Reaksi substitusi nukleofilik

REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK 

            Reaksi substitusi adalah suatu reaksi pergantian gugus fungsional pada senyawa kimia tertentu dengan gugus fungsional yang lain. Dalam kimia organic, reaksi substitusi elektrofilik dan nukleofilik merupakan  yang palng penting dan banyak digunakan. Reaksi  substitusi organic dikatgorikan  menjadi beberapa tipe berdasarkan reagen yang berperan , apakah termasuk nukleofil atau elektrofil intermediet yang terlibat dalam reaksi substitusi dapat berupa karbokation,karboanion atau radikal bebas .

Beberapa jenis reaksi substitusi

           1.         Reaksi substitusi nukleofilik

                              Substitusi nukleofilik terjadi  karena reagen yang berperan adalah suatu nukleofil. Nukleofil adalah molekul yang dapat menyumbangkan sepasang electron membentuk ikatan kimia dalam reaksi. Suatu nukleofil bereaksi dengan zat alifatik pada reaksi substitusi nukleofilik alifatik . reaksi sustitusi ini dapat melalui dua macam mekanisme ,yaitu SN1 dan SN2. Ketika zat yang bereaksi merupakan senyawa aromatic,maka reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi substitusi nukleofilik aromatic. Turunan asam karboksilat bereaksi dengan nukleofil dalam substitusi asil nukleofilik.  

2.         Reaksi substitusi elektrofilik

      Substitusi elektrofilik terjadi ketika reagen yang berperan adalah suatu elektrofil. Elektrofil adalah molekul yang dapatmenerima pasangan electron. Reaksi substitusi elektrofilik biasanya terjadi karena ada senyawa aromatic, disebut dengan reaksi substitusi elektrofilik aromatic. Benzena lebih mudah melangsungkan reaksi substitusi daripada nukleofilik.

           3.            Reaksi substitusi radikal

                        Reaksi substitusi radikal adalah  reaksi yang melibatkan radikal.


 

Reaksi SN1

 

         SN1/substitusi nukleofilik unimolekuler mudah dikenali karena memiliki dua tahapan reaksi. Tahap pertama merupakan tahap “perginya” (baca, putus/lepas) si gugus pergi dari suatu senyawa/molekul yang nantinya akan digantikan oleh gugus datang. Gugus yang pergi ini tidak sendiri, ia pergi dengan membawa pasangan elektron ikatan. Akibatnya senyawa/molekul yang ditinggalkan mengalami kekurangan elektron. Dengan kata lain senyawa mengalami ionisasi sehingga bermuatan positif dan memiliki hibridisasi sp3 berbentuk segitiga planar/datar. Senyawa yang telah bermuatan positif cenderung labil (mudah bereaksi) ketika berada dalam “mode” ini. Karena itu gugus datang akan dengan mudah masuk dan membentuk ikatan dengan suatu senyawa. Masuknya gugus datang dapat terjadi melalui dua arah yang berbeda, karnanya produk hasil reaksi SN1 akan berupa rasemat/campuran enantiomer/senyawa sama namun letak gugus datang dalam ruang 3D-nya berbeda.

Ada analogi menarik perihal SN1, fenomenanya mirip-mirip dengan pasutri yang harus melabuhkan kapal ditengah lautan, lalu berjalan berlawanan dengan damai karena tidak adanya dukungan keadaan (cerai/pisah/terionisasi maksudnya). Disinilah terbuka peluang bagi “calon-calon” gugus datang yang ingin mengisi kekosongan. Alhasil, mudah bagi si calon untuk mengisi “kursi” yang ditinggalkan sang mantan.

       A. Mekanisme SN1

mekanisme SN1 adalah proses dua tahap. pada tahap pertama, ikatan antara karbon dangugus

bebas putus, atau substrat terurai. electron – electron ikatan terlepas bersama dengan gugus

bebas, dan terbentuklah ion karbonium. pada tahap kedua, yaitu tahap cepat, ion karbonium

bergabung dengan nukleofil membentuk hasil.

Pada mekanisme SN1 substitusi terjadi dua tahap. Lambang 1 digunakan sebab pada tahap

lambat hanya satu dari dua pereaksi yang terlibat, yaitu substrat. tahap ini tidak melibatkan

nukleofil sama sekali. dikatakan, bahwa tahap pertama bersifat unimolekuler.

Adapun cara mengetahui suatu nukleofil dan substrat bereaksi dengan mekanisme SN2 yaitu :

1.    

1.        kecepatan reaksi tidak bergantung pada konsentrasi nukleofil. Tahap penentu kecep atan adalah tahap pertama nukleofil tidak terlibat. Setelah tahap ini terjadi, ion karbonium bereaksi dengan nukleofil.

2.        Jika karbon yang membawa gugus bebas bersifat kiral, reaksi mengakibatkan hilangnya aktivitas optic (yaitu, rasemisasi). Pada ion karbonium, hanya ada tiga gugus yang melekat pada karbon positif. Karena itu, karbon positif mempunyai hibridisasi sp2 dan berbentuk datar.

3.        Jika substrat R-L bereaksi melalui mekanisme SN1, reaksi berlangsung cepat jika R merupakan struktur tersier, dan lambat jika R adalah struktur primer. Reaksi SN1 berlangsung melalui ion karbonium, sehingga urutan kereaktifannya sama dengan urutan kemantapan ion karbonium. Reaksi bergantung lebih cepat jika ion karbonium lebih mudah terbentuk. Jadi, reaksi substitusi nukleofilik terdiri dari dua jenis yaitu substitusi nukleofilik bimolekuler (Sn-2) dan substitusi nukleofilik unimo-lekuler (Sn-1). Reaktan yang lazim digunakan untuk  reaksi substitusi nukleofilik adalah organo halida karena ion halogen (X") adalah mempakan nukleofil yang sangat lemah (gugus pergi) yang baik.

        B.       Mekanisme SN2

Nukleofil menyerang dari belakang ikatan C-L. Pada satu keadaan (keadaan peralihan)

nukleofil dan gugus bebas keduanya berasosiasi dengan karbon dimana substitusi terjadi. Pada saat gugus bebas membawa serta elektronnya nukleofil memberikan pasangan elektron lain. Lambang 2 digunakan untuk mekanisme kerja ini sebab reaksi ini adalah bimolekuler atau dua molekul, yaitu nukleofil dan substrat terlibat dalam 2 tahap kunci (memang hanya satu-satunya tahap) dalam mekanisme reaksi.

Mekanisme SN2 adalah proses satu tahap yang dapat digambarkan sebagai berikut:

Nukleofil menyerang dari belakang ikatan C¾X. 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:

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

b)        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 C¾Br. 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.

Permasalahan  

pada mekanisme SN2 apakann yang dimaksud dengan Rasemisasi dan Kecepatan tidak bergantung pada konsentarsi nukleofil, mekanisme memilih nukleofil netral ?
mohon bantuannya ya kawan"...