Alkil Halida

Reaksi-Reaksi Alkil HalidaReaksi antara Alkena Simetri dan Asam SulfatReaksi adisi elektrofilik antara etena dan asam sulfat Reaksi ini terlihat lebih rumit daripada reaksi antara etena dan hidrogen bromida, padahal tidak! Satu-satunya masalah adalah H2SO4 mempunyai struktur yang lebih rumit daripada HBr. Sedangkan mekanismenya persis sama. Struktur asam sulfat Bandingkan struktur asam sulfat dengan hidrogen bromida:

Kita titik beratkan hanya pada satu hidrogen dalam asam sulfat karena yang satunya akan terletak jauh dari ikatan ganda alkena saat molekul-molekul bergerak saling mendekati satu sama lain. Pada setiap kasus, hidrogen melekat pada elemen yang lebih elektronegatif, dan karenanya membawa muatan yang sedikit positif. Ini artinya atom hidrogen akan bertindak sebagai elektrofil. Ketika asam sulfat bereaksi, seluruh bagian molekul yang diarsir berada tetap sebagai satu kesatuan unit. Yang terjadi pada unit tersebut persis sama seperti yang terjadi pada bromida di reaksi yang melibatkan HBr. Ketika anda menulis mekanisme yang melibatkan asam sulfat di dalamnya, pastikan bahwa bagian yang diarsir tidak berubah secara keseluruhan ? terlepas di bagian mana anda akan mengubah bromida. Sebagai contoh, anda akan perlu menuliskan pasangan elektron bebas dan muatan negatif pada atom oksigen di tengah-tengah mekanisme. Hal itu tepatnya yang perlu anda lakukan dengan bromida pada kasus HBr. Mekanisme

Struktur etena diperlihatkan pada gambar di samping kanan. Ikatan pi adalah orbital di atas dan bawah sepanjang bidang molekul, dan secara relatif melingkupi daerah sekitarnya. Kedua elektron pada orbital ini sangat atraktif terhadap apa saja yang bermuatan positif. Atom hidrogen yang sedikit positif pada asam sulfat bertindak sebagai elektrofil, dan secara kuatnya tertarik pada elektron-elektron ikatan pi. Elektron-elektron ikatan pi bergerak turun menuju atom hidrogen yang sedikit positif. Pada prosesnya, elektron-elektron ikatan hidrogen-oksigen terusir seluruhnya menuju ke atom oksigen, menghasilkan ion negatif. Jadi tahap pertama dari reaksi adalah:

Ion dengan muatan positif pada atom karbon disebut dengan karbokation atau ion karbonium (istilah lama). Mengapa terdapat muatan positif pada atom karbon? Ikatan pi pada dasarnya dibentuk oleh sebuah elektron dari masing-masing atom karbon. Kedua elektron tersebut yang digunakan untuk membentuk ikatan baru dengan hidrogen. Akibatnya karbon sebelah kanan menjadi kekurangan elektron karenanya bermuatan positif. Pada tahap kedua mekanisme, pasangan elektron bebas pada atom oksigen secara kuatnya tertarik bergerak menuju karbon positif dan terus maju hingga terbentuk ikatan.

Mekanisme keseluruhannya menjadi

Reaksi adisi elektrofilik antara sikloheksena dan asam sulfat Sekali lagi

ikatan pi putus dan pasangan elektronnya digunakan untuk membentuk ikatan dengan atom hidrogen; elektron-elektron pada ikatan hidrogen-oksigen didorong bergerak menuju atom oksogen menghasilkan muatan negatif sepenuhnya; atom karbon paling bawah pada ikatan C=C asal menjadi bermuatan positif karena elektron yang biasanya dialirkan menuju ikatan pi dialihkan untuk membentuk ikatan baru.

Pada tahap kedua, pasangan elektron bebas pada oksigen yang bermuatan negatif tertarik bergerak menuju karbon yang bermuatan positif dan membentuk ikatan.


Reaksi antara Alkena Simetri dan BromidaStruktur etena

Struktur etena ditunjukkan pada gambar di sisi kanan. Ikatan pi adalah sebuah orbital yang terletak di atas dan bawah sepanjang bidang molekul, dan secara relatif melingkupi daerah sekitarnya. Bromida sebagai elektrofil Karena dua atom bromida yang identik bergabung bersama membentuk molekul bromida

maka tidak ada alasan mengapa satu atom lebih kuat menarik pasangan elektron ikatan menuju ke arahnya mereka seharusnya mempunyai keelektronegatifan yang sama dan karenanya tidak akan pernah terjadi pemisahan muatan, + atau -. Jadi, kemudian, bagaimana bromida dapat bertindak sebagai elektrofilik ? Pada kenyataannya, bromida merupakan molekul yang sangat dapat dipolarisasi dengan kata lain, elektron-elektron ikatan sangat mudah berpindah dari satu atom menuju ke atom lainnya. Ketika molekul bromida mendekati etena, elektron-elektron ikatan pi cenderung untuk tolak menolak dengan elektron-elektron ikatan bromida-bromida, meninggalkan bromida yang terdekat menjadi sedikit positif dan yang lebih jauh menjadi sedikit negatif.

Pada molekul bromida karenanya diperoleh dipol terinduksi yang secara otomatis menunjang suksesnya serangan etena. Mekanisme dengan versi yang disederhanakan Elektron-elektron ikatan pi bergerak menuju atom bromida yang sedikit positif.

Pada prosesnya, elektron-elektron ikatan Br-Br terusir turun sepenuhnya menuju ke atom bromida bagian bawah, menghasilkan ion bromida. Ion dengan muatan positif pada atom karbon disebut karbokation atau ion karbonium. Mengapa terdapat muatan positif pada atom karbon Ikatan pi pada dasarnya dibentuk oleh sebuah elektron dari masing-masing atom karbon. Kedua elektron tersebut yang digunakan untuk membuat ikatan baru dengan bromida. Hal ini menyebabkan karbon sebelah-kanan mengalami kekurangan elektron karenanya bermuatan positif. Pada tahap kedua mekanisme, pasangan elektron bebas bromida secara kuatnya tertarik bergerak menuju ke karbon positif dan terus maju hingga terbentuk sebuah ikatan.


Mekanisme dengan versi yang lebih tepat Awal reaksi sama seperti pada versi yang disederhanakan, dengan elektron-elektron ikatan pi bergerak menuju ke atom bromida yang sedikit positif. Tetapi kali ini, atom bromida bagian atas menjadi lekat pada kedua atom karbon, dengan muatan positif cenderung ditemukan pada bromida daripada di salah satu atom karbon. Ion bromonium telah terbentuk.

Kemudian ion bromonium diserang dari belakang oleh ion bromida yang terbentuk pada reaksi sebelumnya. Serangan tidak dapat dilakukan melalui sisi ion bromida asal karena ion bromonium telah tertutupi sepenuhnya dengan bromida positif pada sisi tersebut.

Tidak masalah atom karbon mana yang diserang oleh ion bromida hasil akhirnya akan selalu sama. Adisi elektrofilik dari bromida pada sikloheksena Mekanisme dengan versi yang disederhanakan

Elektron-elektron ikatan pi bergerak menuju atom bromida yang sedikit positif.

Pada prosesnya, elektron-elektron ikatan bromida-bromida terusir mundur hingga seluruhnya berada pada atom bromida sebelah-kanan, menghasilkan ion bromida. Sama persis seperti pada etena, sebuah karbokation terbentuk. Atom karbon di bagian bawah kehilangan salah satu elektronnya ketika ikatan pi berayun menuju bromida. Pada tahap kedua mekanisme, pasangan elektron dari ion bromida secara kuatnya tertarik bergerak menuju ke karbon positif dan terus maju hingga terbentuk ikatan.


Mekanisme dengan versi alternatif Awal reaksi sama seperti pada versi yang disederhanakan, dengan elektron-elektron ikatan pi bergerak menuju ke atom bromida yang sedikit positif. Tapi kali ini, atom bromida sebelah kiri menjadi lekat pada kedua atom karbon, dengan muatan positif cenderung ditemukan pada atom bromida daripada di kedua atom karbon. Ion bromonium telah terbentuk..

Ion bromonium kemudian diserang dari belakang oleh ion bromida yang terbentuk pada reaksi sebelumnya. Serangan tidak dapat dilakukan melalui sisi ion bromida asal karena jalan menuju sisi tersebut telah terhalangi oleh atom bromida positif.

Tidak masalah atom karbon bagian mana dari ikatan ganda asal yang diserang oleh ion bromida hasil akhirnya akan tetap sama.

Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dan Amonia Reaksi antara halogenalkana primer dengan amonia mekanisme SN2Amonia sebagai sebuah nukleofilNukleofil adalah sebuah spesies (ion atau molekul) yang tertarik kuat ke sebuah daerah yang bermuatan positif pada sesuatu yang lain. Nukleofil bisa berupa ion negatif penuh, atau lainnya yang memiliki muatan - kuat di suatu tempat pada sebuah molekul.

Amonia jelas tidak membawa muatan negatif. Akan tetapi, nitrogen dalam amonia lebih elektronegatif dibanding hidrogen, sehingga atom nitrogen memiliki muatan negatif. Nitrogen juga memiliki sepasang elektron bebas aktif. Serangan terhadap atom karbon + dalam halogenalkana dilakukan oleh pasangan elektron bebas ini yang ada pada atom nitrogen.

Reaksi substitusi nukleofilik reaksi SN2

Kita akan membahas reaksi ini dengan mengambil contoh sebuah halogenalkana primer, yaitu bromoetana sebagai halogenalkana primer sederhana. Bromoetana memiliki sebuah ikatan polar antara atom karbon dan bromin. Pasangan elektron bebas pada nitrogen akan tertarik kuat ke atom karbon +, dan akan bergerak ke arahnya, mulai membentuk sebuah ikatan dengannya. Pasangan elektron bebas 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 ke atom karbon, dan bromin telah dilepaskan sebagai ion Br-.

Perhatikan bahwa nitrogen dalam ion produk membawa sebuah muatan positif (ditunjukkan dengan warna merah). Muatan ini harus ada karena dua alasan:

Pada sebelah kiri persamaan reaksi, kita memulai dengan dua molekul yang netral. Jika kita meniadakan muatan positif tersebut, maka akan diperoleh sebuah spesies netral dan sebuah ion negatif pada sebelah kanan reaksi. Sedangkan muatan harus seimbang dalam persamaan reaksi, olehnya itu ada sesuatu yang salah. Nitrogen terlihat ganjil karena terikat pada 4 spesies yang seharusnya 3 spesies. Nitrogen hanya bisa terikat dengan 4 spesies lain jika dia membawa sebuah muatan positif.

Secara teknis, reaksi ini disebut sebagai reaksi SN2. S adalah singkatan dari substitusi, N singkatan untuk nukleofilik, dan dituliskan 2 karena tahap awal dari reaksi ini melibatkan dua spesies yaitu bromoetana dan amonia. Dalam beberapa silabus, reaksi ini biasa hanya disebut substitusi nukleofilik. Produk reaksi ini adalah sebuah garam yang disebut etilamonium bromida. Etilamonium bromida adalah sebuah garam dari amina primer dan asam, HBr. Amona primer memiliki rumus molekul R-NH2. Dalam hal ini disebut primer karena hanya satu gugus alkil yang terikat pada atom nitrogen. Amina-amina primer adalah basa-basa lemah yang sangat mirip dengan amonia sehingga dapat membentuk garam dengan asam. Sebagai contoh, amonia bereaksi dengan HBr menghasilkan amonium bromida, NH4+ Br-. Garam pada persamaan di atas merupakan garam yang terbentuk dari etilamin, CH3CH2NH2, dan HBr.

Sampai disini anda perlu mengetahui apa yang diminta dalam soal, apakah cukup sampai pada produk ini atau anda diminta melanjutkan reaksi satu tahapan lagi untuk membentuk amina primer bebas. Jika diinginkan tahapan kedua, sekarang sebuah molekul amonia melepaskan satu ion hidrogen dari nitrogen.

Produk organiknya adalah etilamin, CH3CH2NH2. Perlu diperhatikan bahwa perubahan ini dapat balik (reversibel). Tanda panah untuk menujukkan perubahan terbalik belum ditunjukkan pada gambar di atas untuk menghindari kerancuan, tetapi anda bisa menggambarkan pasangan elektron bebas dengan mudah pada nitrogen dengan memperoleh kembali hidrogennya dari ion NH4+. Yang akan dihasilkan adalah sebuah campuran antara keempat spesies pada persamaan terakhir ini tentunya bersama dengan ion-ion bromida yang terbentuk pada tahap pertama. Semakin tinggi jumlah amonia dalam campuran awal reaksi, semakin besar peluang terbentuknya etilamin bebas.

Reaksi antara halogenalkana tersier dengan amonia mekanisme SN1

Kita akan membahas mekanisme ini dengan mengambil contoh sebuah halogenalkana tersier sederhana seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping (2-bromo-2metilpropana).

Mengapa halogenalkana tersier memerlukan mekanisme yang berbeda?Ketika sebuah nukleofil menyerang sebuah halogenalkana primer, nukleofil ini mendekati atom karbon + dari sisi yang jauh dari atom halogen. Nukleofil ini tidak mendekati atom karbon dari sisi yang dekat dengan atom halogen karena halogen berukuran besar dan sedikit bermuatan negatif. Muatan pada halogen ini menolak nukleofil yang mendekat. Jika nukleofil menyerang sebuah halogen tersier, masuknya nukleofil lewat belakang molekul tidak akan mungkin karena belakang molekul telah terisi oleh gugus-gugus CH3 itulah sebabnya halogenalkana tersier memerlukan mekanisme yang berbeda.

Mekanisme SN1Pada tahap pertama, beberapa halogenalkana terionisasi menghasilkan sebuah ion karbonium dan sebuah ion bromida.

Reaksi ini mungkin karena ion karbonium tersier relatif stabil dibandingkan dengan yang sekunder atau primer. Bahkan demikian, reaksi tetap lambat. Akan tetapi, ketika ion karbonium terbentuk, dia akan bereaksi segera ketika bersentuhan dengan molekul amonia. Pasangan elektron bebas pada nitrogen tertarik kuat ke arah atom karbon positif, dan bergerak kerahnya untuk membentuk sebuah ikatan baru.

Kecepatan reaksi akan ditentukan oleh seberapa cepat halogenalkana terionisasi. Karena tahapan awal yang lambat ini hanya melibatkan satu spesies, maka mekanisme ini disebut sebagai SN1 substitusi, nukleofilik, dan satu spesies yang terlibat dalam tahap awal yang lambat. Sebuah garam terbentuk, dan anda lagi-lagi perlu mengetahui apakah soal menginginkan anda melanjutkan reaksi sampai pembentukan amina bebas. Jika demikian, salah astu hidrogen yang terikat pada nitrogen perlu dilepaskan oleh molekul amonia yang lain.

Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dan Ion Sianida Reaksi antara halogenalkana primer atau sekunder dengan ionion sianida mekanisme SN2Ion sianida sebagai nukleofilNukleofil adalah sebuah spesies (ion atau molekul) yang tertarik kuat ke sebuah daerah yang bermuatan positif pada sesuatu yang lain. Nukleofil bisa berupa ion negatif penuh, atau lainnya yang memiliki muatan - kuat di suatu tempat pada sebuah molekul.

Untuk ion sianida, terdapat muatan negatif penuh pada karbon, serta sepasang elektron bebas.


Kita akan membahas reaksi ini dengan mengambil contoh sebuah halogenalkana primer, yaitu bromoetana sebagai halogenalkana primer sederhana. Bromoetana memiliki sebuah ikatan polar antara atom karbon dan bromin.

Pasangan elektron bebas pada ion sianida akan tertarik kuat ke atom karbon +, 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. Pada beberapa titik selama proses ini, gugus -CN dan bromin keduanya akan terikat setegah ke atom karbon. Ini disebut keadaan transisi untuk reaksi. Ini bukan intermediet dan kita tidak bisa mengamatinya secara terpisah serta tidak memiliki eksistensi yang independen. Ini hanya merupakan tahap setengah-jalan dari perpindahan atom dan elektron yang cukup samar.

Pergerakan pasangan elektron bebas ini terus berlanjut sampai gugus -CN terikat kuat ke atom karbon, dan bromin telah dilepaskan sebagai ion Br-. Terkadang dalam soal ujian, mungkin anda diminta untuk menunjukkan terbentuknya intermediet dalam mekanisme reaksi. Anda cukup menggambarkan mekanisme yang menunjukkan secara lebih rinci tentang bagaimana berbagai gugus tertata dalam ruang.

Berhati-hatilah saat anda menggambarkan keadaan transisi ini untuk memperjelas perbedaan antara garis putus-putus yang menunjukkan ikatan setengah-jadi dan setengahputus, dengan yang menunjukkan ikatan-ikatan yang sebenarnya. Perhatikan bahwa molekul telah dibalik selama reaksi terjadi agak mirip dengan payung yang terbuka ke atas. Secara teknis, reaksi ini disebut sebagai reaksi SN2. S adalah singkatan dari substitusi, N singkatan untuk nukleofilik, dan dituliskan 2 karena tahap awal dari reaksi ini melibatkan dua spesies yaitu bromoetana dan ion CN-. Dalam beberapa silabus, reaksi ini biasa hanya disebut substitusi nukleofilik.

Reaksi SN2 pada halogenalkana sekunderReaksi bisa terjadi dengan cara yang sama persis dengan sebuah halogenalkana primer, walaupun ada kemungkinan untuk berlangsungnya reaksi melalui sebuah mekanisme yang berbeda (seperti akan dibahas secara ringkas berikut ini).

Lagi-lagi pada mekanisme ini, pasangan elektron bebas pada ion sianida yang mendekati atom karbon membentuk sebuah ikatan dengan dengan atom karbon + dan, dalam proses tersebut, elektron-elektron dalam ikatan karbon-bromin dipaksa bergeser ke atom bromin membentuk sebuah ion bromida.

Reaksi antara halogenalkana sekunder atau tersier dengan ion sianida mekanisme SN1

Untuk mekanisme reaksi ini kita akan mengambil contoh halogenalkana tersier sederhana seperti yang ada pada gambar di samping (2-bromo-2-metilpropana).


Mekanisme SN1Reaksi terjadi dalam dua tahapan. Pada tahap pertama, beberapa halogenalkana terionisasi menghasilkan sebuah ion karbonium dan sebuah ion bromida.

Reaksi ini mungkin karena ion karbonium tersier relatif stabil dibandingkan dengan yang sekunder atau primer. Bahkan demikian, reaksi tetap lambat. Akan tetapi, ketika ion karbonium terbentuk, dia akan bereaksi segera ketika bersentuhan dengan ion CN-. Pasangan elektron bebas pada nukleofil tertarik kuat ke arah karbon positif, dan bergerak kearahnya untuk membentuk sebuah ikatan baru.

Kecepatan reaksi akan ditentukan oleh seberapa cepat halogenalkana terionisasi. Karena tahapan awal yang lambat ini hanya melibatkan satu spesies, maka mekanisme ini disebut sebagai SN1 substitusi, nukleofilik, satu spesies yang terlibat dalam tahap awal yang lambat.

Mekanisme SN1 pada halogenalkana sekunderHalogenalkana sekunder (seperti 2-bromopropana) bisa menggunakan baik mekanisme SN1 maupun mekanisme SN2. Belakang molekul pada sebuah halogenalkana sekunder sedikit lebih padat dibanding pada halogenalkana primer, tetapi masih ada ruang untuk pasangan elektron bebas pada nukleofil yang mendekat dan membentuk sebuah ikatan. Sebelumnya kita telah membahas reaksi ini. Halogenalkana sekunder juga bisa mengalami sedikit ionisasi untuk bisa mengalami mekanisme SN1, tetapi reaksi ini jauh lebih sulit dibanding dengan halogenalkana tersier, karena ion karbonium sekunder yang terbentuk tidak sestabil ion karbonium tersier.

Ketika ion karbonium telah terbentuk, dia langsung bereaksi dengan ion sianida. Pasangan elektron pada ion sianida tertarik kuat ke karbon positif, bergerak ke kearahnya, dan membentuk sebuah ikatan.

Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dengan Air Reaksi antara halogenalkana primer dengan air mekanisme SN2Air sebagai sebuah nukleofilNukleofil adalah sebuah spesies (ion atau molekul) yang tertarik kuat ke sebuah daerah yang bermuatan positif pada sesuatu yang lain. Nukleofil bisa berupa ion negatif penuh, atau lainnya yang memiliki muatan - kuat di suatu tempat pada sebuah molekul.

Air jelas tidak membawa muatan negatif. Akan tetapi, oksigen dalam molekul air jauh lebih elektronegatif dibanding hidrogen, sehingga atom oksigen memiliki muatan - yang cukup besar untuk mem-backup kedua pasangan elektron bebasnya. Dengan demikian, serangan terhadap halogenalkana dilakukan oleh salah satu dari pasangan elektron bebas pada oksigen tersebut. Karena tidak ada sebuah muatan negatif penuh, air tidak bisa menjadi nukleofil yang sama baiknya dengan sebuah ion negatif seperti OH-, dan karenanya reaksi berlangsung lebih lambat.



Salah satu pasangan elektron bebas pada air akan tertarik kuat ke atom karbon +, 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 ke atom karbon, dan bromin telah dilepaskan sebagai ion Br-. Perhatikan bahwa oksigen dalam ion produk membawa sebuah muatan positif (ditunjukkan dengan warna merah). Muatan ini harus ada karena dua alasan:

Pada sebelah kiri persamaan reaksi, kita memulai dengan dua molekul yang netral. Jika kita meniadakan muatan positif tersebut, maka akan diperoleh sebuah spesies netral dan sebuah ion negatif pada sebelah kanan reaksi. Sedangkan muatan harus seimbang dalam persamaan reaksi, olehnya itu ada sesuatu yang salah. Oksigen terlihat ganjil karena terikat pada 3 spesies yang seharusnya 2 spesies. Oksigen hanya bisa terikat dengan 3 spesies lain jika dia membawa sebuah muatan positif.

Secara teknis, reaksi ini disebut sebagai reaksi SN2. S adalah singkatan dari substitusi, N singkatan untuk nukleofilik, dan dituliskan 2 karena tahap awal dari reaksi ini melibatkan dua spesies yaitu bromoetana dan ion hidroksida. Dalam beberapa silabus, reaksi ini biasa hanya disebut substitusi nukleofilik. Terakhir, sebuah ion hidrogen diambil dari ion produk oleh molekul air yang lain dari larutan. Sebuah pasangan elektron tunggal pada molekul air yang baru membentuk sebuah ikatan dengan atom hidrogen, sehingga memaksa pasangan elektron ikatan kembali ke atom oksigen positif. Ini menghilangkan muatan positif yang ada pada oksigen.

Produk organik yang terbentuk adalah etanol. Rumus strukturnya dimodifikasi pada gambar di atas sehingga anda bisa melihat dengan jelas hubungan antara atom-atom pada kedua sisi persamaan reaksi. Produk lain yang juga terbentuk adalah ion hidroksonium (yang juga dikenal sebagai ion hidronium atau ion oksonium). Ini tidak lain sebuah ion hidrogen yang terikat pada sebuah molekul air seringkali dituliskan sebagai H+(aq).

Reaksi antara halogenalkana tersier dengan air mekanisme SN1

Kita akan membahas mekanisme ini dengan mengambil contoh sebuah halogenalkana tersier sederhana seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping (2-bromo-2metilpropana).


Mekanisme SN1Pada tahap pertama, beberapa halogenalkana terionisasi menghasilkan sebuah ion karbonium dan sebuah ion bromida.

Reaksi ini mungkin karena ion karbonium tersier relatif stabil dibandingkan dengan yang sekunder atau primer. Bahkan demikian, reaksi tetap lambat. Akan tetapi, ketika ion karbonium terbentuk, dia akan bereaksi segera ketika bersentuhan dengan molekul air. Salah satu pasangan elektron bebas pada air tertarik kuat ke arah atom karbon positif, dan bergerak kerahnya untuk membentuk sebuah ikatan baru.

Kecepatan reaksi akan ditentukan oleh seberapa cepat halogenalkana terionisasi. Karena tahapan awal yang lambat ini hanya melibatkan satu spesies, maka mekanisme ini disebut sebagai SN1 substitusi, nukleofilik, dan satu spesies yang terlibat dalam tahap awal yang lambat. Air turut ambil bagian pada tehapan cepat dari reaksi, dan karena air adalah sebuah nukleofil lemah maka tidak berpengaruh signifikan untuk memperlambat reaksi secara keseluruhan. Laju reaksi ditentukan oleh ionisasi halogenalkana yang lambat. Seperti halnya dengan halogenalkana primer, terdapat sebuah tahapan akhir pada reaksi ini dimana sebuah ion hidrogen ditransfer dari ion organik ke sebuah molekul air dalam larutan. Apa yag terjadi persis sama seperti yang terjadi pada halogenalkana primer yang dijelaskan di atas.

Reaksi antara Alkena simetri dan Hidrogen halidaAdisi elektrofilik yang melibatkan hidrogen bromida Fakta Alkena bereaksi dengan hidrogen bromida pada suhu rendah. Ikatan rangkap terputus dan sebuah atom hidrogen berikatan dengan salah satu karbon dan bromida pada atom karbon yang lain. Pada kasus eten, tebentuklah bromoetan.

Dengan sikloheksen anda mendapatkan bromosikloheksen.

Struktur dari sikloheksen dan bromosikloheksen sering disederhanakan:

Pastikan anda mengerti relasi antara struktur yang disederhanakan dan struktur sebenarnya. Mekanisme Reaksi-reaksi berikut ini merupakan contoh dari adisi elektrofilik. Dengan eten dan HBr:

dan dengan sikloheksen:

Adisi elektrofilik melibatkan hidrogen halida yang lain fakta Hidrogen klorida dan hidrogen halida yang lain bereaksi dengan cara yang sama. Sebagai contoh, hidrogen klorida ditambahkan ke etena untuk membentuk kloroetana.

Satu-satunya perbedaan adalah seberapa cepat reaksi terjadi dengan hidrogen halida yang lain. Kecepatan rekasi bertambah dari HF ke HI.T

HF

Paling lambat

HCl Lambat HBr Cepat HI Paling cepat

Penyebabnya adalam atom halogen menjadi semakin besar dan ikatan antara hidrogen halogen melemah. Kuat ikatan (dalam kilojoule per mol) ditunjukan sbb:

H-F

568

H-Cl 432 H-Br 366 H-I 298

Seperti yang anda lihat pada kasus HBr, pada langkah pertama ikatan halogen hidrogen terputus. Apabila ikatan tersebut melemah maka kecepatan pemutusan tersebut menjadi semakin mudah dan reaksi menjadi semakin cepat. Mekanisme Reasksi berikut masih merpakan salah satu contoh dari adisi elektrofilik. Sebagai contoh dengan etena dan HCL:

Reaksi ini sama persis dengan mekanisme untuk reaksi antara etena dan HBr, hanya saja Br digantikan dengan Cl. Reaksi untuk alkena simetri dan hidrogen halida yang lain terjadi dengan cara yang sama.

Reaksi Antara Metan dan Bromin> Reaksi substitusi radikal bebas

Halaman ini memberikan anda fakta dan mekanisme sederhana tentang reaksi substitusi radikal bebas. Fakta Reaksi antara metan dan bromin terjadi dengan keberadaan sinar ultraviolet -sinar tampak biasa. Reaksi ini merupakan contoh yang baik dari reaksi photochemical reaksi yang terjadi dengan bantuan sinar matahari. CH4 + Br2 CH3Br + HBr

Hasil dari reaksi ini brotometan. Salah satu atom hidrogen pada metan digantikan oleh bromin, jadi reaksi ini merupakan reaksi substitusi. Namun, reaksi tidak berhenti disini sampai semua hidrogen pada metan digantikan oleh atom bromin. Mekanisme Mekanisme tersebut menyangkut reaksi berantai. Pada reaksi berantai untuk setiap penonaktif-an yang terjadi pada suatu bagian, bagian lain menjadi aktif sehingga proses terus berlangsung. Keseluruhan proses dikenal sebagai substitusi radikal bebas atau sebagai reaksi berantai radikal bebas. Inisiasi Rantai Rantai terinisiasi oleh sinar ultraviolet yang memutuskan molekul bromin menjadi radikal. Br2 2Br

Reaksi propagasi rantai Berikut ini merupakan reaksi yang membuat reaksi terus berjalan. CH4 + Br CH3 + Br2 CH3 + HBr CH3Br + Br

Reaksi rantai penghabisan Berikut ini adalah reaksi yang menghilangkan radikal bebas tanpa menghasilkan radikal yang lain. 2Br Br2 CH3 + Br CH3 + CH3

CH3Br

CH3CH3

Reaksi Antara Metan dan KlorinReaksi substitusi radikal bebas Halaman ini memberikan anda fakta dan mekanisme sederhana tentang reaksi substitusi radikal bebas. Fakta Jika campuran metan dan klorin di dekatkan ke api, akan terjadi ledakan menghasilkan karbon dan hidrogen klorida. Reaksi ini tidak begitu bermanfaat. Reaksi yang akan kita pelajari adalah reaksi antara metan dam klorin dengan bantuan sinar matahari. Raksi ini merupakan contoh yang baik dari reaksi photochemical reaksi yang terjadi dengan bantuan sinar matahari. CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

Yang terbentuk adalah klorometan. Satu dari hirogen pada metan digantikan oleh atom klorin, sehingga merupakan reaksi substitusi. Namun reaksi tidak berhenti disana, dan semua hidrogen pada metan dapat digantikan dengan klorin. that at the bottom of this page. Mekanisme Mekanisme tersebut menyangkut reaksi berantai. Pada reaksi berantai untuk setiap penonaktif-an yang terjadi pada suatu bagian, bagian lain menjadi aktif sehingga proses terus berlangsung. Keseluruhan proses dikenal sebagai substitusi radikal bebas atau sebagai reaksi berantai radikal bebas. Inisiasi Rantai Rantai terinisiasi oleh sinar ultraviolet yang memutuskan molekul klorin menjadi radikal. Cl2 2Cl

Reaksi propagasi rantai Berikut ini merupakan reaksi yang membuat reaksi terus berjalan. CH4 + Cl CH3 + HCl

CH3 + Cl2

CH3Cl + Cl

Reaksi rantai penghabisan Berikut ini adalah reaksi yang menghilangkan radikal bebas tanpa menghasilkan radikal yang lain. 2Cl CH3 + Cl CH3 + CH3 Cl2 CH3Cl CH3CH3

Reaksi Antara Metil Benzen dan Klorin

Reaksi Substitusi Radikal Bebas Halaman ini memberikan fakta dan contoh mekanisme dari reaksi substitusi radikal bebas antara metil benzen (atau dikenal juga sebagai toluen) dan klorin. Metilbenzen memiliki metil terikat pada cincin benzen. Segienam dengan lingkaran didalamnya merupakan lambang dari benzen. Terdapat sebuah karbon disetiap sudut dari segienam dan sebuah hidrogen yang terkait pada setiap karbon, kecuali karbon yang terikat dengan metil. Fakta Reaksi yang akan kita jeajahi terjadi antara metilbenzen dan klorin dengan keberadaan sinar ultraviolet -sinar tampak biasa. Reaksi ini merupakan contoh yang baik dari reaksi photochemical reaksi yang terjadi dengan bantuan sinar matahari.

Hasil dari reaksi ini adalah (klorometil) benzen. Tanda kurung menekankan bahwa klorin merupakan bagian dari metil yang terikat dan bukan pada cincin benzen. Salah satu dari atom hidrogen pada metil digantikan oleh atom klorin, jadi reaksi ini merupakan reaksi substitusi. Namun reaksi tidak berhenti disini sampai dengan ketiga hidrogen pada metil digantikan semua oleh klorin. Mekanisme

Mekanisme tersebut menyangkut reaksi berantai. Pada reaksi berantai untuk setiap penonaktif-an yang terjadi pada suatu bagian, bagian lain menjadi aktif sehingga proses terus berlangsung. Keseluruhan proses dikenal sebagai substitusi radikal bebas atau sebagai reaksi berantai radikal bebas. Inisiasi Rantai Rantai terinisiasi oleh sinar ultraviolet yang memutuskan molekul klorin menjadi radikal. Cl2 2Cl

Reaksi propagasi rantai Berikut ini merupakan reaksi yang membuat reaksi terus berjalan.

Reaksi rantai penghabisan Berikut ini adalah reaksi yang menghilangkan radikal bebas tanpa menghasilkan radikal yang lain. Contoh paling sederhana yaotu tumbukan antara dua radikal klorin. 2Cl Cl2

Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dan Air

Reaksi halogenalkana primer dengan airFakta-faktaReaksi antara sebuah halogenalkana primer dengan air berlangsung lambat meskipun dipanaskan. Atom halogen digantikan oleh -OH.

Sebagai contoh, dengan menggunakan 1-bromopropana sebagai sebuah halogenalkana primer yang sederhana, persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:

Sebuah alkohol dihasilkan bersama dengan asam hidrobromat. Asam hidrobromat tidak sama dengan hidrogen bromida. Hidrogen bromida adalah sebuah gas. Jika larut dalam air baru disebut asam hidrobromat.

MekanismeMekanismenya melibatkan dua tahapan. Tahapan pertama adalah reaksi substitusi nukleofilik sederhana:

Karena mekanisme ini melibatkan tubrukan antara kedua spesies dalam tahapan reaksi yang lambat ini, maka reaksi ini disebut sebagai reaksi SN2. Substitusi nukleofilik berlangsung sangat lambat karena air bukan nukleofil yang sangat baik. Air kekurangan muatan negatif penuh, tidak seperti yang terdapat pada ion hidroksida. Tahapan kedua dari reaksi ini adalah tahapan perampungan produk. Satu molekul air melepaskan satu dari hidrogen yang terikat pada oksigen menghasilkan sebuah alkohol dan sebuah ion hidroksonium (juga dikenal sebagai ion hidronium atau ion oksonium).

Ion hidroksonium dan ion bromida (yang berasal dari tahapan substitusi nukleofilik reaksi) menyusun asam hidrobromat yang terbentuk serta alkohol.

Reaksi halogenalkana tersier dengan airFakta-faktaJika sebuah halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, halogen akan digantikan oleh -OH dan dihasilkan sebuah alkohol. Pemanasan di bawah refluks berarti memanaskan dengan sebuah

kondensor yang dipasang secara vertikal dalam labu kimia untuk mencegah terlepasnya zat-zat volatil dari campuran. Reaksi berlangsung jauh lebih cepat dibanding yang melibatkan halogenalkana primer. Sebagai contoh:

MekanismeMekanisme ini melibatkan sebuah tahapan ionisasi awal halogenalkana:

diikuti dengan serangan yang sangat cepat oleh ion hidroksida terhadap ion karbonium yang terbentuk:

Ini juga merupakan contoh dari substitusi nukleofilik. Kali ini, tahapan lambat dari reaksi hanya melibatkan satu spesies, yakni halogenalkana. Reaksi ini disebut reaksi SN1. Sekarang terdapat sebuah tahapan akhir dimana produk dirampungkan. Satu molekul air melepaskan salah satu dari hidrogen yang terikat pada oksigen menghasilkan sebuah alkohol dan sebuah ion hidroksonium persis sama seperti yang terjadi dengan halogenalkana primer.

Laju keseluruhan reaksi ditentukan oleh seberapa cepat halogenalkana terionisasi. Fakta bahwa air tidak sama baiknya dengan sebuah nukleofil seperti, katakanlah, OH- tidak memberikan hasil yang berbeda. Air tidak terlibat dalam tahapan reaksi yang lambat.

Reaksi halogenalkana sekunder dengan airHalogenalkana sekunder menggunakan kedua mekanisme, SN2 dan SN1. Pastikan anda memahami apa yang terjadi dengan halogenalkana primer dan tersier, dan selanjutnya sesuaikan pada halogenalkana sekunde

Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dan Ion Hidroksida Reaksi halogenalkana primer dengan ion-ion hidrogenFakta-faktaJika sebuah halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, halogen akan digantikan oleh -OH dan dihasilkan sebuah alkohol. Pemanasan di bawah refluks berarti memanaskan dengan sebuah kondensor yang dipasang secara vertikal dalam labu kimia untuk mencegah terlepasnya zat-zat volatil dari campuran. Pelarut yang biasa digunakan adalah campuran antara etanol dan air dengan perbandingan 50/50, karena pelarut ini dapat melarutkan apa saja. Halogenalkana tidak dapat larut dalam air. Jika hanya air yang digunakan sebagai pelarut, maka halogenalkana dan larutan natrium hidroksida tidak akan bercampur dan reaksi hanya bisa terjadi apabila lapisan halogenalkana dan natrium hidroksida bertemu. Sebagai contoh, dengan menggunakan 1-bromopropana sebagai sebuah halogenalkana primer yang sederhana, persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:

Persamaan lengkapnya bisa dituliskan, bukan dalam bentuk persamaan ionik, tetapi penulisan persamaan lengkap ini membuat kita sulit memahami apa yang terjadi:

Bromin (atau halogen lain) dalam halogenalkana digantikan oleh sebuah gugus -OH dengan demikian terjadi reaksi substitusi. Pada contoh ini, terbentuk propan-1-ol.

MekanismeBerikut mekanisme reaksi yang melibatkan bromoetana:

Ini adalah contoh dari substitusi nukleofilik. Karena mekanisme ini melibatkan tubrukan antara kedua spesies dalam tahapan yang lambat (dalam hal ini, satu-satunya tahapan yang ada) dari reaksi, maka reaksi ini disebut sebagai reaksi SN2. Jika di dalam soal ujian anda diminta menunjukkan keadaan transisi, anda bisa menggambarkan mekanismenya seperti berikut:

Reaksi halogenalkana tersier dengan ion-ion hidroksidaFakta-faktaFakta-fakta reaksi sama persis seperti fakta untuk halogenalkana primer. Jika halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, halogen akan digantikan oleh -OH, dan terbentuk alkohol. Sebagai contoh:

Atau untuk persamaan lengkapnya:


diikuti dengan serangan yang sangat cepat oleh ion hidroksida terhadap ion karbonium yang terbentuk:

Ini juga merupakan contoh dari substitusi nukleofilik. Kali ini, tahapan lambat dari reaksi hanya melibatkan satu spesies, yakni halogenalkana. Reaksi ini disebut reaksi SN1.

Reaksi halogenalkana sekunder dengan ion-ion hidroksidaFakta-faktaFakta-fakta reaksi sangat mirip dengan fakta pada reaksi dengan halogenalkana primer atau tersier. Halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida dalam sebuah campuran etanol dan air. Sebagai contoh:

MekanismeHalogenalkana sekunder menggunakan kedua mekanisme, SN2 dan SN1. Sebagai contoh, mekanisme SN2 adalah sebagai berikut:

Sedangkan untuk mekanisme SN1 yang terdiri dari dua tahapan adalah sebagai berikut:

Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dan Ion Sianida Reaksi halogenalkana primer dengan ion-ion sianidaFakta-faktaJika sebuah halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, halogen akan digantikan oleh gugus -CN dan dihasilkan sebuah nitril. Pemanasan di bawah refluks berarti memanaskan dengan sebuah kondensor yang dipasang secara vertikal dalam labu kimia untuk mencegah terepasnya zat-zat volatil dari campuran. Pelarut memegang peranan penting. Jika terdapat air substitusi yang cenderung terjadi adalah substitusi dengan -OH bukan dengan -CN. Sebagai contoh, dengan menggunakan 1-bromopropana sebagai sebuah halogenalkana primer yang sederhana, persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:

Persamaan lengkapnya bisa dituliskan, bukan dalam bentuk persamaan ionik, tetapi penulisan persamaan lengkap ini membuat kita sulit memahami apa yang terjadi:

Bromin (atau halogen lain) dalam halogenalkana digantikan oleh sebuah gugus -CN dengan demikian terjadi reaksi substitusi. Pada contoh ini, terbentuk butananitril.

MekanismeBerikut mekanisme reaksi yang melibatkan bromoetana:

Ini adalah contoh dari substitusi nukleofilik. Karena mekanisme ini melibatkan tubrukan antara kedua spesies dalam tahapan yang lambat (dalam hal ini, satu-satunya tahapan yang ada) dari reaksi, maka reaksi ini disebut sebagai reaksi SN2. Jika di dalam soal ujian anda diminta menunjukkan keadaan transisi, anda bisa menggambarkan mekanismenya seperti berikut:

Reaksi halogenalkana tersier dengan ion-ion sianidaFakta-faktaFakta-fakta reaksi sama persis seperti fakta untuk halogenalkana primer. Jika halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, halogen akan digantikan oleh -CN, dan terbentuk nitril. Sebagai contoh:

Atau untuk persamaan lengkapnya:


diikuti dengan serangan yang sangat cepat oleh ion sianida terhadap ion karbonium yang terbentuk:

Ini juga merupakan contoh dari substitusi nukleofilik. Kali ini, tahapan lambat dari reaksi hanya melibatkan satu spesies, yakni halogenalkana. Reaksi ini disebut reaksi SN1.

Reaksi halogenalkana sekunder dengan ion-ion sianidaFakta-faktaFakta-fakta reaksi sangat mirip dengan fakta pada reaksi dengan halogenalkana primer atau tersier. Halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium sianida atau kalium sianida dalam etanol. Sebagai contoh:

MekanismeHalogenalkana sekunder menggunakan kedua mekanisme, SN2 dan SN1. Sebagai contoh, mekanisme SN2 adalah sebagai berikut:

Sedangkan untuk mekanisme SN1 yang terdiri dari dua tahapan adalah sebagai berikut:

Penjelasan Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dan Ion Hidroksida Reaksi antara halogenalkana primer atau sekunder dengan ionion hidroksida mekanisme SN2Ion hidroksida sebagai nukleofilNukleofil adalah sebuah spesies (ion atau molekul) yang tertarik kuat ke sebuah daerah yang bermuatan positif pada sesuatu yang lain. Nukleofil bisa berupa ion negatif penuh, atau lainnya yang memiliki muatan - kuat di suatu tempat pada sebuah molekul.

Untuk ion hidroksida, terdapat muatan negatif penuh pada oksigen, serta tiga pasangan elektron bebas.



Salah satu pasangan elektron bebas pada ion OH- akan tertarik kuat ke atom karbon +, 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. Pada beberapa titik selama proses ini, gugus -OH dan bromin keduanya akan terikat setegah ke atom karbon. Ini disebut keadaan transisi untuk reaksi. Ini bukan intermediet dan kita tidak bisa mengamatinya secara terpisah serta tidak memiliki eksistensi yang independen. Ini hanya merupakan tahap setengah-jalan dari perpindahan atom dan elektron yang cukup samar. Pergerakan pasangan elektron bebas ini terus berlanjut sampai gugus -OH terikat kuat ke atom karbon, dan bromin telah dilepaskan sebagai ion Br-. Terkadang dalam soal ujian, mungkin anda diminta untuk menunjukkan terbentuknya intermediet dalam mekanisme reaksi. Anda cukup menggambarkan mekanisme yang menunjukkan secara lebih rinci tentang bagaimana berbagai gugus tertata dalam ruang.

Berhati-hatilah saat anda menggambarkan keadaan transisi ini untuk memperjelas perbedaan antara garis putus-putus yang menunjukkan ikatan setengah-jadi dan setengahputus, dengan yang menunjukkan ikatan-ikatan yang sebenarnya. Perhatikan bahwa molekul telah dibalik selama reaksi terjadi agak mirip dengan payung yang terbuka ke atas. Secara teknis, reaksi ini disebut sebagai reaksi SN2. S adalah singkatan dari substitusi, N singkatan untuk nukleofilik, dan dituliskan 2 karena tahap awal dari reaksi ini melibatkan dua spesies yaitu bromoetana dan ion OH-. Dalam beberapa silabus, reaksi ini biasa hanya disebut substitusi nukleofilik.

Reaksi SN2 pada halogenalkana sekunderReaksi bisa terjadi dengan cara yang sama persis seperti yang terjadi halogenalkana primer, walaupun ada kemungkinan untuk berlangsungnya reaksi melalui sebuah mekanisme yang berbeda (seperti akan dibahas secara ringkas berikut ini).

Lagi-lagi pada mekanisme ini, sebuah pasangan elektron bebas pada ion hidrogen yang mendekati atom karbon membentuk sebuah ikatan dengan atom karbon + dan, dalam proses tersebut, elektron-elektron dalam ikatan karbon-bromin dipaksa bergeser ke atom bromin membentuk sebuah ion bromida.

Reaksi antara halogenalkana sekunder atau tersier dengan ion hidroksida mekanisme SN1

Untuk mekanisme reaksi ini kita akan mengambil contoh halogenalkana tersier sederhana seperti yang ada pada gambar di samping (2-bromo-2-metilpropana).


Mekanisme SN1Reaksi terjadi dalam dua tahapan. Pada tahap pertama, beberapa halogenalkana terionisasi menghasilkan sebuah ion karbonium dan sebuah ion bromida.

Reaksi ini mungkin karena ion karbonium tersier relatif stabil dibandingkan dengan yang sekunder atau primer. Bahkan demikian, reaksi tetap lambat. Akan tetapi, ketika ion karbonium terbentuk, dia akan bereaksi segera ketika bersentuhan dengan sebuah nukleofil seperti OH-. Pasangan elektron bebas pada nukleofil tertarik kuat ke arah karbon positif, dan bergerak kearahnya untuk membentuk sebuah ikatan baru.

Kecepatan reaksi akan ditentukan oleh seberapa cepat halogenalkana terionisasi. Karena tahapan awal yang lambat ini hanya melibatkan satu spesies, maka mekanisme ini disebut sebagai SN1 substitusi, nukleofilik, satu spesies yang terlibat dalam tahap awal yang lambat.

Mekanisme SN1 pada halogenalkana sekunderHalogenalkana sekunder (seperti 2-bromopropana) bisa menggunakan baik mekanisme SN1 maupun mekanisme SN2. Belakang molekul pada sebuah halogenalkana sekunder sedikit lebih padat dibanding pada halogenalkana primer, tetapi masih ada ruang untuk pasangan elektron bebas pada nukleofil yang mendekat dan membentuk sebuah ikatan. Sebelumnya kita telah membahas reaksi ini. Halogenalkana sekunder juga bisa mengalami sedikit ionisasi untuk bisa mengalami mekanisme SN1, tetapi reaksi ini jauh lebih sulit dibanding dengan halogenalkana tersier, karena ion karbonium sekunder yang terbentuk tidak sestabil ion karbonium tersier.

Ketika ion karbonium telah terbentuk, dia langsung bereaksi dengan sebuah ion hidroksida. Sepasang elektron bebas pada ion hidroksida tertarik kuat ke karbon positif, bergerak kearahnya, dan membentuk sebuah ikatan.

Substitusi Nukleofilik Ganda dalam Reaksi Antara Halogenalkana dan Amonia .Mengapa terjadi substitusi berganda?

Substitusi pertamaPasangan elektron bebas pada atom nitrogen dalam sebuah molekul amonia tertarik ke arah atom karbon + dalam halogenalkana dalam contoh ini, bromoetana. Pasangan elektron bebas dalam nitrogen ini membentuk ikatan dengan halogenalkana dalam proses ini melepaskan bromin sebagai sebuah ion bromida.

Sebuah garam terbentuk yakni etilamonium bromida. Selanjutnya ada kemungkinan molekul amonia lain melepaskan sebuah hidrogen dari ion positif menghasilkan sebuah amina primer etilamin. Sebuah amina primer memiliki rumus umum RNH2. Reaksi ini dapat balik (reversibel), dan amonia bebas dalam jumlah banyak hanya diperoleh jika digunakan amonia yang sangat berlebih.

Produk reaksi sebagai sebuah nukleofilPada akhir substitusi pertama ini akan terbentuk beberapa amina primer bebas yakni CH3CH2NH2 pada contoh di atas. Kuantitasnya mungkin tidak begitu banyak, tetapi akan ada beberapa. Jika jumlah yang sedikit ini bereaksi dengan sesuatu yang lain, maka reaksi balik tidak bisa terjadi lagi. Amina bebas akan terus terbentuk, dan reaksi yang awalnya dapat balik (reversibel) sekarang menjadi reaksi satu-arah sehingga amina bebas terlepas oleh beberapa reaksi lain segera setelah terbentuk. Sekarang bandingkan struktur amonia dengan etilamin:

Anda bisa menganggap amina primer sebagai molekul amonia yang sedikit dimodifikasi. Dia memiliki sepasang elektron bebas pada atom nitrogennya dan bahkan muatan - yang lebih besar dibanding pada amonia. Ini berarti bahwa amina prmer akan menjadi nukleofil yang lebih baik dibanding amonia. Dengan demikian dia bereaksi dengan sebuah molekul dari halogenalkana.

Pembentukan amina sekunder dari sebuah amina primerPengertian amina sekunderAmina sekunder memiliki rumus umum R2NH. Dia mirip dengan sebuah molekul amonia (NH3) dimana dua atom hidrogen telah digantikan oleh gugus-gugus alkil.

Mekanisme

Pasangan elektron bebas pada atom nitrogen dalam amina primer menyerang atom karbon + persis sama seperti serangan amonia. Bromin dilepaskan sebagai sebuah ion bromida, dan produk yang terbentuk adalah garam yang disebut dietilamonium bromida (CH3CH2)2NH2+ Br-. Secara esensial garam ini adalah amonium bromida dimana dua atom hidrogen yang terikat pada nitrogen telah digantikan oleh gugus etil. Ini selanjutnya bereaksi dengan amonia dengan reaksi yang dapat balik (reversibel), persis sama dengan yang telah dijelaskan di atas:

Produk organik yang terbentuk adalah sebuah amina sekunder, yakni dietilamin. Termasuk amina sekunder karena ada dua gugus alkil yang terikat pada atom nitrogen.

Pembentukan amina tersier dari amina sekunderPengertian amina tersierSebuah amina tersier memiliki rumus umum R3N. Strukturnya mirip dengan molekul amonia dimana ketiga hidrogen telah digantikan oleh gugus-gugus alkil.

MekanismeAmina tersier masih memiliki sebuah pasangan elektron bebas aktif pada atom nitrogennya. Sehingga bisa menyerang bromoetana jika bertubrukan dengannya. Urutan dua tahapannya sama persis seperti sebelumnya:

Pada tahap pertama ini, bromin lagi-lagi dilepaskan sebagai sebuah ion bromida dan terbentuk garam yang disebut trietilamonium bromida. Sebuah molekul amonia selanjutnya bisa melepaskan hidrogen dari nitrogen melalui reaksi yang dapat balik (reversibel):

Produk organik dari reaksi ini adalah amina tersier, yaitu trietilamin. Disebut tersier karena ada tiga gugus alkil yang terikat pada nitrogen.

Tahap akhir pembentukan garam amonium kuartenerPengertian garam kuartenerGaram amonium kuartener adalah sebuah garam amonium (misalnya,NH4+ Br-) dimana semua atom hidrogen telah digantikan oleh sebuah gugus alkil misalnya, (CH3CH2)4N+ Br-.

MekanismeAmina tersier masih memiliki sepasag elektron bebas aktif pada atom nitrogen dan, sekali lagi, dapat menyerang atom karbon + dalam bromoetana.

Tapi kali ini tidak ada lagi jalan bagi reaksi. Tidak ada lagi atom hidrogen pada nitrogen sehingga sebuah molekul amonia bisa terlepas, dan reaksi akhirnya terhenti. Produknya adalah sebuah garam yang disebut tetraetilamonium bromida, (CH3CH2)4N+ Br-.

Jika anda mereaksikan bromoetana dengan amonia, produk apa yang akan anda peroleh?Selalunya diperoleh sebuah campuran antara semua produk di atas selama anda tidak menggunakan bromoetana yang berlebih sehingga terdapat cukup banyak bromoetana untuk melakukan rentetan semua reaksi sampai terbentuk garam amonium kuartener. Anda bisa mendorong pembentukan amina primer (atau garamnya) dengan menggunakan amonia yang berlebih. Karena dengan cara ini terdapat peluang yang lebih besar bagi sebuah molekul bromoetana untuk ditubruk oleh sebuah molekul amonia ketimbang nukleofil lain yang mungkin. Meski demikian, akan selalu ada, secara kebetulan, beberapa tubrukan yang menyebabkan terbentuknya produk selain amina primer.

Substitusi Nukleofilik

Latar belakangIkatan dalam halogenalkanaHalogenalkana (juga dikenal sebagai haloalkana atau alkil halida) adalah senyawasenyawa yang mengandung sebuah atom halogen (fluor, klor, bromin, atau iodin) yang terikat dengan satu atau lebih atom karbon pada sebuah rantai. Hal yang menarik tentang senyawa-senyawa ini adalah ikatan karbon-halogen, dan semua reaksi substitusi nukleofilik halogenalkana melibatkan pemutusan ikatan ini.

Polaritas ikatan karbon-halogenTerkecuali iodin, semua halogen lebih elektronegatif dibanding atom karbon. Nilai keelektronegatifan (Skala Pauling)

C

2.5

F Cl Br I

4.0 3.0 2.8 2.5

Keelektronegatifan halogen (terkecuali iodin) yang lebih besar dari keelektronegatifan atom karbon berarti bahwa pasangan elektron dalam ikatan karbon-halogen akan tertarik ke ujung halogen, sehingga membuat halogen sedikit bermuatan negatif ( -) dan atom karbon sedikit bermuatan positif ( +) kecuali untuk ikatan karbon-iodin. Walaupun ikatan karbon-iodin tidak memiliki dipol permanen, ikatan ini sangat mudah dipolarisasi oleh apapun yang mendekatinya. Coba anda bayangkan sebuah ion negatif yang mendekati ikatan ini dari sisi yang berjauhan dengan ujung atom karbon:

Polaritas ikatan karbon-bromin yang cukup kecil akan meningkat dengan efek yang sama seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

Kekuatan ikatan karbon-halogenPerhatikan kekuatan ikatan-ikatan berikut (semua nilai dalam kJ mol-1). C-H 413 C-F C-Cl C-Br C-I 467 346 290 228

Pada semua reaksi substitusi nukleofilik, ikatan karbon-halogen harus diputus pada beberapa titik selama reaksi terjadi. Semakin sulit ikatan tersebut diputus, semakin lambat reaksi yang akan berlangsung. Ikatan karbon-fluorin sangat kuat (lebih kuat dari ikatan C-H) dan tidak mudah diputus. Ini berarti bahwa ikatan karbon-fluorin memiliki polaritas yang paling besar, tetapi polaritas ini tidak penting sebab kekuatan ikatan jauh lebih penting dalam menentukan

kereaktifannya. Dengan demikian fluoroalakana sangat tidak reaktif. Untuk pembahasan selanjutnya kita tidak akan menyinggung lagi tentang fluoroalkana. Pada halogenalkana yang lain, ikatan menjadi semakin lemah dari klorin ke bromin sampai ke iodin. Ini berarti bahwa kloroalkana bereaksi paling lambat, bromoalkana bereaksi paling cepat, dan iodoalkana bereaksi masih lebih cepat lagi. Laju reaksi: RCl < RBr < RI Dimana

Documents

Alkil Halida