MATERI 4 : GUGUS PERGI DAN PENGARUH GUGUS TETANGGA

Reaksi substitusi merupakan suatu reaksi dimana satu atom ion atau gugus disubstitusikan untuk menggantikan ion, atom atau gugus lain.

HO^-  +  CH₃CH -  Br  → CH₃CH₂ – OH + Br^-

Ion hidroksida     bromo etana        etanol

  Dalam reaksi substitusi alkil halide, halide itu disebut gugus pergi yang baik (leaving group). Suatu istilah yang berarti gugus apa saja yang dapat digeser dari ikatan-ikatannya dengan suatu atom karbon.

Spesiasi yang menyerang suatu alkil halide dalam suatu reaksi substitusi disebut nukleofil (nucleophile/ pencinta nucleus) sering dilambangkan dengan Nu. Dalam persamaan reaksi diatas , OH^- dan CH₃O^-  adalah nukleofil. Umumnya sebuah nukleofil adalah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat positif.Substitusi oleh nukleofil disebut substitusi nukleofil atau pengganti nukleofil.

Pada kimia organic maupun anorganik, substitusi nukleofil adalah suatu kelompok dasar reaksi substitusi, dimana sebuah nukleofil yang kaya electron, secara selektif berikatan dengan atau menyerang muatan positif dari sebuah gugus kimia atau atom yang disebut gugus lepas.
Bentuk reaksi umum ini adalah :
  

  

Dengan Nu menandakan nukleofil, yang menandakan pasanganelektron, serta R-X menandakan substrat dengan gugus pergi ke X. Pada reaksi tersebut, pasangan electron dari nukleofil menyerang substrat membentuk ikatan baru. Sementara gugus  pergi melepaskan diri bersama dengan sepasang electron. Produk utamanya adalah R- Nu. Nukleofil dapat memiliki muatan listrik negative ataupun netral. Sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif. Contoh substitusi nukleofilik adalah hidrolisis alkil bromide (R – Br) pada kondisi basa, dimana nukleofilnya adalah OH^- dan gugus perginya adalah Br^-.

R – Br + OH^-  →  R – OH + Br^-

Reaksi substitusi nukleofilik sangat dijumpai pada kimia organic dan reaksi-reaksi ini dapat dikelompokkan sebagai reaksi reaksi yang terjadi pada karbon alifatik atau pada karbon aromatic atau karbon tak jenuh lainnya.

Pada reaksi substitusi nukleofilik, efek gugus tetangga didefinisikan sebagai gugus yang memberikan suatu reaksi intermediate yang baru pada pusat reaksi. Untuk reaksi substitusi seperti dibawah, X sebagai gugus tetangga berperan dalam penyerangan nukleofilik intramolekul sehingga melepaskan Y sebagai gugus pergi, yang kemudian diikuti oleh substitusi intermolekul.

Hasil dari efek gugus tetangga ini ialah pembentukan produk substitusi dengan konfigurasi yang berlawanan dengan konfigurasi yang seharusnya terjadi pada SN2, dimana reaksi SN2 pada umumnya membentuk konfigurasi yang berlawanan dengan substrat. Dengan adanya partisipasi gugus tetangga, konfigurasi produk sama dengan substrat.
Efek dari gugus tetangga ini juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi. Jika suatu gugus tetangga mempengaruhi reaksi melalui suatu jalan yang menyebabkan peningkatan kecepatan reaksi, maka gugus tetangga tersebut dikatakan sebagai “anchimeric assistance”. Peningkatan kecepatan reaksi dengan adanya partisipasi gugus tetangga diketahui dengan membandingkan laju reaksi suatu senyawa yang memiliki gugus tetangga dengan reaksi yang sama pada senyawa analog yang tidak memiliki gugus tetangga.
Gugus tetangga dapat menggunakan pasangan elektronnya untuk berinteraksi dengan sisi belakang atom karbon yang menjalani substitusi, sehingga mencegah serangan dari nukleofilik, sehingga nukleofilik hanya dapat bereaksi dengan atom karbon dari sisi depan, dan produknya mengikuti konfigurasi awal.  

Atom yang dapat Berpartisipasi sebagai Gugus Tetangga

a) Ikatan C=C yang ada dalam suatu gugus

b) Atom oksigen yang ada dalam suatu gugus

c) Atom nitrogen yang ada dalam suatu gugus

d) Gugus aril

e) Halogen

Partisipasi gugus tetangga merupakan langkah penentu kecepatan suatu reaksi. Bila partisipasi gugus tetangga terjadi dalam tahap ionisasi, maka bantuan ini menyebabkan kenaikan kecepatan reaksi.

Pertanyaan : Jelaskan mengapa gugus tetangga berpengaruh terhadap kecepatan reaksi? Terimakasih


-Lny