MEKANISME REAKSI ELIMINASI PADA ALKOHOL DAN ALKIL HALIDA

MEKANISME REAKSI ELIMINASI PADA ALKOHOL DAN ALKIL HALIDA

Sebelum mempelajari lebih jauh mekanisme reaksi eliminasi pada alcohol dan alkil halide, pertama-tama kita harus mengetahui apa itu reaksi eliminasi. Reaksi eliminasi merupakan reaksi peruraian suatu molekul menjadi molekul-molekul lain di mana salah satu molekul dikatakan tereliminasi. Reaksi eliminiasi dapat juga dikatakan sebagai reaksi pembentukan ikatan rangkap dari ikatan tunggal (kebalikan dari reaksi adisi). Pada reaksi eliminasi terjadi penyingkiran beberapa atom/gugus atom yang terikat pada atom-atom C yang berdekatan. Berikut sedikit contoh reaksi-reaksi eliminasi :

Reaksi eliminasi H₂ dari alkana menjadi alkena

CH₃-CH₂-CH₃ --> CH₃ - CH = CH₂ + H₂

Reaksi eliminasi air (dehidrogenasi) dari alkohol 

Alkohol dapat bereaksi membentuk alkena dengan bantuan katalis H₂SO₄ pekat berlebih pada suhu 180^o

CH₃ - CH₂ - OH --> CH₂ = CH₂ + H₂O

Reaksi eliminasi HX dari haloalkana (dehidrohalogenasi)

Haloalkana R - X dapat bereaksi dengan gugus - OH yang larut dalam alkohol seperti NaOH etanolis membentuk alkuna.

 

1. REAKSI ELIMINASI ALKIL HALIDA

            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 eliminasi juga mempunyai dua mekanisme, yaitu mekanisme E2 dan E1.

Mekanisme E2 ( Bimolekuler )

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 CH dan CX tersusun sempurna yang memudahkan pertumpang tindihan orbital dalam pembentukan ikatan baru.

Mekanisme E1 ( Unimolekuler )

Mekanisme E1 mempunyai tahap awal yang sama dengan mekanisme SN1. Tahap lambat atau penentuan ialah tahap ionisasi dari substrat yang menghasilkan ion karbonium.

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).

B. REAKSI ELIMINASI ALKOHOL

            Alcohol seperti alkil halide, bereaksi eliminasi dan menghasilkan alkena. Karena air dilepaskan dalam eliminasi ini, maka reaksi ini disebut reaksi dehidrasi.

Meskipun sering dipilih asam sulfat sebagai katalis, namun asam kuat apa saja dapat menyebabkan dehidrasi suatu alcohol. Eliminasi merupakan reaksi samping yang prevalen dalam reaksi substitusi antara alcohol dan HX.

Untuk alcohol sekunder dan tersier, dehidrasi mengikuti jalur E1. Gugus hidroksil diprotonkan, sebuah karbokation terbentuk dengan lepasnya sebuah molekul air, dan kemudian sebuah proton dibuang untuk menghasilkan alkena. Sedangkan alcohol primer melalui reaksi E2.

Perhatikan dehidrasi 2-pentanol, suatu alcohol sekunder yang menjalani suatu reaksi E1 yang khas.

 

Dalam tahap ke 2, karbokation kehilangan proton. Dalam tahap ini juga keadaan transisi terbentuk ikatan rangkap parsial ( sebagian ). Jika dapat terbentuk dari 1 alkena, maka suatu reaksi E1 yang khas akan menghasilkan secara lebih melimpah, alkena yang lebih tersubstitusi, karena lebih stabil. Secara tidak langsun perlu diingat bahwa reaksi E2 biasanya juga menghasilkan alkena yang lebih stabil.

C. STRUKTUR DAN REAKTIVITAS

            Kondisi yang dapat mempercapat reaksi SN1 juga dapat mempercepat terjadinya reaksi E1. Demikian pula kondisi yang dapat mempercepat reaksi SN2 dapat mempercepat reaksi E2.

1. Aturan Saytseff

            Menurut aturan ini, reaksi eliminasi suatu alkil halida akan menghasilkan senyawa tak jenuh yang mempunyai jumlah substituent yang paling banyak. Eliminasi saytseff dapat dijelaskan berdasarkan kestabilan relative keadaan transisi untuk membentuk olefin. Pengaruh hiperkonjugasi suatu gugus alkil akan menurunkan energy keadaan transisi terhadap alkena yang memiliki substituent yang banyak.

2. Aturan Hoffman

            Suatu senyawa bermuatan seperti tetra-alkil ammonium atau garam tri-alkil sulfonium akan mengalami reaksi eliminasi dimana produk yang disukai ialah senyawa ikatan tak jenuh yang mempunyai jumlah substituent yang paling sedikit.

Reaksi E1 dipengaruhi factor-faktor berikut :

a. kestabilan dari ion karbonium

b. banyaknya substituent pada ikatan rangkap

c. sterik efek, molekul yang kurang crowded dalam bentuk ion karbonium

d. pelarut polar memudahkan terbentuk ion karbonium.

Reaksi E2 dipengaruhi factor-faktor :

a. jika ada gugus penarik electron pada substratnya, sehingga memudahkan mengeliminasi hydrogen pada posisi β. Adanya gugus fenil pada posisi β juga akan meningkatkan kecepatan reaksi.

b. factor sterik juga akan meningkatkan kecepatan reaksi E2, dimana dengan banyaknya substituent berarti semakin banyak atom H yang dapat diserang atau dieliminasi sehingga akan makin banyak kemungkinan produk eliminasi.

Disini saya memiliki 4 permasalahan :

1. Pada umumnya gugus yang tereliminasi dari substratnya pada reaksi eliminasi adalah elektrofil dan Nukleofil, dapatkah anda jelaskan mengapa ? dan berikan contoh dari elktrofil dan nukleofil tersebut !

2. Mengapa perubahan reagen pada reaksi eliminasi E1 pada alkil halide tidak mempengaruhi !

3. Pada aturan reaksi eliminasi Saytseff, mengapa alcohol yang tereliminasi lebih suka menghasilkan produk berkonjugasi dibandingkan produk tak berkonjugasi, jelaskan !

4. Seperti yang tertulis diatas, 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. Pada kondisi seperti apa reaksi eliminasi lebih dominan ?

SUMBER :

Hart, crain. 2003. Kimia Organik edisi kesebelas. Jakarta : Erlangga.

Riswayanto. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga.