REAKSI SUBSTITUSI DAN ELIMINASI SENYAWA ORGANIK

Reaksi Substitusi Dan Eliminasi Senyawa Organik

Senyawa karbon adalah senyawa yang molekulnya mengandung atom-atom karbon dan atom-atom unsur lain seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, belerang, dan halogen.
Pada senyawa-senyawa hidrokarbon (alkana, alkena, alkuna) dapat terjadi reaksi-reaksi, seperti reaksi oksidasi, reaksi adisi, reaksi substitusi, dan reaksi eliminasi. Pada subbab ini, Anda akan mempelajari reaksi-reaksi tersebut.

Alkana hanya mengandung ikatan tunggal karbon-karbon, dinamakan pula hidrokarbon jenuh. Empat ikatan pada setiap karbon dalam alkana tersusun dalam tetrahedron beratauran; sudut antara dua ikatan ialah 109.5⁰. pada suhu kamar, gugus yang melekat pada ikatan tunggal pada alkana rantai lurus barotasi bebas pada ikatan tunggal.

Alkena mangandung satu atau lebih ikatan ganda dua karbon-karbon; dinamakan pula hidrokarbon tak jenuh. Dua ikatan yang muncul dari setiap karbon pada ikatan ganda dua karbon-karbon membentuk sudut 120⁰. alkena mempunyai ikatan isomer geometri yaitu cis dan trans. Isomer geometri cis dan trans didasarkan pada pada gugus subtituen pada setiap karbon ppengemban ikatan ganda dua, jika keduanya pada posisi yang sama dari ikatan ganda dua dinamakn cis, dan bila keduanya pada posisi yang berbeda disebut trans.

Alkuna mengandung ikatan ganda tiga karbon-karbon; tergolong hidrokarbon tak jenuh. Dua ikatan yang timbul dari sepasang karbon berikan ganda tiga mambuat sudut 180⁰. jadi, etuna (C₂H₂) adalah alkuna paling sederhana.

1.      REAKSI ELIMINASI

Pada reaksi eliminasi, molekul senyawa berikatan tunggal berubah menjadi senyawa berikatan rangkap dengan melepas molekul kecil. Jadi, eliminasi merupakan kebalikan dari adisi.

Contoh: Eliminasi air (dehidrasi) dari alkohol. Apabila dipanaskan dengan asam sulfat pekat pada suhu sekitar 180⁰C, alkohol dapat mengalami dehidrasi membentuk alkena.

Reaksi eliminasi merupakan reaksi kebalikan dari reaksi adisi. Reaksi eliminasi melibatkan pelepasan atom atau gugus atom dari sebuah molekul membentuk molekul baru. Contoh reaksi eliminasi adalah eliminasi etil klorida menghasilkan etena dan asam klorida.

C₂H₅Cl_(aq) → C₂H_4(aq) + HCl_(aq)

Reaksi eliminasi terjadi pada senyawa jenuh (tidak memiliki ikatan rangkap) dan menghasilkan senyawa tak jenuh (memiliki ikatan rangkap). Contoh lain reaksi eliminasi yaitu; reaksi eliminasi H₂ dari alkana menjadi alkena

CH₃ - CH₂ - CH₃ --> CH₃ - CH = CH₂ + H₂

Reaksi eliminasi adalah suatu jenis reaksi organik dimana dua substituen dilepaskan dari sebuah molekul baik dalam satu atau dua langkah mekanisme. Reaksi satu langkah disebut dengan reaksi E2, sedangkan reaksi dua langkah disebut dengan reaksi E1. Simbol angka pada huruf E (yang berarti elimination) tidak melambangkan jumlah langkah. E2 dan E1 menyatakan kinetika reaksi yaitu berturut-turut bimolekuler dan unimolekuler.

Pada sebagian besar reaksi eliminasi organik, minimal satu hidrogen dilepaskan membentuk ikatan rangka dua. Dengan kata lain akan terbentuk molekul tak jenuh. Hal tersebut memungkinkan bahwa sebuah molekul melangsungkan reaksi eliminasi reduktif, dimana valensi atom pada molekul menurun dua. Jenis reaksi eliminasi yang penting melibatkan alkil halida, dengan gugus pergi (leavig group) yang baik, bereaksi dengan basa lewis membentuk alkena. Reaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Ketika senyawa yang tereliminasi asimetris, maka regioselektivitas ditemukan oleh aturan Zaitsev.

a.       Mekanisme reaksi E1

Reaksi E1 adalah reaksi eliminasi dimana suatu karbokation (suatu zat antara yang tak stabil dan berenergi tinggi, yang dengan segera bereaksi lebih lanjut) dapat memberikan sebuah proton kepada suatu basa dan menghasilkan sebuah alkena. Pada reaksi S_N1, salah satu cara karbokation mencapai produk yang stabil ialah dengan bereaksi dengan sebuah nukleofil.

Karbokation adalah suatu zat antara yang tak stabil dan berenergi tinggi. Karbokation memberikan kepada basa sebuah proton dalam reaksi eliminasi, dalam hal ini reaksi E1 menjadi sebuah alkena.

·         Tahap 1 reaksi E1 berjalan lambat :

Pertama dalam reaksi eliminasi adalah tahap lambat dan merupakan tahap penentu laju dari reaksi keseluruhan. Suatu reaksi E1 yang khas menunjukkan kinetika order-pertama, dengan laju reaksi hanya bergantung pada konsentrasi alkil halida saja.

                                    

·         Tahap 2 reaksi E1 berjalan cepat :

Dalam tahap dua reaksi eliminasi, basa itu merebut sebuah proton dari sebuah atom karbon yang terletak berdampingan dengan karbon positif. Elektron ikatan sigma karbon hidrogen bergeser ke arah muatan positif, karbon itu mengalami rehibridisasi dari keadaan sp³ ke keadaan sp², dan terbentuklah alkena.

Karena suatu reaksi E1 berlangsung lewat zat antara karbokation, maka tidak mengherankan bahwa alkil halida tersier lebih cepat daripada alkil halida lain.

b.      Mekanisme reaksi E2

E2 merupakan reaksi eliminasi bimolekuler. Reaksi E2 hanya terjadi dari satu langkah atau hanya terjadi proses satu tahap dimana ikatan karbon-hidrogen dan karbon-halogen terputus membentuk ikatan rangkap C=C. Reaksi E2 dilangsungkan oleh alkil halida primer dan sekunder. Reaksi ini hampir sama dengan reaksi SN2. Reaksi E2 secara khusus menggunakan basa kuat untuk menarik hidrogen asam dengan kuat. Nukleofil bertindak sebagai basa dan mengambil proton (hidrogen) dari atom karbon yang bersebelahan dengan karbon pembawa gugus pergi. Pada waktu yang bersamaan, gugus pergi terlepas dan ikatan rangkap dua terbentuk.

Konfigurasi yang terbaik untuk reaksi E2 adalah konfigurasi dimana hidrogen yang akan tereliminasi dalam posisi anti dengan gugus pergi. Alasannya ialah bahwa pada posisi tersebut orbital ikatan C-H dan C-X tersusun sempurna yang memudahkan pertumpang tindihan orbital dalam pembentukan ikatan p baru.

Reaksi E2 menggunakan basa kuat seperti ^–OH, ^-OR, dan juga membutuhkan kalor, dengn memanaskan alkil halida dalam KOH atau CH₃CH₂ONa dalam etanol.

c.       Reaksi Eliminasi: Mekanisme E2 dan E1

Jika alkil halida mempunyai atom hidrogennya pada atom karbon yang bersebelahan dengan karbon pembawa halogen akan bereaksi dengan nukleofil, maka terdapat dua kemungkinan reaksi yang bersaing, yaitu substitusi dan eliminasi.

Pada reaksi substitusi, nukleofil menggantikan halogen (lihat pers. 5.5). Pada reaksi eliminasi (pers. 5.6), halogen X dan hidrogen dari atom karbon yang bersebelahan dieliminasi dan ikatan baru (ikatan p) terbentuk di antara karbon karbon yang pada mulanya membawa X dan H. Proses eliminasi adalah cara umum yang digunakan dalam pembuatan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan rangkap.

2.      Reaksi Substitusi

a.      Reaksi Substitusi pada Senyawa Hidrokarbon

Reaksi substitusi merupakan reaksi yang melibatkan penggantian atom/gugus atom pada molekul dengan atom/gugus atom lainnya. Pada reaksi substitusi, atom atau gugus atom yang terdapat dalam suatu molekul digantikan oleh atom atau gugus atom lain. Reaksi substitusi umumnya terjadi pada senyawa yang jenuh (semua ikatan karbon-karbon merupakan ikatan tunggal), tetapi dengan kondisi tertentu dapat juga terjadi pada senyawa tak jenuh.

Contoh: Halogenasi hidrokarbon (penggantian atom H oleh halogen).

Pada reaksi halogenasi alkana, atom hidrogen yang terikat pada atom C senyawa alkana digantikan dengan atom halogen. Ketika campuran metana dan klorin dipanaskan hingga 100°C atau radiasi oleh sinar UV maka akan dihasilkan senyawa klorometana, seperti reaksi berikut.

CH_4(g) + Cl_2(g)       →       CH₃Cl_(g) + HCl_(g)

_{contoh lain reaksi substitusi:}

Reaksi pembentukan haloalkana: reaksi alkana dengan halogen

R - H + X₂ --> R - X + H - X

Contoh:

CH3 - H + Cl₂ --> CH₃ - Cl + HCl

Reaksi substitusi atom H pada alkohol dengan logam reaktif (Na, K)

atom H pada gugus - OH dapat disubstitusi oleh logam reaktif seperti Na dan K

R - OH + Na --> R - ONa + H₂

Contoh:

2 C₂H₅ - OH + 2 Na --> 2 C₂H₅ - ONa + H₂

Reaksi alkoksi alkana (eter) dengan PCl5 menghasilkan haloalkana

R - O - R’ + PCl₅ --> R - Cl + R’ - Cl + POCl₃

Contoh:

CH₃ - O - CH₃ + PCl₅ --> CH₃Cl + CH₃Cl +POCl₃
 

 reaksi pembentukan ester dari alkohol dan asam karboksilat yang disebut reaksi esterfikasi.

R - OH + R’ - COOH --> R’ - COOR + H - OH

Contoh

CH₃ - OH + CH₃ - COOH --> CH₃ - COOCH₃ + H₂O

·         Perbedaan antara mekanisme eliminasi E1 dan E2

E1 :     1.    membentuk karbokation

2.      karbokation memberi proton pada basa lalu terbentuk alkena

3.      basa merebut proton dari atom C (beta, C yang berdampingan dengan C+)

E2:      1.    nukleofil langsung mengambil proton dari atom C (beta) pada atom C gugus pergi

2.    tidak terjadi pembentukan karbokation

3.    pembentukan secara serempak

·         Perbandingan E1 dan E2

E1 terjadi pada:

1.    konsentrasi basa rendah

2.    dengan pelarut basa

3.    dengan substrat tersier dan beresonansi (alkil halida)

E2 terjadi pada:

1.      pada basa kuat dengan konsentrasi tinggi

0  Alkil halida+basa kuat+panas à E2

 0 Alkil halida+asam kuat+panas àE1

 0 Alkohol+asam kuat+panas à E1

4.      Reaksi Adisi pada Senyawa Hidrokarbon

Reaksi adisi terjadi pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap dua atau rangkap tiga, senyawa alkena atau senyawa alkuna, termasuk ikatan rangkap karbon dengan atom lain. Dalam reaksi adisi, molekul senyawa yang mempunyai ikatan rangkap menyerap atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal.

Untuk alkena atau alkuna, bila jumlah atom H pada kedua atom C ikatan rangkap berbeda, maka arah adisi ditentukan oleh kaidah Markovnikov, yaitu atom H akan terikat pada atom karbon yang lebih banyak atom H-nya (“yang kaya semakin kaya”).

Jadi, dapat dikatakan juga bahwa reaksi adisi merupakan reaksi penjenuhan (penghilangan ikatan rangkap). Ikatan rangkap yang terdapat dalam suatu senyawa dapat berupa ikatan C=C, C^C, C=0, atau C=N. Untuk X dan Y dapat sangat bervariasi, sehingga reaksi adisi terhadap senyawa alkena merupakan yang terbanyak jenisnya dibandingkan senyawa hidrokarbon lainnya.

Reaksi-reaksi pengujian senyawa organik

1.      Reaksi Uji Ikatan Rangkap

a.       Penentuan keberadaan ikatan rangkap dalam suatu senyawa dapat dilakukan dengan menggunakan pereaksi brom (Br₂) yang berwarna coklat.Bila warna coklat brom hilang maka dalam senywa terdapat ikatan rangkap karena terjadi reaksi adisi Br₂ terhadap karbon berikatan rangkap.

b.      Untuk menentukan letak iakatan rangkap dalam suatu senyawa dilakukan reaksi ozonolisis. R-CH=CH-R’ + O₃ –>R-CH₂OH + R’-CH₂OH

2.      Reaksi Uji Iodoform, reaksi uji ini dilakukan untuk menentukan keberadaan gugus metil ujung dalam senyawa alkohol atau senyawa karbonil (aldehida atau keton): CH₃-CHOH-  atau CH₃-CO-.

DAFTAR PUSTAKA

http://suhartinichemist.blogspot.co.id/2012/10/reaksi-reaksi-senyawa-organik-alkana.html

http://erikasimaremare1306.blogspot.co.id/2016/02/tugas-mandiri-reaksi-eliminasi-alkil.html

http://yettirahayu.blogspot.co.id/2012/10/v-behaviorurldefaultvmlo.html

http://mardianafitria13.blogspot.co.id/2012/10/reaksi-reaksi-senyawa-organik.html

http://faradillahmaulina.blogspot.co.id/2016/02/reaksi-eliminasi.html