Language
Country/Area
No result found
Menjelajahi rahasia laju reaksi: Bagaimana gugus penarik elektron memengaruhi reaksi cincin aromatik?
Dalam kimia organik, reaksi Substitusi Aromatik Elektrofilik (EAS) pada cincin aromatik merupakan proses yang sangat penting. Dalam proses ini, substituen yang ada pada cincin aromatik akan memengaruhi laju reaksi dan regioselektivitas produk secara signifikan. Artikel ini akan membahas secara mendalam bagaimana gugus pendonor elektron (EDG) dan gugus penarik elektron (EWG) memengaruhi kerapatan elektron pada cincin aromatik, sehingga mengubah kinetika dan distribusi produk reaksi.
Gugus pendonor elektron membuat cincin aromatik lebih nukleofilik, sehingga mendorong reaksi substitusi elektronukleofilik, sedangkan gugus penarik elektron melakukan hal yang sebaliknya, mengurangi reaktivitas cincin aromatik.
Gugus pendonor elektron, juga dikenal sebagai gugus pelepas elektron (ERG), menyumbangkan kerapatan elektron ke cincin aromatik melalui efek resonansi atau efek induksi. Kelompok-kelompok ini membuat sistem π dari cincin aromatik lebih nukleofilik, sehingga meningkatkan kemungkinannya untuk berpartisipasi dalam reaksi substitusi elektronukleofilik. Pada saat ini, cincin aromatik lebih mungkin bereaksi dengan elektrofil, sehingga jenis kelompok ini juga disebut kelompok teraktivasi. Selain itu, kelompok-kelompok ini sering mengarahkan reaksi substitusi pada posisi orto dan para. Pada tahun 1892, aturan Crum Brown–Gibson pertama kali menjelaskan selektivitas ini, yaitu, efek substitusi EDG dan EWG pada cincin aromatik.
EDG umumnya mendorong reaksi substitusi elektronukleofilik pada posisi orto dan para, sementara EWG cenderung mengarahkan reaksi ke posisi meta.
Sebaliknya, kelompok penarik elektron menghilangkan kerapatan elektron dari sistem π cincin aromatik, sehingga mengurangi reaktivitasnya. Di bawah pengaruh gugus-gugus ini, nukleofilisitas cincin aromatik berkurang secara signifikan, sehingga melemahkan kemampuannya untuk berpartisipasi dalam reaksi substitusi elektronukleofilik. Oleh karena itu, gugus-gugus tersebut disebut gugus penonaktif. Terutama di bawah pengaruh EWG, reaksi substitusi cenderung terkonsentrasi pada posisi meta, sementara peluang reaksi dengan posisi orto dan para berkurang secara signifikan. Gugus-gugus penarik elektron ini dapat dibagi menjadi gugus penonaktif lemah dan gugus penonaktif kuat. Gugus penonaktif lemah terkadang juga dapat menyebabkan reaksi pada posisi orto dan para, tetapi secara signifikan mengurangi reaktivitas relatif terhadap posisi meta.
Gugus penonaktif kuat sering kali lebih suka mengarahkan reaksi meta daripada reaksi orto atau para.
Membahas gugus pengaktif, kami menemukan bahwa sebagian besar gugus pengaktif termasuk dalam kategori donor elektron resonansi (+M). Meskipun banyak dari kelompok ini juga memiliki efek penonaktifan (-I) melalui induksi sampai batas tertentu, efek resonansi dari donasi elektron umumnya lebih kuat. Fenomena ini tidak berlaku untuk halog tertentu.ens (seperti klorin, bromin, dan iodin), yang efek resonansinya secara signifikan memengaruhi reaktivitas kimia cincin aromatik. Misalnya, meskipun fluor memiliki efek penonaktifan, laju reaksinya pada posisi para sering kali melebihi 1, yang membuatnya dianggap sebagai gugus pengaktif pada posisi ini. Pertimbangan kinetik murni ini akan membantu kita memahami efek berbagai substituen pada cincin aromatik yang mengalami reaksi EAS.
Fluorin merupakan pengecualian, karena bereaksi pada posisi para pada laju yang lebih tinggi daripada substituen lain, yang menyebabkannya menunjukkan efek pengaktifan.
Gugus penonaktif, seperti gugus nitroso, ester sulfat, dan berbagai jenis asam karboksilat, akan menghasilkan tarikan elektron yang kuat pada gugus karboksil seperti oksazolon. Struktur ini disebabkan oleh atom elektropositif yang melekat langsung pada cincin aromatik. Meskipun gugus-gugus ini bersama-sama berkontribusi pada efek resonansi, gugus-gugus ini sangat memperlambat laju reaksi karena pergeseran elektronegatifnya pada cincin aromatik. Lebih jauh lagi, partisipasi gugus-gugus ini membuat cincin aromatik sangat miskin elektron.
Laju reaksi cincin aromatik yang mengandung gugus penarik elektron jauh lebih rendah daripada laju reaksi cincin aromatik tanpa gugus-gugus ini.
Sebagai perbandingan, meskipun struktur dengan gugus amino, gugus alkohol, dan gugus eter (seperti benzoin) memiliki beberapa efek induksi (-I), efek resonansi (+M) sering kali mengalahkan efek ini, sehingga menghasilkan Mereka masih dianggap sebagai gugus pendonor elektron (EDG) dan sangat reaktif pada posisi orto dan para. Terutama dalam kondisi basa, reaksi etoksilasi fenol dipercepat secara signifikan karena oksigen mononegatif menyebabkan molekul tersebut mendonorkan lebih banyak elektron ke reaksi.
Namun, pengaruh substituen yang berbeda pada lokasi reaksi tidak searah, dan interaksi di antara mereka sering memicu perubahan dalam selektivitas reaksi. Ketika dua atau lebih substituen sudah ada pada cincin aromatik, posisi substituen ketiga sering dapat diprediksi. Kehadiran mereka akan membuat senyawa memiliki simetri yang kuat atau memperkuat efek substituen tertentu, yang selanjutnya memengaruhi reaktivitas cincin aromatik.
Seiring kita lebih memahami dasar-dasar reaksi ini, kita bertanya-tanya bagaimana reaksi kimia organik di masa depan akan terus dipengaruhi oleh efek elektronik ini, dan bagaimana mengeksplorasi substituen baru dapat mendefinisikan ulang pemahaman kita tentang reaksi kimia. ?
