Pembentukan Kerangka Karbon dan Transformasi Gugus Fungsi

 A. Kerangka Karbon

Kerangka karbon merupakan rantai atom karbon yang membentuk senyawa organik. Jadi kerangka karbon bisa didefinisikan sebagai tulang punggung dari senyawa organik. Bentuk kerangka karbon dipengaruhi oleh tiga karakteristik yaitu: bentuk, panjang dan jumlah ikatan rangkap. Bentuk kerangka karbon ada 3 bentuk yaitu rantai lurus, bercabang, dan kerangka cincin. 

Proses pembentukan kerangka karbon dapat dilakukan melalui beberapa jenis reaksi kimia organik yakni reaksi adisi dan kondensasi. Adapun proses pembentukan kerangka karbon melalui berbagai reaksi yaitu :

Reaksi Pembentukan Asetal 

Asetal adalah turunan geminal-diether dari aldehida yang dibentuk melalui reaksi dua ekivalen alkohol dan eliminasi air. Asetal merupakan asam yang dikatalis dengan eliminasi air. Pembentukan asetal terjadi ketika gugus hidroksil dari hemiasetal menjadi terprotonasi dan hilang sebagai air. Karbokation yang dihasilkan kemudian dengan cepat diserang oleh molekul alkohol. Hilangnya proton dari alkohol yang melekat menjadikan asetal. Pembentukan asetal menghasilkan berkurangnya jumlah total molekul yang ada (karbonil + 2 alkohol ------> asetal + air)

Ada tujuh langkah yang terlibat dalam pembentukan asetal. Pada contoh ini menggunakan keton sebagai molekul yang bereaksi dengan alkohol..

a. Protonasi gugus karbonil pada molekul keton menggunakan proton dari katalis asam

b. Alkohol digunakan untuk menyerang nukleofilik pada produk yang terbentuk pada langkah pertama

c. Deprotonasi, atau lepaskan proton (H), produk yang terbentuk pada langkah ketiga, untuk membentuk ion hemiasetal dan hidronium 

d. Diambil hemiasetal dan protonasi gugus alkohol menggunakan ion hidronium  

e. Dipindahkan pasangan elektron (titik) dari atom oksigen lain pada produk pada langkah empat untuk membentuk ikatan rangkap dan singkirkan gugus alkohol dari produk. Hasil akhir dari pelepasan gugus alkohol ini adalah pembentukan keton terprotonasi dan hilangnya air .

f. Serangan nukleofilik oleh alkohol

g. Deprotonasi oleh air karbonil pada struktur 1 mengambil proton dari hidronium.

Gugus karbonil 2 terprotonasi diaktifkan untuk adisi nukleofilik alkohol. Struktur 2a dan 2b merupakan mesomer setelah deprotonasi dari struktur 3 oleh air hemiasetal atau hemiketal 4 terbentuk. Gugus  hidroksil pada struktur 4 terprotonasi mengarah ke ion oksonium 6 yang menerima gugus alkohol kedua ke 7 dengan diprotonasi akhir ke asetal 8. Reaksi sebaliknya terjadi dengan menambahkan air dalam media asam yang sama.

Dalam kondisi sangat basa dan netral, asetal kurang reaktif dan sangat stabil sebagai turunan karbonil. Umumnya, asetal mengurangi reaktivitas yang terkait dengan eter yang ditunjukkan oleh asetal selama asam, terutama asam berair tidak mengolahnya. Reaktivitas aldehida dan keton terhadap reagen metalo-hidrida, alkil, dan aril yang sangat nukleofilik adalah salah satu reaksi yang paling berguna dan khas. Reagen kuat ini tidak akan mempengaruhi gugus karbonil setelah diubah menjadi asetal dan mencegah reaksi adisi yang ireversibel. Oleh karena itu, asetal adalah kelompok pelindung yang sangat baik.

Permasalahan :

1. Apabila pereaksi Grignard bereaksi dengan ester dan bukan keton. Jelaskan apakah reaksi tersebut dapat dilakukan tanpa gugus pelindung !

2. Jika gugus fungsi karbonil diubah menjadi asetal, reagen kuat ( reagen metalohidrida) tidak berpengaruh, mengapa hal itu bisa terjadi, jelaskan !

3. Apakah proses terbentuknya asetal hanya dapat dilakukan ketika gugus hidroksil dari hemiasetal menjadi terprotonasi dan hilang sebagai air, jelaskan !