Substitusi asil nukleofilik: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:AcylSubstitution.svg|rightka|400px|Substitusi asil nukleofilik]]

'''Substitusi asil nukleofilik'''<ref>Penamaan yang benar seperti tercantum dalam ''Ilmukimia.org'' <br>{{citequote|quote="Ketika zat yang bereaksi merupakan senyawa aromatik, maka reaksi yang terjadi disebut dengan [[substitusi nukleofilik aromatik]]. Turunan asam karboksilat bereaksi dengan nukleofil dalam '''substitusi asil nukleofilik'''}} "|source=[https://www.ilmukimia.org/2013/05/reaksi-substitusi.html Sumber]}}</ref> merupakan [[reaksi substitusi]] yang melibatkan [[nukleofil]] dan senyawa [[asil]]. Dalam jenis reaksi ini, nukleofil - seperti [[alkohol]], [[amina]], atau [[enolat]] - menggantikan posisi [[gugus pergi]] dari turunan asil - seperti [[asil halida]], [[anhidrida asam]], atau [[ester]]. Produk yang dihasilkan adalah [[karbonil]] - mengandung senyawa yang nukleofilnya telah menggantikan posisi gugus pergi yang terdapat pada derivat asil awal. Karena derivat asil bereaksi dengan berbagai nukleofil, dan karena produk dapat bergantung pada jenis tertentu dari derivat asil dan nukleofil yang terlibat, reaksi substitusi asil nukleofilik dapat digunakan untuk mensintesis berbagai produk yang berbeda.

Zat antara tetrahedral pada suatu senyawa [[asil]] yang mengandung [[substituen]] yang menempel pada karbon pusat dapat bertindak sebagai [[gugus pergi]]. Setelah zat antara tetrahedral terbentuk, kemudian terpecah, membentuk kembali ikatan karbonil C=O dan melepaskan gugus pergi dalam [[reaksi eliminasi]]. Sebagai hasil dari proses adisi/eliminasi dua tahap ini, nukleofil menggantikan posisi gugus pergi pada senyawa karbonil dengan cara dari suatu keadaan antara yang tidak mengandung karbonil. Kedua tahapan diatas bersifat bolak-balik dan karenanya, reaksi substitusi asil nukleofilik merupakan proses [[kesetimbangan]].<ref>{{harvp|Wade |2010, pp. |pages=996–997}}.</ref> Karena kesetimbangan akan mendukung produk yang mengandung nukleofil terbaik, gugus pergi harus menjadi nukleofil yang relatif buruk agar reaksi menjadi praktis.

Mekanisme ini didukung oleh eksperimen [[pelabelan isotop]]. Ketika [[etil propionat]] dengan gugus etoksi berlabel-[[Oksigen|oksigen-18]] diberi perlakuan dengan [[natrium hidroksida]] (NaOH), label oksigen-18 tidak terdapat dalam produk [[asam propionat]] dan terdapat secara eksklusif dalam [[etanol]].<ref name=mcmurry>{{cite bookharvp|last=McMurry|first=John|title=Organic Chemistry|year=1996|publisher=Brooks/Cole Publishing Company|location=Pacific Grove, CA|isbn=0534238327|pages=820–821|edition=4th820-821}}.</ref>

Ada lima jenis utama dari derivatif asil. [[Asil halida]] yang paling reaktif terhadap nukleofil, diikuti oleh [[anhidrida asam|anhidrida]], [[ester]], dan [[amida]]. Ion [[asam alkanoat|karboksilat]] pada dasarnya tidak reaktif terhadap substitusi nukleofilik, karena mereka tidak memiliki gugus pergi. Sangat menarik untuk dicatat reaktivitas lima kelas senyawa ini mencakup berbagai hal; laju reaksi relatif asil klorida dan amida yang berbeda dengan faktor 10¹³.<ref name=carey>{{cite bookharvp|last=Carey|first=Francis A.|title=Organic Chemistry|year=2006|publisher=McGraw-Hill|location=New York|isbn=0072828374|pagespage=866–868|edition=6th}}.</ref>

Alkohol dan [[amina]] bereaksi dengan asil halida untuk menghasilkan [[ester]] dan [[amida]], masing-masing, dalam reaksi yang secara resmi dikenal sebagai [[reaksi Schotten-Baumann]].<ref name=kurti1>{{cite bookharvp|last=Kürti|first=LászlóCzakó|title=Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis|year=2005|publisher=Elsevier Academic Press|location=London|isbn=0124297854|author2=Barbara Czakó |page=398}}.</ref> Asil halida menghidrolisis di hadapan air untuk menghasilkan asam karboksilat, tetapi tipe reaksi ini jarang bermanfaat karena asam karboksilat biasanya digunakan untuk mensintesis asil halida. Kebanyakan reaksi dengan asil halida dilakukan dengan adanya basa non-nukleofilik, seperti [[piridina]], untuk menetralkan asil halida yang terbentuk sebagai produk samping.

Dalam [[asilasi]] [[reaksi Friedel-Crafts|Friedel–Crafts]], asil halida berperan sebagai elektrofil pada [[substitusi elektrofilik aromatik]]. Suatu [[asam Lewis]] – seperti [[seng klorida]] (ZnCl₂), [[besi(III) klorida]] (FeCl₃), atau [[aluminumaluminium klorida]] (AlCl₃) – berkoordinasi dengan halogen pada asil halida, mengaktivasi senyawa terhadap serangan nukleofilik oleh cincin [[aromatik]] [[substitusi elektrofilik aromatik#efek gugus substituen|teraktivasi]]. Terutama untuk cincin aromatik yang kaya elektron, reaksi akan dilanjutkan tanpa asam Lewis.<ref name=kurti2>{{harvp|Kürti and |Czakó |2005, p. |page=176}}.</ref>

Reaksi kimia [[anhidrida asam|anhidrida]] dan asil halida hampir serupa. Ketika anhidrida tidak dapat dikonversi ke asil halida, mereka dapat dikonversi ke turunan asil yang tersisa. Anhidrida juga berpartisipasi dalam reaksi jenis-Schotten-Baumann untuk memberikan ester dan amida dari alkohol dan amina, dan air dapat menghidrolisis anhidrida asam yang sesuai adanya. Seperti halnya asil halida, anhidrida juga dapat bereaksi dengan nukleofil karbon untuk memberikan keton dan/atau alkohol tersier, serta dapat berpartisipasi baik dalam asilasi Friedel-Crafts dan sintesis keton Weinreb.<ref name=kurti2 /> Tidak seperti asil halida, namuntetapi, anhidrida tidak bereaksi dengan reagen Gilman.<ref name=mcmurry />

Ester kurang reaktif dari halida asam dan anhidrida. Seperti halnya turunan asil yang lebih reaktif, mereka dapat bereaksi dengan [[amonia]] dan amina primer dan sekunder untuk memberikan amida, meskipun tipe reaksi ini tidak sering digunakan, karena halida asam memberikan hasil yang lebih baik. Ester dapat dikonversi ke ester lainnya dalam proses yang dikenal sebagai [[transesterifikasi]]. Transesterifikasi dapat baik dikatalisasi oleh asam atau basa, serta melibatkan reaksi ester dengan alkohol. Sayangnya, karena gugus pergi juga merupakan alkohol, reaksi yang maju dan mundur akan sering terjadi pada laju yang sama. Menggunakan alkohol [[reaktan]] yang sangat berlebih atau menghilangkan gugus pergi alkohol (misal melalui [[distilasi]]) akan mendorong reaksi maju menuju penyelesaian, sesuai dengan [[prinsip Le Chatelier]].<ref name=wade>{{harvp|Wade |2010, pp. |pages=1005–1009}}.</ref>

[[Berkas:Fischer esterification-hydrolysis equilibrium.svg|centerpus|Hidrolisis berkatalis-asam dari suatu ester dan esterifikasi Fischer terkait dengan dua arah proses kesetimbangan.]]

Karena reaktivitas yang rendah, [[amida]] tidak berpartisipasi dalam reaksi substitusi nukleofilik sama banyaknya seperti halnya turunan asil lain lakukan. Amida yang stabil terhadap air, dan kira-kira 100 kali lebih stabil terhadap [[hidrolisis]] dari ester.<ref name=carey /> Amida dapat, namuntetapi, dihidrolisis menjadi asam karboksilat dengan adanya asam atau basa. Stabilitas [[ikatan peptida|ikatan amida]] memiliki implikasi biologis, karena [[asam amino]] yang membentuk [[protein]] dihubungkan dengan ikatan amida. Ikatan amida cukup tahan terhadap hidrolisis untuk mempertahankan bentuk dan struktur protein di lingkungan berair, tapi cukup rentan bahwa mereka dapat rusak bila diperlukan.<ref name=carey />

[[Asam karboksilat]] utamanya tidak reaktif terhadap substitusi nukleofilik, meskipun mereka dapat dikonversi ke turunan asil lainnya. Konversi asam karboksilat menjadi amida mungkin terjadi, namuntetapi tidak secara langsung. Alih-alih berperan sebagai nukleofil, amina akan bereaksi sebagai basa dalam kehadiran asam karboksilat untuk memberikan garam amonium karboksilat. Pemanasan garam di atas 100&nbsp;°C akan mengusir air dan menyebabkan pembentukan amida. Metode sintesis amida merupakan hal yang penting secara industri, serta memiliki aplikasi laboratorium pula.<ref name=wade2>{{harvp|Wade |2010, pp. |pages=964–965}}.</ref> Dalam kehadiran katalis asam kuat, asam karboksilat dapat ter[[kondensasi]] untuk membentuk anhidrida asam. Kondensasi tersebut menghasilkan air, namuntetapi, yang dapat menghidrolisis anhidrida kembali ke asam karboksilat awal. Dengan demikian, pembentukan anhidrida melalui kondensasi adalah proses kesetimbangan.

{{Reflist|30em}}

* Reaksi [[anhidrida asetat]] dengan [[aseton]] dalam ''[[Organic{{cite Syntheses]]journal|title=Acetylacetone Coll|first=C.'' VolE. 3|last=Denoon, pJr. 16;|editor=Homer Vol.Adkins 20,& Ivan pA. 6Wolff |journal=[[Organic Syntheses]] Coll.|volume=3 |page=16 |year=1955 |doi=10.15227/orgsyn.020.0006 |url=http://www.orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv3p0016 Artikel]|language=en}}