KLASIFIKASI REAKSI-REAKSI ORGANIK DASAR

 

Reaksi organik adalah reaksi kimia yang melibatkan senyawa organik. Jenis reaksi kimia organik dasar adalah reaksi substitusi, reaksi eliminasi, reaksi penambahan, reaksi radikal, reaksi penataan ulang, reaksi kondensasi, reaksi pericyclic dan reaksi polimerisasi. Dalam sintesis organik, reaksi organik digunakan dalam pembentukan molekul organik baru.

1. Reaksi Substitusi

Dalam reaksi substitusi, umumnya, satu atom atau sekelompok atom menggantikan atom lain atau sekelompok atom yang mengarah pada pembentukan zat yang sama sekali baru. Kita dapat mengambil contoh ikatan C - Cl, di mana atom karbon biasanya memiliki muatan positif parsial karena adanya atom klor yang sangat elektronegatif .           

Dalam reaksi substitusi nukleofilik , penting bahwa nukleofil harus memiliki sepasang elektron dan juga harus memiliki afinitas yang tinggi untuk spesi elektropositif dibandingkan dengan substituen yang semula ada dalam unsur. Agar reaksi substitusi terjadi, ada beberapa kondisi yang harus ada seperti menjaga suhu rendah sama seperti suhu kamar.

Selain itu, basa kuat seperti NaOH harus dalam bentuk encer karena anggap jika basa memiliki konsentrasi lebih tinggi, ada kemungkinan dehidrohalogenasi terjadi dalam reaksi. Dan, larutan harus dalam keadaan berair seperti air agar reaksi dapat berlangsung. Jenis reaksi substitusi termasuk reaksi substitusi nukleofilik dan reaksi substitusi elektrofilik.

Contoh: Reaksi Substitusi.

Reaksi ester dengan amonia menghasilkan amida, seperti yang ditunjukkan di bawah ini, tampaknya merupakan reaksi substitusi (Y = CH ₃ O & Z = NH ₂ ). Namun, sebenarnya ini adalah dua reaksi, penambahan diikuti dengan eliminasi.

 

·         Substitusi Nukleofilik

Kimia anorganik dan anorganik, substitusi nukleofilik adalah kelompok reaksi yang penting di mana nukleofil mengikat secara selektif dan menggantikan nukleofil yang lebih lemah yang kemudian berubah menjadi gugus lepas; Atom positif atau sebagian positif yang tersisa menjadi elektrofil. Seluruh unit molekul elektrofil dan gugus lepas membentuk bagian yang dikenal sebagai substrat.

Bentuk paling umum untuk reaksi dapat diberikan sebagai berikut, di mana R-LG menunjukkan substrat.

Nuc: + R-LG → R-Nuc + LG:

Pasangan elektron (:) dari nukleofil menyerang substrat (R-LG) menciptakan ikatan kovalen baru (Nuc-R-LG). Keadaan muatan sebelumnya dipulihkan ketika gugus bebas (LG) meninggalkan pasangan elektron. Produk utama dalam hal ini adalah R-Nuc. Dalam reaksi seperti itu, nukleofil biasanya bermuatan listrik negatif atau netral, sedangkan substrat biasanya bermuatan positif atau netral.

Contoh sempurna dari reaksi substitusi nukleofilik adalah “hidrolisis alkil bromida ', R-Br, dalam kondisi basa, di mana nukleofil yang menyerang adalah OH− (basa) dan gugus yang keluar adalah Br−R-Br + OH ^-  → R-OH + Br ^–

·         Reaksi Substitusi Elektrofilik

Elektrofil terlibat dalam reaksi substitusi elektrofilik, terutama dalam reaksi substitusi elektrofilik aromatik. Dalam contoh di bawah ini, pengaturan resonansi elektron cincin benzena diserang oleh elektrofil E ⁺ . Ikatan resonansi dihancurkan dan struktur beresonansi karbokation terbentuk. Akhirnya, proton dikeluarkan dan senyawa aromatik baru dibuat.

·         Reaksi Substitusi Radikal

Reaksi substitusi radikal adalah reaksi yang mengandung radikal.

Contohnya adalah reaksi Hunsdiecker.

·         Reaksi Substitusi Organologam

Jenis reaksi ini termasuk dalam kelas reaksi katalis logam yang menghubungkan senyawa organologam RM dan senyawa organik halida R'X yang bergabung bersama dan bereaksi menghasilkan senyawa jenis RR 'dengan pengembangan ikatan karbon-karbon baru. Contoh mengandung reaksi Ullmann. 

2.  Reaksi Eliminasi

Dalam reaksi ini, dua substituen dibuang dari molekul dalam mekanisme satu atau dua langkah. Mekanisme satu langkah disebut "reaksi E2", dan mekanisme dua langkah disebut "reaksi E1". Bilangan tidak harus melakukan apa-apa dengan jumlah langkah dalam mekanisme tersebut, akan tetapi bimolekuler dan unimolekuler kinetika reaksi secara terpisah. Dalam kasus di mana molekul mampu membentuk anion tetapi memiliki gugus keluar yang buruk, jenis reaksi ketiga, E1CB, terjadi. Akhirnya, pirolisis ester xanthate dan asetat berlangsung melalui mekanisme penghilangan "internal", yang dikenal sebagai mekanisme Ei.

Sir Christopher Ingold mengusulkan model untuk menjelaskan jenis reaksi kimia tertentu selama tahun 1920-an: mekanisme E2. Dimana E2 adalah singkatan dari eliminasi bimolekuler. Reaksi tersebut mengandung mekanisme satu langkah di mana ikatan karbon-hidrogen (CH) dan karbon-halogen (CX) terurai menjadi prosedur ikatan rangkap (ikatan C = C Pi).

• E2 adalah proses eliminasi satu langkah, dengan satu keadaan transisi.
• Laju reaksi berada pada urutan kedua karena dipengaruhi oleh basa (bimolekul) dan alkil halida.
• Biasanya dilakukan oleh alkil halida tersubstitusi primer tetapi kemungkinan terjadi dengan beberapa alkil halida sekunder dan senyawa lainnya.

•Mekanisme E2 menghasilkan perluasan ikatan pi, dua gugus lepas (seringkali halogen dan hidrogen) harus berada dalam antiperiplanar. Keadaan transisi antiperiplanar memiliki susunan terhuyung-huyung dengan energi yang lebih rendah daripada keadaan transisi sinperiplanar yang berada dalam konformasi tersembunyi dengan energi yang lebih tinggi. Mekanisme reaksi yang menghubungkan konformasi terhuyung lebih menjanjikan untuk reaksi E2 (tidak seperti reaksi E1).
• E2 biasanya menggunakan basis yang kuat. Itu harus cukup kuat untuk menghilangkan hidrogen asam lemah.

• Agar ikatan pi dihasilkan, hibridisasi karbon perlu diturunkan dari sp3 ke sp2.

Ada reaksi tertentu yang melibatkan eliminasi dan penghilangan atom yang berdekatan. Setelah beberapa ikatan ini terbentuk secara simultan dan ada pelepasan molekul kecil sebagai produk sebagai hasilnya. Salah satu contoh reaksi eliminasi yang khas adalah konversi etil klorida menjadi etilen.

CH ₃ CH ₂ Cl → CH ₂ = CH ₂       + HCl.

Pada reaksi di atas, molekul yang dieliminasi adalah HCl yang dapat terbentuk dari kombinasi H ⁺  dari atom karbon yang berada di sisi kiri dan Cl ^-  dari atom karbon yang ada di sisi kanan.

3. Reaksi Penambahan

Reaksi adisi hanyalah kebalikan dari reaksi eliminasi. Dalam reaksi adisi, komponen atau molekul A dan B ditambahkan ke ikatan rangkap karbon-karbon dan ini disebut reaksi adisi. Dalam reaksi yang diberikan di bawah ini ketika HCl ditambahkan ke etilen, itu akan menghasilkan etilen klorida.

HCl + CH ₂  = CH ₂        → CH ₃ CH ₂ Cl

Contoh: Reaksi Penambahan

Penambahan air ke nitril tampaknya tidak cocok dengan salah satu jenis reaksi di atas, tetapi ini hanyalah reaksi penambahan lambat yang diikuti dengan penataan ulang yang cepat, seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut. Penataan ulang yang cepat semacam ini disebut tautomerisasi . 

• Penambahan Elektrofilik

Kimia anorganik, reaksi adisi elektrofilik adalah reaksi di mana, ikatan pi (π) hancur dan dua ikatan sigma (σ) baru dihasilkan. Substrat reaksi adisi elektrofilik harus memiliki ikatan rangkap atau ikatan rangkap tiga.

Gaya pendorong reaksi ini adalah penciptaan elektrofil X ⁺  yang menciptakan ikatan kovalen dengan ikatan rangkap C = C tak jenuh yang kaya elektron. Muatan positif pada X bergeser ke ikatan karbon-karbon, membentuk karbokation selama produksi ikatan CX.

Dalam langkah 2 reaksi adisi elektrofilik, spesies bermuatan positif di antaranya bergabung dengan (Y) yang kaya elektron dan umumnya anion untuk menghasilkan ikatan kovalen kedua.
Langkah 2 adalah proses serangan nukleofilik yang sama yang dapat dilihat pada reaksi SN ₁ . Sifat serupa dari elektrofil dan sifat antara yang bermuatan positif tidak selalu jelas dan itu tergantung pada reaktan dan lingkungan reaksi.

Dalam setiap reaksi adisi asimetris terhadap karbon, selektivitas wilayah adalah signifikan, dan ini sering ditentukan oleh hukum Markovnikov. Senyawa organoboran selalu memberikan reaksi adisi anti-Markovnikov. Serangan elektrofilik ke sistem aromatik akan menghasilkan reaksi substitusi elektrofilik aromatik daripada reaksi adisi.

Dalam reaksi adisi elektrofilik, elektrofil yang mengandung muatan positif akan mempengaruhi perkembangan struktur total, yang merupakan muatan positif juga, untuk menggantikan reaksi adisi baru, yang kemudian menghasilkan zat antara, yang memiliki muatan positif tersebut. Perantara ini penting untuk memahami reaksi adisi elektrofilik, yang disebabkan oleh sifat positif dari partikel yang terlibat. Jika ini dilakukan, sekarang reaksi dapat dipahami dengan penambahan ini sebagai reaksi adisi bermuatan positif. Muatan positif memungkinkan resultan sebagai bentuk perantara atau disebut struktur total perantara semacam itu. Oleh karena itu, ciptaan akhir memiliki struktur lengkap, dengan tambahan Y, sebuah nukleofil.

• Reaksi Adisi Nukleofilik

Reaksi adisi nukleofilik di mana, nukleofil dengan ikatan elektrofilik rangkap tiga atau pai (ikatan π) menghasilkan pusat karbon baru dengan dua ikatan tunggal tambahan, atau ikatan sigma σ. Penambahan nukleofil ke ikatan rangkap atau rangkap tiga atau karbon-heteroatom seperti -C≡N atau> C = O menunjukkan variasi yang besar. Jenis ikatan ini adalah polar dan memiliki perbedaan besar dalam keelektronegatifannya di antara dua atom; oleh karena itu, atom karbonnya mengangkut muatan yang sedikit positif. Ini menciptakan molekul elektrofil dan atom karbon dengan pusat elektrofilik; atom ini adalah target utama nukleofil.

Reaksi semacam ini juga dikenal sebagai adisi nukleofilik 1,2.

4. Reaksi Radikal

Sebagian besar reaksi organik melibatkan radikal dan pergerakannya. Penambahan halogen ke hidrokarbon jenuh biasanya melibatkan mekanisme radikal bebas. Biasanya ada tiga tahap yang terlibat dalam reaksi radikal yaitu, inisiasi, propagasi, dan penghentian. Awalnya ketika ikatan lemah putus, inisiasi reaksi berlangsung dengan pembentukan radikal bebas. Setelah itu ketika halogen ditambahkan ke hidrokarbon radikal dihasilkan dan akhirnya menghasilkan alkil halida.

5. Reaksi penataan ulang

Ini adalah kelas komprehensif reaksi organik di mana kerangka karbon suatu molekul diatur ulang untuk memberikan isomer struktural dari molekul aslinya. Seringkali substituen berpindah dari satu atom ke atom lain dalam molekul yang sama. Pada contoh di bawah substituen “R” berpindah dari atom karbon 1 ke atom karbon 2:

Reorganisasi antarmolekul juga terjadi.

Penataan ulang tidak dikarakterisasi dengan baik oleh transfer elektron yang sederhana dan berbeda (diwakili oleh panah keriting dalam buku teks kimia organik). Proses nyata pelepasan gugus alkil, seperti dalam reorganisasi Wagner-Meerwein, kemungkinan melibatkan pergeseran gugus alkil secara lancar di sepanjang ikatan, bukan pemutusan dan pembuatan ikatan ionik. Masih dimungkinkan untuk membuat panah melengkung untuk serangkaian transfer elektron diskrit yang memberikan hasil yang sama sebagai reaksi penataan ulang, meskipun ini pada dasarnya tidak realistis. Dalam penataan ulang sekutu, reaksinya pasti ionik.
Tiga reaksi penataan ulang penting adalah 1,2-penataan ulang, metatesis olefin, dan reaksi perisiklik.

6. Reaksi Kondensasi

Ini adalah kelas reaksi adisi organik yang berlanjut dengan gaya bertahap untuk menciptakan produk adisi, secara teratur dalam kesetimbangan, dan molekul air (kemudian dinamai kondensasi). Reaksi sebaliknya dapat mencakup gugus fungsi molekul dan pengembangan amonia, etanol asam asetat. Ini adalah kelas reaksi yang banyak akal yang dapat terjadi dalam situasi asam atau basa atau dalam keberadaan katalis. Kelas reaksi ini merupakan bagian penting dari kehidupan karena sangat penting untuk pembentukan ikatan peptida antara asam amino dan biosintesis asam lemak.

Ada beberapa macam reaksi kondensasi yang terjadi. Contoh umum adalah kondensasi aldol, kondensasi Knoevenagel, kondensasi Claisen dan kondensasi Dieckman (kondensasi Claisen intramolekul), Reaksi kondensasi antara dua aldehida simetris. Produk akhir diproduksi secara ireversibel karena soliditas dari konjugasi ikatan rangkap

7. Reaksi pericyclic

Ini adalah sejenis reaksi organik dimana keadaan transisi molekul memiliki konfigurasi siklik, reaksi tumbuh dalam gaya bersama.

8. Reaksi polimerisasi

Dalam kimia polimer, polimerisasi adalah metode menggabungkan molekul monomer bersama-sama dalam reaksi kimia untuk menghasilkan rantai polimer atau jaringan tiga dimensi 3-D. Ada banyak bentuk polimerisasi dan metode berbeda terjadi untuk mengkategorikannya.
Contoh polimerisasi alkena adalah di mana setiap ikatan rangkap monomer stirena berubah menjadi ikatan tunggal ditambah ikatan ke monomer stirena lainnya.

 

PERMASALAHAN:

1. Apa yang akan terjadi dalam reaksi substitusi nukleofilik apabila nukleofil tidak memiliki sepasang elektron dan tidak memiliki afinitas yang tinggi? Sedangkan pada materi yang dipaparkan diatas harus memiliki keduanya.

2. Bagaimana proses pembuatan senyawa aromatik pada reaksi substitusi elektrofilik aromatik yang melibatkan elektrofil didalamnya?

3. Jelaskan bagaimana mekanisme reaksi organik yang melibatkan radikal dalam pergerakannya?