reaksi eliminasi alkil halida

Alkil Halida
Alkil Halida: adalah senyawa-senyawa yang mengandung halogen
yang terikat pada atom karbon jenuh (atom karbon
yang terhibridisasi sp3).
X
R C X
X
alkil halida
aril halida
vinilikhalida
TATA NAMA
• Perpanjangan langsung dari aturan tata nama alkana.
• Halogen sebagai substituen pada rantai induk
1
ATURAN PENAMAAN
• Perpanjangan langsung dari aturan tata nama alkana.
• Halogen sebagai substituen pada rantai induk
1. Cari dan beri nama rantai induk (rantai utama).
Rantai induk adalah rantai karbon terpanjang yang mengandung
halogen.
2. Beri nama rantai induk. Penomoran dimulai dari ujung terdekat
dengan substituen pertama.
5-Bromo-2,4-dimetilheptana
2-Bromo-4,5-dimetilheptana
2
- Bila atom halogen yang sama > 1: awalan di-, tri-, tetra-, dst.
1,2-dikloro-3-metilbutana
-Bila terdapat halogen-halogen yang berbeda: diurutkan sesuai abjad.
1-Bromo-3-Chloro-4-metilheksana
3
-Bila rantai utama dapat diberi nomor dari kedua
ujungnya: penomoran dimulai dari ujung terdekat
dengan substituen dgn urutan abjad dahulu.
2-Bromo-5-metilheksana
(bukan 5-metil-2-bromoheksana)
4
KLASIFIKASI ALKIL HALIDA
Berdasarkan jumlah atom karbon yang terikat pada atom karbon yang
mengandung halogen.
• Metil halida (CH3X):
• Alkil halida primer (1o): Sebuah karbon yang terikat pada karbon C-X.
CH3CH2 – CH2X
3. Alkil halida sekunder (2o): Dua karbon terikat pada karbon C-X.
CH3CH2 – CHX
|
CH3
4. Alkil halida tersier (3o): Tiga karbon terikat pada karbon C-X.
CH3
|
H3C – C – X
|
CH3
5
STRUKTUR ALKIL HALIDA
Ikatan C-X (karbon-halogen) : overlap antara orbital hibrid sp3C dengan orbital
halogen  C mempunyai geometri tetrahedral dengan sudut ikatan ±109o.
↓
Halogen lebih elektronegatif dibanding karbon:
Ikatan C – X akan terpolarisasi: elektron ikatan ditarik lebih ke arah halogen
(x) dibanding ke arah karbon (c)
Karbon bermuatan positif parsial  dan halogen negatif parsial (-)
+
C
-
X
Karena atom karbon terpolarisasi positif, maka alkil halida adalah suatu
elektrofil.
ELEKTROFIL (= suka elektron) : yaitu suatu reagen yang miskin elektron
(electron-poor) dan dapat membentuk ikatan dengan menerima sepasang
elektron dari suatu reagen yang kaya elektron(elektron-rich-reagent).
6
PEMBUATAN ALKIL HALIDA
1. Adisi hidrogen halida (HX) pada alkena.
- pada alkena simetris: dihasilkan satu produk.
- pada alkena yang tidak simetris → 2 produk mungkin terjadi
7
Aturan Markovnikov:
Pada adisi HX pada alkena tak simetris:
atom H akan terikat pada C dengan substituen alkil lebih sedikit,
atom X akan terikat pada C ikatan rangkap yang mempunyai
substituen alkil lebih banyak.
Stabilitas karbokation(ion karbonium): tersier > sekunder > primer > metil
8
Mekanisme reaksi
REAKSI-REAKSI ALKIL HALIDA
•
Pembentukan Reagen Grignard
•
Pembentukan alkil lithium
•
Reaksi-reaksi Substitusi nukleofilik (SN2 dan SN1)
•
Reaksi-reaksi Eliminasi (E2 dan E1)
9
1. PEMBUATAN REAGEN GRIGNARD :
antara alkil halida dan logam Mg,
menghasilkan suatu alkil magnesium halida
(Reagen GIrgnard)
François Auguste
Victor Grignard,
Nobel Laureat 1916


C -- Mg
-Elektronegativitas Mg < C
-C terpolarisasi negatif
-bersifat sebagai Nukleofil
10
Nukleofil (=suka nukleon/inti): suatu reagen yang kaya elektron,
membentuk ikatan dengan cara mendonasikan sepasang elektronnya
kepada reagen lain yang kekurangan elektron.
2. Pembentukan alkillitium.
Dengan mereaksikan logam lithium (Li) dengan alkil halida.
Contoh:
h
e
x
a
n
e
C
H
C
H
C
H
C
H
B
r +2L
i
3
2
2
2
1
-b
ro
m
o
b
u
ta
n
e
H
H
C
H
C
H
C
C
L
i +L
iB
r
3
2
2
2
B
u
ty
llith
iu
m
=B
u
L
i
h
e
x
a
n
e
C
l +2L
i
c
h
lo
ro
b
e
n
z
e
n
e
L
i +L
l
iC
p
h
e
n
y
llith
iu
m
11
REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK dan REAKSI ELIMINASI
= Reaksi antara alkil halida dengan suatu nukleofil
• Reaksi substitusi nukleofilik terjadi melalui 2 mekanisme: SN2 dan SN1.
• Reaksi eliminasi juga dapat terjadi melalui 2 mekanisme: E2 dan E1
3. REAKSI SN2 (Reaksi substitusi nukleofilik bimolekuler).
• Bimolekuler, berarti 2 molekul (nukleofil dan alkil halida) keduanya
terlibat dalam suatu step (tahap) penentu laju reaksi.
- Mengikuti kinetike reaksi order kedua,
laju reaksi = k [RX] [Nu:- ]
Ciri reaksi:
- serangan nukleofil dari arah ‘belakang’
- reaksi berjalan satu step, tanpa intermediate
-Terjadi inversi konfigurasi (Inversi Walden)
12
Mekanisme reaksi:
13
Mekanisme reaksi:
Transistion state: tingkat transisi berenergi tinggi (tidak stabil dan
tidak dapat diisolasi), melalui terbentuknya secara parsial ikatan
C-Nu dan putusnya ikatan C-X.
14
DIAGRAM ENERGI REAKSI SN2
17
Laju reaksi kimia ditentukan oleh ∆G, yaitu perbedaan energi antara
reaktan dan tingkat transisi.
Perubahan kondisi reaksi dapat mempengaruhi ∆G dengan 2 cara:
a. Perubahan tingkat energi reaktan
b. Perubahan tingkat energi pada tingkat transisi.
•Tingkat energi reaktan yang lebih tinggi akan mempercepat reaksi.
•Tingkat energi pada senyawa transisi bertambah besar akan
memperlambat reaksi (∆G lebih tinggi).
18
HAL–HAL YANG BERPENGARUH PADA REAKSI SN2 :
1.Hambatan sterik
2.Reaktivitas nukleofil
3.Reaktivitas ‘Leaving group’(= gugus pergi)
4.Solven
1. Hambatan sterik
• Hambatan sterik mempengaruhi kemudahan nukelofil untuk mendekati
substrat
• Semakin besar subtituen, semakin terlindungi atom karbon  reaksi
makin lambat
19
20
2. REAKTIVITAS NUKLEOFIL
•Semakin reaktif suatu nukleofil, biasanya reaksi semakin cepat
•Basa yang lebih kuat umumnya adalah nukleofil yang lebih baik
•Nukleofilitas unsur-unsur dalam satu golongan pada periodik tabel
meningkat dari atas ke bawah.
21
3. REAKTIVITAS ‘LEAVING GROUP’
Basa yang lemah (anion yang diturunkan dari asam yang kuat
merupakan ‘Leaving group’ yang kuat.
22
4. EFEK SOLVEN
•
Reaksi SN2 berjalan lambat dalam solven protik (hidroksilik), seperti
H2O, R-OH (alkohol), dsb.
•
Protik solven menurunkan reaktivitas kebanyakan nukleofil melalui
ikatan hidrogen (hidrogen bonding), yang akan menstabilkan
nukleofil ( sehingga E ↓ → dan ∆G ↑)  kurang reaktif.
Anion (nukleofil) yang tersolvasi
23
Sebaliknya, solven aprotik (nonhidroksilik) yang polar akan
meningkatkan efektivitas nukleofil, dan reaksi SN2 akan berjalan
lebih cepat.
Beberapa contoh solven aprotik polar:
• Asetonitril (CH3 – C≡N)
•Dimentil sulfoksida (CH3)2SO
• Dimentilformamide [(CH3)2NCHO)]
24
__ aprotik solven
---- protik solven
REAKSI SN1
• Unimolekuler, hanya satu molekul yang terlibat dalam step (tahap) penentu
laju.
|
• Reaksi SN1 mengikuti kinetika reaksi orde pertama, laju reaksi = K [RX]
• Dalam reaksi SN1, ‘Leaving group’ secara spontan terdissosiasi
menghasilkan karbokation (ion karbonium), diikuti serangan yang cepat dari
nukleofil (reaksi 2 step)
• Terjadi rasemisasi konfigurasi pada atom karbon
Reaksi SN1 kebanyakan terjadi pada substrat tersier.
Intermediet(=zat antara = zantara) adalah suatu molekul stabil, dapat
diisolasi yang terbentuk pada proses reaksi.
A+B→C→D+E
C = intermediet.
26
Mekanisme reaksi SN1
1.
Dissosiasi spontan alkil bromida secara lambat
(tahap penentu laju) menghasilkan
intermediet karbo kation dan ion bromida.
2.
Karbo kation(ion karbonium) bereaksi dengan
nukleofil secara cepat menghasilkan produk
netral.
27
HAL-HAL YANG BERPENGARUH PADA REAKSI SN1
1. Substrat
Semakin stabil intemediet karbonation, semakin cepat reaksi SN1.
Urutan stabilitas ion karbonium
Benzyl ≈ Allyl > tersier > sekunder > primer > karbonium metil
Karbokation benzyl dan allyl terstabilkan oleh efek resonansi.
Urutan stabilitas karbokation tersier, sekunder, primer dan karbonium metil adalah :
30
2. Leaving group(gugus pergi)
Semakin baik Leaving group, akan semakin cepat reaksi SN1.
I:- > Br:- > Cl:- > H2Ö:
Reaksi SN1 sering dilakukan dibawah kondisi asam, dan air netral
akan dilepas sebagai leaving group. Pada kasus ini, alkohol akan
terprotonasi dan melepaskan air untuk membentuk ion karbonium.
31
3. NUKLEOFIL
Berbeda dengan reaksi SN2 dalam reaksi SN1, nukleofil tidak
memainkan peranan utama. Mengapa??
Karena nukleofil tidak terlibat dalam tahap penentu laju reaksi.
Mis: pada reaksi t-butil alkhol → t-butil klorida, laju reaksinya
sama, apakah X nya Cl, Br atau I.
4. SOLVENT
Solven dapat mempengaruhi laju reaksi.
•Beberapa solven berinteraksi dengan ion karbonium dan
menstabilkannya. Akibatnya, ∆G akan turun dan reaksi berjalan lebih
cepat.
•Solven, mis: air dan metanol adalah bagus untuk mensovasi ion
karbonium,
•non polar solvent, seperti hidrokarbon jelek dalam mensolvasi ion.
32
Anion (nukleofil) yang tersolvasi
Solvasi karbokation oleh air
__ aprotik solven
---- protik solven
Efek solven pada reaksi SN1
Alasan pengaruh solven pada reaksi SN1 dan SN2 berbeda.
Pada SN2, reaksi berjalan dengan cepat dalam polar aprotik solven, dan
berjalan lebih lambat dalam protik solven,
( energi ground-state dari nukleofil yang menyerang diturunkan oleh
adanya solvasi yang menyebabkan naiknya ∆G)
Pada reaksi SN1, reaksi berjalan baik pada polar protik soven, karena
tingkat energi transition-state lebih diturunkan dibanding energi groundstate dari nukleofil.
34
REAKSI ELIMINASI ALKIL HALIDA
2 macam reaksi yang mungkin terjadi bila suatu nukleofil (basa Lewis)
menyerang alkil halida :
1. Reagen menyerang atom karbon dan menggantikan halida(x)
→ SN1 & SN2
2. Reagen menyerang hidrogen dan membebaskan HX untuk membentuk
alkena.
→ E1 & E2
REAKSI E2 (= Reaksi Eliminasi Bimolekuler)
Pada banyak hal, analog dengan reaksi SN2
Reaksi E2 mengikuti kinetika orde kedua karena baik nukleofil(basa) dan alkil
halida terlibat dalam tahap penentu laju.
Laju reaksi = K [ RX ] [ basa ]
Reaksi E2 merupakan reaksi satu tahap tanpa terbentuk intermediet.
35
Mekanisme reaksi E2
Basa menyerang ikatan C-H tetangga
dan mulai mengambil atom H, dan
pada saat yang sama ikatan rangkap
dua alkena mulai terbentuk dan gugus
X mulai meninggalkan
Alkena terbentuk bila ikatan C-H sudah
benar-benar putus dan gugus X telah
terlepas dengan membawa sepasang
elektron ikatan C-X
36
REAKSI E1 (= Reaksi Eliminasi Unimolekuler)
Pada banyak hal, analog dengan reaksi SN1
Reaksi E1 mengikuti kinetika orde kedua karena baik nukleofil (basa)
dan alkil halida terlibat dalam tahap penentu laju.
Laju reaksi = K [ RX ]
Reaksi E2 merupakan reaksi dua tahap melalui terbentuknya
intermediet ion karbonium.
37
Mekanisme reaksi E1
Dissosiasi yang spontan dari ‘leaving
group’ menghasilkan intermediet
karbokation. Reaksi ini merupakan
tahap yang paling lambat (tahap
penentu laju reaksi
Hilangnya satu proton tetangga pada
tahap yang cepat menghasilkan alkena.
Pasangan elektron ikatan C-H
membentuk ikatan  alkena.
38