POSTED ON

Sintesis Alkuna

Pada bahasan kali ini saya akan sedikit memaparkan tentang sintesis alkuna yang memiliki ikatan rangkap tiga. Dimana ada beberapa proses yaitu sebagai berikut:

1. Melalui alkilasi

Ketika diperlakukan atau direaksikan dengan basa kuat seperti NaNH2, vicinal dihalide akan akan mengalami reaksi Elektrofilik 2 (E2) dehydrohalogenation (hilangnya HX x2) untuk membentuk produk alkyne (alkuna). Dihalide ini dapat disiapkan dengan penambahan bromin maupun  klorin pada suatu alkena, jadi strategi dua langkah ini dapat digunakan untuk mengkonversi alkena menjadi  alkyne.

Alkilasi sesuai namanya merupakan reaksi yang mana terjadinya penambahan suatu gugus alkil pada suatu kerangka molekul. Cara paling umum dalam mensintesis atau membuat suatu alkuna adalah melalui jalur alkilasi.

muatan negatif dan pasangan elektron bebas pada karbon menyebabkan anion acetylide menjadi sangat nukleofilik. Oleh karenanya, anion ini akan mampu bereaksi dengan suatu elektrofil (mis : alkil halida), menggantikan halida dan menghasilkan produk berupa produk alkuna yang baru.

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

Sintesis alkyne dari alkyne lain (RC≡CH → RC≡CR′)

Dalam sintesis propargylic alkohol, terlihat terjadi reaksi alkynyl nucleophile (anion RC≡CNa atau Grignard menghasilkan magnesium RC≡CMgBr, keduanya dibuat dari alkyne RC≡CH) dengan electrophile karbonil untuk menghasilkan produk alkohol. Reaksi-jenis nucleophiles tersebut akan mengalami reaksi SN2 dengan alkil halides untuk memberikan lebih banyak produk subtitusi alkyne. Dengan dua langkah ini urutan (diikuti oleh alkilasi deprotonation), asetilena dapat dikonversi untuk terminal alkyne, dan terminal alkyne dapat dikonversi ke internal alkyne. Karena reaksi anion basa kuat, Halida alkil yang digunakan harus metil atau 1°; Jika tidak, eliminasi E2 disukai atas mekanisme substitusi SN2.

Alkilasi atau Gugus alkil merupakan gugus univalen yang diperoleh dari alkana yang telah diambil satu atom hidrogen. Dalam Literatur lain, Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H₂SO₄, HCl, AlCl₃(Asam kuat Lewis).Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:

RH + CH₂=CR’R’’ ---------> R-CH₂-CHR’R”

·         Alkuna terminal tidak biasa untuk hidrokarbon sederhana karena dapat dideprotonasikan (pKa = 26) menggunakan basa yang tepat (biasanya NaNH2, pKa = 36) untuk menghasilkan karbanion.

·         Karboksil asetilid adalah nukleofil C yang baik dan dapat mengalami reaksi substitusi nukleofilik (biasanya SN2) dengan 1o atau 2o alkil halida (Cl, Br atau I) yang memiliki C elektrofilik untuk menghasilkan alkuna internal.

·         Alkil halida 3o lebih mungkin untuk menjalani eliminasi.

·         Salah satu dari atom H terminal pada asetilena ( ) dapat menyediakan akses subtitusi ke monosubtitusi ( dan simetris  atau tidak simetris ( alkuna disubtitusi .

·         Perhatikan bahwa karena produk tersebut juga alkuna, itu juga dapat mengalami reaksi lain.

 2. Melalui reaksi yang dikatalisis oleh Palladium 

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 activatig 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 productyang sedikit namun Pd cukup mahal dan sulit dihilangkan. Salah satu bagian dari reaksi cross-coupling adalah rreaksi Sonogashira-Hagiwara cross coupling. Jenis katalis palladium yang sering digunakan yaitu Pd(PPh3)4, atau PdCl2(PPh3)2 karena sifatnya yang stabil.

Contoh sintesis terbaru pada gambar di bawah merupakan sintesis di-tert-butil-tersubstitusi fenilena etinilena dimer, trimer, tetramer, dan pentamer. Reaksi di-tert-butil iodobenzene 182 dengan TMSA terjadi dibawah kondisi sonogashira yang dikatalisis oleh PdCl2(PPh3)2 (0,4 mol%)/CuI (0,4 mol%) dengan adanyatriethylamine/THF sebagai pelarut pada suhu kamar.

untuk hidrogenasi alkuna, Paladium dapat juga digunakan untuk mensintesis
alkuna. Berikut ini adalah contoh reaksinya:






Penggunaan sistem reagen baru PdCl2 (PPh3)2 − InBr3 untuk mengkatalisis reaksi
cross-coupling dari berbagai aril iodida dengan beberapa alkuna terminal
dijelaskan. Turunan alkuna fungsional yang sesuai dihasilkan dalam hasil yang
bagus hingga sangat baik. Selain itu, jumlah katalitik InBr3 efektif
mengkatalisis siklikdisi intramolekular 2-phenylethynylaniline untuk membentuk
kerangka indole dalam hasil tinggi.

1. 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 :

Reaksi metathesis yang sudah ada dan kebanyakan digunakan adalah metathesis dari alkena. Oleh karenanya sedang dikembangkan lebih lanjut mengenai metathesis dari alkuna terutama dari segi katalis reaksi.

Permasalahan :

1. bagaimana sintesis alkuna secara komersil ?
2. bagaimana pembuatan katalis logam palladium untuk sintesis alkuna ?