TUGAS TERSTRUKTUR III

1.      Jelaskan mengapa reaksi bersaing antara subtitusi dan eliminasi bisa terjadi?

Jawab:

a)      Reaksi subtitusi. Reaksi substitusi terjadi apabila sebuah atom atau gugus yang berasal dari pereaksi menggantikan sebuah atom atau gugus dari molekul yang bereaksi. Reaksi substitusi dapat terjadi pada atom karbon jenuh atau tak jenuh.

b)      Reaksi eliminasi. Dalam reaksi ini terjadi penghilangan 2 atom atau gugus untuk membentuk ikatan rangkap atau struktur siklis. Kebanyakan reaksi eliminasi menyangkut kehilangan atom bukan karbon. Dalam reaksi eliminasi dapat terjadi dua kemungkinan, yaitu:

Ø  Bila alkilhalida yang mempunyai atom H direaksikan dengan basa kuat, akan terjadi reaksi eliminasi dan terbentuk alkena. Karena proton yang dihilangkan terletak pada kedudukan terhadap halogen, maka reaksi ini disebut eliminasi 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.

Ø  Reaksi eliminasi 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.

Persaingan Substitusi dan Eliminasi ditinjau dari reaksi antara alkil halida dengan kalium hidroksida yang dilarutkan dalam metil alkohol. Nukleofilnya adalah ion hidroksida, OH^-, yaitu nukleofil kuat dan sekaligus adalah basa kuat. Pelarut alkohol kurang polar jika dibandingkan dengan air. Keadaan-keadaan ini menguntungkan proses-proses SN2 dan E2 jika dibandingkan dengan SN1 dan E1. Misalnya, gugus alkil pada alkil halida adalah primer, yaitu 1-bromobutana. Kedua proses dapat terjadi.

Hasilnya adalah campuran 1-butanol dan 1-butena. Reaksi SN2 cenderung terjadi jika digunakan pelarut yang lebih polar (air), konsentrasi basa yang sedang, dan suhu sedang. Reaksi E2, cenderung terjadi jika digunakan pelarut yang kurang polar, konsentrasi basa yang tinggi, dan suhu tinggi. Seandainya kita mengganti alkil halida primer menjadi tersier, reaksi substitusi akan terhambat (ingat, urutan reaktivitas untuk reaktivitas SN2 adalah 1o >2o >> 3o). Tetapi, reaksi eliminasi akan cenderung terjadi karena hasilnya adalah alkena yang lebih tersubtitusi. Pada kenyataannya, dengan t-butil bromida, hanya proses E2 yang terjadi. 

Seandainya kita mengganti alkil halida primer menjadi tersier, reaksi substitusi akan terhambat (ingat, urutan reaktivitas untuk reaktivitas SN2 adalah 1o >2o >> 3o). Tetapi, reaksi eliminasi akan cenderung terjadi karena hasilnya adalah alkena yang lebih tersubtitusi. Pada kenyataannya, dengan t-butil bromida, hanya proses E2 yang terjadi.

Jadi, bagaimana kita mengubah butil bromida tersier menjadi alkoholnya? Kita tidak menggunakan ion hidroksida, melainkan air. Air merupakan basa yang lebih lemah daripada ion hidroksida, sehingga reaksi E2 ditekan. Air juga merupakan pelarut polar, yang menguntungkan mekanisme ionisasi. Dalam hal ini, E1 tidak dapat dihindari sebab persaingan antara E1 dan SN1 cukup berat. Hasil utama adalah hasil subtitusi (80%), tetapi eliminasi masih terjadi (20%).

Ringkasannya, halida tersier bereaksi dengan basa kuat dalam pelarut nonpolar memberikan eliminasi (E2), bukan subtitusi. Dengan basa lemah dan nukleofil lemah, dan dalam pelarut polar, halida tersier memberikan hasil utama subtitusi (SN1), tetapi sedikit eliminasi (E1) juga terjadi. Halida primer bereaksi hanya melalui mekanisme-mekanisme SN2 dan E2, karena mereka tidak terionisasi menjadi ion karbonium. Halida sekunder menempati kedudukan pertengahan, dan mekanisme yang terjadi sangat dipengaruhi oleh keadaan reaksi. Maka akan terbentuk reaksi substitusi dan eliminasi jika jumlah relative dari kedua produk tersebut tergantung pada kekuatan basa dan keruahan nukleofil atau basa. Makin kuat dan meruah basa maka dapat terbentuk nya eliminasi dan sebaliknya makin lemah basa maka terbentuk substitusi.

2.      Suatu alcohol dapat diubah menjadi eter atau sebaliknya. Jelaskan mengapa sifat kedua senyawa tersebut berbeda kontras? Dan berikan contohnya!

Jawab:

a)      Alkohol

Senyawa alkanol atau alkohol memiliki;                         

Ø  gugus fungsi :   C     OH

Ø  rumus umum struktur ;C_nH_2n+1 OH atau R-OH

Ø  rumus umum molekul ;C_nH_2n+2 O

Ø  sifat alkohol

1)      Semua alkohol berwujud cair pada suhu ruangan dengan massa jenis sekitar 0,8 gram/cm3, dan merupakan titik didih tinggi. Alkohol bercampur baik dengan air, sebab sama-sama merupakan senyawa polar.

2)      Alkohol bereaksi dengan logam natrium menghasilkan Na-alkanoat (Na alkoksida)

 2CH₃OH    +     2Na   à  2CH₃ONa    +   H₂

metanol                               Na metanolat (Na metoksida)

3)      Alkohol dapat bereaksi dengan fosfor trihalida menghasilkan alkil halide

3C₂H₅OH      +    PCl₃   à    3C₂H₅Cl      +     H₃PO₃

etanol                                              etil klorida

4)      Jika alkohol dipanaskan bersama-sama H2SO4 pekat, maka terjadi reaksi dehidrasi (atom H dan gugus OH dilepaskan dengan molekul air).

·         Pada suhu 130 - 140 derajat C menghasilkan eter

Contoh: 2CH3CH2OH  à CH3CH2OHCH2CH3   +   H2O

                                              etanol                                       dietil eter

·         Pada suhu 170 - 180 derajat C menghasilkan alkena

Contoh :      CH3CH2OH   à CH2 = CH2     +   H2O

etanol                                  etena

5)      Alkohol dapat bereaksi dengan asam karboksilat menghasilkan ester. Hal ini kita bahas pada pembuatan eter.

b)      Eter atau alkoksialkana

Merupakan senyawa turunan alkana. Satu atom H rantai alkana diganti oleh gugus alkoksi sehingga eter mamiliki dua gugus alkil.

R – H       R – OR'

alkana            eter

Ø  rumus umum struktur ;   R – O -R'

Ø  Rumus umum molekul ; C_nH_2n+2   

Ø  Sifat eter

Sifat-sifat eter yaitu: Pada keadaan standar, hampir seluruh senyawa eter berwujud cair, kecuali dimetil eter (gas). Jika dibandingkan dengan senyawa alkohol, titik didih dan titik leleh eter lebih keci. Ini terjadi karena antar molekul eter tidak membentuk ikatan hidrogen. Eter juga cenderung bersifat nono polar, sehingga kelarutannya dalam air sangat kecil. Selain itu eter bersifat mudah terbakar. Dibandingkan terhadap alkohol, eter jauh kurang reaktif kecuali dalam hal pembakaran.Eter jauh lebih mantap (lebih kurang reaktif) dibandingkan alkohol. Eter tidak bereaksi dengan logam natrium. Sifat ini dapat digunakan untuk membedakan alkohol dengan eter.



Dari uraian diatas dapat di tarik permasalahannya. jika kekuatan nukleofil juga dapat mengubah mekanisme reaksi yang dilalui oleh reaksi SN. Jika nukleofilnya kuat maka mekanisme SN2 yang terjadi. Bagaimana mengetahui apakah suatu nukleofil adalah kuat atau lemah?