TINJAUAN PUSTAKA
2.7 Metode Penentuan Struktur Kimia
Spektrofotometri adalah pengukuran serapan/emisi radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang tertentu yang monokromatis dari suatu zat baik dalam bentuk molekul atau atom. Spektrum biasanya diperoleh dengan melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu melalui larutan encer suatu senyawa dalam pelarut yang sesuai serta tidak menggangu penyerapan, misalnya air atau etanol (Silverstein, et al., 1981).
Untuk menentukan struktur kimia suatu senyawa dapat digunakan metode spektroskopi seperti Spektrofotometri UV-Vis, Spektrofotometri Fourier-Transform Infra Red (FT-IR), Spektrometri Resonansi Magnetik Inti (RMI), dan Spektrometri Massa.
2.7.1 Spektrofotometri UV-Vis
Pengukuran serapan dapat dilakukan pada daerah ultraviolet dengan panjang gelombang 190 nm - 380 nm atau daerah cahaya tampak dengan panjang gelombang 380 nm - 780 nm. Semua molekul dapat mengabsorbsi radiasi dalam daerah UV-Vis karena mengandung elektron yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Senyawa yang hanya mengandung ikatan sigma (σ) seperti pada ikatan
tunggal C-C akan tereksitasi pada panjang gelombang sangat pendek dibawah 150 nm berada di luar daerah ukur spektrofotometer sehingga tidak akan menimbulkan
serapan. Senyawa memiliki elektron phi (π) (mempunyai ikatan rangkap) dan mempunyai pasangan elektron bebas lebih mudah tereksitasi dan menyerap pada panjang gelombang yang lebih tinggi sehingga menimbulkan serapan pada spektrofotometer.
Spektrofotometri UV-Vis dapat digunakan untuk menganalisis struktur dan memberikan petunjuk adanya gugus kromofor, menetapkan kadar, menggunakan serapan maksimum dari kurva absorpsi, memeriksa kemurnian, memeriksa langsung konsentrasi analit (Silverstein, et al., 1981).
2.7.2 Spektrofotometri Inframerah
Daerah radiasi spektrofotometri inframerah berada pada bilangan panjang gelombang 12800-10 cm-1. Umumnya daerah radiasi IR terbagi dalam IR dekat (12800-4000 cm-1; 3,8-12 x 1014 Hz; 0,78-2,5 mikrometer), daerah IR tengah (4000-200 cm-1; 0,012-6 x 104 Hz; 2,5-50 mikrometer), daerah IR jauh (200-10 cm-1; 60-3 x 1011 Hz;50-1000 mikrometer). Daerah yang paling banyak digunakan untuk berbagai keperluan praktis adalah 4000-690 cm-1 yang biasa disebut sebagai daerah IR tengah (Silverstein, et al., 1981).
Spektrofotometri inframerah mempunyai dua macam instrumen yaitu:
a. Spektrofotometer infra merah dispersif, adalah spektrofotometri yang menggunakan monokromator untuk memisahkan frekuensi individu yang melewati sampel sehingga absorbsi dari masing-masing frekuensi dapat diukur. b. Spektrofotometer Fourier-transform, adalah spektrofotometri yang dalam
instrumennya tidak dipisahkan radiasinya, tetapi hampir semua panjang gelombang mencapai detektor secara bersamaan yang disebut Fourier-transform, yang digunakan untuk mengubah hasil spektrum infra merah menjadi khas. Yang digunakan sebagai pengganti monokromator adalah interferometer yang dapat memisahkan radiasi menjadi dua bagian dan menghubungkannya kembali sehingga variasi intensitas yang keluar dapat diukur sekali. Beberapa keuntungan spektrofotometer Fourier-transform dibandingkan dengan spektrofotometer dispersif adalah menghasilkan spektrum yang lebih cepat, resolusi yang lebih baik, dapat mengukur sampel dalam jumlah yang sangat sedikit (Silverstein, et al., 1981).
2.7.3 Spektrometri Resonansi Magnetik Inti (RMI)
Spektrometri magnetik inti (RM1) merupakan metode yang sering dipakai dalam mempelajari struktur molekul. Prinsip dari spektroskopi RMI yaitu adsorpsi radiasi elektromagnetik dengan frekuensi radio oleh inti atom. Spektrum dapat diperoleh dari senyawa yang mengandung atom-atom yang intinya mempunyai
momen magnet tidak sama dengan nol. Diantara inti-inti atom tersebut adalah proton (1H), inti fluor (19F), isotop nitrogen, dan banyak yang lain. Inti karbon (12C) yang sangat penting dalam kimia organik tidak memiliki momen magnet sehingga studi RMI dengan karbon hanya terbatas pada isotop 13C. Pelarut yang biasa dipakai adalah deuterokloroform (CDCl3), karbon tetraklorida (CCl4), dan deuterium oksida (D2O) (Silverstein, et al., 1981).
RMI yang memberikan informasi yang berguna dalam penentuan struktur yaitu RMI 1 dimensi terdiri dari RMI proton (1H), RMI karbon (13C), DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer).
a. RMI Proton
Prinsip RMI proton adalah inti atom hidrogen mempunyai sifat-sifat magnet, bila suatu senyawa mengandung hidrogen diletakkan dalam bidang magnet yang sangat kuat dan diradiasi menggunakan radiasi elektromagnetik maka inti atom hidrogen dari senyawa tersebut akan menyerap energi melalui suatu proses absorpsi yang dikenal dengan resonansi magnet. Tidak semua proton menyerap energi pada kekuatan medan magnet yang sama, karena proton-proton dilindungi dari medan magnet oleh elektron yang mengelilinginya. Makin besar densitas elektron yang mengelilingi proton maka makin besar medan magnet yang dihasilkan. Densitas elektron dipengaruhi oleh ada atau tidaknya atom yang mempunyai elektronegatifitas tinggi (Silverstein, et al., 1981).
b. RMI Karbon dan DEPT
Spektrum RMI karbon dan DEPT memberikan informasi jenis atom karbon primer (CH3), sekunder (CH2), tersier (CH), dan kuartener (C). DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer) merupakan salah satu tipe spektra RMI karbon yang memberikan informasi jumlah karbon dari CH3, CH2, CH dan C yang diukur berdasarkan sudut pengukuran RMI karbon. Hasil penelitian DEPT pada sudut 135° menunjukkan bahwa sinyal karbon CH3 dan CH mengarah ke atas, sedangkan CH2 mengarah ke bawah. Untuk mengetahui perbedaan CH3 dan CH dilakukan pengukuran pada sudut 90° ( Silverstein, et al., 1981).
c. RMI 2 Dimensi (COSY, HMQC, dan HMBC)
Spektrum RMI 2 dimensi seperti spektra dari COSY (Correlation Sepectroscopy); HMQC (Hetero Multiple Quantum Connetivity) dan HMBC (Hetero Multiple Bond Connetivity) adalah spektra turunan dari RMI 1 dimensio (proton dan karbon). COSY dapat diturunkan dari spektra RMI proton saja, sedangkan HMQC dan HMBC diturunkan dari spektra RMI proton dan karbon. COSY berguna untuk melihat korelasi antara proton dengan proton; HMQC untuk melihat korelasi antara proton dengan karbon pada ikatan geminal saja, sedangkan HMBC adalah korelasi di antara proton dengan karbon sampai 2 – 3 ikatan (Schraml, 1990).
2.7.4 Kromatografi Cair - Spektrometri Massa (KC-SM)
Kromatografi cair - spektrometri massa (KC-SM) merupakan gabungan antara kromatografi cair sebagai metode pemisahan dengan spektrometri massa sebagai pendeteksi. Spektrometer mampu menganalisis cuplikan yang jumlahnya sangat kecil dan menghasilkan data yang berguna mengenai struktur dan identitas senyawa organik. Jika eluen dari kromatografi cair diarahkan ke spektrometri massa maka informasi mengenai struktur untuk masing-masing puncak pada kromatogram dapat diperoleh. Langkah-langkah analisis dengan metode tersebut yaitu, cuplikan disuntikkan ke dalam kromatografi cair dan terkromatografi sehingga semua komponennya terpisah. Spektrum massa diukur secara otomatis pada selang waktu tertentu. Kromatogram selanjutnya dihasilkan disertai integrasi semua puncak dan spektrum masing-masing komponen. Spektrum ini dapat memberikan informasi mengenai berat molekul, fragmentasi molekul, rumus molekul, dan kemungkinan struktur molekulnya (Mc Lafferty, 1988).