MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK SN2

Reaksi substitusi

Reaksi substitusi merupakan reaksi yang melibatkan penggantian atom / gugus atom pada molekul dengan atom/gugus atom lainnya.Reaksi substitusi umumnya terjadi pada senyawa jenuh (tunggal) tanpa terjadi perubahan ikatan karakteristik (tetap jenuh). Suatu reaksi subtitusi terjadi bila sebuah atom atau gugus yang berasal dari pereaksi menggantikan sebuah atom atau gugus dari molekul yang bereaksi. Substitusi dapat terjadi pada karbon jenuh maupun tidak jenuh.

Contoh reaksi substitusi:
1. Reaksi pembentukan haloalkana: reaksi alkana dengan halogen
R - H + X2 --> R - X + H - X
Contoh:
CH3 - H + Cl2 --> CH3 - Cl + HCl
2. 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
3. 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
4. Reaksi esterifikasi: reaksi pembentukan ester dari alkohol dan asam karboksilat
R - OH + R’ - COOH --> R’ - COOR + H - OH
Contoh
CH3 - OH + CH3 - COOH --> CH3 - COOCH3 + H2O

Reaksi Substitusi Nukleofilik (SN)

Suatu nukleofil (Z:) menyerang alkil halida pada atom karbon hibrida-sp3 yang mengikat halogen (X), menyebabkan terusirnya halogen oleh nukleofil. Halogen yang terusir disebut gugus pergi. Nukleofil harus mengandung pasangan elektron bebas yang digunakan untuk membentuk ikatan baru dengan karbon. Hal ini memungkinkan gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron yang tadinya sebagai elektron ikatan.

Reaksi Substitusi Nukleofilik Pada Alkil Halida

Alkil halida adalah turunan hidrokarbon di mana satu atau lebih hidrogennya diganti dengan halogen. Tiap-tiap hidrogen dalam hidrokarbon potensil digantikan dengan halogen, bahkan ada senyawa hidrokarbon yang semua hidrogennya dapat diganti.

Substitusi Nukleofilik  (SN) : Penggantian atom atau gugus atom dari suatu molekul atau nukleofil. Nukleofil: spesies yang mempunyai atom dengan orbital terisi 2 elektron (pasangan elektron), dan Substitusi Elektrofilik (SE): Pada umumnya terjadi pada senyawa aromatik, sedangkan pada alifatik sangat jarang secara umum persamaan reaksi sbb:

R–Y        +        E+            R–E        +      Y+

Substrat      Pereaksi       Produk         Leaving grup

Mekanisme Reaksi SN2

Mekanisme SN2 adalah proses satu tahap. Mekanisme reaksi SN2 hanya terjadi pada alkil halida primer dan alkil halida sekunder. Nukleofil yang menyerang adalah jenis nukleofil kuat seperti OH, CN, CH3O.
    Nukleofil menyerang dari belakang ikatan C-X. Pada keadaan transisi, nukleofil dan gugus pergi berasosiasi dengan karbon di mana substitusi akan terjadi. Pada saat gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron, nukleofil memberikan pasangan elektronnya untuk dijadikan pasangan elektron dengan karbon. Notasi 2 menyatakan bahwa reaksi adalah bimolekuler, yaitu nukleofil dan substrat terlibat dalam langkah penentu kecepatan reaksi dalam mekanisme reaksi.contoh mekanisme reaksi SN2 Bromoetana dengan ion hidroksida

Adapun ciri reaksi SN2 adalah:

1. Karena nukleofil dan substrat terlibat dalam langkah penentu kecepatan reaksi, maka kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi kedua spesies tersebut.
2. Reaksi terjadi dengan pembalikan (inversi) konfigurasi. Misalnya jika kita mereaksikan (R)-2-bromobutana dengan natrium hidroksida, akan diperoleh (S)-2-butanol.Ion hidroksida menyerang dari belakang ikatan C-Br. Pada saat substitusi terjadi, ketiga gugus yang terikat pada karbon sp3 kiral itu seolah-olah terdorong oleh suatu bidang datar sehingga membalik. Karena dalam molekul ini OH mempunyai perioritas yang sama dengan Br, tentu hasilnya adalah (S)-2-butanol. Jadi reaksi SN2 memberikan hasil inversi.
3. Jika substrat R-L bereaksi melalui mekanisme SN2, reaksi terjadi lebih cepat apabila R merupakan gugus metil atau primer, dan lambat jika R adalah gugus tersier. Gugus R sekunder mempunyai kecepatan pertengahan. Alasan untuk urutan ini adalah adanya efek rintangan sterik. Rintangan sterik gugus R meningkat dari metil < primer < sekunder < tersier. Jadi kecenderungan reaksi SN2 terjadi pada alkil halida adalah: metil > primer > sekunder >> tersier.

Peranan gugus tetangga pada mekanisme reaski SN2

Sebagai gugus yang memberikan suatu reaksi intermediate yang baru pada pusat reaksi
Dengan adanya partisipasi gugus tetangga, konfigurasi produk sama dengan substrat. Partisipasi gugus tetangga ini juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi. Jika suatu gugus tetangga mempengaruhi reaksi melalui suatu jalan yang menyebabkan peningkatan kecepatan reaksi, maka gugus tetangga tersebut dikatakan sebagai ―anchimeric assistance‖
Gugus tetangga dapat menggunakan pasangan elektronnya untuk berinteraksi dengan sisi belakang atom karbon yang menjalani substitusi, sehingga mencegah serangan dari nukleofilik, sehingga nukleofilik hanya dapat bereaksi dengan atom karbon dari sisi depan, dan produknya mengikuti konfigurasi awal. Atom atau gugus yang dapat meningkatkan laju SN2  melalui partisipasi gugus tetangga ialah nitrogen dalam bentuk amina, oksigen dalam bentuk karboksilat dan ion alkoksida, dan cincin aromatik. Partisipasi hanya efektif jika interaksinya membentuk cincin segitiga, lima dan enam.


Permasalahan
1 Apakah gugus tetangga dapat mempengaruhi reaksi substitusi nukleofilik, jika iya, apa pengaruh yang ditimbulkan?
2.mengapa nukleofil yang menyerang mekanisme reaksi SN2 merupakan jenis nukleofil kuat seperti OH,CN?
3.partisipasi gugus tetangga hanya efektif jika interaksinya membentuk cincin segitiga, lima, dan enam. Bagaimana jika membentuk cincin yang lain?