MEKANISME REAKSI E1

MEKANISME REAKSI E1

Reaksi eliminasi Unimolekuler adalah sebutan yang paling sering dan populer kita dengar untuk reaksi eliminasi E1. Reaksi unimolekuler memiliki tahapan tahapan yang dimana kita mampu menentukan suatu laju reaksi eliminasi unimolekuler tersebut. Terbentuk nya sebuah karbokation adalah hasil pelepasan leaving group. Jika reaksi eliminasi E1 ini berlangsung secara mudah dan cepat ekali dalam bereaksi ini di akibatkan oleh pembentukan karbokation yang semakin stabil. Karena intermediate products atau bisa di bilang bahan baku dan bahan penolong yang telah melalui tahap uji pengolahan yang terbentuk pada karbokation yang berlangsung pada reaksi unimolekuler, makan akan ada timbulnya kemungkinan yang dapat terjadi pada penyuunan ulang yang mana akan menghasilkan suatu karbokation yang semakin stabil.

Biasanya dalam kerangka karbon terdapat perubahan posisi pada alkena jika dibandingkan dengan bahan awal nya. Dan biasanya terjadi pada alkil halida tersier dalam reaksi E1 ini.

Tahapan pada mekanime reaksi E1:

Ø  Tahap 1 Lambat

Ø  Tahap 2 Cepat

Sumber:
Fessenden, Ralp J., 1986, Kimia Organik. Jakarta:Erlangga


Permasalahan :
1.   Dari persamaan tahap 1 dan tahap 2 apa perbedaan yang signifikan ?
2.   Basa yang seperti apa yang mampu bereaksi dengan proton dari karbokation?

Mekanisme Reaksi E2

REAKSI ELIMINASI ALKIL HALIDA

Reaksi Eliminasi adalah suatu reaksi dimana bagian suatu molekul lepass dari atom yang mengikatnya sehingga terbentuk ikatan rangkap.

      REAKSI ALKIL HALIDA

Alkil halida paling banyak ditemui sebagai zat antara dalam sintesis. Mereka dengan mudah diubah ke dalam berbagai jenis senyawa lain, dan dapat diperoleh melalui banyak cara. Reaksi alkil halida yang banyak itu dapat dikelompokkan dalam dua kelompok, yaitu reaksi substitusi dan reaksi eliminasi. Dalam reaksi substitusi, halogen (X) diganti dengan beberapa gugus lain (Z).

Reaksi eliminasi melibatkan pelepasan HX, dan hasilnya adalah suatu alkena. Banyak sekali modifikasi terhadap reaksi ini, tergantung pada pereaksi yang digunakan.

REAKSI ELIMINASI

            Reaksi eliminasi adalah suatu jenis reaksi organik dimana dua substituen dilepaskan dari sebuah molekul baik dalam satu atau dua langkah mekanisme. Reaksi satu langkah disebut dengan reaksi E2, sedangkan reaksi dua langkah disebut dengan reaksi E1. Simbol angka pada huruf E (yang berarti elimination) tidak melambangkan jumlah langkah. E2 dan E1 menyatakan kinetika reaksi yaitu berturut-turut bimolekuler dan unimolekuler.

            Pada sebagian besar reaksi eliminasi organik, minimal satu hidrogen dilepaskan membentuk ikatan rangka dua. Dengan kata lain akan terbentuk molekul tak jenuh. Hal tersebut memungkinkan bahwa sebuah molekul melangsungkan reaksi eliminasi reduktif, dimana valensi atom pada molekul menurun dua. Jenis reaksi eliminasi yang penting melibatkan alkil halida, dengan gugus pergi (leavig group) yang baik, bereaksi dengan basa lewis membentuk alkena. Contoh reaksi eliminasi :

            Reaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Ketika senyawa yang tereliminasi asimetris, maka regioselektivitas ditemukan oleh aturan Zaitsev.

Mekanisme reaksi E2

E2 merupakan reaksi eliminasi bimolekuler. Reaksi E2 hanya terjadi dari satu langkah atau hanya terjadi proses satu tahap dimana ikatan karbon-hidrogen dan karbon-halogen terputus membentuk ikatan rangkap C=C. Reaksi E2 dilangsungkan oleh alkil halida primer dan sekunder. Reaksi ini hampir sama dengan reaksi SN2. Reaksi E2 secara khusus menggunakan basa kuat untuk menarik hidrogen asam dengan kuat. Nukleofil bertindak sebagai basa dan mengambil proton (hidrogen) dari atom karbon yang bersebelahan dengan karbon pembawa gugus pergi. Pada waktu yang bersamaan, gugus pergi terlepas dan ikatan rangkap dua terbentuk.

Konfigurasi yang terbaik untuk reaksi E2 adalah konfigurasi dimana hidrogen yang akan tereliminasi dalam posisi anti dengan gugus pergi. Alasannya ialah bahwa pada posisi tersebut orbital ikatan C-H dan C-X tersusun sempurna yang memudahkan pertumpang tindihan orbital dalam pembentukan ikatan p baru.

Reaksi E2 menggunakan basa kuat seperti ^–OH, ^-OR, dan juga membutuhkan kalor, dengn memanaskan alkil halida dalam KOH atau CH₃CH₂ONa dalam etanol.

Sumber:

Fessenden RJ and JS Fessenden. 1986. Kimia organik. Jakarta:Erlangga.

Hart, Harold., 2003. Kimia organik. Jakarta:PT Gelora aksara pratama.

http://erikasimaremare1306.blogspot.com/2016/02/tugas-mandiri-reaksi-eliminasi-alkil.html?showComment=1455458227483#c706315454477039325

Permasalahan:

1.        Kenapa pada reaksi E2 basa kuat lebih dominan di gunakan aat temperatur tinggi?

2.        Kenapa pada reaksi E2 hanya terjadi dari satu langkah atau hanya terjadi proses satu tahap?

Reaksi Substitusi Nukleofilik

Substitusi nukleofilik adalah suatu kelompok dasar reaksi substitusi, di mana sebuah nukleofil yang "kaya" elektron, secara selektif berikatan dengan atau menyerang muatan positif dari sebuah gugus kimia atau atom yang disebut gugus lepas (leaving group).

Bentuk umum reaksi ini adalah :

Nu: + R-X → R-Nu + X:

Dengan Nu menandakan nukleofil, : menandakan pasangan elektron, serta R-X menandakan substrat dengan gugus pergi X. Pada reaksi tersebut, pasangan elektron dari nukleofil menyerang substrat membentuk ikatan baru, sementara gugus pergi melepaskan diri bersama dengan sepasang elektron. Produk utamanya adalah R-Nu. Nukleofil dapat memiliki muatan listrik negatif ataupun netral, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif.

Contoh substitusi nukleofilik adalah hidrolisis alkil bromida, R-Br, pada kondisi basa, di mana nukleofilnya adalah OH− dan gugus perginya adalah Br-.

R-Br + OH− → R-OH + Br−

Reaksi substitusi nukleofilik sangat umum dijumpai pada kimia organik, dan reaksi-reaksi ini dapat dikelompokkan sebagai reaksi yang terjadi pada karbon alifatik, atau pada karbon aromatik atau karbon tak jenuh lainnya (lebih jarang).

Menurut kinetikanya, reaksi substitusi nukleofilik dapat dikelompokkan menjadi reaksi SN1 dan SN2.

Reaksi Substitusi Nukleofilik Pada Alkil Halida

Menurut Fessenden dalam buku Dasar-Dasar Kimia Organik menyatakan “Alkana yang tersubstitusi dengan halogen (RX) disebut haloalkana atau alkil halida”. Di mana yang digantikan oleh halogen itu adalah atom hidrogen dari alkana tersebut. Alkil halida dapat beraksi dengan suatu nukleofil. Suatu nukleofil (Nu:) merupakan ion atau molekul yang kaya dengan elektron yang bereaksi di daerah yang bermuatan positif.  Sehingga suatu nukleofil ini akan bereaksi (menyerang) alkil halida pada atom karbon (C) yang mengikat halida (X), akan menggantikan halida (X) dan menyebabkan perginya halida oleh nukleofil. Halida yang digantikan ini disebut gugus pergi (Fessenden,2010:287-298).

Terdapat dua reaksi substitusi nukleofilik yang dapat diterima,yaitu  S_N1 dan S_N2. Simbol S_N menunjukkan reaksi substitusi nukleofilik, sedangkan arti 1 dan 2 adalah unimolekuler dan bimolekuler. Mekanisme reaksi S_N1 berlangsung dua tahap (Firdaus:5-7).

Contoh : t-butil bromida dengan nukleofil H₂O (Fessenden,1986:182).

Mekanisme Reaksi

Pada tahap pertama (ionisasi),ikatan antara atom C dengan gugus pergi putus. Gugus pergi yang terlepas dengan membawa pasangan elektron akan membentuk karbokation.

Pada tahap kedua (kombinasi), karbokation bergabung dengan nukleofil membentuk produk.

Pada tahap ketiga ( pelepasan H⁺ ) pada pelarut merupakan reaksi asam-basa dan bukan merupakan tahap dari reaksi S_N1.

Menurut Stanley H. Pine, dkk dalam buku Kimia Organik1 menyatakan “Kecepatan reaksi hanya bergantung pada kosentrasi t-butil bromida. Substrat (t-butil bromida), dan bukan nukleofilnya (air) yang terlibat dalam pengendalian laju dan reaksinya bertingkat satu”(Pine,1988:414). Jadi yang terlibat hanya satu pereaksi dalam reaksi, yaitu alkil halida sedangkan nukleofil tidak terlibat dalam pembentukan karbokation ( penentuan laju reaksi). Pembentukan karbokation akan menentukan mekanisme reaksi S_N1akan berlangsung cepat, jika karbokation yang terbentuk adalah struktur tersier dan akan berlangsung lambat jika strukturnya primer. Karena dilihat dari urutan kestabilan karbokation itu dari 3º> 2º>> 1º berbeda dengan reaksi S_N2 (Firdaus:8). Kecepatan reaksi S_N1ditentukan dengan persamaan berikut ini : Kecepatan reaksi S1 = k [RX]

PERMASALAHAN :

1.   Mengapa pada reaki Mekanime S_N1 nukleofil tidak terlibat dalam pembentukan karbokation?

2.   Bisa anda jelakan kenapa kecepatan reaksi Sn1=k[RX] ?

Referensi :

Fessenden, R.J, J.S. Fessenden. 1986. Kimia Organik Edisi 3. Jakarta: Erlangga.

Fessenden, R.J, J.S. Fessenden. 2010. Dasar-dasar Kimia Organik. Tanggerang:

Binarupa Aksara.

Firdaus, M.S. Alkil Halida. Diakses pada tanggal 24 September 2014 pada http://repository.unhas.ac.id/bitstream/handle/123456789/1711/Alkil_halida.pdf?sequence=1.

https://id.wikipedia.org/wiki/Substitusi_nukleofilik

https://www.academia.edu/11949058/Alkil_Halida_reaksi_SN1

Pine, Stanley H.,dkk. 1988. Kimia Organik 1. Bandung: Penerbit ITB.

Reaksi Subtitusi nukleofilik

EAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK

REAKSI SUBSTITUSI

Reaksi substitusi atau disebut reaksi pertukaran gugus fungsi terjadi saat atom atau gugus atom dari suatu senyawa karbon digantikan oleh atom atau gugus atom lain dari senyawa yang lain. Secara umum mekanismenya:

Atom karbon ujung suatu alkil halida mempunyai muatan positif parsial. Karbon ini bisa rentan terhadap (susceptible; mudah diserang oleh) serangan oleh anion dan spesi lain apa saja yang mempunyai sepasang elektron menyendiri (unshared) dalam kulit luarnya. Dalam suatu reaksi substitusi alkil halida, halida itu disebut gugus pergi (leaving group) suatu istilah yang berarti gugus apa saja yang dapat digeser dari ikatannya dengan suatu atom karbon. Ion Halida merupakan gugus pergi yang baik, karena ion-ion ini merupakan basa yang sangat lemah. Basa kuat seperti misalnya OH-, bukan gugus pergi yang baik. Spesi (spesies) yang menyerang suatu alkil halida dalam suatu reaksi substitusi disebut nukleofil (nucleophile, “pecinta nukleus”), sering dilambangkan dengan Nu-. Umumnya, sebuah nukleofil ialah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat positif ; jadi sebuah nukleofil adalah suatu basa Lewis. Kebanyakan nukleofil adalah anion, namun beberapa molekul polar yang netral, seperti H₂O, CH₃OH dan CH₃NH₂ dapat juga bertindak sebagai nukleofil. Molekul netral ini memiliki pasangan elektron menyendiri, yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan sigma. Lawan nukleofil ialah elektrofil (“pecinta elektron”) sering dilambangkan dengan E+. Suatu elektrofil ialah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat negatif, jadi suatu elektrofil ialah suatu asam Lewis seperti H+ atau ZnCl₂.

REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK

Reaksi Substitusi Nukleofilik Suatu nukleofil (Z:) menyerang alkil halida pada atom karbon hibrida-sp3 yang mengikat halogen (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:

Tahapan reaksi substitusi nukleofilik bimolekuler, SN2

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 electron, nukleofil memberikan pasangan elektronnya untuk dijadikan pasangan elektron dengan karbon.

Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik biomolekul SN2.

Mekanisme reaksi SN2 hanya terjadi pada alkil halida primer dan sekunder. Nukleofil yang menyerang adalah jenis nukleofil kuat seperti -OH, -CN, CH3O-. Serangan dilakukan dari belakang. Untuk lebih jelas, perhatikan contoh reaksi mekanisme SN2 bromoetana dengan ion hidroksida berikut ini

Peranan gugus tetangga pada mekanisme reaski SN2

l   Sebagai gugus yang memberikan suatu reaksi intermediate yang baru pada pusat reaksi

l   Dengan adanya partisipasi gugus tetangga, konfigurasi produk sama dengan substrat. Partisipasi gugus tetangga ini juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi. Jika suatu gugus tetangga mempengaruhi reaksi melalui suatu jalan yang menyebabkan peningkatan kecepatan reaksi, maka gugus tetangga tersebut dikatakan sebagai ―anchimeric assistance‖

l   Gugus tetangga dapat menggunakan pasangan elektronnya untuk berinteraksi dengan sisi belakang atom karbon yang menjalani substitusi, sehingga mencegah serangan dari nukleofilik, sehingga nukleofilik hanya dapat bereaksi dengan atom karbon dari sisi depan, dan produknya mengikuti konfigurasi awal. Atom atau gugus yang dapat meningkatkan laju SN2  melalui partisipasi gugus tetangga ialah nitrogen dalam bentuk amina, oksigen dalam bentuk karboksilat dan ion alkoksida, dan cincin aromatik. Partisipasi hanya efektif jika interaksinya membentuk cincin segitiga, lima dan enam.

Adapun ciri reaksi SN2 adalah:

l    Karena nukleofil dan substrat terlibat dalam langkah penentu kecepatan reaksi, maka kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi kedua spesies tersebut.

l    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.

l    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.

Sumber:

Fessenden, J,Ralp., dan Joan Fessenden. 1989. KIMIA ORGANIK edisi ke tiga. Erlangga:Jakarta.

Permasalahan:

1.  Berdasarkan artikel di atas, Mengapa gugus tetangga berpengaruh terhadap reaksi nukleofilik?

2.        Bagaimana terjadinya proses Mekanisme reaksi SN2 hanya terjadi pada alkil halida primer dan sekunder?

3.        Apa alkil halida sangat penting dalam proses mekanisme reaksi SN2?