Language
Country/Area
No result found
Rahasia reaksi SNAr! Mengapa klorobenzena langsung digantikan oleh tarikan elektron yang kuat?
Dalam kimia organik, reaksi substitusi aromatik nukleofilik (SNAr) adalah reaksi substitusi di mana nukleofil menggantikan gugus lepas yang baik, seperti halogen, pada cincin aromatik. Meskipun cincin aromatik biasanya bersifat nukleofilik, beberapa senyawa aromatik mampu menjalani reaksi substitusi nukleofilik dalam kondisi yang tepat.
Mekanisme reaksi substitusi aromatik nukleofilik berbeda dari reaksi SN2 umum karena berlangsung pada atom karbon planar segitiga.
Saat melakukan reaksi SN2, nukleofil harus mendekati atom karbon dari belakang gugus lepas, tetapi dipengaruhi oleh hambatan sterik pada cincin benzena, sehingga jenis reaksi ini hampir tidak terjadi. Mekanisme SN1 secara teoritis mungkin, tetapi kecuali gugus lepas sangat baik, itu tidak layak. Hal ini memerlukan pelepasan alami gugus lepas untuk membentuk kation aromatik, yang sangat tidak menguntungkan dalam praktik.
Mekanisme substitusi aromatik nukleofilik
Substitusi nukleofilik pada cincin aromatik dapat terjadi melalui beberapa jalur yang berbeda, langkah yang paling penting adalah mekanisme SNAr (adisi-eliminasi). Mekanisme ini khususnya disukai ketika gugus penarik elektron seperti gugus nitro terletak pada posisi orto atau para terhadap gugus lepas halogen. Gugus penarik elektron dapat menstabilkan kerapatan elektron pada cincin dan mendorong reaksi nukleofilik.
Dalam mekanisme reaksi substitusi aromatik nukleofilik, operasi 2,4-dinitroklorobenzena dalam larutan berair alkali sangat representatif.
Kelompok nitro bertindak sebagai aktivator, meningkatkan kemungkinan substitusi nukleofilik dan menstabilkan elektron yang tertarik melalui resonansi saat nukleofil menyerang gugus karboksil. Keadaan metastabil yang terbentuk disebut kompleks Masonheimer. Ketika struktur yang ditingkatkan kerapatan elektron ini terbentuk, ion hidroksida dapat secara selektif melepaskan, atau klorin keluar.
Proses reaksi
Selama reaksi, sebagian besar kompleks Masonheimer mengalami pelepasan klorin untuk membentuk 2,4-dinitrofenol, sementara sisanya dikembalikan ke reaktan. Saat reaksi berlangsung, 2,4-dinitrofenol akan dideprotonasi oleh larutan alkali, yang akhirnya mencapai kesetimbangan. Karena produk ini berada dalam keadaan energi yang lebih rendah, ia tidak kembali membentuk reaktan.
Pembentukan kompleks Masonheimer yang lambat merupakan keadaan berenergi tinggi yang disebabkan oleh berkurangnya aromatisitas akibat serangan nukleofilik.
Alasan cepatnya keluarnya gugus klorin atau hidroksil berikutnya adalah bahwa setelah kehilangan gugus lepas, cincin aromatik akan kembali ke aromatisitas dan melepaskan energi. Oleh karena itu, kecepatan reaksi substitusi nukleofilik terutama ditentukan oleh laju ini.
Pengaruh nukleofil dan gugus lepas
Dalam reaksi SNAr, gugus lepas dan nukleofil yang berbeda memengaruhi laju reaksi. Biasanya nukleofil yang tidak aktif meliputi amina, alkohol fosfonat, sulfida, dll. Untuk gugus lepas klorin, bromin, dan iodin, laju reaksi fluor optimal dalam reaksi SNAr, suatu fenomena yang tampaknya bertentangan dengan reaksi SN2.
Meskipun fluor merupakan ikatan terkuat, fluor merupakan gugus lepas yang paling ideal dalam reaksi SNAr karena polaritas ikatan C-F yang ekstrem membuat reaksi lebih mudah berlangsung.
Nukleofil dalam reaksi ini dapat bereaksi dengan berbagai senyawa organik untuk membentuk struktur kimia baru. Misalnya, banyak nukleofil unsur nitrogen, oksigen, atau karbon dapat secara efisien melakukan reaksi substitusi untuk menciptakan berbagai senyawa yang berbeda.
Arah masa depan
Kemampuan untuk melakukan reaksi substitusi aromatik nukleofilik dianggap sebagai rute sintetis yang menjanjikan dalam bidang penelitian yang sedang berkembang. Pekerjaan saat ini menunjukkan bahwa dalam beberapa kasus kompleks Mersenneheimer bukan hanya perantara tetapi terkadang dapat menjadi keadaan transisi dalam proses SN2 front-end.
Metode sintesis asimetris molekul kiral yang pertama kali dilaporkan pada tahun 2005 telah menunjukkan pentingnya substitusi aromatik nukleofilik dalam konstruksi berbagai molekul.
Perlu dicatat bahwa pemahaman, atau potensi perkembangan di masa mendatang, tentang mekanisme dasar dan mekanisme reaksi tersebut dapat memengaruhi banyak aspek sintesis organik. Menghadapi reaksi kimia yang begitu menarik, apakah Anda juga menantikan penelitian dan penerapannya di masa mendatang?
