Sintesis Alkuna

SYNTHESIS OF ALKYNES

  Alkuna merupakan senyawa organik dimana terdapat ikatan rangkap tiga karbon-karbon yang  terdiri atas tumpang tindih ujung dengan ujung dari duaa orbital hibridi sp untuk membentuk ikatan σ dan tumpang tindih lateral dari dua set orbital p yang sejajar membentuk dua ikatan π yang saling tegak lurus. Alkuna paling sederhana adalah asetilena (etuna) yang digunakan secara industrial sebagai bahan awal pembuatan asetaldehida, asamasetat, dan vinil klorida . HC-CH (etuna). Asetilena dibuat daridekomposisi metana dalam suhu tinggi. Alkuna dapat dengan mudah bereaksi atau kemampuan bereaksi dengan pereaksi-pereaksi alkuna lebih besar, hal ini disebabkan karena ketidak jenuhan alkuna yang cukup tinggi.

Alkuna dapat disintesis dengan beberapa metode, seperti: melalui Alkilasi; dengan reaksi katalis Paladium (Pd); dengan Metatesis 

1.      Reaksi alkilasi

Reaksi alkilasi adalah reaksi yang dapat mengikat gugus alkil ke bingkai molekul. Contohnya yaitu pada asetilida.

Adanya muatan negatif dan pasangan elektron bebas pada karbon membuat ion asetilida dapat bertindak sebagai nukleofil kuat. Anion asetilida dapat bereaksi dengan alkil halida seperti bromometana menghasilkan alkuna baru.

Pasangan elektron bebas pada anion asetilida digunakan untuk membentuk ikatan dengan karbon yang terpolarisasi positif dalam bromometana. Hasilnya,terbentuk ikatan C-C, Br- lepas, dan menghasilkan propuna. Reaksinya dapat kita sebut reaksi alkilasi karena terjadi penambahan gugus alkil pada molekul startingmaterial.

Alkilasi alkuna tidak hanya terbatas pada asetilen saja. Terminal alkuna manapun dapat diubah menjadi bentuk anionnya dan dialkilasi menggunakan suatu alkil halida yang akan menghasilkan produk.

2.      Menggunakan Katalis Pd

Katalis palladium yang paling banyak digunakan untuk reaksi ini adalah Pd(PPh₃)₄ dan bentuk yang lebih stabil dan larut yaitu PdCl₂(PPh₃)₂. Kedua kompleks ini menjadi katalis yang paling banyak digunakan dalam reaksi silang sonogashira berkokatalis copper. Contoh reaksi alkilasi sonogashira berkokatalis copper ini menggunakan aril iodida sebagai pasangan silang dalam preparasi polimer fenilena etinilena atau oligomer.

Beberapa reaksi dalam mensintesis alkuna melalui bantuan katalis Pd salah satunya menggunakan sonogashira protocol yang melibatkan reaksi terminal alkuna dengan organik halida dan suatu basa amina, contohnya Et2NH, dengan adanya sejumlah katalis kompleks Pd-phosphine dan CuI.

Dalam kimia organik dikenal reaksi cross-coupling. Reaksi ini merupakan reaksi dimana dua starting material berbeda, yang mana salah satunya biasanya memiliki activating group, yang akan bereaksi bersama dengan bantuan katalis logam. Hasilnya adalah hilangnya dua activating group dan pembentukan ikatan kovalen yang baru diantara fragmen yang tersisa. Melalui perkembangan metode sintesis, reaksi substitusi ke karbon sp2 dan sp lebih mudah diperoleh yang mana sebelumnya lebih sulit melakukannya menggunakan metode sintesis klasik tanpa penggunaan katalis logam. Katalis logam yang biasa dipakai adalah Nikel dan Palladium. Nikel memiliki sifat reaktifitas yang tinggi tetapi kestabilannya rendah namun nikel tidak mahal dan mudah untuk dihilangkan. Sedangkan Pd, stabil secara kimia dan mudah dikondisikan dan memiliki hasil samping atau by product yang sedikit namun Pd cukup mahal dan sulit dihilangkan. Salah satu bagian dari reaksi cross-coupling adalah reaksi Sonogashira-Hagiwara cross coupling. Jenis katalis palladium yang sering digunakan yaitu Pd(PPh3)4, atau PdCl2(PPh3)2 karena sifatnya yang stabil.

3.      Melalui metathesis

Reaksi metathesis merupakan reaksi pertukaran pasangan ion dari dua elektrolit. Reaksi metathesisi alkuna dikatalisis oleh kompleks logam organotransisi, reaksi jenis ini membentuk ikatan karbon rangkap tiga baru yang lebih sederhana melalui mekanisme Katz. Rekasi metathesis alkuna dikenal 4 jenis yaitu alkyne cross metatheisis (ACM), ring-cross alkyne metathesis (RCAM), ring-opening alkyne metathesis polymerazion (ROAPMP) dan acyclic diyne metathesis polymerazion (ADIMET). Dalam metathesis alkuna ada banyak jenisnya, diantaranya ring-closing alkyne metathesis (RCAM), Nitrile alkyne cross metathesis (NACM), dsb.

Adapun mekanisme dari reaksi metathesis alkuna adalah sebagai berikut :

Permasalahan :

1.      Sintesis alkuna dapat dilakukan dengan 3 cara berbeda-beda seperti yang telah dijelaskan diatas dan apakah terdapat perbedaan hasil akhir apabila sintesis alkuna menggunakan cara yang berbeda-beda?

2.      Dari ketiga cara tersebut, yitu alkilasi, katalis dengan Pd, dan metatesis mana yang lebih baik digunakan untuk mendapatkan alkuna yang terbaik?