penyerangan nukleofilik pada senyawa organik

PENYERANGAN NUKLEOFILIKIrma Rahmawati

Pendidikan Kimia Sekolah Pascasarjana UPI

KuisGambarkanlah mekanisme penyerangan nukleofilik terhadap asetilklorida, sehingga bisa menghasilkan produk seperti dibawah ini !

Nukleofil• Nukleofil (Pencinta nukleus) sering diberi lambang :Nu-

(mempunyai pasangan elektron bebas). Umumnya, sebuah nukleofil adalah spesi yang tertarik ke suatu pusat positif.

• Kebanyakan nukleofil adalah anion, namun molekul polar yang netral seperti H2O, CH3OH, dan CH3NH2 dapat bertindak sebagai nukleofil. Molekul-molekul ini memiliki pasangan elektron bebas.

Nukleofil• Nukleofil dan basa mempunyai struktur yang sama karena

keduanya mempunyai pasangan elektron bebas. Namun keduanya berbeda terhadap apa yang mereka serang.

Reaksi Subtitusi akan terjadi ketika Nukleofil menyerang suatu pusat positif. Sedangkan Reaksi Eliminasi akan terjadi ketika Nukleofil menyerang proton (dalam hal ini nukleofil bertindak sebagai basa).

Jenis-jenis Nukleofil

Reaksi SN2 (Proses serempak)Ciri-ciri:

Metil halida, alkilhalida primer bereaksi dengan nukleofil kuat (misal: -OH, -CN). Alkil halida sekunder masih dapat bereaksi secara SN2 namun alkil halida tersier tidak. Hal ini disebakan karena rintangan sterik.

Menghasilkan produk inversi

Rintangan sterik:

Dengan bertambahnya gugus alkil yang terikat pada karbon, keadaan transisinya bertambah berjejal dengan atom. Jejalan inilah yang disebut dengan rintangan sterik.

Rintangan Sterik

Reaksi SN2

Keterangan: Nukleofil menyerang C (dipol positif). Ketika nukleofil menyerang dari arah belakang molekul, dalam keadaan transisi posisi gugus yang terikat pada karbon berubah (membalik kesisi lain), itu yang dinamakan dengan inversi.

Inversi Reaksi SN2

Reaksi SN1 (Reaksi Bertahap)Ciri-ciri: Alkilhalida tersier bereaksi dengan nukleofil lemah (misal: -H2O,

CH3OH). Menghasilkan produk rasemik1. Tahap pembentukan karbokation

C

CH3

CH3H3C

+C

H3C

H3C

Br

H3C

slow, ratedetermining

A carbocation intermediate; carbon is trigonal planar

+ Br

Reaksi SN1 (Reaksi Bertahap)2. Tahap Penyerangan Nukleofil

CH3O

H H3C

C

CH3

CH3

OCH3

H

C

CH3

CH3

CH3

O

H3C

HH3C

H3C

C

H3C

O

CH3

H

fast ++ ++

Produk Rasemik

++++ fastC

H3CH3C

O

H3C

OCH3

HOHO

CH3CH3

H

H

CH3

H3C

CH3C

H3C

3. Tahap Lepasnya proton karena metanol yang berlebih

Reaksi E1• Reaki E1 identik dengan reaksi SN1, merupakan reaksi bertahap, dengan

membentuk suatu karbokation. Alkilhalida tersier bereaksi cepat dengan nukleofil lemah.

CH2-C-CH3

Br

CH3

CH3-C-CH3

CH3

Br –slow, rate

determining

+(A carbocation intermediate)

+

1. Tahap pembentukan karbokation

2. Nukleofil menyerang proton dari kabon beta

HO

H3CH-CH2-C-CH3

CH3

HOH

H3CCH2=C-CH3

CH3fast+

+ ++

Reaksi E2• Hampir sama dengan reaksi SN2, dimana bereaksi dengan nukleofil kuat, dan

merupakan reaksi serempak. Sama halnya dengan Reaksi E1 alkil halida tersier akan bereaksi cepat. Rintangan sterik tidak berpengaruh karena hidrogen (proton) yang diserang adalah yang terikat pada karbon beta.

Epoksida• Epoksida adalah eter siklik dengan cincin beranggota tiga.

• Pembukaan cincin epoksida akan menghasilkan produk yang lebih stabil (energi rendah). Reaksi ini disebut dengan reaksi pemaksa pisahan.

Reaksi Substitusi pada EpoksidaReaksi pemaksapisahan berkatalis-basaEpoksida mengalami serangan SN2 oleh nukleofil kuat, seperti ion hidroksida.

Lanjutan Epoksida

Reaksi pemaksapisahan berkatalis-asamDalam larutan asam epoksida terprotonkan, kemudian akan diserang oleh nukleofil lemah (air/alkohol).

Reaksi Eliminasi pada Alkohol

• Alkohol seperti alkil halida, bereaksi eliminasi dan menghasilkan alkena. Karena air dilepaskan pada eliminasi ini, maka reaksi ini disebut reaksi dehidrasi

Reaksi E-1 pada Alkohol

Penyerangan Nukleofilik Pada Gugus Asil

• Gugus asil , merupakan gugus yang ada pada setiap asam karboksilat dan derivatnya.

• Semua interkonversi antara asam karboksilat dan derivatnya terjadi dalam satu mekanisme umum yaitu Penyerangan Nukleofilik pada Gugus Asil.

• Mekanisme secara umum :1)

: :

+ Nu:

slow

:..

:

2)

:..

: : :

R C Y

O

R C Y

O

Nu

R C

O

Nu

+ Y:R C Y

O

Nu

Penyerangan Nukleofilik Pada Gugus Asil• Pada mekanisme dapat dilihat bawa pada tahap 1, dihasilkan

zat antara atau intermediate yang berbentuk tetrahedral.

R C Y

O

Nu

Penyerangan Nukleofilik Pada Asil Halida

Penyerangan Nukleofilik Pada Asam Anhidrid

• Contoh :

• Step 1, Dengan bantuan katalis asam, anhidrida asam diaktifkan untuk proses adisi nukleofilik dengan proses protonasi.

Penyerangan Nukleofilik Pada Asam Anhidrid• Step 2, Nukleofil CH3OH menyerang gugus karbonil yang telah diprotonasi,

• Step 3, Asam juga mengkatalisis proses disosiasi zat antara tetrahedral.

Penyerangan Nukleofilik Pada Ester

• Hidrolisis Ester dengan Katalis Asam

• Step 1, Protonasi oksigen karbonil pada ester

• Step 2, Adisi nukleofilik air untuk mencapai bentuk terprotonasi dari ester


• Step 3, Deprotonasi ion oxonium untuk membentuk zat antara tetrahedral netral

• Step 4, Protonasi oksigen karbonil pada ester


• Step 5, Disosiasi bentuk terprotonasi dari zat antara tetrahedral ke alkohol dan bentuk terprotonasi asam karboksilat

• Step 6, Deprotonasi dari bentuk asam karboksilat terprotonasi


• Hidrolisis Ester dalam Basa

• Step 1, Adisi nukleofilik ion hidroksida ke gugus karbonil pada ester

• Step 2, Transfer proton bentuk an-ionik zat antara


• Step 3, Disosiasi zat antara

• Step 4, Transfer proton untuk menghasilkan alkohol dan ion karboksilat


• Penyerangan nukleofilik dengan Ammonia

• Step 1, Pembentukan zat antara tetrahedral

• Step 2, Disosiasi zat antara tetrahedral


• Penyerangan nukleofilik dengan Amina

• Contoh :

Penyerangan Nukleofilik Pada Amida

• Hidrolisis Amida

• Reaksi Amida dengan asam

• Reaksi Amida dengan basa


• Mekanisme Hidrolisis Amida pada larutan Asam• Step 1, Protonasi oksigen karbonil pada amida

• Step 2, Adisi nukloefilik air

• Step 3, Deprotonasi ion oxonium untuk membentuk zat antara


• Step 4, Protonasi zat antara tetrahedral

• Step 5, Disosiasi N-terprotonasi


• Step 6, Proses transfer proton untuk membentuk ion ammonium dan asam karboksilat


• Mekanisme Hidrolisis Amida pada larutan Basa• Step 1, Adisi nukleofilik ion hidroksida pada gugus karbonil

• Step 2, Transfer proton untuk membentuk zat antara

• Step 3, Protonasi nitrogen amino pada zat antara


• Step 4, Disosiasi N-terprotonasi pada zat antara

• Step 5, Formasi irreversible dari ion karboksilat

Penyerangan Nukleofilik Pada Nitril

• Reaksi hidrolisis nitril dalam larutan asam

• Reaksi hidrolisis nitril dalam larutan basa

• Reaksi hidrolisis nitril dalam air

Penyerangan Nukleofilik Pada Kondensasi Claissen

• Reaksi keseluruhan :

• Step 1, Penyerangan proton pada karbon α:

• Step 2, Adisi nukleofilik ester enolat

Penyerangan Nukleofilik Pada Kondensasi Claissen

• Step 3, Disosiasi zat antara tetrahedral :

• Step 4, Deprotonasi β-keto produk ester

• Pengasaman basa konjugat

Penyerangan Nukleofilik Pada Gugus Aldehid dan Keton• Reaksi Aldehid atau Keton dengan air (Hidration) :

• Mekanisme Hidrasi dalam larutan basa, Step 1 : Adisi nukleofilik OH-

• Step 2 : Transfer proton dari zat antara

Penyerangan Nukleofilik Pada Gugus Aldehid dan Keton

• Mekanisme Hidrasi dalam larutan asam, Step 1: Protonasi oksigen karbonil

• Step 2 : Adisi nukleofilik ke aldehid atau keton yang terprotonasi

• Step 3 : Transfer proton dari asam konjugat geminal ke molekul air

Aldehid dan Keton : Adisi Hidrogen Sianida


• Step 1 : Adisi nukleofilik ke aldehid atau keton

• Step 2 : Transfer proton dari hidrogen sianida ke basa konjugat sianohidrin

Aldehid dan Keton : Adisi Alkohol


• Step 1 : Hidrasi aldehid atau keton dengan katalis asam

• Step 2 : Protonasi hemiasetal

Aldehid dan Keton : Adisi oleh Alkohol

• Step 3, Stabilisasi elektron

• Step 4 : Penyerangan nukleofilik alkohol

Aldehid dan Keton : Reaksi Wittig

• Reaksi Wittig, untuk mengubah aldehid atau keton menjadi alkena

• Step 1 : Penyerangan ylida pada aldehid atau keton

• Step 2 : Disosiasi oksapospetana menjadi alkena

TUGAS1. Gambarkan mekanisme penyerangan nukleofilik amina primer terhadap

aldehid sehingga bisa menghasilkan produk seperti reaksi dibawah ini!

2. Gambarkan mekanisme penyerangan nukleofilik amina sekunder terhadap aldehid sehingga bisa menghasilkan produk seperti reaksi dibawah ini!

penyerangan nukleofilik pada senyawa organik

Education