Mekanisme Reaksi Eliminasi E2

Eliminasi bimolekular atau yang lebih dikenal dengan E2.  E2 merupakan reaksi eliminasi yang berlangsung dalam satu tahap. Reaksi E2 ini biasanya terjadi pada alkil Halida tersier tetapi mungkin terjadi pada alkil Halida sekunder dan senyawa lainnya. Reaksi ini melibatkan mekanisme satu tahap yang mana ikatan karbon-hidrogen dan karbon-halogen akan terputus kemudian akan membentuk ikatan rangkap (ikatan phi C=C). Agar ikatan phi terbentuk hibridisasi karbon harus lebih rendah dari SP3 menjadi sp2. Reaksi E2 biasanya menggunakan basa kuat. Basa harus cukup kuat untuk melepas hidrogen yang kurang asam.

Bentuk umum dalam reaksi E2 adalah  sebagai  berikut : 

B: = Basis 

X = gugus meninggalkan (biasanya Halide tosylate)

Dalam reaksi ini Ba mewakili basa dan X mewakili kelompok yang meninggalkan, biasanya Halogen. Ada satu keadaan transisi yang menunjukkan reaksi bersama untuk basa yang menarik hidrogen dan halogen mengambil elektron dari ikatan.

Dari gambar kita dapat melihat dimana dalam reaksi E2 akan terbentuk ikatan phi atau ikatan rangkap. Mekanisme dimana itu terjadi  adalah satu langkah reaksi bersama dengan satu keadaan transisi. 

Laju reaksi Persamaan laju untuk reaksi E2 adalah sebagai berikut :

Laju = k [basis][substrat]

Karena basa termasuk dalam persamaan laju, kekuatan basa juga berpengaruh dalam laju reaksi E2. Reaksi E2 membutuhkan basa kuat dan merupakan jalur umum untuk reaksi eliminasi.

Reaksi E2 memiliki persyaratan tententu : 

1. Kedua kelompok yang meninggalkan harus berada di bidang yang sama, ini memungkinkan ikatan rangkap terbentuk pada reaksi. 

2. Mengikuti aturan Zaitsev, alkena yang paling tersubstitusi biasanya merupakan produk utama.

3. Aturan Hoffmann, jika basa terhalang secara steris akan menghasilkan produk yang paling tidak tersubstitusi.

Permasalahan :

1. Mengapa memerlukan basa kuat untuk melepaskan ikatan hidrogen dalam reaksi E2?

2. Kenapa basa masuk dalam penentuan laju reaksi dalam reaksi E2?

3. Mengapa bisa terbentuk ikatan phi atau ikatan rangkap dalam reaksi E2?

MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK SN1

Pada pembahasan sebelumnya kita membahas tentang mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN2 maka kali ini saya akan membahas mengenai mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN1.

Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN1 adalah mekanisme bertahap yang berada dengan mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN1 yang hanya memiliki satu tahapan saja. Pada SN1, tahapan pertama yaitu substrat terurai dimana ikatan antara atom karbon terputus dengan  gugus bebas akan terputus langkah pada tahap ini cenderung relatif lebih lama dibandingkan pada tahap ke dua. Kemudian dari proses pemutusan ikatan inilah maka terbentuk ion karbonium. Setelah itu nukleofil akan menyerang karbokation yang menghasilkan sebuah produk. Proses ini adalah tahapan kedua dalam mekanisme SN1.  Seperti gambar dibawah ini, ikatan CX putus terlebih dahulu sebelum pendekatan nukleofil.

Mekanisme reaksi SN1 ini terjadi pada alkil Halida tersier dan nukleofil yang akan menyerang merupakan nukleofil basa lemah. Dalam reaksi SN1 langkah penentan laju adalah hilangnya gugus yang meninggalkan untuk memebentuk karbokation antara. semakin stabil karbokasinya semakin mudah terbentuk dan semakin cepat reaksi SN1. 

Pengaruh pelarut dalam reaksi, karena atom hidrogen dalam pelarut protik polar sangat bernuatan positif, ia dapat berinteraksi dengan nukleofil anionik yang akan mempengaruhi SN2 secara negatif, tetapi tidak mempengarui SN1 karena nukleofil bukan bagian dari langkah penentuan kecepatan. Pelarut protik polar sebenarnya mempercepat laju reaksi substitusi unimolekuler karena momen dipol besar pelarut membantu menstabilkan keadaan transisi. bagian-bagian yang sangat positif dan sangat negatif berinteraksi dengan substrat untuk menurunkan energi keadaan transisi. karena karkokation yang tidak stabil, apa pun yang dapat menstabilkan ini bahkan sedikit akan mempercepat reaksi. Terkadang dalam reasi SN1, pelarut bertindak sebagai nukleofi, ini disebut reaski solvolisis. 

  Seperti penjelasan diatas merupakan contoh dari mekanisme reaksi dari SN1.

Permasalah : 

1. Kenapa nukleofil yang dapat menyerang adalah nukleofil yang merupakan basa lemah? 

2. Kenapa pelarut protik polar dapat mempercepat laju reaksi substitusi unimolekuler ?

3. Apa yang menyebabkan dalam reaksi SN1, pelarut bisa bertindak sebagai nukleofil ?

Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik SN2

Baiklah pada kali ini saya akan membahas tentang reaksi substitusi nukleofilik SN2.

Tapi sebelum itu ada baiknya kita tahu terlebih dahulu apa itu reakasi substitusi. Reaksi Substitusi adalah reaksi dalam menggantikan suatu atom atau gugus dengan atom ataupun gugus lainnya.

Berdasarkan gambar diatas kita dapat melihat apa itu yang dinamakan dengan reaksi substitusi dimana salah satu gugus atom dalam suatu reaksi digantikan dengan gugus atom lainnya.

Sementara itu kita juga harus tau apa itu nukleofil dan elektrofil . Nukleofil adalah suatu gugus atom yang kaya akan elektron yang dapat menyumbangkan elektron tersebut, sedangkan elektrofil adalah suatu gugus atomyang kekurangan elektron dan dapat menerima sepasang elektron. Ketika nukleofilik dapat bereaksi dengan elektrofil adalah salah satu cara dimana proses ini disebut dengan substitusi nukleofilik. Dalam reaksi substitusi nukleofilik, sebuah ikatan nukleofil yang kaya elektron akan menyerang elektrofil yang kekurangan elektron, mengakibatkan perpindahan suatu kelompok atau atom yang disebut gugus meninggalkan. 

Substitusi nukleofilik adalah reaksi donor pasangan elektron (nukleofil, Nu^- ) dengan aseptor pasangan elektron (elektrofil). SN2 adalah salah satu jenis dari mekanisme reaksi yang umum dalam kimia organik. Dimana dalam mekanisme ini melibatkan dua komponen yaitu satu ikatan yang rusak dan satu ikatan terbentuk dalam waktu bersamaan yaitu dalam satu langkah. Mekanisme reaksi ini terjadi pada Alkil halida primer dan Alkil halida sekunder. Adapun nukleofil yang menyerang adalah jenis nukleofil yang kuat seperti OH, CN, atau CH3O.  

Mekanisme reaksi Nukleofilik SN2 :

 Berdasarkan gambar diatas kita akan melihat nukleofil akan menyerang dari belakang C-X. Dalam reaksi SN2, nukleofil mendekati atom karbon yang terika dengan gugus yang meninggalkan . Ketika nukleofil membentuk ikatan dengan atom karbon ini, ikatan antara atom karbon dan gugus yang tersisa putus. Pembuatan ikatan dan tindakan pemecahan ikatan terjadi secara bersamaan. Konsekuensi dari sifat bimolekuler yang bersamaan dari reaksi SN2 adalah bahwa nukleofil harus menyerang dari sisi molekul yang berlawanan dengan kelompok yang meninggalkan. Geometri reaksi ini disebut serangan sisi belakang.

Mekanisme bersama dan sifat serangan nukleofilik dalam reaksi SN2 menimbulkan beberapa hasil penting :

1. Laju reaksi bergantung pada konsentrasi nukleofil dan molekul yang mengalami serangan. Reaksi membutuhkan Tumbukan antara nukleofil dan moleku, sehingga akan meningkatkan konsetrasi keduanya akan meningkatkan laju reaksi.

2. Karena geometri unik serangan sisi belakang diperlukan, faktor terpenting dalam menentukan apakah reaksi SN2 akan terjadi adalah efek sterik. Efek sterik mengacu pada interaksi yang tidak menguntungkan yang terjadi ketika atom-atom dibawa terlalu berdekatan. Akibatnya jika nukleofil atau molekul yang mengalami serangan memiliki terlalu banyak substituen atau substituen yang terlalu besar, reaksi tidak akan dapat mendekati molekul dengan cukup ntuk melakukan serangan dibelakang.

 

gambar diatas merupakan contoh dari reaksi SN2 dari ion metil klorida dengan hidroksida dan reaksi amonia dengan HCl

Permasalahan :

1. Dalam reaksi substitusi Nukleofilik SN2 melibatkan dua komponen dimana satu ikatan rusak dan satu ikatan terbentuk dalam satu langkah dengan waktu bersamaan. Bagaimana reaksi Substitusi nukleofilik ini dapat terjadi dalam satu tahap dan waktu bersamaan?

2. Mengapa Nukleofil yang menyerang merupakan nukleofil yang kuat ?

3. Mengapa dalam mekanisme reaksi SN2 Laju reaksi bergantung pada konsentrasi nukleofil dan molekul yang mengalami serangan ?

STEREOKIMIA : Chirality Center

Stereokimia adalah suatu pembelajaran tentang penataan atau penempatan struktur molekul-molekul dalam 3D ( tiga dimensi ). Dalam pembelajaran ini kita dapat mengetahui bahwa sesuatu yang memiliki rumus molekul yang sama tetapi strukturnya berbeda akan memiliki fungsi yang berbeda pula.

Tetapi untuk pembahasan kali ini saya akan berfokus pada chirality center atau yang kita kenal dengan pusat kiral. Oleh karena itu kita perlu mengetahui terlebih dahulu apa itu kiral. Kita dapat melihat terlebih dahulu pada gambar dibawah ini :

(1)

(2)

(3)

Dari beberapa gambar diatas dapat kita lihat bagaimana yang disebut dengan kiral. Yaitu dimana satu atom dapat mengikat empat atom berbeda dan pada saat struktur tersebut ditempatkan di depan cermin maka kita akan melihat struktur yang identik dengan struktur tersebut. Tetapi kedua strukutur tersebut tidak akan saling berhimpit ketika memiliki arah hadap yang sama. Sama seperti halnya tangan ketika mereka berhadapan antara tangan kanan dan tangan kiri akan memiliki bentuk yang serupa tetapi ketika dihadapkan pada arah yang sama kemudian dihimpitkan kedua tangan tersebut tidak lagi berhimpit. Oleh sebab itu mulai muncul istilah kiral. Kata Kiral sendiri berasal dari bahasa Latin Chiros berarti tangan.

Nah setelah kita mengetahui apa itu kiral, selanjutnya kita harus tahu mana yang disebut sebagai pusat kiral. Pusat kiral, atom kiral, atau pusat kiralitas adalah suatu atom tetrahedral dalam molekul yang memuat ligan berbeda dengan pasangan bebas.

Pada senyawa diatas yang dinamakan pusat adalah atom yang dilingkari dengan bewarna merah dimana atom tersebut mengikat H, CH_{3 ,} C₂H₅ , CH₂Cl maka dari itu atom yang berada pada lingkaran merah merupakan pusat kiral. 

Perlu disebutkan bahwa pusat kiral adalah jenis khusus dari situasi yang lebih umum yang disebut dengan stereosenter. Stereosenter  adalah atom apapun dalam molekul yang bertukar dua kelompok menghasilkan stereoisomer yang berbeda. Semua pusat kiral adalah stereosenter, namun tidak semua stereosenter adalah pusat kiral. Jika kalian berpendapat bahwa pusat kiral dalam suatu senyawa hanya dapat berjumlah satu saja maka kalian salah. nyatanya dalam suatu molekul atau senyawa bisa saja terdapat lebih dari satu pusat kiral. Jika terdapat dua pusat kiral dalam satu molekul maka akan ada empat stereoisomer yang mungkin terbentuk. Ini dikarenakan setiap atom karbon dapat berada dalam satu dari dua bentuk yang mungkin (R atau S) sehingga ada 2 x 2 = 4 kemungkinan kombinasi. 

jadi dari pusat kiral kita dapat menentukan berapa banyak kemungkinan stereoisomer yang kemungkinan dapat terbentuk seperti rumus dibawah ini :

X = 2ⁿ

 dengan n = banyaknya pusat kiral dalam suatu molekul.

jadi sekian penjelasan megenai stereokimia : Chirality Center, semoga bermanfaat :)

1. Kenapa pusat kiral dapat menentukan kemungkinan stereoisomer yang akan terbentuk ?
2. mengapa dalam satu molekul dapat memiliki lebih dari satu pusat kiral ?
3. kenapa setiap pusat kiral adalah steriosenter tetapi tidak semua steriosenter adalah pusat kiral ?