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.