View
266
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
1/15
Kelompok
1. Muhammad Merlis ( 06101010017 )2. Amaliah Agustina ( 06111010021 )3. Sri Dwiwati ( 06111010023 )4. Amalia Agtyana Putri ( 06111010028 )
Materi :
Tujuan Pembelajaran:
1. Menjelaskan nukleofililisitas/kenukleofilan2. Menjelaskan tahapan reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler, SN13. Menggambarkan diagram perubahan energi reaksi SN14. Menuliskan mekanisme reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler, SN15. Menjelaskan tahapan reaksi substitusi nukleofilik bimolekuler, SN26. Menggambarkan diagram perubahan energi reaksi SN27. Menuliskan mekanisme reaksi substitusi nukleofilik bimolekuler, SN28. Menjelaskan peranan gugus tetangga pada mekanisme reaski SN29. Menjelaskan mekanisme reaksi SNi10. Menjelaskan teori pasangan ion pada reaksi substutitusi nukleofilik11. Membedakan perubahan stereokimia substrat pada reaksi SN1 dan SN212. Menjelaskan elektrofilisitas/keelektrofilan13. Menjelaskan tahapan reaksi substitusi elektrofilik unimolekuler, SE114. Menggambarkan diagram perubahan energi reaksi SE115. Menuliskan mekanisme reaksi substitusi elektrofilik unimolekuler, SE116. Menjelaskan tahapan reaksi substitusi elektrofilik bimolekuler, SE217. Menggambarkan diagram perubahan energi reaksi SE218. Menuliskan mekanisme reaksi substitusi elektrofilik bimolekuler, SE219. Menjelaskan mekanisme reaksi SEi20. Membedakan perubahan stereokimia substrat pada reaksi SE1dan SE2
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
2/15
a. Nukleofililisitas/KenukleofilanNukleofilisitas ialah ukuran kemampuan suatu pereaksi untuk menyebabkan terjadinya
suatu reaksi substitusi. Kemampuan suatu zat menjadi suatu nukleofil berbeda-beda, tergantung
dengan beberapa hal. Kemampuan ini disebut nukleofisilitas.
Sejauh ini nukleofisilitas suatu zat belum diketahui secara pasti, karena kemampuan ini bisa saja
berubah dari suatu reaksi ke reaksi yang lain tergantung dengan jenis pelarut, substrat, dan
konsentrasi reaktan. Namun ada beberapa cara untuk mengetahui kenukleofilikan suatu zat yang
telah disepakati, yaitu :
1. Berdasarkan sifat kebasaan zat, umumnya semakin basa nukleofilik maka kenukleofilanakan semakin besar.
2. Berdasrkan susunan zat pada sistem periodik, semakin kebawah kenukliofilan zatsemakin besar. Contoh : OH-lebih nukleofilik dibanding HS-
3. Berdasarkan muatannya, nukleofil yang bermuatan negatif lebih nukleofilik dibandingyang tidak bermuatan.
Lebih jelas urutan kenukleofilikan dapat dilihat pada tabel berikut :
Sumber: Organic Chemistry 7 Edition karangan John Mc Murry.
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
3/15
b. Tahapan Reaksi Substitusi Nukleofilik Unimolekuler, SN1SN1merupakan reaksi dengan 2 tahap, yaitu:
1. Ikatan antara karbon dengan gugus pergi putus secara heterolitik (karena pengaruhkepolaran pelarut) dan menghasilkan karbokation (ion positif)
2. Karbokation bergabung dengan nukleofil menghasilkan produk.
Sumber: Alkil Halida oleh Dr. Firdaus, M.S (http://repository.unhas.ac.id)
c. Diagram Perubahan Energi Reaksi SN1
Sumber: Organic Chemistry 7 Edition karangan John Mc Murry.
http://repository.unhas.ac.id/http://repository.unhas.ac.id/http://repository.unhas.ac.id/http://repository.unhas.ac.id/7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
4/15
d. Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik Unimolekuler, SN1
Mekanisme reaksi SN1 hanya terjadi pada alkil halide tersier. Nukleofil yang dapat
menyerang adalah nukleofil basa sangat lemah seperti H2O, CH3CH2OH. Mekanisme reaksi SN1
terdiri dari tiga tahap reaksi, reaksi yang pertama berupa pematahan alkil halida mejadi spasang
ion (ion halide dan suatu karbokation), suatu ion dalam mana atom karbon mengemban suatu
muatan positif. Karena reaksi SN1 melibatkan ionisasi, rekasi-reaksi ini dibantu oleh pelarut
polar, seperti H2O yang fungsinya dapat menstabilkan ion dengan cara solvasi.
Tahap 1.
Tahap kedua adalah penggabungan karbokation itu dengan nukleofil (H2O) menghasilan
produk awal, suatu alkohol berproton.
Tahap 2.
Tahap terakhir daalm deret ini ialah lepasnya H+ dari dalam alkohol berpeoton tadi,
dalam suatu reaksi asam-basa yang cepat dan reversible, dengan pelarut.
Tahap 3.
e. Tahapan Reaksi Substitusi Nukleofilik Bimolekuler, SN2Mekanisme SN2 merupakan proses satu tahap yang dapat digambarkan sebagai berikut:
http://4.bp.blogspot.com/-baH_S-BUKcY/UMJy0zHs8BI/AAAAAAAAAQk/W2Cc60ZDOyQ/s1600/SN1+tahap+3.pnghttp://2.bp.blogspot.com/-iT0WFbdMuw8/UMJyvusnqBI/AAAAAAAAAQY/LPwxvQHx5k8/s1600/SN1+tahap+2.pnghttp://1.bp.blogspot.com/-OUJ9RovTmGw/UMJypk8mMWI/AAAAAAAAAQM/lmpUJ33Pctg/s1600/SN1+tahap+1.svg.pnghttp://4.bp.blogspot.com/-baH_S-BUKcY/UMJy0zHs8BI/AAAAAAAAAQk/W2Cc60ZDOyQ/s1600/SN1+tahap+3.pnghttp://2.bp.blogspot.com/-iT0WFbdMuw8/UMJyvusnqBI/AAAAAAAAAQY/LPwxvQHx5k8/s1600/SN1+tahap+2.pnghttp://1.bp.blogspot.com/-OUJ9RovTmGw/UMJypk8mMWI/AAAAAAAAAQM/lmpUJ33Pctg/s1600/SN1+tahap+1.svg.pnghttp://4.bp.blogspot.com/-baH_S-BUKcY/UMJy0zHs8BI/AAAAAAAAAQk/W2Cc60ZDOyQ/s1600/SN1+tahap+3.pnghttp://2.bp.blogspot.com/-iT0WFbdMuw8/UMJyvusnqBI/AAAAAAAAAQY/LPwxvQHx5k8/s1600/SN1+tahap+2.pnghttp://1.bp.blogspot.com/-OUJ9RovTmGw/UMJypk8mMWI/AAAAAAAAAQM/lmpUJ33Pctg/s1600/SN1+tahap+1.svg.png7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
5/15
Dimana bila sebuah nukleofil menabrak sisi belakang suatu atom karbon tetrahedral yang terikat
pada sebuah halogen, dua peristiwa terjadi sekaligus,
1. Suatu ikatan baru mulai terbentuk2. Ikatan C-X mulai patah
kemudian, pereaksi diubah menjadi produk.
f. Diagram perubahan energi reaksi SN2
Laju reaksi kimia ditentukan oleh G, yaitu perbedaan energi antara rekatan dan tingkat transisi.
Perubahan kondisi reaksi dapat mempengaruhi G dengan 2 cara :
1. Perubahan tingkat energi reaktan.2. Perubahan tingkat energi pada tingkat transisi.
http://3.bp.blogspot.com/-DHmMTu21JeM/T6Bi9piDEXI/AAAAAAAAAEY/WDSu0NNCz8w/s1600/image056.pnghttp://3.bp.blogspot.com/-DHmMTu21JeM/T6Bi9piDEXI/AAAAAAAAAEY/WDSu0NNCz8w/s1600/image056.png7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
6/15
Tingkat energi reaktan yang lebih tinggi akan mempercepat reaksi. Tingkat energi pada senyawa transisi bertambah besar akan memperlambat reaksi (G
lebih tinggi).
g. Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik bimolekuler, SN2Mekanisme reaksi SN2 hanya terjadi pada alkil halida primer dan sekunder. Nukleofil
yang menyerang adalah jenis nukleofil kuat seperti-OH,
-CN, CH3O
-. Serangan dilakukan dari
belakang. Untuk lebih jelas, perhatikan contoh reaksi mekanisme SN2 bromoetana dengan ion
hidroksida berikut ini.
h. Peranan Gugus Tetangga pada Mekanisme reaksi SN2
Pada reaksi substitusi nukleofilik, partisipasi gugus tetangga didefinisikan sebagai gugus
yang memberikan suatu reaksi intermediet yang baru pada pusat reaksi. Untuk reaksi substitusi
seperti dibawah, X sebagai gugus tetangga berperan dalam penyerangan nukleofilik intramolekul
sehingga melepaskan Y sebagai gugus pergi, yang kemudian diikuti oleh substitusi intermolekul .
Hasil dari partisipasi ini ialah pembentukan produk substitusi dengan konfigurasi yang
berlawanan dengan konfigurasi yang seharusnya terjadi pada SN2, dimana reaksi SN2 pada
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
7/15
umumnya membentuk konfigurasi yang berlawanan dengan substrat. Dengan adanya partisipasi
gugus tetangga, konfigurasi produk sama dengan substrat.
Partisipasi gugus tetangga ini juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi. Jika suatu gugus
tetangga mempengaruhi reaksi melalui suatu jalan yang menyebabkan peningkatan kecepatan
reaksi, maka gugus tetangga tersebut dikatakan sebagai anchimeric assistance. Peningkatan
kecepatan reaksi dengan adanya partisipasi gugus tetangga diketahui dengan membandingkan
laju reaksi suatu senyawa yang memiliki gugus tetangga dengan reaksi yang sama pada senyawa
analog yang tidak memiliki gugus tetangga. Gugus tetangga dapat menggunakan pasangan
elektronnya untuk berinteraksi dengan sisi belakang atom karbon yang menjalani substitusi,
sehingga mencegah serangan dari nukleofilik, sehingga nukleofilik hanya dapat bereaksi dengan
atom karbon dari sisi depan, dan produknya mengikuti konfigurasi awal. Atom atau gugus yang
dapat meningkatkan laju SN2 melalui partisipasi gugus tetangga ialah nitrogen dalam bentuk
amina, oksigen dalam bentuk karboksilat dan ion alkoksida, dan cincin aromatik. Partisipasi
hanya efektif jika interaksinya membentuk cincin segitiga, lima dan enam.
Sumber: Organik Fisis: Partisipasi Gugus Tetangga oleh Syadza Firdausiah
(http://syadzafirdausiah.blogspot.com/2010/06/organik-fisis-partisipasi-gugus.html)
i. Mekanisme Reaksi SNi
Substitusi nukleofilik internal, SNi terjadi ketika serangan awal menghasilkan antara siklik
atau kompleks intermediate dengan ketat pasangan-ion. Substitusi nukleofilik internal (SNi),
terjadi ketika serangan awal menghasilkan siklik intermediate atau kompleks intermediate
dengan pasangan-ion yang rapat. Sni sering digunakan untuk menjelaskan inversi bebas pada
pusat kiral.
http://syadzafirdausiah.blogspot.com/2010/06/organik-fisis-partisipasi-gugus.htmlhttp://syadzafirdausiah.blogspot.com/2010/06/organik-fisis-partisipasi-gugus.htmlhttp://syadzafirdausiah.blogspot.com/2010/06/organik-fisis-partisipasi-gugus.htmlhttp://syadzafirdausiah.blogspot.com/2010/06/organik-fisis-partisipasi-gugus.html7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
8/15
j. Teori Pasangan Ion pada Reaksi Substutitusi Nukleofilik
k. Perbedaan Perubahan Stereokimia Substrat pada Reaksi SN1dan SN2
Perbedaan perubahan stereokimia substrat pada reaksi SN1dan SN2adalah:
Pada reaksi substitusi SN2, pada substrat terjadi perubahan stereokimia yang berupa
pembalikan, dengan kata lain reaksi SN2 pada umumnya membentuk konfigurasi yang
berlawanan dengan substrat.
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
9/15
Sedangkan pada reaksi substitusi SN1, pada substrat terjadi perubahan stereokimia yang
berupa raseminasi atau retensi, atau dengan kata lain menghasilkan produk dengan
mempertahankan konfigurasi semula.
Sumber: Alkil Halida oleh Dr. Firdaus, M.S (http://repository.unhas.ac.id)
l. Elektrofilisitas/Keelektrofilan
Elektrofilisitas yaitu ukuran kemampuan suatu pereaksi untuk menyebabkan nukleofil
melakukan suatu reaksi substitusi.
m. Tahapan Reaksi Substitusi Elektrofilik Unimolekuler, SE1
Reaksi substitusi elektrofilik unimolekuler (SE1) terdiri dari 2 tahap, yaitu:
1. Tahap ionisasi yang berlangsung lambat (pembentukan karbanion).
2. Tahap penggabungan karbanion dengan elektrofil yang berlangsung cepat.
http://repository.unhas.ac.id/http://repository.unhas.ac.id/http://repository.unhas.ac.id/http://repository.unhas.ac.id/7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
10/15
lambat
Tahap 1. R-X R-: + X
+
cepat
Tahap 2. R-: + Y
+ RY
Elektrofil
Laju reaksi yang mengikuti mekanisme SE1 tidak dipengaruhi oleh konsentrasi elektrofilkarena
tahap penentu laju reaksi adalah tahap ionisasi (pembentukan karbanion). Contohnya adalah
reaksi brominasi pada atom karbon yang mengikat gugus penarik elektron yang dikatalisis oleh
basa.
Pada reaksi brominasi 2-nitropropana, laju reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi
brom tetapi hanya dipengaruhi oleh konsentrasi 2-nitropropana.
Tahap 1:
Tahap 2:
Sumber: Modul 5; Reaksi Substitusi Elektrofilik
n. Diagram Perubahan Energi Reaksi SE1
N +
CCH3 CH3OH-
H
CH3 C + H2O:CH3
NO2O O
- -OO
CH3CH3 C
N
2-nitropropana
-
- -
- -
CH3 CH3CH3 C
NO2
CH3C + Br Br
Br
NO2
+ Br
2-bromo-2-nitropropana
-
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
11/15
C
c
b
aa
b
c
C
C CCH
3OH
O
OH
5C
6
H5C
2
CN
lambat
C-
NCC
2H
5
C6H
5
+ CO2
karbanion datar
o. Mekanisme Reaksi Substitusi Elektrofilik Unimolekuler, SE1
Mekanisme reaksi substitusi elektrofilik unimolekuler (SE1) terdiri dari dua tahap, yaitu tahap
ionisasi yang berlangsung lambat dan merupakan tahap penentu laju reaksi, dan tahap penggabungan
karbanion dengan elektrofil yang berlangsung cepat.
Produk reaksi dari mekanisme SE1 dapat menghasilkan produk dengan mempertahankan
konfigurasi semula (retensi), atau rasemisasi, atau pembalikan konfigurasi (inversi) sebagian,
tergantung pada faktor-faktor kestabilan karbanion, konsentrasi elektrofil, kekuatan elektrofil,
dan konfigurasi karbanion. Reaksi akan menghasilkan produk rasemisasi jika :
1). Karbanion terstabilkan oleh delokalisasi dan konsentrasi elektrofil rendah atau kekuatan
elektrofilnya rendah,
2). Karbanion berstruktur datar dan muatan negatif terdelokalisasi sehingga elektrofil dapat
menyerang karbanion dari kedua sisi,
3). Karbanion berstruktur tetrahedral tetapi membentuk campuran kesetimbangan anion
enantiomerik dengan laju yang lebih cepat daripada laju pembentukan produk.
Karbanion yang berstruktur tetrahedral digambarkan sebagai berikut:
Contoh reaksi SE1 yang menghasilkan campuran rasemat adalah reaksi antara anion 2-fenil-2-sianobutanoat dengan metanol:
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
12/15
HOCH2
C2H5H3C
210 oCCH3C
C6H5
H3C
C2H5
C
CH3
O-
+ HOCH2CH2OH
(elektrofil)
CH2O-H C C CH3
O
C2H5 CH3
-
C6H5
C2H5NC-C
+ H-OCH3
cepat
C2H5- C - H + CH3O-
CN
C6H5
Reaksi SE1 yang berlangsung dengan mempertahankan konfigurasi semula (retensi) dapat terjadi
dengan dua cara:
1). Karbanion berstruktur datar dan tersolvasi secara tidak simetris oleh elektrofil pada sisi yang
sama dengan kedudukan gugus pergi,
2). Karbanion berstruktur tetrahedral dan elektrofil terikat sebelum karbanion berubah ke struktur
enantiomernya.
Contoh reaksi SE1 yang berlangsung dengan mempertahankan konfigurasi semula adalah:
Reaksi SE1 yang menghasilkan produk dengan pembalikan konfigurasi (inversi) terjadipada sistem dengan karbanion berstruktur datar dan tersolvasi secara tidak simetris sebagai zat
antara (intermediate). Anion ini tersolvasi pada sisi yang sama dengan kedudukan gugus pergi
oleh molekul yang terbentuk dari gugus pergi dan elektrofil menyerang dari sisi yang
berlawanan.
Contoh:
Reaksi antara anion 3-fenil-2,3-dimetil-2-pentanol dengan etilena glikol.
karbanion tersolvasi
tak simetris sebagai zat antara
C
n-C6H5H3C
C6H5SO2
D + OCH3-
(CH3)2SO
25 oC
C6H5SO2
H3C
n-C6H5
C
C6H5SO2
H3C
n-C6H5
C HHOCH3
enantiomer murni
retensi 90 %
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
13/15
CH3CH2CH2 Hg I + II I
- H2O
dioksanCH3CH2CH2 I + HgI2 + I
-
H - *C + C = O
CH3
CH3CH3
C6H5
C2H5
+ CH2OHCH2O-
Sumber: Modul 5; Reaksi Substitusi Elektrofilik
p. Tahapan Reaksi Substitusi Elektrofilik Bimolekuler, SE2
Reaksi substitusi elektrofilik bimolekuler pada senyawa alifatik terjadi melalui pemutusan
ikatan antara gugus pergi dengan substrat dan pembentukan ikatan baru antara elektrofil
dengan substrat berlangsung dalam waktu yang bersamaan. Oleh karena itu laju reaksi
dipengaruhi oleh konsentrasi elektrofil dan substrat.
Contohnya adalah reaksi perubahan alkil merkuri iodida menjadi alkil iodida dengan elektrofil
ion triiodida:
Sumber: Modul 5; Reaksi Substitusi Elektrofilik
q. Diagram Perubahan Energi Reaksi SE2
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
14/15
C X
c
b
a Y+ a
b
c
C Y + X+ (SE2 depan)
a
b
c
XC
a
b
c
CYY+ + X+ (SE2, belakang)
+ X-ZYC
c
b
a
C X
c
b
a
Y Z
r. Mekanisme Reaksi Substitusi Elektrofilik Bimolekuler, SE2
Pada mekanisme SE2, ada dua kemungkinan arah serangan elektrofil terhadap substrat,
yaitu dari arah depan, yang disebut dengan SE2 (depan) dan dari arah belakang, yang disebut
dengan SE2 (belakang) dapat digambarkan sebagai berikut:
Apabila reaksi terjadi pada substrat kiral maka akan terbentuk hasil reaksi dengan
mempertahankan konfigurasi semula (retensi) pada mekanisme SE2 (depan), dan terjadi
pembalikan konfigurasi (inversi) pada mekanisme SE2 (belakang).
Sumber: Modul 5; Reaksi Substitusi Elektrofilik
s. Mekanisme Reaksi SEi
Mekanisme reaksi SEi termasuk ke dalam reaksi subtitusi elektrofilik bimolekuler dan
terjadi jika elektrofil menyerang substrat dari arah depan dengan salah satu bagian elektrofil
membantu lepasnya gugus pergi dan dalam waktu yang bersamaan terbentuk ikatan baru dengan
substrat.
menghasilkan produk dengan mempertahankan konfigurasi semula (retensi).
Ketiga mekanisme reaksi subtitusi elektrofilik bimolekuler tersebut [SE2 (depan), SE2
(belakang) dan SEi] sukar dibedakan. Ketiganya hanya dapat dibedakan dengan mengakaji secara
mendalam aspek stereokimianya.
Sumber: Modul 5; Reaksi Substitusi Elektrofilik
7/22/2019 KOL SAP 1 edit.docx
15/15
t. Perbedaan Perubahan Stereokimia Substrat pada Reaksi SE1dan SE2
Perubahan stereokimia substrat pada reaksi SE1 dapat berlangsung dengan cara
menghasilkan produk dengan mempertahankan konfigurasi semula (retensi), atau rasemisasi,
atau pembalikan konfigurasi (inversi) sebagian, tergantung pada faktor-faktor kestabilan
karbanion, konsentrasi elektrofil, kekuatan elektrofil, dan konfigurasi karbanion. Dengan contoh
gambar yang telah ditunjukkan pada bagian o. Mekanisme Reaksi Substitusi Elektrofilik
Unimolekuler, SE1.
Sedangkan, perubahan stereokimia substrat pada reaksi SE2 dapat berlangsung dengan
cara: apabila reaksi terjadi pada substrat kiral maka akan terbentuk hasil reaksi dengan
mempertahankan konfigurasi semula (retensi) pada mekanisme SE2 (depan), dan terjadi
pembalikan konfigurasi (inversi) pada mekanisme SE2 (belakang). Dengan contoh gambar yang
telah ditunjukkan pada bagian r. Mekanisme Reaksi Substitusi Elektrofilik Bimolekuler, SE2
Sumber: Modul 5; Reaksi Substitusi Elektrofilik
Recommended