Mekanisme Reaksi Subtitusi Nukelofilik SN1

Reaksi S_N1

Pada bahasan sebelumnya telah kita pelajari mengenai reaksi antara alkil halida primer dengan suatu nukelofil yang disebut dengan reaksi subtitusi nukelofil bimolekular. Lalu pada pada reaksi S_N1 ini terjadi reaksi antara alkil halida tersier dengan suatu nukelofil. Dalam bahasan kali ini agar lebih mudah dalam memahaminya maka akan digunakan contoh reaksi antara t-butil bromida dengan suatu nukelofil berbasa lemah yaitu H­₂O dan CH₃CH₂OH maka akan menghasilkan produk berupa subtitusi sekaligus eliminasi. Kedua molekul tersebut juga berguna sebagai suatu pelarut oleh karena itu reaksi subtitusi ini disebut dengan reaksi solvolisis yang mana asal katanya dari solvent dan –lysis yang berarti penguraian oleh pelarut.

Kali ini akan dibahas lebih merinci mengenai produk subtitusinya. Alkil halida tersier mengalami reaksi S_N1 yaitu reaksi subtitusi nukelofilik unimolekular. Pada reaksi ini enantiomer murni dari suatu alkil halida yang terdapat ikatan karbon C-X kiral mengalami reaksi S­_N1 maka akan menghasilkan produk subtitusi rasemik yaitu produk yang bukan inversi, dan juga berbeda dengan reaksi S_N2 yang mana laju reaksi sejalan dengan konsentrasi nukelofil pada reaksi S_N1 pengaruh daripada konsentrasi itu sendiri sangat kecil.

Mekanisme S_N1

Pada mekanisme reaksi S_N1 terjadi reaksi antara molekul pelarut, molekul alkil halida (RX) beserta ion – ion yang terbentuk oleh karena ni reaksi ini disebut juga reaksi ion. Pada reaksi S_N1 memiliki suatu tahapan – tahapan yang sangat kompleks dan perlu dilakukan sesuai dengan tahapannya.

Tahap 1 (pembentukan karbokation)

Pembentukan karbokation adalah hasil dari pematahan alkil halida menjadi sepasang ion positif (karbokation) dan ion negatif (ion halida). Pada tahapan ini melibatkan reaksi ion oleh karena itu diperlukan pelarut polar seperti H₂O yang dapat menstabilkan ion, disini H₂O juga berperan sebagai nukelofil karena telah dijelaskan pada bahasan reaksi S_N2 sebelumnya bahwasanya pelarut polar juga memiliki pasangan elektron menyendiri yang nantinya akan membentuk ikatan sigma.

Tahap 2 (penyatuan karbokation dengan nukleofil (H₂O))

Pada reaksi kali ini nukleofil yang digunakan yaitu H₂O yang terdiri dari OH^- dan H⁺  yang nantinya OH^- akan mengikat karbokation dan membentuk alkohol bermuatan positif.

Tahap 3 (Pelepasan H⁺)

Ion H⁺ pada alkohol bermuatan positif itu akan terlepas guna mencapai kestabilan dalam suatu reaksi asam-basa yang cepat dan tidak dapat kembali dalam keadaan semula dengan pelarutnya.

Kesimpulannya dalan reaksi S_N1 terjadi dua reaksi walaupun dalam tahapannya ada tiga. Reaksi pertama yaitu gabungan antara ionisasi alkil halida dengan subtitusi nukelofil H₂O lalu reaksi kedua yaitu rekasi asam-basa, agar lebih jelasnya dapat dilihat seperti dibawah ini

Berikut adalah diagram energi dalam reaksi S_N1

Sesuai dengan diagram energi diatas, pada tahap pembentukan karbokation memerlukan energi pengaktifan yang cukup besar, hal ini menyebabkan jalannya reaksi begitu lambat untuk pematahan alkil halida menjadi karbokation dan ion halida.

Karbokation atau bisa disebut dengan “zat-antara”, zat-antara ini sendiri adalah hasil dari reaksi lebih lanjut didalam struktur yang bereaksi. Berbeda dengan tahap transisi, zat-antara ini memiliki usia yang terhingga sedangkan tahap transisi tidak terhingga dan juga dalam tahap transisi mengalami dua tahapan sekaligus yaitu pematahan dan pembentukan ikatan baru yang disebabkan oleh melemahnya ikatan halida dengan alkil lalu halangan sterik yang kecil serta energi aktivasi yang dibutuhkan untuk bereaksi lebih kecil dari pada energi yang dibutuhkan untuk mencapai tahap transisi yang mengakibatkan pematahan dan pembentukan ikatan baru terjadi secara spontan, dan juga energi potensial pada tahap transisi merupakan titik puncak dalam suatu kurva energi potensial. Hal ini sangat berbeda dengan zat-antara yang mana merupakan suatu produk yang bersifat reaktif bukannya suatu tahapan. Pada zat-antara ini juga tidak terjadi pematahan dan pembentukan ikatan. Energi pada zat-antara pun lebih rendah daripada tahap transisi namun lebih besar dari pada produk akhir. Pada pembentukan karbokation sendiri pun seperti yang tertera dalam grafik membentuk suatu lembah sedangkan ketika karbokation sudah terbentuk akan membentuk suatu bukit yang artinya karbokation itu sendiri adalah spesi reaktif berenergi-tinggi. Pada tahap subtitusi karbokation dengan nukelofil membutuhkan energi pengaktifan yang rendah sehingga reaksi terjadi dengan cepat.

Permasalahan

1. Mengapa didalam reaksi S_N1 laju reaksinya hanya menyertakan konsentrasi alkil halidanya saja?
2. Mengapa stabilitas kation metil dan karbokation primer kurang daripada karbokation skunder dan juga karbokation tersier?
3. Karbokation disebut juga dengan zat-antara lalu apa bedanya zat-antara dengan tahap transisi?