REAKSI SUBTITUSI NUKLEOFILIK, SUBTITUSI ELEKTROFILIK DAN REAKSI ELIMINASI


  APLIKASI SINTESIS

(REAKSI SUBTITUSI NUKLEOFILIK, SUBTITUSI ELEKTROFILIK DAN REAKSI ELIMINASI)


DISUSUN OLEH :
AHZAN FAZLYAH TOPARUNI                                        F1C114055
JUNI SATRIAWATI                                                            F1C114077
ADE MUHAMMAD SATELIT MANATA                         F1C114053



JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HALU OLEO
KENDARI
2017



BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Reaksi kimia adalah suatu proses alam yang selalu menghasilkan antara bahan senyawa kimia. Senyawa ataupun senyawa-senyawa awal yang terlibat dalam reaksi disebut sebagai reaktan. Reaksi kimia biasanya dikarakterisasikan dengan perubahan kimiawi, dan akan menghasilkan satu atau lebih produk yang biasanya memiliki ciri-ciri yang berbeda dari reaktan. Secara klasik, reaksi kimia melibatkan perubahan yang melibatkan pergerakan elektron dalam pembentukan dan pemutusan ikatan kimia, walaupun pada dasarnya konsep umum reaksi kimia juga dapat diterapkan pada transformasi partikel-partikel elementer seperti pada reaksi nuklir. Reaksi-reaksi kimia yang berbeda digunakan bersama dalam sintesis kimia untuk menghasilkan produk senyawa yang diinginkan.Dalam biokimia, sederet reaksi kimia yang dikatalisis oleh enzim membentuk lintasan metabolisme, di mana sintesis dan dekomposisi yang biasanya tidak mungkin terjadi di dalam sel dilakukan. Reaksi kimia seperti pembakaran, fermentasi, dan reduksi dari bijih menjadi logam sudah diketahui sejak dahulu kala.

            Ada beberapa jenis reaksi kimia yang kita kenal saat ini. Reaksi itu meliputi reaksi adisi, reaksi subtitusi, reaksi eliminasi dan penataan ulang. Masing-masing jenis reaksi ini memiliki ciri dan mekanisme yang spesifik serta proses tertentu atau tahapan. Dalam dunia sintesis sangat dibutuhkan reaksi kimia ini untuk menggambarkan dan memperlihatkan mekanisme pembuatan suatu senyawa baru. Misalnya pembuatan senyawa melalui reaksi eliminasi, subtitusi nukleofilik,  yang menjadi fokus pembahasan dalam makalah ini. Ada banyak senyawa telah diperoleh melalui mekanisme reaksi subtitusi nuklofilik, subtitusi elektrofilik, dan reaksi eliminasi
B.    Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :
1.       Bagaimana aplikasi reaksi subtitusi nukleofilik dalam sintesis senyawa organic ?
2.       Bagaimana aplikasi reaksi subtitusi elektrofilik dalam sintesis senyawa organic ?
3.       Bagaimana aplikasi reaksi eliminasi dalam sintesis senyawa organic ?
C.    Tujuan
Tujuan  dalam makalah ini adalah :
1.     Untuk mengetahui aplikasi reaksi subtitusi nukleofilik dalam sintesis senyawa organic
2.     Untuk mengetahui aplikasi reaksi subtitusi elektrofilik dalam sintesis senyawa organic
3.     Untuk mengetahui aplikasi reaksi eliminasi dalam sintesis senyawa organic
D.    Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari makalah ini adalah :
1.     Dapat  mengetahui aplikasi reaksi subtitusi nukleofilik dalam sintesis senyawa organic
2.     Dapat  mengetahui aplikasi reaksi subtitusi elektrofilik dalam sintesis senyawa organic
3.     Dapat mengetahui aplikasi reaksi eliminasi dalam sintesis senyawa organic


BAB II

PEMBAHASAN
A.     Subtitusi Senyawa Nukleoilik
            Substitusi nukleofilik adalah suatu kelompok dasar reaksi substitusi, di mana sebuah nukleofil yang "kaya" elektron, secara selektif berikatan dengan atau menyerang muatan positif dari sebuah gugus kimia atau atom yang disebut gugus lepas (leaving group).
            Reaksi Substitusi Nukleofilik Suatu nukleofil (Z:) menyerang alkil halida pada atom karbon hibrida-sp3 yang mengikathalogen (X), menyebabkan terusirnya halogen oleh nukleofil. Halogen yang terusir disebut gugus pergi. Nukleofil harus mengandung pasangan elektron bebas yang digunakan untuk membentuk ikatan baru dengan karbon. Hal ini memungkinkan gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron yang tadinya sebagai elektron ikatan. Ada dua persamaan umum yang dapat dituliskan:



         Dengan Nu menandakan nukleofil, : menandakan pasangan elektron, serta R-X menandakan substrat dengan 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, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif. Menurut kinetikanya, reaksi substitusi nukleofilik dapat dikelompokkan menjadi reaksi SN1 dan SN2.
2.2 Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik
            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 digambarkan sebagai berikut: 
Nukleofil menyerang dari belakang ikatan C-X. 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.  
a.        Mekanisme SN1
        Mekanisme SN1 adalah proses dua tahap. pada tahap pertama, ikatan antara karbon dan gugus 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.
       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
                  Reaksi SN1 Mekanisme SN1 dalah proses dua tahap. Pada tahap pertama, ikatan antarakarbon dengan gugus pergi putus. 


Gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron, dan terbentuklah ion karbonium. Pada tahap kedua (tahap cepat), ion karbonium bergabung dengan nukleofil membentuk produk 

Mekanisme SN1, substitusi terjadi dalam dua tahap. Notasi 1 digunakan sebab pada tahap lambat hanya satu dari dua pereaksi yang terlibat, yaitu substrat. Tahap ini sama sekali tidak melibatkan nukleofil. 
b.   Mekanisme SN2


Nukleofil menyerang dari belakang ikatan C-X. 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. 
2.3 Aplikasi Sintesis
            Sintesis 2-fenolbenzotriazol, yakni reaksi antarafenol dengan benzotriazol yang bertindak sebagai nukleofil adalah fenol. Fenol dapat mensubstitusi atom nitrogen (N-2) dalam senyawa benzotriazol yang mengalami kekurangan elektron akibat perpindahan elektron p N-N sehingga menjadikan atom nitrogen pada posisi 2
bermuatan positif.
Mekanisme reaksi perpindahan elektron p pada benzotriazol
            Cincin aromatik fenol dan diperkirakan benzotriazol akan terikat pada posisi para. Hal ini disebabkan adanya hambatan sterik yang lebih besar pada posisi orto. Reaksi penyerangan ikatan rangkap cincin aromatik fenol ini akan menyebabkan terbentuknya kompleks p. Atom N-3 pada benzotriazol akan penstabilan elektron dengan memberikan kelebihan elektronnya kepada cincin aromatik pada benzotriazol
sehingga terjadi delokalisasi pada cincin aromatik tersebut serta pelepasan atom hidrogen dari N-1. Atom H pada atom C yang berikatan dengan N-2 akan diserang oleh elektron bebas dari atom O etanol, dan segera diikuti dengan penstabilan elektron pada cincin aromatik tersebut sehingga membentuk senyawa produk.
           
Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik benzotriazol oleh fenol
            Senyawa benzotriazol merupakan senyawa heterosiklik dengan
atom nitrogen yang mampu berikatan kovalen koordinasi. Hal ini
menjadikan benzotriazol memiliki sifat inhibisi kuat terhadap korosi.
Secara umum, kemampuan inhibisi benzotriazol akan semakin meningkat
jika disubstitusi dengan senyawa yang dapat larut dalam air. Senyawa
hasil reaksi substitusi nukleofilik antara benzotriazol dengan fenol
diprediksi dapat memiliki sifat inhibisi korosi yang lebih kuat dari
benzotriazol.
Senyawa 2-fenolbenzotriazol diperkirakan dapat disintesis dari fenol dan benzotriazol melalui reaksi substitusi nukleofilik. Reaksi yang terjadi akan diawali dengan perpindahan elektron pada ikatan p yang menyebabkan atom N-2 kelebihan elektron dan atom N-1 kekurangan elektron. Ikatan rangkap dari cincin aromatik fenol akan menyerang N-2 dari benzotriazol yang kekurangan elektron. Fenol merupakan nukleofil pengarah orto atau para. Akibat hambatan sterik yang lebih besar pada posisi orto, maka benzotriazol akan terikat pada posisi para. Akibat penyerangan ini maka sebuah kompleks p terbentuk. Atom N-1 akan menstabilkan elektronnya dengan memberikan elektron ke atom C pada cincin aromatik sehingga terjadi delokalisasi pada cincin aromatic benzotriazol. Atom H pada atom C yang berikatan dengan atom N-2 akan diserang oleh elektron bebas dari atom oksigen pada etanol diikuti dengan delokalisasi elektron pada cincin aromatik tersebut dan terbentuklah senyawa 2-fenolbenzotriazol. Adapun mekanisme reaksi dari senyawa 2-
fenolbenzotriazol adalah sebagai beikut :
           
Mekanisme reaksi sintesis 2-fenolbenzotriazol

B.    Reaksi Substitusi Elektrofilik
        Reaksi substitusi elektrofilik adalah reaksi pergantian suatu gugus, ion atau atom dengan suatu elektrofilik Reaksi substitusi elektrofilik merupakan reaksi pergantian elektrofil. Elektrofil merupakan kebalikan dari nukleofil. Elektrofil merupakan spesi yang tertarik pada muatan negatif. Jadi elektrofil merupakan suatu asam Lewis. Pada umumnya reaksi substitusi elektrofilik yang disubstitusi adalah H+ atau asam Lewis. Reaksi SE dapat terjadi pada senyawa benzena atau benzena tersubstitusi. Contoh reaksi SE benzena, meliputi: nitrasi, sulfonasi, halogenasi, alkilasi, asilasi, reaksi substitusi elektrofilik
 1. Jenis-Jenis Reaksi Substitusi Elektrofilik
            Reaksi elektrofilik diklasifikasikan ke dalam reaksi.
1.1. Reaksi Substitusi
            Reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom senyawa hidrokarbon oleh atom senyawa lain. Reaksi substitusi pada umumnya terjadi pada senyawa jenuh (alkana). Alkana dapat mengalami reaksi substitusi dengan halogen. 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

1.2. Reaksi Substitusi Radikal Bebas
          Reaksi substitusi radikal bebas terjadi apabila gugus yang mengganti adalah radikal bebas. Pereaksi radikal bebas adalah atom atau gugus atom yang mengandung sebuah elektron yang tidak berpasangan. Pereaksi radikal bebas umumnya digunakan pada reaksi yang menyebabkan pemutusan homolitik dari substrat. Reaksi ini dimulai dengan pembentukan radikal bebas yang reaktif. Radikal tersebut beresaksi dengan molekul lain membentuk radikal bebas baru yang meneruskan reaksi berikutnya. Contoh reaksi substitusi radikal bebas adalah reaksi antara metana dengan gas klor mengasilkan monoklor-metana dan asam klorida.

1.3. Reaksi substitusi nukleofilik
          Pada reaksi substitusi nukleofilik atom/ gugus yang diganti mempunyai elektronegativitas lebih besar dari atom C, dan atom/gugus pengganti adalah suatu nukleofil, baik nukleofil netral atau nukleofil yang bermuatan negatif.
       Reaktivitas relatif dalam reaksi substitusi nukleofilik dipengaruhi oleh reaktivitas nukleofil, struktur alkilhalida dan sifat dari gugus terlepas. Reaktivitas nukleofil dipengaruhi oleh basisitas, kemampuan mengalami polarisasi, dan solvasi.
1.4. Reaksi Adisi
          Reaksi adisi terjadi pada senyawa tak jenuh. Molekul tak jenuh dapat menerima tambahan atom atau gugus dari suatu pereaksi. Dua contoh pereaksi yang mengadisi pada ikatan rangkap adalah brom dan hidrogen. Adisi brom biasanya merupakan reaksi cepat, dan sering dipakai sebagai uji kualitatif untuk mengidentifikasi ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Reaksi adisi secara umum dapat digambarkan sebagai berikut:
 1. Adisi elektrofilik
Tahap reaksi adisi elektrofilik adalah:
· Tahap 1: serangan terhadap elektrofil E+yang terjadi secara lambat,
· Tahap 2 : serangan nukleofil terhadap karbonium,
Sebagai contoh apabila etena bereaksi dengan HBr , mekanisme reaksi mengikuti langkah sebagai berikut:
2.3. Reaksi substitusi elektrofilik
       Benzena memiliki rumus molekul C6H6, dari rumus molekul tersebut seyogyanya benzena termasuk golongan senyawa hidrokarbon tidak jenuh.     Namun ternyata benzena mempunyai sifat kimia yang berbeda dengan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Beberapa perbedaan sifat benzena dengan senyawa hidrokarbon tidak jenuh adalah diantaranya bahwa benzena tidak mengalami reaksi adisi melainkan mengalami reaksi substitusi. Pada umumnya reaksi yang terjadi terhadap molekul benzena adalah reaksi substitusi elektrofilik, hal ini disebabkan karena benzena merupakan molekul yang kaya elektron.
Ada 4 macam reaksi substitusi elektrofilik terhadap senyawa aromatik, yaitu:

C.      Reaksi Eliminasi
            Reaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Dalam reaksi ini terjadi penghilangan 2 atom atau gugus untuk membentuk ikatan rangkap atau struktur siklis. Kebanyakan reaksi eliminasi menyangkut kehilangan atom bukan karbon.
1.     Reaksi eliminasi β
Bila alkilhalida yang mempunyai atom Hβ direaksikan dengan basa kuat, akan terjadi reaksi eliminasi dan terbentuk alkena.
Karena proton yang dihilangkan terletak pada kedudukan b terhadap halogen, maka reaksi ini disebut eliminasi β.
Bila X adalah halogen, maka reaksi ini disebut dehidrohalogenasi. Eliminasi dapat pula terjadi bila X adalah gugus lepas yang baik, misalnya –OSO2R, -SR2 dan -SO2R. Sebagai contoh:
2.     Eliminasi α
Reaksi eliminasi α terjadi jika 2 atom atau gugus yang dihilangkan berasal dari atom karbon yang sama. Misalnya t-butoksida akan menghilangkan proton dari tribromometan (bromoform). Selanjutnya tribromo karbanion akan kehilangan ion bromida, sehingga terbentuk dibromokarbena, suatu intermediet yang sangat reaktif, yang dapat ditangkap (trapped) dengan sikloheksena.

3.     Aplikasi Reaksi Eliminasi Pada Sintesis Senyawa Organik

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK (DESTILASI)