Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik SN1

 Hai teman-teman..

ketemu lagi di blog saya, kali ini kita membahas tentang reaksi SN1.

Mekanisme sn1 itu merupakan ion, ia adalah proses yang bertahap. Pada reaksi SN1, reaksi dimulai dengan lepasnya gugus pergi menghasilkan karbokation (C+). Setelah terbentuk karbokation, barulah nukleofil menyerang dan terjadi proses pembentukan ikatan antara nukleofil dan substrat. Reaksi terjadi secara bertahap dengan pembentukan intermediet berupa karbokation (c+). Seperti pada contoh, atom klor lepas dari molekul ter-butil klorida (dibantu dengan adanya pelarut polar) sehingga terbentuk ion klorin dan sebuah intermediet bermuatan positif yang disebut sebagai karbokation. Proses pembentukan karbokation ini sangat lambat sehingga menjadi penentu dalam laju reaksi sn1. Molekul air yang memiliki PEB bertindak sebagai nukleofil yang kemudian menyerang karbokation dan menghasilkan produk sn1 berupa ter-butil alkohol. Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik unimokuler sn1 dapat dilihat pada gambar berikut. 

Kestabilan relatif dari karbokation yang dihasilkan pada reaksi sn1 bergantung pada jumlah kelompok alkil yang terikat pada karbokation. Semakin banyak jumlah alkil yang terikat, karbokation yang dihasilkan semakin stabil. Gambar berikut menunjukkan tingkat kestabilan beberapa karbokation. Semakin ke kanan, tingkat kestabilan karbokation semakin menurun. 

Jika reaksi sn1 terjadi pada molekul kiral (mengikat empat gugus yang berbeda), akan dihasilkan produk campuran enansiomer. Sebagai contoh, reaksi hidrolisis (S) -3-bromo-3metilheksana dengan mekanisme sn1 akan menghasilkan intermediet berupa karbokation. Karbokation ini memiliki bentuk molekul planer sehingga nukleofil H2O dapat menyerang dari kedua sisi. Oleh karena itu, pada hasil reaksi dihasilkan dua molekul, yaitu (R) -3-metil-3-heksanol dan (S)-3-metil-3-heksanol yang merupakan pasangan enansiomer. Jika komposisi campuran enansiomer ( R dan S) tersebut sama banyak (1:1) hal itu disebut sebagai campuran rasemat.

Perbedaan reaksi SN1 dan SN2 :

a. Mekanisme reaksi

    SN1 adalah reaksi yang bertahap, sedangkan SN2 adalah reaksi yang serempak.

b. Keadaan transisi

     Dimana pada saat transisi SN1 hanya diperlihatkan substrat nya saja, sedangkan pada transisi SN2 diperlihatkan dua molekul yaitu molekul nukleofilik dan molekul substratnya.

c. Laju reaksi

     laju SN1 = k{substrat}

     Laju reaksi sn1 bergantung pada rangka/struktur substrat dan konsentrasi substrat, gugus pergi, suhu dan sifat pelarut.

     laju SN2 = k{substrat}{nukleofilik}

      Laju reaksi sn2 bergantung pada sifat dan konsentrasi nukleofilik, rangka/struktur substrat dan konsentasi, gugus pergi, suhu dan sifat pelarut.

d. Stereokimia

     Pada saat reaksi sn1 terjadi campuran rasemik, sedangkan pada sn2 terjadi pembalikan inversi konfigurasi.

e. Struktur substrat

    Reaksi sn1 akan paling cepat terjadi bila gugus alkil pada substrat berupa tersier dan paling lambat bila keadaannya primer.

     Reaksi sn2 akan paling cepat terjadi bila gugus alkil pada substrat berupa metil atau alkil halida primer dan paling lambat bila berupa tersier.

Permasalahan :

1. Bagaimana bila reaksi sn1 tidak terjadi pada molekul bukan kiral? jelaskan reaksi yang terbentuk

2. Pada SN1 Jika komposisi campuran enansiomer ( R dan S) tidak sama banyak, apa yang terjadi? Jelaskan

3. Mengapa proses reaksi pada sn1 sangat lambat? Apa yang menyebabkan hal tersebut?

Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN2

 

Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik SN2

 

Kembali lagi pada blog saya, kali ini kita membahas tentang reaksi substitusi nukleofilik sn_2.

Ada yang tau gak apa itu sn2 ? SN2 adalah nama lain dari substitusi nukleofilik bimolekuler. Bimolekuler artinya reaksi ini akan terjadi secara serempak.

SN2 itu terjadinya pada saat alkil halida nya itu berupa primer, jika nukleofilik yang digunakan adalah yang kuat ( OR^-, OH^-, CN^-  ) mungkin ada beberapa faktor lain tetapi ini adalah yang utama/dominan.

Syarat-syarat bereaksinya yaitu terjadinya tumbukan ( yang efektif ), energi potensial yang cukup dan orientasi molekul.

 

Stereokimia SN2

 

Bisa kita lihat OH akan melakukan penyerangan terhadap alkil halida, dimana halidanya itu harus berjarak sejauh mungkin atau pada sisi yang berlawanan dari Br itu sendiri. Kemudian ketika reaksi ini terjadi maka nanti menghasilkan dimana OH itu akan terikat pada C dan gugus- gugus yang terikat pada alkil halida akan ditolak oleh OH, sehingga dia akan mengarah pada sisi yang berbeda.

Jika OH menabrak sisi belakang yang terjadi :

1.       Ikatan baru mulai terbentuk

2.       Ikatan C-X mulai patah

Kedua proses berlangsung secara serempak.

Jadi, SN2 itu berlangsung secara serempak artinya adalah pembentukan ikatan antara C dengan nukleofilik dan pemutusan ikatan C dengan C itu berlangsung secara bersamaan.

Stereokimia dari reaksi yang terjadi

 

Keadaan transisi tidak dapat diisolasi. Keadaan transisi hanyalah bagaimana molekul dalam keadaan berubah.

Permasalahan :

1. Apakah ada kemungkinan reaksi nukleofilik sn2 itu terjadi tidak secara serempak? Jelaskan

2. Bagaimana jika OH dengan halida berdekatan?.apa yang terjadi?

3. Jika OH menabrak sisi belakang, ikatan apa yang mulai terbentuk?

Kajian stereokimia senyawa kiral hasil modifikasi

 

 Kali ini  saya mengambil materi dari jurnal http://jurnal.untad.ac.id/jurnal/index.php/kovalen/article/download/7534/6008 dengan judul " sintesis dan karakterisasi senyawa kiral hasil reaksi antara metil eugenol kasar dengan asam asetat " 

Pada jurnal dikatakan bahwa gambar dibawah ini merupakan reaksi adisi yang dilakukan pada suhu ruang, senyawa asam asetat mengalami disosiasi yang selanjutnya terjadi reaksi adisi terhadap metil eugenol. Senyawa metil eugenol merupakan sebuah alkena tak-simetris ( yakni gugus- gugus yang terikat pada kedua karbon sp2 tidak sama ) , sehingga ada dua kemungkinan produk isomerik yang akan dihasilkan namun satu isomerik lebih melimpah. Pada proses reaksi adisi metil eugenol dengan asam asetat kemungkinan besar diperoleh senyawa 1- (3,4-dimetoksi fenil)-2-propanil asetat. 

Struktur senyawa 1-(3,4-dimetoksifenil)-2-propanil asetat merupakan salah satu senyawa kiral. Terlihat satu atom karbon pada propanil mengikat 4 gugus yang berlainan. 

Jadi, menurut ide saya permasalahan yang timbul sebagai berikut :

1. Pada proses reaksi adisi metil eugenol dengan asam asetat, kemungkinan kecil senyawa apa yang diperoleh?

2. Pada gambar diatas, jika satu atom karbonnya hanya mengikat 3 gugus yang berlainan apakah bisa ada kemungkinan menjadi kiral. Jelaskan

3. metil eugenol dengan asam asetat kemungkinan besar diperoleh senyawa 1- (3,4-dimetoksi fenil)-2-propanil asetat. Apakah jika menggunakan reaksi substitusi ataupun eliminasi bisa berkemungkinan diperoleh senyawa yang sama? Jelaskan

Stereokimia

 

STEREOKIMIA

 

Hai teman-teman, ada yang tau gak apa itu stereokimia? Biasanya untuk memahami stereokimia kita lebih banyak berimajinasi dalam ruang kehidupan nyata, bahwa apapun yang kita lihat pasti memiliki sisi atas, bawah, kanan, kiri, depan, belakang. Jadi, stereokimia adalah studi molekul dalam 3D, bagaimana atom-atom tersusun dalam ruang relatif antara satu dengan yang lain.

Stereokimia tidak terlepas dengan yang namanya “isomer”. Isomer adalah molekul dengan rumus molekul identik ; yaitu jumlah atom yang sama dari setiap molekul tetapi pengaturan atomnya berbeda dalam ruang. Dalam studi stereokimia kita tahu bahwa ada tiga aspek penting, yaitu :

1.       Isomer Geometrik : yaitu isomer-isomer yang timbul sebagai akibat adanya ketegaran/kekakuan dari suatu molekul

2.       Konformasi molekul : bentuk- bentuk molekul dalam ruang tiga dimensi dan bagaimana bentuk- bentuk ini bisa saling beralih dari satu bentuk ke bentuk yang lain

3.       Kiralitas molekul : yaitu isomer-isomet yang timbul akibat perbedaan orientasi atom-atom yang terikat pada suatu atom pusat

 

 

 

 

 

 

·        Isomer Geometri dalam Alkena dan Senyawa Siklik

Pada senyawa hidrokarbon, rumus kimia menunjukkan jumlah atom karbon dan setiap unsur yang terdapat dalam satu molekul senyawa. Terdapat 4 jenis isomer yaitu isomer rangka, isomer posisi, isomer fungsi dan isomer geometri. Isomer memiliki dua kelas utama yaitu konstitusional isomer dan stereoisomer. Isomer geometri adalah isomer yang terjadi pada dua molekul yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi berbeda dalam penataan atom-atom dalam ruang. Isomer geometri terjadi karena ketegaran dalam molekul dan hanya dijumpai dalam dua kelompok senyawa yaitu alkena dan senyawa siklik.

 

Syarat isomer geometri dalam alkena, yaitu tiap atom karbon yang terlibat dalam ikatan phi mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl. Jika salah satu atom karbon berikatan rangkap itu mempunyai dua gugus identik, misalnya dua atom H atau dua gugus CH3, maka tak mungkin terjadi isomer geometri. Jika suatu gugus atau atom terikat oleh ikatan sigma saja ( sp3, umumnya pada senyawa yang berikatan tunggal ) maka gugus atau atom yang terikat tersebut dapat berputar sedemikian rupa sehingga bentuk molekulnya akan selalu sama.

Contoh :

 

 

 

·        Isomer Geometri pada Hidrokarbon Tak Jenuh Rantai Terbuka

Keterbatasan perputaran atom-atom yang terikat pada masing-masing atom C pada ikatan rangkap yang dikarenakan adanya antar aksi antara orbital p membentuk ikatan phi. Isomer ini meliputi isomer cis & trans dan isomer geometri E & Z.

 

 

 

 

·        Isomer Geometri  pada Hidrokarbon Jenuh Rantai Terbuka

Keterbatasan perputaran atom- atom yang terikat pada masing- masing atom C. Rintangan perputaran atom- atom tidak sebesar rintangan atom- atom yang terikat pada atom C ikatan rangkap. Jadi kalau pada ikatan tunggal atau hidrokarbon jenuh rintangan perputaran atomnya tidak sekuat pada yang ikatan rangkap atau tak jenuh. Ikatan masih memungkinkan atom yang terikat pada atom C untuk berputar menghasilkan yang dinamakan konformasi struktur atom atau konfomer.

 

·        Isomer Geometri pada Hidrokarbon yang Mempunyai Pusat Kiral

Kiralitas merupakan suatu keadaan yang menyebabkan dua molekul dengan struktur yang sama tetapi berbeda susunan ruang dan konfigurasinya. Atom yang menjadi pusat kiralitas dikenal dengan istilah atom kiral. Atom kiral adalah atom yang mengikat gugus yang semuanya berbeda. Bila dalam suatu molekul terdapat satu pusat kiral maka akan terdapat dua stereoisomer dari senyawa tersebut yang di kenal dengan istilah enantiomer. Dan bila dalam satu molekul terdapat lebih dari satu pusat kiral maka akan terdapat lebih dari satu pasang enantiomer.

Contoh molekul kiral dan akiral

 

 Contoh enantiomer 

 

 

 Permasalahan :

1. Apa yang terjadi pada isomer geometri pada alkena, jika tiap atom karbon mengikat lebih dari dua gugus yang berlainan?

2. Isomer geometrik yaitu isomer yang timbul sebagai akibat adanya ketegaran/kekakuan dari suatu molekul. Dari manakah ketegaran/kekakuan suatu molekul itu berasal? 

3. Mengapa pada ikatan tunggal atau hidrokarbon jenuh rintangan perputaran atomnya tidak sekuat pada yang ikatan rangkap atau tak jenuh.

 

 

 

 

 

 

Klasifikasi Reaksi- Reaksi Organik Dasar

 

Reaksi kimia yang di dalamnya melibatkan senyawa organik disebut reaksi organik. Dalam sintesis organik, reaksi organik digunakan dalam membangun molekul organik yang baru. Jadi, untuk memahami reaksi kimia organik ini sebenarnya bisa dikatakan susah- susah gampang. Kita perlu memahami dan mengerti 3 hal dasar reaksi organik, yaitu :

-  ikatan yang mudah putus

Mengapa? Karena ikatan yang mudah putus ia akan mudah bereraksi

-  gugus fungsi

-  situs/ bagian yang kaya elektron dan miskin elektron

Secara umum ada tiga macam reaksi organik, yaitu :

1. Reaksi Substitusi

              Reaksi substitusi adalah reaksi dimana atom/gugus digantikan oleh atom lain. Reaksi ini biasanya memberikan dua produk. Konsep dasarnya adalah atom/gugus yang mengganti haruslah lebih reaktif ketimbang atom/gugus yang diganti.

Contoh:

 

 

2. Reaksi Adisi

              Reaksi adisi adalah reaksi antara dua reaktan yang membentuk satu jenis produk, tanpa ada atom yang tersisa.

Contoh :

 

Reaksi adisi pada alkena ada tiga, yaitu reaksi adisi dengan hidrogen (H), reaksi adisi dengan halogen (7A), dan reaksi adisi dengan asam halida ( Br2, Cl2, dll )

3. Reaksi Eliminasi

              Reaksi eliminasi adalah reaksi pengeluaran dua atom dari molekul. Reaksi ini merupakan kebalikan dari reaksi adisi. Reaksi yang mengubah ikatan sigma menjadi ikatan phi. = berlaku eliminasi beta. Reaksi berlangsung dengan pembentukan ikatan phi.

Contoh :

a. R-X + NaOH/etanol à alkena + Na-X = H2O

Ingat bahwa Na-X dan H2O adalah produk samping, sedangkan alkena merupakan produk mayor sekaligus produk utamanya.

 

b. 

Reaksi eliminasi digunakan untuk membuat senyawa- senyawa alkena dan alkuna. Sebagai contoh adalah reaksi pembuatan etena dari etanol.

 

 

 Reaksi satu langkah disebut dengan reaksi E2. Sedangkan reaksi dua langkah disebut dengan reaksi E1. E2 dan E1 menyatakan kinetika reaksi, yaitu berturut- turut bimolekuler dan unimokuler.

 

 

 

Sebenarnya masih ada reaksi-reaksi yang lain, yaitu reaksi perisiklik, reaksi penataan ulang, reaksi fotokimia dan reaksi redoks. Reaksi tersebut merupakan reaksi pengembangan dari reaksi adisi, eliminasi dan substitusi.

 

Ø  Reaksi redoks

Ialah berubahnya bilangan oksidasi atom-atom dalam sebuah reaksi kimia.

Contoh : H2 + F2 --> 2HF

 

Ø  Reaksi perisiklik

Reaksi yang tidak berlangsung secara bertahap dan terjadi di sekitar sistem yang tertutup.

 

Ø  Reaksi penataan ulang

Reaksi dimana suatu molekul ditata ulang dan menghasilkan struktur isomernya

 

Ø  Reaksi fotokimia

Reaksi yang disebabkan oleh absorpsi cahaya

 

 

 

 

 

 

Permasalahan

1.       Pada contoh reaksi eliminasi diatas, apa yang terjadi jika alkena menjadi produk samping dan bukan produk utama?

2.       Pada reaksi substitusi, mengapa atom/gugus yang mengganti harus lebih reaktif ketimbang atom/gugus yang diganti? Tolong jelaskan

3.       Mengapa pada reaksi adisi tidak ada atom yang tersisa? Apa penyebabnya?