MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK SN2

 

 

Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi yang biasanya sering kita dengar sebagai  reaksi pertukaran gugus fungsi yang terjadi saat atom atau gugus atom dari suatu senyawa karbon digantikan oleh atom atau gugus atom lain dari senyawa yang lain.  Pada reaksi ini, ada atom atau gugus atom yang terikat dan ada yang lepas. Pada reaksi ini, ada atom atau gugus atom yang terikat dan ada yang lepas. Senyawa karbon yang mengalami reaksi ini adalah sebagai berikut :

Reaksi antara alkana + halogen

Alkana (R-H) bereaksi substitusi dengan halogen (X2) dengan bantuan sinar ultra violet menghasilkan senyawa haloalkana (RX).

Rumus umum :

R – X + X – X → R – X + H – X

Keterangan :    R = alkil yang berikatan tunggal (CnH2n+2)

X = unsur halogen (F, Cl, Br atau I)

Pada reaksi substitusi diatas, atom H pada alkanan digantikan oleh atom X pada halogen.

Contoh :

Propana + gas klor menghasilkan kloropropana + asam klorida

Reaksi Substitusi Nukleofililk

Nukleofilik merupakan pereaksi yang menyebabkan terjadinya suatu reaksi subtitusi. dimana sebuah nukleofil yang kaya akan electron berikatan dengan menyerang muatan positif dari sebuah gugus kimia atau atom yang disebut gugus lepas atau pergi.

Gugus pergi merupakan gugus apa saja yang mudah diputus dari ikatannya dengan suatu atom karbon. Gugus-pergi yang membawa pergi elektron disebut nukleofugal, dan gugus-pergi yang tanpa membawa elektron disebut elektrofugal.

Sifat gugus pergi: 

• Gugus pergi yang baik adalah anion stabil (basa konjugat) dan turunan dari asam kuat. Gugus pergi yang baik biasanya adalah basa lemah.  
• Gugus pergi yang buruk adalah gugus –OH pada alcohol sehingga tidak bisa digantikan oleh Nukleofil sehingga harus diubah menjadi gugus lain.

Bentuk umum reaksi Nukleofililk :

Nu: + R-X → R-Nu + X:

Keterangan:

            Nu (menandakan nukleofil)

            : (menandakan pasangan elektron)

            R-X (menandakan 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 negatif ataupun netral, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif.

Dalam reaksi substitusi nukleofilik dibagi menjadi dua tahapan yaitu reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler atau yang sering kita sebut reaksi (SN1) dan reaksi nukleofilik bimolekuler yang sering disebut dengan reaksi (SN2).

Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN₂

Mekanisme reaksi SN2 merupakan proses suatu tahap dan 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.

Ciri-Ciri reaksi SN2

• kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi kedua spesies tersebut ketika nukleofil dan substrat terlibat dalam langkah penentu kecepatan reaksi.
• Jika substrat R-X bereaksi melalui mekanisme SN2, reaksi terjadi lebih cepat apabila R merupakan gugus metil atau primer, dan lambat jika R adalah gugus tersier. Gugus R sekunder mempunyai kecepatan pertengahan. Alasan untuk urutan ini adalah adanya efek rintangan sterik. Rintangan sterik gugus R meningkat dari metil < primer < sekunder < tersier. Jadi kecenderungan reaksi SN2 terjadi pada alkil halida adalah: metil > primer > sekunder >> tersier. 
• Reaksi terjadi dengan pembalikan (inversi) konfigurasi. Misalnya jika kita mereaksikan (R)-2-bromobutana dengan natrium hidroksida, akan diperoleh (S)-2-butanol.Ion hidroksida menyerang dari belakang ikatan C-Br. Pada saat substitusi terjadi, ketiga gugus yang terikat pada karbon sp3 kiral itu seolah-olah terdorong oleh suatu bidang datar sehingga membalik. Karena dalam molekul ini OH mempunyai perioritas yang sama dengan Br, tentu hasilnya adalah (S)-2-butanol. Jadi reaksi SN2 memberikan hasil inversi. 

Peranan gugus tetangga pada mekanisme reaski SN₂

• 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.

• Sebagai gugus yang memberikan suatu reaksi intermediate yang baru pada pusat reaksi

• 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”.
 

Permasalahan

1.  apa yang terjadi Jika konsentrasi pereaksi dalam reaksi SN2 diperbesar, jelaskan?

2. Mengapa basa lemah merupakan gugus pergi yang baik dan basa kuat merupakan gugus pergi yang buruk jelaskan? Serta berikan contoh

3. Dari penjelasan di atas tadi bahwa 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. yang ingin saya tanyakan bagaimana partisipasi atau pengaruh nitrogen dan oksigen sebagai gugus tetangga? jelaskan