Reaksi Substitusi Nukleofilik Antara Halogenalkana dan Ion Sianida

Halaman ini membahas fakta-fakta dan uraian sederhana tentang mekanisme yang berlangsung rapi untuk reaksi-reaksi substitusi nukleofilik antara halogenalkana dengan ion-ion sianida (misalnya yang berasal dari kalium sianida).

Reaksi halogenalkana primer dengan ion-ion sianida

Fakta-fakta

Jika sebuah halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, halogen akan digantikan oleh gugus -CN dan dihasilkan sebuah nitril. Pemanasan di bawah refluks berarti memanaskan dengan sebuah kondensor yang dipasang secara vertikal dalam labu kimia untuk mencegah terepasnya zat-zat volatil dari campuran.
Pelarut memegang peranan penting. Jika terdapat air substitusi yang cenderung terjadi adalah substitusi dengan -OH bukan dengan -CN.
Sebagai contoh, dengan menggunakan 1-bromopropana sebagai sebuah halogenalkana primer yang sederhana, persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:

Persamaan lengkapnya bisa dituliskan, bukan dalam bentuk persamaan ionik, tetapi penulisan persamaan lengkap ini membuat kita sulit memahami apa yang terjadi:

Bromin (atau halogen lain) dalam halogenalkana digantikan oleh sebuah gugus -CN – dengan demikian terjadi reaksi substitusi. Pada contoh ini, terbentuk butananitril.

Mekanisme

Berikut mekanisme reaksi yang melibatkan bromoetana:

Ini adalah contoh dari substitusi nukleofilik.
Karena mekanisme ini melibatkan tubrukan antara kedua spesies dalam tahapan yang lambat (dalam hal ini, satu-satunya tahapan yang ada) dari reaksi, maka reaksi ini disebut sebagai reaksi S_N2.
Jika di dalam soal ujian anda diminta menunjukkan keadaan transisi, anda bisa menggambarkan mekanismenya seperti berikut:

Reaksi halogenalkana tersier dengan ion-ion sianida

Fakta-fakta

Fakta-fakta reaksi sama persis seperti fakta untuk halogenalkana primer. Jika halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, halogen akan digantikan oleh -CN, dan terbentuk nitril.
Sebagai contoh:

Atau untuk persamaan lengkapnya:

Mekanisme

Mekanisme ini melibatkan sebuah tahapan ionisasi awal halogenalkana:

diikuti dengan serangan yang sangat cepat oleh ion sianida terhadap ion karbonium yang terbentuk:

Ini juga merupakan contoh dari substitusi nukleofilik.
Kali ini, tahapan lambat dari reaksi hanya melibatkan satu spesies, yakni halogenalkana. Reaksi ini disebut reaksi S_N1.

Reaksi halogenalkana sekunder dengan ion-ion sianida

Fakta-fakta

Fakta-fakta reaksi sangat mirip dengan fakta pada reaksi dengan halogenalkana primer atau tersier. Halogenalkana dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah larutan natrium sianida atau kalium sianida dalam etanol.
Sebagai contoh:

Mekanisme

Halogenalkana sekunder menggunakan kedua mekanisme, S_N2 dan S_N1. Sebagai contoh, mekanisme S_N2 adalah sebagai berikut:

Sedangkan untuk mekanisme S_N1 yang terdiri dari dua tahapan adalah sebagai berikut: