Mekanisme Reaksi Adisi Elektrofilik

Elektrofil

Elektrofil merupakan sesuatu yang tertarik pada elektron, Dan karena tertarik oleh daerah negatif, elektrofil harus merupakan sesuatu yang memebawa muatan positif penuh atau memiliki sedikit muatan positif disuatu daerah padanya.

Etena dan alkena yang lain diserang oleh elektrofil. elektrofilk biasanya ujung yang sedikit lebih positif (+) dari sebuah molekul seperti hidrogen bromida, HBr. Elektrofil tertarik dengan kuat ke elektron yang terekpose pada ikatan pi dan reaksi terjadi karena adanya reaksi inisiasi yang sebentar lagi akan kita bahas.  Anda mungkin bertanya mengapa Na⁺ tidak bereaksi dengan etena. Walaupun ion ini tertarik dengan baik oleh ikatan pi, tidak ada kemungkinan proses akan berlanjut antara natrium dan karbon, karena sodium membentuk ikatan ionik dimana karbon membentuk ikatan kovalen.

Reaksi Adisi

 Struktur karbon lebih stabil pada ikatan tunggal daripada pada ikatan rangkap. Ikatan pi sering terputus dan elektronnya dipakai untuk berikatan dengan atom lain. I Sebagai contoh, dengan menggunakan molekul yang umum X-Y.

Reaksi Adisi Elektrofilik

 Reaksi adisi merupakan reaksi dimana dua buah molekul bergabung menghasilkan molekul yang lebih besar. Tidak ada yang hilang selama proses berlangsung. Semua atom dari molekul awal dapat ditemukan pada molekul hasil penggabungan. Reaksi adisi elektrofilik merupakan reaksi adisi yang terjadi karena yang kita pikir sebagai molekul yang “penting” terserang oleh elektrofil. Molekul yang “penting” tersebut memiliki daerah dengan kepadatan elekton yang tinggi yang terserang oleh yang bermuatan positif.

Pada senyawa alkena terdapat elektron π yang letaknya lebih jauh dari inti dibanding elektron pada ikatan σ, sehingga lebih mudah diserang oleh suatu elektrofil. Elektron pi adalah suatu nukleofil lemah.

 Mekanisme reaksi adisi dari air terhadap etilen, suatu alkena sederhana

Tahapan Reaksi

Serangan elektrofil terhadap ikatan  π membentuk suatu  karbokation Serangan nukleofil terhadap  karbokation Tahap pertama berjalan lambat, dan merupakan tahap penentu laju

Bila alkena yang bereaksi adalah propena (alkena tak simetris karena substituen yang terikat pada karbon alkena tidak sama), maka ada dua kemungkinan produk yang terbentuk karena  gugus OH dapat masuk  pada  karbon  CH2 atau karbon CH3CH .

Kita dapat mengatakan bahwa produk yang terbentuk lebih cepat akan menjadi produk dominan dalam campuran. Dan kenyataannya kecepatan pembentukkan produk  satu  100 kali lebih cepat dibanding produk yang lain. Sehingga secara teknis praktis hanya satu produk yang dapat diamati. Dengan kata lain produk yang diramalkan adalah produk yang laju pembentukannya lebih cepat. Masalahnya adalah bila ada dua kemungkinan, kita harus bisa menentukan produk mana yang terjadi dengan laju lebih cepat . Hal ini tergantung energi aktivasi untuk mencapai keadaan teraktifkan . Reaksi dengan energi  keadaan transisi lebih rendah akan berlangsung lebih cepat dan menghasilkan produk lebih melimpah.

Karbokation sekunder lebih stabil (mempunyai tingkat energi lebih rendah)  dibanding carbocation primer . Gugus metil bersifat pendorong elektron yang membantu stabilisasi karbokation. 

Secara umum dapat dikatakan mekanisme reaksi adisi alkena  adalah serangan electrophile pada karbon yang kurang tersubstitusi pada tahap pertama  dan serangan nucleophile pada karbon yang lebih tersubstitusi pada tahap kedua.

Mekanisme ini dapat digunakan untuk memprediksi produk adisi terhadap alkena tak simetris dengan syarat dapat menentukan gugus elektrofil dan nukleofil dari molekul yang akan diadisikan pada alkena tersebut . Sebagai contoh adisi menggunakan HBr  . Ikatan dalam  HBr bersifat  polar dengan  H  positive dan Br  negative. H+ adalah  elektrofil dan Br- adalah  nukleofil.

Penerapan dari mekanisme umum diatas adalah :

Metode alternatif untuk membuat suatu alkohol primer  dikembangkan oleh H.C.Brown mengikuti rute di bawah:

Molekul Halogen misalnya  Cl2 dan Br2  juga dapat ditambahkan pada  ikatan rangkap alkena. Pada kasus ini tidak perlu mempertimbangkan  orientasi masuknya gugus karena gugus yang masuk identik  , tetapi aspek yang perlu dipahami adalah aspek stereokimia. Jika  bromine ditambahkan pada  cyclopentene,  ada dua kemungkinan produk yang dihasilkan tergantung   orientasi ruang  serangan kedua atom bromine. Bila dua atom menyerang dari arah yang sama  produk yang terjadi adalah  cis. Bila berlawanan produk yang terbentuk adalah  trans. Hasil eksperimen menunjukkan produk yang terbentuk hanya  trans .

Dari hasil pengamatan disimpulkan mekanisme yang terjadi adalah :

Tahap pertama

Tahap kedua

Sama dengan pada reaksi SN1 , serangan nukleofil terhadap  karbokation dapat terjadi dari dua arah sehingga dihasilkan   produk campuran cis dan trans.

Bila eksperimen hanya menghasilkan satu jenis produk, berarti dapat disimpulkan mekanisme reaksi tidak melalui pembentukan karbokation. Jadi harus ada mekanisme lain yang menyebabkan terhalangnya serangan nukleofilik dari arah yang sudah ada atom Br yang pertama. Ternyata pada tahap pertama atom Br menyerang kedua atom karbon alkena. Satu ikatan menggunakan elektron pi dari alkena, ikatan lain menggunakan elektron bebas Br. Hasilnya terbentuk  suatu siklik antara dua karbon alkena dan Br bentuk ini disebut ion brominium.

Serangan Br selanjutnya sama dengan pada reaksi  SN2. Arah serangan adalah berlawanan dengan posisi Br yang pertama. Dan produk akhir adalah trans .

Permasalahan :

1.  Mengapa serangan nukleofil terhadap  karbokation Tahap pertama berjalan lambat, dan   merupakan tahap penentu laju ?

2.      Mengapa reaksi dengan energi dalam  keadaan transisi lebih rendah, akan berlangsung lebih cepat sehingga menghasilkan produk lebih melimpah ?

3.   Mengapa karbokation sekunder lebih stabil (mempunyai tingkat energi lebih rendah)  dibanding