MEKANISME REAKSI ADISI ELEKTROFILIK PADA SENYAWA ORGANIK TAK JENUH

MEKANISME REAKSI ADISI ELEKTROFILIK PADA SENYAWA ORGANIK TAK JENUH

 

Setelah membahas mengenai mekanisme reaksi substitusi dan eliminasi nukleofil pada alkil halide dan alcohol, sekarang kita akan membahas mengenai reaksi adisi elektrofil pada senyawa tak jenuh.

A. Pengertian Reaksi Adisi

            Reaksi adisi adalah reaksi pemutusan ikatan rangkap (pengubahan ikatan rangkap menjadi ikatan kovalen tunggal ). Reaksi adisi merupakan reaksi dimana dua buah molekul bergabung menghasilkan molekul yang lebih besar. Tidak ada yang hilang selama proses  berlangsung. Semua atom dari molekul awal dapat ditemukan pada molekul hasil  penggabungan.

Biasanya satu molekul yang terlibat mempunyai ikatan rangkap. Contoh reaksi adisi adalah reaksi antara etena dengan gas klorin membentuk 1,2-dikloroetana.

 

Reaksi adisi hanya terbatas pada molekul yang mempunyai ikatan rangkap, seperti alkena dan alkuna. Molekul yang mempunyai ikatan rangkap karbon-hetero seperti gugus karbonil(C=O) atau Amina (C=N) dapat melangsungkan reaksi adisi karena juga mempunyai ikatan rangkap. Reaksi adisi merupakan kebalikan dari reaksi eliminasi. Sebagai contoh, reaksi hidrasi alkena dan dehidrasi alkohol merupakan pasangan reaksi adisi-eliminasi.

2. Reagen Elektrofilik

            Reagen elektrofilik  merupakan reagen yang kekurangan electron sehingga afinitas electron menjadi berkurang. Reagen elektrofilik dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu elektrofil positif dan elektrofil negative. Contoh elktrofil positif yaitu proton,kation, dan karbon radikal yang mempunyai muatan seperti ion karbonium.

            Meskipun elektrofil negative kekurangan electron, namun tidak mempunyai muatan. Contoh elektrofil negative adalah AlCl₃ , ZnCl₂ , diklorokarbena dan radikal karbon yang mempunyai enam electron pada kulit terluarnya yang dikenal dengan nama karbena yang stabil.

3. Adisi Elektrofilik HX pada Alkena

Dasar untuk memahami reaksi adisi alektrofilik HX (halida asam) pada alkena adalah: alkena dapat bertindak sebagai nukleofil dalam reaksi polar. Ikatan rangkap karbon-karbon kaya akan elektron dan dapat disumbangkan kepada spesies elektrofilik. Contohnya reaksi 2-metilpropena dengan HBr menghasilkan 2-bromo-2-metilpropana.

Reaksi dimulai dengan serangan elektrofil (HBr) pada ikatan π. Dua elektron π akan membentuk satu ikatan σ antara hidrogen dari HBr dengan karbon ikatan rangkap. Hasilnya adalah intermediet karbokation yang bersifat elektrofilik, sehingga dapat bereaksi dengan nukleofil dengan menerima pasangan elektron bebas dari nukleofil tersebut. Disini yang bertindak sebagai nukleofil adalah Br-. Karbokation bereaksi dengan Br-menghasilkan ikatan C-Br dan menghasilkan produk akhir reaksi adisi.

 

 

Diagram energi reaksi adisi elektrofilik memiliki dua puncak transition state yang dibatasi oleh pembentukan intermediet karbokation. Tingkat energi intermediet lebih tinggi dibandingkan tingkat energi alkena awal, tetapi keseluruhan reaksi adalah eksergonik (ΔG⁰ bernilai negatif). Tahap pertama, protonasi alkena menghasilkan intermediet kation, berjalan relatif lambat. Akan tetapi sekali terbentuk, karbokation tersebut dengan cepat bereaksi dengan nukleofil dan menghasilkan produk akhir reaksi adisi

 

Reaksi adisi elektrofilik tidak hanya untuk HBr saja, tetapi bisa juga menggunakan HCl dan HI.

 

4. Orientasi Adisi Elektrofilik: Aturan Markovnikov

Kita lihat lagi reaksi antara 2 metilpropena dengan  HBr. Semestinya akan terbentuk dua produk dari reaksi adisi yang berlangsung, yaitu 1-bromo-2-metilpropana dan 2-bromo-2-metilpropana. Pada kenyataannya tidaklah demikian, yang terbentuk hanya 2-bromo-2-metilpropana.

 

Seorang ahli kimia Rusia, Vladimir Markovnikov, pada tahun 1969 mengusulkan suatu aturan yang kemudian dikenal dengan aturan Markovnikov, yaitu: Pada reaksi adisi HX pada alkena, hidrogen menyerang karbon yang kurang tersubstitusi, sedangkan X menyerang karbon yang lebih tersubstitusi.

Ketika terdapat alkena di mana karbon-karbon yang memiliki ikatan rangkap mempunyai substituen dengan derajat yang sama maka terbentuk produk campuran

 

Oleh karena karbokation terlibat sebagai intermediet dalam reaksi ini maka aturan Markovnikov dapat diulangi: Dalam reaksi adisi HX pada alkena, karbokation yang lebih tersubstitusi akan terbentuk sebagai intermediet dari pada yang karbokation yang kurang tersubstitusi.

 

Halida asam (HX) dapat juga mengadisi alkena dengan mekanisme yang mirip seperti di atas. Umumnya reaksinya menghasilkan produk adisi Markovnikov. Misalnya adisi HBr pada alkena, di mana Br akan mengadisi pada atom karbon yang lebih tersubstitusi (aturan Markovnikov). Akan tetapi jika terdapat O₂ atau perksida (ROOR), adisi HBr berjalan dengan mekanisme radikal bebas, bukan dengan mekanisme ion. Reaksinya dinamai adisi nonMarkovnikov.

 

Stabilitas radikal bebas seperti halnya karbokation, berurutan sebagai: tersier > sekunder > primer. Pada contoh di atas, hasil adisi radikal bebas ialah 1-bromopropana bukan 2-bromopropana. Hidrogen klorida tidak menjalani adisi radikal bebas kepada alkena karena relatif lambatnya pemecahan homolisis HCl menjadi radikal bebas. Hidrogen iodida juga tidak menjalani reaksi ini karena adisi radikal I kepada alkena bersifat endoterm dan terlalu perlahan untuk mendukung reaksi berantai.

5. Postulat Hammond

Materi penting dalam memahami reaksi adisi elektrofilik :

a. Adisi elektrofilik pada alkena asimetris akan menghasilkan karbokation yang lebih tersubstitusi yang kemudian dengan cepat bereaksi dengan nukleofil menghasilkan produk akhir.

b.Urutan stabilitas karbokation adalah: karbokation tersier > sekunder > primer > metil.

PERMASALAHAN

Disini saya memiliki 3 permasalahan :

1. Bagaimana postulat Hammond dapat diterapkan dalam reaksi adisi elektrofilik?

2. Mengapa reaksi adisi hanya terbatas pada molekul yang mempunyai ikatan rangkap, seperti alkena dan alkuna ?

3. Disini ada pernyataan : “Tingkat energi intermediet karbokation lebih tinggi dibandingkan tingkat energi alkena awal, tetapi keseluruhan reaksi adalah eksergonik (ΔG⁰ bernilai negatif)”, dapatkah anda menjelaskan maksud dari kalimat tersebut ?