Pertemuan6 Pembentukan dan Reaktivitas Senyawa Organometalik

Pembentukan dan Reaktivitas Senyawa Organometalik

Senyawa organologam pertama yang ditemukan oleh cadet pada tahun 1760. Namun senyawa organometal yang ia hasilkan bukanlah hasil yang diharapkan dari reaksi kalium asetat dan arsen trioksida . oleh karena itulah ada yang tidak setuju dengan pendapat bahwa cadet yang pertama mensintesis senyawa organometal. Senyawa organologam adalah suatu senyawa di mana atom-atom karbon dari gugus organik terikat kepada atom logam.  Senyawa organologam merupakan senyawa yang setidaknya minimal terdapat satu atom karbon dari gugus organik yang berikatan langsung dengan atom logam. Senyawa yang mengandung ikatan karbon dengan fosfor, arsen, silikon, ataupun boron termasuk dalam katagori ini, tetapi untuk senyawa yang mengandung ikatan antara atom logam dengan oksigen, belerang, nitrogen, ataupun dengan suatu halogen tidak termasuk sebagai senyawa organologam.

Sebagai contoh suatu alkoksida seperti (C3H7O4)Ti bukan termasuk senyawa organologam, karena gugus organiknya terikat pada Ti melalui atom oksigen. Sedangkan senyawa (C6H5)Ti(OC3H7)3 adalah senyawa organologam karena terdapat satu ikatan langsung antara karbon C dari gugus fenil dengan logam Ti. Dari bentuk ikatan pada senyawa organologam, senyawa ini dapat dikatakan sebagai jembatan antara kimia organik dan anorganik.

Senyawa kompleks organologam adalah senyawa kompleks yang memiliki ikatan logam-karbon antara satu sampai delapan atom karbon dalam ligan hidrokarbon terikat ke logam. Haptisitas mendeskripsikan jumlah atom dalam ligan yang mempunyai interaksi koordinatif dengan logamnya dan jumlah ini diberi simbol h. Senyawa kompleks organologam juga mempunyai suatu aturan dalam menghitung jumlah elektron sama seperti aturan oktet (aturan 8 elektron) pada kimia golongan utama. Aturannya adalah Aturan 18 Elektron. Aturan 18 elektron adalah aturan yang menghitung jumlah elektron valensi pada logam pusat yang berjumlah 18 elektron. Sama seperti halnya aturan oktet, aturan 18 elektron ini juga mempunyai banyak pengecualian. Namun, aturan ini masih dapat dijadikan pedoman untuk kompleks kimia organologam terutama ligan yang mengandung akseptor-π yang kuat.

Senyawa organologam umumnya bersifat memiliki atom karbon yang lebih elektronegatif daripada kebanyakan logamnya. Ada beberapa kecenderungan jenis-jenis ikatan yang terbentuk pada senyawaan organologam:

a.       Senyawa ionik dari logam elektropositif

Senyawa organologam yang relatif sangat elektropositif umumnya bersifat ionik, tidak larut dalam pelarut organik, serta sangat reaktif terhadap udara dan air. Senyawa ini terbentuk bila suatu radikal pada logam terikat pada logam dengan keelektropositifan yang sangat tinggi, misalnya logam alkali atau alkali tanah. Kestabilan dan kereaktifan senyawa ionik bergantung pada kestabilan radikal organiknya.

b.      Senyawaan organotimah yang memiliki ikatan σ (sigma)

Senyawa ini memiliki ikatan σ yang terbentuk antara gugus organik dan atom logam dengan keelektropositifan rendah. Jenis ikatannya dapat digolongkan sebagai ikatan kovalen (walaupun masih ada sifat ionik) dan sifat kimianya adalah dari sifat kimia karbon yang disebabkan oleh beberapa faktor berikut:

1.      Kemungkinan penggunaan orbital d yang lebih tinggi, seperti pada SiR4 yang tidak tampak dalam CR4.

2.      Kemampuan donor alkil atau aril dengan pasangan elektron menyendiri seperti pada Pet3, Sme2 dan sebagainya.

3.      Keasaman Lewis sehubungan dengan kulit valensi yang tidak penuh seperti pada BR3 atau koordinasi tak jenuh seperti pada ZnR2.

4.   Pengaruh perbedaan keelektronegatifan antara ikatan logam-karbon (M-C) atau karbon-karbon (C-C).

c.       Senyawa organologam yang terikat secara nonklasik Dalam banyak senyawaan organologam terdapat suatu jenis ikatan logam pada karbon yang tidak dapat dijelaskan dalam bentuk ikatan ionik atau pasangan elektron. Senyawa ini terbagi menjadi dua golongan:

1.      Senyawa organologam yang memiliki gugus-gugus alkil berjembatan

2.   Senyawa organologam yang terbentuk antara logam-logam transisi dengan alkena, alkuna, benzena, dan sistem cincin lainnya seperti C5H5 ^- .

Fungsi utama senyawa organologam adalah sebagai katalis pada reaksi kimia.

Terdapat dua macam ikatan organologam, yaitu :

·  Ikatan ionik. Ikatan ionik organologam terbentuk dari unsur yang sangat elektropositif yaitu unsur pada golongan I, II, dan III. Organologam dengan yang berikatan secara ionik bersifat tak larut dalam pelarut hidrokarbon dan mudah teroksidasi.

·         Ikatan kovalen. Ikatan kovalen organologam  yang mudah menguap terbentuk dari logam Zn, Cd, Hg, dan logam non-transisi gologan III (kecuali aluminium), IV, dan V. Ikatan kovalen ini terbentuk dengan cara memberikan satu elektron tunggalnya, baik dari logam maupun unsur organiknya, untuk dipakai secara bersama. Sifat dari senyawa organologam dengan ikatan kovalen ini mudah menguap, larut dalam pelarut organik, dan tidak larut dalam air.

Reaksi-reaksi Pembentukan Organologam

1.   Reaksi Logam langsung ; sintesis yang paling awal oleh ahli kimia Inggris, Frankland  dalam tahun 1845 adalah interaksi antara Zn dan suatu alkil Halida. Adapun yang lebih berguna adalah penemuan ahli kimia Perancis, Grignard yang dikenal sebagai pereaksi Grignard. Contohnya interaksi Magnesium dan alkil atau aril Halida dalam eter:

                 Mg + CH₃I → CH₃MgI

Interaksi langsung alkil atau aril Halida juga terjadi dengan Li, Na, K, Ca, Zn dan Cd.

2.   Penggunaan zat pengalkilasi. 
Senyawa ini dimanfaatkan untuk membuat senyawa organologam lainnya. Kebanyakan Halida nonlogam dan logam atau turunan Halida dapat dialkilasi dalam eter atau pelarut hidrokarbon, contohnya:

               PCl₃ + 3C₆H₅MgCl  → P(C₆H₅)₃ + 3MgCl₂

               VOCl₃ + 3(CH₃)₃SiCH₂MgCl → VO(CH₂SiMe₃)₃ + 3MgCl₂

3.   Interaksi Hidrida Logam atau nonlogam dengan alkena atau alkuna.

Contoh:    1/2 B₂H₆ + 3 C=C → B-(C=C)₃

4.   Reaksi Oksidatif adisi. Reaksi yang dikenal sebagai reaksi Oksa dimana Alkil atau Aril Halida ditambahkan pada senyawa logam transisi Koordinasi tidak jenuh menghasilkan ikatan logam Karbon.

          Contohnya:   RhCl(PPh₃)₃ + CH₃I → RhClI(CH₃)(PPh₃)₂ + PPh₃

5.   Reaksi Insersi yaitu reaksi yang menghasilkan ikatan-ikatan dengan Karbon, sebagai

      Contoh:

                   SbCl₅ + 2HC v:shapes="_x0000_i1025"> CH→Cl₃Sb(CH=CHCl)₂           

Senyawa organometalik dapat dicontohkan pada reaksi reagen Grignard.

Reaksi Grignard adalah reaksi kimia organologam di mana alkil - atau Aril-magnesium halides (reagen Grignard) menambah gugus karbonil Aldehida atau keton. Reaksi ini adalah alat penting untuk pembentukan ikatan antar karbon. Reaksi Halida organik dengan magnesium bukan reaksi Grignard, tetapi menyediakan peraksi Grignard. Pereaksi Grignard memiliki rumus umum RMgX dimana X adalah sebuah halogen, dan R adalah sebuah gugus alkil atau aril (berdasarkan pada sebuah cincin benzen). Pereaksi Grignard sederhana bisa berupa CH3CH2MgBr.

Sebuah contoh dari reaksi grignard

Reaksi dan pereaksi Grignard ditemukan oleh dan diberi nama sesuai dengan penemunya yaitu  kimiawan Perancis François Auguste Victor Grignard (Universitas Nancy, Perancis), yang dianugerahi Nobel Kimia tahun 1912 ini bekerja Grignard reagen mirip dengan menghasilkan reagen karena keduanya nukleofil kuat yang dapat membentuk ikatan antar karbon yang baru.

Reagen Grignard berfungsi sebagai nukleofil, menyerang atom karbon elektrofilik yang hadir dalam ikatan polar gugus karbonil. Penambahan pereaksi Grignard untuk karbonil biasanya hasil melalui keadaan transisi enam-beranggota cincin.

Mekanisme dari reaksi Grignard:

Namun, dengan pereaksi Grignard terhalang, reaksi dapat melanjutkan dengan transfer elektron tunggal. Jalur serupa diasumsikan untuk reaksi lain dari reagen Grignard, misalnya, dalam pembentukan ikatan antara karbon-fosfor, timah-karbon, karbon-silikon, boron-karbon dan karbon-heteroatom.

Senyawa Organologam

SIFAT FISIK

·         Organolithium

Berupa cairan atau padatan bertitik leleh rendah, dan berupa kristal putih (metillithium); Larut dalam senyawa hidrokarbon dan cairan nonpolar. Tingkat penguapan tinggi.

·         Organonatrium dan Organokalium

Tidak larut dalam senyawa hidrokarbon; Mudah menguap.

·         Organomagnesium

Berupa kristal

·        Organomerkuri

Berupa padatan kristal; Lebih larut dalam cairan organik daripada air; Pada alkil atau aril cairan nonpolar, mudah menguap, beracun, tidak berwarna, padatan bertitik leleh rendah;

·        Organoaluminium

Berupa cairan

SIFAT KIMIA

·         Organolithium

Lebih reaktif dibandingkan pereaksi grignard; Bereaksi cepat dengan oksigen, biasanya secara spontan menyala dalam udara, dengan cairan air, dan dengan uap air.

·         Organonatrium dan Organokalium

Sangat reaktif; Terhidrolisis kuat dalam air.

·         Organomagnesium

Reaktif; Mudah teroksidasi oleh udara; Mudah terhidrolisis.

·         Organomerkuri

Zat kovalen nonpolar; Tidak reaktif terhadap udara dan air;

·        Organoaluminium

Reaktif; Tidak menyala dalam udara dan tidak meledak dalam air;

PERMASALAHAN

1. Mengapa reaksi Halida organik dengan magnesium yang bukan merupakan reaksi Grignard, tetapi menyediakan peraksi Grignard?
2. Bagaimana kestabilan dan kereaktifan senyawa ionik bergantung pada kestabilan radikal organiknya?
3. Senyawa (C6H5)Ti(OC3H7)3 adalah senyawa organologam karena terdapat satu ikatan langsung antara karbon C dari gugus fenil dengan logam Ti. Mengapa dari bentuk ikatan pada senyawa organologam, senyawa ini dapat dikatakan sebagai jembatan antara kimia organik dan anorganik?