Jika alkil halida mempunyai atom hidrogennya pada
atom karbon yang bersebelahan dengan karbon pembawa halogen akan bereaksi
dengan nukleofil, maka
terdapat dua kemungkinan reaksi yang bersaing, yaitu substitusi dan eliminasi.
Pada
reaksi substitusi, nukleofil menggantikan halogen (lihat pers. 5.5). Pada reaksi
eliminasi (pers. 5.6), halogen X dan hidrogen dari atom karbon yang bersebelahan
dieliminasi dan ikatan baru terbentuk di antara karbon-karbon
yang pada mulanya membawa X dan H. Proses eliminasi adalah cara umum
yang
digunakan dalam pembuatan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan rangkap.
Seringkali reaksi substitusi dan eliminasi terjadi secara bersamaan pada pasangan
pereaksi nukleofil dan substrat yang sama. Reaksi mana yang dominan, bergantung
pada kekuatan nukleofil, struktur substrat, dan kondisi reaksi. Seperti halnya
dengan reaksi substitusi, reaksi elimanasi juga mempunyai dua mekanisme, yaitu
mekanisme E2 dan E1.
Mekanisme
E2
Reaksi E2 adalah proses satu tahap. Nukleofil
bertindak sebagai basa dan mengambil
proton (hidrogen) dari atom
karbon yang bersebelahan dengan karbon pembawa
gugus pergi. Pada waktu yang
bersamaan, gugus pergi terlepas
dan ikatan rangkap dua terbentuk.
Konfigurasi yang terbaik untuk reaksi E2 adalah
konfigurasi dimana hidrogen yang akan tereliminasi dalam posisi anti dengan gugus pergi. Alasannya ialah bahwa
pada posisi tersebut orbital ikatan C-H dan C-X tersusun sempurna yang
memudahkan pertumpangtindihan orbital dalam pembentukan ikatan baru.
Mekanisme
E1
Mekanisme E1 mempunyai tahap awal yang sama dengan
mekanisme SN1. Tahap lambat atau penentuan ialah tahap ionisasi dari substrat
yang menghasilkan ion karbonium (bandingkan dengan pers. 5.3).
Kemudian, ada dua kemungkinan reaksi untuk ion karbonium. Ion bisa bergabung dengan nukleofil (proses SN1) atau atom karbon bersebelahan dengan ion karbonium melepaskan protonnya, sebagaimana ditunjukkan dengan panah lengkung, dan membentuk alkena (proses E1).
Kemudian, ada dua kemungkinan reaksi untuk ion karbonium. Ion bisa bergabung dengan nukleofil (proses SN1) atau atom karbon bersebelahan dengan ion karbonium melepaskan protonnya, sebagaimana ditunjukkan dengan panah lengkung, dan membentuk alkena (proses E1).
Sekarang mari kita lihat dengan contoh-contoh
bagaimana reaksi-reaksi substitusi dan eliminasi bersaing.
PERSAINGAN
SUBSTITUSI DAN ELIMINASI
Ditinjau reaksi antara alkil halida dengan kalium
hidroksida yang dilarutkan
dalam
metil alkohol. Nukleofilnya adalah ion hidroksida, OH-, yaitu nukleofil kuat dan
sekaligus adalah basa kuat. Pelarut alkohol kurang polar jika dibandingkan dengan
air. Keadaan-keadaan ini menguntungkan proses-proses SN2 dan E2 jika dibandingkan
dengan SN1 dan E1. Misalnya, gugus alkil pada alkil halida adalah primer, yaitu
1-bromobutana. Kedua
proses dapat terjadi.
Hasilnya
adalah campuran 1-butanol dan 1-butena. Reaksi SN2 cenderung terjadi jika digunakan
pelarut yang lebih polar (air), konsentrasi basa yang sedang, dan suhu sedang.
Reaksi E2, cenderung terjadi jika digunakan pelarut yang kurang polar, konsentrasi
basa yang tinggi, dan suhu tinggi.
Seandainya kita mengganti alkil halida primer
menjadi tersier, reaksi substitusi akan terhambat (ingat, urutan reaktivitas
untuk reaktivitas SN2 adalah 10 >20 >> 30).
Tetapi, reaksi eliminasi akan cenderung terjadi karena hasilnya adalah alkena
yang lebih tersubtitusi. Pada kenyataannya, dengan t-butil bromida, hanya proses E2
yang terjadi.
Jadi, bagaimana kita mengubah butil bromida tersier
menjadi alkoholnya? Kita tidak menggunakan ion hidroksida, melainkan air. Air merupakan
basa yang lebih lemah daripada ion hidroksida, sehingga reaksi E2 ditekan. Air
juga merupakan pelarut polar, yang menguntungkan mekanisme ionisasi. Dalam hal
ini, E1 tidak dapat dihindari sebab persaingan antara E1 dan SN1 cukup berat.
Hasil utama adalah hasil subtitusi (80%), tetapi eliminasi masih terjadi (20%).
Hasil utama adalah hasil subtitusi (80%), tetapi eliminasi masih terjadi (20%).
Ringkasannya, halida
tersier bereaksi dengan basa kuat dalam pelarut nonpolar memberikan eliminasi
(E2), bukan subtitusi. Dengan basa lemah dan nukleofil lemah, dan dalam pelarut
polar, halida tersier memberikan hasil utama subtitusi (SN1), tetapi sedikit
eliminasi (E1) juga terjadi. Halida primer bereaksi hanya melalui mekanisme-mekanisme
SN2 dan E2, karena mereka tidak terionisasi menjadi ion karbonium. Halida
sekunder menempati kedudukan pertengahan, dan mekanisme yang terjadi sangat dipengaruhi oleh keadaan reaksi. Halida-halida sekunder dapat bereaksi melalui mekanisme SN1 dan SN2 secara serentak.
selain dari halida primer, sekunder dan tersier, faktor apa lagi yang akan mempengaruhi persaingan antara reaksi eliminasi dan substitusi ?
BalasHapusassalamualaikum, laili dari artikel diatas, saya ingin menanyakan kapan dan pada saat yang bagaimana reaksi substitusi dan eliminasi ini terjadi ? terima kasih
BalasHapusAsalamualaikum Nurlaili, pada artikel diatas anda menjelaskan tentang mekanisme reaksi eliminasi. yang ingin saya tanyakan,apakah mekanisme SN2 sama dengan E2 dan SN1 sama dengan E1 ?
BalasHapusKomentar ini telah dihapus oleh pengarang.
BalasHapusmaaf saudari laili, saya sudah membaca postingan anda dimana anda menyebutkan bahwa alkil halida tersier akan menghambat reaksi substitusi, tapi malah mempercepat reaksi eliminasi. menga hal itu dapat terjadi? mohon dijelaskan..
BalasHapusAssalamualaikum laili, artikel yang menarik. namun disinisana ada sedikit pemasalah yang mana pada reaksi E2 cenderung menggunakan basa kuat, bukan asam atau basa lemah,mohon penjelasannya? terimakasih
BalasHapus