Pembentukan Ikatan C-C, Penyerangan Elektrofilik dan Nukleofilik

Pembentukan ikatan C-C

Ikatan karbon-karbon adalah ikatan kovalen antara dua atom karbon. Bentuk yang paling umum adalah ikatan tunggal: ikatan yang tersusun atas dua elektron, satu dari masing-masing dua atom. Ikatan tunggal karbon-karbon adalah ikatan sigma dan dikatakan terbentuk dari satu orbital hibrid dari masing-masing atom karbon.

Pembentukan ikatan tunggal C-C adalah dasar yang amat penting bagi sintesis organik. Kebanyakan prosedur yang sangat berguna meliputi adisi spesi organometalik atau enolat menjadi elektrofil, seperti pada reaksi grignard, reaksi aldol, reaksi Michael, reaksi alkilasi, dan coupling reaction. Selain itu, pembentukan ikatan C-C juga bisa terjadi memlalui reaksi perisiklik atau reaksi radikal.

Pembentukan ikatan C-C bisa terjadi melalui beberapa reaksi yang disebutkan di atas. Selain itu, pembentukan ikatan C-C bisa terjadi antara karbon nukleofil dan karbon elektrofil, seperti pada gambar di bawah ini :

Beberapa metode pembentukan ikatan C-C lainnya diantaranya sebagai berikut :

1.    Reaksi Grignard

Reagen Grignard adalah suatu organomagnesium halida (RMgX). Reagensia grignard adalah produk reaksi radikal bebas antara logam magnesium dengan senyawa organohalogen dalam pelarut eter. Suatu reagen Grignard akan ditambahkan ke keton, aldehid dan ester untuk membentuk ikatan C-C.

2.    Reaksi Wittig

Ilid ditambahkan ke suatu alehida dan keton membentuk ikatan C=C

3.    Alkilasi enolat

Enolat merupakan nukleofil yang sangat baik. Reaksi antara suaty keton atau ester dengan basa kuat dan lalu suatu alkil halida adalah jalan dalam pembentukan ikatan C-C, melalui reaksi SN2

4.    Reaksi aldol

Enolat akan bereaksi dengan aldehid dan keton membentuk ikatan C-C.

5.    Kondensasi claisen

Hampir mirip dengan sebelumnya, enolat akan bereaksi dengan ester membentuk ikatan C-C

6.    Michael Reaction

Enolat akan bereaksi dengan enon (alpha, beta unsaturated ketones) untuk membentuk ikatan C-C. Juga, enon akan bereaksi dengan reagen Giman yang juag bisa membentuk ikatan C-C.

Pembentukan ikatan C-C juga bisa terjai melalui reaksi radikal dan reaksi perisiklik. Pada reaksi radikal itu jarang digunakan dalam sintesis karena kurang terkendali jika dibandingkan reaksi karbon nukleofil dan elektrofil, dan juga pada reaksi radikal akan terjadi reaksi berantai.

Penyerangan Nukleofilik dan Elektrofilik

Nukleofil  adalah spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat positif, sering dilambangkan dengan Nu^-, nukleofil adalah suatu basa lewis. Kebanyakan nukleofil adalah anion. Lawan nukleofil adalah elektrofil “pecinta elektron”, yaitu spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat negatif, suatu elektrofil adalah asam lewis dan dilambangkan dengan E⁺.

1.    Reaksi substitusi nukleofilik

SN2

Nukleofil menyerang dari balik gugus pergi. Pada saat transisi, nukleofil dan gugus pergi terikat secara parsial pada atom karbon dimana terjadi substitusi. Pada saat gugus pergi meninggalkan atom karbon dengan membawa pasangan elektron ikatan, nuklefil memberikan pasangan elektron ikatan dan menghasilkan produk tersubstitusi dengan konfigurasi inversi terhaap substratnya. Pada reaksi SN2 , kecepatan reaksi terbesar terjadi pada substitusi pada alkil halida primer dengan alkil terkecil, kemuian alkil halida sekunderm dan paling lambat pada alkil halida tersier. Dikarenakan bentuk transisi SN2 melibatkan pembentukan ikatan parsial antara nukleofil dan atom C alkil halida, oleh karena itu substrat yang sterik akan mencegah masuknya nukleofil, menyebabkan pembentukan ikatan sulit terjadi. Dengan kata lain bentuk transisi dari reaksi substrat yang sterik memiliki energi pembentukan yg besar dan lambat terbentuknya

SN1

Dalam reaksi ini terjadi dengan dua tahapan, yaitu : pertama ikatan antara karbon dengan gugus pergi putus karena pengaruh kepolaran pelarut dan menghasilkan suatu karbokation, lalu karbokation akan bergabung dengan nukleofil menghasilkan produk. Pada reaksi SN1, kecepatan reaksi bergantung pada konsentrasi substrat dan lebih menyukai nuklefoil netral. Kecepatan reaksi terbesar terjadi pada alkil halida tersier, lalu sekunder dan alkil halida primer. Dikarenakan reaksi SN1 terjadi secara spontan, disosiai unimolekular dari substrat akan menghasilkan karbokation, reaksi lebih mudah terjadi apabila intermediet karbokation yang paling stabil yang dihasilkan. Semakin stabil intermediet karbokation, maka reaksi akan semakin cepat terjadi.

1.    Reaksi substitusi elektrofilik

Biasa terjadi pada suatu senyawa aromatis. Karena pada senyawa alifatik lebih mudah terbenntuk ion karbon yang bermuatan positif daripada negatif.

2.    Reaksi Adisi

Reaksi adisi juga bisa terjadi reaksi adisi nukleofilik, yaitu :

Dan reaksi adisi elektrofilik :

Pada umumnya, ikatan rangkap karbon – karbon tidak diserang oleh nukleofil karena tidak memiliki atom karbon yang posfitif parsial untuk dapat menarik nukleofil. Namun elektron pi yang tak terlindung dalam ikatan rangkap C-C akan menarik elektrofil. Oleh karena itu banyak reaksi alkena dan alkuna diawali dengan serangan elektrofilik, untuk menghasilkan karbokation. Kemuian karbokation diserang oleh nukleofil dan menghasilkan produk.

Permasalahan :Pembentukan ikatan C-C.
Sebutkan reaksi – reaksi yang memungkinkan dalam pembentukan ikatan C-C ? Dan, pada reaksi radikal mengapa jarang digunakan untuk sintesis dibandingkan reaksi karbon nukleofil dan elektrofil ?

Penyerangan Nukleofil dan elektrofilPada reaksi SN1 dan SN2, mengapa pada SN1 reaksi lebih cepat terjadi pada alkil halida tersier, sementara pada SN2 justru reaksi paling lambat terjadi pada substrat tersebut?   

Sources :

Brown, et al. 2009. Organic Chemistry Fifth Edition. USA : Cengage Learning.

Fessenden, R.J dan J.S. Fessenden. 1982. Organic Chemistry Third Edition. Jakarta : Erlangga.

Mc Murry, J. 2010. Organic Chemistry Eight Edition. USA : Cengage Learning.