Semua karbokation (yang sebelumnya disebut ion karbonium) membawa
satu muatan positif pada sebuah atom karbon. Disebut karbokation karena
sebuah kation adalah sebuah ion positif, dan "karbo" menunjuk pada
sebuah atom karbon. Akan tetapi, ada perbedaan penting dalam hal
struktur berbagai jenis karbokation.
Jenis-jenis karbokation
Karbokation primer
Pada karbokation primer (1°), atom karbon yang membawa muatan positif hanya terikat pada satu gugus alkil yang lain.
Beberapa contoh karbokation primer antara lain sebagai berikut:
Perhatikan
bahwa yang menentukan bukan seberapa kompleks gugus alkil yang terikat,
tetapi jumlah ikatan antara karbon positif dengan atom karbon lainnya.
Pada semua contoh di atas, hanya ada satu ikatan antara karbon positif
dengan atom karbon lain.
Karbokation sekunder
Pada
karbokation sekunder (2°), atom karbon yang memiliki muatan positif
terikat pada dua gugus alkil yang lain, yang bisa sama atau berbeda.
Contoh:
Karbokation tersier
Pada
karbokation tersier (3°), atom karbon positif terikat dengan tiga gugus
alkil, yang bisa berupa kombinasi dari gugus-gugus yang sama atau
berbeda.
Karbokation
tersier memiliki rumus umum seperti ditunjukkan pada gambar di samping.
R, R’ dan R” adalah gugus-gugus alkil yang bisa sama atau berbeda.
Kestabilan berbagai karbokation
“Efek pendesakan elektron” oleh gugus-gugus alkil
Anda
mungkin telah mengetahui bahwa bromin lebih elektronegatif dibanding
hidrogen, sehingga pada sebuah ikatan H-Br elektron-elektron tertarik
lebih dekat ke atom bromin dibanding ke atom hidrogen. Demikian juga
yang terjadi jika sebuah atom bromin terikat pada sebuah atom karbon –
elektron-elektron terdorong ke arah bromin. Bromin memiliki efek
induktif negatif.
Apa yang terjadi pada gugus-gugus alkil adalah
kebalikannya, yakni tidak menarik elektron ke arahnya, tetapi “mendesak”
elektron menjauh darinya.
Ini berarti bahwa gugus alkil menjadi sedikit positif (+) dan karbon dimana mereka terikat sedikit bermuatan negatif (-). Gugus alkil memiliki efek induktif positif.
Ini terkadang ditunjukkan sebagai, misalnya:
Tanda panah menunjukkan elektron-elektron yang sedang “terdesak” menjauh dari gugus CH3. Tanda plus pada ujung sebelah kiri tanda panah menunjukkan bahwa gugus CH3 sedang menjadi positif. Simbol-simbol + dan - hanya menegaskan apa yang terjadi.
Pentingnya penyebaran muatan untuk menstabilkan ion
Ada
kaidah umum yang mengatakan bahwa jika sebuah muatan sangat
terlokalisasi (semuanya terpusat pada satu atom) maka ion jauh lebih
tidak stabil dibanding jika muatan tersebar pada beberapa atom.
Mari kita menerapkan kaidah ini terhadap jenis-jenis karbokation seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
Anda akan melihat bahwa efek pendesakan elektron oleh gugus CH3
menempatkan semakin banyak muatan negatif pada karbon positif mulai
dari karbokation primer ke sekunder sampai tersier. Hal ini tentu
menimbulkan pengaruh berupa pengurangan muatan positif.
Pada saat yang sama, daerah di sekitar berbagai gugus CH3
menjadi sedikit positif. Dengan demikian pengaruhnya adalah bahwa
muatan positif tersebar pada semakin banyak atom mulai dari ion primer
ke sekunder sampai tersier.
Semakin tersebar muatan positifnya, maka semakin stabil ion tersebut.
Orde kestabilan karbokation
primer < sekunder < tersier
|
Kestabilan karbokation dari segi energi
Ini berarti bahwa akan diperlukan lebih banyak energi untuk membuat sebuah karbokation primer dibanding karbokation sekunder.
Jika ada pilihan antara membuat ion sekunder atau ion primer, maka jauh lebih mudah membuat ion sekunder.
Demikian juga, jika ada pilihan antara membuat ion tersier atau ion sekunder, maka jauh lebih mudah membuat ion tersier.
Ini
memiliki imbas penting dalam reaksi alkena-alkena tidak simetris. Jika
anda tertarik dengan topik ini, silahkan mengikuti link berikut ke menu
reaksi adisi nukleofilik.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar