Pengertian Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi adalah suatu reaksi penggantian gugus fungsional pada senyawa kimia tertentu dengan gugus fungsional yang lain. Dalam kimia organik, reaksi substitusi elektrofilik dan nukleofilik merupakan yang paling penting dan banyak digunakan. Reaksi substitusi organik dikategorikan menjadi beberapa tipe berdasarkan reagen yang berperan, apakah termasuk nukleofil atau elektrofil. Intermediet yang terlibat dalam reaksi substitusi dapat berupa karbokation, karbanion, atau radikal bebas.

Contoh Reaksi Substitusi

Contoh yang paling sederhana untuk reaksi substitusi adalah reaksi klorinasi metana. Produk yang dihasilkan merupakan haloalkana yaitu metil klorida.

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Jenis-jenis Reaksi Substitusi

Beberapa macam reaksi substitusi adalah:

Substitusi nukleofilik

Substitusi nukleofilik terjadi ketika reagen yang berperan adalah suatu nukleofil. Nukleofil adalah molekul yang dapat menyumbangkan sepasang elektron membentuk ikatan kimia dalam reaksi.

Suatu nukleofil bereaksi dengan zat alifatik pada reaksi substitusi nukleofilik alifatik Reaksi substitusi ini dapat melalui dua macam mekanisme, yaitu SN1 dan SN2 (baca : Perbedaan SN1 dan SN2).

Ketika zat yang bereaksi merupakan senyawa aromatik, maka reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi substitusi nukleofilik aromatik. Turunan asam karboksilat bereaksi dengan nukleofil dalam substitusi asil nukleofilik.

Substitusi elektrofilik

Substitusi elektrofilik terjadi ketika reagen yang berperan adalah suatu elektrofil. Elektrofil adalah molekul yang dapat menerima pasangan elektron. Reaksi substitusi elektrofilik biasanya terjadi ada senyawa aromatik, disebut dengan reaksi substitusi elektrofilik aromatik. Benzena lebih mudah melangsungkan reaksi substitusi elektrofilik daripada nukleofilik (baca : Reaksi Terhadap Benzena).

Substitusi radikal

Reaksi substitusi radikal melibatkan adanya radikal. Contohnya adalah reaksi Hunsdiecker berikut ini:

Substitusi organologam

Reaksi kopling adalah salah satu reaksi yang dikatalisis oleh logam dan melibatkan senyawa organologam RM dan halida organik R'X bereaksi dengan senyawa dengan tipe R-R'. Pada akhir reaksi terbentuk ikatan karbon-karbon baru.

REAKSI-REAKSI SENYAWA ORGANIKREAKSI-REAKSI ORGANIK PADA ALKANA,ALKENA DAN ALKUNA

Reaksi-reaksi senyawa organik digolongkan dalam beberapa tipe, yaitu:

1. Reaksi substitusi    a. Reaksi substitusi nukleofilik    b. Reaksi substitusi elektrofilik2. Reaksi adisi3. Reaksi eliminasi4. Reaksi oksidasi   Aspek-aspek dasar dalam reaksi senyawa organic

Nukleofil dan elektrofilPada proses heterolisis akan terjadi nukleofil dan elektrofil.a. Nukleofil adalah spesies (atom / ion/ molekul) yang kaya elektron, sehingga dia tidaksuka akan elektron tetapi suka akan nukleus (inti yang kekurangan elektron).Contoh :

                       

b. Elektrofil adalah spesies (atom / ion / molekul) yang kekurangan elektron, sehingga ia suka akan elektron. Contoh :

          Menurut konsep asam basa Lewis nukleofil adalah suatu basa, sedangkan elektrofil adalah suatu asam. Reaksi senyawa karbon pada dasarnya adalah reaksi antara suatu nukleofil dengan suatu elektrofil.

Reaksi-reaksi Organik1.Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi terjadi apabila sebuah atom atau gugus yang berasal dari pereaksi menggantikan sebuah atom atau gugus dari molekul yang bereaksi. Reaksi substitusi dapat terjadi pada atom karbon jenuh atau tak jenuh.

           a. Reaksi substitusi nukleofilik

Pada reaksi substitusi nukleofilik atom/ gugus yang diganti mempunyaielektronegativitas lebih besar dari atom C, dan atom/gugus pengganti adalah suatu nukleofil, baik nukleofil netral atau nukleofil yang bermuatan negatif.

        

b. Reaksi substitusi elektrofilikBenzena memiliki rumus molekul C6H6, dari rumus molekul tersebut benzena

termasuk golongan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Namun ternyata benzena mempunyai sifat kimia yang berbeda dengan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Beberapa perbedaan sifat benzena dengan senyawa hidrokarbon tidak jenuh adalah diantaranya bahwa benzena tidak mengalamireaksi adisi melainkan mengalami reaksi substitusi. Pada umumnya reaksi yang terjadi terhadap molekul benzena adalah reaksi substitusi elektrofilik, hal ini disebabkan karena benzena merupakan molekul yang kaya electron.            Ada 4 macam reaksi substitusi elektrofilik terhadap senyawa aromatik,yaitu :

           2.Reaksi Adisi

Reaksi adisi terjadi pada senyawa tak jenuh. Molekul tak jenuh dapat menerimatambahan atom atau gugus dari suatu pereaksi. Dua contoh pereaksi yang mengadisi pada ikatan rangkap adalah brom dan hidrogen. Adisi brom biasanya merupakan reaksi cepat, dan sering dipakai sebagai uji kualitatif untuk mengidentifikasi ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Reaksi adisi secara umum dapat digambarkan sebagai berikut:

                Contoh :

3.Reaksi EliminasiReaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Dalam reaksi ini terjadi

penghilangan 2 atom atau gugus untuk membentuk ikatan rangkap atau struktur siklis. Kebanyakan reaksi eliminasi menyangkut kehilangan atom bukan karbon. Reaksi eliminasi secara umum :

Contoh nya yaitu dehidrogenisasi alkana :

4.Reaksi OksidasiSuatu senyawa alkana yang bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida dan air

disebut dengan reaksi pembakaran. Perhatikan persamaan reaksi oksidasi pada senyawa hidrokarbon berikut.CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)

Reaksi pembakaran tersebut, pada dasarnya merupakan reaksi oksidasi. Pada senyawa metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) mengandung satu atom karbon. Kedua senyawa tersebut harus

memiliki bilangan oksidasi nol maka bilangan oksidasi atom karbon pada senyawa metana adalah –4, sedangkan bilangan oksidasi atom karbon pada senyawa karbon dioksida adalah +4.Bilangan oksidasi atom C pada senyawa karbon dioksida meningkat (mengalami oksidasi), sedangkan bilangan oksidasi atom C pada senyawa metana menurun.

REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK AROMATIK1. PendahuluanPada kondisi reaksi biasa pada dasarnya senyawa aromatik tidak reaktif terhadap serangan nukleofil. Sejauh ini reaksi senyawa aromatik terfokus pada substitusi elektrofilik aromatik. Meskipun demikian suatu arl halida dapat mengalami substtusi nukleoflk aromatik.

Meskpun reaks datas nampaknya serupa dengan reaks SN1 dan SN2, namun reaks di atas sangatlah berlainan dan berlainan juga dengan reasksi elektrifilik2. Pembahasan mengenai reaksi nukleofilik aromatikBeberapa kelompok senyawa aromatik yang dapat mengalami substitusi nukleofilik dengan mudah adalah sebagai berikut. 1. Senyawa aromatik yang mengikat gugus penarik elektron pada posisi orto atau para terhadap gugus pergi. 2. Senyawa aromatik yang dalam reaksinya dengan nukleofil tertentu di bawah pengaruh basa kuat melalui pembentukan hasil antara benzuna atau aruna. 3. Garam-garam diazonium, yang reaksinya dengan nukleofil memberikan hasil yang berupa substitusi atom N gugus diazonium oleh nukleofil. Substitusi nukleofilik pada senyawa aromatik umumnya berlangsung dua tahap, yaitu: 1. Serangan nukleofil pada senyawa aromatik yang berlangsung lambat dan membentuk hasil antara karbanion. 2. Tahap lepasnya gugus pergi dari karbanion yang berlangsung dengan cepat. Pada reaksi substitusi nukleofilik aromatik yang melalui tahap pembentukan hasil antara benzuna dan aruna, reaksinya berlangsung melalui mekanisme reaksi eleminasi-adisi. Pada substitusi nukleofilik garam-garam diazonium reaksinya berlangsung dengan mekanisme sn1.Mekanisme substitusi aromatik nukleofilik diprediksi berjalan dari dua jalur beriut. Pertama melalui zat-antara karbanion. Jika cincin itu teraktifkan terhadap substitusi nukleofilik oleh suatu gugus yang menarik elektron, maka reaksi berjalan dua tahap. 1) adisi nukleofil untuk membentuk suatu karbanion, 2) lepasnya ion halida.

Meskipun zat antara karbanion tak stabil dan reaktif, namun dapat distabilkan oleh resonansi penyebaran muatan negative oleh gugugs-gugus penarik elektron. Struktur resonansi zat antara ini menunjukan bahwa substituen-o atau –p penarik elektron lebih

menstabilkan karbanion itu dari pada substituen –meta. Bila substituen itu-o atau –p, maka muatan negatif itu akan berdampingan dengan gugus penarik elektron dalam salah satu struktur resonansi.

Reasi umum sebstitusi senyawa aromatik nukleofilik

Berikut merupakan contoh mekanisme reasi substitusi nuklefilik aromatik dari 2,4-dinitrochlorobenzene

Jika tidak ada substituen penarik elektron pada cincin, substitusi nukleofilik aromatik sangat sulit. Dalam hal ini, mekanisme tersebut dianggap melewati zat antara benzuna

Struktur benzuna tidak mirip dengan alkuna, keduanya memiliki ikatan sigma sp2-sp2 yang tumpang tindih dengan p-p. Kedua ikatan ini sama seperti dalam benzena. Pembentukan zat antara benzuna dalam reaksi klorobenzena dengan NaNH2 dalam NH3 diprediksi melaluimmekanisme berikut:

Senyawa benzuna dapat melakukan reaksi adisi dengan cepat dengan suatu nukleofil yang dapat menghasilkan suatu karbanion yang dapat mengambil sebuah proton dari NH3 untuk menghasilkan produk.