KONTROL KINETIKA DAN KOONTROL TERMODINAMIKA

DALAM SISTENSIS ORGANIK

Pada kesempatan ini kita bertemu lagi pada kimia organic 3 , yang mana pada kesempatan sebelumnya saya telah menuliskan terkait kimia organic 2. Pada  materi pertama pada blog kimia organic 3 ini , saya akan membahas kontrol kinetika dan koontrol termodinamika dalam sistensis organic.

Seperti yang kita tahu bahwasanya didalam kimia organik di mana dua produk berbeda dapat terbentuk bergantung pada kondisi reaksinya. Nah itu disebut dengan kontrol kinetik dan termodinamika. Hasil potensial dari suatu reaksi biasanya dipengaruhi oleh dua faktor:

1.     stabilitas relatif produk  itu adalah merupakan faktor termodinamika.

2.     tingkat pembentukan produk itu adalah merupakan faktor kinetic.

Dan juga , kita juga harus tahu bahwa di dalam reaksi dikenal istilah kemoselektivitas dan regioselektivitas. Nah kedua selektivitas ini dapat dikontrol melalui kinetika dan termodinamika.  Namun apa pengertian dari kemoselektivitas dan regioselektivitas? Kemoselektivitas adalah memilih untuk dapat mereaksikan salah satu gugus fungsional dari dua gugus yang berada pada satu molekul contohnya pada senyawa karbonil yang bisa berperan sebagai nukleofil sebagai alat dan juga elektrofil. Contoh nya sebagai gambar dibawah ini.

Regioselektivitas adalah memilih untuk dapat mereaksikan salah satu gugus fungsional yang sama pada suatu molekul contoh asimetris yang memiliki 2 atom C alfa yang berperan sebagai nukleofil. Contoh nya sebagai gambar dibawah ini.

Pada dua produk berbeda dapat terbentuk bergantung pada kondisi reaksinya kita bisa ambil contoh penambahan asam (seperti HCl) ke diena, seperti butadiena.

Energi aktivasi berkaitan dengan stabilitas karbokation yang terbentuk. Dan karbokation menjadi lebih stabil. Jadi contoh atas (dengan karbokation sekunder) lebih stabil daripada contoh bawah (karbokation primer), dan terbentuk lebih cepat, inilah produk kinetiknya. Alkena meningkatkan stabilitas dengan jumlah karbon yang terpasang. Jadi produk "1,4" (di mana H dan Cl ditambahkan ke C-1 dan C-4 dalam contoh kita) lebih stabil daripada produk "1,2" (di mana H dan Cl ditambahkan ke C-1 dan C- 2) karena alkena memiliki dua substituen karbon. Ini adalah produk termodinamika. energi yang tersedia yaitu suhu. Pada suhu rendah, ketika tidak banyak energi yang tersedia, produk kinetik akan mendominasi. Pada temperatur tinggi produk termodinamika akan menjadi produk utama.

Kemudian , pertimbangkan kasus di mana bahan awal, SM , dapat bereaksi dengan cara yang sama menghasilkan dua produk yang berbeda, P1 dan P2 melalui jalur berbeda (bersaing) yang diwakili oleh kurva hijau dan biru . Reaksi 1 melalui jalur 1 ( hijau ) menghasilkan produk 1 ( P1 ) melalui keadaan transisi 1( TS1 ). Ini akan menjadi reaksi yang lebih cepat karena ia memiliki keadaan transisi energi yang lebih rendah (lebih stabil), dan oleh karena itu penghalang aktivasi yang lebih rendah. Oleh karena itu, perkalian 1, P1 adalah hasil kali kinetik (perkalian yang membentuk paling cepat). Reaksi 2 melalui jalur 2 ( biru ) menghasilkan produk 2 ( P2 ) melalui keadaan transisi 2 ( TS2 ). P2 adalah hasil kali yang lebih stabil karena P2 berada pada energi yang lebih rendah dari P1 . Oleh karena itu, P2 adalah produk termodinamika ( produk yang lebih stabil).

PERMASALAHAN:

1.     Energi aktivasi berkaitan dengan stabilitas karbokation yang terbentuk. Karbokation tersebut dapat menjadi lebih stabil. Namun apa penyebab karbo kation tersebut dapat menjadi lebih stabil?

2.     Situasi yang terjadi pada penambahan asam kuat (HCl) dengan suhu yang berbeda ke diena tertentu  seperti butadiena. Ada dua produk yang terbentuk yaitu 1,2-produk dan 1,4-produk. Mengapa butadiena jika direaksikan dengan suhu yang lebih tinggi menghasilkan produk (1,4) yang lebih stabil?

3.     Mengapa suhu menjadi kunci utama dalam kestabilan relatif dan kecepatan relatif dalam memgontrol agar produk yang diperoleh lebih stabil dan banyak ?

4.     Bagaimana cara kita untuk memperoleh produk hasil reaksi yang stabil dari kontrol kinetika dan termodinamika ?

5. Enolat kinetik adalah enolat yang terbentuk pada sisi keton yang kurang tersubstitusi.Sedangkan enolat termodinamik yaitu enolat yang terbentuk pada sisi keton yang lebih tersubstitusi. Hal ini dapat dijelaskan yaitu sama seperti alkena, suatu enol atau enolat akan lebih stabil pada posisi yang lebih tersubstitusi. Mengapa bisa demikian?

6. Penambahan serbuk  Zn dan pengaliran gas nitrogen termasuk kedalam kontrol kinetik atau kontrol termodinamika? Mengapa?

7.  berdasarkan penjelasan mengenai gambar dibawah ini tentang pembentukan enol melalui reaksi subtitusi α menggunakan katalis asam dan basa:

dapat dilihat dari gambar bahwa asam dan basa sama-sama dapat membentuk enol. Manakah yang lebih cepat antara reaksi substitusiα dengan katalis asam atau reaksi subtitusi dengan α katalis basa yang lebih cepat ?