4.1 Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18)
Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18)
dilakukan dengan mengadaptasi metode esterifikasi Yamaguchi (Kamadatu dan Santoso, 2015). Sintesis dilakukan dengan mereaksikan asam pirazina-2-karboksamida (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) dan trietilamina (21) dalam THF pada suhu kamar selama 20 menit. Campuran selanjutnya ditambah dengan DMAP (14) dan 3-bromoanilina (16), dan direfluks pada suhu 66ºC. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(3- bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18)
Hasil pemantauan reaksi dengan KLT menunjukkan bahwa hasil reaksi telah terbentuk setelah direfluks selama 15 menit, yang ditandai dengan adanya noda dengan Rf yang berbeda dari Rf asam-pirazina-2-karboksilat (15) dan 3-bromoanilina (16). Noda kedua pereaksi masih terdapat pada noda hasil reaksi, hal ini menandakan reaksi belum berjalan tuntas. Refluks kemudian dilanjutkan hingga 90 menit, dan hasil pemantauan menunjukkan bahwa masih ada pereaksi yang belum bereaksi. Asam
pirazina-2-Keterangan : 1 = asam pirazina- 2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 3-bromoanilina (16) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:2)
karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina
(21), dan DMAP (14) dalam THF ditambahkan pada campuran, dan campuran direfluks lebih lanjut pada suhu 66ºC selama 135 menit untuk memaksimalkan reaksi. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT). Hasil dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(3-
bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18), setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-
trikklorobenzoil klorida (13) yang pertama
Hasil pemantauan dengan KLT menunjukkan bahwa pereaksi yang belum bereaksi semakin berkurang yang ditandai dengan menipisnya noda 3-bromoanilina (16) setelah penambahan pereaksi asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida
(13) yang pertama dan reaksi di refluks selama 15 menit. Pada menit ke-45 dan ke-90 menunjukkan bahwa noda dengan Rf yang sama seperti Rf 3-bromoanilina (16) semakin menipis. Refluks dilanjutkan hingga menit ke-135 untuk memastikan reaksi dapat berjalan sempurna. Pada menit ke-135, masih terdapat noda kedua pereaksi pada noda hasil sintesis. Asam pirazina-2-karboksilat
(15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina (21) dan DMAP (14) dalam THF kemudian ditambahkan pada campuran,
Keterangan : 1 = asam pirazina- 2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 3-bromoanilina (16) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:2)
25
dan campuran direfluks lebih lanjut pada suhu 66ºC selama 135 menit untuk memaksimalkan reaksi. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT). Hasil dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(3-
bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18), setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-
trikklorobenzoil klorida (13) yang kedua
Hasil pemantauan menunjukkan bahwa reaksi belum berjalan tuntas yang ditandai dengan noda 3-bromoanilina (16)
yang tipis. Reaksi kemudian dihentikan, hasil reaksi didinginkan sehingga mencapai suhu ruang dan padatan yang diperoleh disaring. Filtrat yang diperoleh ditambah 30 mL akuades, dan kemudian diekstrak dengan diklorometana (2x25 mL). Ekstrak yang diperoleh dicuci dengan larutan HCl 5% (3x25 mL), larutan NaOH 5% (3x25 mL), larutan NaHCO3 5% (3x25 mL) dan akuades (2x25 mL), dikeringkan dengan magnesium sulfat anhidrat dan diuapkan pada tekanan rendah. Residu yang diperoleh selanjutnya dimurnikan dengan kromatografi kolom gravitasi menggunakan eluen n-heksana:kloroform (1:1). Fraksi-fraksi yang diperoleh pada hasil pemurnian selanjutnya dipantau dengan KLT, dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.4. Fraksi 9-13 digabung, diuapkan pada tekanan
15 menit 45 menit 90 menit 135 menit
Keterangan : 1 = asam pirazina- 2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 3-bromoanilina (16) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:2)
Keterangan : Eluen =
n-heksana:kloroform (1:1) rendah dan diuji kemurnian dengan KLT. Gambar 4.5 menunjukkan bahwa hasil pemurnian memberikan noda tunggal yang menandakan sebagai senyawa murni. Hal ini diperkuat dengan uji titik leleh yang menunjukkan titik leleh sebesar 133-134ºC.
Gambar 4.4 Hasil uji KLT hasil pemurnian N-(3-
bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dengan kromatografi kolom gravitasi
Gambar 4.5 Hasil uji kemurnian dengan KLT N-(3-
bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) hasil sintesis
Identifikasi hasil sintesis dalam (CDCl3) dengan spektrometer NMR memberikan spektrum 1H-NMR sebagaimana
Keterangan : Eluen :
a = diklorometana: n-heksana (2:1)
b = etil asetat:n-heksana (1:2) c = etil asetat : kloroform (1:2)
27
dapat dilihat pada Gambar 4.6 yang sesuai dengan struktur N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18). Spektrum dengan jelas menunjukkan sinyal-sinyal proton aromatik dan NH. Sinyal multiplet pada pergeseran kimia 7,24-7,30 ppm yang merupakan sinyal dari dua proton aromatik. Sinyal duplet pada pergeseran kimia 7,66 (J=7,6 Hz) merupakan sinyal satu proton aromatik dan sinyal triplet pada pergeseran kimia 8,01 merupakan sinyal dari satu proton aromatik. Sinyal triplet pada pergeseran kimia 8,58 ppm dan sinyal duplet pada pergeseran kimia 8,81 (J=2 Hz), dan sinyal singlet pada pergeseran kimia 9,49 merupakan sinyal dari tiga proton heteroaromatik. Sinyal singlet pada pergeseran kimia 9,66 merupakan sinyal proton NH.
Spektrum 13C NMR N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) hasil sintesis (dalam CDCl3) dengan jelas menunjukkan 11 jenis karbon sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.7. Karbon-karbon aromatik menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 118,335; 122,788; 127,908; 130,577; 142,505; 144,803; 147,892 untuk karbon tersier dan pada pergeseran kimia 122,912; 138,529; 144,040 untuk karbon kuartener. Karbon gugus karbonil menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 160,792. Spektrum IR sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.8 dengan jelas memperkuat adanya gugus amida dengan munculnya serapan di FTIR pada bilangan gelombang 3282,95 cm-1 untuk NH sekunder dan 1672,34 cm-1 untuk gugus karbonil.
Identifikasi hasil sintesis dengan spektrometer massa (ESI) memberikan spektrum massa ion positif sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.9. Spektrum massa hasil sintesis menunjukkan puncak ion [2M+Na+H]2+ pada m/z 290,969. Massa relatif hasil perhitungan N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) untuk ion [2M+Na+H]2+ yaitu 290,108.
Pergeseran kimia (ppm)
Gambar 4.6 Spektra 1H NMR N-(3-bromofenil)pirazina-2- karboksamida (18) hasil sintesis
29
Pergeseran kimia (ppm)
Gambar 4.7 Spektra 13C NMR N-(3-bromofenil)pirazina-2- karboksamida (18) hasil sintesis
Sebagai kesimpulan reaksi, asam pirazina-2-karboksamida (15) (0,281 gram; 2,26 mmol), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (pereaksi Yamaguchi) (13) (351,6 µL; 2,25 mmol), trietilamina (21) (312,0 µL; 2,24 mmol), DMAP (14)
(0,277 gram; 2,27 mmol) dan 3-bromoanilina (16) (54,4 µL; 0,50 mmol) dalam 60 mL dan diperoleh N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) berupa padatan kristalin kekuningan dengan massa 0,09 gram atau dengan rendemen 64%. Mekanisme reaksi pembentukan N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18)
disarankan sebagaimana mekanisme umum Yamaguchi (Kamadatu dan Santoso, 2015) sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.10. Reaksi diawali dengan deprotonasi asam karboksilat (15) oleh trietilamina (21) sehingga terbentuk anion karboksilat yang kemudian menyerang karbonil pada 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) melalui mekanisme adisi-eliminasi sehingga terbentuk anhidrida tidak simetri. DMAP (14)
selanjutnya bereaksi dengan anhidrida tak simetri (23) dengan mekanisme adisi-eliminasi sehingga diperoleh asil tersubstitusi DMAP (24). Anilina (16-17) menyerang asil tersubstitusi DMAP
(24) dengan mekanisme adisi-eliminasi sehingga membentuk karboksamida (18-19).
30 T rans m it an ( % T ) Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 4.8 Spektra IR N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18)
31 G am ba r 4.9 Sp ekt rua m as sa N -(3 -br om o fen il )p ir azi n a- 2-k ar bo ksa m ida (18 ) has il si n tes is m /z Kelimpahan relatif
33 Keterangan : 1 = asam pirazina- 2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 4-bromoanilina (17) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:1) Keterangan : 4.2 Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19)
dilakukan dengan mengadaptasi metode sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18). Sintesis dilakukan dengan mereaksikan asam pirazina-2-karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) dan trietilamina (21) dalam THF pada suhu kamar selama 20 menit. Campuran selanjutnya ditambahkan dengan DMAP (14) dan 4-bromoanilina (17), dan direfluks pada suhu 66ºC. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.10.
Gamba.1
Gambar 4.11 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(4- bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19)
Hasil pemantauan reaksi dengan KLT menunjukkan bahwa hasil reaksi telah terbentuk setelah direfluks selama 30 menit, yang ditandai dengan adanya noda dengan Rf yang berbeda dari noda asam-pirazina-2-karboksilat (15) dan 4-bromoanilina
(17). Noda kedua pereaksi masih terdapat pada noda hasil reaksi, hal ini menandakan reaksi belum tuntas. Refluks kemudian dilanjutkan hingga 5,5 jam, dan hasil pemantauan menunjukkan bahwa masih ada pereaksi yang belum bereaksi sempurna yang ditandai dengan adanya noda pereaksi. Asam pirazina-2-karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina
(21) dan DMAP (14) dalam 20 mL THF selanjutnya ditambahkan pada campuran dan campuran direfluks lebih lanjut pada suhu
Keterangan : 1 = asam pirazina- 2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 4-bromoanilina (17) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:1) 66ºC, untuk memaksimalkan reaksi. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.12.
Gambar 4.12 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(4- bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19), setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (14), trietilamina (20), DMAP (13) dan 2,3,4- trikklorobenzoil klorida (12) yang pertama
Hasil pemantauan dengan KLT menunjukkan bahwa pereaksi yang belum bereaksi semakin berkurang yang ditandai dengan menipisnya noda 4-bromoanilina (17) setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida (13) yang pertama dan reaksi direfluks selama 30 menit. Refluks dilanjutkan hingga 5,5 jam, tetapi noda pereaksi belum sepenuhnya hilang. Asam pirazina-2-karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina (21) dan DMAP (14) dalam THF selanjutnya ditambahkan pada campuran, dan direfluks lebih lanjut pada suhu 66ºC selama 1 jam. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.12. Hasil pemantauan menunjukkan bahwa reaksi belum berjalan tuntas yang ditandai dengan noda 4-bromoanilina (16) yang tipis. Reaksi kemudian dihentikan, hasil reaksi didinginkan sehingga dan padatan yang diperoleh disaring. Filtrat yang diperoleh ditambah 30 mL
35
akuades, kemudian diekstrak dengan diklorometana (2x25 mL). Ekstrak yang diperoleh dicuci dengan larutan HCl 5% (25 mL), larutan NaOH 5% (25 mL), larutan NaHCO3 5% (25 mL) dan akuades (25 mL), dikeringkan dengan magnesium sulfat anhidrat dan diuapkan pada tekanan rendah sehingga diperoleh hasil sintesis berupa padatan kekuningan.
Gambar 4.13 Hasil pemantauan KLT sintesis N-(4-
bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) setelah setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-
triklorobenzoil klorida (13) yang kedua.
Uji kemurnian hasil sintesis menggunakan KLT dengan tiga eluen yang dapat dilihat pada Gambar 4.14 menunjukkan noda tunggal yang menandakan sebagai senyawa murni. Hal ini diperkuat dengan uji titik leleh yang menunjukkan titik leleh sebesar 163-165ºC. 1 jam Keterangan : 1 = asam pirazina- 2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 4-bromoanilina (17) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:1)
Gambar 4.14 Hasil uji kemurniann N-(4-bromofenil)pirazina-2- karboksamida (19) hasil sintesis
Identifikasi hasil sintesis (dalam CDCl3) dengan spektrometer NMR memberikan spektrum 1H-NMR sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.15 yang sesuai dengan struktur N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18). Spektrum dengan jelas menunjukkan sinyal-sinyal proton aromatik dan NH. Dua sinyal doublet pada pergeseran kimia 7,49 ppm (J=9,2 Hz) dan 7,65 ppm (J=9,2 Hz) masing-masing merupakan sinyal dari dua proton aromatik. Sinyal triplet pada pergeseran kimia 8,57 ppm, sinyal duplet pada pergeseran kimia 8,81 (J=2,4 Hz), dan sinyal doublet pada pergeseran kimia 9,49 (J=1,6 Hz), merupakan sinyal dari tiga proton heteroaromatik. Sinyal singlet pada pergeseran kimia 9,65 merupakan sinyal proton NH.
Spektrum 13C NMR N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) hasil sintesis (dalam CDCl3) dengan jelas menunjukkan 9 jenis karbon sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.16. Karbon-karbon aromatik menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 121,42; 132,62; 142,45; 144,80; 147,81 untuk karbon tersier dan pada pergeseran kimia 117,58; 136,38; 144,17 untuk karbon kuartener. Karbon gugus karbonil menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 160,75. Spektrum IR sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.17 dengan jelas memperkuat adanya
a b c Keterangan : Eluen : a = diklorometana: n-heksana (2:1) b = etil asetat:n-heksana (1:1)
c = etil asetat : kloroform (1:2)
37
Pergeseran kimia (ppm)
gugus amida dengan serapan pada bilangan gelombang 3344,68 cm-1 untuk NH sekunder dan 1678,13 cm-1 untuk gugus karbonil.
Identifikasi hasil sintesis dengan spektrometer massa (ESI) memberikan spektrum massa ion positif sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.18. Spektrum massa hasil sintesis menunjukkan puncak ion [2M+Na+H]2+ pada m/z 291,032. Massa relatif hasil perhitungan N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) untuk ion [2M+Na+H]2+ yaitu 290,108.
Gambar 4.15 Spektra 1H NMR N-(4-bromofenil)pirazina-2- karboksamida (19) hasil sintesis
Pergeseran kimia (ppm)
Gambar 4.16 Spektra 13C NMR N-(4-bromofenil)pirazina-2- karboksamida (19) hasil sintesis
Sebagai kesimpulan reaksi, asam pirazina-2-karboksamida
(15) (0,278 gram; 2,25 mmol), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (pereaksi Yamaguchi) (13) (351,6 µL; 2,25 mmol), trietilamina
(21) (312,0 µL; 2,24 mmol), DMAP (14) (0,276 gram; 2,26 mmol) dan 4-bromoanilina (17) (0,087 gram; 0,51 mmol) dalam 60 mL dan diperoleh N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida
(19) berupa padatan kekuningan dengan massa 0,13 gram atau dengan rendemen 93%. Mekanisme reaksi pembentukan N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) dapat dilihat pada Gambar. Perbandingan data 1H-NMR senyawa hasil sintesis (18-19) dapat dilihat pada Tabel 4.10, sedangkan perbandingan data 13
C-NMR senyawa hasil sintesis (18-19) dapat dilihat pada Tabel 4.2.
39
Tabel 4.1 Perbandingan data 1H-NMR senyawa hasil sintesis (18- 19) Proton Pergeseran kimia (ppm) N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Ar H 7,24-7,30 (m, 2H) 7,49 (d, 2H) 7,66 ( d, 1H) 7,65 (d, 2H) 8,01 (t, 1H) 8,58 (t, 1H) 8,57 (t, 1H) 8,81 (d, 1H) 8,81 (d, 1H) 9,49 (s, 1H) 9,49 (d, 1H) CONH 9,66 (s, 1H) 9,65 (s, 1H)
Tabel 4.2 Perbandingan data 13C-NMR senyawa hasil sintesis (18- 19) Karbon Pergeseran kimia (ppm) N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Ar CH 118,34 - 122,79 121,42 127,91 - 130,58 132,27 142,51 142,45 144,80 144,80 147,89 147,81 Ar C 122,91 117,58 138,53 136,38 144,04 144,17 C=O 160,79 160,75
40 T rans m it an ( % T )
Gambar 4.17 Spektra IR N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) hasil sintesis Bilangan gelombang (cm-1)
41 m /z G am ba r 4.18 Spek tr a m as sa N -(4 -br om o fen il )p ir azi n a- 2-k ar bo ksa m ida (19 ) has il si n tes is Kelimpahan relatif
45