Reaksi S_N1

Reaksi S_N1 adalah sebuah reaksi substitusi dalam kimia organik. S_N1 adalah singkatan dari substitusi nukleofilik dan "1" memiliki arti bahwa tahap penentu laju reaksi ini adalah reaksi molekul tunggal.^[1]^[2] Reaksi ini melibatkan sebuah zat antara karbokation dan umumnya terjadi pada reaksi alkil halida sekunder ataupun tersier, atau dalam keadaan asam yang kuat, alkohol sekunder dan tersier. Dengan alkil halida primer, reaksi alternatif S_N2 terjadi. Dalam kimia anorganik, S_N1 dirujuk sebagai mekanisme disosiatif. mekanisme reaksi ini pertama kali diajukan oleh Christopher Ingold, dkk. pada tahun 1940.^[3]

Mekanisme reaksi

Reaksi S_N1 antara molekul A dan nukleofil B memiliki tiga tahapan:

Pembentukan sebuah karbokation dari A dengan pemisahan gugus lepas dari karbon; tahap ini berjalan dengan lambat dan reversibel.^[4]
Serangan nukleofilik: B bereaksi dengan A. Jika nukleofil tersebut adalah molekul netral (contoh: pelarut), tahap ketiga diperlukan agar reaksi ini selesai. Jika pelarutnya adalah air, maka zat antaranya adalah ion oksonium.
Deprotonasi: Penyingkiran proton pada nukleofil yang terprotonasi oleh ion ataupun molekul di sekitar.

Kinetika

Berbeda dengan reaksi S_N2, reaksi S_N1 berjalan melalui dua tahap (tidak meliputi protonasi atau deprotonasi). Tahap penentu laju reaksi ada pada tahap pertama, oleh karena itu laju reaksi dari keseluruhan reaksi secara umum sama dengan laju pembentukan karbokation dan tidak melibatkan konsentrasi nukleofil. Oleh karena itu kenukleofilikan tidak menjadi faktor kelajuan reaksi dan laju keseluruhan reaksi hanya bergantung pada konsentarsi pereaksi.

Laju reaksi = k [pereaksi]

Ruang lingkup reaksi

Mekanisme reaksi S_N1 cenderung mendominasi ketika atom karbon pusat dikelilingi oleh gugus-gugus yang meruah karena gugus-gugus tersebut menyebabkan halangan sterik untuk terjadinya reaksi S_N2. Selain itu, substituen yang meruab pada karbon pusat juga meningkatkan laju pembentukan karbokation oleh karena terjadinya pelepasan terikan sterik yang terjadi. Karbokation yang terbentuk juga distabilkan oleh stabilisasi induktif dan hiperkonjugasi yang berasal dari gugus alkil yang melekat pada karbon. Postulat Hammond-Leffler mensugestikan bahwa hal ini juga akan meningkatkan laju pembentukan karbokation. Oleh karena itu, mekanisme reaksi S_N1 mendominasi pada reaksi di pusat alkil tersier dan juga terlihat pada reaksi di pusat alkil sekunder dengan keberadaan nukleofil lemah.

Reaksi samping

Dua jenis reaksi samping yang umumnya terjadi adalah reaksi eliminasi dan penataan ulang karbokation. Jika reaksi ini dilakukan dalam keadaan hangat atau panas (yang mana meningkatkan entropi), Reaksi eliminasi E1 akan mendominasi, mengakibatkan pembentukan alkena. Bahkan jika reaksi dilakukan dalam temperatur yang rendah, alkena dalam jumlah kecil juga bisa terbentuk. Usaha untuk melakukan reaksi S_N1 dengan menggunakan nukleofil kuat yang bersifat basa seperti ion hidroksida atau metoksida juga akan mengakibatkan terbentuknya alkena via reaksi eliminasi E2, terlebih lagi apabila reaksi ini dipanaskan. Selain itu, jika zat antara karbokation dapat ditata ulang menjadi karbokation yang lebih stabil, ia akan memberikan hasil reaksi yang berasal dari karbokation yang lebih stabil daripada hasil reaksi substitusi sederhana.

Efek pelarut

Oleh karena reaksi S_N1 melibatkan pembentukan zat antara karbokation yang tidak stabil pada tahap penetapan laju reaksi, segala sesuatu yang dapat memfasilitasinya akan meningkatkan laju reaksi. Pelarut yang biasa digunakan biasanya bersifat polar (untuk menstabilisasikan zat antara secara umum) dan protik (untuk melarutkan gugus lepas secara khususnya). Pelarut polar protik meliputi air dan alkohol, yang juga dapat bertindak sebagai nukleofil.

Skala Y menghubungkan laju reaksi solvolisis dari pelarut (k) dengan pelarut standar (80% v/v etanol/air) (k₀) melalui persamaan

$\log {\left({\frac {k}{k_{0}}}\right)}=mY\,$

dengan m sebagai tetapan pereaksi (m = 1 untuk tert-butil klorida) dan Y sebagai parameter pelarut.^[5] Sebagai contoh 100% etanol memberikan nilai Y = - 2,3 dan 50% etanol dalam air memberikan nilai Y = +1,65.^[6]

Lihat pula

Referensi

^ L. G. Wade, Jr., Organic Chemistry, 6th ed., Pearson/Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA, 2005.
^ J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th ed., Wiley, New York, 1992.
^ 188. Mechanism of substitution at a saturated carbon atom. Part XXIII. A kinetic demonstration of the unimolecular solvolysis of alkyl halides. (Section E) a general discussion Leslie C. Bateman, Mervyn G. Church, Edward D. Hughes, Christopher K. Ingold and Nazeer Ahmed Taher J. Chem. Soc., 1940, 979 - 1011, doi:10.1039/JR9400000979
^ Nature of Dynamic Processes Associated with the SN1 Reaction Mechanism Peters, K. S. Chem. Rev.; (Review); 2007; 107(3); 859-873. doi:10.1002/chin.200722274
^ The Correlation of Solvolysis Rates Ernest Grunwald and S. Winstein J. Am. Chem. Soc.; 1948; 70(2) pp 846 - 854; doi:10.1021/ja01182a117
^ Correlation of Solvolysis Rates. III.1 t-Butyl Chloride in a Wide Range of Solvent Mixtures Arnold H. Fainberg and S. Winstein J. Am. Chem. Soc.; 1956; 78(12) pp 2770 - 2777; doi:10.1021/ja01593a033

Pranala luar

Diagram: Frostburg State University
Latihan Diarsipkan 2003-07-08 di Wayback Machine.: Universitas Maine

[1] L. G. Wade, Jr., Organic Chemistry, 6th ed., Pearson/Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA, 2005.

[2] J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th ed., Wiley, New York, 1992.

[3] 188. Mechanism of substitution at a saturated carbon atom. Part XXIII. A kinetic demonstration of the unimolecular solvolysis of alkyl halides. (Section E) a general discussion Leslie C. Bateman, Mervyn G. Church, Edward D. Hughes, Christopher K. Ingold and Nazeer Ahmed Taher J. Chem. Soc., 1940, 979 - 1011, doi:10.1039/JR9400000979

[4] Nature of Dynamic Processes Associated with the SN1 Reaction Mechanism Peters, K. S. Chem. Rev.; (Review); 2007; 107(3); 859-873. doi:10.1002/chin.200722274

[5] The Correlation of Solvolysis Rates Ernest Grunwald and S. Winstein J. Am. Chem. Soc.; 1948; 70(2) pp 846 - 854; doi:10.1021/ja01182a117

[6] Correlation of Solvolysis Rates. III.1 t-Butyl Chloride in a Wide Range of Solvent Mixtures Arnold H. Fainberg and S. Winstein J. Am. Chem. Soc.; 1956; 78(12) pp 2770 - 2777; doi:10.1021/ja01593a033

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]