MEKANISME REAKSI SUBTITUSI SN1

 

MEKANISME REAKSI SUBTITUSI NUKLROFILIK S_N1

 

            Halo sobat chems, kali ini kita akan membahas mekanisme reaksi subtitusi pada S_N1. Mekanisme S_N1 dapat juga disebut dengan reaksi ion. Secara umum, reaksi S_N1 yang memiliki nukleofiliknya berupa basa yang sangat lemah ( H₂O dan C₂H₅OH ) apabila direaksikan dengan alkil halide tersier maka akan tersebtuk reaksi subtitusi. Karena H₂O dan C₂H₅OH juga digunakan sebagai pelarut, maka tipe reaksi ini bisa disebut dengan reaksi solvonis. Lalu bagaimana contoh dari mekanisme reaksi subtitusi S_N1 mari kita simak contoh berikut :

Reaksi antara (CH₃)₃CBr (t-butil bromide) dengan H₂O

Tahap 1 (tahap ionisasi)

            

            Pada tahap ini Br nya ini perlahan melepaskan diri dari substratnya, sehingga membutuhkan energi. Semakin besar energinya maka akan semakin cepat laju reaksinya untuk memutuskan Br (gugus pergi) dengan karbon. Oleh sebab itu pada substrat itu dibutuhkan energy tambahan atau tersedia cukup energy agar alkil halide tersier ini dapat melepaskan ikatan antara karbon dengan Br. Hal ini dapat dsebut dengan keadaan transisi. Pada keadaan transisi alkil halide akan melepaskan Br setelah Br terlepas maka akan menghasilkan zat antara karbokation dan juga anion ( Br ^- ). Zat antara karbokation ini merupakan produk sementaranya. Zat antara karbokation ini bersifat sangat reaktif. Karena saking reaktifnya maka dapat bereaksi dengan molekul apa saja atau nukleofilik apa saja, meskipun nukleofiliknya sangat lemah.

Tahap 2 (penggabungan dengan nukleofilik)

 

            Zat antara karbokation mampu bereaksi dengan pelarutnya yaitu H₂O atau nukleofilik yang sangat lemah. Penggabungan antara nukleofilik dengan karbokation tersiernya, reaksi ini merupakan reaksi yang sangat cepat. Mengapa demikian? Karena karbokation ini merupakan zat antara yang sangat reaktif dan mampu bereaksi secara cepat dengan nukleofilik baik lemah ataupun kuat. Menghasilkan suatu keadaan transisi yang kedua dimana memperlihatkan terbentuknya ikatan yang baru antara karbon dengan oksigen dan menghasilkan t-butil alkohol yang masih berproton. Karena t-butil alkohol masih berproton maka kita akan lanjut ke tahap yang ke tiga.

Tahap 3 (tahap asam-basa)

 

Karena biasanya nukleofilik yang dignakan adalah pelarut atau molekul polar, maka akan kelebihan satu hidrogen dan akan melepaskan satu hidrogen tersebut. Jadi hidrogen ini akan diambil oleh pelarut yang sama yaitu H₂O. t-butil alkohol berperan sebagai asam dan H₂O  sebagai basa. Dimana reaksinya adalah reaksi kesetimbangan menghasilkan t-butil alkohol dan asam H₃O.

 

PERMASALAHAN

1.      Apabila pada keadaan transisi energi yang berlangsung tidak cukup untuk memutuskan ikatan Br, maka bagaimana reaksi yang akan terjadi ?

2.      Mengapa pada reaksi S_N1 ini nukleofilik nya berupa basa lemah, lalu bagaimana apabila nukleofiliknya kita ubah menjadi basa kuat, bagaimana reaksi yang terjadi?

3.      Untuk memutuskan ikatan Br dengan substratnya membutuhkan energi yang besar/cukup, lalu pada rentang energi yang bagaimana yang dibuuhkan dalam pemujtusan ikatan tersebut?

MEKANISME REAKSI SUBTITUSI NUKLEOFILIK SN2

 

MEKANISME REAKSI SUBTITUSI NUKLEOFILIK S_N2 DENGAN SENYAWA HALOGEN ORGANIK

Senyawa halogen organik merupakan senyawa yang penting karena senyawa halogen ini dapat berupa reagen awal atau substrat yang dapat kita gunakan dalam sintesis seperti alkil halida dan aril halide, terutama di dalam unsur bromide dan juga klorida. Pada senyawa halogen organik dapat bereaksi salah satunya yaitu dengan reaksi substitusi. Reaksi subtitusi yang digunakan ini adalah reaksi subtitusi nukleofilik. Dan kali ini kita akan menggunakan mekanisme S_N2. Dimana mekanismenya yaitu sebagai berikut :

Mekanisme reaksi S_N2 merupakan proses mekanisme yang dilakukan dengan satu tahap. Dimana pada saat ketika ikatan pada gugus mulai lepas dengan bersamaan dengan terbentuknyaikatan pada nukleofilik. Persamaan umum reaksi subtitusinya yaitu :

Nu: + R:L           R:Nu⁺ + :L^-

Nu^- + R:L           R: Nu + :L^-

Pada mekanisme reaksi S_N2 reaksi akan berlangsung lebih cepat apabila gugus alkil pada substrat berupa primer dan reaksi akan baerjalan lambat apabila mekanisme reaksi terjadi pada substrat tersier. Sedangkan pada alkil halide sekunder ini bereaksi dengan laju pertengahan, sehingga urutan reaktivitas untuk reaksi S_N2 adalah 1° > 2° > 3°.

Salah satu contohnya yaitu dimisalkan pada reaksi 1-kloropropana dengan air untuk membentuk 1-propanol dengan menggunakan aseton sebagai pelarut, maka laju reaksi akan lambat. Namun, apabila kita menambahkan ion hidroksida untuk campuran maka akan membuat laju reaksinya meningkat. Hal ini merupakan ciri khas dari mekanisme reaksi S_N2. Di dalam reaksi biomolekular, laju reaksi ini bergantung pada konsentrasi dari keduanya, yaitu alkil klorida dan ion hidroksida. Di dalam mekanisme reaksi 1-kloropropana dengan air, pada saat yang bersamaan ion klorida membentuk ikatan antara karbon sp³ dengan ion hidroksida. Dan pada saat itu, atom karbon sp³ sepenuhnya terikat dengan tiga subtituen dan juga terikat pada nukleofil dan gugus akan lepas.

Reaksi S_N2 dapat terjadi ketika adanya serangan nukleofil pada substrat primer dan sebagian pada substrat sekunder, hal ini tergantung pada nukleofil dan gugus pergi. Subsrat tersier sulit untuk mengalami reaksi dengan mekanisme S_N2. Keseluruhan tingkat reaksi tergantung pada konsentrasi nukleofil dan konsentrasi substrat, sehinnga dalma hal ini dapat juga disebut dengan orde kedua. Untuk mekanisme ini nukleofil menyerang substrat dari arah belakang sehinggga subtituen organik membalikkan konfigurasi reaksi (suatu enantiomer S akan berubah menjadi sebuah enansiomer R). sebagian besar kecepatan reaksi S_N2 dipengaruhi oleh jenis pelarut. Untuk jenis pelarut yang protik (berproton) yang biasanya mengandung gugus OH^- dan NH₂, kurang disukai untuk reaksi S_N2. Hal ini dikarenakan pelarut berproton itu akan menurunkan energinya. Molekul-molekul pelarutnya ini mengelilingi nukleofil sehingga akan membentuk ikatan hidrogen dan dapat menstabilkan nukleofilnya dan memperlambat S_N2.

PERMASALAHAN

1.      Hal apakah yang membuat mekanisme reaksi S_N2 dapat berjalan secara cepat?

2.      Kecepatan reaksi S_N2 dipengaruhi oleh jenis pelarut, lalu jenis pelarut apakah yang mempengaruhi kecepatan reaksinya?

3.      Apa yang menyebabkan proses mekanisme yang dilakukan pada SN2 hanya dengan melalui satu tahap 

 

KAJIAN STEREOKIMIA SENYAWA KHIRAL HASIL MODIFIKASI

 KAJIAN STEREOKIMIA SENYAWA KHIRAL HASIL MODIFIKASI

Halo sobat chems, kali ini aku akan membahas mengenai molekul-molekul kiral yang memiliki sifat yang sangat unik, yaitu sifat optis. Artinya suatu molekul kiral ini memiliki kemampuan untuk memutar bidang cahaya terpolarisasi pada alat yang di sebut polarimeter.

 Sebagian masyarakat mungkin kurang memperhatikan sifat optis suatu senyawa organik, pada reaksi kimia dalam sistem biologis makhluk hidup sangat stereospesifik. Yang mana dapat diartikan juga suatu stereoisomer akan menjalani reaksi yang berbeda dengan stereisomer pasangannya dalam sisem biologis makhluk hidup. Bahkan terkadang suatu stereoisomer akan menghasilkan produk yang berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup. Contohnya adalah obat Thalidomide.

Obat Thalidomide merupakan obat yang pertama kali dipasarkan di Eropa sekitar tahun 1959-1962 sebagai obat penenang. Obat ini memiliki dua enantiomer, di mana enantiomer yang  berguna sebagai obat penenang adalah (R)-Thalidomide. Lalu seperti apa sih Thalidomide ini?? Mari simak penjelasan berikut.

 

Senyawa ini diidentifikasikan sebagai molekul aktif secara neurologis yang memiliki kemampuan untuk mengatasi mual di pagi hari pada wanita hamil. Setelah obat tersebut dipasarkan, anak-anak yang lahir dari wanita yang meminum obat tersebut menunjukkan cacat lahir seperti lengan dan tangan yang sangat pendek dan tidak berfungsi. Obat Thalidomide yang asli dibuat dan dijual sebagai campuran dari 2 bentuk yang ditunjukkan pada gambar berikut

 

Ini adalah bayangan cermin antara satu sama lain. Keduanya tidak identik. Yang sebelah kanan (bentuk “R”) yang aktif secara terapi dan yang sebelah kiri (bentuk “S”) bukan hanya tidak efektif, tetapi itu merupakan sumber dari cacat lahir. (https://sites.science.oregonstate.edu/~gablek/CH334/Chapter5/Thalidomide.htm)

  Campuran rasemik artinya suatu campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama. Lalu bagaimana caranya memperoleh suatu enantiomer dengan Enantiomeric Excess (EE) yang tinggi? Enantiomeric Excess merupakan presentase suatu enantiomer yang berkonfigurasi R dikurangi presentase enantiomer pasangannya berkonfigurasi S dalam suatu campuran atau sebaliknya. Sebelumnya kita harus mengingat dua prinsip dasar isomer optic yaitu:

1.    Sepasang enantiomer memiliki sifat-sifat fisika (titik didih, kelarutan, dan lain-lain) yang sama tetapi berbeda dalam arah rotasi polarimeter dan interaksi dengan zat kiralnya.

2.     Sepasang diastereoisomer memiliki sifat-sifat fisika dan sudut rotasi polarimeter yang berbeda satu sama lain. Dalam memisahkan campuran dua diastereoisomer ini dapat dilakukan dengan cara destilasi, kristalisasi, dan lain-lain.

Lalu untuk memperoleh suatu enantiomer dengan EE yang tinggi adalah dengan mealalui rute biokimia dengan memakai enzim atau mikroorganisme untuk memproduksi enantiomer murni. Namun sayangnya tidak semua enantiomer dapat diproduksi dengan EE yang tinggi melalui rute biokimia ini. hal ini terjadi karena kespesifikan enzim dan mikroorganisme. (http://www.kimianet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1111012990)

 

PERMASALAHAN

1.      Apa yang menyebabkan Thalidomide menjadi penyebab dari cacat lahir?

2.      Bagaimana cara utnuk mendapatkan Enantiomeric Excess yang tinggi ?

3.      Mengapa dalam memproduksi enantiomer tidak dapat menghasilkan EE yang tinggi apabila hanya dengan menggunakan rute biokimia?

KLASIFIKASI REAKSI-REAKSI KIMIA ORGANIK DASAR

 

KLASIFIKASI REAKSI-REAKSI KIMIA ORGANIK DASAR

        Reaksi kimia merupakan hal yang bsangat mendasar yang dapat terjadi pada setiap senyawa kimia. Dimana senyawa kimia organik ini merupakan senyawa kimia yang berasal dari baik itu makhluk hidup ataupun atom-atom ataupun golongan halogen. Reaksi kimia organik merupakan reaksi yang dapat terjadi pada senyawa organic yang melibatkan terjadinya perpindahan sautu atom dan menghasilkan jenis struktur senyawa baru. 

 

Reaksi Adisi ( Reaksi Samping )

Salah satu contoh reaksi adisi adalah reaksi hidrogenasi. Dimana reaksi hidrogenasi merupakan reaksi hidrogen dengan senyawa yang mengandung ikatan rangkap hingga pada akhirnya hydrogen itu bisa masuk pada atom C pada ujung-ujung ikatan tersebut. Namun bukan hanya reaksi hidrogenasi saja tetapi masih banyak reaksi adisi yang juga terjadi dengan senyawa lain dengan mekanisme yang berbeda.

E = elektrofil

Nu = nukleofil

Elektrofil akan mencari daerah-daerah yang kaya akan electron, sedangkan nukleofil akan selalu mencari tempat-tempat yang kekurangan electron atau yang bermuatan positif untuk mendonorkan electron yang dia punya. Sehingga pada saat elektrofil dan nukleofil masuk kedalam masing-masing ujung C, maka yang semula alkena memiliki ikatan rangkap akan pecah menjadi dua ikatan tunggal. Sehingga akan ada energy yang dibutuhkan.

Karena energi dalam membentuk ikatan lebih besar dari energy disosiasi maka reaksi adisi ini juga bisa disebut dengan reaksi Eksotermis.

Contohnya : Reaksi adisi Bromin

Dimana bromin menambah etilen untuk membentuk 1,2-dibromoethane

 

Reaksi Eliminasi ( Reaksi Penghapusan )

Reaksi eliminasi dapat dianggap sebagai kebalikan dari reaksi adisi, karena pada reaksi ini dua atom atau dua gugus yang masing-masing terikat pada atom karbon yang letaknya itu berdampingan dilepaskan oleh suatu pereaksi sehinga membentuk ikatan rangkap.

Reaksi Subtitusi ( Reaksi Penggantian )

Reaksi subtitusi atau reaksi penggantian dapat juga dikatakan sebagai reaksi pertukaran gugus fungsi. Dimana reaksi ini tidak berubah ikatannya, maksudnya dari ikatan tunggal akan tetap menjadi ikatan tunggal setelah direaksikan.

Contohnya :

Pada reaksi subtitusi, atom atau gugus atom yang terdapat dalam suatu molekul digantikan oleh atom atau gugus atom lain. Umumnya terjadi pada senyawa jenuh (ikatan tunggal) tetapi dalam kondisi tertentu dapat juga terjadi pada senyawa tak jenuh.

 

Reaksi Penataan Ulang

Reaksi ini merupakan reaksi dimana ketika suatu reaktan mempunyai penataan ikatan dan atom-atomnya menghaslkan produk isomer. Contohnya yaitu mengubah 1-butena menjadi 2-butena dengan menggunkan katalis asam.

PERMASALAHAN

1.     Katalis asam apa yang dapat membantu proses pada reaksi 1-butena menjadi 2-butena. Lalu apakah bisa jika katalis asam tersebut diganti dengan katalis basa?

2.     Pada umumnya reaksi subtitusi itu hanya terjadi pada senyawa jenuh, dan hanya pada kondisi tertentu dapat terjadi pada senyawa jenuh. Kondisi yang bagaimana sih yang dapat mempengaruhi reaksi subtitusi dapat berlangsung pada senyawa jenuh?

3.     Apa yang menyebabkan energi pembentuk ikatan lebih besar dari pada energi disosiasi pada reaksi adisi?

STEREOKIMIA

 

STEREOKIMIA

          Pada kali ini, kita akan membahas mengenai Stereokimia. Dalam materi ini kita akan membahas mengenai molekul-molekul pada ruang tiga dimensi, maksudnya stereokimia ini bertujuan untuk dapat memahami penataan dan orientasi dalam ruang dari atom-atom penyusun molekul. 

          Sekarang kita akan mempelajari stereokimia secara mendalam. Terdapat tiga aspek penting yang harus diperhatikan, antara lain :

1.     Isomer geometrik

Isomer geometrik adalah isomer-isomer yang timbul sebagai akibat adanya ketegaran atau kekakuan dari suatu molekul.

    Pada alkana hanya memiliki ikatan sigma, dikarenakan pada alkana tidak memiliki ikatan Pi sehinngga mengakibatkan rotasi-rotasi atom dalam ikatan lebih leluasa pada senyawa alkana dibandingkan dengan senyawa alkena. Rotasi pada ikatan sigma inilah yang berpengaruh terhadap penataan ruang atau konformasi molekul khususnya pada molekul  alkana.

    Adanya ikatan Pi dan Stigma dapat menghalangi terjadinya rotasi pada ikatan. Inilah yang dimaksud dengan kekakuan molekul, yaitu rotasi ikatan yang tidak dapat terjadi sehingga bentuk molekul cenderung tidak berubah.

2.     Konformasi Molekul

Konformasi atau koformer itu berbeda dengan isomer. Kalau isomer adalah dua molekul yang berbeda dengan rumus molekul yang sama, maka konformer adalah satu senyawa yang sama tetapi dapat digambarkan dengan berbagai macam . Jadi senyawa ini tu hanya satu tapi dapat digambarkan dengan cara yang berbeda-beda. Disini kita akan mengambil salah satu contoh yaitu pada konformasi etana. Yaitu hidrokarbon C₂H₆ (etana). Pada kasus etana ini ada dua konformasi yang dapat terbentuk dan penting untuk diingat.

a. Konformasi Tindih (eclipsed)

 

Ketika semua ikatan C-H memiliki sudut Torsi atau dihedral (0°) satu terhadap yang lain dan setiap H disatu C berhadapan dengan H di C lainnya disebut konformasi tindih (eclipsed).

 b. Konformasi Silang (Staggered)

Konformasi yang lain yang penting diperoleh jika merotasikan atau memutar ikatan tersebut menjadi  60°, maka didapatkan satu konformasi lagi yaitu konformasi silang. 

3.     Kiralitas Molekul

    Kiralitas  molekul adalah isomer-isomer yang timbul akibat perbedaan orientasi atom-atom yang terikat pada suatu atom pusat. Atau bisa disebut juga kiralitas merupakan molekul yang memiliki bayangan cermin atau juga tidak dapat bertumpukkan. Kiralitas juga biasanya disebabkan oleh karena mengikat empat atom atau gugus yang berbeda. 

PERMASALAHAN

1. Tentunya suatu molekul etana akan mudah tertarik pada konformasi yang paling stabil. Lalu diantara konformasi diatas manakah konformasi yang paling stabil ?

2. Etana yang ikatannya telah di geser atau dirotasikan apabila dirotasikan lagi akan membentuk ikatan yang sama ?

3. Bagaimana efek ketegaran atau kekakuan ikatan pi dan sigma mampu menimbulkan isomer ?