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 SN1
dan SN2. Simbol SN menunjukkan reaksi substitusi nukleofilik, sedangkan arti
1 dan 2 adalah unimolekuler dan
bimolekuler.
Mekanisme reaksi SN1 berlangsung dua tahap (Firdaus:5-7).
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 SN1.
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 SN1akan 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 SN2
(Firdaus:8). Kecepatan reaksi
SN1 ditentukan dengan persamaan
berikut ini : Kecepatan
reaksi S1 = k [RX]
PERMASALAHAN :
1.
Mengapa dalam reaksi mekanisme SN1 berlangsung dalam dua
tahap, tetapi hanya substrat (alkil halida) saja yang digunakan untuk penentuan
laju reaksi dari mekanisme reaksi SN1?
2.
Yang mana dari gugus ini yang merupakan gugus yang
dapat meninggalkan (leaving group) yang baik dalam reaksi substitusi? Terangkan!
3.
Rumuskan sintesa reaksi substitusi dan nukleofil
menurut yang anda ketahui!
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.
Pine, Stanley H.,dkk. 1988. Kimia Organik 1. Bandung: Penerbit ITB.
Bagiklah annisa saya akan mencoba menjawab pertanyaan pertama.Mengapa dalam reaksi mekanisme SN1 berlangsung dalam dua tahap, tetapi hanya substrat (alkil halida) saja yang digunakan untuk penentuan laju reaksi dari mekanisme reaksi SN1?
BalasHapusMenurut saya reaksi pada Sn1 terjadi pada dua tahap dimana pada tahap awal adalah tahap terjadinya pemutusan ikatan antara katbon dengan gugus pergi kemudian tahap yang kedua adalah tahap dimana ion karbonium bergabung dengan nukleofil membentuk suatu produk. Dan mengapa hanya substrat yang digunakan untuk penentuan laju reaksi dari mekanisme reaksi, karena pada tahp pertama reaksi Sn1 hanya terjadi reaksi pada substrat jadi nukleofil tidak berpengaruh pada laju reaksi
Baiklah saya akan menjawab pertanyaan 2(kedua) yang mana pertanyaannya adalah Yang mana dari gugus fungsi diatas yang merupakan gugus yang dapat meninggalkan (leaving group) yang baik dalam reaksi substitusi?
BalasHapusGugus pergi adalah substituen yang lepas dari substrat, yang berarti atom atau gugus apa saja yang digeser dari ikatannya dengan atom karbon.ion atau molekul yang merupakan basa yang sangat lemah, seperti I-, Cl-,dan Br- merupakan gugus pergi yang baik
, karena mudah dilepaskan ikatannya dari atom (C) substrat.jadi gugus yang dapat meninggalkan (gugus pergi) yang paling baik adalah "b" karena Jari-jari atom unsur halogen bertambah dari fluorin sampai astatin menyebabkan gaya tarik inti dengan elektron valensi (pada kulit terluar) makin lemah sehingga keelektronegatifan (kemampuan menarik elektron) semakin lemah dan kemampuan membentuk ion negatifnya juga semakin berkurang. Dengan kata lain dari fluorin sampai iodin kereaktifan halogen melemah. dengan semakin lemah kereaktifannya, unsur halogen pada reaksi substitusi nukleofilik akan semakin mudah untuk pergi.
Assalamualaikum anisa, baiklah saya akan menjawab pertanyaan 3 (ketiga).
BalasHapusReaksi substitusi merupakan reaksi pergantian gugus fungsional pada senyawa tertentu dengan gugus fungsional lainnya, sedangkan nukleofil merupakan ion atau molekul yang kaya dengan elektron yang bereaksi di daerah yang bermuatan positif. Sehingga sintesa reaksi substitusi nukelofil merupakan reaksi pergantian gugus fungsi pada suatu senyawa, di mana gugus fungsi tersebut digantikan oleh ion atau molekul yang kaya dengan elektron yang bereaksi di daerah yang bermuatan positif yang disebut dengan nukleofil.
Semoga membantu...