bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme
TRANSCRIPT
![Page 1: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/1.jpg)
![Page 2: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/2.jpg)
1. Pendahuluan
2. Intermediate reaktif
3. Nukleofil and elektrofil
4. Tipe reaksi
5. Ions versus radicals
![Page 3: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/3.jpg)
Setelah mengikuti kuliah pokok bahasan Reaktivitas dan Mekanisme, mahasiswa memahami dan menjelaskan
berbagai jenis reaksi dan mekanisme yang dapat terjadipada senyawa organik
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS
![Page 4: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/4.jpg)
PEMECAHAN IKATAN KOVALEN
Simetris(homolitik)
tak simetris(heterolitik)
+ +
• Ion berisi elektron yang berjumlah genap
• Reaksi ionik/polar
• Radikal bebas berisi elektronyang berjumlah ganjil.
• Reaksi radikal
![Page 5: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/6.jpg)
• Intermediate reaktif merupakan spesies berumur pendekyang tidak pernah berada dalam jumlah/konsentrasi besarkarena spesies terebut akan segera bereaksi begituterbentuk.
• Pada umumnya intermediate reaktif merupakan penggalanmolekul (seperti radikal bebas), sering memiliki atom dengan jumlah ikatan tak lazim.
• Intermediate reaktif umumnya mengandung atom karbondengan hanya dua atau tiga ikatan.
• Spesies seperti itu akan bereaksi cepat dengan berbagaimacam senyawa untuk membentuk produk yang lebihstabil, yaitu senyawa dengan atom karbon tetravalen.
![Page 7: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/7.jpg)
• Meskipun intermediate reaktif merupakan senyawa yang tak stabil, tetapi spesies tersebut sangat penting dalam halmempelajari Kimia Organik.
• Kebanyakan mekanisme reaksi organik melibatkanintermediate reaktif.
• Jika kita ingin memahami mekanisme reaksi dan mengusul-kan suatu mekanisme reaksi, maka kita harus mengetahuibagaimana spesies reaktif tersebut terbentuk danbagaimana spesies tersebut bereaksi.
![Page 8: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/8.jpg)
Spesies dengan atom karbon trivalen (memiliki 3 ikatan) diklasifikasikan menurut muatannya, yang tergantung padajumlah nonbonding electron:
1. Carbocation: bermuatan positif dan tidak memilikinonbonding electron.
2. Radikal bebas: tak bermuatan dan memiliki satunonbonding electron.
3. Carbanion: bermuatan negatif dan memiliki sepasangnonbonding electron.
4. Cerbene: tak bermuatan dan memiliki 2 ikatan dansepasang nonbonding electron.
![Page 9: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/10.jpg)
A. CARBOCATION
• Atom karbon yang bermuatan positif, terikat dengan tiga atom lain, tidak memiliki nonbonding electron, sehingga atom karbon tersebut hanya memiliki 6 elektron di kulit valensinya.
• Ini adalah hibridisasi sp2 dengan struktur planar dan sudutikatan 120.
Contoh : kation metil (CH3+)
• planar, dengan sudut ikatan1 20°.
• Orbital p yang tak ter-hibridisasi tidak terisielektron (kosong) danterletak tegak lurus bidangikatan C-H.
![Page 11: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/11.jpg)
Carbocation dapat distabilkan oleh gugus alkil dengan cara:
1. Efek induktif:
donasi densitas elektron melalui ilatan ; atom karbon yang bermuatan positif ‘mengambil’ sebagian densitas elektron darigugus alkil yang terikat pada atom karbon tersebut.
2. Partial Overlap antara orbital yang terisi dengan orbital kosong:
gugus alkil memiliki orbital sp3 yang telah terisi dan dapatoverlap dengan orbital p yang kosong milik atom C yang bermuatan positif, sehingga menstabilkan carbocation.
![Page 12: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/12.jpg)
Stabilitas Carbocation
![Page 13: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/13.jpg)
B. RADIKAL BEBAS
• Radikal bebas tak bermuatan, memiliki elektron berjumlah ganjil.
• Ini adalah hibridisasi sp2 dengan struktur planar (atau hampirplanar) dan sudut ikatan 120.
• Orbital p tegak lurus bidang ikatan C-H dan berisi 1 elektron.
![Page 14: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/14.jpg)
• Carbocation dan radikal bebas merupakan spesies yang kekurang-an elektron karena belum terpenuhinya susunan oktet di kulitterluarnya.
• Seperti halnya carbocation, radikal bebas juga dapat distabilkanoleh efek donasi elektron oleh gugus alkil.
![Page 15: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/15.jpg)
C. CARBANION
• Carbanion bermuatan negatif, memiliki 8 elektron di kulit terluar(3 ikatan + 1 lone pair), hibridisasi sp3.
• Carbanion merupakan nukleofil kuat.
• Carbanion memiliki struktur elektron seperti amine.
![Page 16: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/16.jpg)
C. CARBENE
• Carbene adalah intermediate reaktif tak bermuatan yang memilikiatom karbon divalen.
• Carbene paling sederhana adalah :CH2 (metilen).
• Carbene memiliki 6 elektron di kulit valensinya.
• Ini adalah hibridisasi sp2 dengan bentuk segitiga.
• Satu lone pair berada pada salah satu orbital hibrida sp2.
• Ada satu orbital p kosong yang tegak lurus bidang segitiga.
• Carbene dapat bereaksi sebagai nukleofil (karena adanya lonepair) sekaligus sebagai elektrofil (karena adanya orbital kosong).
![Page 17: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/19.jpg)
URUTAN STABILITAS
![Page 20: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/20.jpg)
• Spesies yang kaya akanelektron yang dapat mem-bentuk ikatan kovalendengan cara mendonasikan 2 elektron kepada situs yang kekurangan elektron
• Nukleofil bermuatan negatif(anion) atau molekul netralyang berisi lone pair of electron.
• Spesies yang kekuranganelektron yang dapat mem-bentuk ikatan kovalendengan cara menerima 2 elektron dari situs yang kayaakan elektron
• Nukleofil bermuatan positif(kation) atau molekul netral.
![Page 21: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/22.jpg)
Situs nukleofil atau elektrofil dalam suatu senyawa organik netraldapat ditentukan dengan melihat:
1. Keberadaan lone pair
2. Tipe ikatan (sp, sp2, atau sp3)
3. Polaritas ikatan.
CATATAN:
1. Atom (N, O, atau S) yang memiliki elektron yang berpasanganmerupakan situs nukleofil.
2. Ikatan rangkap 2 atau 3 dalam alkena, alkuna, atau aromatismemiliki elektron dengan densitas tinggi, sehingga bersifatsebagai nukleofil. (Ikatan tunggal C – C bukan nukleofil).
3. Dalam suatu ikatan polar, elektron terikat lebih dekat ke atom yang lebih elektronegatif. Atom elektronegatif merupakansitus nukleofil, dan atom yang kurang elektronegatif merupa-kan situs elektrofil.
![Page 23: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/25.jpg)
KEKUATAN RELATIF
1. NUKLEOFIL
• Kekuatan relatif nukleofil (nuklefilisitas) dari suatu anion, atau situs nukleofil dalam suatu molekul netral, tergantungpada ketersediaan dua elektron.
• Semakin elektronegatif suatu atom, maka semakinnukleofilik atom tersebut, karena atom diikat lebih kuat olehnukleus.
• Kekuatan nukleofil suatu anion, dalam satu perioda yang sama pada tabel priodik, mengikuti aturan basisitas: semakin elektronegatif suatu atom, maka semakin lemahnukelofilnya dan basanya.
![Page 26: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/27.jpg)
• Kekuatan relatif nukleofil (nuklefilisitas) dari suatu anion, atau atom netral dalam satu golongan yang sama, semakinke bawah akan semakin bertambah.
• Elektron terikat lebih lemah dengan bertambahnya ukuranatom, sehingga atom tersebut lebih mudah membentukikatan.
• Atom yang lebih besar, yang mengikat elektron dengan lebihlemah (daripada atom kecil), memiliki polarisabilitas yang lebih besar.
![Page 28: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/28.jpg)
Kekuatan nukleofil suatu anion tergantung pada solven:
1. Anion biasanya bersifat lebih nukleofil apabila berada dalamsolven apriotik (mengandung gugus polar tetapi bukan ikatanO – H atau N – H), seperti dimetil sulfoksida (Me2SO), dari-pada di dalam solven protik.
2. Dalam solven protik (memiliki gugus O – H atau N – H), seperti metanol (MeOH), solven dapat membentuk ikatanhidrogen dengan anion. Hal ini akan menurunkan nukleo-filisitas karena anion dikelilingi oleh solven, dan ini akanmenghindari anion tersebut menyerang elektrofil. Anion besar kurang larut sehingga merupakan nukleofil yang lebihkuat daripada anion kecil dalam solven protik. Contoh: Ion F–
lebih mudah larut daripada I – sehingga F – merupakannukleofil yang lebuh lemah.
![Page 29: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/29.jpg)
2. ELEKTROFIL
• Kekuatan relatif elektrofil (elektrofilisitas) dari suatu kation, tergantung pada stabilitas muatan positif.
• Kekuatan elektrofilik relatif dari suatu situs elektrofil dalamsatu molekul netral tergantung pada ukuran muatan positifparsial (+).
• Atom hidrogen atau karbon bersifat sebagai elektrofil jikaterikat pada atom elektronegatif; semakin elektronegatifatom tersebut, semakin elektrofilik hidrogen dan karbon.
![Page 30: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/31.jpg)
4.1 REAKSI POLAR
A. REAKSI ADISI
Reaksi adisi terjadi jika ada dua molekul yang bergabung meng-hasilkan hanya satu produk.
A + B AB
![Page 32: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/32.jpg)
Mekanisme reaksi ini dapat melalui:
1. Adisi elektrofilik pada alkana
2. Adisi elektrofilik pada alkana
![Page 33: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/33.jpg)
B. REAKSI ELIMINASI
Reaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Reaksi inidimulai dengan satu bahan baku yang kemudian diubah menjadidua produk.
AB A + B
Mekanisme reaksi ini meliputi hilangnya kation atau anion untuk membentuk intermediate ionik.
Eliminasi alkil halida:
![Page 34: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/34.jpg)
C. REAKSI SUBSTITUSI
Reaksi substitusi terjadi jika dua bahan baku salingmempertukarkan gugus membentuk dua produk baru.
AB + CD AC + BD
Mekanisme reaksi ini dimulai dengan penyeranganelektrofilik atau nukleofilik terhadap gugus fungsionalkunci.
Substitusi nukleofilik alkil halida:
![Page 35: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/35.jpg)
Substitusi nukleofilik alkil halida:
![Page 36: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/36.jpg)
C. REAKSI PENYUSUNAN ULANG
Reaksi substitusi terjadi jika satu bahan baku membentuk satuproduk dengan susunan atom dan ikatan yang berbeda (misalproduk merupakan isomer dari bahan baku.
A B
Mekanisme reaksi meliputi intermediate karbokation, dankation yang pertama terbentuk (misal primer atau sekunder) tersebut berubah menjadi kation yang lebih stabil (misal tersier).
![Page 37: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/37.jpg)
4.2 REAKSI RADIKAL
Seperti halnya ion, radikal dapat membentuk reaksi adisi, eliminasi, substitusi, dan penyusunan ulang.
Langkah-langkah reaksi radikal:
(1) Inisiasi
Inisiasi merupakan langkah pembentukan radikal melaluipemecahan rantai homolitik (biasanya memerlukan panasatau cahaya).
![Page 38: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/38.jpg)
(2) Propagasi
Propagasi merupakan reaksi suatu radikal membentuksatu produk radikal baru. Langkah ini meliputi adisi, eliminasi, substitusi, atau penyusunan ulang.
![Page 39: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/39.jpg)
(3) Terminasi
Terminasi merupakan reaksi coupling/penggabungan duaradikal membentuk produk non-radikal.
![Page 40: Bab 4-reaktivitas-dan-mekanisme](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052311/55a17e8e1a28abb3798b45ac/html5/thumbnails/40.jpg)
4.3 REAKSI IONIK VS RADIKAL
REAKSI IONIK REAKSI RADIKAL
• Berupa pemecahan ikatanhomolitik
• Berupa pemecahan ikatanheterolitik
• Berlangsung pada T rendah • Berlangsung pada T tinggi
• Ion yang terbentuk larut dalamsolven dan distabilkan olehsolven polar
• Tidak melibatkan solven polar
• Terjadi karena adanya gayatarik elektrostatik; muatanpositif (+) menarik muatannegatif (). Situs yang kayaakan elektron bereaksi dengansitus yang kekuranganelektron.
• Terjadi karena radikal(memiliki elektron berjumlahgenap di kulit terluarnya) perlu“menjodohkan” elektronnyauntuk mengisi penuh kulitterluarnya.