Substitusi nukleofilik aromatik

Substitusi nukleofilik aromatik (disebut pula SNAr) adalah suatu reaksi substitusi dalam kimia organik di mana suatu nukleofil menggantikan suatu gugus pergi yang baik, seperti halida, pada cincin aromatik.

Hal yang penting dalam mekanisme reaksi substitusi nukleofilik aromatik adalah, di mana gugus penarik elektron mengaktivasi cincin terhadap serangan nukleofilik, misalnya jika terdapat gugus fungsional nitro yang menempati posisi orto atau para terhadap gugus pergi halida.

 Tipe reaksi 
Terdapat 6 mekanisme substitusi nukleofilik yang melibatkan sistem aromatik, diantaranya:

 Tipe reaksi Mekanisme Keterangan Mekanisme SNAr (adisi-eliminasi)  300px|Mekanisme SNAr  EWG = Gugus penarik elektron
 Nu = Nukleofil
 R = H, alkil, aril
 X = Gugus pergi Mekanisme Reaksi SN1 aromatik yang melibatkan garam diazonium  300px|Mekanisme SN1 aromatik  Nu = Nukleofil
 R = H, alkil, aril Mekanisme benzuna  450px|Substitusi via benzuna  Mekanisme SRN1 radikal bebas   450px|Mekanisme substitusi nukleofilik aromatik-radikal  Nu = Nukleofil; X = Gugus pergi
 Aril halida 1 menerima elektron dari suatu inisiator radikal membentuk anion radikal 2
 Anion radikal (zat antara) terpecah menjadi radikal aril dan anion halida 3
 Radikal aril bereaksi dengan nukleofil 4 untuk membentuk anion radikal baru 5 yang kemudian membentuk produk substitusi dengan mentransfer elektronnya kepada aril halida yang baru 6.
 Radikal fenil dapat mengabstraksi proton bebas mana saja 7 membentuk arena 8. Mekanisme ANRORC  450px|Mekanisme ANRORC  Reaksi antara sodamida dan 4-fenil-6-bromopirimidin 1 dalam amonia pada suhu rendah. Produk utama 4-fenil-6-aminopirimidin 2. Mekanisme reaksi melibatkan pembentukan zat antara benzuna A yang dapat pula menghasilkan isomer tersubstitusi-5. "Kompleks Meisenheimer" B mendukung pembukaan cincin pada zat antara ANRORC. Mekanisme substitusi nukleofilik pengganti  450px|Mekanisme substitusi nukleofilik pengganti  EWG = Gugus penarik elektron
 B = Basa

 Mekanisme reaksi SNAr 
Aril halida tidak dapat menjalani reaksi SN2. Ikatan C–Br berada pada bidang cincin karena atom karbon memiliki geometri trigonal. Untuk menyerang dari belakang, nukleofil tersebut akan harus muncul di dalam cincin benzena serta membalikkan atom karbon dengan cara yang mustahil. Reaksi ini tidak memungkinkan.Organic Chemistry J. Clayden, Oxford University Press

Reaksi SN1 dimungkinkan tetapi sangat tidak menguntungkan. Hal ini akan melibatkan hilangnya gugus pergi tanpa bantuan dan pembentukan kation aril.

Berikut ini adalah mekanisme reaksi dari substitusi nukleofilik aromatik 2,4-dinitroklorobenzena dalam suatu larutan basa.

 pus|640px|Substitusi nukleofilik aromatik Mekanisme substitusi nukleofilik aromatik

Dalam urutan ini karbon diberi nomor searah jarum jam 1-6 dimulai dengan karbon 1 pada pukul 12, yang terikat klorida. Sejak gugus nitro berada merupakan pengaktivasi ke arah substitusi nukleofilik, serta pengarah meta, memungkinkan karbon benzena yang berikatan untuk memiliki muatan negatif. Dalam kompleks Meisenheimer, elektron tak-berikatan pada karbanion menjadi berikatan dengan sistem pi aromatik yang memungkinkan karbon ipso untuk sementara terikat dengan gugus hidroksil (-OH). Agar dapat kembali kepada keadaan energi yang lebih rendah, baik gugus hidroksil lepas, atau klorida lepas. Dalam larutan kedua proses tersebut terjadi. Sebagian kecil zat antara melepaskan klorida untuk menjadi produk (2,4-dinitrofenol), sementara sisanya kembali kepada reaktan. Karena 2,4-dinitrofenol dalam keadaan energi yang lebih rendah tidak akan kembali membentuk reaktan, maka setelah beberapa waktu berlalu, reaksi mencapai kesetimbangan kimia yang menguntungkan 2,4-dinitrophenol.

Pembentukan kompleks Meisenheimer yang terstabilkan dengan resonansi berjalan lambat karena berada dalam suatu keadaan energi yang lebih tinggi dari reaktan aromatik. Lepasnya klorida berlangsung dengan cepat, karena cincin menjadi aromatik kembali.

 Reaksi substitusi nukleofilik aromatik 
Beberapa reaksi substitusi yang khas dari hidrokarbon aromatik diantaranya:
 Dalam penataan ulang Bamberger N-fenilhidroksilamin mengalami penataan ulang menjadi 4-aminofenol. Nukleofilnya adalah air.
 Dalam reaksi Sandmeyer dan reaksi Gattermann diazonium garam bereaksi dengan halida.
 Penataan ulang Smiles adalah versi intramolekul jenis reaksi ini.

Substitusi nukleofilik aromatik tidak terbatas pada hidrokarbon aromatik, namun; reaksi berlangsung lebih mudah dengan heteroarena. piridina khususnya reaktif ketika tersubstitusi pada posisi orto aromatik atau posisi para aromatik karena kemudian muatan negatif secara efektif terdelokalisasi pada posisi nitrogen. Salah satu reaksi klasik adalah reaksi Chichibabin (Aleksei Chichibabin, 1914) di mana piridina direaksikan dengan amida alkali-logam seperti natrium amida membentuk 2-Aminopiridina.Advanced organic Chemistry, Reactions, mechanisms and structure 3ed. Jerry March ISBN 0-471-85472-7

Dalam senyawa metil 3-nitropiridina-4-karboksilat, gugus nitro meta sebenarnya digantikan oleh fluorin dengan cesium fluorida dalam DMSO pada suhu 120 °C.A Simple Synthetic Route to Methyl 3-Fluoropyridine-4-carboxylate by Nucleophilic Aromatic Substitution Freddy Tjosaas and Anne Fiksdahl Molecules 2006, 11, 130–33 Article

pus|700px|Substitusi nukleofilik aromatik pada piridina

 Substitusi nukleofilik aromatik asimetris 
Dengan nukleofil karbon seperti senyawa 1,3-dikarbonil reaksi telah dibuktikan sebagai metode untuk sintesis asimetris molekul kiral.Organocatalytic Regio- and Asymmetric C-Selective SNAr Reactions-Stereoselective Synthesis of Optically Active Spiro-pyrrolidone-3,3'-oxoindoles Marco Bella, Sara Kobbelgaard, and Karl Anker Jrgensen J. Am. Chem. Soc.; 2005; 127(11) pp 3670–71; (Communication)  Pertama kali dilaporkan tahun 2005, organokatalis (berperan ganda dengan katalis transfer fasa) berasal dari cinconidin (terbenzilasi pada N dan O).

 400px|Substitusi nukleofilik aromatik asimetris Substitusi nukleofilik aromatik asimetris

 Lihat pula 

 Substitusi elektrofilik aromatik
 Nukleofil
 Reaksi substitusi
 Substitusi nukleofilik alifatik
 Substitusi nukleofilik asil

 Referensi 

Kategori:Reaksi substitusi
Kategori:Mekanisme reaksi