REAKSI SUBSTITUSI

Reaksi substitusi

Substitusi artinya penggantian atau penukaran. Reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom atau gugus dengan atom atau gugus lain. Jadi, dalam reaksi ini suatu atom atau gugus yang terdapat dalam rantai utama akan meninggalkan rantai utama tersebut dan tempatnya yang kosong akan digantikan oleh atom atau gugus yang lain.

Berdasarkan pereaksi yang dipergunakan reaksi substitusi dapat dibedakan atas tiga yaitu:

1.   Reaksi Substitusi Radikal Bebas

Reaksi substitusi ini terjadi apabila gugus yang menggantikan adalah radikal bebas. Reaksi ini dimulai dengan pembentukan radikal bebas yang reaktif. Radikal tersebut bereaksi dengan molekul lain membentuk radikal bebas baru yang meneruskan reaksi berikutnya.

Tahap reaksi antara gas klor dengan etena membentuk etil klorida dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar tahap reaksi klorinasi etana.

2.   Reaksi Substitusi Nukleofilik

Reaksi substitusi nukleofilik terjadi apabila gugus yang mengganti merupakan pereaksi nukleofil. Secara umum, reaksi ini digambarkan sebagai berikut:

Sebagai contoh, reaksi antara etanol dengan asam bromide. Asam bromide terionisasi melalui reaksi HBr → H⁺ + Br^-. Pengikatan ion H⁺ pada atom O dari etanol menghasilkan ion etiloksonium yang bermuatan positif.

Ion bromida sebagai pereaksi nukleofil menyerang atom C yang mengikat atom oksigen dan mendorong air keluar.

Pada kimia organik maupun anorganik, substitusi nukleofilik adalah kelompok dasar reaksi subtitusi, dimana subuah nukleofil yang kaya akan elektron secara selektif berikatan  atau menyerang muatan positif dari sebuah gugus kimia atau atom yang disebut gugus lepas (leaving group).

Bentuk umum reaksi ini adalah:

Dengan Nu menandakan nukleofil, : menandakan pasangan elektron, serta R-X menendakan substrat dengan gugus pergi X. pada reaksi tersebut, pasangan elektron dari nukleofil menyerang substrat membentuk ikatan baru, sementara gugus pergi melepaskan diri bersama dengan sepasang elektron. Produk utamanya adalah R-Nu. Nukleofil dapat memiliki muatan listrik negative atau netral, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif.

Contoh substitusi nukleofilik adalah hidrolisis alkil bromide, R-Br, pada kondisi basa, dimana nukleofilnya adalah OH^- dan gugus yang perginya adalah Br^- .

Menurut kinetikanya reaksi subtitusi nukleofilik dapat dikelompokkan menjadi reaksi Sn1 dan Sn2:

Reaksi antara halogenalkana  primer dengan air- mekanisme Sn2.

Air sebagai sebuah nukleofil

Nukleofil adalah sebuah spesies ( ion atau molekul) yang tertarik kuat ke sebuah daerah yang bermuatan positif pada sesuatu yang lain. Nukleofil dapat berupa ion negatif penuh, atau lainnya yang memiliki muatan δ- kuat disuatu tempat pada sebuah molekul.

Reaksi substitusi nukleofilik – reaksi Sn2

Contoh : pada halogenalkana primer, yaitu bromoetana sebagai halogenalkana primer sederhana. Bromoetana memiliki sebuah ikatan polar antara atom karbon dan bromin. 

Salah satu pasangan elektron bebas pada air akan tertarik kuat ke atom karbon δ+ dan akan bergerak kearahnya, mulai membentuk sebuah ikatan dengannya. Ion negatif yang mendekat akan mendorong elektron-elektron dalam ikatan karbon-Bromin semakin dekat ke bromin. Pergerakan pasangan elektron bebas ini terus berlanjut sampai air terikat kuat keatom karbon, dan bromin telah dilepaskan sebagai ion Br-.

Reaksi antar halogenalkana tersier dengan air- mekanisme Sn1

Contoh:

Halogenalkan tersier sederhana seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas yaitu 2-Bromo-2-metilpropana.

Mekanisme Sn1

Pada tahap pertama, beberapa halogenalkana terionisasi menghasilkan sebuah ion karbanium dan sebuah bromida.

Reaksi ini mungkin karena ion karbanium tersier relatif stabil dibandingkan yang sekunder atau primer.  Ketika ion karbanium terbentuk, dia akan bereaksi segera ketika bersentuhan dengan molekul air. Salah satu pasangan elektron bebas pada air tertarik kuat kearah atom karbon positif, dan bergerak kearahnya untuk membentuk sebuah ikatan baru.

3.   Reaksi Substitusi Elektrofilik.

Zat yang bereaksi kekurangan elektron. Sehingga mampu menerima rangsangan elektron. Substitusi aromatik elektrofilik merupakan reaksi organik dimana sebuah atom, biasanya hidrogen yang terikat pada system aromatis diganti dengan elektrofil. Reaksi ini berupa reakni nitrasi aromatik, halogenasi aromatik, sulfonasi aromatik dan asilasi dan alkilasi reaksi Friedel-Crafts.

Sulfonasi aromatik benzene dengan uap asam sulfat yang menghasilkan asam benzenasulfonik.

Halogenasi aromatik benzen dengan bromin, klorin atau iodin membentuk senyawa halogen aril yang dikatalisasi besi trihalida yang sepadan.

Reaksi friedel-Crafts yangterdiri dari asilasi dan alkilasi dengan reaktan asil halide atau alkil halida.

DAFTAR PUSTAKA

Subandi. 2010. Kimia Organik. Yogyakarta : Dee Publish.

Sumardjo,D. 2008. Pengantar kimia: buku panduan kuliah mahasiswa kedokteran dan program strata I fakultas bioeksakta. Jakarta : EGC.

PERTANYAAN:

1.    Apa yang menentukan kecepatan reaksi pada Halogenalkana tersier (2-Bromo-2-metilpropana)?

2. apakah    Peranan gugus tetangga pada mekanisme reaski SN2 ?

3. Apa yang menyebabkan tahap 1 pada mekanisme reaksi SN1 berjalan lambat?

4. Faktor yang mempengaruhi reaksi Sn1?