- Menggambarkan diagram perubahan reaksi SEAr

- Menuliskan mekanisme reaksi SEAr

- Menentukan orientasi gugus masuk pada senyawa benzen monosubstitusi- Membedakan gugus aktivasi dan deaktivasi cincin benzen- Menjelaskan tahapan reaksi substitusi elektrofilik senyawa aromatik, SNAr

- Menuliskan bentuk resonansi garam Meisenheimer-Jackson- Menggambarkan diagram perubahan reaksi SNAr

- Menuliskan mekanisme reaksi SNAr

- Menjelaskan mekanisme reaksi SN1Ar

- Menjelaskan mekanisme substitusi nukleofilik aromatik lewat benzuna

Tahapan reaksi substitusi elektrofilik senyawa aromatik, SEAr

Substitusi elektrofilik terjadi pada banyak reaksi yang mengandung cincing benzen (arene).

Untuk mempermudah sebelumnya kita akan melihat hanya pada cincin benzen.

Ini yang perlu anda mengerti untuk mekanisme substitusi elektrofilik:

Benzen, C6H6, adalah molekul planar yang berupa cincin dari 6 buah karbon yang

masing-masing terikat pada hidrogen.

Terjadi delokalisasi pada bagian atas dan bawah dari

bidang planar cincin.(lihat gambar).

Keberadaan dari elektron yang

terdelokaslisasi ,embuat benzen stabil.

Benzen memolak reaksi adisi sebab akan mengakibatkan hilangnya delokalisasi yang

membuat hilangngnya stabilisasi.

Benzen dilambangkan dengan simbol berikut ini, dimana cincin melambangkan

elektron yang terdelokalisasi dan setiap sudut dari segienam merupakan atom

karbon yang berikatan dengan hidrogen

Reaksi substitusi elektrofilik diakibatkan oleh ion positif

Benzen dan elektrofil

Karena elektron yang terdelokalisasi ter-exposed di bagian atas dan bawah dari

bidang planar tempat molekul carbon berada, benzen menjadi sangat tertarik pada elektrofil

(atom/molekul yang mencari daerah yang kaya akan elektron pada molekul yang lain.

Elektrofil bisa merupakan ion positif, atau bagian yang yang memiliki polaritas positif pada

sebuah molekul. Elektron yang terdelokalisasi pada bagian atas dan bawah dari bidang

planar molekul benzen sangat mudah diserang, sama seperti bagian atas dan bawah pada

molekul eten. Namun hasil keduanya tidaklah sama.

Jika benzen mengalami reaksi adisi sama seperti eten sebagian dari elekton yang

terdelokalisasi harus berikatan dengan atom atau grup yang baru. Sehingga delokalisasi

akan terputus, dan ini membutuhkan energi. Sebaliknya, delokalisasi akan bisa tetap

dipertahankan jika atom hidrogen digantikan dengan sesuatu yang lain (reaksi substitusi).

Atom hidrogen tidak memiliki hubungan dengan dislokalisasi. Pada kebanyakan reaksi

dengan benzen, elektrofil merupakan ion positif dan reaksi ini memiliki suatu pola general.

Mekanisme general

Tahap pertama

Seandainya elektrofil merupakan ion positif X+.

Dua dari elektron pada sisten yang terdeloakalisai tertarik kearah X+ dan membentuk

ikatan. Sehingga terjadi pemutusan dislokalisasi, walaupun tidak seluruhnya.

Ion yang terbentuk pada tahap ini bukan

merupakan hasil akhir. Tahap ini hanya

merupakantahap antara. Hasilnya

merupakan hasil antara.

Masih terjadi delokalisasi pada hasil antara, namun hanya pada sebagian daerah dari

ion. Ion pada hasil antara bermuatan positif sebagai hasil dari penggabungan molekul netral

dan ion positif. Muatan positif ini lalu menyebar sepanjang daerah yang terdelokalisasi pada

cincin. Anda cukup menggambarkan “+” pada bagian tengah cincin untuk menunjukkan hal

ini.

Hidrogen pada bagian bagian atas dari gambar bukanlah hidrogen yang baru,

hidrogen tersebut sudah berikatan pada carbon yang sama sebelum reaksi. Dan untuk lebih

memperjelas reaksi selanjutnya hidrogen tersebut perlu dituliskan.

Tahap kedua

Disini kita akan memerkenalkan ion baru, Y-. Darimana ini datang? Anda harus ingat bahwa

tidak mungkin untuk mendapatkan positif ion saja pada suatu sistem kimia. Jadi ion

Y- merupakan ion yang sebelumnya berikatan dengan X+.

Elektron tidak berpasangan pada Y-membentuk ikatan dengan atom hidrogen pada bagian

atas dari cincin. Ini berarti bahwa pasangan dari elektron yang menghubungkan hidrogen

dengan cincin tidak diperlukan lagi. Bagian tersebut lalu bergerak kebawah dan mengisi

ruang kosong pada daerah dislokalisasi elektron dan mengembalikan dislokalisasi elektron

seperti semula. Sehingga stabilitas benzen-pun kembali.

Energi pada reaksi

Dislokalisasi sempurna terputus sementara saat X menggantikan H pada cincin dan ini

membutuhkan energi. Namun energi tersebut terbayar saat dislokalisasi kembali terbentuk.

Energi awal yang diperlukan menjadi energi aktivasi dari reaksi (sekitar 150 kJ mol-1), dan ini

berarti reaksi benzen memiliki kecepatan reaksi yang lambat.

Substitusi elektrofilik yang tidak diakibatkan ion positif

Halogenasi dan sulfonisasi Pada reaksi ini, elektrofilik merupakan molekul dengan polaritas

positif

(bukannya ion positif).

Bentuk resonansi ion arenium

Gugus pensubstitusi yang menurunkan laju reaksi relatif terhadap laju reaksi dengan benzena

adalah gugus pendeaktivasi. Gugus ini menarik elektron dan menurunkan rapatan elektron cincin

aromatik sehingga stabilitas ion arenium turun. Gugus pensubstitusi dapat emnarik elektron dari

cincin melalui resonansi atau induksi. Ikatan π yang dapat terjadi melalui overlap orbital p substituen

dengan sistem π cincin aromatik menyebabkan efek penarikan elektron secara resonansi. Gugus

penarik elektron tipe resonansi umumnya mempunyai atom positif atau atom parsial positif yang

terikat langsung dengan cincin. Gugus -CN dan –NO2 merupakan contoh gugus penarik elektron tipe

resonansi. Efek induksi dihasilkan dari perbedaan elektronegativitas atom-atom ikatan. Atom-atom

elektronegatif menarik elektron cincin aromatik melalui ikatan . Gugus penarik elektron tipe

induksi dicontohkan oleh halogen.