REAKSI SUBSTITUSI SENYAWA ORGANIK

Reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom atau gugus atom oleh atom atau gugus atom lain. Jadi dalam reaksi substutisu suatu atom atau gugus atom yang terdapat dalam rantai utama akan meninggalkan rantai utama tersebut dan tempatnya yang kosong akan diganti oleh atom atau gugus atom yang lain. Berdasarkan pereaksi yang yang dipergunakan, reaksi substitusi dapat dibedakan menjadi (a) reaksi substitusi radikal bebas; (b) reaksi substitusi nukleofilik; dan (c) reaksi substitusi elektrofilik.

A. Reaksi Substitusi Radikal Bebas

Reaksi substitusi ini terjadi apabila gugus yang mengganti adalah radikal bebas. Reaksi ini dimulai dengan pembentukan radikal bebas yang reaktif. Radikal tersebut bereaksi dengan molekul lain membentuk radikal bebeas baru yang meneruskan reaksi berikutnya. Contohnya yaitu reaksi antara gas klor dengan etanan membentuk etil klorida 

B. Reaksi Substitusi Nukleofilik

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

Reaksi Substitusi Nukleofilik Suatu nukleofil (Z:) menyerang alkil halida pada atom karbon hibrida-sp3 yang mengikat halogen (X), menyebabkan terusirnya halogen oleh nukleofil. Halogen yang terusir 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 pasangan elektron yang tadinya sebagai elektron ikatan. Ada dua persamaan umum yang dapat dituliskan:

Mekanisme Reaksi Substitusi Nukleofilik Pada dasarnya terdapat dua mekanisme reaksi substitusi nukleofilik. Mereka dilambangkan dengan SN2 adan SN1. Bagian SN menunjukkan substitusi nukleofilik.

1.  Reaksi SN2

               Pada reaksi SN2, reaksi ini melibatkan substitusi antara dua reaktan menghasilkan yang menghasilkan dua produk. Nukleofilik reaksi ini melibatkan nukleofil (Nuc:-) menggantikan grup yang keluar.Nukleofil menyerang substrat, menyumbangkan sebuah pasangan elektron ke ikatan baru, dan menggantikelompok yang meninggalkan (substitusi). Reaksi bimolekul adalah salah satuyang nilainya tergantung pada konsentrasidua reaktannya.Reaksi SN2 terjadi dalam satu langkah, nukleofil menyerang substrat sebagai kelompok yang meninggalkan substrat.

SN2:

(1) Nucleophile back-side menyerang δ pusat karbon +

(2) Bentuk-bentuk keadaan transisi di mana nukleofil membentuk ikatan

(3) Kelompok daun meninggalkan, membentuk produk akhir

Dalam reaksi SN2 serangan nukleofil dari paling δ+. Serangan balik ini menyebabkan inversi. Nukleofil harus dapat mencapai δ pusat karbon +.

2. SN1

Reaksi SN1 adalah substitusi nukleofilik, yang melibatkan nukleofil menggantikan kelompok yang meninggalkan (seperti SN2). Selain itu reaksi SN1 adalah unimolecular, angka reaksi ini hanya bergantung pada konsentrasi satu reaktan. Reaksi SN1 terjadi dalam dua langkah:

1.    Gugus pergi dan substrat membentuk karbokation menengah

2.    Nukleofil menyerang karbokation, membentuk produk

Langkah Lambat

Langkah pertama dari reaksi SN1:

Living grup dan karbon substrat sekarang hanya memiliki tiga karbokasi paling stabil ketika ada lebih banyak atom untuk didistribusikan. Stabilitas karbokator:

3º> 2º >> 1º

Langkah Cepat

Langkah kedua dari reaksi SN1:

Nukleofil menyerang intermediet karbokation, membawa elektronnya. Substrat kehilangan stereospecificity selama intermediet karbokation

C. Reaksi Substitusi Elektrofilik

Substitusi elektrofilik aromatikadalah suatu reaksi organik di mana sebuah atom, biasanya hidrogen, yang terikat pada sistem aromatik digantikan dengan suatu elektrofil. Mekanisme Reaksinya :

Tahap pertama dari mekanisme reaksi ini merupakan adisi suatu elektrofil E⁺ yang kompleks bereaksi dengan pasangan elektron dari cincin aromatik. Hal ini biasanya membutuhkan katalis oleh asam Lewis. Tahap ini mengarah pada pembentukan karbokation sikloheksadienil yang dikenal sebagai zat antara Wheland (atau kompleks σ, disebut pula sebagai ion arenium). Karbokation ini tidak stabil, karena sesuai dengan baik kehadiran muatan pada molekul dan kehilangan aromatisitas. Namun demikian distabilkan dengan mesomerisme. Muatan sebenarnya terdelokalisasi di beberapa atom dari cincin aromatik. Selama tahap kedua, atom hidrogen yang terikat pada cincin telah teradisi pada sisi elektrofilik sebagai ion H⁺. Pasangan elektron yang digunakan untuk ikatan C-H lalu memungkinkan sistem untuk memulihkan aromatisitas nya.


Soal Diskusi
1. Yang mana dari gugus ini yang merupakan gugus yang dapat meninggalkan (leaving group) yang baik dalam reaksi substitusi

2. Pada mekanisme reaksi S_N1 terjadi dua tahap, yaitu tahap pembentukan karbokation dan tahap penggabungan karbokation dengan nukleofil. Nukleofil yang digunakan pada mekanisme reaksi S_N1 adalah nukleofil yang lemah atau netral, misalnya H₂O dan alkohol. Apabila karbokation yang terbentuk adalah stuktur tersier, maka pada saat tahapan penggabungan karbokation dengan nukleofil (digunakan H₂O) akan membentuk produk berupa?

3.  Sebutkan 2 tahap dalam reaksi mekanisme S_N1 !

 DAFTAR PUSTAKA
Fessenden, R.J dan J.S. Fessenden. 1986. Kimia Organik Edisi 3. Jakarta: Erlangga.
Sumardjo, D. 2008. Pengantar Kimia : Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta. Jakarta : EGC.