KOL SAP 1 edit.docx

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


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.


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/


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.png


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.png


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


7/15

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.html


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.


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/


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

-


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:


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 %


13/15

CH3CH2CH2 Hg I + II I

- H2O

dioksanCH3CH2CH2 I + HgI2 + I

-

H - *C + C = O

CH3

CH3CH3

C6H5

C2H5

+ CH2OHCH2O-


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:


q. Diagram Perubahan Energi Reaksi SE2


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).


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.



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


Documents

KOL SAP 1 edit.docx