BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
B. Sintesis tersier- butil eugenol dengan katalis aluminium klorida
Friedel-Crafts yang dilakukan dengan cara mereaksikan eugenol dengan t-butil klorida menggunakan katalis AlCl3 anhidrat. Hal ini dikarenakan AlCl3 anhidrat lebih mudah larut dalam pelarut dietil eter. Selain itu, apabila AlCl3 yang digunakan AlCl3 hidrat, maka t-butil klorida dapat bereaksi dengan air sehingga menjadi
t-butanol dan asam klorida.
Sebelum direaksikan dengan eugenol, t-butil klorida dicampur dengan AlCl3 anhidrat dan didiamkan selama semalam. Hal ini dilakukan untuk memastikan seluruh t-butil klorida terbentuk menjadi karbokation tersier. Setelah campuran katalis AlCl3 anhidrat dan t-butil klorida dibiarkan selama semalam,
27
ditambahkan eugenol untuk menghasilkan t-butil eugenol. Reaksi t-butil klorida dengan AlCl3 adalah:
Gambar 12. Mekanisme reaksi AlCl3 dan t-butil klorida
28
Gugus hidroksi pada eugenol bersifat sebagai aktifator dan pengarah orto-para. Hal ini menyebabkan pada reaksi diatas, gugus t-butil akan masuk pada posisi orto dari gugus hidroksi. Posisi para dari gugus hidroksi tidak dapat dimasuki gugus t-butil karena sudah diduduki gugus metoksi dan gugus propenil.
Sifat utama gugus pengaktivasi, seperti gugus hidroksi pada eugenol, adalah kemampuannya memberikan elektron-elektron pada cincin benzen eugenol, sehingga membuat cincin benzen menjadi semakin kaya elektron. Cincin benzen yang kaya elektron ini ketika bertemu dengan gugus t-butil, yang merupakan karbokation, akan dapat bereaksi.
C. Analisis hasil 1. Uji organoleptis
Analisis senyawa hasil sintesis yang pertama dilakukan adalah pengujian secara organoleptis untuk mengetahui sifat fisik dari senyawa hasil sintesis, meliputi bentuk, warna, dan bau. Adanya perbedaan sifat fisis senyawa hasil sintesis dengan starting material-nya menunjukkan telah terbentuknya senyawa baru yang berbeda. Tabel I berikut menunjukkan hasil pemeriksaan organoleptis senyawa hasil sintesis dengan starting material-nya sebagai pembanding.
Tabel I. Hasil pemeriksaan organoleptis senyawa hasil sintesis dan starting material
29
Dari hasil pemeriksaan organoleptis diatas, maka dapat disimpulkan senyawa hasil sintesis sudah berbeda dengan bahan awal, yaitu eugenol dan t-butil klorida. Hal ini dapat dilihat dari bentuk, bau, dan warna dari senyawa hasil sintesis yang berbeda dengan eugenol dan t-butil klorida.
2. Kromatografi lapis tipis
Kromatografi lapis tipis (KLT) dapat digunakan untuk mengetahui apakah terbentuk senyawa hasil sintesis ataupun untuk mengetahui kemurnian senyawa hasil sintesis. Dalam sistem KLT ini, digunakan fase diam silika gel GF 254 dan fase gerak toluen : etil asetat (93:7) dan sebagai pembanding digunakan baku eugenol, dengan jarak pengelusian 15 cm. Hasil bercak pengelusian kemudian diamati dibawah sinar UV 254.
Silika gel GF 254 yang digunakan mengandung CaSO4 (gips) yang mengandung indikator yang dapat berflouroresensi pada panjang gelombang 254 nm. Dengan indikator fluororesensi ini, akan menyebabkan bercak senyawa mudah terdeteksi dengan adanya peredaman pada bercak dengan latar belakang berfluororesensi hijau terang. Peredaman ini terjadi karena senyawa hasil sintesis dan eugenol memiliki ikatan rangkap terkonjugasi atau gugus kromofor sehingga pada waktu disinari dengan sinar UV 254 nm, sinar UV ini akan diabsorbsi oleh gugus kromofor dari kedua senyawa tersebut. Sebagai akibatnya, sinar yang mengena senyawa hasil sintesis dan eugenol tidak dapat mencapai indikator fluororesensi dan tidak ada cahaya yang dipancarkan pada bercak tersebut dan terjadi peredaman bercak.
30
Pemilihan fase gerak toluen : etil asetat (93:7) didasarkan pada hasil orientasi pengelusian eugenol. Orientasi fase gerak menggunakan 3 jenis komposisi fase gerak, yaitu toluen : etil asetat (93:7), toluen, dan hexan : etil asetat (90:10). Dari ketiga fase gerak yang diuji, fase gerak toluen : etil asetat yang memberikan pemisahan yang paling baik, sehingga dalam penelitian ini digunakan fase gerak toluen : etil asetat (93:7).
Dari hasil percobaan didapatkan hasil elusi sebagai berikut:
Gambar 14. Hasil elusi senyawa hasil sintesis
Fase gerak toluen : etil asetat (93:7) bersifat lebih non polar dibandingkan fase diam silika gel GF 254, sehingga senyawa yang bersifat non polar akan lebih cenderung terbawa oleh fase geraknya. Senyawa hasil sintesis yang diharapkan
31
bersifat lebih non polar daripada eugenol, karena memiliki tambahan gugus
t-butil, sehingga diprediksikan akan terbentuk bercak diatas bercak eugenol baku. Tabel II. Nilai Rf Kromatografi Lapis Tipis Senyawa Hasil Sintesis Dengan Fase Gerak Toluena : Etil Asetat (93:7)
Senyawa Nilai Rf
Eugenol standar Bercak A = 0,61 Hasil sintesis dengan katalis
AlCl3 dengan pemanasan selama 3 jam
Bercak B = 0,61 Bercak E = 0,82 Hasil sintesis dengan katalis
AlCl3 dengan pemanasan selama 5 jam
Bercak C = 0,61 Hasil sintesis dengan katalis
AlCl3 dengan pemanasan selama 7 jam
Bercak D = 0,61
Dapat dilihat pada hasil elusi, pada hasil sintesis dengan pemanasan selama 3 jam, terdapat 2 bercak. Bercak yang pertama adalah bercak yang sejajar dengan baku eugenol, dengan nilai Rf 0,61. Hal ini menunjukkan bahwa pada senyawa hasil sintesis dengan pemanasan selama 3 jam masih terdapat eugenol. Bercak kedua adalah bercak baru dengan Rf 0,82. Hal ini menunjukkan pada lama pemanasan 3 jam terbentuk senyawa baru yang bersifat lebih non polar dibandingkan eugenol, karena Rf dari bercak ini lebih besar daripada Rf
eugenol standar, sehingga lebih terbawa oleh fase gerak yang bersifat non polar dan terelusi lebih tinggi dibandingkan eugenol. Tersier-butil eugenol merupakan senyawa yang lebih non polar dibandingkan eugenol, karena pada t-butil eugenol terdapat gugus t-butil yang dapat menambah sifat kenonpolaran dari eugenol.
32
Berdasarkan hal itu, maka diasumsikan bahwa bercak dengan nilai Rf 0,82 adalah bercak dari senyawa hasil sintesis.
Pada hasil sintesis dengan pemanasan 5 jam dan 7 jam hanya menunjukkan masing-masing satu bercak, yakni bercak dengan nilai Rf 0,61, yang menunjukkan bahwa hasil sintesis yang didapatkan masih eugenol dan tidak terbentuk t-butil eugenol. Sementara itu, bercak yang tidak terelusi merupakan senyawa lain yang dapat berupa sisa starting material ataupun senyawa hasil reaksi samping dari sintesis t-butil eugenol yang tidak terelusi dengan fase gerak toluen : etil asetat (93:7). Namun, untuk mengetahui apa senyawa tersebut tidak dapat digunakan analisis dengan KLT. Sehingga diperlukan analisis lebih lanjut dengan kromatografi gas-spektroskopi massa.
4. Kromatografi Gas – Spektroskopi Massa
Untuk memperkuat hasil analisis dengan KLT, maka digunakan kromatografi gas bersama dengan spektroskopi massa (GC-MS) untuk mengetahui komponen dalam senyawa hasil sintesis. Senyawa hasil sintesis yang dianalisis dengan GC-MS adalah senyawa hasil sintesis dengan lama pemanasan selama 3 jam, karena pada hasil elusi dengan kromatografi lapis tipis hasil sintesis dengan lama pemanasan selama 3 jam menunjukkan bercak baru.
Pada GC-MS, proses pemisahan dilakukan oleh kromatografi gas, sedangkan proses fragmentasi dilakukan oleh spektrometri massa. Metode ini dapat digunakan untuk memberikan informasi penting tentang spektrum massa dari senyawa hasil sintesis. Kelebihan dari kombinasi ini adalah apabila terdapat
33
komponen senyawa hasil sintesis yang masih bercampur dengan senyawa lain, maka senyawa lain ini dapat dipisahkan. Pemisahan ini bertujuan untuk mendapatkan hasil yang baik pada pengelusidasian senyawa hasil sintesis dengan spektroskopi massa. Dengan demikian, diharapkan spektrum yang dihasilkan pada spektroskopi massa adalah benar-benar murni berasal dari senyawa hasil sintesis.
Pengujian senyawa hasil sintesis dengan GC dilakukan dilaboratorium MIPA Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Dari uji tersebut diperoleh data kromatogram GC yang diperlihatkan pada gambar 11. Dari gambar kromatogram dapat dilihat bahwa senyawa hasil sintesis yang diuji menghasilkan 33 puncak. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis belum murni.
Gambar 15. Kromatogram kromatografi gas senyawa hasil sintesis Setelah terjadi pemisahan komponen senyawa hasil sintesis dengan kromatografi gas, maka selanjutnya komponen senyawa hasil sintesis dielusidasi
34
dengan spektroskopi massa. Spektrum massa yang dihasilkan dari spektrometer massa dapat digunakan untuk menentukan bobot molekul senyawa hasil sintesis dan untuk penyelidikan kerangka molekul senyawa hasil sintesis melalui interpretasi fragmen-fragmennya.
Pada spektroskopi massa senyawa hasil sintesis, molekul senyawa hasil sintesis ditembak dengan elektron berenergi tinggi sehingga salah satu elektron valensinya akan lepas dan pecah menjadi fragmen-fragmen dengan m/z lebih kecil, baik berupa radikal bebas, fragmen netral, maupun ion-ion.
Gambar 16. Spektrum massa senyawa hasil sintesis pada waktu retensi 12,292 menit
Keterangan:
A = Peak dengan m/z = 41 menunjukkan fragmen [C3H5]+ B = Peak dengan m/z = 57 menunjukkan fragmen [C4H9]+
C = Peak dengan m/z = 355 menunjukkan fragmen [C14H19O2AlCl3]+
Dari hasil elusidasi ini, diketahui bahwa pada senyawa hasil sintesis telah terbentuk t-butil eugenol. Bobot molekul t-butil eugenol adalah 220, namun pada gambar spektrum diatas tidak ada yang menunjukkan peak dengan rasio m/z = 220. Peak C pada gambar spektrum diatas terdapat peak dengan rasio m/z = 355 yang merupakan peak dari t-butil eugenol tapi masih dalam bentuk mengikat katalis, yaitu AlCl3, sehingga rasio m/z yang terukur adalah bobot molekul t-butil eugenol dengan AlCl3.
35
Interaksi antara t-butil eugenol dengan AlCl3 dapat terjadi dikarenakan AlCl3 merupakan akseptor elektron sedangkan gugus OH pada t-butil eugenol merupakan pendonor elektron, sehingga dapat terjadi interaksi antara keduanya. AlCl3 yang memiliki orbital kosong akan menerima elektron dari pasangan elektron bebas yang ada pada atom O dari gugus hidroksi t-butil eugenol, dengan interaksi pada gambar 14 dibawah ini.
Gambar 17. Interaksi t-butil eugenol dengan AlCl3
Gambar 18. Mekanisme Fragmentasi Tersier-Butil Eugenol Menggunakan Katalis Aluminium Klorida (AlCl3)
36
Pada gambar 12 diatas, peak A dengan m/z = 41, merupakan fragmen yang mengalami pemutusan setelah ditembak dengan elektron berenergi tinggi membentuk ion propenil dan peak B dengan m/z = 57 merupakan fragmen [C4H9]+ yaitu radikal t-butil yang mengalami pemutusan dari posisi orto dari gugus hidroksi eugenol setelah ditembak dengan elektron berenergi tinggi.
Kelemahan dari analisis dengan kromatografi gas-spektroskopi massa pada metode penelitian ini adalah tidak dapat memastikan senyawa yang terbentuk adalah t-butil eugenol, karena pada kromatogram kromatografi gas, terdapat 33
peak yang berarti terdapat 33 jenis senyawa dalam senyawa hasil sintesis. Sehingga tidak dapat dipastikan peak mana yang merupakan t-butil eugenol. Oleh karena itu, diperlukan suatu metode analisis kualitatif lain terhadap senyawa hasil sintesis. Analisis kualitatif yang dapat dilakukan adalah KLT preparatif dengan mengambil bercak senyawa hasil sintesis pada hasil elusi KLT, kemudian dilakukan analisis dengan spektroskopi inframerah (IR) untuk mengetahui gugus fungsional yang terdapat dalam senyawa hasil sintesis, atau dapat juga dengan spektroskopi resonansi magnetik inti (NMR) yang dapat memberikan informasi struktural mengenai atom-atom hidrogen dalam suatu molekul organik.