Solvolisis

Solvolisis adalah suatu tipe dalam reaksi substitusi nukleofilik (S_N1) atau reaksi eliminasi di mana nukleofilnya merupakan suatu molekul pelarut.^[1]

Mekanisme

Solvolisis secara umum merupakan reaksi dengan suatu pelarut di mana satu atau lebih ikatan kimia diputuskan dalam partikel yang terlarut dalam reaktan. Tidak hanya dengan pelarut, tetapi juga berlangsung dengan salah satu dari ion berikut, reaksi solvolisis mungkin dapat terjadi:

Ion positif yang telah bergabung setelah molekul pelarut terikat dengan ion H⁺. Misalnya pada ion H₃O⁺ dalam air sebagai pelarut.
Ion negatif yang telah bergabung setelah molekul pelarut melepaskan ion H⁺. Sebagai contoh, ion C₂H₅O^- dalam etanol.

Solvolisis Tert-butil halida dalam pelarut etanol
Solvolisis Tert-butil halida dalam pelarut etanol

Solvolisis dari reaktan kiral menghasilkan produk rasemat (seperti yang diharapkan pada S_N1) tetapi sering disertai dengan inversi Walden. Hal ini dijelaskan dengan mendalilkan sebuah pasangan ion intim dimana anion pergi masih berada dekat dengan karbokation dan secara efektif melindunginya dari serangan nukleofil.

Solvolisis R-1-bromo-1-feniletana dalam air menghasilkan rasemat 1-feniletanol
Solvolisis R-1-bromo-1-feniletana dalam air menghasilkan rasemat 1-feniletanol.

Bentuk

Untuk nukleofil tertentu terdapat istilah khusus untuk jenis reaksi solvolisis: misalnya untuk air, istilah yang digunakan adalah hidrolisis; untuk alkohol, adalah alkoholisis; untuk amonia, adalah amonolisis; untuk glikol, adalah glikolisis; untuk amina, adalah aminolisis dan sebagainya

Hidrolisis

Artikel utama: Hidrolisis

Ketika solvolisis banyak merujuk pada konteks kimia organik, hidrolisis sangat umum dalam kimia anorganik, di mana kompleks akua pada ion logam bereaksi dengan molekul pelarut karena keasaman Lewis pada pusat logam. Misalnya, larutan berair dari aluminium klorida bersifat asam karena kompleks akua-aluminium kehilangan proton pada molekul air, memberikan ion hidronium yang dapat menurunkan pH.

Dalam kimia organik, reaksi hidrolisis sering memberikan dua fragmen dari substrat awal. Misalnya, hidrolisis amida memberikan asam karboksilat dan amina; hidrolisis ester memberikan alkohol dan asam karboksilat.

Alkoholisis

Lihat pula: Transesterifikasi

Contoh dari reaksi solvolisis adalah reaksi dari trigliserida dengan alkohol sederhana seperti metanol atau etanol untuk memberikan metil atau etil ester dari asam lemak, serta gliserol. Reaksi ini lebih dikenal sebagai reaksi transesterifikasi karena pertukaran fragmen alkohol.^[2]

Aminolisis

Aminolisis adalah reaksi solvolisis oleh suatu amina. Contoh dari reaksi aminolisis adalah penggantian sebuah halogen dalam gugus alkil (R-X) oleh amina (R'-NH2) dan eliminasi hidrogen halida (HX).

R-X + R'-NH₂ → R-NH-R' + HX

Contoh umum lainnya adalah reaksi sebuah amina primer atau amina sekunder dengan asam karboksilat atau dengan turunan asam karboksilat membentuk amida. Reaksi ini digunakan secara luas, terutama dalam sintesis peptida.

Pada penambahan sederhana dari amina kepada asam karboksilat, garam dari asam dan basa organik didapatkan. Untuk mengatasi hal ini, asam karboksilat pertama perlu "diaktifkan". Hal ini biasanya dilakukan dengan mengubah asam menjadi turunan yang lebih reaktif (yaitu anhidrida asam, asil halida) atau dengan menggunakan agen penggandeng. Dalam beberapa kasus, suhu tinggi (> 200 °C) dapat mengatasi pembentukan garam dengan membuang keluar air, tanpa perlu "mengaktivasi" gugus karboksil. Kelemahan reaksi sederhana ini adalah bahwa senyawa dapat terurai pada suhu yang tinggi.

Amonolisis

Amonolisis mengacu pada solvolisis oleh amonia tetapi juga bisa menggambarkan serangan nukleofilik oleh amonia secara lebih umum. Amonia mendidih pada suhu -33 °C dan sehingga jarang digunakan sebagai pelarut dalam bentuk murni, tetapi mudah larut dengan air dan umumnya digunakan dalam bentuk larutan jenuh. Maka, amonolisis dapat dianggap sebagai kasus khusus dari solvolisis, karena amonia sendiri dilarutkan dalam pelarut. Meskipun demikian reaksi biasanya sangat selektif, karena nukleofilisitas amonia yang besar jika dibandingkan dengan air.

Dalam daur ulang

Para peneliti sedang bereksperimen dengan cara menggunakan solvolisis dalam daur ulang. Sebagai contoh, solvolisis digunakan untuk memulihkan serat karbon dari bagian serat karbon yang mati.^[3]