MEKANISME REAKSI ELIMINASI E2

Pada pertemuan kali ini kita akan membahas mengenai mekanisme reaksi eliminasi E2. Pada pertemuan sebelumnya kita telah mempelajari tentang mekanisme reaksi substitusi nukleofilik SN2 dan SN1. Sebelum melanjutkan materi mekanisme reaksi E2 lebih dalam, kita akan terlebih dahulu memahami apa itu reaksi eliminasi itu sendiri.

Reaksi eliminasi umumnya dikenal dengan jenis atom atau kelompok atom yang meninggalkan molekul. Penghapusan atom hidrogen dan atom halogen, misalnya dikenal sebagai dehidrohalogenasi, ketika kedua atom yang meninggalkannya adalah halogen, reaksinya dikenal sebagai dehalogenasi. Demikian pula, penghapusan molekul air, biasanya dari alkohol, dikenal sebagai dehidrasi, ketika kedua atom yang meninggalkannya adalah atom hidrogen, reaksinya dikenal sebagai dehidrogenasi. Reaksi eliminasi juga diklasifikasikan sebagai E1 atau E2, tergantung pada kinetika reaksi. Dalam reaksi E1, laju reaksi sebanding dengan konsentrasi zat yang akan diubah dalam reaksi E2, laju reaksi sebanding dengan konsentrasi substrat dan zat penghilang.

Reaksi E2

E2 menggambarkan eliminasi (E) yang memiliki langkah menentukan tingkat bimolekuler (2) yang harus melibatkan basis. Hilangnya kelompok yang pergi bersamaan dengan pengangkatan proton. Ada sejumlah faktor yang mempengaruhi apakah eliminasi berjalan dengan mekanisme E1 atau E2. Hanya E2 yang dipengaruhi oleh konsentrasi basa, sehingga pada konsentrasi basa tinggi E2 disukai. Laju reaksi E1 bahkan tidak terpengaruh oleh basa apa yang ada, jadi E1 juga sama lemahnya dengan basa kuat, sementara E2 lebih cepat dengan basa kuat daripada basa lemah. Basa kuat pada konsentrasi apa pun yang lebih disukai E2 daripada E1. Jika kita melihat bahwa basa kuat diperlukan untuk eliminasi, itu tentu termasuk reaksi E2. 

Reaksi E2 berjalan tidak lewat suatu karbokation sebagai zat antara, melainkan berupa reaksi serempak (concerted reaction) yaitu terjadi pada satu tahap, sama seperti reaksi Sn1.

Reaksi E2 merupakan reaksi satu tahap. Dimana dalam satu tahap tersebut terjadi 3 hal, yaitu : 

1. Basa membentuk ikatan dengan hidrogen
2. Elektron-elektron C-H membentuk ikatan pi
3. Brom bersama sepasang elektronnya meninggalkan ikatan sigma C-Br

Dalam reaksi E2, alkil halida tersier lebih cepat bereaksi sedangkan alkil halida primer lebih lambat bereaksi.

Mekanisme Reaksi E2

Dalam reaksi E2, ikatan baru terbentuk antara basa, H3CO-, dan proton dari 2-klorobutana, sementara secara bersamaan ikatan karbon-klorin rusak dan ikatan pi baru sedang terbentuk pada butana. Anion klorida yang pergi disebut sebagai kelompok yang meninggalkan.

Istilah E2 adalah singkatan dari reaksi Eliminasi, orde kedua (juga disebut bimolekul). Menurut mekanisme E2, ada satu keadaan transisi karena pemutusan ikatan dan pembuatan ikatan terjadi secara bersamaan. Reaksi seperti reaksi E2 di mana atom hilang dari dua atom yang berdekatan dari molekul diklasifikasikan di bawah kategori yang lebih luas dari reaksi eliminasi beta. Dalam mekanisme E2 yang mengacu pada eliminasi bimolekuler pada dasarnya adalah mekanisme satu langkah.  Reaksi bimolecular, seperti reaksi E2 adalah reaksi di mana dua reaktan mengambil bagian dalam keadaan transisi dari reaksi yang lambat atau yang menentukan laju reaksi. Untuk alasan ini, konsentrasi basa dan alkil halida baik sebanding dengan laju reaksi E2 yang diamati.

Pengaruh struktur alkil halida pada reaktivitas Alkil halida sekunder seperti 2-chlorobutane dapat bereaksi dengan jalur reaksi E2 atau SN2 ke berbagai tingkat tergantung pada sifat nukleofil atau basa yang digunakan. Jika basa kuat seperti metoksida digunakan, langkah pemindahan proton disukai dan mekanisme E2 menunjukkan kembali seperti yang ditunjukkan pada gambar. Jika basa lemah atau nukleofil kuat digunakan seperti halida lain atau anion azida (N3-) digunakan, maka substitusi menurut jalur reaksi SN2 lebih disukai.

Geometri anti-periplanar Untuk pemutusan ikatan dan pembuatan ikatan terjadi dengan tumpang tindih orbital yang tepat dalam reaksi E2, proton yang ditransfer harus ditempatkan dalam geometri anti-periplanar (di sisi yang berlawanan) berkenaan dengan kelompok meninggalkan klorida. Ini dapat dilihat pada gambar,  reaksi dengan memeriksa arah molekul basa yang mendekat dan lintasan anion klorida yang pergi.

Sumber :

Clayden, J., Greeves N., Warren S. (2001). Organic Chemistry second edition. Sydney: McGraw-Hill.

Fessenden, R.J. and J.S. Fessenden. 1986. Kimia Organik Edisi Ketiga. Jilid 1. Terjemahan oleh A.H. Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta.

PERMASALAHAN

1.  Mengapa dalam reaksi E2, laju reaksi sebanding dengan konsentrasi substrat?
2. Mengapa pada reaksi E2 hanya dipengaruhi oleh konsentrasi basa?
3. Mengapa laju reaksi pada reaksi E2 lebih cepat dengan basa kuat daripada basa lemah?