Pembentukan dan Reaktifitas Senyawa OrganoMetalik (OrganoLogam)

PEMBENTUKAN DAN REAKTIFITAS SENYAWA ORGANOMETALIK

Pada dasarnya cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang ikatan antara senyawa organik (mengandung atom karbon) dan anorganik (logam) yaitu organometalik. Organometalik sangat erat kaitannya dengan logam-logam yang terikat dengan Karbon. Tetapi perlu diketahui bahwa senyawa organometalik sangat kompleks susunannya.

Sebelum membahas lebih lanjut mengenai pembentukan dan reaktifitas dari Senyawa Organometalik, terlebih dahulu kita harus mengetahui apa yang dimaksud dengan Senyawa Organometalik itu sendiri ? pada dasarnya yang dimaksud dengan Senyawa Organometalik merupakan suatu senyawa yang memiliki ikatan antara logam dengan karbon. Logam yang terikat dengan karbon ini dapat berupa logam transisi, logam golongan alkali serta logam-logam lainnya.

Sifat senyawa organometalik yang umum ialah atom karbon yang lebih elektronegatif daripada kebanyakan logamnya. Senyawa komplek logam (biasanya logam-logam transisi) merupakan senyawa yang memiliki satu atau lebih ikatan logam-karbon. Senyawa organometalik terdiri dari atom pusat dan ligan.

Beberapa senyawa organometalik ada yang tidak berikatan lansung dengan atom karbon seperti pada kompleks phospine, logam hidrida, organosilikon, organoboron dan lainnya. Ada beberapa logam yang berikatan langsung dengan unsur karbonnya namun bukan termasuk senyawa organometalik, yaitu logam karbida dan logam sianida. Fungsi utama senyawa organomatalik adalah sebagai katalis pada reaksi kimia. Dalam hal ini perlu diketahui bahwasannya reaksi pada senyawa organometalik ini bisa dibilang sangat kompleks hal ini dikarenakan pada reaksinya melibatkan reaksi-reaksi ligan organik dan bagaimana ligan tersebut berikatan dengan atom logam.

Aplikasi senyawa organometalik yang mungkin paling menonjol adalah sebagai katalis. Sebagai contoh apabila kita memiliki senyawa organik A dan B, dimana kita berkeinginan untuk menggabungkan rantai karbon milik A dan B. Agar kedua senyawa tersebut dapat bergabung maka dibutuhkanlah suatu katalis organologam dimana dia akan melakukan berbagai macam reaksi sampai senyawa A dan B bisa bergabung dan katalis itu sendiri akan melepaskan diri. Terdapat banyak cara yang menghasilkan ikatan-ikatan logam dengan Karbon yang berguna kedua logam non transisi dan transisi. Adapun reaksi terbagi menjadi reaksi logam secara langsung, penggunaan zat pengalkilasi, interaksi hidrida logam atau nonlogam dengan alkena atau alkuna, reaksi oksidatif adisi, dan reaksi insersi. Berikut ini akan dijelskan lebih lanjut mengenai reaksi-reaksi yang terjadi pada senyawa Organometalik, yaitu sebagai berikut :

a.  Konsep dasar Organometalik dan Reaksi-reaksi Pembentukan Organometalik

Pada dasarnya Organometalik prinsipnya yaitu atom-atom Karbon dari gugus organik terikat kepada atom logam. Konsep ini yang mendasari Organometalik, sehingga banyak cara untuk menghasilkan ikatan-ikatan logam pada Karbon yang berguna bagi kedua logam transisi dan non-transisi. Reaksi-reaksi pembentukan organometalik, yaitu sebagai berikut :

1.      Reaksi Logam  Langusng

Pada dasarnya Reaksi Logam Langsung merupakan suatu 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, yaitu sebagai beikut :

Mg + CH₃I → CH₃MgI

Selain Mg Reaksi Logam Langsung para pembentukan Organologam juga terjadi pada  alkil atau aril Halida juga terjadi dengan Li, Na, K, Ca, Zn dan Cd. Beirkut ini akan dijelaskan lebih lanjut mengenai Pereaksi Grignard pada Senyawa Organometalik, yaitu sebagai berikut :

Reagensia (pereaksi) Grignard adalah produk reaksi radikal bebas antara logam magnesium dan suatu senyawa organohalogen dalam suatu pelarut eter. Yang termasuk Reagensia Grignard adalah organomagnesium halida (RMgX). Seperti yang telah dijelaskan diatas contoh dari reaksi Grignard, berikut ini yaitu bentuk umum dari reaksi Grignard, yaitu sebagai berikut :

Reaksi bersifat umum dan tidak terlalu bergantung pada sifat gugus R. alkil halida primer, sekunder, dan tersier, serta alilik dan benzilik semuanya membentuk reagensia Grignard. Alkil fluorida tidak bereaksi dengan magnesium dalam eter. Alkil klorida cenderung bereaksi dengan lambat, dan aril halida tidak bereaksi. Alkil bromida dan alkil iodida keduanya dengan cepat bereaksi dengan magnesium, tapi bro omida lebih sering digunakan karena lebih murah dan mudah diperoleh.

2.       Penggunaan Zat Pengalkilasi

Pada dasarnya senyawa ini dimanfaatkan untuk membuat senyawa organometalik lainnya. Kebanyakan Halida nonlogam dan logam atau turunan Halida dapat dialkilasi dalam eter atau pelarut hidrokarbon, misalnya perhatikan contoh dibawah ini :

PCl₃ + 3C₆H₅MgCl  → P(C₆H₅)₃ + 3MgCl₂

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

3.       Interaksi Hidrida Logam atau Nonlogam dengan Alkena atau Alkuna

Reaksi dari interaksi hidrida logam atau nonlogam dengan alkena atau alkuna ini dapat dicontohkan sebagai berikut :

1/2B₂H₆ + 3 C=  C → B - (C = C)₃

4.      Reaksi Oksidatif Adisi

 Pada reaksi olsidatif adisi yang dikenal sebagai reaksi Oksa.Reaksi ini terjadi 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

Pada dasarnya reaksi Inerisasi ini yaitu reaksi penyisipan. Dimana pada reaksi ini akan  menghasilkan ikatan-ikatan dengan Karbon, sebagai contoh:

                     SbCl₅ + 2HC CH → Cl₃Sb(CH = CHCl)₂

                                                                                           

Atom pusat dari suatu senyawa kompleks yang digunakan antara lain logam-logam transisi deret pertama seperti: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, dan Zn (HIjazi et al, 2008). Ligan dari suatu senyawa komplek dapat mempengaruhi bentuk geometri dari senyawa organometalik itu sendiri sehingga dapat dimanfaatkan dalam berbagai reaksi kimia. Tabel dibawah ini akan menjelaskan tentang perbedaan jenis ligan yang terikat pada atom pusat, dimana memberikan bentuk geometri yang berbeda dan perbedaan reaksi yang mampu dikatalisisnya.

Senyawa komplek organometalik  dengan perbedaan ligan, geometri, dan reaksi yang dapat dikatalisisnya (Blaser et al, 2000).

Metal oxidation state	Example	Geometry	Preferred reaction
Ni0	Ni(CO4)	Tetrahedral	Ligan dissociation
Pd0	Pd(PR3)2	Linear	Oxidative addition
NiII Pd II	ArPd(PR3)2X	Square planar	Reductive elimination
RhI  Ir I	Rh(PR3)3X2	Square planar	Oxidative addition
Ru II	Ru(PR3)3X2	Trigonal pyramid l	Ligan dissociation Oxidative addition
Ru II Rh III	Rh(Pr3)3XH2	Octahedral	Reductive elimination
Ir III

b.    Tata Nama Senyawa Organomrtalik

1.      Di beri nama sebagai alkil logam (satu kata)

 Contoh: CH3 – CH2 – CH2 – Li (n-propalium)                

  (CH3CH2)4Pb   (tetratimbal)

2.      Jika logam terdapat pada anion organik atau suatu karbon, maka diberi nama sebagai turunan anorganiknya

Contoh: CH3 – MgBr   (metilmagnesium bromida)          

               Ph – HgBr   (fenilmerkuri klorida)

3.      Senyawa silikon dan beberapa metaloid lain di beri nama sebagai turunan (derivat) hidridanya dengan satu suku kata.

Contoh: SiH4   (silana)        

       (CH3)2SiH2   (dimetilsilana)

c.      Jenis Ikatan pada Senyawa Organometalik

Pada dasarnya ada 2 jenis ikatan yang terjadi pada Senyawa Organometalik, yaitu ikatan Ionik dan ikatan Kovalen, yaitu akan dijelaskan sebagai berikut :

a.      Ikatan Ionik

Ikatan Ionik merupakan ikatan yang terbentuk dari unsur yang sangat elektropositif. yaitu unsur pada golongan I, II, dan III. Organometalik dengan yang berikatan secara ionik bersifat tak larut dalam pelarut hidrokarbon dan mudah teroksidasi. Kestabilan dan kereaktifan senyawaan ionik ditentukan dalam satu bagian oleh kestabilan ion karbon. Garam logam ion-ion karbon yang kestabilannya diperkuat oleh delokalisasi elektron lebih stabil walaupun masih relatif reaktif.

                

b.      Ikatan Kovelen

Ikatan kovalen organometalik  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 organometalik dengan ikatan kovalen ini mudah menguap, larut dalam pelarut organik, dan tidak larut dalam air.

d.    Reaktifitas Reagensia Grignard

Dalam kebanyakan senyawa organik. Karbon tidak mengemban muatan parsial apapun atau mengemban muatan positif parsial. Dalam suasana reagensia Grignard karbon terikat pada suatu unsur elektropositif, dan karena itu mengemban suatu  parsial negatif.  

Karbon dengan muatan parsial negatif (karena Mg elektropositif), karbon ini mempunyai karakter seperti karbanion.

e.      Reaksi yang Melibatkan Reagensia Grignard

Reaksi terpenting Reagensia Grignard ialah reaksi dengan senyawa karbonil. Dalam suatu karbonil (C =O) elektron dalam ikatan karbon-oksigen ditarik kearah oksigen yang elektronegatif. Karbon gugus karbonil, yang mempunyai muatan positif parsial, diserang oleh karbon reagensia Grignard yang nukleofilik itu. Reaksi yang melibatkan reagensia Grignard akan dijelaskan dbawah sebagai berikut :

a.      Reaksi RMgX dengan Keton

Bila garam tersebut diolah dengan air atau asam dalam air akan menghasilkan alkohol tersier.

b.      Reaksi RMgX dengan Aldehid

c.       Reaksi RMgX dengan Formaldehid

d.      Reaksi RMgX dengan Karbon Dioksida

f.      Jenis-jenis Senyawa Organometalik

Berikut ini akan dijelaskan mengenai jenis-jenis dari Senyawa Oranometalik, yaitu sebagai berikut :

a.      Senyawa Organotimah

Senyawa organotimah adalah senyawa organometalik yang disusun oleh satu atau lebih ikatan antara atom timah dengan atom karbon (Sn-C). Senyawaan organotimah cenderung memiliki karakter satu atau lebih ikatan kovalen antara timah dan karbon. Metode Grignard, metode ini merupakan metode pertama yang dilakukan di USA dan Eropa Barat dalam memproduksi senyawaan organotimah. Metode ini memerlukan kondisi reaksi yang inert, jauh dari nyala api secara langsung, dan bersifat in situ.

1.      Metode Wurst, persamaan reaksinya dituliskan sebagai berikut :

2.      Metode dengan menggunakan reagen alkil aluminium, metode ini mulai dikenal pada awal tahun 1960-an. Adapun persamaan reaksinya dituliskan sebagai berikut:

                                         

b.   Logam Transisi

1.      Alkil dan Aril Litium (Organolitium

Senyawa Organolitium adalah senyawa Logam Alkali yang mempunyai sifat kelarutan dalam Hidrokarbon atau cairan nonpolar dan penguapan yang tinggi serta mempunyai sifat khas zat Kovalen. . Penggabungan Molekular adalah suatu keistimewaan yang penting dari alkil baik dalam kristal maupun larutan. Jadi dalam Metil lithium atom-atom Li terletak pada sudut-sudut sebuah tetrahedron dengan gugus alkil berpusat pada bidang dihadapannya. Gugus CH3 secara simetris terikat pada tiga atom Li, dan ikatan jembatan alkil ini adalah dari jenis tuna elektron berpusat banyak.

2.      Senyawa Organo-Natrium dan Kalium

Semua senyawa ini benar-benar ionik dan tidak larut sampai batas apa pun dalam hidrokarbon karena sangat reaktif, peka terhadap udara, dan terhidrolisis kuat dalam air. Yang terpenting adalah senyawa natrium dari hidrokarbon asam seperti siklopentadiena, idena, asitilena, dan sejenisnya. Ini diperoleh dari interaksi dengan logam natrium atau natrium yang dihamburkan dalam tetrahidrofuran atau dimetilformamida.

3.      Magnesium

  Pada dasarnya senyawa organik dari Ca,Sr, dan Ba sangat ionik dan relatif tidak berguna, namun senyawa magnesium mungkin adalah yang dipakai paling lias sebagai senyawa organik yang digunakan sangat luas dalam kimia organik dan dalam sintesis senyawa alkil dan aril dari unsur-unsur lain. Senyawa ini adalah jenis RMgX (pereaksi Grignard) dan MgR2. Yang pertama dibuat dengan interaksi langsung logam dengan suatu halida organik RX dalam suatu pelarut yang cocok, biasanya suatu eter seperti dietil eter atau tetrahidrofuran. Reaksinya biasanya paling cepat dalam iodida, RI, dan iod dapat digunakan sebagai suatu pengionisasi. Pereaksi RMgX digunakan in situ. Spesies MgR2 paling baik dibuat dengan reaksi kering.

PERMASALAHAN :

1.      Pada dasarnya ada beberapa senyawa organologam yang tidak berikatan langsung dengan atom karbon seperti pada kompleks Phospine, logam hidrida, organosilikon, organoboron dan sebagainya. Permasalahnnya adalah mengapa hal demikian dapat terjadi ? dan juga jelaskan faktor apa yang mempengaruhinya ?

2.      Tolong jelaskan keterkaitan pereaksi Grignard dengan senyawa organometalik ?

3.      Pada dasarnya senyawa organologam merupakan senyawa dimana minimal terdapat satu atom kerbon dari gugus organic yang berikatan langsung dengan logam pusat. Senyawa yang termasuk dalam organologam adalah senyawa yang memiliki ikatan karbon dengan fosfor , arsen dll. Namun senyawa yang mengandung ikatan antara atom logam dengan oksigen, belereng ,nitrogen maupun dengan halogen tidak termasuk senyawa orgnologam(organometalik). Permasalahannya adalah mengapa senyawa yang mengandung ikatan antara atom logam dengan oksigen, belerang, nitrogen maupun halogen tidak termasuk senyawa organometalik, seperti contoh (C₃H₇O₄) ? jelaskan alasannya ?