1

Alkil Halida: adalah senyawa-senyawa yang mengandung halogen yang terikat pada atom karbon jenuh (atom karbon yang terhibridisasi sp3).

R C X XX

alkil halida aril halida vinilik halida

TATA NAMA

• Perpanjangan langsung dari aturan tata nama alkana.

• Halogen sebagai substituen pada rantai induk

Alkil Halida

2

ATURAN PENAMAAN• Perpanjangan langsung dari aturan tata nama alkana.

• Halogen sebagai substituen pada rantai induk

1. Cari dan beri nama rantai induk (rantai utama).

Rantai induk adalah rantai karbon terpanjang yang mengandung halogen.

2. Beri nama rantai induk. Penomoran dimulai dari ujung terdekat dengan substituen pertama.

5-Bromo-2,4-dimetilheptana 2-Bromo-4,5-dimetilheptana

3

- Bila atom halogen yang sama > 1: awalan di-, tri-, tetra-, dst.

1,2-dikloro-3-metilbutana

-Bila terdapat halogen-halogen yang berbeda: diurutkan sesuai abjad.

1-Bromo-3-Chloro-4-metilheksana

4

-Bila rantai utama dapat diberi nomor dari kedua ujungnya: penomoran dimulai dari ujung terdekat dengan substituen dgn urutan abjad dahulu.

2-Bromo-5-metilheksana

(bukan 5-metil-2-bromoheksana)

5

KLASIFIKASI ALKIL HALIDA

Berdasarkan jumlah atom karbon yang terikat pada atom karbon yang mengandung halogen.

• Metil halida (CH3X):

• Alkil halida primer (1o): Sebuah karbon yang terikat pada karbon C-X.

CH3CH2 – CH2X

3. Alkil halida sekunder (2o): Dua karbon terikat pada karbon C-X. CH3CH2 – CHX | CH3

4. Alkil halida tersier (3o): Tiga karbon terikat pada karbon C-X. CH3

| H3C – C – X

| CH3

6

STRUKTUR ALKIL HALIDA

Ikatan C-X (karbon-halogen) : overlap antara orbital hibrid sp3C dengan orbital halogen C mempunyai geometri tetrahedral dengan sudut ikatan ±109o.

↓Halogen lebih elektronegatif dibanding karbon:Ikatan C – X akan terpolarisasi: elektron ikatan ditarik lebih ke arah halogen (x) dibanding ke arah karbon (c)Karbon bermuatan positif parsial dan halogen negatif parsial (-)

+ -

C X

Karena atom karbon terpolarisasi positif, maka alkil halida adalah suatu elektrofil.

ELEKTROFIL (= suka elektron) : yaitu suatu reagen yang miskin elektron (electron-poor) dan dapat membentuk ikatan dengan menerima sepasang elektron dari suatu reagen yang kaya elektron(elektron-rich-reagent).

7

PEMBUATAN ALKIL HALIDA1. Adisi hidrogen halida (HX) pada alkena.

- pada alkena simetris: dihasilkan satu produk.

- pada alkena yang tidak simetris → 2 produk mungkin terjadi

8

Stabilitas karbokation(ion karbonium): tersier > sekunder > primer > metil

Aturan Markovnikov:Pada adisi HX pada alkena tak simetris: atom H akan terikat pada C dengan substituen alkil lebih sedikit,atom X akan terikat pada C ikatan rangkap yang mempunyai substituen alkil lebih banyak.

9

REAKSI-REAKSI ALKIL HALIDA

• Pembentukan Reagen Grignard

• Pembentukan alkil lithium

• Reaksi-reaksi Substitusi nukleofilik (SN2 dan SN1)

• Reaksi-reaksi Eliminasi (E2 dan E1)

Mekanisme reaksi

10

François Auguste Victor Grignard, Nobel Laureat 1916

antara alkil halida dan logam Mg, menghasilkan suatu alkil magnesium halida (Reagen GIrgnard)

1. PEMBUATAN REAGEN GRIGNARD :

C -- Mg

-Elektronegativitas Mg < C-C terpolarisasi negatif-bersifat sebagai Nukleofil

11

Nukleofil (=suka nukleon/inti): suatu reagen yang kaya elektron, membentuk ikatan dengan cara mendonasikan sepasang elektronnya kepada reagen lain yang kekurangan elektron.

2. Pembentukan alkillitium.

Dengan mereaksikan logam lithium (Li) dengan alkil halida.Contoh:

CH3CH2CH2CH2Br + 2 Li CH3CH2CH2CH2Li + LiBr

Cl + 2 Li Li + LiCl

hexane

hexane

1-bromobutane Butyllithium = BuLi

chlorobenzene phenyllithium

12

REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK dan REAKSI ELIMINASI

= Reaksi antara alkil halida dengan suatu nukleofil

• Reaksi substitusi nukleofilik terjadi melalui 2 mekanisme: SN2 dan SN1.• Reaksi eliminasi juga dapat terjadi melalui 2 mekanisme: E2 dan E1

3. REAKSI SN2 (Reaksi substitusi nukleofilik bimolekuler).

• Bimolekuler, berarti 2 molekul (nukleofil dan alkil halida) keduanya terlibat dalam suatu step (tahap) penentu laju reaksi.

- Mengikuti kinetike reaksi order kedua,

laju reaksi = k [RX] [Nu:- ]

Ciri reaksi:- serangan nukleofil dari arah ‘belakang’- reaksi berjalan satu step, tanpa intermediate-Terjadi inversi konfigurasi (Inversi Walden)

13

Mekanisme reaksi:

14

Mekanisme reaksi:

Transistion state: tingkat transisi berenergi tinggi (tidak stabil dan tidak dapat diisolasi), melalui terbentuknya secara parsial ikatan C-Nu dan putusnya ikatan C-X.

17

DIAGRAM ENERGI REAKSI SN2

18

Laju reaksi kimia ditentukan oleh ∆G, yaitu perbedaan energi antara reaktan dan tingkat transisi.

Perubahan kondisi reaksi dapat mempengaruhi ∆G dengan 2 cara: a. Perubahan tingkat energi reaktanb. Perubahan tingkat energi pada tingkat transisi.

•Tingkat energi reaktan yang lebih tinggi akan mempercepat reaksi. •Tingkat energi pada senyawa transisi bertambah besar akan memperlambat reaksi (∆G lebih tinggi).

19

HAL–HAL YANG BERPENGARUH PADA REAKSI SN2 :

1.Hambatan sterik2.Reaktivitas nukleofil3.Reaktivitas ‘Leaving group’(= gugus pergi)4.Solven

1. Hambatan sterik

• Hambatan sterik mempengaruhi kemudahan nukelofil untuk mendekati substrat

• Semakin besar subtituen, semakin terlindungi atom karbon reaksi makin lambat

20

21

2. REAKTIVITAS NUKLEOFIL

•Semakin reaktif suatu nukleofil, biasanya reaksi semakin cepat •Basa yang lebih kuat umumnya adalah nukleofil yang lebih baik

•Nukleofilitas unsur-unsur dalam satu golongan pada periodik tabel meningkat dari atas ke bawah.

22

3. REAKTIVITAS ‘LEAVING GROUP’

Basa yang lemah (anion yang diturunkan dari asam yang kuat merupakan ‘Leaving group’ yang kuat.

23

4. EFEK SOLVEN

• Reaksi SN2 berjalan lambat dalam solven protik (hidroksilik), seperti H2O, R-OH (alkohol), dsb.

• Protik solven menurunkan reaktivitas kebanyakan nukleofil melalui ikatan hidrogen (hidrogen bonding), yang akan menstabilkan nukleofil ( sehingga E ↓ → dan ∆G ↑) kurang reaktif.

Anion (nukleofil) yang tersolvasi

24

Sebaliknya, solven aprotik (nonhidroksilik) yang polar akan meningkatkan efektivitas nukleofil, dan reaksi SN2 akan berjalan

lebih cepat.

Beberapa contoh solven aprotik polar:

• Asetonitril (CH3 – C≡N)•Dimentil sulfoksida (CH3)2SO

• Dimentilformamide [(CH3)2NCHO)]

__ aprotik solven---- protik solven

26

REAKSI SN1

•Unimolekuler, hanya satu molekul yang terlibat dalam step (tahap) penentu laju. |

•Reaksi SN1 mengikuti kinetika reaksi orde pertama, laju reaksi = K [RX]•Dalam reaksi SN1, ‘Leaving group’ secara spontan terdissosiasi

menghasilkan karbokation (ion karbonium), diikuti serangan yang cepat dari nukleofil (reaksi 2 step)

•Terjadi rasemisasi konfigurasi pada atom karbon

Reaksi SN1 kebanyakan terjadi pada substrat tersier.

Intermediet(=zat antara = zantara) adalah suatu molekul stabil, dapat diisolasi yang terbentuk pada proses reaksi.

A + B → C → D + E C = intermediet.

27

Mekanisme reaksi SN1

1. Dissosiasi spontan alkil bromida secara lambat (tahap penentu laju) menghasilkan intermediet karbo kation dan ion bromida.

2. Karbo kation(ion karbonium) bereaksi dengan nukleofil secara cepat menghasilkan produk netral.

30

HAL-HAL YANG BERPENGARUH PADA REAKSI SN1 1. Substrat Semakin stabil intemediet karbonation, semakin cepat reaksi SN1.

Urutan stabilitas ion karboniumBenzyl ≈ Allyl > tersier > sekunder > primer > karbonium metil

Karbokation benzyl dan allyl terstabilkan oleh efek resonansi.

Urutan stabilitas karbokation tersier, sekunder, primer dan karbonium metil adalah :

31

2. Leaving group(gugus pergi)

Semakin baik Leaving group, akan semakin cepat reaksi SN1. I:- > Br:- > Cl:- > H2Ö:

Reaksi SN1 sering dilakukan dibawah kondisi asam, dan air netral akan dilepas sebagai leaving group. Pada kasus ini, alkohol akan terprotonasi dan melepaskan air untuk membentuk ion karbonium.

32

Berbeda dengan reaksi SN2 dalam reaksi SN1, nukleofil tidak memainkan peranan utama. Mengapa??

Karena nukleofil tidak terlibat dalam tahap penentu laju reaksi.

Mis: pada reaksi t-butil alkhol → t-butil klorida, laju reaksinya sama, apakah X nya Cl, Br atau I.

3. NUKLEOFIL

4. SOLVENT

Solven dapat mempengaruhi laju reaksi. •Beberapa solven berinteraksi dengan ion karbonium dan menstabilkannya. Akibatnya, ∆G akan turun dan reaksi berjalan lebih cepat.•Solven, mis: air dan metanol adalah bagus untuk mensovasi ion karbonium, •non polar solvent, seperti hidrokarbon jelek dalam mensolvasi ion.

Anion (nukleofil) yang tersolvasi Solvasi karbokation oleh air

Efek solven pada reaksi SN1

__ aprotik solven---- protik solven

34

Alasan pengaruh solven pada reaksi SN1 dan SN2 berbeda.

Pada SN2, reaksi berjalan dengan cepat dalam polar aprotik solven, dan berjalan lebih lambat dalam protik solven, ( energi ground-state dari nukleofil yang menyerang diturunkan oleh adanya solvasi yang menyebabkan naiknya ∆G)

Pada reaksi SN1, reaksi berjalan baik pada polar protik soven, karena tingkat energi transition-state lebih diturunkan dibanding energi ground-state dari nukleofil.

35

REAKSI ELIMINASI ALKIL HALIDA

2 macam reaksi yang mungkin terjadi bila suatu nukleofil (basa Lewis) menyerang alkil halida :

1. Reagen menyerang atom karbon dan menggantikan halida(x)→ SN1 & SN2

2. Reagen menyerang hidrogen dan membebaskan HX untuk membentuk alkena.

→ E1 & E2

REAKSI E2 (= Reaksi Eliminasi Bimolekuler)

Pada banyak hal, analog dengan reaksi SN2Reaksi E2 mengikuti kinetika orde kedua karena baik nukleofil(basa) dan

alkil halida terlibat dalam tahap penentu laju.

Laju reaksi = K [ RX ] [ basa ]Reaksi E2 merupakan reaksi satu tahap tanpa terbentuk intermediet.

36

Mekanisme reaksi E2

Basa menyerang ikatan C-H tetangga dan mulai mengambil atom H, dan pada saat yang sama ikatan rangkap dua alkena mulai terbentuk dan gugus X mulai meninggalkan

Alkena terbentuk bila ikatan C-H sudah benar-benar putus dan gugus X telah terlepas dengan membawa sepasang elektron ikatan C-X

37

REAKSI E1 (= Reaksi Eliminasi Unimolekuler)

Pada banyak hal, analog dengan reaksi SN1

Reaksi E1 mengikuti kinetika orde kedua karena baik nukleofil (basa) dan alkil halida terlibat dalam tahap penentu laju.

Laju reaksi = K [ RX ]

Reaksi E2 merupakan reaksi dua tahap melalui terbentuknya intermediet ion karbonium.

38

Mekanisme reaksi E1

Hilangnya satu proton tetangga pada tahap yang cepat menghasilkan alkena. Pasangan elektron ikatan C-H membentuk ikatan alkena.

Dissosiasi yang spontan dari ‘leaving group’ menghasilkan intermediet karbokation. Reaksi ini merupakan tahap yang paling lambat (tahap penentu laju reaksi