REAKSI SUBSTITUSI DAN ELIMINASI

REAKSI SUBSTITUSI DAN ELIMINASI

1.  Reaksi substitusi/penggantian

Merupakan suatu atom/gugus di dalam suatu senyawa diganti oleh suatu atom/gugus lain dari senyawa yang lain.  Konsep dasarnya adalah atom/gugus yang mengganti haruslah lebih reaktif ketimbang atom/gugus yang diganti.

Contoh:

a.  Reaksi radikal bebas alkana + uv/X2  --> Alkil halida + HX

(X = atom halogen yaitu Cl, Br, I).

b.  Alkana + HX -->   R-X + H2

(R-X adalah senyawa alkil halida)

Ada 2 jenis reaksi substitusi yaitu:

1.  Substitusi Nukleofilik (SN) 1

2.  Substitusi Nukleofilik (SN) 2

Subtitusi Nukleofilik (SN 1)

SN 1 ditandai dengan reaksi yang melalui jalur karbokation.  Oleh karena itu, “gugus pergi “ (leaving group) haruslah terikat pada karbo tersier atau sekunder untuk menstabilkan zat intermediate nya.  Dampak lain pada reaksi SN 1 memungkinkan terjadinya pergeseran hidrida dan metida.

NOTE:

Kekuatan Basa: Kuat-lemahnya basa tidak penting karena basa tidak terlibat dalam tahap penentu laju reaksi alias tidak memengaruhi pembentukan karbokation.

Gugus pergi (Leaving groups): gugus pergi yang baik diperlukan seperti halida (-X) atau tosilat karena “gugus pergi” jelas terlibat dalam tahap pembentukan karbokation

Hati-hati terhadap reaksi penataan ulang (baik geseran hidrida maupun metida) pada jalur SN1 karena ingat di sini terjadi pembentukan karbokation sebagai zat intermediatnya. 

Cermati mekanisme jalur SN1 secara umum sbb:

 Perhatikan contoh reaksi SN 1 sbb:

Substitusi Nukleofilik SN 2:

Cermati bentuk umum mekanisme S_N2:

nuc: = nucleophile

X = leaving group (usually halide or tosylate)

Pada reaksi SN2, “gugus pergi” (gugus umum yang biasa adalah halida atau tosilat) diganti dengan suatu nukelofil.  Reaksi ini bekerja paling baik pada metil dan halida primer karena alkil halida yang mengandung banyak cabang dapat menghalangi serangan Nukelofil dari belakang.  Pada halida sekunder dan tersier reaksi SN2 sulit terjadi.   

Perhatikan contoh ion hidroksida sebagai Nukleofil dan Bromine sebagai “gugus pergi” yang baik:

NOTE:

-SN2 cenderung untuk mengalami inversi konfigurasi disebabkan serangan Nukleofil dari arah belakang.

Pelarut protik seperti air dan alkohol menstabilkan Nukleofil yang tidak bereaksi sekalipun.  Oleh karena itu pelarut polar yang aprotik misalnya eter, keton, hidrokarbon  tersubstitusi halogen juga diperlukan.

Nukleofil yang baik diperlukan karena keadaan ini terlibat dalam tahap penentu laju reaksi.

Gugus pergi yang baik seperti halida atau tosilat diperlukan pada tahap penentu laju reaksi.

2.  Reaksi Eliminasi

Merupakan reaksi kebalikan dari reaksi adisi. Reaksi yang mengubah ikatan sigma menjadi ikatan phi.

=berlaku eliminasi beta.

Contoh:

a.  R-OH + H2SO4/110^o C  -->  alkena + H2O

Ingat bahwa alkena merupakan produk utama sedangkan H2O adalah produk samping.

Seringkali dalam reaksi kimia organik, produk samping tidak ditulis.  Kendati demikian agar anda dapat membuat reaksi kimia menjadi setara koefisien reaksi maka semua produk samping yang dihasilkan perlu ditulis.

b.  R- X + NaOH/etanol  -->  alkena + Na-X + H2O

Berlaku untuk hal yang sama pada reaksi sebelumnya bahwa, Na-X dan H2O adalah produk samping. Sedangkan Alkena merupakan produk mayor sekaligus produk utamanya.

Reaksi eliminasi juga terdiri dari dua tahap:

1.  Eliminasi 1

2.  Eliminasi 2

Eliminasi 1:

Mekanisme E1 secara umum:

 

B: = basa
X =  gugus pergi (umumnya halida atau tosilat)

Pada mekanisme E1, tahap pertama adalah hilangnya gugus pergi yang berjalan pada tahap lambat sebagai penentu laju reaksi.  Hasil dari keadaan ini yaitu terbentuklah karbokation.  Selanjutnya hidrogen tetangga akan diserang oleh basa sehingga elektron dari hidrogen-karbon akhirnya membentuk double bond.  Keterlibatan pembentukan karbokation memungkinkan terjaidnya reaksi penataan ulang.

Contoh reaksi E1:

Basa kuat tidak diperlukan karena tidak terlibat dalam tahap penentu laju reaksi

Gugus pergi diperlukan seperti halida atau tosilat karena terlibat pada tahap penentu laju reaksi

Contoh lain E1:  Dehidrasi alkohol

Mekanisme umum dehidrasi alkohol sbb:

Tahap awal adalah melibatkan protonasi alkohol oleh suatu asam diikuti hilangnya molekul air sehingga dihasilkan karbokation (jalur E1):

Eliminasi terjadi ketika asam konjugasi dari suatu basa menyerang atom Hidrogen. Produk akhir dihasilkan alkena.

Contoh reaksi dehidrasi alkohol: (jelaskan mekanismenya)

 

Eliminasi 2:

Mekanisme reaksi umum untuk E2:

B: = basa
X = gugus pergi (halida atau tosilat)

Pada mekanisme reaksi E2, basa menyerang proton (atom H) yang menjadi tetangga “gugus pergi”nya lalu mendorong elektron membentuk ikatan rangkap (Double bond) sehingga mengusir gugus pergi.  Ketika reaksi basa yang menyerang proton terjadi bersamaan dengan diusirnya gugus pergi maka reaksi ini disebut dengan reaksi E2 atau eliminasi beta (concerted reaction).

Contoh reaksi E2:

Basa kuat: Basa kuat diperlukan karena basa terlibat pada tahap penentu laju reaksi

Gugus pergi: Gugus pergi yang baik diperlukan seperti halida atau tosilat karena juga terlibat pada tahap penentu laju reaksi.

Stereokimia: Seringkali terjadi stereokimia antiperiplanar

 Permasalahan 

Diketahui contoh reaksi sebagai berikut :

CH₄(g) + Cl₂(g) → CH₃Cl(g) + HCl(g)

CH₄(g) + CH₂Br(g) → CH₂ ─ CH₂(g) + HBr(g)

Kedua reasi tersebut termasuk jenis reaksi apa? dan bagaimana proses mekanisme nya?


Terimakasih