Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik sn1

Holla teman teman, ketemu lagi dengan saya pada pembahasan mekanisme reaksi substitusi nukleofilik unimolekuler.

Bagi teman2 yg sudah mmbaca blog saya sbelumnya, tentang sn2 dan ciri SN2 pasti sudh tau bhwa alkil halida tersier tidak mngalami mekanisme/substitusi Sn2, karena ada rintangan sterix yang mengelilingin karbon yg mengikat langsung gugus pergi. Sebaliknya primer dan metil halida sangat cpat mnglami substitusi nukleofilik bimolekuler atau sn2. Jadi alkil halida tersier mngalami mekanisme reaksi sn1 dimana mekanisme reaksi sn1 adalah reaksi ion.

Secara umum reaksi sn1 yang nukleofilik merupakan basa yang sangat lemah seperti H20, C2H5OH atau etanol direaksikan dengan alkil halida tersier maka terbentuk produk substitusi bersamaan dengan produk eliminasi.

Karena H2O dan etanol juga digunakan sebagai pelarut, makan sn1 disebut juga solfolisis atau pemecahan/penguraian oleh pelarut H2O oleh etanol. Ketika alkil halida tersier atau terbutil bromidaxdireaksikan dengan suatu pelarut polar contoh H2O atau etanol yang merupakan pelarut sekaligus nukleofilik yang sangat lemah ternyata menghasilkan produk substitusi dan juga produk samping yaitu eliminasi.

Mengapa bisa menghasilkan produk substitusi? Smntara dia tidak mngalami sn2. Bagaimana caranya?

Mekanisme reaksi SN1 :
Sn1 merupakan reaksi ion, jadi mekanisme sn1 proses nya ada proses tiga-langkah (bertahap/stepwise reaction), dinyatakan sebagai berikut :

1 . Tahap ionisasi,
Gambbar;

yaitu tahap pembentukan ion, saat substrat alkil halida tersier melepaskan gugus pergi. Berbeda dngan gugus sn2, dimana ggus disersng dulu kemudian ada yg keluar.
Kalau di sn1 ggus pergi nya lepas dengan sendirinya. Kenapa bisa ? Ini dikarenakan ada energi yg harus dipenuhi, sehingga gugus pergi bisa lepas dari substratnyya. Jadi diperlukan energi yang memadai untuk melepas gugus pergi.

Kemudian masuk stelah substartnya mngalami pemutusan seperti dalam keadaan transisi pertama, di mana gugus pergi itu bisa lepas dari karbon substrat nya. Karena gugus pergi itu memiliki muatan parsial negatif, biasanya gugus pergi adalah gugus penarik elektron. Sehingga ikatan antara karbon dan gugus pergi semakin lama semakin putus, menghasilkan suatu zat antara karbokation.

Karbokation adalah suatu karbon yang memiliki muatan positif, berarti tidak memiliki 1 pasang elektron alias memiliki elektron sebanyak 6 disekitar karbon dan gugus pergi sebagai ion.

Tahap kedua, kombinasi
Gambar ;

Yaitu tahap serangan nukleofilik terhadap karbokation yang tadi. Karbokation yang memiliki sepasang orbital p yang masih kosong dimana bisa di isi 1 pasang eleketron dari nukleofilik, jadi nukleofilik akan menyerang karbon elektron filik.
Jika kita lihat, ada 2 serangan dari nukleofilik, yaitu dari atas dan setangan dari bawah. Serangan dari basah menghasilkan produk yang pertama, dan dan serangan yang kedua adalah produk yang kedua.

Tahap ketiga, asam basa.

Dimana nukeofilik jika diganfi Hwp akan positif.
Yang mana H+ diambil nukleofilik, dalam nukleofilik yang sangat lemah seperti H2O dan CH3CH2OH.

Contoh mekanisme Sn1 .
Reaksi antara (CH3)3CBr dengan air.
Taha pertama, ionisasi. Dimana Br perlahan melepaskan diri dari subtrat nya, jadi butuh energi. Ingat bahwa disini ada gambaran diagram, semakin besar energinya semakin cepat laju reaksinya. Jadi, untuk memutuskan ggus pergi dengan karbon yang ada pada substrat itu dibutuhkan energi tambahan atau cukup energi agar alkil halida tersier dapat melepaskan atau mematahkan ikatan antara karbon dengan gugus perginya. Ini disebut dengan keadaan transisi.
Setelah lepas, dihasilkan suatu zat antara karbokation dan anion gugus pergi.

Ingat, zat antara adalah suatu produk. Meskipun produk sementara, dan keadaan transisi bukanlah suatu produk, karbokation adalah suatu produk zat antara dimana sangat reaktif.
Saking reaktifnya, maka dapat bereaksi dengan molekul apa saja. Meskipun sangat lemah , nukleofiliknya dapat berekasi dengan zat antara karbokation. Disini diperlihatkan zat antara karbokation dapat bereaksi dengan pelarutnya yaitu H2O ataupun nukleofilik yang sangat lemah yang juga berperan sebagai pelarut. Ini bereaksi pada tahap kedua yaitu penggabungan nukleofilik dengan karbokation tersiernya. Reaksi ini merupakan reaksi yang sangat cepat, mengapa? Karena karbokation ini adalah suatu zat antara yang sangat reaktif dan mampu bereaksi secara celat dengan nukelofilik baik lemah maupun kuat menghasilkan suatu keadaan transisi yang kedua, dimana melihatkan terbentuknya ikatan baru antara karbon dengan oksigen kemudian menghasilkan produk antara terbutil alkohol yang masih berproton atau alkoholnya memiliki kelebihan hidrogen, sehingga menghasilkan oksigen yang bermuatan positif. Sampai tahap kedua ini, disebut tahap Ion SN1.
Tetapi karena hasil produk nya masih berproton, maka ditambahkan suatu reaksi atau tahap ketiga yaitu tahap asam basa. Jadi , sebenarnya saat kita mengikuti tahap sn1 maka cukup sampai 2 tahap.
Tapi karena biasajya nukelofilik yang dipakai adalah pelarut atau molekul polar maka akan kelebihan 1 hidrogen, jadi hidrogen akan diambil lagi oleh pelarut yang sama atau etanol jika dia memakai etanol.
Tahap ketiga ini adalah tahap asam basa, dimana terbutil alkohol yang berproton berperan sebagai asam , sedangkan H2O berperan sebagai basa. Dimana reaksi yang terjadi adalah reaksi kesetimbangan menghasilkan terbutil alkohol dan asam H3O+.

Jadi, tahap pertama adalah tahap yang sangat lambat karena membutuhkan energi yang cukup agar alkil halida bisa lepas ikatannua dari gugus pergi.

Kedua adalah penggabungan dengan nukleofilik. Dan ketiga asam basa, keyword dari reaksi ini adalah karbokationnya. Dimana semakin berkarakter karbokation, semakin cepat reaksi SN1 nya.

Permasalahan :

1. Mengapa dalam reaksi mekanisme SN1 berlangsung dalam dua tahap,tetapi hanya substrat saja yang digunakan untuk penentuan laju reaksi dari mekanisme reaksi SN1,jelaskan?

2. Jelaskan bagaimana sifat gugus pengganti yang baik untuk reaksi SN1?

3. Pada laju reaksi, mengapa disetiap metal primer lajunya diabaikan? jelaskan