Haloalkana merupakan salah satu materi kimia yang cukup menarik untuk dibahas. Kalau kebetulan kamu ingin belajar tentang materi ini lebih dalam, simak penjelasan lengkapnya berikut. Kami juga telah menyediakan soal latihan yang bisa dikerjakan untuk mengasah kemampuanmu.
Lewat pembahasan ini, kamu bisa belajar mengenai Haloalkana. Kamu akan diajak untuk memahami materi dan tentang metode menyelesaikan soal.
Kamu juga akan memperoleh latihan soal interaktif yang tersedia dalam tiga tingkat kesulitan, yaitu mudah, sedang, dan sukar. Tertarik untuk mempelajarinya?
Sekarang, kamu bisa mulai mempelajari materi lewat uraian berikut. Apabila materi ini berguna, bagikan ke teman-teman kamu supaya mereka juga mendapatkan manfaatnya.
Kamu dapat download modul & contoh soal serta kumpulan latihan soal Haloalkana dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:
Haloalkana merupakan senyawa turunan alkana (hidrokarbon) yang memiliki gugus halogen di dalamnya.
Suatu haloalkana adalah pereaksi yang krusial dalam proses sintesis senyawa organik sebab reaktivitasnya yang tinggi dan fleksibilitasnya yang dapat diubah menjadi berbagai macam senyawa.
Reaksi Haloalkan
Secara umum reaksi haloalkana dapat digolongkan menjadi:
1. Substitusi
Substitusi, seperti digambarkan berikut:
Dalam hal ini seperti sifat haloalkana berperan sebagai elektrofil / substrat, suatu gugus pengganti adalah nukleofil, sementara atom halogen adalah gugus pergi (leaving group).
2. Eliminasi
Eliminasi, seperti digambarkan berikut:
SUBSTITUSI
Reaksi substitusi nukleofilik suatu haloalkana dapat berlangsung secara serentak (concerted, $S_{N}2$), atau bertahap (stepwise, $S_{N}1$).
1. Substitusi Nukleofilik Bimolekuler $S_{N}2$
Pada tahun 1930, Sir C. Ingold dan Edward Hughes menemukan bahwa beberapa reaksi substitusi nukleofilik memiliki laju reaksi yang tergantung kepada konsentrasi substrat dan nukleofil. Hukum lajunya dapat dituliskan:
$v=k\mbox{[substrat][nukleofil]}$
Oleh sebab itu reaksi ini disebut reaksi bimolekuler.
Mekanisme reaksi yang tepat untuk reaksi ini adalah reaksi serentak (satu langkah) yang dapat digambarkan sebagai berikut:
Apabila karbon alfa yang mengikat atom halogen adalah suatu karbon kiral, maka akan terjadi inversi pada konfigurasi absolutnya (bila R menjadi S dan sebaliknya) seperti digambarkan pada reaksi berikut:
Kemudian bila dibandingkan substrat yang digunakan, suatu haloalkana primer lebih cepat bereaksi dari sekunder, sementara tersier tidak bereaksi melalui mekansime ini dan dapat digambarkan melalui diagram energi nya berikut:
2. Substitusi Nukleofilik Unimolekuler $S_{N}1$
Pada beberapa reaksi substitusi lainnya, hukum laju reaksi diketahui mengikuti hukum laju orde pertama dimana laju reaksi hanya dipengaruhi oleh konsentrasi substrat, sehingga disebut pula reaksi unimolekuler.
Ciri khas reaksi ini adalah lepasnya gugus pergi menghasilkan karbokation seperti digambarkan berikut:
Dan diagram energi jalannya reaksi adalah sebagai berikut
Apabila dibandingkan, substrat tersier mengalami reaksi $S_{N}1$ lebih cepat dibanding sekunder dan primer karena semakin banyak alkil di sekitar karbokation dapat membantu menyebarkan muatan positif sehingga menjadi lebih stabil.
Demikian pula, berbeda dengan $S_{N}2$, pada reaksi $S_{N}1$ dapat terjadi inversi (perubahan konfigurasi absolut) atau retensi (tidak terjadi perubahan) seperti digambarkan berikut
PENTING!!
Apabila substrat memiliki gugus pergi yang buruk (-OH, -$NH_{2}$) maka akan terjadi protonasi terlebih dahulu agar terbentuk gugus pergi yang lebih baik.
Hal ini berlaku baik untuk $S_{N}1$ :
Maupun untuk $S_{N}2$:
Menentukan apakah reaksi akan berjalan secara $S_{N}2$ atau $S_{N}1$
Rangkuman untuk berbagai substitusi nukleofilik yang mungkin:
ELIMINASI
Kamu dapat download modul reaksi eliminasi e1 dan e2 pdf pada link download di awal halaman ini.
Suatu kegunaan haloalkana (atau senyawa turunan alkana lain dengan gugus pergi yang baik) dapat pula mengalami reaksi eliminasi apabila direaksikan dengan suatu basa kuat. Mirip seperti reaksi substitusi, reaksi eliminasi juga dapat berjalan melalui 2 jenis mekanisme, yakni E2 dan E1.
1. Eliminasi E2
Mekanisme E2 secara umum dapat dijabarkan sebagai berikut
Meski demikian, berbeda dengan $S_{N}2$, reaktivitas substrat primer untuk reaksi E2 adalah yang paling rendah dibanding substrat sekunder dan tersier. Untuk memahami hal ini kita lihat diagram energi untuk reaksi E2 berikut
Pada substrat tersier fase transisi memiliki ikatan rangkap parsial yang lebih tersubstitusi sehingga menurunkan energinya (dan energi aktivasi juga tentunya) maka reaksi dapat berlangsung lebih cepat dari substrat sekunder dan primer.
Regioselektivitas: produk Zaitsev (alkena lebih tersubstitusi) pada umumnya lebih besar, kecuali apabila dalam reaksi E2 digunakan substrat dan basa yang bulky (hambatan sterik tinggi) maka terbentuk produk Hofmann, yakni kebalikan Zaitsev.
Stereoselektivitas: terbentuk produk cis dan trans, namun produk trans lebih dominan karena tingkat energinya yang lebih rendah.
2. Eliminasi E1
Mekanisme E1 secara umum dijabarkan sebagai berikut:
Reaktivitas substrat tersier adalah yang paling baik untuk E1 karena sifat karbokation.
Regioselektivitas untuk reaksi E1 adalah selalu dominan untuk produk Zaitsev untuk segala jenis basa maupun substrat yang digunakan.
Stereoselektivitas sama seperti E2, dimana produk trans lebih mendominasi.
Substitusi vs Eliminasi
Contoh Soal Haloalkana dan Pembahasan
1. Senyawa A dan B adalah isomer konstitusional dengan rumus molekul $C_{3}H_{7}Cl$. Ketika molekul A direaksikan dengan natrium metoksida, reaksi substitusi lebih dominan, sementara perlakuan serupa untuk B menimbulkan reaksi eliminasi yang lebih dominan. Perkirakan struktur untuk molekul A dan B.
Jawaban
Molekul A lebih dominan mengalami substitusi, yang berarti kemungkinan besar ia adalah suatu haloalkana primer.
Sebaliknya untuk molekul B reaksi eliminasi lebih dominan sehingga kemungkinan besar ia adalah haloalkana tersier.
