Mekanisme Reaksi Eliminasi Pada Alkil Halida dan Alkohol

MEKANISME TERJADINYA REAKSI ELIMINASI PADA ALKIL HALIDA DAN ALKOHOL

A)  Pengertian Reaksi Eliminasi

Pada dasarnya Eliminasi artinya adalah sebuah pelepasan atau penghilangan. Reaksi eliminasi dapat dianggap kebalikan dari reaksi adisi. Pada reaksi ini, dua atom atau gugus yang masing-masing terikat pada dua buah atom C yang letaknya berdampingan dilepaskan oleh suatu pereaksi sehingga menghasilkan ikatan rangkap. Reaksi ini hanya dapat berlangsung bila ada zat yang menarik molekul yang akan dieliminasi. Reaksi eliminasi digunakan untuk membuat senyawa-senyawa alkena dan alkuna. Sebagai contoh adalah reaksi pembuatan etena dari etanol

Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwasannya yang dimaksud dengan   Reaksi Eliminasi adalah suatu jenis reaksi organik dimana dua substituen dilepaskan dari sebuah molekul baik dalam satu atau dua langkah mekanisme. Reaksi satu langkah disebut dengan reaksi E2, sedangkan reaksi dua langkah disebut dengan reaksi E1. Simbol angka pada huruf E (yang berarti elimination) tidak melambangkan jumlah langkah. E2 dan E1 menyatakan kinetika reaksi yaitu berturut-turut bimolekuler dan unimolekuler.

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 sebagian besar reaksi eliminasi organik, minimal satu hidrogen dilepaskan membentuk ikatan rangka dua. Dengan kata lain akan terbentuk molekul tak jenuh. Hal tersebut memungkinkan bahwa sebuah molekul melangsungkan reaksi eliminasi reduktif, dimana valensi atom pada molekul menurun dua. Jenis reaksi eliminasi yang penting melibatkan alkil halida, dengan gugus pergi (leavig group) yang baik, bereaksi dengan basa lewis membentuk alkena. Contoh reaksi eliminasi :

B)   Reaksi Eliminasi Pada Alkil Halida

Pada dasarnya Reaksi Eliminasi pada Alkil Halida ini menganut pada Aturan Zaitsev, yakni dimana pada eliminasi HX dari alkil halida, produk alkena yang lebih tersubstitusi adalah produk yang dominan, sebagai contoh :

Perbedaan Reaksi Eliminasi dan subsitusi pada Alkil halide, pada reaksi eliminasi akan menghasilkan alkena  dan dapat berkompetisi dengan subsitusi dan menurunkan jumlah produk, khususnya untuk S_N1, yaitu dapat dilihat berikut ini :

Seperti yang telah dijelaskan diatas bahwasannya reaksi eliminasi dapat dibagi menjadi 2 yakni, Reaksi satu langkah disebut dengan reaksi E2 (bimolekuler), sedangkan reaksi dua langkah disebut dengan reaksi E1 (unimolekuler).  Berikut ini akan dijelaskan mengenai mekanisme dari reaksi E2 dan reaksi E1, yakni sebegai berikut :

a)      Mekanisme Reaksi E2

Pada dasarnya mekanisme reaksi E2 ini merupakan reaksi eliminasi bimolekuler dimana reaksi E2 hanya terjadi dari satu langkah atau hanya terjadi proses satu tahap yakni, dimana ikatan karbon-hidrogen dan karbon-halogen terputus membentuk ikatan rangkap C=C. Reaksi E2 dilangsungkan oleh alkil halida primer dan sekunder. Reaksi ini hampir sama dengan reaksi SN2. Reaksi E2 secara khusus menggunakan basa kuat untuk menarik hidrogen asam dengan kuat. 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 C-H dan C-X tersusun sempurna yang memudahkan pertumpang tindihan orbital dalam pembentukan ikatan baru.

b)    Mekanisme Reaksi E1

pada mekanisme Reaksi E2 ini merupakan reaksi eliminasi unimolekuler. Mekanisme E1 mempunyai tahap awal yang sama dengan mekanisme SN1. Pada dasarnya reaksi E1 terdiri dari dua langkah mekanisme yaitu ionisasi dan deprotonasi. Yang dimaksud Ionisasi adalah putusnya ikatan hidrogen-halogen membentuk intermediet karbokation, sedangkan yang dimaksud dengan Deprotonasi adalah pelepasan sebuah protn (kation hydrogen H⁺⁾ dari sebuah molekul, membentuk konjugat basa. Reaksi E1 biasanya terjadi pada alkil halida tersier. Reaksi ini berlangsung tanpa kuat, melainkan dengan basa lemah (dalam suasana asam dan suhu tinggi). Reaksi E1 mirip dengan reaksi SN1, karna sama sama menggunakan reaksi intermediet karbokation. Tahap lambat atau penentuan ialah tahap ionisasi dari substrat yang menghasilkan ion karbonium.

Kemudian, terdapat  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 memebentuk alkena (proses E1).

Untuk lebih jelasnya perhatikan 2 tahapan mekanisme reaksi E, yaitu tahap ionisasi dan tahap deprotonasi berikut ini :

1)      Tahapan Ionisasi

2)     Tahapan Deprotonasi

 

           

Dari uraian diatas terdapat perbedaan energi yang dihasilkan dari masing-masing reaksi, baik dari reaksi E2 dan pada reaksi E1, yakni dapat dilihat sebagai berikut :

C)     Reaksi  Eliminasi  Pada Alkohol

Alkohol merupakan suatu senyawa organik yang mempunyai gugus fungsi hidroksil ( -OH ). Alkohol secara umum dilaboratorium dapat dioksidasi berdasarkan jenisnya, apakah alkohol primer atau alkohol sekunder. Alkohol primer dioksidasi menjadi asam karboksilat dan alkohol sekunder menjadi keton. Alkohol tersier dalam suasana asam dan basa tidak dapat dioksidasi, akan tetapi jika suasana asam alkohol tersier mengalami dehidrasi dan kemudian alkenanya yang teroksidasi.

Dehidrasi alkohol merupakan sebuah rute sintesis yang bermanfaat pada alkena. Alkohol pada umumnya mengalami reaksi eliminasi jika dipanaskan dengan katalis asam kuat (H₂SO₄ atau H₃PO₄) sebagai sumber protonasi terhadap atom oksigen pada alkohol untuk menghasilkan alkena dan air. Gugus hidroksil bukan merupakan leaving group (gugus pergi) yang baik, tetapi di bawah kondisi asam gugus hidroksil dapat diprotonasi. Lepasnya molekul air diikuti dengan terbentuknya karbokation serta lepasnya proton mengakibatkan terbentuknya alkena. Asam sulfat pekat akan menimbulkan banyak reaksi sampingan. Katalis ini tidak hanya bersifat asam, tetapi juga merupakan agen pengoksida kuat, yang mana akan mengoksidasi beberapa alkohol menjadi karbon dioksida dan disaat yang sama tereduksi dengan sendirinya menjadi sulfur oksida. Kedua gas ini (karbon dioksida dan sulfur oksida) harus dikeluarkan dari alkena. Katalis ini juga bereaksi dengan alkohol menghasilkan banyak karbon(Anonim, 2014).

Reaksi eliminasi alkohol menjadi alkena dapat juga disebut dehidrasi, karena adanya pelepasan H₂O. Dehidrasi alkohol sekunder dan alkohol tersier adalah reaksi E1 (eliminasi 1) yang melibatkan pembentukan karbokation, sedangkan dehidrasi alkohol primer adalah reaksi E2 (eliminasi 2) dimana hanya terjadi satu tahap, yaitu tahap pertama asam akan memprotonasi oksigen dari alkohol, proton diserang oleh basa dan membentuk ikatan rangkap karbon-karbon (C=C) melalui lepasnya molekul air. Perbedaan mekanisme reaksi tersebut disebabkan oleh mudah tidaknya pelepasan H₂O setelah diprotonasi, dengan kata lain tergantung pada kestabilan ion karbokation yang terbentuk. Kestabilan kerbokation dapat digambarkan sebagai berikut: tersier > sekunder > primer > metil(Matsjeh, 1993).

Berikut ini akan dijelaskan mengenai mekanisme reaksi eliminasi pada alcohol, yaitu sebagai berikut :

Perbandingan Reaksi E2 dan E1

Pembanding	Reaksi E2	Reaksi E1
Basa Kuat	Dibutuhkan	Tidak dibutuhkan
Stereospesifik	Ada	Tidak
Orientasi Zaitsev	Tidak menghasilkan	Menghasilkan

Faktor –faktor yang menentukan reaksi E1 dan E2

1.      Kestabilan ion karbonium yang terbentuk : makin stabil ion karbonium, makin mudah terjadi E1

2.      Kekuatan basa : makin kuat basanya makin mudah terjadi E2

3.      Struktur RX : makin mudah X lepas, makin mudah terjadi E2 oleh faktor induksi dan faktor crowded dan keasaman H

PERMASALAHAN :

1.      Mengapa secara khusus reaksi pada E2 menggunakan basa kuat untuk menarik hydrogen asam ? sedangkan pada mekanisme reaksi E1 tidak menggunakan basa kuat dalam reaksinya ?

2.      Bisakah saudara jelaskan mengapa pada mekanisme reaksi E2 hanya terjadi pada alkil halide primer dan sekunder, sedangkan pada mekanisme reaksi E1 terjadi pada alkil tersier ? tolong jelaskan

3.      pada dasarnya produk eliminasi mengikuti aturan Zeitsev, dimana alkena yang lebih stabil akan dihasilkan lebih banyak dibandingkan dengan alkena yang kurang stabil. Mengapa hal demikian dapat terjadi ? tolong jelaskan.
4.  Dari penjelasan artikel yang telah diposting, tolong anda jelaskan bagaimana energi yang dihasilkan dari reaksi E2 dan E1? jelaskan!