Gugus fungsional asam karboksilat

Asam Karboksilat dan Ester
Asam karboksilat mengandung gugus karbonil dan gugus hidroksil. Walaupun gugus karboksilat merupakan gabungan gugus karbonil dan gugus hidroksil, tetapi sifat-sifat gugus tersebut tidak muncul dalam asam karboksilat karena menjadi satu kesatuan dengan ciri tersendiri. Ester adalah turunan dari asam karboksilat dengan mengganti gugus hidroksil oleh gugus alkoksi dari alkohol.

1. Gugus fungsional Asam Karboksilat (R–CO–OH)
Asam karboksilat memiliki gugus fungsional karboksil (–COOH) dengan rumus umum:

Beberapa contoh asam karboksilat adalah sebagai berikut.

a. Tata Nama Asam Karboksilat
Asam asetat merupakan senyawa pertama yang ditemukan dari golongan asam karboksilat. Oleh sebab itu, penataan nama asam karboksilat umumnya diambil dari bahasa Latin berdasarkan nama sumbernya di alam. Asam format (formica, artinya semut) diperoleh melalui distilasi semut, asam asetat (acetum, artinya cuka) dari hasil distilasi cuka, asam butirat (butyrum, kelapa) ditemukan dalam santan kelapa, dan asam kaproat (caper, domba) diperoleh dari lemak domba. Menurut sistem IUPAC, penataan nama asam karboksilat diturunkan dari nama alkana, di mana akhiran -a diganti -oat dan ditambah kata asam sehingga asam karboksilat digolongkan sebagai alkanoat. Beberapa nama asam karboksilat ditunjukkan pada Tabel 6.11.
Tabel 6.11 Penataan Nama Asam Karboksilat Menurut Trivial dan IUPAC

Rumus	Nama Trivial	Nama IUPAC
H–COOH	Asam format	Asam metanoat
CH3–COOH	Asat asetat	Asam etanoat
CH3–CH2–COOH	Asam propionat	Asam propanoat
CH3–(CH2)2–COOH	Asam butirat	Asam butanoat
CH3–(CH2)3–COOH	Asam valerat	Asam pentanoat
CH3–(CH2)4–COOH	Asam kaproat	Asam heksanoat
CH3–(CH2)5–COOH	Asam enantat	Asam heptanoat
CH3–(CH2)6–COOH	Asam kaprilat	Asam oktanoat
CH3–(CH2)7–COOH	Asam pelargonat	Asam nonanoat
CH3–(CH2)8–COOH	Asam kaprat	Asam dekanoat

Pemberian nomor atom karbon pada asam karboksilat menurut sistem IUPAC dimulai dari atom karbon gugus karbonil dengan angka 1,2,3, dan seterusnya. Adapun trivial menggunakan huruf unani, seperti α, β, γ dan dimulai dari atom karbon nomor 2 dari sistem IUPAC. Contoh penataan nama asam karboksilat:

Untuk gugus karboksil yang terikat langsung pada gugus siklik, penataan nama dimulai dari nama senyawa siklik diakhiri dengan nama karboksilat, seperti ditunjukkan berikut ini.

Contoh Penamaan Asam Karboksilat Tuliskan nama untuk asam karboksilat berikut.

Rantai induk mengandung enam atom karbon atau suatu heksanoat. Pada atom nomor 2 terikat gugus metil, dan pada atom nomor 4 terikat gugus etil. Jadi, nama asam karboksilat tersebut adalah

IUPAC : asam 4–etil–2–metilheksanoat
Trivial : asam γ–etil–α–metil–kaproat

Suatu asam karboksilat dapat memiliki dua gugus fungsi CO₂H, dikenal sebagai dikarboksilat. Beberapa asam dikarboksilat ditunjukkan pada Tabel 6.12. Senyawa-senyawa tersebut diisolasi dari bahan alam. Asam tartrat misalnya, adalah hasil samping fermentasi anggur; asam suksinat, asam fumarat, asam malat, dan oksalo asetat adalah zat antara dalam metabolisme karbohidrat di dalam sistem sel.
Tabel 6.12 Penataan Nama Asam Dikarboksilat (Trivial dan IUPAC)

Rumus Struktur	Nama Trivial	Nama IUPAC
HOOC – COOH	Asam oksalat	Asam etanadioat
HOOC – CH2– COOH	Asam malonat	Asam propanadioat
HOOC –(CH2)2–COOH	Asam suksinat	Asam butanadioat
cis – HOOC – CH=CH – COOH	Asam maleat	Asam cis–butenadioat
trans – HOOC – CH=CH – COOH	Asam fumarat	Asam trans–butenadioat
HOOC – (CH2)4– COOH	Asam adipat	Asam heksanadioat

Beberapa asam trikarboksilat juga dikenal dan berperan penting dalam metabolisme karbohidrat. Contoh senyawa kelompok ini adalah asam sitrat. Rumus strukturnya seperti berikut.

b. Sifat dan Kegunaan Asam Karboksilat
Dua asam karboksilat paling sederhana adalah asam metanoat dan asam etanoat, masing-masing memiliki titik didih 101°C dan 118°C. Tingginya titik didih ini disebabkan oleh adanya tarik menarik antarmolekul asam membentuk suatu dimer.

Ditinjau dari gugus fungsionalnya, asam karboksilat umumnya bersifat polar, tetapi kepolaran berkurang dengan bertambahnya rantai karbon. Makin panjang rantai atom karbon, makin berkurang kepolarannya, akibatnya kelarutan di dalam air juga berkurang. Sebagaimana alkohol, empat deret pertama asam karboksilat (format, etanoat, propanoat, dan butanoat) dapat larut baik di dalam air. Asam pentanoat dan heksanoat sedikit larut, sedangkan asam karboksilat yang rantai karbonnya lebih panjang tidak larut. Asam karboksilat juga dapat larut di dalam pelarut yang kurang polar, seperti eter, alkohol, dan benzena. Kelarutan di dalam pelarut kurang polar ini makin tinggi dengan bertambahnya rantai karbon. Oleh karena itu, lemak dapat larut di dalam benzena dan eter (lemak adalah ester dari asam karboksilat).

Gambar 6.19 Kegunaan asam karboksilat

Akibat kepolaran dan struktur dimer dari molekul asam karboksilat menimbulkan titik didih dan titik beku lebih tinggi dibandingkan alkohol dengan massa molekul yang relatif sama. Titik beku dan titik didih dari asam karboksilat ditunjukkan pada Tabel 6.13.
Tabel 6.13 Titik Beku dan Titik Didih Asam Karboksilat

Senyawa	Titik Beku (°C)	Titik Didih (°C)
Format	8	100,5
Asetat	16,6	118
Propionat	–22	141
Butirat	–6	164
Valerat	–34	187
Kaproat	–3	205
Laurat	44	225
Miristat	54	251
Palmitat	63	269
Stearat	70	287

Senyawa utama asam karboksilat yang dibuat secara besar-besaran adalah asam metanoat, asam etanoat, dan asam propanoat (Gambar 6.19). Asam metanoat berwujud cair dan berbau tajam. Asam ini dapat mengakibatkan kulit melepuh, kayu menjadi lapuk, dan besi mudah berkarat. Asam metanoat digunakan untuk peracikan obat (aspirin), menggumpalkan getah karet (lateks), dan membasmi hama. Asam metanoat atau asam asetat berbau menyengat. Dengan bertambahnya panjang rantai, bau asam karboksilat menjadi lebih tidak disukai. Contohnya, asam butirat ditemukan dalam keringat manusia yang berbau tidak sedap.

Asam asetat (cuka) berwujud cair dan berbau menyengat. Wujud asam asetat murni menyerupai es, disebut sebagai asam asetat glasial. Asam asetat digunakan untuk selulosa, bumbu dapur, penahan warna agar tidak mudah luntur, pembuatan cat, dan pelarut. Asam benzoat (asam karboksilat aromatik) digunakan sebagai bahan pengawet pada makanan, seperti kecap, saos tomat, dan minuman dari buah-buahan.

c. Pembuatan Asam Karboksilat
Asam karboksilat dapat dibuat dengan cara oksidasi alkohol atau hidrolisis senyawa nitril.
1) Oksidasi Alkohol Primer
Asam karboksilat biasanya diperoleh melalui oksidasi alkohol primer dengan suatu oksidator yang kuat, seperti natrium dikromat dalam asam sulfat pekat. Persamaan kimianya:

3R–CH₂OH + 2Cr₂O₇^2– + 16H⁺ → 3R–COOH + 4Cr³⁺ + 11H₂O

2) Hidrolisis Nitril (Sianida Organik)
Apabila alkil sianida (nitril) dididihkan dengan katalis asam atau basa akan terbentuk asam karboksilat. Pada reaksi ini terbentuk amonia. Persamaan kimianya:

R–CN + 2H₂O + HCl → R–COOH + NH₃ + HCl

Gambar 6.20 Percobaan pembuatan cuka di Laboratorium

Contoh Kelarutan Asam Karboksilat di Dalam Air
Di antara isomer karboksilat berikut, mana yang memiliki kelarutan paling tinggi di dalam pelarut air dan di dalam benzena?
a. asam pentanoat
b. asam 2–metilbutanoat
c. asam 3–metilbutanoat
d. asam 2,2–dimetil propanoat

Jawab
Makin banyak cabang pada rantai induk (asam 2,2–dimetil propanoat) makin kurang kepolaran. Oleh karena itu, kelarutannya di dalam air paling kecil, tetapi kelarutan di dalam benzena paling besar. Jadi, kelarutan paling tinggi di dalam air adalah asam pentanoat.