MANIPULASI GUGUS FUNGSI (Oxidation And Reduction Protocols)

Reduksi

Reaksi reduksi adalah reaksi antara suatu senyawa dengan hidrogen. Pada reaksi reduksi, hidrogen yang dipakai tidak hanya hidrogen bebas, tetapi juga hidrogen dari sumber lain. Reaksi reduksi yang juga dikenal sebagai reaksi hidrogenasi banyak terjadi di dalam sistem biologi, namun reaksi di dalam sistem ini adalah reaksi reduksi sistem enzim. Contoh:

Oksidasi

Reaksi oksidasi adalah reaksi antara suatu senyawa dengan oksigen. Pada reaksi oksidasi, oksigen yang dipakai tidak hanya gas oksigen bebas, tetapi juga oksigen dari sumber lain, misalnya dari pekat, dalam suasana asam dan suasana alkalis, dan lain-lain. Reaksi oksidasi banyak terjadi di dalam sistem biologi, namun reaksi di dalam sistem ini adalah reaksi sistem enzim. Contoh:

Oxidation and Reduction in Organic Chemistry

Oksidasi senyawa organik dapat menghilangkan kerapatan elektron pada karbon yang disebabkan oleh pembentukan ikatan antara karbon dan atom yang lebih elektronegatif (biasanya O, N, atau halogen) atau dengan pemutusan ikatan antara karbon dan atom kurang elektronegatif (biasanya H). Sebaliknya, reduksi organik menghasilkan penguatan kerapatan elektron pada karbon yang disebabkan oleh pembentukan ikatan antara karbon dan atom yang kurang elektronegatif atau dengan pemutusan ikatan antara karbon dan atom yang lebih elektronegatif. 

Singkatnya :

Oksidasi mengurangi densitas elektron pada karbon dengan :

-         Membentuk salah satu dari ini : C-O; C-N; C-X

-         Memutuskan ikatan ini : C-H

Reduksi meningkatkan kerapatan elektron pada karbon dengan :

-         Membentuk ini: C-H

-         Memutuskan salah satu dari ini : C-O; C-N; C-X

Berdasarkan definisi ini, maka reaksi klorinasi metana untuk menghasilkan klorometana adalah oksidasi karena ikatan C-H rusak dan terbentuk ikatan C-Cl. Sedangkan, pada konversi alkil klorida menjadi alkana melalui pereaksi Grignard diikuti oleh protonasi adalah reduksi karena ikatan C-Cl rusak dan terbentuk ikatan baru C-H. Berikut skemanya :

Namun pada contoh lain, reaksi alkena dengan Br2 menghasilkan 1,2-dibromide adalah reaksi oksidasi karena dua ikatan C-Br terbentuk, tetapi reaksi alkena dengan HBr menghasilkan alkil bromida bukanlah oksidasi maupun reduksi karena ikatan C-H dan C-Br terbentuk.

Berikut daftar senyawa berdasarkan peningkatan tingkat oksidasinya :

Alkana berada pada tingkat oksidasi terendah karena mereka memiliki jumlah maksimum ikatan C-H per karbon, dan CO2 berada pada tingkat tertinggi karena memiliki kemungkinan jumlah maksimum ikatan C-O per karbon. Setiap reaksi yang mengubah senyawa dari tingkat yang lebih rendah ke tingkat yang lebih tinggi adalah oksidasi, setiap reaksi yang mengubah suatu senyawa dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah adalah reduksi, dan setiap reaksi yang tidak mengubah tingkat bukanlah oksidasi maupun reduksi.

Oxidation Of Alcohols

        Oksidasi alkohol (mengandung satu ikatan C-O) dapat menghasilkan salah satu aldehida atau keton (C = O memiliki dua ikatan C-O) atau asam karboksilat (RCO2H memiliki tiga ikatan C-O). Dalam setiap kasus, kelompok fungsional terbentuk tergantung pada jenis alkohol yang teroksidasi dan zat pengoksidasi bekas. Ini adalah karbon yang mengandung gugus OH yang teroksidasi, dan alkohol primer (1 ° ROH, misalnya, RCH2OH) memiliki dua hidrogen pada karbon itu. Jika agen pengoksidasi kuat digunakan (seperti asam kromat, disebut oksidasi Jones), maka kedua ikatan C-H ini akan diganti dengan ikatan C-O, menghasilkan dalam produk asam karboksilat. Jika agen pengoksidasi lebih selektif digunakan (seperti itu sebagai PCC atau mereka dalam oksidasi Swern), maka alkohol hanya akan sebagian teroksidasi untuk menghasilkan produk aldehida (hanya satu ikatan C-H yang diganti).

Karena alkohol sekunder (2 ° ROH, misalnya, R2CHOH) hanya memiliki satu hydrogen pada karbon yang mengandung gugus OH, ia hanya dapat memberikan satu oksidasi. treatment alkohol sekunder dengan berbagai oksidator (misalnya, Jones, PCC, atau Swern) akan membeli produk keton. Alkohol tersier (3°ROH, mis., R3COH) tidak memiliki hidrogen pada karbon alkohol, jadi tidak berguna reaksi oksidasi akan terjadi.

Common Reduction Reactions And Reducing Agents

Reagen hidrida

        Reagen hidrida (lithium aluminium hidrida, LiAlH4, dan natrium borohidrida, NaBH4) adalah sumber dari reaksi hidrida nukleofilik “H: -.”

hidrida dengan hasil elektrofil karbon yang sesuai menghasilkan pengurangan itu karbon (dengan meningkatkan jumlah ikatan C-H). Reaksi senyawa karbonil dengan lithium aluminium hidrida (LAH) umumnya memberikan alcohol produk (setelah bekerja), dengan pengecualian amida, yang memberikan produk amina. Sodium borohidrida kurang reaktif dibanding LAH. Itu tidak bereaksi dengan ester, amida, atau asam karboksilat, sehingga digambarkan sebagai "selektif" untuk aldehida dan keton. Sodium borohidrida juga gagal mengurangi nitroalkana atau alkil halida, sehingga LAH harus digunakan dalam reaksi tersebut. Dengan memvariasikan kelompok-kelompok pada aluminium, reaktivitas yang berbeda dapat dicapai. Salah satu reagen yang bermanfaat adalah diisobutilaluminium hidrida (DIBAL-H). Ini pereaksi selektif hanya sebagian mengurangi asam klorida, ester, dan nitril berikan produk aldehida (penambahan hidrida ke ikatan rangkap C≡N menghasilkan C = N ikatan ganda yang terhidrolisis menjadi ikatan ganda C = O saat bereaksi).

Permasalahan:

1. 

Pada contoh kedua, ada rantai tiga karbon pada benzena tersebut, KMnO4 memotong rantai dan menghasilkan hanya satu atom C (asam karboksilat). Apa produk lainnya, yang terbentuk selain itu? 

Apakah 2 karbon-rantai yang telah terpisah teroksidasi juga, sehingga akan menghasilkan H3C-COOH? Atau apakah hanya sebagai etana ?

2. Mengapa pada sewaktu alkohol dioksidasi menjadi aldehida atau keton dan kemudian menjadi asam karboksilat, jumlah ikatan di antara atom karbon reaktif dan atom oksigen meningkat dari satu menjadi dua dan menjadi tiga?

3. Reaksi reduksi adalah reaksi antara suatu senyawa dengan hidrogen. Pada reaksi reduksi, hidrogen yang dipakai tidak hanya hidrogen bebas, tetapi juga hidrogen dari sumber lain. Reaksi reduksi yang juga dikenal sebagai reaksi hidrogenasi, yang banyak terjadi di dalam sistem biologi, lalu apakah fotosintesis pada tanaman juga merupakan reaksi oksidasi reduksi? Jika iya, kenapa rekasi oksidasi reduksi itu bisa terjadi pada fotosintesis?