MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK SN2

MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK SN²

REAKSI SUBSTITUSI

Kata dari Substitusi pasti sudah tidak asing lagi bagi kawan-kawan sekalian bukan? Apa itu substitusi? Reaksi Substitusi? Jika kita menelusuri terlebih dahulu apa itu substitusi, menurut pencarian APAARTI.COM yakni penggantian atom atau gugus atom dalam suatu molekul oleh atom atau gugus atom lain. Oleh karena itu. Bisa disimpulkan bahwa reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom atau gugus atom oleh atom atau gugus atom lain.

Jadi dalam reaksi substitusi suatu atom atau gugus atom yang terdapat dalam rantai utama akan meninggalkan rantai utama tersebut dan tempatnya yang kosong akan diganti oleh atom atau gugus atom yang lain.

Berdasarkan pereaksi yang yang dipergunakan, reaksi substitusi dapat dibedakan menjadi (a) reaksi substitusi radikal bebas; (b) reaksi substitusi nukleofilik; dan (c) reaksi substitusi elektrofilik.

           Reaksi substitusi juga dapat diartikan sebagai  reaksi dimana berlangsung penggantian ikatan kovalen pada suatu atom karbon. Reagensia pengganti dan gugus lepas yang meninggalkan substrat dapat berupa nukleofil atau elektrofil (atau radikal bebas). Secara umum, reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut:      

 Reaksi secara umum:

R - H    +    X2  →  R – X     +    H – X

            Alkana   halogen   haloalkana    asam klorida

·         Contoh:

CH3-CH3 (g) + Br2 (g)  →  CH3-CH2-Br (g)  +  HBr (g)

          Etana             gas Brom            bromoetana         asam Bromida

1.      Reaksi Substitusi Radikal Bebas,

Radikal bebas merupakan atom atau grup atom yang memiliki sebuah elektron tidak berpasangan/ bebas. Reaksi substitusi radikal bebas merupakan reaksi yang berhubungan dengan radikal bebas. Radikal bebas dibentuk jika ikatan terbelah menjadi dua yang sama - sehingga setiap atom mendapat satu dari dua elektron yang dipakai untuk berikatan. Disebut juga sebagai pembelahan homolitik.

Untuk menunjukkan sesuatu (atom atau grup atom) merupakan radikal bebas, dituliskan dengan simbol titik untuk menunjukkan elektron yang tidak berpasangan.

2

Reaksi substitusi elektrofilik adalah reaksi kimia di mana suatu elektrofil menggantikan sebuah gugus fungsional dalam suatu senyawa, yang biasanya, tapi tidak selalu, merupakan atom hidrogen. Reaksi substitusi elektrofilik aromatik merupakan ciri khas dari senyawa aromatik, serta merupakan cara penting untuk memasukkan gugus fungsional ke dalam cincin benzena. Jenis utama lain dari reaksi substitusi elektrofilik merupakan reaksi substitusi elektrofilik alifatik.

3.     Reaksi Substitusi Nukleofilik

Pada kimia organik, substitusi nukleofilik adalah suatu kelompok dasar reaksi sustitusi, dimana sebuah nukleofil yang "kaya" elektron, secara selektif berikatan dengan atau menyerang muatan positif dari sebuah gugus kimia atau atom yang disebut dengan 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 dnegan 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, sedangakn susbstrat biasanya netral atau bermuatan positif.

Contoh substitusi nukleofilik adalah hidrolisis alkil bromida, R-Br, pada kondisi basa, dimana 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).

Lebih jauh lagi, reaksi substitusi selanjutnya digolongkan kedalam dua golongan yang “disebut-sebut” sebagai reaksi SN1 dan SN2.

Contoh masing-masing reaksi adalah:

Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik Pada dasarnya terdapat dua mekanisme reaksi substitusi nukleofilik. Mereka dilambangkan dengan SN2 adan SN1. Bagian SN menunjukkan substitusi nukleofilik, sedangkan arti 1 dan 2 akan dijelaskan kemudian. A. Reaksi SN2 Mekanisme SN2 adalah proses satu tahap yang dapat dijelaskan sebagai berikut:

           Ikatan C-X akan diserang nukleofil dari arah belakang. 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:

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

2. 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 C-Br. 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.

3. Jika substrat R-L bereaksi melalui mekanisme SN2, reaksi terjadi lebih cepat apabila R merupakan gugus metil atau primer, dan lambat jika R adalah gugus tersier. Gugus R sekunder mempunyai kecepatan pertengahan. Alasan untuk urutan ini adalah adanya efek rintangan sterik. Rintangan sterik gugus R meningkat dari metil < primer < sekunder < tersier. Jadi kecenderungan reaksi SN2 terjadi pada alkil halida adalah: metil > primer > sekunder >> tersier.

PERMASALAHAN :

1.      Perbedaan apa saja yang terdapat antara mekanisme reaksi substitusi SN2 dengan SN1?

2.   Apa saja yang membedakan dari reaksi substitusi radikal bebas, reaksi substitusi nukleofilik, dan reaksi substitusi elektrofilik.

3.    Mengapa jika subtrat R-L, reaksi akan lebih cepat jika R merupakan gugus metil atau primer dan lambat jika R merupakan gugus tersier? Mohon penjelasannya.