Mekanisme Reaksi Eliminasi Unimolekuler (E1)

Pada blog sebelumnya saya sudah menjelaskan tentang mekanisme reaksi eliminasi E2. Dan mungkin sudah banyak yang memahaminya. Selanjutnya pada blog ini saya akan menjelaskan kembali tentang mekanisme reaksi eliminasi E1. Sebelum kita masuk ke reaksi E1, disini saya akan menjelaskan terlebih dahulu apa sih reaksi eliminasi itu. 

Reaksi Eliminasi

Setelah saya memahami ternyata reaksi eliminasi ini bisa kita sebut juga dengan reaksi dehidrohalogenasi karena pada reaksi eliminasi ini itu terdapat unsur H dan X yang keluar dari alkil halida dan menghasilkan alkena. Sama dengan dehidrohalogenasi itu sendiri yang mana awalan kata de itu artinya adalah hilang atau keluar. Maka dari itu reaksi eliminasi bisa juga kita sebut dengan reaksi dehidrohalogenasi. Selanjutnya yaitu tentang reaksi E1.

Reaksi E1

Pada reaksi E1 ini artinya sama saja dengan reaksi SN1, karena mereka sama - sama mempunyai 2 tahapan. Reaksi E1 ini disebut juga dengan reaksi eliminasi unimolekuler. Nah pada reaksi ini tahap pertama itu adalah ionisasi dan tahap yang ke dua yaitu keluarnya 1 Proton dari H+ dan proton itu masuk ke dalam pelarut atau disebut juga dengan deprotonasi. Kemudian disini kita akan membahas tentang mekanisme E1.

Mekanisme E1

Pada reaksi SN1 tahap awalnya sama seperti E1. Tahap awal disini disebut juga dengan tahap lambat karena dia sebagai penentu dari laju reaksi. Disebut dengan tahap lambat karena pada reaksi ini berlangsung secara perlahan - lahan. Reaksi E1 ini biasanya menggunakan karbokation dan terjadi didalam alkil halida tersier. Contohnya adalah :

• Tahap 1 (lambat)

Pada tahap yang ke 2 disebut juga dengan reaksi yang cepat. Kita bisa melihat dari gambar yang ada dibawah ini bahwa ada karbon yang mempunyai sebuah proton, kemudian proton milik carbon itu diambil dengan basa kebetulan sebelah karbon itu terdapat karbon yang bermuatan positif. Maka dari itu bergeserlah ikatan sigma dari karbon hidrogen ini ke muatan yang positif. Jadi dapat kita lihat pada gambar dibawah ini bahwa karbon itu berubah dari yang awalnya sp 3 menjadi sp2 dari reaksi tersebut maka dapat terbentuklah alkena.

• Tahap 2 (cepat)

Permasalahan :

1. Mengapa pada reaksi E1 itu alkil halida tersier ya berlangsung secara cepat, mengapa tidak alkil halida lainnya?
2. Mengapa reaksi eliminasi itu cenderung hanya pada alkil halida tersier saja, kenapa tidak alkil halida primer dan sekunder?
3. Bagaimana cara karbokation agar mencapai produk yang stabil?

Mekanisme Reaksi Eliminasi E2

Reaksi Eliminasi

Reaksi eliminasi merupakan suatu alkil halida yang diolah dengan basa kuat sehingga bisa terjadi reaksi eliminasi. Pada reaksi eliminasi ini ada sebuah molekul yang kehilangan atom atau ionnya yang berasal dari dalam strukturnya. Produk organik yang dihasilkan oleh reaksi eliminasi adalah suatu alkena. Pada reaksi eliminasi ada terdapat sebuah unsur H dan X yang keluar dari dalam alkil halida, oleh karena itu reaksi ini bisa juga disebut dengan reaksi dehidrohalogenasi (pengertian dari "de" berarti hilang).

Reaksi Eliminasi Bimolekuler (E2)

Reaksi e2 merupakan reaksi yang berguna untuk reaksi eliminasi alkil halida. Reaksi ini kebanyakan digunakan untuk basa kuat, contohnya yaitu seperti -OH dan -OR, dan jika temperaturnya tinggi. Reaksi ini dilakukan dengan memanaskan alkil halida menggunakan K+ -OH atau Na+ -OCH2 CH3 dalam etanol. Reaksi eliminasi ini berjalan dengan cara yang lain yaitu dari mekanisme e1 (eliminasi unimolekuler) menjadi mekanisme e2 (eliminasi bimolekuler).

Mekanisme E2

Reaksi e2 merupakan salah satu bentuk reaksi yang berlangsung dalam satu tahap sama seperti reaksi sn2. Pada reaksi e2 ini basa kuat mengambil sebuah proton dari alkil halida, pasangan elektron dari ikatan π dan ion halida menjadi lepas dalam satu tahap saja.

(1) OH- mengambil H+
(2) Kedua elektron membentuk ikatan π
(3) Ion Cl- lepas dengan pasangan elektron sigma

Reaksi yang berlangsung pada mekanisme e2 ini adalah suatu eliminasi bimolekuler karena pada reaksi ini terlihat dua partikel (OH- dan RX) dalam keadaan yang transisi dari satu - satunya tahap reaksi (berarti tahap kecepatan yang minimum). Kecepatan reaksi e2 = k [basa] [RX]

Reaksi e2 dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah :
1. Jika ada gugus penarik elektron dalam substrat maka itu akan memudahkan mengeliminasi hidrogen pada posisi B. Tetapi jika adanya gugus fenil pada posisi B itu juga akan meningkatkan kecepatan reaksi.
2. Kecepatan reaksi e2 juga akan meningkatkan faktor steriknya. Dimana jika banyaknya substituen maka akan semakin banyak pula atom H yang dapat diserang atau dieliminasi sehingga akan mengakibatkan banyak kemungkinan produk eliminasi.

Permasalahan :
1. Mengapa reaksi eliminasi bisa juga disebut dengan reaksi dehidrohalogenasi?
2.  Mengapa reaksi pada mekanisme e2 disebut dengan eliminasi bimolekuler?
3.  Mengapa e2 menggunakan basa kuat, dan apa contoh dari basa kuat yang digunakan oleh e2?

Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik Unimolekuler (SN1)

Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi itu adalah suatu reaksi yang mana didalamnya ada satu atom, ion, atau gugus yang disubstitusikan untuk menggantikan atom, ion atau gugus lainnya.

Reaksi Substitusi Nukleofilik (SN)
Reaksi substitusi nukleofilik (sn) merupakan reaksi pergantian suatu gugus yang bersifat negatif dengan suatu nukleofil lainnya. Nukleofil disini berarti suka dengan nukleo atau bersifat positif, sedangkan nukleofil lainnya maksudnya adalah spesi yang bermuatan negatif atau spesi yang mempunyai pasangan dengan elektron yang bebas. Ini adalah suatu reaksi umum pada reaksi substitusi nukleofilik (sn) dimana :

Keterangan :

Nu/Nu- = Nukleofil, gugus masuk (entering group )

X-         = Gugus pergi (leaving group)

Hal yang harus dipenuhi agar reaksi substitusi nukleofilik dapat berjalan dengan baik adalah jika kekuatan nukleofil atau nukleofilitas dari gugus masuk maka Nu- akan bisa menjadi lebih kuat dibandingkan dengan gugus pergi yaitu X-. Nukleofilitas itu sendiri adalah sama dengan atau setara dengan sifat basa (basasitas) (konsep lewis), namun yang perlu diperhatikan bahwa nukleofilitas adalah suatu aktivitas terhadap ion karbonium (C+) sedangkan basasitas adalah aktivitas terhadap proton (H+). Nukleofilitas juga dipengaruhi oleh kesesakan ruang atau bisa kita sebut dengan efek sterik.

Halogen adalah salah satu gugus pergi yang sangat baik yang nukleofilitasnya paling rendah karena itulah alkil halida ini umum digunakan sebagai salah satu pereaksi sn. Reaksi substitusi nukleofilik itu sendiri terdiri dari 2 jenis reaksi yaitu, reaksi substitusi  nukleofilik bimolekuler (sn2) dan reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler (sn1). Nah pada kali ini kita akan membahas tentang reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler (sn1).

Reaksi Substitusi Nukleofilik Unimolekuler (SN1)

Kecepatan laju reaksi sn1 hanya dipengaruhi oleh [R-X], sehingga reaksi dapat berlangsung dalam dua tahap atau orde 1 dengan persamaan laju reaksi adalah sebagai berikut :

Mekanisme SN1

Mekanisme sn1 ini terjadi dalam dua tahap yaitu pada tahap yang pertama ada ikatan antara karbon dan gugus bebas yang putus atau substrat yang terurai. Elektron - elektron ini ikatannya terlepas bersamaan dengan gugus bebas, maka dari itu lah bisa terbentuk ion karbonium.

Pada tahap yang kedua disebut dengan tahap cepat karena ion karbonium itu bergabung dengan nukleofil sehingga membentuk suatu hasil.

Lambang 1 digunakan pada sn1 itu dikarenakan pada tahap ini reaksi berlangsung secara lambat hanya 1 diantara 2 pereaksi yang bisa terlibat yaitu substrat. Pada tahap ini tidak melibatkan nukleofil sama sekali karena pada tahap pertama itu bersifat unimolekuler.

Reaksi sn1 sering disebut juga dengan reaksi ion. Mekanisme dari sn1 ini bersifat kompleks dikarenakan adanya atraksi antara molekul pelarut, molekul RX, dan ion - ion yang sudah terbentuk. Jadi reaksi sn1 suatu alkil halida tersier ini adalah reaksi bertahap. Tahap 1 yaitu pematahan alkil halida menjadi sepasang ion dimana ionnya adalah ion halida dan suatu karbokation, jika ion didalam suatu atom karbon itu mengembun maka ion itu bermuatan postif, karena reaksi yang terjadi pada sn1 itu melibatkan ionisasi. Reaksi - reaksi itu bisa terjadi karena adanya bantuan dari pelarut polar.

Tahap yang ke 2 itu adalah penggabungan antara karbokation dengan nukleofil.

Terakhir yaitu tahap yang ke 3 dimana melepasnya H+ dari dalam alkohol dalam suatu reaksi asam-basa.

Jadi reaksi keseluruhan t-butil bromida dengan air sebenarnya terdiri dari 2 reaksi yang terpisah yaitu reaksi sn1 dan reaksi asam-basa.

Ciri - Ciri Reaksi SN1

Dibawah ini adalah ciri - ciri dari suatu reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler (sn1) yang berjalan melalui mekanisme sn1 :

• Kecepatan reaksi yang terjadi itu tidak tergantung kepada konsentrasi nukleofil.

• Jika karbon pembawa gugus pergi itu bersifat kiral, maka reaksinya akan menyebabkan hilangnya aktivitas optik karena terjadi resemik.

Permasalahan :

1. Mengapa alkil halida umum digunakan sebagai pereaksi sn?

2. Jelaskan apa yang disebut dengan tahap cepat pada mekanisme sn1?

3.Sebutkan ciri - ciri dari reaksi sn1?

Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik SN2

Reaksi Substitusi Nukleofilik

Disini saya akan berbicara tentang mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN2, tetapi terlebih dahulu saya akan menjelaskan tentang reaksi substitusi, supaya kita akan lebih memahaminya.

Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi adalah suatu bentuk dari reaksi kimia dimana disitu terdapat peralihan yang 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.

Berdasarkan pereaksi yang digunakan, reaksi substitusi dapat dibedakan menjadi 3 yaitu, 1. Reaksi  substitusi radikal bebas, 2. Reaksi  substitusi nukleofilik, 3. Reaksi substitusi elektrofilik. Kemudian reaksi substitusi nukleofilik juga terdiri dari 2 jenis yaitu ada substitusi nukleofilik bimolekuler (SN2) dan substitusi nukleofilik unimolekuler (SN1).

Rumus umum untuk reaksi substitusi :

Contoh khusus untuk reaksi substitusi :

Karena yang masuk adalah suatu nukleofil, maka reaksi ini disebut dengan reaksi substitusi nukleofil. Reaksi nukleofil ini adalah suatu reaksi yang berlawanan dengan reaksi elektrofil (Dimasuki oleh E+). Jadi nukleofil itu sendiri adalah ion / molekul yang kaya dengan elektron yang dapat bereaksi dengan daerah yang bermuatan positif dalam suatu senyawa.

1. Substitusi Nukleofilik Bimolekuler (SN2)
Reaksi umunya dituliskan sebagai berikut :

Dengan laju reaksinya adalah :

Atau ini bisa disebut juga dengan reaksi tingkat dua.

2. Mekanisme Reaksi
Reaksi SN2 adalah reaksi substitusi nukleofilik  bimolekuler (orde2).  Reaksi SN2 ini menghasilkan konfigurasi inversi dan reaksi ini berlangsung dengan satu tahap yaitu melalui tahap transisi.

Dibawah ini adalah contoh skema dari SN2

Jadi Z disini berperan sebagai nukleofil, dan Z akan menyerang atom karbon sp3 ( C-X ) dari arah belakang sehingga antara Z dan X terjadi asosiasi. X disini disebut juga dengan gugus pergi. Pada tahap transisi ini reaksi substitusi nukleofilik berlangsung. Karena ini nukleofil membuat X menjadi terlepas dan membawa pasangan elektron. Kemudian nukleofil memberikan pasangan elektronnya untuk menjadi pasangan dari elektron karbon hal ini dikarenakan untuk menggantikan pasangan elektron itu.

3. Laju Reaksi SN2
Setiap molekul yang bereaksi  dan dapat menghasilkan produk maka dia harus melewati keadaan transisi, dimana itu struktur maupun energi. Karena energi molekul itu tidak sama maka diperlukan waktu agar molekul itu dapat bereaksi. Persyaratan waktu ini menimbulkan pengertian dan besaran yang disebut dengan laju reaksi. Laju reaksi dapat disebut juga dengan ukuran berapa cepat reaksi itu berlangsung. Laju reaksi juga bergantung pada banyaknya variabel.

4. Ciri Reaksi SN2
• Kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi kedua spesies tersebut.
• Reaksi terjadi dengan pembalikan (inversi) konfigurasi.
• Reaksi terjadi lebih cepat apabila R merupakan gugus metil / primer dan lambat jika R adalah gugus tersier.

Permasalahan :
1. Menurut pendapat kalian apa akibat pelarut pada mekanisme SN1 dan SN2?
2. Mengapa ion halida termasuk gugus pergi yang baik. Sedangkan OH-, bukan termasuk gugus pergi yang baik? Berikan alasannya!
3. Bagaimana pada alkil halida primer seperti bromometana menjalani reaksi SN2 ?