REAKSI SUBTITUSI DAN REAKSI ELIMINASI PADA SENYAWA ORGANIK

REAKSI SUBTITUSI DAN REAKSI ELIMINASI PADA SENYAWA ORGANIK

Dalam kimia organik, banyak reaksi yang dapat terjadi yang melibatkanikatan kovalen di antara atom karbon dan heteroatom lainnya seperti oksigen,nitrogen, atau atom-atom halogen lainnya. Beberapa reaksi dalam kimia organic diantaranya:

1.      Reaksi Subtitusi è adalah reaksi penggantian (penukaran) suatu gugus atom oleh gugus atom lain. Pada reaksi subtitusi tidak terjadi perubahan ikatan, ikatan tunggal –> ikatan tunggal.

Contoh :

a)      Reaksi monoklorinasi propana (pengantian satu atom H oleh satu atom Cl), misalnya: C₃H₈ + Cl₂ –> C₃H₇Cl + HCl

b)      Reaksi dibrominasi propana (penggantian dua atom H oleh dua atom Br), misalnya : C₃H₈ + 2Br₂ –> C₃H₆Br₂ + 2HBr.

Macam-macam reaksi subtitusi, diantaranya:

	1)     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.

2)      Reaksi substitusi elektrofilik. Benzena memiliki rumus molekul C₆H₆, dari rumus molekul tersebut 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 electron.

	Ada 4 macam reaksi substitusi elektrofilik terhadap senyawa aromatik,yaitu:

2.      Reaksi Eliminasi adalah reaksi penghilangan suatu gugus atom pada suatu senyawa. Pada reaksi elimiasi teradi perubahan ikatan, ikatan tunggal => ikatan rangkap. Dalam reaksi ini terjadi penghilangan 2 atom atau gugus untuk membentuk ikatan rangkap atau struktur siklis. Kebanyakan reaksi eliminasi menyangkut kehilangan atom bukan karbon. Reaksi eliminasi secara umum :

Contoh :

CH₃–CH₃ –> CH₂=CH₂ + H₂

CH₃–CH₂Br –> CH₂=CH₂ + HBr

CH₃–CH₂OH –> CH₂=CH₂ + H₂O

Reaksi satu langkah disebut dengan reaksi E2. Sedangkan reaksi dua langkah disebut dengan reaksi E1. Harap diingat bahwa symbol angka pada huruf e (yang berarti elimination) tidak melambangkan jumlah langkah. E2 dan E1 menyatakan kinetika reaksi, yaitu berturut-turut bimolekuler dan unimolekuler.

a)      Reaksi E1

Reaksi E1 adalah reaksi eliminasi dimana suatu karbokation (suatu zat antara yang tak stabil dan berenergi tinggi, yang dengan segera bereaksi lebih lanjut) dapat memberikan sebuah proton kepada suatu basa dan menghasilkan sebuah alkena. Pada reaksi S_N1, salah satu cara karbokation mencapai produk yang stabil ialah dengan bereaksi dengan sebuah nukleofil.

Karbokation adalah suatu zat antara yang tak stabil dan berenergi tinggi. Karbokation memberikan kepada basa sebuah proton dalam reaksi eliminasi, dalam hal ini reaksi E1 menjadi sebuah alkena.

Ø  Mekanisme E1

·         Tahap 1 (lambat)

Pertama dalam reaksi eliminasi adalah tahap lambat dan merupakan tahap penentu laju dari reaksi keseluruhan. Suatu reaksi E1 yang khas menunjukkan kinetika order-pertama, dengan laju reaksi hanya bergantung pada konsentrasi alkil halide saja.

·         Tahap 2 (cepat)

Dalam tahap dua reaksi eliminasi, basa itu merebut sebuah proton dari sebuah atom karbon yang terletak berdampingan dengan karbon positif. Elektron ikatan sigma karbon hidrogen bergeser ke arah muatan positif, karbon itu mengalami Rehibridisasi dari keadaan sp³ ke keadaan sp², dan terbentuklah alkena.

	Karena suatu reaksi E1 berlangsung lewat zat antara karbokation, maka tidak mengherankan bahwa alkil halida tersier lebih cepat daripada alkil halida lain.

 

b)      Reaksi E2

Reaksi E2 (eliminasi bimolekular) ialah reaksi eliminasi alkil halida yang paling berguna. Reaksi E2 alkil halida cenderung dominan bila digunakan basa kuat, seperti –OH dan –OR, dan temperatur tinggi. Secara khas reaksi E2 dilaksanakan dengan memanaskan alkil halida dengan K+ -OH / Na+ -OCH2CH3 dalam etanol.

Reaksi E2 berjalan tidak lewat suatu karbokation sebagai zat-antara, melainkan berupareaksi serempak (concerted reaction) yakni terjadi pada satu tahap, sama seperti reaksi SN2.

ü  Basa membentuk ikatan dengan hydrogen

ü  Elektron-elektron C-H membentuk ikatan pi

ü  Brom bersama sepasang elektronnya meninggalkan ikatan sigma C-Br.

Perhatikan gambar berikut :

Persamaan diatas menunjukkan mekanisme, dengan anak panah bengkok menyatakan “pendorongan elektron” (electron-pushing). Dalam reaksi E2, seperti dalam reaksi E1, alkil halida tersier bereaksi paling cepat dan alkil halida primer paling lambat. (Bila diolah dengan suatu basa, alkil halide primer biasanya begitu mudah bereaksi substitusi, sehingga sedikit alkena terbentuk).

Perbedaan antara mekanisme eliminasi E1 dan E2.

E1

a)      membentuk karbokation

b)       karbokation memberi proton pada basa lalu terbentuk alkena

c)      basa merebut proton dari atom C (beta, C yang berdampingan dengan C+)

E2

a)      nukleofil langsung mengambil proton dari atom C (beta) pada atom C gugus pergi

b)      tidak terjadi pembentukan karbokation

c)      pembentukan secara serempak

Perbandingan E1 dan E2.

E1 
terjadi pada:

a)      konsentrasi basa rendah

b)      dengan pelarut basa

c)      dengan substrat tersier dan beresonansi (alkil halida)

E2 
terjadi pada:

a)      pada basa kuat dengan konsentrasi tinggi

o   Alkil halida+basa kuat+panas è E2

o   Alkil halida+asam kuat+panas è E1

o   Alkohol+asam kuat+panas è E1