Pembentukan ikatan C-C, Penyerangan Elektrofilik dan Nukleofilik

Pembentukan Ikatan karbon-Karbon (C-C)

Pembentukan ikatan antara dua atom digambarkan dengan kemajuan overlap orbital-orbital atom yang membentuk ikatan., pembentukan ikatan C-C bisa terjadi melalui beberapa reaksi:

ü  Reaksi antara karbon nukleofil dan karbon elektrofil, seperti pada gambar di bawah ini : 

ü  Reaksi radikal bebas tetapi dalam sintesis tidak digunakan karena reaksi yang tak terkenali dapat menyebabkan reaksi berantai:

ü  Reaksi adisi pada ikatan rangkap yakni:

1. Hidroksilasi Alkena

Merupakan peristiwa adisi gugus –OH pada kedua karbon ikatan rangkap. Dapat terjadi dengan mereaksikan alkena dengan osmium tetroksida. Reaksi terjadi secara syn stereokimia dan menghasilkan 1,2-dialkohol, atau disebut diol. Hidroksilaksi alkena tidak melibatkan pembentukan intermediet karbokation tetapi intermediet cyclic osmate yang terbentuk dalam satu tahap adisi OSO4 pada alkena. Cyclic osmat ini kemudian dipecah menggunakan sodium bisulfat (NaHSO3).

2. Reaksi ozonolisis

        Ozon (O3) biasanya digunakan untuk memecah ikatan rangkap dalam alkena. Ozon dapat mengadisi dengan cepat pada alkena membentuk intermediet molozonide

yang dengan cepat pula mengalami penataan ulang membentuk ozonida. Ozonida kemudian diperlakukan dengan reduktor seperti logam zinc dalam asam asetat untuk mengubahnya menjadi senyawa karbonil. Hasil akhir ozonolisis adalah pecahnya ikatan rangkap C=C dan digantikan dengan ikatan rangkap dengan oksigen.

Penyerangan Nukleofil

Di dalam substitusi nukleofilik, pereaksi penyerang (nukleofil) membawa sepasang elektron kepada substrak, menggunakan pasangan elektron tersebut untuk membentuk ikatan baru, dan gugus-pergi (nucleofuge) pergi menjauh dengan membawa satu pasangan elektron.

  Ø  Mekanisme SN2

SN2 adalah simbol yang diberikan untuk substitusi nuklefilik bimolekul. Di dalam mekanisme ini terdapat serangan pada sisi belakang, nukleofil mendekati substrat dari posisi 180° menjauh dari gugus-pergi. Reaksi tersebut adalah proses satulangkah tanpa spesies-antara, ikatan C-Y terbentuk bersamaan dengan putusnya ikatan C-X.

Mekanisme SN2

Energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan C-X disuplai oleh energi pembentukan ikatan C-Y yang terjadi secara bersamaan dengannya. Pada saat keadaan transisi tercapai, atom karbon pusat segera berubah dari hibrida sp³ menjadi hibrida sp2 dengan orbital p yang tegak lurus pada bidang datar. Satu cuping (lobe) orbital p overlap dengan orbital nukelofil dan cuping yang lain overlap dengan orbital gugus-pergi. Inilah sebabnya sehingga di dalam mekanisme SN2 tidak pernah ditemukan serangan nukleofil dari sisi depan (sisi di mana gugus-pergi akan pergi). Selama keadaan transisi, ketiga gugus yang tidak bereaksi akan sebidang dengan atom karbon pusat. Keempatnya benar-benar akan sebidang jika gugus yang masuk sama dengan gugus yang keluar.

  Ø  Mekanisme SN1

Tahap pertama reaksi SN1 adalah langkah lambat ionisasi substrat, dan langkah ini sebagai langkah penentu kecepatan reaksi. Langkah kedua adalah reaksi cepat antara zat-antara dengan nukleofil. Proses ionisasi selalu dibantu oleh pelarut karena kebutuhan energi untuk memutuskan ikatan sebagian besar dipenuhi oleh solvasi R+ dan X. Di dalam sistem tanpa pelarut, proses sederhana ini tidak akan terjadi, kecuali suhu ditinggikan. Kebanyakan reaksi SN1, beberapa produk terbentuk bukan dari karbokation bebas melainkan dari pasangan-pasangan ion. Menurut konsepnya, reaksi SN1 berlangsung dalam cara:

Mekanisme SN1

Dalam hal ini, spesies 5 adalah pasangan ion yang rapat, 6 adalah pasangan ion yang terpisah atau tersekat oleh pelarut, dan 7 adalah pasangan ion yang tarurai (masing-masing ion dikerumuni oleh molekul-molekul pelarut). Di dalam spesies 5 dan 6, X- disebut counterion atau gegenion. Produk reaksi dapat dihasilkan dari serangan nukleofil dalam tahap yang mana saja. Serangan nukleofil pada spesies 5 akan menghasilkan produk inversi karena nukleofil tidak dapat menyerang dari sisi di mana X- berada.

Penyerangan Elektrofil

Pereaksi yang mengambil pasangan elektron disebut elektrofil dan reaksinya disebut elektrofilik. Dengan mekanisme:

Mekanisme SE

Reaksi elektrofilik biasanya terjadi pada senyawa aromatis yang dimana telah dijelaskan pada materi sebelumnya.

Forum Diskusi:

1. Pada pembentukan Ikatan karbon-Karbon (C-C) reaksi radikal jarang digunakan untuk sintesis mengapa demikian?

2. Apa yang menyebabkan senyawa aromatik jarang mengalami substitusi nukleofil?

3. Apa yang menjadi faktor penting suatu reaksi dapat mengalami penyerangan elektrofil maupun nukleofil?

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden, R.J dan J.S. Fessenden. 1982. Organic Chemistry Third Edition. Jakarta : Erlangga.

Firdaus, 2013, Kimia Organik Fisik II. Makassar: Universitas Hasanuddin.

Hart, H., Crain,L.E., Hart,D.J. 2003. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga.