MEKANISME REAKSI E₂


Reaksi E2 merupakan proses satu tahap.
Nukleofil bertindak sebagai basa dan mengambil proton (hidrogen) dari atom karbon yang berdekatan dengan gugus pembawa karbon. Secara khusus reaksi E2 harus dilakukan pemanasan terlebih dahulu alkil halida dengan K+ -OH atau Na+ -OCH2CH3 dalam etanol.

Contoh mekanisme E2

Reaksi alkil halida E2 cenderung dominan ketika digunakan dalam basa kuat seperti -OH dan OR dan temperatur tinggi. Reaksi E2 tidak melalui karbokation sebagai perantara, tetapi reaksi simultan (reaksi bersama) yang terjadi pada satu tahap di mana reaksi di atas adalah: basa membentuk ikatan dengan hidrogen setelah itu elektron CH membentuk ikatan V, bersama dengan klorin pasangan elektron meninggalkan ikatan sigma C-klorin.

Mekanisme reaksi E₂

Dalam transisi E2 , dua gugus dilepaskan secara bersamaan, di mana proton ditarik oleh keberadaan mekanisme ini satu mabuk dan kinetik adalah urutan kedua, urutan pertama ke substrat dan urutan pertama ke basa. Reaksi ini analog dengan transisi E2, gugus perginya dapat positif atau netral dan basanya bermuatan negatif atau netral.

Mekanisme E₂ juga meminta basa, tetapi perubahan posisi basa dan eliminasi gugus epas terjadi secara bersamaan dan tidak menghasilkan zat antara ionik. Berbeda dengan eliminasi E1 konfigurasi stereokimia yang berbeda dapat menghasilkan reaksi yang memiliki transisi E₂ karena basa akan mendukung eliminasi proton yang berada dalam posisi anti terhadap gugus lepas. Karena kondisi dan reagen reaksi serupa, eliminasi E₂ selalu bersaing dengan substitusi SN2. 

Karakteristik mekanisme reaksi ini meliputi: 1. E2 adalah eliminasi satu tahap, dengan keadaan transisi. 

2. Biasanya terjadi dengan alkil halida primer tersubstitusi, tetapi dapat terjadi dengan alkil halida sekunder dan senyawa lain. 

3. Laju reaksi mengikuti urutan kedua, karena reaksi tersebut dipengaruhi oleh alkil halida dan basa (bimolekuler). 

4. E2 biasanya menggunakan basa yang kuat. Basa harus cukup kuat untuk melepaskan hidrogen yang kurang asam. 

PERMASALAHAN :

1. Mengapa pada reaksi E2 harus melakukan pemanasan alkil halida terlebih dahulu?
2. mengapa pada contoh reaksi diatas klor bersama sepasang elektronnya meninggalkan ikatan sigma C-klorin?
3. Mengapa reaksi E2 pada alkil halida cenderung menggunakan basa kuat dan bertemperatur tinggi?




JAWABAN UNTUK UTS KIMOR II

MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFIL SN 1

Reaksi Substitusi Nukleofilik Nukleofil (Z :) menyerang alkil halida pada atom karbon hibrid sp3 yang berikatan dengan halogen (X), menyebabkan pelepasan halogen oleh nukleofil. Halogen yang diusir disebut gugus pergi. Nukleofil harus mengandung pasangan elektron bebas yang digunakan untuk membentuk ikatan baru dengan karbon. Hal ini memungkinkan gugus pergi terlepas dengan membawa sepasang elektron yang sebelumnya merupakan elektron terikat. Reaksi SN1 juga disebut sebagai mekanisme disosiatif.

Reaksi SN1 Mekanisme SN1 adalah proses dua tahap. Pada tahap pertama, ikatan antara karbon dengan gugus padam dan pada reaksi SN 1 nukleofil yang digunakan adalah nukleofil lemah.

Gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron, dan ion karbonium terbentuk. Pada tahap kedua (tahap cepat), ion karbonium bergabung dengan nukleofil untuk membentuk produk

Dalam mekanisme SN1, substitusi terjadi dalam dua tahap. Notasi 1 digunakan karena pada tahap lambat hanya satu dari dua reagen yang terlibat, yaitu substrat. Tahap ini tidak melibatkan nukleofil sama sekali.

Reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler (SN1)

Reaksi substitusi nukleofilik unimolecular (SN1) terjadi dalam dua tahap. Pada tahap pertama, ikatan antara karbon dan gugus bebas terputus, atau substrat terurai. elektron ikatan dilepaskan bersama dengan gugus bebas, dan ion karbonium terbentuk. Pada tahap kedua, yang merupakan tahap cepat, ion karbonium bergabung dengan nukleofil akan membentuk hasilnya.

Diagram perubahan energi reaksi SN1

Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler (SN1)

Mekanisme umum dalam reaksi SN1

Mekanisme reaksi SN1 hanya terjadi pada alkil halida tersier. Nukleofil yang dapat menyerang adalah nukleofil yang sangat lemah seperti H2O, CH3CH2OH. Reaksi SN1 terdiri dari 3 langkah. Contohnya adalah reaksi antara t-butil bromida dan air.

Tahap penentuan laju reaksi dalam reaksi Sn1 adalah pada tahap pertama, oleh karena itu laju reaksi keseluruhan sama dengan laju pembentukan karbokation dan tidak melibatkan konsentrasi nukleofil.

R = K [pereaksi]

Kecepatan reaksi akan ditentukan oleh seberapa cepat halogen alkana terionisasi. Karena tahap awal yang lambat ini hanya melibatkan satu spesies, mekanisme ini disebut sebagai SN1 - substitusi, nukleofilik, satu spesies yang terlibat dalam tahap awal yang lambat. Reaksi ini mengambil contoh halogenalkana primer, yaitu bromoetana sebagai halogenalkana primer sederhana. Bromoetana memiliki ikatan polar antara atom karbon dan bromin.

Perubahan stereokimia substrat dalam reaksi SN1

Reaksi SN1 menghasilkan adisi non-stereospesifik dan tidak menghasilkan pusat kiral, melainkan dalam bentuk isomer geometri (cis / trans). Sebaliknya, inversi Warden diamati dalam mekanisme SN2. Dalam mekanisme SN2, nukleofil akan membentuk fase transisi dengan molekul yang lepas saja. Kedua mekanisme ini berbeda dalam hasil stereokimianya. 

PERMASALAHAN :

1. Bagaimana membedakan nukleofil mana yang harus digunakan dalam reaksi substitusi nukleofil?

2. Mengapa dalam mekanisme reaksi SN1 terjadi dalam dua tahap, tetapi hanya substrat yang digunakan untuk menentukan laju reaksi dari mekanisme reaksi SN1?

3. Mengapa reaksi substitusi SN1 dikatakan sebagai reaksi dengan mekanisme disosiatif?

MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFIL SN2

Sebelum kita membahas mekanisme reaksi nukleofilik sn2, saya akan menjelaskan sedikit tentang apa itu reaksi substitusi terlebih dahulu. 

Yang dimaksud dengan reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom atau gugus atom oleh atom lain atau gugus atom lain. Jadi dalam reaksi substitusi, sebuah atom atau kelompok atom yang terkandung dalam rantai utama akan meninggalkan rantai utama tersebut dan tempatnya yang kosong akan digantikan oleh atom atau gugus atom lain. Secara umum mekanismenya:

Persamaan reaksinya :

Mekanisme SN2 adalah proses satu tahap. Mekanisme reaksi SN2 hanya terjadi pada alkil halida primer dan alkil halida sekunder. Nukleofil yang menyerang adalah jenis nukleofil yang kuat seperti OH, CN, CH3O.

Karakteristik reaksi SN2 adalah: 

1. Karena nukleofil dan substrat terlibat dalam menentukan laju reaksi, maka kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi kedua spesies.

 2. Reaksi terjadi dengan konfigurasi pembalikan (inversi). Sebagai contoh jika kita bereaksi (R) -2-bromobutane dengan natrium hidroksida, kita akan mendapatkan (S) -2-butanol. Ion hidroksida menyerang dari balik ikatan C-Br. Pada saat substitusi terjadi, ketiga kelompok yang terikat karbon kiral sp3 seolah-olah didorong oleh bidang datar sehingga membalik. Karena dalam molekul ini OH memiliki prioritas yang sama dengan Br, tentu saja hasilnya adalah (S) -2-butanol. Jadi reaksi SN2 memberikan hasil inversi. 

3. Jika substrat R-L bereaksi melalui mekanisme SN2, reaksi terjadi lebih cepat jika R adalah metil atau gugus primer, dan lambat jika R adalah gugus tersier. Gugus R sekunder memiliki kecepatan sedang. Alasan untuk urutan ini adalah efek hambatan sterik. Hambatan sterik gugus R meningkat dari metil <primer <sekunder <tersier. Jadi kecenderungan reaksi SN2 terjadi dalam alkil halida adalah: metil> primer> sekunder >> tersier.

PERANAN GUGUS TETANGGA PADA MEKANISME REAKSI SN2

Sebagai gugus yang memberikan reaksi antara baru ke pusat reaksi

Dengan partisipasi dari gugus tetangga, konfigurasi produk sama dengan substrat. Partisipasi gugus tetangga ini juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi. Jika gugus tetangga mempengaruhi reaksi melalui jalur yang menyebabkan peningkatan kecepatan reaksi, maka gugus tetangga dikatakan sebagai "anchimeric assistance"

Gugus tetangga dapat menggunakan pasangan elektronnya untuk berinteraksi dengan sisi belakang atom karbon yang mengalami substitusi, sehingga mencegah serangan dari nukleofilik, sehingga nukleofilik hanya dapat bereaksi dengan atom karbon dari sisi depan, dan produk mengikuti konfigurasi awal. Atom atau gugus yang dapat meningkatkan laju SN2 melalui partisipasi gugus tetangga adalah nitrogen dalam bentuk amina, oksigen dalam bentuk karboksilat dan ion alkoksida, dan cincin aromatik. Partisipasi hanya efektif jika interaksi membentuk segitiga, lima dan enam cincin.

PERMASALAHAN :

1. Mengapa nukleofil yang menyerang mekanisme reaksi SN2 adalah nukleofil yang kuat seperti OH, CN?

2. Dapatkah gugus tetangga mempengaruhi reaksi substitusi nukleofilik, jika demikian, efek apa yang mereka miliki, dan mengapa gugus tetangga dapat mempengaruhi reaksi substitusi nukleofilik?

3. Partisipasi gugus tetangga hanya efektif jika interaksi membentuk segitiga, lima dan enam cincin. Bagaimana jika membentuk cincin lain?

STEREOKIMIA


Pada pertemuan ini kita akan membahas stereokimia. Yang dimaksud dengan stereokimia adalah susunan ruang dari atom dan gugus fungsi dalam molekul umum, molekul organik dalam objek 3D yang merupakan hasil hibridisasi dan ikatan geometris atom dalam molekul. Maksudnya bagaimana atom-atom dalam suatu molekul diatur dalam ruang dari satu ruang ke ruang lainnya.

Dalam stereokimia ada senyawa hidrokarbon yang dapat membentuk isomer. Isomer itu sendiri berasal dari bahasa Yunani: iso yang artinya sama, dan meros yang berarti bagian. Dari penjelasan ini dapat disimpulkan bahwa isomer adalah molekul dengan rumus kimia yang sama seringkali dengan jenis ikatan yang sama, tetapi memiliki susunan atom yang berbeda yang dapat disamakan dengan anagram.

Isomer disebut isomer geometri. Istilah "isomer geometri" adalah istilah lama yang tidak lagi digunakan atau dapat disebut sinonim dari "isomerisme cis-trans". Isomer geometris juga sinonim untuk stereoisomerisme umum (isomerisme optis). Orientasi cis dapat disebut Z, dan orientasi trans disebut E. Syarat utama untuk isomer cis-trans adalah adanya ikatan rangkap 2 atom C (C = C), yang masing-masing atom C pada ikatan rangkap terikat ke atom atau gugus atom yang berbeda.

Bagaimana kita tahu apakah molekul itu kiral atau tidak? Caranya melihat apakah mengandung sisi simetri atau tidak. Molekul yang tidak kiral jika mengandung sisi simetri. Sisi simetri yang dimaksudkan adalah sisi datar yang dipotong melalui bagian tengah molekul. penyebab kiral dalam suatu senyawa karena adanya atom karbon yang mengikat empat gugus berbeda. Seperti karbon tetrahedral yang mengikat empat gugus berbeda.
Berikut adalah contoh gambar perbedaan dari kiral dan akiral.

Atom karbon adalah karakteristik dari seluruh molekul, di mana pusat kiralitas adalah fitur struktural yang menyebabkan kiralitas. Kiral tidak hanya ditentukan berdasarkan perbedaan atom yang terikat langsung dengan karbon, tetapi perbedaan dari 4 gugus yang terikat pada karbon sebagai pusat kiral.

Proyeksi Fischer adalah rumus proyeksi untuk menunjukkan penataan ruang dari gugus-gugus di sekitar atom kiral. Dalam menggambarkan suatu proyeksi Fischer, diasumsikan bahwa molekul terentang penuh di bidang kertas dengan semua subtipe, tanpa memperdulikan konformasi yang lebih disukai. Proyeksi Fischer ada dalam tiga dimensi. Karbon kiral berada di persimpangan garis vertikal dan horizontal. Garis horizontal menunjukkan ikatan yang keluar dari kertas ke arah itu. Garis vertikal menunjukkan ikatan yang ada di belakang kertas jauh dari pengamat. Karbon teroksidasi tertinggi ada di atas. Saat menggunakan proyeksi Fischer kita dapat dengan mudah menemukan enansiomer, dengan mudah menemukan gambar cermin dalam bidang, dan juga mudah untuk digambar.



PERMASALAHAN :

1. Pada sebuah senyawa rantai terbuka, bagaimana cara nya menentukan kiral?
2. Mengapa jika menggunakan proyeksi Fischer mudah sekali menemukan enansiomer dan juga mudah sekali untuk digambar?
3. Pada situasi analog untuk asam amino, apa yang terjadi jika proyeksi Fischer digambarkan?