pembetukan ikatan C-C

Atom karbon ialah atom yang memiliki enam elektron, yang mempunyai empat  elektron pada kulit terluar dapat membentuk ikatan kovalen baik  dengan atom karbon maupun atom lainnya dengan massa atom karbon adalah 12 dengan nomor atom  12. Atom –atom karbon untuk membentuk ikatan kovalen mempunyai kemampuan untuk membentuk ikatan karbon yang beragam. Hal ini merupakan salah satu penyebab bagitu banyak senyawa karbon yang dapat terbentuk.  

Rantai karbon dapat diklasifikasikan menjadi :

Atom karbon memiliki kesempatan untuk membentuk empat ikatan lainnya dengan atom lain. kestabilan struktur ini ditunjukan dengan sudut yang sama 109,5⁰ dengan bentuk tetrahedral, perhatikan Gambar di bawah ini :

Berdasarkan karakteristik tetrahedral maka atom karbon dapat mengikat atom lain selain atom karbon itu sendiri. Secara sederhana atom karbon dapat membentuk empat ikatan dengan atom hydrogen seperti pada Gambar B Kerangka senyawa hidrokarbon dibangun oleh banyak ikatan antar atom karbonnya. Kerangka senyawa hidrokarbon yang paling sederhana memiliki sebuah atom karbon, dilanjutkan dengan dua atom karbon, tiga atom karbon dan seterusnya, perhatikan Gambar di bawah ini :
 

Terdapat tiga kemungkinian dalam ikatan sesama atom karbon, pertama ikatan tunggal, kedua ikatan rangkap dua dan ketiga ikatan rangkap tiga. Ikatan tunggal terjadi dari orbital s dan disebut dengan ikatan sigma pada orbital hibrid sp³ dan bentuk molekul tetrahedron dengan sudut 109,5⁰. Senyawa dengan ikatan tunggal disebut dengan senyawa hidrokarbon jenuh.

Pertanyaan :

mengapa ikatan tunggal C – C merupakan ikatan sigma pada orbital hibrid sp³ dari dua atom karbonnya ?

Gugus pergi dan pengaruh gugus tetangga

Substitusi bermakna penggantian suatu gugus atau atom oleh gugus atau atom lain. Reaksi substitusi dapat berupa substitusi nukleofilik dan substitusi elektrofilik, Nukleofil adalah suatu spesi yang kaya elektron dan bereaksi dengan suatu elektrofil. Elektrofil adalah spesi yang kekurangan elektron dan dapat menerima pasangan elektron.Substitusi nukleofilik terjadi pada senyawa misalnya  alkil halida ,alkohol dan turunan asam karboksilat.Substitusi elektrofilik terjadi pada senyawa aromatik.

Substitusi Nukleofilik

   Reaksi substitusi nukleofilik dapat terjadi dalam 2 cara, yaitu reaksi substitus nuleofilik orde pertama (SN1) dan reaksi substitusi nuleofilik orde dua (SN2).

Reaksi substitusi dipengaruhi olehsejumlah faktor seperti struktur substrat,struktur dan reaktifitas nukleofil, serta konsentrasi nukleofil maupun pelarut.

Gugus pergi adalah suatu gugus kimia atau atom yang bermuatan positif, kemudian diserang oleh sebuah nukleofil yang kaya akan elektron sehingga berikatan.

Contoh :

Nu: + R-X → R-Nu + X:

Dengan Nu menandakan nukleofil, : menandakan pasangan elektron, serta R-X menandakan substrat dengan gugus pergi X. Pada reaksi tersebut, pasangan elektron dari nukleofil menyerang substrat membentuk ikatan baru, sementara gugus pergi melepaskan diri bersama dengan sepasang elektron. Produk utamanya adalah R-Nu. Nukleofil dapat memiliki muatan listrik negatif ataupun netral, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif.

Pada contoh diatas dapat dilihat bahwa Nu yang mempunyai elektron berlebih kemudian bereaksi dengan R-X, X sebagai gugus pergi yang kekurangan elektron sehingga gugus pergi melepaskan diri dengan sepasang elektron dan Nu dan R menjadi ikatan baru.

           Partisipasi/pengaruh  gugus tetangga didefinisikan sebagai gugus yang memberikan suatu reaksi intermediate yang baru pada pusat reaksi. Untuk reaksi substitusi seperti dibawah, X sebagai gugus tetangga berperan dalam penyerangan nukleofilik intramolekul sehingga melepaskan Y sebagai gugus pergi, yang kemudian diikuti oleh substitusi intermolekul.

    Hasil dari partisipasi ini ialah pembentukan produk substitusi dengan konfigurasi 

yang berlawanan dengan konfigurasi yang seharusnya terjadi pada SN2, dimana reaksi

 SN2 pada umumnya membentuk konfigurasi yang berlawanan dengan substrat.

Dengan adanya partisipasi gugus tetangga, konfigurasi produk sama dengan substrat. Partisipasi gugus tetangga ini juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi. Jika suatu gugus tetangga mempengaruhi reaksi melalui suatu jalan yang menyebabkan peningkatan kecepatan reaksi, maka gugus tetangga tersebut dikatakan sebagai “anchimeric assistance”. Peningkatan kecepatan reaksi dengan adanya partisipasi gugus tetangga diketahui dengan membandingkan laju reaksi suatu senyawa yang memiliki gugus tetangga dengan reaksi yang sama pada senyawa analog yang tidak memiliki gugus tetangga. 

Pertanyaan :

Dari pembahasan yang diuraikan diatas, mengapa dengan adanya partisipasi gugus tetangga konfigurasi produk sama dengan substrat?