Kontrol Kinetika & Kontrol Termodinamika dalam Kimia Organik

 Kontrol kinetika dan kontrol termodinamika dalam sintesis organik

Reaksi kimia dapat dijelaskan dengan istilah termodinamika dan kinetika. Dalam termodinamika mempelajari energi dan transformasinya. Kinetika berhubungan dengan laju reaksi (seberapa cepat reaksi terjadi). Kontrol termodinamika atau kinetika didalam suatu reaksi kimia, dapat menentukan komposisi campuran produk reaksi ketika jalur reaksi bersaing mengarah ke produk yang berbeda serta selektivitas reaksi terhadap kondisi lingkungan saat reaksi berlangsung. Kondisi yang dimaksud ialah suhu,tekanan atau pelarut yang mempengaruhi jalur reaksi. 

Gambar tersebut menunjukkan bahwa profil energi reaktan A berubah menjadi produk B. Dalam grafik 7-1a, produk B memiliki energi yang lebih rendah dari bahan A. Dalam grafik 7-1b, A dan B memiliki energi yang sama. Dalam grafik 7-1c, B memiliki energi yang lebih tinggi dari A. Pada saat kesetimbangan, konsentrasi A dan B konstan, tetap tidak perlu sama. Sistem ini dikatakan dinamik, yakni A terus berubah menjadi B dan B terus berubah menjadi A. Reaksi bolak-balik ini berlangsung dengan laju yang sama sehingga konsentrasi A dan B konstan. Dari sinilah, Termodinamika menyatakan bahwa "seberapa banyak reaktan dan produk diperoleh pada saat kesetimbangan, tetapi tidak menyatakan seberapa cepat kesetimbangan tercapai".

       Sementara untuk kinetika, seberapa cepat kesetimbangan diperoleh? Diperhatikan kembali gambar grafik 7-1a dan grafik 7-1b. Reaktan A mengikuti suatu jalur reaksi yang memanjat suatu " Bukit Energi " saat diubah menjadi produk B. Energi aktivasi (Ea) adalah energi minimum yang dibutuhkan agar bahan dasar dapat melampaui "Bukit Energi". Grafik 7-1a menunjukkan energi aktivasi 1 (Ea1) untuk A menuju B dan energi aktivasi 2 (Ea2) Untuk B kembali ke A. Karena Ea1 < Ea2, dibutuhkan energi yang lebih sedikit untuk A menuju B dibandingkan B menuju A. Hal ini dapat digunakan untuk memperoleh lebih banyak B daripada A saat kesetimbangan tercapai. 

Kinetika dan Termodinamika Pada Enol

     Reaksi substitusi alfa melibatkan reaksi elektrofil dengan anion enol atau enolat. Enol merupakan senyawa yang mengandung gugus fungsi alkena dan alkohol. Enol berada pada kesetimbangan dengan keton atau aldehida komposisinya. Seperti yang ditunjukkan gambar dibawah ini : 

Dimisalkan pada reaksi metil keton yang direaksikan dengan LDA yang akan menghasilkan lithium enolat pada sisi metil . Pada reaksi ini, enolat yang terbentuk sangat cepat sehingga dinamakan Enolat Kinetika. Seperti ditunjukkan oleh gambar :

Alasan mengapa enolat kinetika cepat terbentuk ialah 1). Proton pada gugus metil lebih asam; 2). Terdapat 3 H alfa pada sisi metil; 3). Terdapat hambatan sterik pada saat penyerangan LDA disisi lain gugus karbonil. 

Reaktivitas Enol

   Pada pembelajaran kinetik membuktikan bahwa enol bukan merupakan tautomer keton melainkan merupakan spesial reaktif pada reaksi substitusi α. Laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi enol, bukan dengan konsentrasi keto. Karena konsentrasi enol biasanya rendah, harus sesegera mungkin ditambahkan enol yang baru agar reaksi substitusi α tetap berlangsung. Pembentukan tautomer enol dikatalisis oleh asam atau basa seperti yang ditunjukkan oleh gambar :

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa asam dan basa dapat digunakan untuk membentuk enol dalam reaksi substitusi α. 

Daftar Pustaka

https://www.slideshare.net/tbdidisupriadi/kimia-fisika-organik

Leswara, N. D. 2008. Menyingkap Tabir Kimia Organik : Panduan Belajar Mandiri. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC

Permasalahan 

Berdasarkan penjelasan mengenai gambar dibawah ini tentang pembentukan enol melalui reaksi substitusi 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 substitusi α dengan katalis asam atau reaksi substitusi α dengan katalis basa yang lebih cepat membentuk enol? 

Permasalahan Kelompok 2

Erma Johar :

 Energi aktivasi berkaitan dengan stabilitas karbokation yang terbentuk. Karbokation tersebut dapat menjadi lebih stabil. Namun apa penyebab karbo kation tersebut dapat menjadi lebih stabil?

Nabila Zahrah :

 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?

Sandi : 

=>Mengapa suhu menjadi kunci utama dalam kestabilan relatif dan kecepatan relatif dalam memgontrol agar produk yang diperoleh lebih stabil dan banyak ?

Risa Novalina Ginting :

Bagaimana cara kita untuk memperoleh produk hasil reaksi yang stabil dari kontrol kinetika dan termodinamika ?

Wisliana :

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?

Susilawati : Penambahan serbuk Zn dan pengaliran gas nitrogen termasuk kedalam kontrol kinetik atau kontrol termodinamika? Mengapa?

Link YouTube Pembahasan Permasalahan :

https://youtu.be/60pmF0awNwg