Reaksi Substitusi Nukleofilik dan Alkil Halida

     Pada kesempatan ini saya akan mengulas kembali Materi perkuliah pada Pertemuan ke-2 Tentang Reaksi  Subsitusi dan Alkil Halida.

REAKSI SUBSTITUSI

     Reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom atau gugus atom oleh atom atau gugus atom lain. Jadi dalam reaksi substutisu suatu atom atau gugus atom yang terdapat dalam rantai utama akan meninggalkan rantai utama tersebut dan tempatnya yang kosong akan diganti oleh atom atau gugus atom yang lain. Berdasarkan pereaksi yang yang dipergunakan, reaksi substitusi dapat dibedakan menjadi :

(a) reaksi substitusi radikal bebas;

(b) reaksi substitusi nukleofilik; dan

(c) reaksi substitusi elektrofilik.

Reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom senyawa hidrokarbon oleh atom senyawa lain. Reaksi substitusi pada umumnya terjadi pada senyawa jenuh (alkana). Alkana dapat mengalami reaksi substitusi dengan halogen. Reaksi substitusi juga dapat diartikan sebagai  reaksi dimana berlangsung penggantian ikatan kovalen pada suatu atom karbon. Reagensia pengganti dan gugus lepas yang meninggalkan substrat dapat berupa nukleofil atau elektrofil (atau radikal bebas). Secara umum, reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut :

Reaksi secara umum:

      R - H    +    X2  →  R – X     +    H – X

Alkil halida adalah turunan hidrokarbon di mana satu atau lebih hidrogennya diganti dengan halogen. Tiap-tiap hidrogen dalam hidrokarbon potensil digantikan dengan halogen, bahkan ada senyawa hidrokarbon yang semua hidrogennya dapat diganti. Perlu pula dicatat bahwa halogen adalah lebih elektronegatif daripada karbon, sehingga ikatan C-X bersifat polar di mana karbon mengemban muatan posisif partial (δ+) dan halogen muatan negatif partial (δ-). 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:

Alkil halida bereaksi dengan nukleofil dan basa

·         Alkil halida terpolariasi pada ikatan karbon – halida menjadikan karbon elektrofili

·         Nukleofil akan menggantikan posisi halida pada ikatan C-X dari berbagai alkil halida( reaksi sebagai basa Lewis)

·         Nukleofil yang basa Bronsted menghasilkan eliminasi 

Tahun 1896, Walden melihat bahwa asam (-)-malat dapat dirubah menjadi asam (+)-malat melalui tahapan reaksi kimia dengan pereaksi a-kiral. Penemuan ini yang mengaitkan hubungan langsung putaran optik dengan kekiralan dan perubahannya melalui alterasi kimia. Reaksi asam (-)-malat dengan PCl5 menghasilkan asam (+)-klorosuksinat. Reaksi lebih lanjut dengan perak oksida dalam air menghasilkan asam (+)-malat. Tahapan reaksi diawali dengan asam (+) malat menghasilkan asam (-)-malat.

Reaksi inversi Walden

Signifikansi inversi Walden

     - Reaksi alterasi terjadi pada pusat kiral

    - Reaksi melibatkan substitusi pada pusat kiral

     Jadi, substitusi nukleofilik dapat menginversi konfigurasi pada pusat kiral

     -Adanya gugus karboksil pada asam malat menimbulkan perdebatan mengenai           sifat reaksi siklus Walden

Mekanisme Substitusi Nukleofilik

Pada dasarnya terdapat dua mekanisme reaksi substitusi nukleofilik. Mereka dilambangkan dengan SN2 adan SN1. Bagian SN menunjukkan substitusi nukleofilik.

Mekanisme SN2 adalah proses satu tahap. 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 memberika 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.

Pengaruh reaktan dan tingkat energi keadaan transisi terhadap kecepatan reaksi

Makin tinggi tingkat energi reaktan (kurva merah) = reaksi makin cepat (ΔG lebih kecil). Makin tinggi tingkat energi keadaan transisi (kurva merah) = reaksi makin lambat (ΔG‡ lebih besar)

Orde Reaksi pada SN2

Semakin banyak gugus alkil yang terikat pada karbon pusat reaksi, reaksi lebih lambat

 Dari Materi diatas tersebut saya masih sangat bingung dengan reaksi SN1 dan SN2 dapatkah teman-teman yang membaca blog ini membantu saya? Dan tolong jelaskan mekanisme reaksi.

Sebelumnya saya ucapkan terimakasih J