O2) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.

2. Hidrokarbon Aromatik

Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh bakteri Pseudomonas. Degradasi senyawa hidrokarbon aromatik disandikan dalam plasmid atau kromosom oleh gen xy/E. Gen ini berperan dalam produksi enzim katekol 2,3-dioksigenase.

Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi oleh enzim katekol 2,3-dioksigenase menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat.

Mikroorganisme, terutama bakteri yang mampu mendegradasi senyawa yang terdapat didalam hidrokarbon minyak bumi disebut bakteri hidrokarbonoklastik.  Bakteri ini mampu men-degradasi senyawa hidrokarbon dengan memanfaatkan senyawa tersebut sebagai sumber karbon dan energi yang diperlukan bagi pertumbuhannya. 

Mikroorga-nisme ini mampu menguraikan komponen minyak bumi karena kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersih-an tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida (CO2), bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk seperti asam lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan porositas dan permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila bakteri ini menguraikan minyak bumi.

Berikut adalah reaksi degradasi senyawa hidrokarbon fraksi aromatik oleh bakteri  yang diawali dengan pembentukan Pro-to-ca-techua-te atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubung-an dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat.

Bakteri hidrokarbonoklastik diantaranya adalah Pseudomonas, Arthrobacter, Alcaligenes, Brevibacterium, Brevibacillus, dan Bacillus.  Bakteri-bakteri tersebut banyak tersebar di alam, termasuk dalam perairan atau sedimen yang tercemar oleh minyak bumi atau hidrokarbon. Kita hanya perlu mengisolasi bakteri hidrokarbonoklastik tersebut dari alam dan mengkulturnya, selanjutnya kita bisa menggunakannya sebagai peng-olah limbah minyak bumi yang efektif dan efisien, serta ramah lingkungan.

Pertanyaan:
1. Dari artikel diatas disebutkan bahwa Laju biodegradasi senyawa hidrokarbon kompleks dengan berat molekul besar seperti senyawa aromatic terjadi relative lambat, mengapa demikian dan apa upaya yang dapat dilakukan agar laju dapat dipercepat?

2. Seperti yang kita ketahui bahwa hidrokarbon terdiri dari alkana, alkena dan alkuna. Yang ingin saya tanyakan dari ketiganya manakah yang mudah untuk didegradasi terlebih dahulu oleh bakteri mengapa demikian?