Reaksi Substitusi Nukleofilik Suatu
nukleofil (Z:) menyerang alkil halida pada atom karbon hibrida-sp3 yang
mengikathalogen (X), menyebabkan terusirnya halogen oleh nukleofil. Halogen
yang terusir disebut gugus pergi. Nukleofil harus mengandung pasangan elektron
bebas yang digunakan untuk membentuk ikatan baru dengan karbon. Hal ini
memungkinkan gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron yang tadinya
sebagai elektron ikatan. Ada dua persamaan umum yang dapat dituliskan:
Contoh masing-masing reaksi adalah:
2. Mekanisme Reaksi Substitusi
Nukleofilik Pada dasarnya terdapat dua mekanisme reaksi substitusi nukleofilik.
Mereka dilambangkan dengan SN2 adan SN1. Bagian SN menunjukkan substitusi
nukleofilik, sedangkan arti 1 dan 2 akan dijelaskan kemudian. A. Reaksi SN2
Mekanisme SN2 adalah proses satu tahap yang dapat digambarkan sebagai berikut:
Nukleofil menyerang dari belakang
ikatan C-X. Pada keadaan transisi, nukleofil dan gugus pergi berasosiasi dengan
karbon di mana substitusi akan terjadi. Pada saat gugus pergi terlepas dengan
membawa pasangan elektron, nukleofil memberikan pasangan elektronnya untuk
dijadikan pasangan elektron dengan karbon. Notasi 2 menyatakan bahwa reaksi
adalah bimolekuler, yaitu nukleofil dan substrat terlibat dalam langkah penentu
kecepatan reaksi dalam mekanisme reaksi.
Adapun ciri reaksi SN2 adalah:
1. Karena nukleofil dan substrat
terlibat dalam langkah penentu kecepatan reaksi, maka kecepatan reaksi
tergantung pada konsentrasi kedua spesies tersebut.
2. Reaksi terjadi dengan pembalikan
(inversi) konfigurasi. Misalnya jika kita mereaksikan (R)-2-bromobutana dengan
natrium hidroksida, akan diperoleh (S)-2-butanol.Ion hidroksida menyerang dari
belakang ikatan C-Br. Pada saat substitusi terjadi, ketiga gugus yang terikat
pada karbon sp3 kiral itu seolah-olah terdorong oleh suatu bidang datar
sehingga membalik. Karena dalam molekul ini OH mempunyai perioritas yang sama
dengan Br, tentu hasilnya adalah (S)-2-butanol. Jadi reaksi SN2 memberikan
hasil inversi.
3. Jika substrat R-L bereaksi
melalui mekanisme SN2, reaksi terjadi lebih cepat apabila R merupakan gugus
metil atau primer, dan lambat jika R adalah gugus tersier. Gugus R sekunder
mempunyai kecepatan pertengahan. Alasan untuk urutan ini adalah adanya efek
rintangan sterik. Rintangan sterik gugus R meningkat dari metil < primer <
sekunder < tersier. Jadi kecenderungan reaksi SN2 terjadi pada alkil halida
adalah: metil > primer > sekunder >> tersier.
B. Reaksi SN1 Mekanisme SN1 dalah
proses dua tahap. Pada tahap pertama, ikatan antarakarbon dengan gugus pergi
putus.
Gugus pergi terlepas dengan membawa
pasangan elektron, dan terbentuklah ion karbonium. Pada tahap kedua (tahap
cepat), ion karbonium bergabung dengan nukleofil membentuk produk
Pada mekanisme SN1, substitusi
terjadi dalam dua tahap. Notasi 1 digunakan sebab pada tahap lambat hanya satu
dari dua pereaksi yang terlibat, yaitu substrat. Tahap ini sama sekali tidak
melibatkan nukleofil.
Berikut ini adalah ciri-ciri suatu
reaksi yang berjalan melalui mekanisme SN1:
1. Kecapatan reaksinya tidak
tergantung pada konsentrasi nukleofil. Tahap penentu kecepatan reaksi adalah
tahap pertama di mana nukleofil tidak terlibat.
2. Jika karbon pembawa gugus pergi
adalah bersifat kiral, reaksi menyebabkan hilangnya aktivitas optik karena
terjadi rasemik. Pada ion karbonium, hanya ada a gugus yang terikat pada karbon
positif. Karena itu, karbon positif mempunyai hibridisasi sp2 dan berbentuk
planar. Jadi nukleofil mempunyai dua arah penyerangan, yaitu dari depan dan
dari belakang. Dan kesempatan ini masing-masing mempunyai peluang 50 %. Jadi
hasilnya adalah rasemit. Misalnya, reaksi (S)-3-bromo-3-metilheksana dengan air
menghasilkan alkohol rasemik.
Spesies antaranya (intermediate
species) adalah ion karbonium dengan geometrik planar sehingga air mempunyai
peluang menyerang dari dua sisi (depan dan belakang) dengan peluang yang sama
menghasilkan X yang melalui mekanisme SN1-adalah campuran rasemik Reaksi substrat R akan berlangsung
cepat jika R merupakan struktur tersier, dan lambat jika R adalah struktur
primer. Hal ini sesuai dengan urutan kestabilan ion karbonium, 3o > 2o
>> 1o.
C. Perbandingan Mekanisme SN1 dan
SN2
Tabel berikut memuat ringkasan
mengenai mekanisme substitusi dan mebandingkannya dengan keadaan-keadaan lain,
seperti keadan pelarut dan struktur nukleofil.
Tabel1: Perbandingan reaksi SN2
dengan SN1 SN2 SN1
Pada tahap pertama dalam mekanisme
SN1 adalah tahap pembentukan ion, sehingga mekanisme ini dapat berlangsung
lebih baik dalam pelarut polar. Jadi halida sekunder yang dapat bereaksi
melalui kedua mekanisme tersebut, kita dapat mengubah mekanismenya dengan
menyesuaikan kepolaran pelarutnya. Misalnya, mekanisme reaksi halida sekunder
dengan air (membentuk alkohol) dapat diubah dari SN2 menjadi SN1 dengan
mengubah pelarutnya dari 95% aseton-5% air (relatif tidak-polar) menjadi 50%
aseton-50% air (lebih polar, dan pelarut peng-ion yanglebih baik). Kekuatan
nukleofil juga dapat mengubah mekanisme reaksi yang dilalui oleh reaksi oleh
reaksi SN. Jika nukleofilnya kuat maka mekanisme SN2 yang terjadi.
disini saya meminta bantuan teman-teman semua menambahkan jika ada yang kurang karena saya belum terlalu memahani reaksi di atas . terimakasih
Tidak ada komentar:
Posting Komentar