Mekanisme Reaksi Subtitusi Nukleofilik Unimolekuler Sn1

 

Mekanisme Reaksi Subtitusi Nukleofilik Unimolekuler

Secara umum reaksi S_n1 yang nukleofiliknya berupa basa yang sangat lemah(seperti H₂O dan C₂H₃OH) direaksikan dengan alkil halida tersier terbentuk produk subtitusi, bersamaan dengan produk eliminasi. Karena H₂O dan C₂H₃OH juga digunakan sebagai pelarut.

Ketika alkil harida ini kita reaksikan .

Tahap tahap mekanisme reaksi S_n1

·        Tahap 1 : ionisasi

·        Tahap 2 : kombinasi dengan nukleofilik

·        Tahap 3 : reaksi asam basa

 

Contoh mekanisme reaksi S_n1 adalah tert-butilbromida (CH­_3­)_­3CBr yang direaksikan dengan air atau etanol.

 

Pada saat tahap 1 Br perlahan melepaskan diri dari substratnya, jadi butuh energi. Semakin besar energi, semakin cepat laju reaksinya. Jadi untuk memutuskan gugus pergi dengan karbon yang ada pada substrat itu dibutuhkan energi tambahan agar alkil halida tersier ini bisa melepaskan atau mematahkan ikatan antara karbon dengan gugus perginya. Setelah lepas, maka dihasilkan suatu zat antara karbokation dan anion gugus pergi. Zat antara adalah suatu produk dimana bersifat sangat reaktif. Karena hal itu, zat antara dapat bereaksi dengan molekul atau nukleofilik apa saja maskipun nukleofiliknya sangat lemah.

 

Pada tahap 2 diperlihatkan zat antara karbokation itu mampu bereaksi dengan pelarutnya(H₂O) dan reaksinya berjalan dengan sangat cepat yang disebabkan oleh zat antara karbokation yang sangat reaktif tadi. Dari reaksi ini, menghasilkan suatu keadaan transisi kedua dimana terdapat ikatan baru antara karbon dengan oksigen yang kemudian dihasilkan suatu produk antara tert butil alkohol yang memiliki kelebihan hidrogen sehingga menghasilkan suatu oksigen yang bermuatan positif. Pada tahap ini sudah bisa disebut dengan tahap ion S­_n1, namun karena hasil dari produknya masih mengandung proton, maka dilakukan tahap 3 dengan menambahkan suatu reaksi yaitu tahap asam-basa.

 

Pada tahap ke 3 ini tertbutil alkohol berperan sebagai asam sedangkan H₂O sebagai basa dimana reaksinya adalah reaksi kesetimbangan menghasilkan tert butil alkohol dan asam H₃O⁺.  

Permasalahan:

1.     1. Dijelaskan bahwa reaksi diatas memiliki zat antara karbokation yang sangat reaktif yang dapat bereaksi dengan nukleofilik apa saja. Nah, bagaimana jika pada suatu reaksi kita dapati zat antara karbokation yang kurang reaktif, bagaimana dengan jalan reaksinya? Apakah zat antara karbokation tersebut punya batasan untuk bereaksi dengan nukleofiliknya?

2.    2. pada tahap 2 itu sebenarnya sudah bisa dikatakan mekanisme reaksi S_n1. Mengapa tahap 3 itu perlu dilakukan atau hanya sekedar untuk menghilangkan kandungan proton pada produk? Apakah jika produk mengandung proton atau tidak akan berpengaruh besar pada reaksi diatas?

     3. Pada saat keadaan transisi 1 saat terbentuknya zat antara, apakah ada perubahan sifat spesifik yang terjadi padat-butil bromida itu sendiri?

Mekanisme Reaksi Subtitusi Nukleofilik SN2

Mekanisme SN2 merupakan proses satu langkah(serempak), dinyatakan sebagai berikut :

 

Ketika suatu nukleofilik itu bereaksi dengan substratnya, yang subtratnya mengandung gugus pergi contohnya adalah alkil halida akan menghasilkan suatu produk. Dimana nukleofiliknya akan berikatan langsung dengan karbon alkilnya. Kemudian dan dengan keadaan yang sama gugus perginya juga akan lepas sebagai anion. Sebelum menghasilkan suatu produk, ada suatu keadaan dimana keadaan tersebut harus dilalui dengan cukup energi, keadaan tersebut adalah keadaan transisi. Keadaan transisi adalah keadaan yang mana energi potensialnya tinggi. dalam keadaan transisi  inilah yang menentukan akan menghasilkan suatu produk atau malah akan kembali menjadi substrat dan nukleofiliknya. Jadi keadaan transisi ini sangat penting.

               Karena mekanisme Sn2 itu terjadi secara serempak atau bersamaan, maka nukleofiliknya akan menyerang suatu karbon dan gugus pergi akan meninggalkan karbonnya, sehingga nukleofilik meninggalkan karbon sedangkan antara karbon dan gugus pergi memutuskan ikatannya.

 

               Sebagai contoh, Bromoetana dan ion hidroksida. Dimana nukleofilik ion hidroksida bereaksi dengan bromoetana. Jadi, ion hidroksida disini berfungsi sebagai nukleofilik dan menyerang suatu bromoetana dari belakang karbon dan menggantikan suatu gugus pergi ion bromida.

 

 

Bila suatu nukleofilik hidroksil menabrak dari sisi belakang atau sisi yang berlawanan dengan gugus pergi suatu karbon tetrahedral.  Ada dua reaksi yang terjadi sekaligus.

1.      1. Suatu ikatan yang baru antara nukleofilik dengan substratnya

2.      2. Ikatan karbon dengan  gugus perginya yang mulai patah.

Dua reaksi diatas itulah yang disebut reaksi serempak atau reaksi yang terjadi secara bersamaan. Jika dua energi potensial yang bertabrakan cukup tinggi, maka akan membentuk suatu produk. Namun jika energinya tidak memenuhi maka akan membentuk suatu substrat.

 

Ketika pereaksi diubah menjadi produk, maka harus melewati suatu keadaan transisi yang memiliki energi potensial tinggi. karena keadaan transisi melibatkan nukleofilik dan gugus pergi, maka reaksi ini disebut reaksi SN2.

 

Ikatan antara hidroksil dan karbon diatas merupakan ikatan parsial dan ikatan Br dan C juga ikatan parsial. Suatu keadaan transisi tidak dapat diisolasi dan biasa dilambangkan dengan sudut siku. 

PERMASALAHAN:

1. dijelaskan bahwa keadaan transisi itu sangat penting karena dalam keadaan transisi  inilah yang menentukan akan menghasilkan suatu produk atau malah akan kembali menjadi substrat dan nukleofiliknya. bagaimana sih, jalannya keadaan transisi tersebut yang dapat menjadi produk atau malah kembali menjadi substrat. apa yang menyebabkannya?

2. akan ada dua reaksi yang terjadi sekaligus apabila suatu nukleofilik hidroksil menyerang dari arah belakang atau dari arah berlawanan. nah apakah yang terjadi jika nukleofilik tersebut menyerang dari arah depan?

3. Bagaimana reaksi persaingan SN1 dan E1? serta pada reaksi serempak, ada ikatan yang bergantian. mengapa hal itu terjadi? mengapa ikatan tersebut tidak dapat eksis secara bersamaan?

Kajian Stereokimia Senyawa Kiral Hasil Modifikasi

 

Seperti pada rangkaian alat diatas, dimana cahaya akan melewati polariser dengan arah vertikal lurus namun setelah melewati larutan gula dan camphor pada ruang ini hasil akhirnya adalah arah cahaya ini sudah berputar kearah horizontal. Cahaya tersebut disebut cahaya polarisasi bidang. Senyawa senyawa yang dapat memutar polarisasi bidang ini disebut senyawa aktif optik.

 

Sebagai contoh adalah asam amino alanine, alanine memiliki satu atom C kiral atau satu pusat setereogenik. Kemudian ditaruh cermin didepan alanin tersebut, maka akan didapat bayangan cerminnya dimana garis tebal dihadapan cermin menyatakan bahwa gugus amina ada di depan sedangkan garis putus putus menyatakan bahwa hidrogen terdapat di belakang dan apabila alanin diputar sedeikian rupa agar alanin dapat berhimpitan. Tetapi, pada kenyataannya ke empat subtituen yang terikat pada satu atom C kiral tersebut tidak berimpitan sempurna. Pasti ada saja atom yng tidak selaras sehingga kita dapat menyimpulkan bahwa kedua molekul tersebut berbeda walaupun kembar.

Cara membedakan enantiomer :

-        Menggunakan sistem R dan S

-        Polarimeter

Ada pula sebutan enantiomeric Exess atau EE yang memberikan informasi berapa banyak enantiomer yang berlebih dalam suatu campuran.

 

Sebagai contoh jika campuran mengandung 75% enantiomer A dan 25% enantiomer B, maka EE nya adalah75%-25%=50% yang artinya ada suatu enantiomer yang berlebih 50% terhadap yang lainnya.

 

Jika campuran enantiomer adalah 50:50 artinya sama banyaknya maka disebut rasemat karena enantiomer ini dapat memutar bidang polarisasi ke kiri dan ke kanan sama banyaknya maka, efeknya adalah akan saling mengkiralkan. Akhirnya, tidak akan terlihat putaran kearah manapun yang seolah olah senyawa ini tidak aktif optik.

 

 

Permasalahan

1.      1. Pada senyawa-senyawa yang bersifat aktif optik atau senyawa yang dapat memutar polarisasi bidang, apakah ada kemungkinan senyawa tersebut berputar dengan derajat perputaran yang berbeda?

2.  2. eugenol mempunyai gugus alil dan hidroksil apakah gugus hidroksil dapat digantikan? hasil apa yang terjadi apabila gugus alil diadisi dengan asam asetat?

3. Apakah fungsi sebenarnya senyawa rasemat? Apakah senyawa rasemat bisa di pisahkan? 

 

STEREOKIMIA

 

Pembahasan di dalam blog kali ini kita akan menyinggung tentang stereokimia. Sebelum itu, stereokimia itu apa sih? pembelajaran tentang molekul molekul dalam ruangan 3 dimensi atau 3D dan bagaimana atom atom tersusun dalam ruang relatif. Pengertian tersebut disebut stereokimia.

 

Lantas aspek apa sajakah yang perlu kita ketahui? Di sini ada 3 topik besar yang akan kita bahas, antara lain dalah isomer geometri, konformasi molekul, dan kiralitas.

 

Baiklah mari kita bahas secara singkat ke 3 aspek tersebut.

 

1.     Isomer geometri

Isomer geometri terjadi karena adanya ketegaran sebuah molekul yang mengakibatkan terjadinya isomer. Hal ini biasanya terjadi pada ikatan rangkap atau siklik.

 

2.     Konformasi molekul

Pada konformasi molekul kita akan melihat bentuk molekul dan bagaimana bentuk itu bisa berubah yang dapat digambarkan dalam bentuk dimensional juga rumus bola pasak proyeksi newton.

 

3.     Kiralitas

pada kiralitas,harus memiliki atom karbon kiral. Dalam hal ini membahas bagaimana cara penataan kiri ataupun kanan disekitar karbon yang mengakibatkan adanya isomeri dalam bentuk R dan S.

 

Isomer diartikan sebagai senyawasenyawa karbon yang memiliki rumus molekul yang sama, namun memiliki rumus struktur yang berbeda. Pada senyawa hidrokarbon, setiap unsur dalam satu molekul senyawa dan jumlah atom karbon yang ada ditunjukkan oleh rumus kimia.

Pengelompokkan isomer:

 

Jenis isomer ada 2, yaitu isomer struktural dan stereoisomer.

a.     Isomer struktural

Isomer yang berbeda dari urutan atom-atom yang terikat satu sama lain disebut isomer strukrtural. Macam jenis dalam struktur senyawa organik dapat disebabkan dari jumlah atom ataupun jenis atom dari molekul. Tetapi hhak ini juga bisa terjadi karena susunan atom dalam molekul yang terikat satu sama lain.

 

b.     Stereoisomer

Stereoisomer didefinisikan sebagai senyawa yang berlainan tetapi strukturnya sama, serta pengaturan atom-atom dalam ruangannya juga berbeda.

Stereoisomer dapat digolongkan menjadi 2, jika dilihat berdasarkan strukturnya.

 

Yang pertama adalah enantiomer, yaitu sebutan untuk isomer yang bayangan cermin satu sama lain yang tak dapat diimpitkan.

 

Yang kedua adalah diastereoisomer, yaitu sebutan untuk isomer yang bukan merupakan bayangan cermin.

 

Isomerisme cis-trans atau isomerise geometri merupakan bentuk stereotisme yang menjelaskan orientasi gugus gugus fungsi dalam molekul. Seperti yang kita ketahui, isomer geometri itu terjadi karena adanya ketegaran dalam molekul. Pada umumnya, isomer semacam ini memiliki ikatan rangkap yang tidak dapat berotasi. Berbeda dengan ikatan tunggal yang dapat berotasi.

 

Sebagai contoh:

 

Sebuah senyawa alkana bisa melakkan rotasi sampai 360°, sedangkan ikatan rangkap 2 bersifat tegas artinya tidak dapat berotasi dan senyawanya tidak dapat digantikan dengan senyawa lainnya.

 

Kiral dapat didefinisikan sebagai molekul yang tidak dapat diimpitkan dengan bayangan cerminnya. Sedangkan untuk  akiral adalah kebalikan dari kiral yaitu alkiral dapat diimpitkan dengan bayangan cerminnya.

 Sebagai contoh, CHBrClF yang hanya terdapat 1 hidrogen didalamnya dan semua subtituennya saling bereda satu sama lainnya. Jika molekul ini diimpitkan dengan bayangan cerminnya, maka kita akan mendapatkan atom atom yang tak selaras.

 

Apa yang menyebabkan molekul menjadi kiral? Penyebabnya adalah pusat stereogenik.

 

Pusat stereogenik  adalah dimana 4 grup berbeda diikat oleh sebuah karbon.

 

Jika suatu molekul tidak memiliki pusat stereogenik maka molekul tersebut tidak kiral.

Apabila suatu molekul hanya terdapat satu pusat stereogenik, maka molekul tersebut selalu kiral.

Suatu molekul bisa disebut kiral bisa tidak apabila terdapat satu pusat stereogenik.

 

Akiral merupakan molekul yang dapat diimpitkan dengan bayangan cerminnya.

 

Sebagai contoh, H₂O apabila diimpitkan dengan bayangan cerminnya maka akan mendapatkan O₂ yang berimpitan dengan O₂ begitupun dengan hidrogennya.

PERMASALAHAN:

1. Apakah ikatan pada isomer geometri hanya ikatan rangkap? apakah ikatan tunggal bisa termasuk isomer geometri?

2. Berikan contoh suatu pusat stereogenik disertai penjelasan dan apakah ciri yang menandakan bahwa atom tersebut merupakan pusat stereogenik?

3. Jika enantiomer merupakan bayangan cermin satu sama lain yang tidak dapat diimpitkan, lalu bagaimana cara membedakan enantiomer tersebut? 

REAKSI REAKSI DASAR ORGANIK

Pada blog kali ini kita akan membahas mengenai reaksi reaksi dasar organik yang merupakan bahasan mata kuliah kimia organik II. Sebelum kita membahas tentang reaksi reaksi dasar organik, ada 3 hal dasar yang perlu kita pahami terlebih dahulu, yaitu:

1.       Gugus fungsi

2.       Bagian yang kaya/miskin akan elektron

3.       Ikatan yang mudah putus

Setelah memahami ketiga hal dasar diatas, kini kita akan membahas terlebih dahulu bagaimana cara penulisan persmaan reaksi organik itu sendiri.

1.     Yang pertama, reagen ditulis di sebelah kiri panah reaksi

2.     Produk dituliskan disebelah kanan panah reaksi

3.     Panah reaksi dituliskan diantara reagen dan produk

4.     Diatas ataupun dibawah panah reaksi dapat dituliskan beberapa hal seperti reagen, solven, ataupun parameter reaksi(suhu, tekanan, cahaya, dll).

Jika terdapat 2 reaksi yang berlangsung, maka reaksi pertama dapat diletakkan di atas panah reaksi dan reaksi kedua dapat diletakkan di bawah panah reaksi. Jika ada produk samping berupa produk organik, biasanya tidak ditulis.

MACAM-MACAM REAKSI ORGANIK

 

            Ada 3 macam reaksi organik secara umum yaitu, reaksi subtitusi, reaksi adisi dan reaksi eliminasi. Sebenarnya masih adalagi reaksi organik lainnya, namun reaksi yang lain tersebut merupakan reaksi kembangan.

 

Baiklah, mari kita bahas 3 macam reaksi diatas.

 

1.     Reaksi Subtitusi

Dimana suatu atom/grup digantikan dengan atom/grup lain disebut reaksi subtitusi. Pada umumnya, reaksi subtitusi menghasilkan 2 produk.

Contoh dari reaksi subtitusi adalah CH₃I bereaksi dengan Cl^- dan hasil akhirnya posisi I digantikan dengn Cl hasilnya adaah CH₃-Cl.

2.     Reaksi Adisi

Reaksi antara 2 reaktan yang membentuk 1 jenis produk, tanpa ada atom yang tersiksa. Reaksi ini berlangsung dengan pemutusan satu ikatan π(phi) dan pembentukan ikatan σ(sigma). Sebagai contoh 2 ikatan ini bereaksi antasa etilen dan HBr dan hasilnya membentuk produk dimana Hbrnya masuk kedalam molekul tersebut sehingga tidak ada lagi atom yang tersisa. Dan ikatan π nya terputus, dengan hasil akhirnya adalah ikatan σ.

3.     Reaksi Eliminasi

Reaksi pengeluaran 2 atom/grup dari molekul disebut reaksi eliminasi. Reaksi ini berlangsung dengan pembentukan ikatan π. 

Sebagai contoh atom H dan Br dari bromo alkana ini dapat keluar dari molekul ini dan membentuk suatu alkena dimana ada ikatan π

MEKANISME REAKSI

 

 Ada 2 tahap penting dalam mekanisme reaksi, yaitu tahap Bond Breaking atau pemutusan ikatan dan Bond Making atau pembentukan ikatan. Begitu juga dengan pembentukan ikatan yaitu reaksi radikal dan reaksi polar.

 

Pemutusan ikatan dapat terjadi melalui 2 cara.

 

Cara pemutusan pertama : Homolityc Cleavage(pembelahan homolitik)

 

Homolityc Cleavage(pembelahan homolitik) adalah cara yang pertama. Pada pembelahan homolitik, elektron akan dibagi secara merata kemasing masing  atom dan perpindahan elektronnya akan ditandai dengan panah setengah kepala (fishhook). Dan hasil pembagian elektron yang merata ini akan menghasilkan atom atom yang radikal.

 

Cara pemutusan kedua : Heterolityc Cleavage(pembelahan heterolitik)

 

Pada pembelahan cara kedua, pembagian elektron tidak merata, sebagai contoh semua elektron akan berpindah keatom b dan ditandai dengan panah reaksi kepala penuh.  Hasil pembelahan heterolitik ini adalah atom yang bermuatan positif, jika tersebut adalah karbon maka disebut dengan karbokation. Dan yang bermuatan negatif serta jika merupakan karbon maka disebut karbanion. Intermediet karbokation dan karbanion itulah yang akan berlanjut ke reaksi polar.

 

PEMBENTUKAN IKATAN

 

Pada pembentukan ikatan, berlangsung dengan dua cara yang caranya berbeda.

 

1.    Reaksi Radikal

Dimana terdapat 2 ataom(A dan B) yang masing-masingnya adalah radikal dan membentuk ikatan disebut reaksi radikal.

 

2.    Reaksi Polar

Dimana ada nuklofil dan elektrofil dan dapat membentuk suatu ikatan disebut reaksi polar.

 

 PERMASALAHAN:

1. apakah produk hasil reaksi subtitusi dapat mengalami reaksi eliminasi lagi?

2. Pada pembelahan homolitik, apakah ada kemungkinan jika elektron yang diterima atom tidak merata?

3. Bagaimana jika pada reaksi radikal terdpat lebih dari 2 atom? Dan apa yang akan terjadi?