IGCSE, A-Level & AP IGCSE, A-Level & AP Sheet preview · ⁨Pratinjau lembar kerja⁩

Carboxylic acids and derivatives · ⁨Asam karboksilat dan turunan-turunannya⁩

A-Level Chemistry · ⁨Kimia A-Level⁩ · Topic 33 · ⁨Topik 33⁩

View Slides · ⁨Lihat Salindia⁩ Train · ⁨Latih⁩
Video lesson for this topic · ⁨Pelajaran video untuk topik ini⁩ Open the video page · ⁨Buka halaman video⁩
8:08

Asam karboksilat dan turunan (A2)

Buka lemari obat dan ambil paket aspirin. Tablet itu adalah ester. Pada tingkat AS Anda bertemu satu kelompok kecil: gugus karboksil. Pada A2 ia menjadi tiga baru…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Narasi bahasa Inggris · Subtitle bahasa Inggris + 中文 disematkan langsung⁩

33.1

Carboxylic acids · ⁨Asid karboksilik⁩
Syllabus · ⁨Silabus⁩
English
  1. recall the reaction by which benzoic acid can be produced: (a) reaction of an alkylbenzene with hot alkaline $\text{KMnO}_4$ and then dilute acid, exemplified by methylbenzene
  2. describe the reaction of carboxylic acids with $\text{PCl}_3$ and heat, $\text{PCl}_5$ or $\text{SOCl}_2$ to form acyl chlorides
  3. recognise that some carboxylic acids can be further oxidised: (a) the oxidation of methanoic acid, $\text{HCOOH}$, with Fehling’s reagent or Tollens’ reagent or acidified $\text{KMnO}_4$ or acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ to carbon dioxide and water (b) the oxidation of ethanedioic acid, $\text{HOOCCOOH}$, with warm acidified $\text{KMnO}_4$ to carbon dioxide
  4. describe and explain the relative acidities of carboxylic acids, phenols and alcohols
  5. describe and explain the relative acidities of chlorine-substituted carboxylic acids
Bahasa Indonesia
  1. ingat reaksi melalui mana asam benzoat dapat dihasilkan: (a) reaksi alkilbenzena dengan $\text{KMnO}_4$ basa panas kemudian diikuti oleh asam encer, diilustrasikan dengan metilbenzena
  2. deskripsikan reaksi asam karboksilat dengan $\text{PCl}_3$ dan panas, $\text{PCl}_5$ atau $\text{SOCl}_2$ untuk membentuk klorida asil
  3. Kenali bahwa beberapa asam karboksilat dapat teroksidasi lebih lanjut: (a) oksidasi asam metanoat, $\text{HCOOH}$, dengan reagen Fehling atau reagen Tollens atau $\text{KMnO}_4$ yang diasamkan atau $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ yang diasamkan menjadi karbon dioksida dan air (b) oksidasi asam etandioat, $\text{HOOCCOOH}$, dengan $\text{KMnO}_4$ yang diasamkan hangat menjadi karbon dioksida
  4. deskripsikan dan jelaskan keasaman relatif asam karboksilat, fenol, dan alkohol
  5. deskripsikan dan jelaskan keasaman relatif asam karboksilat yang disubstitusi klorin

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Sumber: Silabus Cambridge International⁩

English

Making and reacting

  • an alkylbenzene 烷基苯 (such as methylbenzene) is oxidised by hot alkaline $\text{KMnO}_4$, then dilute acid, to give benzoic acid 苯甲酸. The whole side-chain becomes a $\text{–COOH}$ group.
  • a carboxylic acid reacts with $\text{PCl}_3$ and heat, $\text{PCl}_5$, or $\text{SOCl}_2$ to form an acyl chloride 酰氯.

Acids that can be oxidised further

Two carboxylic acids 羧酸 are special because they can still be oxidised:

  • methanoic acid ($\text{HCOOH}$) is oxidised by Fehling's or Tollens' reagent, or acidified $\text{KMnO}_4$ / $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, to carbon dioxide and water.
  • ethanedioic acid ($\text{HOOCCOOH}$) is oxidised by warm acidified $\text{KMnO}_4$ to carbon dioxide.

Relative acidities

The acidity 酸性 order is:

$$\text{alcohol} < \text{phenol} < \text{carboxylic acid}$$

A carboxylic acid is the strongest because, when it loses $\text{H}^+$, the negative charge is spread over two oxygen atoms, making the ion very stable. In a phenol 苯酚 the charge spreads only into the ring, and in an alcohol 醇 (giving $\text{RO}^-$) it is not spread at all.

Chlorine atoms make a carboxylic acid more acidic. Chlorine is electron-withdrawing 吸电子: through the inductive effect 诱导效应 it pulls electron density away, helping to spread the negative charge and stabilise the ion. So more chlorine atoms (closer to the $\text{–COOH}$) give a stronger acid.

Bahasa Indonesia

Lemon utuh dan belahan lemon *Buah sitrus terasa asam karena mengandung asam sitrat, sebuah asam karboksilat

Pembuatan dan reaksi

  • sebuah alkilbenzena (seperti metilbenzena) dioksidasi oleh $\text{KMnO}_4$ alkali panas, kemudian dengan asam encer, untuk menghasilkan asam benzoat. Seluruh rantai samping berubah menjadi gugus $\text{–COOH}$.
  • asam karboksilat bereaksi dengan $\text{PCl}_3$ dan panas, $\text{PCl}_5$, atau $\text{SOCl}_2$ untuk membentuk asil klorida.
Hot KMnO4 mengoksidasi rantai samping metil pada cincin menjadi gugus COOH, menghasilkan asam benzoat
KMnO4 panas mengoksidasi rantai samping metil menjadi gugus COOH

Asam yang dapat teroksidasi lebih lanjut

Dua asam karboksilat bersifat khusus karena masih dapat teroksidasi:

  • asam metanoat ($\text{HCOOH}$) dioksidasi oleh reagen Fehling atau Tollens, atau $\text{KMnO}_4$ / $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ yang diasamkan, menjadi karbon dioksida dan air.
  • asam etandioat ($\text{HOOCCOOH}$) dioksidasi oleh $\text{KMnO}_4$ yang diasamkan dan hangat menjadi karbon dioksida.

Keasaman relatif

Urutan keasaman adalah:

$$\text{alcohol} < \text{phenol} < \text{carboxylic acid}$$

Asam karboksilat adalah yang terkuat karena, ketika melepaskan $\text{H}^+$, muatan negatif tersebar ke dua atom oksigen, membuat ion tersebut sangat stabil. Pada fenol, muatan hanya menyebar ke dalam cincin, dan pada alkohol (menghasilkan $\text{RO}^-$), muatan tidak tersebar sama sekali.

Skala tiga tingkat dari alkohol di bawah hingga fenol hingga asam karboksilat di atas, masing-masing menunjukkan seberapa luas anionnya menyebarkan muatan negatif
Keasaman meningkat dari alkohol ke fenol ke asam karboksilat: semakin besar penyebaran muatan negatif pada basa konjugasinya, semakin stabil ion tersebut dan semakin kuat asamnya

Atom klorin membuat asam karboksilat lebih asam. Klorin bersifat penarik elektron: melalui efek induktif ia menarik kerapatan elektron menjauh, membantu menyebarkan muatan negatif dan menstabilkan ion. Jadi, semakin banyak atom klorin (semakin dekat ke $\text{–COOH}$) menghasilkan asam yang lebih kuat.

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Carboxylic acid A2 map · ⁨Peta Asam Karboksilat A2⁩

Follow carboxylic acids through acyl derivatives and salts. · ⁨Ikuti asam karboksilat melalui turunan asil dan garam.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩
English Bahasa Indonesia
carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ asam karboksilat
acidity/æˈsɪdɪti/ keasaman
phenol/ˈfenɒl/ fenol
alcohol/ˈælkəhɒl/ alkohol
electron-withdrawing/ɪˈlektrɒn wɪθˈdrɔːɪŋ/ penarik elektron
inductive effect/ɪnˈdʌktɪv ɪˈfekt/ kesan induktif
33.2

Esters · ⁨Ester⁩
Syllabus · ⁨Silabus⁩
English
  1. recall the reaction by which esters can be produced: (a) reaction of alcohols with acyl chlorides using the formation of ethyl ethanoate and phenyl benzoate as examples
Bahasa Indonesia
  1. ingat reaksi melalui mana ester dapat dihasilkan: (a) reaksi alkohol dengan klorida asil menggunakan pembentukan etil etanoat dan fenil benzoat sebagai contoh

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Sumber: Silabus Cambridge International⁩

English

An alcohol (or phenol) reacts with an acyl chloride at room temperature to give an ester 酯 and $\text{HCl}$. Examples are ethyl ethanoate (from ethanol) and phenyl benzoate (from phenol).

Bahasa Indonesia

Alkohol (atau fenol) bereaksi dengan asil klorida pada suhu ruang untuk menghasilkan ester dan $\text{HCl}$. Contohnya adalah etil etanoat (dari etanol) dan fenil benzoat (dari fenol).

Botol tablet aspirin
Aspirin adalah ester, dibuat dari asam salisilat
Explore · ⁨Jelajahi⁩

Ester A2 reaction map · ⁨Peta reaksi Ester A2⁩

Compare ester formation, hydrolysis and transesterification routes. · ⁨Bandingkan jalur pembentukan ester, hidrolisis, dan transesterifikasi.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩
English Bahasa Indonesia
ester/ˈestə/ ester
ammonia/æˈməʊnɪə/ amonia
amide/əˈmaɪd/ amida
amine/ˈæmaɪn/ amina
addition–elimination/əˈdɪʃn ɪˌlɪmɪˈneɪʃn/ penambahan–eliminasi
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ hidrolisis
33.3

Acyl chlorides · ⁨Asil klorida⁩
Syllabus · ⁨Silabus⁩
English
  1. recall the reactions (reagents and conditions) by which acyl chlorides can be produced: (a) reaction of carboxylic acids with $\text{PCl}_3$ and heat, $\text{PCl}_5$ or $\text{SOCl}_2$
  2. describe the following reactions of acyl chlorides: (a) hydrolysis on addition of water at room temperature to give the carboxylic acid and $\text{HCl}$ (b) reaction with an alcohol at room temperature to produce an ester and $\text{HCl}$ (c) reaction with phenol at room temperature to produce an ester and $\text{HCl}$ (d) reaction with ammonia at room temperature to produce an amide and $\text{HCl}$ (e) reaction with a primary or secondary amine at room temperature to produce an amide and $\text{HCl}$
  3. describe the addition–elimination mechanism of acyl chlorides in reactions in 33.3.2(a)–(e)
  4. explain the relative ease of hydrolysis of acyl chlorides, alkyl chlorides and halogenoarenes (aryl chlorides)
Bahasa Indonesia
  1. ingat reaksi (reagen dan kondisi) melalui mana klorida asil dapat dihasilkan: (a) reaksi asam karboksilat dengan $\text{PCl}_3$ dan panas, $\text{PCl}_5$ atau $\text{SOCl}_2$
  2. deskripsikan reaksi berikut dari klorida asil: (a) hidrolisis dengan penambahan air pada suhu ruang menghasilkan asam karboksilat dan $\text{HCl}$ (b) reaksi dengan alkohol pada suhu ruang menghasilkan ester dan $\text{HCl}$ (c) reaksi dengan fenol pada suhu ruang menghasilkan ester dan $\text{HCl}$ (d) reaksi dengan amonia pada suhu ruang menghasilkan amida dan $\text{HCl}$ (e) reaksi dengan amina primer atau sekunder pada suhu ruang menghasilkan amida dan $\text{HCl}$
  3. deskripsikan mekanisme penambahan–eliminasi klorida asil dalam reaksi 33.3.2(a)–(e)
  4. jelaskan kemudahan relatif hidrolisis klorida asil, klorida alkil, dan halogenoarena (klorida aril)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Sumber: Silabus Cambridge International⁩

English

Acyl chlorides are made from carboxylic acids (with $\text{PCl}_3$, $\text{PCl}_5$ or $\text{SOCl}_2$). They are very reactive. At room temperature they react with:

Reactant Product (plus $\text{HCl}$)
water the carboxylic acid
an alcohol an ester
phenol an ester
ammonia 氨 an amide 酰胺
a primary or secondary amine 胺 an amide

The addition–elimination mechanism

All these reactions follow an addition–elimination 加成消去 mechanism: a nucleophile first adds to the slightly positive carbonyl carbon, then $\text{HCl}$ is eliminated.

Ease of hydrolysis

Compare how easily three chlorides react with water (hydrolysis 水解):

$$\text{acyl chloride} \gg \text{alkyl chloride} \gg \text{aryl chloride}$$

An acyl chloride reacts violently with cold water; an alkyl chloride reacts slowly; an aryl chloride (halogenoarene) does not react, because its C–Cl bond is strengthened by the ring.

Worked example. Ethanoyl chloride reacts violently with cold water, while ethyl ethanoate needs prolonged reflux with acid or alkali. Explain the difference. Both are attacked at the carbonyl carbon, so compare how open that carbon is to attack and how good the leaving group is. In ethanoyl chloride the chlorine is strongly electronegative and withdraws electrons, making the carbonyl carbon much more $\delta+$ and so far more open to a nucleophile; and $\text{Cl}^{-}$, the anion of a strong acid, is a good leaving group. In the ester the $\text{–OR}$ oxygen donates a lone pair into the carbonyl, reducing that $\delta+$ charge, and $\text{RO}^{-}$ is a poor leaving group. So the acyl chloride hydrolyses far more easily. Argue from both the $\delta+$ on the carbon and the leaving group: either one alone is usually only half the marks.

Bahasa Indonesia

Asil klorida dibuat dari asam karboksilat (dengan $\text{PCl}_3$, $\text{PCl}_5$ atau $\text{SOCl}_2$). Mereka sangat reaktif. Pada suhu ruang mereka bereaksi dengan:

Reaktan Produk (ditambah $\text{HCl}$)
air asam karboksilat
alkohol ester
fenol ester
amonia amida
amina primer atau sekunder amida
Asil klorida di tengah dengan panah menuju produknya dengan air, alkohol, fenol, amonia, dan amina
Asil klorida sangat reaktif: dengan air, alkohol, fenol, amonia, atau amina mereka menghasilkan produk berlabel ditambah HCl

Mekanisme penambahan-eliminasi

Semua reaksi ini mengikuti mekanisme penambahan-eliminasi: nukleofil terlebih dahulu menambahkan diri ke karbon karbonil yang sedikit positif, lalu $\text{HCl}$ dieleminasikan.

Mekanisme asil klorida: nukleofil menambahkan diri ke karbon karbonil untuk memberikan intermediat tetrahedral, yang kemudian kehilangan klorida sebagai HCl
Penambahan-eliminasi: nukleofil menambahkan diri ke $\delta+$ karbon karbonil, kemudian C=O terbentuk kembali dan Cl$^-$ keluar sebagai HCl

Kemudahan hidrolisis

Bandingkan seberapa mudah tiga jenis klorida bereaksi dengan air (hidrolisis):

$$\text{acyl chloride} \gg \text{alkyl chloride} \gg \text{aryl chloride}$$

Asil klorida bereaksi secara violent dengan air dingin; alkil klorida bereaksi lambat; aril klorida (halogenoarene) tidak bereaksi, karena ikatan C–Cl-nya diperkuat oleh cincin.

Contoh terpecahkan. Ethanoyl klorida bereaksi violently dengan air dingin, sementara etil etanoat memerlukan pemanasan reflux lama dengan asam atau basa. Jelaskan perbedaannya. Keduanya diserang pada karbon karbonil, jadi bandingkan seberapa terbuka karbon itu terhadap serangan dan seberapa baik grup lepasnya. Dalam ethanoyl klorida, klorin sangat elektronegatif dan menarik elektron, membuat karbon karbonil jauh lebih $\delta+$ dan sehingga jauh lebih terbuka terhadap nukleofil; dan $\text{Cl}^{-}$, anion dari asam kuat, adalah grup lepas yang baik. Dalam ester, $\text{–OR}$ oksigen memberikan pasangan elektron bebas ke karbonil, mengurangi muatan $\delta+$ tersebut, dan $\text{RO}^{-}$ adalah grup lepas yang buruk. Jadi asil klorida mengalami hidrolisis jauh lebih mudah. Argumen dari kedua sisi $\delta+$ pada karbon dan grup lepas: salah satu saja biasanya hanya mendapat setengah nilai soal.

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Acyl chloride reaction map · ⁨Peta reaksi Asil klorida⁩

Follow why acyl chlorides are reactive acylating agents. · ⁨Ikuti mengapa asil klorida adalah agen asetilasi yang reaktif.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩
English Bahasa Indonesia
alkylbenzene/ˈælkɪlbenziːn/ alkilbenzena
benzoic acid/benˈzəʊɪk ˈæsɪd/ asam benzoat
acyl chloride/əˈkɪl ˈklɔːraɪd/ asil klorida
33.3

Exam tips · ⁨Tips ujian⁩
English
  • Acyl chlorides are very reactive — learn their products with water (HCl), alcohols (esters), ammonia (amides) and amines.
  • Reactivity order of derivatives: acyl chloride > ester > amide.
  • Acid strength: electron-withdrawing groups (e.g. Cl) increase it — explain via the carboxylate ion.
Bahasa Indonesia
  • Asil klorida sangat reaktif — hafalkan produknya dengan air (HCl), alkohol (ester), amonia (amida), dan amina.
  • Urutan reaktivitas derivatif: asil klorida > ester > amida.
  • Kekuatan asam: gugus penarik elektron (mis. Cl) meningkatkan kekuatan asam — jelaskan melalui ion karboksilat.

Interactive lessons on this topic · ⁨Pelajaran interaktif untuk topik ini⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Kerjakan langkah demi langkah, dengan latihan pengecekan instan.⁩

Past Papers · ⁨Soal-Soil Masa Lalu⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Kimia A-Level⁩ · ⁨Topik lain dalam A-Level Chemistry · ⁨Kimia A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨Masuk atau buat akun⁩

IGCSE, A-Level & AP