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.
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.
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
Mantap.
BalasHapusBermanfaat sekali