1 BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Flavonoid merupakan metabolit sekunder yang paling beragam dan tersebar luas di alam. Sekitar 5-10% metabolit sekunder tumbuhan adalah flavonoid, dengan struktur kimia dan peran biologi yang sangat beragam.
Flavonoid pada tumbuhan merupakan pigmen dengan warna kuning, kuning jeruk, dan merah dapat ditemukan pada buah, sayuran, kacang, biji, batang, bunga, herba, rempah-rempah, serta produk pangan dan obat dari tumbuhan (Ahmad Dwi Setyawan & Latifah Kosim Darusman, 2008: 64-81).
Kalkon merupakan salah satu kelompok flavonoid yang penyebarannya di alam sangat terbatas (Madiyono, 2002). Sejumlah senyawa kalkon telah diteliti memiliki aktivitas biologi seperti antikanker, antiinflamasi, antioksidan, antitumor, antimikroba, dan antiproliferasi (Jasril, et. al, 2012: 172-175; Retno Arianingrum, et. al, 2010).
Penelitian untuk mendapatkan senyawa kalkon dengan cara mensintesis dari berbagai macam bahan dasar telah dilakukan seperti sintesis 2-hidroksikalkon dari bahan dasar asetofenon dengan 2-hidroksibenzaldehida, reaksi kondensasi antara 4-bromoasetofenon dengan vanilin, dan optimasi waktu reaksi pada sintesis flavonoid (C. Budimarwanti, & Sri Handayani, 2010; Cahya Rotama, 2011; Sri Handayani, et. al, 2005:163-168).
Berdasarkan beberapa penelitian di atas, penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan waktu optimum sintesis senyawa kalkon. Variasi waktu yang
2
digunakan untuk melakukan sintesis senyawa kalkon yaitu 4, 6, dan 8 jam. Bahan dasar yang digunakan dalam penelitian ini adalah p-bromoasetofenon dan vanillin.
Dalam proses sintesis senyawa kalkon digunakan katalis gas HCl untuk mempercepat terbentuknya senyawa kalkon yang diinginkan. Metode sintesis yang digunakan dalam penelitian ini adalah reaksi kondensasi aldol silang dalam suasana asam pada suhu kamar sekitar 25 – 27 ºC (Lazer, E.S, et. al, 1990: 1892- 1898). Proses pemurniannya menggunakan metode rekristalisasi dengan campuran 2 pelarut organik yang sesuai. Untuk mengetahui kemurnian senyawa yang didapatkan dengan cara membandingkan senyawa hasil sintesis dengan senyawa standar (Cahya Rotama, 2011) menggunakan Kromatografi Lapis Tipis (TLC) & TLC Scanner. Langkah yang terakhir yaitu metode analisis senyawa hasil sintesis. Metode ini digunakan untuk mengetahui bahwa senyawa kalkon yang didapatkan sesuai dengan senyawa kalkon yang diinginkan. Alat yang digunakan dalam metode analisis adalah TLC & TLC scanner, UV-VIS, spektrofotometer IR, dan 1H-NMR. Data rendemen hasil sintesis dalam berbagai variasi waktu dipakai untuk mengetahui waktu optimum mensintesis senyawa kalkon.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat diidentifikasi beberapa masalah sebagai berikut :
1. Senyawa yang digunakan sebagai bahan dasar sintesis senyawa kalkon.
2. Katalis yang digunakan dalam reaksi kondensasi.
3
3. Suhu yang digunakan dalam reaksi kondensasi.
4. Metode sintesis yang digunakan dalam reaksi kondensasi.
5. Variasi waktu pengadukan yang digunakan dalam reaksi kondensasi.
6. Proses pemurnian dengan metode rekristalisasi menggunakan beberapa pelarut.
7. Metode analisis dengan identifikasi struktur senyawa hasil sintesis.
C. Pembatasan Masalah
Untuk menghindari permasalahan yang melebar, penelitian ini dibatasi sebagai berikut :
1. Senyawa yang digunakan sebagai bahan dasar sintesis senyawa kalkon adalah p-bromoasetofenon dan vanilin dalam suasana asam.
2. Katalis yang digunakan dalam reaksi kondensasi adalah gas HCl.
3. Suhu yang digunakan dalam reaksi kondensasi adalah 25 - 27 ºC.
4. Metode sintesis yang digunakan dalam reaksi kondensasi adalah reaksi kondensasi aldol silang dalam suasana asam.
5. Variasi waktu pengadukan yang digunakan dalam reaksi kondensasi adalah 4, 6, & 8 jam.
6. Proses pemurnian dengan metode rekristalisasi menggunakan campuran 2 pelarut organik yang sesuai yaitu etanol dan akuades.
7. Metode analisis dengan identifikasi struktur senyawa hasil sintesis adalah analisis data TLC & spektra TLC scanner, spektrofotometer UV-VIS, spektrofotometer IR, dan 1H-NMR.
4 D. Perumusan Masalah
Dari masalah yang telah dibatasi dapat dirumuskan masalah yang akan diteliti sebagai berikut :
1. Bagaimana identifikasi struktur senyawa berdasarkan serapan sinar UV- VIS, IR, dan 1H-NMR dari senyawa hasil reaksi kondensasi antara p- bromoasetofenon dengan vanilin dalam suasana asam ?
2. Berapakah rendemen senyawa hasil sintesis antara p-bromoasetofenon dengan vanilin dalam suasana asam pada variasi waktu yang digunakan ? 3. Berapakah waktu reaksi optimum dari beberapa variasi waktu reaksi yang
ditunjukkan dengan hasil rendemen maksimum pada hasil sintesis ?
E. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengidentifikasi struktur senyawa berdasarkan serapan sinar UV-VIS, IR, dan 1H-NMR dari senyawa hasil reaksi kondensasi antara p- bromoasetofenon dengan vanilin dalam suasana asam.
2. Menentukan rendemen senyawa hasil sintesis antara p-bromoasetofenon dengan vanilin dalam suasana asam pada variasi waktu yang digunakan.
3. Menentukan waktu reaksi optimum dari beberapa variasi waktu reaksi yang ditunjukkan dengan hasil rendemen maksimum pada hasil sintesis.
5 F. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian diharapkan dapat memberikan beberapa informasi tentang :
1. Menambah ilmu pengetahuan dalam bidang penelitian tentang reaksi kondensasi.
2. Menambah ilmu pengetahuan tentang senyawa kalkon yang dapat disintesis.
3. Mengetahui waktu yang optimum untuk mensintesis senyawa kalkon dari bahan dasar p-bromoasetofenon dan vanilin dalam suasana asam.
6 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Dekskripsi Teori
1. Senyawa p-bromoasetofenon
Senyawa p-bromoasetofenon merupakan turunan dari senyawa asetofenon yang memiliki gugus bromo pada posisi para dengan rumus molekul C8H7OBr dan bersifat mudah terbakar. Struktur p-bromoasetofenon dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur p-bromoasetofenon
Kristal p-bromoasetofenon berwarna putih dengan titik leleh 49 – 51 ºC.
Massa molekul relatif (Mr) p-bromoasetofenon adalah 199 gr/mol. Senyawa p- bromoasetofenon mudah larut dalam kloroform, alkohol, eter, gliserol, dan sedikit larut dalam air (Winholz, 1976: 495).
2. Vanilin
Vanilin adalah senyawa aldehida alam yang sering digunakan oleh masyarakat. Senyawa ini telah dipakai sebagai pengharum pada produk makanan, minuman, dan kosmetika. Selain itu, vanilin juga telah dipakai sebagai bahan awal untuk sintesis senyawa organik lain.
7
Sumber utama senyawa vanilin yaitu tanaman Vanilla planifolia. Di alam, vanilin terdapat dalam bentuk glikosida (Madiyono, 2002). Vanilin memiliki rumus molekul yaitu C8H8O3. Struktur kimianya dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur vanillin
Kristal vanilin berwarna putih dengan titik leleh 81 – 83 ºC. Massa molekul relatif (Mr) vanilin adalah 152 gr/mol.Vanilin mudah larut dalam alkohol, kloroform, eter, asam asetat, piridin, dan sedikit larut dalam air (Winholz, 1976:
1763).
3. Senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on Senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on adalah senyawa turunan kalkon yang tersubstitusi gugus bromo pada posisi para pada cincin A dan tersubstitusi gugus metoksi pada posisi meta serta gugus hidroksi pada posisi para pada cincin B. Senyawa ini pernah disintesis oleh Cahya Rotama (2011) dengan rendemen 69,83 %, berbentuk kristal, berwarna kuning, dan titik leleh 103-106 ºC pada kondisi asam selama 7,5 jam. Kerangka dasar senyawa kalkon dan struktur senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3- metoksifenil)-2-propen-1-on dapat dilihat pada Gambar 3 dan 4.
8
Gambar 3. Kerangka dasar senyawa kalkon
Gambar 4. Struktur senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2- propen-1-on
4. Kondensasi Aldol Silang
Kondensasi aldol silang merupakan kondensasi antara aldehida dan keton yang berbeda yang memiliki gugus karbonil, dimana suatu aldehida tidak memiliki gugus Hα dicampur dengan keton yang memiliki gugus Hα kemudian membentuk β-hidroksialdehida atau β-hidroksiketon dan diikuti dengan dehidrasi.
Suatu kondensasi aldol silang sangat berguna bila hanya satu senyawa karbonil yang memiliki gugus Hα. Jika tidak akan diperoleh suatu produk campuran (Fessenden & Fesenden, 1999: 181-182).
Reaksi kondensasi aldol silang dapat terjadi melalui 2 mekanisme yaitu (Wade, L.G, 2006: 1042-1043) :
9
a. Mekanisme enol yang menggunakan katalis asam kuat b. Mekanisme enolat yang menggunakan katalis basa kuat
Pada penelitian ini, sintesis senyawa kalkon melalui mekanisme enol.
Katalis asam pertama kali akan memprotonasi oksigen pada p-bromoasetofenon dan vanilin, kemudian deprotonasi karbon-α pada p-bromoasetofenon. Enol (Gambar 5) memiliki sifat nukleofilik pada karbon-α, sehingga dapat menyerang senyawa karbonil yang terprotonasi menghasilkan suatu aldol silang (Gambar 6).
Pada reaksi ini, sering terjadi dehidrasi dan menghasilkan suatu senyawa karbonil tak jenuh (Wade, L.G, 2006: 1041-1063 ; Fessenden & Fesenden, 1999: 181-182).
bentuk keto karbonil terprotonasi bentuk enol Gambar 5. Pembentukan enol (Wade, L.G, 2006: 1043)
Serangan enol
Gambar 6. Reaksi pembentukan aldol silang (Wade, L.G, 2006: 1059-1063 ; Fessenden & Fesenden, 1999: 181-184).
10
Pada penelitian ini, untuk mendapatkan senyawa kalkon dalam suasana asam menggunakan reaksi kondensasi aldol silang. Mekanisme reaksi kondensasi aldol silang dengan katalis asam, pertama adalah senyawa p-bromosetofenon akan mengalami tautomerasi dari bentuk keto menjadi bentuk enol yang bersifat nukleofilik pada karbon- α. Katalis asam menyebabkan oksigen pada vanilin akan terprotonasi & bersifat elektrofilik. Enol dari p-bromoasetofenon yang bersifat nukleofil akan menyerang vanilin yang terprotonasi membentuk senyawa aldol silang yang kemudian mengalami dehidrasi menjadi senyawa 1-(4'-bromofenil)-3- (4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on (Wade, L.G, 2006: 1043-1050 & 1059- 1063). Mekanisme reaksinya dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Mekanisme reaksi kondensasi aldol silang antara p-bromoasetofenon
& vanillin dengan katalis asam
11 5. Teknik Rekristalisasi
Senyawa-senyawa organik yang berbentuk padat jarang diperoleh dalam keadaan murni. Senyawa tersebut biasanya terkontaminasi dengan senyawa- senyawa lain sebagai pengotor. Pemurnian zat padat umumnya dilakukan dengan rekristalisasi yang didasarkan pada kelarutannya di dalam pelarut atau campuran pelarut tertentu. Pada prinsipnya rekristalisasi terdiri atas :
a. Melarutkan senyawa tidak murni dalam pelarut atau campuran pelarut tertentu yang baik (sesuai) atau dekat titik leleh.
b. Menyaring larutan dalam keadaan panas dari partikel-partikel pengotor yang tidak larut.
c. Mendinginkan larutan panas sehingga terbentuk kristal dari zat terlarut.
d. Memisahkan kristal dari larutan yang menyertainya.
Karakteristik dari pelarut yang umumnya digunakan untuk rekristalisasi adalah :
a. Mempunyai daya melarutkan yang tinggi pada suhu yang relatif tinggi dan mempunyai daya melarutkan yang rendah pada suhu kamar atau pada suhu yang lebih rendah terhadap senyawa yang akan dimurnikan.
b. Mampu melarutkan zat pengotor dengan cepat.
c. Senyawa yang dimurnikan mudah mengkristal kembali.
d. Mudah menguap sehingga mudah dipisahkan dari kristal-kristal senyawa murni.
e. Pelarut tidak bereaksi secara kimia dengan senyawa yang dimurnikan.
(Chairil Anwar. et. al, 1994: 73-76)
12 6. Kromatografi Lapis Tipis (KLT)
Teknik ini dikembangkan tahun 1983 oleh Ismailoff dan Schraiber.
Adsorbent dilapiskan pada lempeng kaca yang bertindak sebagai penunjang fase diam. Fase bergerak akan merayap sepanjang fase diam dan terbentuklah kromatogram. Ini dikenal sebagai kromatografi kolom terbuka. Metode ini sederhana, cepat dalam pemisahan dan sensitif. Kecepatan pemisahan tinggi dan mudah untuk memperoleh kembali senyawa-senyawa yang terpisahkan.
Pemilihan sistem pelarut dan komposisi lapisan tipis ditentukan oleh prinsip kromatografi yang akan digunakan. Untuk meneteskan sampel yang akan dipisahkan digunakan suatu mikro-syringe (penyuntik berukuran mikro). Sampel diteteskan pada salah satu bagian tepi pelat kromatografi (sebanyak 0,01-10 µg zat). Eluen untuk mengelusi harus nonpolar dan mudah menguap. Kolom-kolom dalam pelat dapat diciptakan dengan mengerok lapisan vertikal searah gerakan pelarut. Teknik ascending digunakan untuk melaksanakan pemisahan yang dilakukan pada temperatur kamar, sampai permukaan pelarut mencapai tinggi 15- 18 cm. Waktu yang diperlukan antara 20-40 menit. Semua teknik yang digunakan untuk kromatografi kertas dapat dipakai juga untuk kromatografi lapis tipis.
Resolusi KLT jauh lebih tinggi daripada kromatografi kertas karena laju difusi yang luar biasa kecilnya pada lapisan pengadsorpsi (Khopkar, S.M, 2008: 163- 165).
Noda plat pada KLT dapat diamati langsung dengan lampu UV pada panjang gelombang 254 nm / 366 nm, atau dengan menggunakan peraksi semprot penimbul warna. Setelah noda dikeringkan dan divisualkan, identitas noda
13
dinyatakan dengan harga Rf (Retention Factor), yaitu perbandingan jarak noda terhadap jarak awal dibagi jarak eluen terhadap titik awal (Hardjono Sastrohamidjojo, 1985: 31).
7. Spektroskopi UV-VIS
Prinsip dasar dari spektroskopi UV-VIS adalah melakukan pengukuran jumlah radiasi UV-VIS yang diserap oleh senyawa sebagai fungsi dari panjang gelombang radiasi. Kegunaan dari spektroskopi UV-VIS adalah untuk menentukan panjang gelombang maksimum suatu senyawa-senyawa organik yang berkaitan erat dengan transisi-transisi diantara tingkatan tenaga elektronik.
Woodward-Fischer telah berhasil menentukan rumus-rumus empiris untuk menghitung λ maksimum yang dapat digunakan untuk memperkirakan λ maksimum senyawa kalkon yaitu senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3- metoksifenil)-2-propen-1-on (Hardjono Sastrohamidjojo, 2001: 29-38).
Berdasarkan aturan Woodward-Fischer, dapat diperkirakan perhitungan secara teori untuk λ maksimum dari senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3- metoksifenil)-2-propen-1-on adalah
14 Perkiraan A (unit benzoil):
1) Harga dasar C6H5COR : 246 nm 2) Gugus Br pada posisi p- : 15 nm +
λ maksimum : 261 nm
Perkiraan B (unit sinamoil):
1) Harga dasar enon asiklis : 215 nm 2) 3 konjugasi ikatan rangkap@30 nm : 90 nm 3) OH kedudukan lebih dari γ : 50 nm 4) OMe kedudukan δ : 31 nm +
λ maksimum : 386 nm
Kisaran UV-Vis senyawa kalkon memiliki rentangan serapan λ maksimum di daerah 340-390 nm pada pita I, dan λ maksimum di daerah 230-270 nm pada pita II (Markham, K.R, 1988: 39).
8. Spektroskopi IR
Prinsip dasar spektroskopi IR adalah mengukur frekuensi/panjang gelombang dimana berbagai gugus fungsional menyerap sinar radiasi dalam spektrum IR. Kegunaan dari spektroskopi IR yaitu untuk mengenal (elusidasi) struktur molekul, khususnya seperti gugus fungsional seperti OH, C=O, dan C=C (Hardjono Sastrohamidjojo, 2001: 45-97).
Pada spektroskopi IR terdapat data-data korelasi yang membahas tentang gugus fungsional yang ditangkap oleh spektrum IR (Hardjono Sastrohamidjojo, 2001: 99-100). Data-data tersebut berisi jenis vibrasi pada setiap gugus fungsional, frekuensi (cm-1), panjang gelombang, dan intensitasnya.
15
Berdasarkan data-data korelasi pada spektroskopi IR, dapat diperkirakan serapan gugus fungsional pada senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3- metoksifenil)-2-propen-1-on yang akan muncul pada spektroskopi IR ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Perkiraan serapan gugus fungsional senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4- hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on pada spektra IR
Jenis vibrasi Frekuensi (cm-1) Panjang
gelombang Intensitas C-H Alkena (strech) 3100 - 3000 3,23 - 3,33 sedang
(kel, bidang) 1000 - 650 10,0 - 15,3 tajam C-H Aromatik (stretch) 3159 - 3050 3,17 – 3, 28 tajam (kel, bidang) 900 - 690 11,1 – 14,5 tajam
C=O Keton 1725 - 1700 5,80 - 5,87 tajam
C=C Alkena 1680 - 1600 5,95 - 6,25 sedang - lemah C=C Aromatik 1600 - 1475 6,25 - 6,78 sedang - lemah O-HAlkohol, Fenol 3600 - 3300 2,68 - 3,13 sedang C-O Alkohol, Eter, Fenol 1300 - 1000 7,69 - 10,00 tajam
Bromida, Iodida 667 15,0 tajam
9. Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (1H -NMR)
Pada prinsipnya spektroskopi NMR adalah menyerap inti-inti atom unsur tertentu dalam molekul organik, apabila molekul ini berada dalam medan magnet yang kuat. Kegunaannya untuk memberikan gambaran mengenai atom-atom hidrogen (1H) dalam sebuah molekul (Hardjono Sastrohamidjojo, 2001: 102-110).
Informasi penting mengenai struktur molekul bisa didapatkan dari fenomena spin-spin splitting. Seperti pada dua proton (1HaC-C1Hb) dengan geseran kimia yang berbeda pada dua karbon yang saling berdekatan dalam satu molekul organik. Magnet inti pada Hb dapat berlawanan ataupun searah dengan medan magnet dari spektrometer. Dari sudut pandang Ha, medan magnet inti Hb
mengganggu medan magnet eksternal yang mengenainya, menambah ataupun
16
bisa juga mengurangi efek eksternal tersebut, bergantung pada orientasi dari inti Hb (naik / turun). Resonan dari Ha mengalami “split” akibat gangguan dari Hb, menjadi sepasang peak resonan yang mempunyai intensitas yang sama (doublet) dengan pemisahan J Hz, J disebut coupling constant. Hubungan yang terjadi akan sama terhadap Hb akibat gangguan Ha. Efek ini ditransmisikan melalui ikatan. Jika terdapat lebih dari satu proton tetangga, akan terjadi splitting yang lebih kompleks sehingga jumlah peak akan sama dengan jumlah proton tetangga ditambah satu (Jacobsen, 2007: 4-5).
Pergeseran kimia pada senyawa organik untuk proton 1H mempunyai skala 0-12 ppm (Hardjono Sastrohamidjojo, 2001: 119-139). Data-data pergeseran yang dibaca oleh spektroskopi 1H-NMR yaitu panjang gelombang (ppm), jumlah proton 1H, dan multiplisitas.
Hasil penelitian Cahya Rotama (2011) menunjukkan bahwa pergeseran kimia pada senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1- on yang muncul pada spektrofotometer 1H-NMR ditampilkan pada Tabel 2 berikut ini.
Tabel 2. Data spektrum 1H-NMR senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3- metoksifenil)-2-propen-1-on hasil penelitian Cahya Rotama
Jenis
proton A B C D E F G H I
δ ppm 7,63 7,87 7,31 7,75 7,11 6,95 7,21 6,02 3,95
Σ H 2 2 1 1 1 1 1 1 3
m d d d d d d dd s s
J Hz 8,4 8,4 15,5 15,5 2,0 7,8 2,0; 7,8 - -
17 B. Penelitian yang Relevan
Pada penelitian ini, ada 4 penelitian yang telah dilakukan oleh para peneliti tentang sintesis senyawa kalkon sebagai berikut:
1. Madiyono (2002) telah berhasil mensintesis senyawa 3-metoksi-4- hidroksikalkon dari vanilin dan asetofenon dengan katalis NaOH 60 % pada suhu 60 ºC dengan rendemen 92,01 %.
2. C. Budimarwanti & Sri Handayani (2010) meneliti tentang efektivitas katalis asam basa pada sintesis 2-hidroksikalkon dengan hasil yaitu sintesis dengan katalis asam tidak diperoleh senyawa 2-hidroksikalkon, sedangkan dengan katalis basa berhasil diperoleh senyawa 2- hidroksikalkon, berbentuk kristal orange, dengan titik lebur 148 ºC, rendemen 31,22 %, dan kemurnian 64 %.
3. Sri Handayani, Sunarto, dan Susila Kristianingrum (2005) meneliti tentang optimasi waktu reaksi pada sintesis flavonoid menggunakan benzaldehida
& turunannya dengan hasil yaitu waktu reaksi optimum pada sintesis kalkon, 4-metoksikalkon, dan 3,4-dimetoksikalkon masing-masing yaitu 12, 30, dan 30 jam.
4. Cahya Rotama (2011) telah berhasil mensintesis senyawa kalkon dari 4- bromoasetofenon dengan vanilin dengan hasil yaitu dalam kondisi asam terbentuk senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2- propen-1-on memiliki rendemen 69,83 %, berbentuk kristal, berwarna kuning, dan titik leleh 103-106 ºC. Pada kondisi basa terbentuk senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on memiliki
18
rendemen 42,67 %, berbentuk kristal berwarna merah, dan titik leleh lebih dari 300 ºC.
C. Kerangka Berpikir
Senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on, merupakan turunan senyawa kalkon. Kalkon dan turunannya dapat disintesis dengan bahan dasar dari asetofenon dan benzaldehida atau asetofenon dan vanilin menggunakan katalis asam atau basa melalui reaksi kondensasi. Hasil penelitian sebelumnya menyatakan bahwa senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3- metoksifenil)-2-propen-1-on dapat disintesis dengan bahan dasar p- bromoasetofenon dan vanilin menggunakan katalis HCl dalam pelarut etanol berdasarkan reaksi kondensasi aldol silang dalam waktu 7,5 jam. Senyawa hasil sintesis direkristalisasi dengan pelarut etanol dan akuades (1:1) untuk menghilangkan pengotor yang dihasilkan selama reaksi berlangsung.
Karakterisasi dan identifikasi menggunakan metode spektroskopi UV-VIS, IR, dan 1H-NMR. Penelitian sebelumnya belum diketahui waktu optimum pada reaksi kondensasi aldol silang untuk mendapatkan senyawa 1-(4'-bromofenil)-3-(4- hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on. Penelitian ini perlu dikembangkan lebih lanjut untuk mendapatkan waktu optimum pada senyawa kalkon yang diinginkan.
Variasi waktu yang digunakan adalah 4, 6, dan 8 jam dengan tujuan untuk mengetahui apakah waktu kurang atau lebih dari 7,5 jam menghasilkan rendemen yang lebih banyak daripada waktu 7,5 jam yang sudah dilakukan penelitian.
19 BAB III
METODE PENELITIAN
A. Subjek dan Objek Penelitian 1. Subjek Penelitian
Subjek penelitian ini adalah senyawa hasil reaksi kondensasi antara p- bromoasetofenon dan vanilin dalam suasana asam.
2. Objek Penelitian
Objek penelitian ini adalah waktu optimum untuk mensintesis senyawa kalkon dari bahan dasar p-bromoasetofenon dan vanilin dalam suasana asam.
B. Alat dan Bahan 1. Alat :
a. Spektrofotometer UV-VIS (Shimadzu UV-2400PC) b. Spektrofotometer IR (Shimadzu FTIR Prestige 21)
c. Spektrofotometer 1H-NMR (Agilent 400/54 Premium Shilded) d. TLC Scanner (CAMAG)
e. Plat KLT silica gel 60 GF254 (Merck) f. Chamber kromatografi
g. Satu set alat refluks di dalam lemari asam h. Satu set alat rekristalisasi
i. Neraca analitik
j. Kertas saring Whatmann k. Kertas pH
l. Thermometer m. Corong Buchner
n. Melting point apparatus (pengukur titik leleh) (Shimadzu)
20
o. Alat-alat gelas, diantaranya yaitu : corong gelas, gelas ukur, beacker glass, erlenmeyer, gelas arloji, pengaduk gelas, pipet ukur, pipet tetes, botol timbang, botol kaca.
2. Bahan :
a. p-bromoasetofenon p.a E-Merck b. Vanilin p.a E-Merck
c. Etanol p.a E-Merck d. Akuades
e. n-heksana p.a E-Merck f. Etilasetat p.a E-Merck g. H2SO4 pekat p.a E-Merck h. Kristal NaCl p.a E-Merck i. CaCl2 anhidrat
j. Gas nitrogen
C. Rangkaian Alat
1 11
2 3
45 6 7 8 9
1 1
0 2 3
45 6 7 8 9
1 10
8
6 7
5
1
2
3 4
1 cm 15 ml
Keterangan :
1 = Gas nitrogen 5 = Botol vakum 2 = Larutan H2SO4 6 = magnetic stirrer 3 = Kristal NaCl 7 = Labu leher tiga 4 = Aliran gas HCl 8 = CaCl2 anhidrat
21 D. Prosedur Penelitian
Reaksi optimasi waktu kondensasi antara p-bromoasetofenon dengan vanilin dalam suasana asam :
1. Rangkaian alat refluks diset dilengkapi dengan magnetic stirrer dan dihubungkan dengan gas nitrogen.
2. Kristal NaCl p.a dengan ketebalan 1 cm dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml.
3. p-bromoasetofenon 0,012 mol (2,40 g) dan vanilin 0,01 mol (1,52 g) serta 5 ml etanol dimasukkan dalam labu leher tiga kemudian diaduk.
4. Kran gas nitrogen dibuka dan dialirkan ke dalam campuran.
5. Sebanyak 15 ml larutan H2SO4 pekat ditetes-teteskan pada kristal NaCl p.a agar terbentuk gas HCl.
6. Campuran diaduk dalam labu leher tiga dengan variasi waktu selama 4, 6,
& 8 jam dengan dialiri gas HCl dan gas nitrogen.
7. Gas HCl sisa yang keluar ditangkap dengan kristal CaCl2 anhidrat.
8. Hasil pengadukan didiamkan semalam, kemudian dituangkan ke dalam Erlenmeyer yang berisi akuades dingin sambil diaduk dengan magnetic stirrer hingga terbentuk endapan.
9. Endapan dicuci dengan akuades hingga pH netral dan disaring dengan penyaring Buchner lalu dikeringkan.
10. Kristal yang terbentuk direkristalisasikan dengan pelarut etanol-akuades dengan perbandingan 1:1.
11. Larutan tersebut disaring filtratnya dan didinginkan sampai terbentuk kristal kembali.
12. Endapan hasil rekristalisasi disaring dan dicuci dengan akuades.
13. Endapan tersebut kemudian dikeringkan, lalu ditimbang dengan neraca analitik serta tentukan rendemennya.
14. Ulanglah cara kerja di atas untuk variasi waktu reaksi 4, 6, & 8 jam masing-masing sebanyak 3 kali pengulangan dan menentukan waktu reaksi optimumnya.
22
15. Titik lelehnya ditentukan dengan menggunakan melting point apparatus.
16. Uji kemurnian dilakukan dengan menggunakan TLC dan TLC Scanner menggunakan eluen campuran 2 pelarut organik yang sesuai.
17. Struktur senyawa hasil sintesis diidentifikasi dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS, IR, dan 1H-NMR.
E. Teknik Analisis Data 1. Data Kuantitatif
Rendemen senyawa hasil untuk setiap prosedur dihitung dengan cara berikut :
2. Data Kualitatif
Senyawa hasil sintesis untuk setiap reaksi dianalisis dengan TLC & TLC Scanner untuk mengetahui kemurniannya, kemudian diidentifikasi menggunakan spektrofotometer UV-VIS, IR, dan 1H-NMR.
23 BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Data Senyawa Hasil Sintesis
Sintesis senyawa kalkon pada berbagai variasi waktu yang masing-masing dilakukan sebanyak 3 kali sampai terkumpul 9 senyawa hasil sintesis. Data hasil sintesis dalam berbagai variasi waktu dapat dilihat pada Tabel 3. Senyawa hasil sintesis dimasukkan ke dalam botol flakon yang diberi label seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8, 9, dan 10 berikut.
Tabel 3. Data hasil sintesis dalam berbagai variasi waktu reaksi Waktu
Reaksi (jam)
Produk
Berat Hasil (gram)
Kemur nian
(%)
Rende men
(%)
Titik Leleh (ºC)
Bentuk Hasil Sintesis
Warna Hasil Sintesis
4
I 0,95 62,31 17,77 46-49 Kristal Putih kekuningan II 0,28 58,69 4,93 44-46 Kristal Putih
kekuningan III 0,02 80,33 0,48 40-42 Kristal Kuning
keorangean
6
I 0,21 96,30 6,07 100-103 Kristal Kuning keputihan II 0,09 99,73 2,69 101-103 Serbuk Kuning III 0,05 100 1,5 102-106 Serbuk Kuning kecoklatan
8
I 0,36 97,40 10,52 114-116 Kristal Kuning muda II 1,41 100 42,34 110-112 Serbuk Kuning
muda III 0,59 100 17,71 106-108 Serbuk Kuning tua Keterangan : I = sintesis pertama; II = sintesis kedua; III = sintesis ketiga
24
a b c
Gambar 8. Senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I (d), 4 jam percobaan II (e), & 4 jam percobaan III (f)
d e f
Gambar 9. Senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan I (d), 6 jam percobaan II (e), & 6 jam percobaan III (f)
g h i
Gambar 10. Senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan I (g), 8 jam percobaan II (h), & 8 jam percobaan III (i)
25
B. Reaksi Sintesis Pada Berbagai Variasi Waktu
Penelitian ini menggunakan bahan dasar p-bromoasetofenon dan vanillin dengan proses sintesisnya menggunakan reaksi kondensasi aldol silang dalam suasana asam. Reaksi kondensasi aldol melibatkan penggabungan dua molekul yang memiliki gugus karbonil, salah satu molekul harus memiliki Hα (Indyah Sulistyo Arty, 2010: 110-115, Fessenden & Fesenden, 1999: 181-182). Salah satu molekul yang memiliki Hα dalam bahan dasar adalah senyawa p- bromoasetofenon. Proses pengadukan menggunakan bahan dasar p- bromoasetofenon dan vanillin yang dilarutkan dalam etanol dengan dialiri gas HCl dan gas N2. Proses pengadukan dijaga suhunya yaitu 25-27 ˚C agar reaksi sintesis berlangsung dengan cepat dan stabil. Reaksi pembentukan senyawa kalkon selama proses pengadukan dapat dilihat pada Gambar 7.
Proses pengadukan dilakukan dalam berbagai variasi waktu yaitu 4, 6, dan 8 jam menghasilkan warna dan bentuk yang merupakan proses terjadinya reaksi pembentukan senyawa kalkon. Gambar proses pengadukan dapat dilihat pada Lampiran 2.
Selama proses pengadukan terjadi perubahan bentuk dalam berbagai keadaan dari gas menjadi cairan, dan terakhir menjadi padatan. Molekul pada keadaan gas (HCl) bergerak lambat ketika suhu rendah kemudian mengembun menjadi bentuk dalam keadaan cairan. Molekul pada keadaan cairan tetap bergerak cepat satu sama lain, tetapi mereka bergerak lebih lambat dari keadaan gas. Molekul pada keadaan cairan bergerak lebih lambat ketika suhu lebih rendah kemudian mengendap menjadi padatan. Setiap molekul pada keadaan padat
26
memiliki jumlah yang tetap untuk lingkungan sekitarnya, dan lingkungan sekitarnya tidak berubah (Bettelheim, Frederick A., et. al, 2007: 161-612). Hasil dari pengadukan pada berbagai variasi waktu berbentuk endapan yang tidak akan berubah bentuk ketika didiamkan selama semalam di dalam lemari es.
Proses pendiaman selama semalam dari hasil pengadukan dalam berbagai variasi waktu, selanjutnya dilakukan proses pengadukan hingga terbentuk endapan. Senyawa kalkon pada tahap ini akan mengalami dehidrasi membentuk senyawa produk seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11 berikut ini. Senyawa kalkon dapat dengan mudah dibentuk dengan cara dehidrasi.
Gambar 11. Reaksi dehidrasi pembentukkan senyawa produk
Proses pengadukan hingga terbentuk endapan, kemudian dicuci dengan aquades sampai pH netral dan dikeringkan pada suhu kamar sampai terbentuk endapan/kristal. Gambar proses terbentuknya endapan/kristal dapat dilihat pada Lampiran 2.
Produk yang telah didapatkan, kemudian direkristalisasi untuk memurnikan senyawa produk yang bebas pengotor dan berbentuk kristal/serbuk.
Hasil penelitian ini, semua sampel pada berbagai variasi waktu sebanyak 9 senyawa hasil sintesis berbentuk kristal maupun serbuk dapat dilihat pada Tabel 3.
Sampel pada berbagai variasi waktu ditentukan titik lelehnya dengan alat melting point apparatus. Kemurnian yang baik pada produk hasil sintesis
27
ditunjukkan dengan jarak titik leleh dibawah 2 ˚C. Senyawa hasil sintesis pada masing-masing hasil sintesis memiliki titik leleh dan kemurnian yang berbeda- beda pada produk dapat dilihat pada Tabel 3.
Produk (kalkon) yang diinginkan memiliki nama secara IUPAC adalah 1- (4'-bromofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on, dan secara trivial adalah 4'-bromo-4-hidroksi-3-metoksikalkon.
C. Data Identifikasi Struktur Senyawa Hasil Sintesis
1. Analisis Kromatografi Lapis Tipis (KLT) dan Spektra KLT Scanner Analisis menggunakan KLT bertujuan untuk menentukan pemisahan yang baik yaitu bercak noda tunggal, tidak berekor, dan mempunyai harga Rf berkisar antara 0,2-0,8. Pada penelitian ini digunakan eluen n-heksana dan etilasetat dengan perbandingan 9:1 untuk mendapatkan eluen yang menghasilkan pemisahan yang baik.
Plat KLT disinari dengan lampu UV untuk mendeteksi warna yang tidak terlihat pada plat KLT dengan lampu UV dengan intensitas 254 nm dan 366 nm (Markham, K.R, 1988: 19). Hasil KLT pada masing-masing plat KLT dianalisis dengan KLT Scanner untuk menentukan persentase kemurnian.
Analisis menggunakan plat KLT dibagi menjadi 3 percobaan yaitu percobaan I, percobaan II, dan percobaan III. Setiap plat KLT terdapat 4 hasil sintesis yaitu 4 jam, 6 jam, 8 jam, dan standar. Hasil sintesis standar adalah hasil sintesis yang sudah diketahui kemurniannya sebesar 98 % (Cahya Rotama, 2011).
28
a. Hasil analisis KLT & spektra KLT Scanner pada percobaan I
Plat KLT percobaan I terdapat 4 hasil sintesis yaitu hasil sintesis 4 jam percobaan I, 6 jam percobaan I, 8 jam percobaan I, dan standar. Warna bercak noda pada plat KLT percobaan I masing-masing berwarna putih, sedikit kuning, kuning muda, dan kuning muda. Plat KLT percobaan I disinari dengan lampu UV pada 254 nm dan 366 nm menghasilkan noda berwarna kuning, terkecuali pada hasil sintesis 4 jam percobaan I yang disinari dengan lampu UV pada 254 nm tidak terlihat berwarna kuning ditunjukkan pada Gambar 12 berikut ini.
Pada 254 nm Pada 366 nm
4 6 8 S 4 6 8 S
Gambar 12. Penyinaran hasil KLT pada percobaan I dengan eluen n-heksana : etilasetat (9 : 1) di bawah lampu UV pada 254 nm & 366 nm
Hasil KLT pada percobaan I menghasilkan bercak noda tunggal, tidak berekor dengan harga Rf sebesar 0,35; 0,34; dan 0,33 (harga Rf antara 0,2-0,8 dan menghasilkan pemisahan yang baik) dengan kemurnian senyawa hasil sintesis sebesar 62,31 %; 96,30 %; dan 97,40 %. Kromatogram KLT Scanner ditunjukkan pada Gambar 13, 14, dan 15 berikut ini.
29
Gambar 13. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I
Gambar 14. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan I
Gambar 15. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan I
b. Hasil analisis KLT & spektra KLT Scanner pada percobaan II
Plat KLT percobaan II terdapat 4 hasil sintesis yaitu hasil sintesis 4 jam percobaan II, 6 jam percobaan II, 8 jam percobaan II, dan standar. Warna bercak noda pada plat KLT percobaan II masing-masing berwarna putih, sedikit kuning, kuning muda, dan kuning muda. Plat KLT percobaan II disinari dengan lampu UV
30
pada 254 nm dan 366 nm menghasilkan noda berwarna kuning ditunjukkan pada Gambar 16 berikut ini.
Pada 254 nm Pada 366 nm
4 6 8 S 4 6 8 S
Gambar 16. Penyinaran hasil KLT pada percobaan II dengan eluen n-heksana : etilasetat (9 : 1) di bawah lampu UV pada 254 nm & 366 nm
Hasil KLT pada percobaan II menghasilkan bercak noda tunggal, tidak berekor dengan harga Rf sebesar 0,25; 0,24; dan 0,22 (harga Rf antara 0,2-0,8 dan menghasilkan pemisahan yang baik) dengan kemurnian senyawa hasil sintesis sebesar 58,69 %; 99,73 %; dan 100 %. Kromatogram KLT Scanner ditunjukkan pada Gambar 17, 18, dan 19 berikut ini.
Gambar 17. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan II
31
Gambar 18. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan II
Gambar 19. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II
c. Hasil analisis KLT & spektra KLT Scanner pada percobaan III
Plat KLT percobaan III terdapat 4 hasil sintesis yaitu hasil sintesis 4 jam percobaan III, 6 jam percobaan III, 8 jam percobaan III, dan sampel standar.
Warna bercak noda pada plat KLT percobaan III masing-masing berwarna putih, sedikit kuning, kuning muda, dan kuning muda. Plat KLT percobaan III disinari dengan lampu UV pada 254 nm dan 366 nm menghasilkan noda berwarna kuning ditunjukkan pada Gambar 20 berikut ini. Noda pada hasil sintesis 4 jam percobaan III disinari dengan lampu UV pada 254 nm terlihat sedikit berwarna kuning dan ada noda berwarna merah berarti terdapat senyawa pengotor.
32
Pada 254 nm Pada 366 nm
4 6 8 S 4 6 8 S
Gambar 20. Penyinaran hasil KLT pada percobaan III dengan eluen n-heksana : etilasetat (9 : 1) di bawah lampu UV pada 366 nm & 254 nm
Hasil KLT pada percobaan III menghasilkan bercak noda tunggal, tidak berekor dengan harga Rf sebesar 0,39; 0,39; dan 0,40 (harga Rf antara 0,2-0,8 dan menghasilkan pemisahan yang baik) dengan kemurnian senyawa hasil sintesis sebesar 80,33 %; 100 %; dan 100 %. Kromatogram KLT Scanner ditunjukkan pada Gambar 21, 22, dan 23 berikut ini.
Gambar 21. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan III
Gambar 22. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III
33
Gambar 23. Kromatogram KLT Scanner senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan III
Kemurnian senyawa hasil sintesis pada berbagai variasi waktu menunjukkan kemurnian berkisar 58,69 % - 100 %. Kemurnian yang bagus dapat dihasilkan dengan menjaga kebersihan alat-alat yang digunakan dan bahan dasar maupun bahan hasil sintesis harus disimpan dalam wadah/botol yang bersih dan tertutup rapat untuk menghindari pengotor dari lingkungan sekitar. Senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I, 6 jam percobaan III, dan 8 jam percobaan II digunakan untuk mewakili masing-masing variasi waktu berdasarkan kemurnian dan berat produknya untuk diidentifikasi dengan spektrofotometer UV-Vis, IR, dan 1H- NMR.
2. Analisis Data Spektra UV-Vis Produk Sintesis
Analisis spektroskopi UV-Vis pada penelitian ini bertujuan untuk menentukan gugus kromofor dalam suatu senyawa organik yang dapat dilihat dari serapan panjang gelombang maksimumnya. Serapan panjang gelombang senyawa kalkon yang merupakan senyawa flavonoid memiliki rentangan serapan spektrum UV-Vis pita I (unit sinamoil) di daerah 340-390 nm dan pita II (unit benzoil) di daerah 230-270 nm.
34
a. Hasil analisis data spektrum UV-Vis hasil sintesis 4 jam percobaan I Spektrum hasil analisis spektrofotometer UV-Vis pada hasil sintesis 4 jam percobaan I ditunjukkan pada Gambar 24 berikut ini.
Gambar 24. Spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I Data spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I ditunjukkan pada Tabel 4 berikut ini.
Tabel 4. Data spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I No. Panjang Gelombang (nm) Intensitas Serapan
1 254.50 0.361
2 220.50 0.160
3 208.50 0.132
Serapan hasil sintesis 4 jam percobaan I pada panjang gelombang 254,50 nm berada pada rentangan serapan yang berasal dari pita II (unit benzoil) senyawa kalkon, sedangkan serapan pada panjang gelombang yang lain tidak diamati.
Serapan λ maksimum hasil sintesis 4 jam percobaan I sesuai perhitungan teori yaitu unit benzoil sekitar 261 nm.
35
b. Hasil analisis data spektrum UV-Vis hasil sintesis 6 jam percobaan III Spektrum hasil analisis spektrofotometer UV-Vis pada hasil sintesis 6 jam percobaan III ditunjukkan pada Gambar 25 berikut ini.
Gambar 25. Spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III Data spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III ditunjukkan pada Tabel 5 berikut ini.
Tabel 5. Data spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III No. Panjang Gelombang (nm) Intensitas Serapan
1 368.50 0.366
2 266.00 0.281
3 221.50 0.126
4 215.50 0.159
5 206.50 0.168
36
Serapan hasil sintesis 6 jam percobaan III yang tidak diamati yaitu 221,50 nm, 215,50 nm, dan 206,50 nm karena tidak berada pada rentangan serapan pita I dan pita II. Serapan hasil sintesis 6 jam percobaan III pada panjang gelombang 368,50 nm berada pada rentangan serapan yang berasal dari pita I (unit sinamoil) senyawa kalkon, dan 266 nm berada pada rentangan serapan yang berasal dari pita II (unit benzoil) senyawa kalkon. Serapan λ maksimum hasil sintesis 6 jam percobaan III sesuai perhitungan teori yaitu unit benzoil sekitar 261 nm, dan unit sinamoil sekitar 386 nm.
c. Hasil analisis data spektrum UV-Vis hasil sintesis 8 jam percobaan II Spektrum hasil analisis spektrofotometer UV-Vis pada hasil sintesis 8 jam percobaan II ditunjukkan pada Gambar 26 berikut ini.
Gambar 26. Spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II
37
Data spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II ditunjukkan pada Tabel 6 berikut ini.
Tabel 6. Data spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II No. Panjang Gelombang (nm) Intensitas Serapan
1 369.00 0.556
2 269.50 0.389
3 226.00 0.220
4 212.50 0.207
Serapan hasil sintesis 8 jam percobaan II yang tidak diamati yaitu 226,50 nm, dan 212,50 nm karena tidak berada pada rentangan serapan pita I dan pita II.
Serapan hasil sintesis 8 jam percobaan II pada panjang gelombang 369 nm berada pada rentangan serapan yang berasal dari pita I (unit sinamoil) senyawa kalkon, dan 269,50 nm berada pada rentangan serapan yang berasal dari pita II (unit benzoil) senyawa kalkon. Serapan λ maksimum hasil sintesis 8 jam percobaan II sesuai perhitungan teori yaitu unit benzoil sekitar 261 nm, dan unit sinamoil sekitar 386 nm.
3. Analisis Data Spektra IR Produk Sintesis
Spektrum IR senyawa hasil sintesis pada penelitian ini digunakan untuk menentukan gugus fungsional senyawa kalkon seperti OH, C=O, C=C, dan lain- lain. Spektrum IR turunan kalkon pada umumnya menunjukkan frekuensi vibrasi
38
khas untuk gugus C=O, C=C, dan gugus aromatik pada bilangan gelombang tertentu.
a. Hasil analisis data spektrum IR hasil sintesis 4 jam percobaan I
Spektrum hasil analisis spektrofotometer IR pada hasil sintesis 4 jam percobaan I ditunjukkan pada Gambar 27 berikut ini.
Gambar 27. Spektrum IR senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I
Data spektrum IR senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I ditunjukkan pada Tabel 7 berikut ini.
Tabel 7. Data spektrum IR senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I Jenis Vibrasi Frekuensi (cm-1) Intensitas
O-H alkohol/fenol 3433,29 Melebar
C=O keton 1674,21 Tajam
C=C aromatik 1581,63 Sedang
C-O 1273,02 Sedang
39
Spektra IR senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I menunjukkan berbagai gugus fungsi dengan ditunjukkan dengan munculnya puncak-puncak seperti serapan dengan intensitas yang melebar pada 3433,29 cm-1 merupakan serapan dari gugus –OH fenol, dan serapan dengan intensitas sedang pada 1273,02 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-O. Serapan dengan intensitas tajam pada 1674,21 cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O) keton. Frekuensi serapan gugus karbonil keton normal muncul pada 1715 cm-1 dengan intensitas tajam. Perbedaan frekuensi serapan ini terjadi karena gugus karbonil terkonjugasi dengan ikatan rangkap (C=C) dan cincin aromatis (vinil). Serapan dengan intensitas sedang pada 1581,63 cm-1 menunjukkan adanya gugus C=C aromatik.
b. Hasil analisis data spektrum IR hasil sintesis 6 jam percobaan III Spektrum hasil analisis spektrofotometer IR pada hasil sintesis 6 jam percobaan III ditunjukkan pada Gambar 28 berikut ini.
Gambar 28. Spektrum IR senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III
40
Data spektrum IR senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III ditunjukkan pada Tabel 8 berikut ini.
Tabel 8. Data spektrum IR senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III Jenis Vibrasi Frekuensi (cm-1) Intensitas
O-H alkohol/fenol 3402,43 Melebar
C-H aromatik 3016,67 Lemah
C=O keton 1651,07 Lemah
C=C aromatik 1581,63, 1512,19 Tajam, Sedang
C-O 1273,02 Sedang
Spektra IR senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III menunjukkan berbagai gugus fungsi dengan ditunjukkan dengan munculnya puncak-puncak seperti serapan dengan intensitas yang melebar pada 3402,43 cm-1 merupakan serapan dari gugus –OH fenol, dan serapan dengan intensitas sedang pada 1273,02 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-O. Serapan dengan intensitas lemah pada 3016,67 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-H aromatik, dan serapan dengan intensitas tajam pada 1581,63 cm-1 menunjukkan adanya gugus C=C aromatik.
Gugus C=C aromatik juga terbaca pada serapan dengan intesitas sedang pada 1512,19 cm-1. Serapan dengan intensitas lemah pada 1651,07 cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O) keton. Frekuensi serapan ini terjadi karena gugus karbonil terkonjugasi dengan ikatan rangkap (C=C) dan cincin aromatis (vinil).
Frekuensi serapan gugus karbonil keton pada hasil sintesis 4 jam percobaan I dan 6 jam percobaan III mendekati sama.
41
c. Hasil analisis data spektrum IR hasil sintesis 8 jam percobaan II Spektrum hasil analisis spektrofotometer IR pada hasil sintesis 8 jam percobaan II ditunjukkan pada Gambar 29 berikut ini.
Gambar 29. Spektrum IR senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II
Data spektrum IR senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II ditunjukkan pada Tabel 9 berikut ini.
Tabel 9. Data spektrum IR senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II Jenis Vibrasi Frekuensi (cm-1) Intensitas
O-H alkohol/fenol 3387,00 Melebar
C-H aromatik 3016,67 Lemah
C=O keton 1651,07 Sedang
C=C aromatik 1581,63, 1512,19 Tajam
C-O 1273,02 Tajam
42
Spektra IR senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II menunjukkan berbagai gugus fungsi dengan ditunjukkan dengan munculnya puncak-puncak seperti serapan dengan intensitas yang melebar pada 3387,00 cm-1 merupakan serapan dari gugus –OH fenol, dan serapan dengan intensitas tajam pada 1273,02 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-O. Serapan dengan intensitas lemah pada 3016,67 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-H aromatik, dan serapan dengan intensitas tajam pada 1581,63 cm-1 menunjukkan adanya gugus C=C aromatik.
Gugus C=C aromatik juga terbaca pada serapan dengan intesitas tajam pada 1512,19 cm-1. Serapan dengan intensitas sedang pada 1651,07 cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O) keton. Frekuensi serapan ini terjadi karena gugus karbonil terkonjugasi dengan ikatan rangkap (C=C) dan cincin aromatis (vinil).
Frekuensi serapan gugus karbonil keton pada hasil sintesis 4 jam percobaan I, 6 jam percobaan III dan 8 jam percobaan II mendekati sama.
4. Analisis Data Spektra 1H-NMR Produk Sintesis
Identifikasi dengan menggunakan spektrofotometer 1H-NMR bertujuan untuk mengetahui jumlah proton dan jenis proton yang terdapat pada suatu struktur senyawa. Tetapan penggabungan (J) untuk proton (H) pada ikatan rangkap (C=C) aromatik dengan posisi trans yaitu 12-18 Hz, sedangkan posisi cis yaitu 6-12 Hz (Silverstein, R.M., et. al, 2005: 127-128). Pada penelitian ini, terdapat tetapan penggabungan untuk proton pada berbagai variasi waktu 6, dan 8 jam.
43
a. Hasil analisis data spektrum 1H-NMR hasil sintesis 4 jam percobaan I Spektrum hasil analisis spektrofotometer 1H-NMR pada hasil sintesis 4 jam percobaan I ditunjukkan pada Gambar 30 berikut ini.
Gambar 30. Spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I Data spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I ditunjukkan pada Tabel 10 berikut ini.
5' 6'
1' 2' 3' 4'
B r H
C
H
B
H
C
H
B
O CH3
A
44
Tabel 10. Data spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I
No. Kode δ ppm (∑H, m, J Hz) Jenis Proton
1 A 2,57 ppm (1H, s) -CH3
2 B 7,60 ppm (2H, d, J= 8,3 Hz) Ar 3’, 5’-H
3 C 7,80 ppm (2H, d, J= 8,3 Hz) Ar 2’, 6’-H
Spektra 1H-NMR hasil sintesis 4 jam percobaan I muncul 3 jenis proton yaitu -CH3, Ar 3’, 5’-H, dan Ar 2’, 6’-H. Jenis proton pada Ar 3’, 5’-H, dan Ar 2’, 6’-H merupakan penyusun dari cincin aromatik A. Substituen pada cincin aromatik A pada posisi 4’ yaitu gugus Br menyebabkan proton pada posisi 3’ dan 5’ muncul sebagai satu sinyal karena memiliki lingkungan elektronik yang sama, demikian juga yang terjadi pada proton posisi 2’ dan 6’. Sinyal pada daerah 2,57 (3H, s) ppm merupakan sinyal proton dari -CH3 terletak pada gugus karbonil.
Hasil analisis pada hasil sintesis 4 jam percobaan I tidak muncul sinyal proton dari gugus –OH dan cincin aromatik B pada posisi 5, 2, dan 6. Sinyal proton dari gugus –OH dan cincin aromatik B tidak muncul karena pelarut CDCl3 pada daerah 7,26 ppm ikut terbaca dan ada pelarut HDO pada daerah sekitar 1,5-1,6 ppm merupakan pelarut air yang mengandung atom hidrogen yang dapat mengganggu analisa spektrum 1H-NMR pada sampel hasil sintesis. Hasil penelitian sebelumnya, sinyal pada daerah 7,259 (7,26) ppm terbaca pada spektrum 1H-NMR (Cahya Rotama, 2010). Sinyal tersebut diduga merupakan dari CHCl3 yang menjadi pengotor dalam CDCl3 yang digunakan sebagai pelarut
45
dalam analisis. Pengotor dari hasil sintesis 4 jam percobaan I sebesar 37,69 % juga dapat mengganggu analisa spektrum 1H-NMR pada senyawa hasil sintesis.
Hasil identifikasi data spektra UV-Vis, IR, dan 1H-NMR hasil sintesis 4 jam percobaan I dapat disimpulkan struktur senyawanya cocok dengan Gambar 31 berikut ini.
Gambar 31. Struktur senyawa hasil sintesis 4 jam percobaan I
Struktur senyawa hasil identifikasi pada hasil sintesis 4 jam percobaan I tidak sama dengan produk yang diinginkan yaitu 4'-bromo-4-hidroksi-3- metoksikalkon. Nama produk yang dihasilkan pada hasil sintesis 4 jam percobaan I adalah p-bromoasetofenon merupakan bahan dasar untuk sintesis produk.
Perbedaan produk yang diinginkan dapat disebabkan oleh waktu pengadukan reaksi, kecepatan pengadukan, aliran gas HCl, kemurnian, dan senyawa pengotor.
b. Hasil analisis data spektrum 1H-NMR hasil sintesis 6 jam percobaan III Spektrum hasil analisis spektrofotometer 1H-NMR pada hasil sintesis 6 jam percobaan III ditunjukkan pada Gambar 32 berikut ini.
46
Gambar 32. Spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III
Data spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III ditunjukkan pada Tabel 11 berikut ini.
6 '
1 ' 5 '
2 ' 4 '
3 '
B r
O
H
D
H
B
H
C
H
A
H
C
H
A
4
3 5
2 6
1
O H
H
O H
G
H
E
H
F
C H3
I
47
Tabel 11. Data spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III
No. Kode δ ppm (∑H, m, J Hz) ppm Jenis Proton
1 I 3,96 ppm (3H, s) -OCH3
2 H 5,92 ppm (1H, s) -OH
3 G 6,96 ppm (1H, d, J= 8,4 Hz) Ar 5-H
4 F 7,12 ppm (1H, d, J= 2,4 Hz) Ar 2-H
5 E 7,22 ppm (1H, dd, J= 8,4; 2,4 Hz) Ar 6-H
6 D 7,30 ppm (1H, d, J= 13,2 Hz) =CHα
7 C 7,64 ppm (2H, d, J= 8,7 Hz) Ar 3’, 5’-H
8 B 7,74 ppm (1H, d, J= 13,2 Hz) =CHβ
9 A 7,86 ppm (2H, d, J= 8,7 Hz) Ar 2’, 6’-H
Spektra 1H-NMR hasil sintesis 6 jam percobaan III muncul 9 jenis proton yaitu -OCH3, -OH, Ar 5-H, Ar 2-H, Ar 6-H, =CHα, =CHβ, Ar 3’, 5’-H, dan Ar 2’, 6’-H. Sinyal proton pada daerah 7,30 ppm dan 7,74 ppm merupakan proton dari C=C aromatik pada posisi trans, yang ditunjukkan dengan besarnya tetapan penggabungan (J). Jenis proton pada -OCH3, -OH, Ar 5-H, Ar 2-H, dan Ar 6-H merupakan penyusun dari cincin aromatik B. Proton pada cincin aromatik B pada posisi 5, 2, dan 6 muncul sebanyak tiga sinyal dikarenakan adanya substituen pada posisi 3 yaitu proton dari -OCH3 dan posisi 4 yaitu proton dari –OH. Proton pada cincin aromatik B posisi 6 selain berinteraksi dengan proton pada posisi 5, juga berinteraksi dengan proton pada posisi 2 sehingga muncul sebagai double doublet.
Jenis proton pada Ar 3’, 5’-H, dan Ar 2’, 6’-H merupakan penyusun dari cincin
48
aromatik A. Substituen pada cincin aromatik A pada posisi 4’ yaitu gugus Br menyebabkan proton pada posisi 3’ dan 5’ muncul sebagai satu sinyal karena memiliki lingkungan elektronik yang sama, demikian juga yang terjadi pada proton posisi 2’ dan 6’. Hasil sintesis 6 jam percobaan III terdapat pelarut HDO pada daerah sekitar 1,5-1,6 ppm merupakan pelarut air yang mengandung atom hidrogen yang dapat mengganggu analisa spektrum 1H-NMR pada senyawa hasil sintesis. Hasil sintesis 6 jam percobaan III analisa spektrum 1H-NMR lebih bagus dari hasil sintesis 4 jam percobaan I yaitu terbacanya semua jenis proton yang diinginkan dan tidak terbacanya pelarut CDCl3 dalam analisa spektrum 1H-NMR pada sampel hasil sintesis.
Hasil identifikasi data spektra UV-Vis, IR, dan 1H-NMR hasil sintesis 6 jam percobaan III dapat disimpulkan struktur senyawanya cocok dengan Gambar 33 berikut ini.
Gambar 33. Struktur senyawa hasil sintesis 6 jam percobaan III
Struktur senyawa hasil identifikasi pada hasil sintesis 6 jam percobaan III sesuai dengan produk yang diinginkan yaitu trans-4'-bromo-4-hidroksi-3- metoksikalkon.
49
c. Hasil analisis data spektrum 1H-NMR hasil sintesis 8 jam percobaan II Spektrum hasil analisis spektrofotometer 1H-NMR dari hasil sintesis 8 jam percobaan II ditunjukkan pada Gambar 34 berikut ini.
Gambar 34. Spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II Data spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II ditunjukkan pada Tabel 12 berikut ini.
6 '
1 ' 5 '
2 ' 4 '
3 '
B r
O
H
D
H
B
H
C
H
A
H
C
H
A
4
3 5
2 6
1
O H
H
O H
G
H
E
H
F
C H3
I
50
Tabel 12. Data spektrum 1H-NMR senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II
No. Kode δ ppm (∑H, m, J Hz) Jenis Proton
1 I 3,97 ppm (3H, s) -OCH3
2 H 5,91 ppm (1H, s) -OH
3 G 6,96 ppm (1H, d, J= 8,2 Hz) Ar 5-H
4 F 7,12 ppm (1H, d, J= 1,9 Hz) Ar 2-H
5 E 7,23 ppm (1H, dd, J= 8,2; 1,9 Hz) Ar 6-H
6 D 7,32 ppm (1H, d, J= 15,6 Hz) =CHα
7 C 7,64 ppm (2H, d, J= 8,5 Hz) Ar 3’, 5’-H
8 B 7,75 ppm (1H, d, J= 15,6 Hz) =CHβ
9 A 7,87 ppm (2H, d, J= 8,5 Hz) Ar 2’, 6’-H
Spektra 1H-NMR hasil sintesis 8 jam percobaan II muncul 9 jenis proton yaitu -OCH3, -OH, Ar 5-H, Ar 2-H, Ar 6-H, =CHα, =CHβ, Ar 3’, 5’-H, dan Ar 2’, 6’-H. Sinyal proton pada daerah 7,32 ppm dan 7,75 ppm merupakan proton dari C=C aromatik pada posisi trans, yang ditunjukkan dengan besarnya tetapan penggabungan (J). Jenis proton pada -OCH3, -OH, Ar 5-H, Ar 2-H, dan Ar 6-H merupakan penyusun dari cincin aromatik B. Proton pada cincin aromatik B pada posisi 5, 2, dan 6 muncul sebanyak tiga sinyal dikarenakan adanya substituen pada posisi 3 yaitu proton dari -OCH3 dan posisi 4 yaitu proton dari –OH. Proton pada cincin aromatik B posisi 6 pada sinyal 7,23 ppm selain berinteraksi dengan proton pada posisi 5 pada sinyal 6,96 ppm, juga berinteraksi dengan proton pada posisi 2 pada sinyal 7,12 ppm sehingga muncul sebagai double doublet. Jenis proton pada
51
Ar 3’, 5’-H, dan Ar 2’, 6’-H merupakan penyusun dari cincin aromatik A.
Substituen pada cincin aromatik A pada posisi 4’ yaitu gugus Br menyebabkan proton pada posisi 3’ dan 5’ pada sinyal 7,64 ppm muncul sebagai satu sinyal karena memiliki lingkungan elektronik yang sama, demikian juga yang terjadi pada proton posisi 2’ dan 6’ pada sinyal 7,87 ppm. Hasil sintesis 8 jam percobaan II terdapat pelarut HDO pada daerah sekitar 1,5-1,6 ppm merupakan pelarut air yang mengandung atom hidrogen yang dapat mengganggu analisa spektrum 1H- NMR pada senyawa hasil sintesis. Hasil sintesis 8 jam percobaan II sama dengan 6 jam percobaan III analisa spektrum 1H-NMR lebih bagus dari hasil sintesis 4 jam percobaan I yaitu terbacanya semua jenis proton yang diinginkan dan tidak terbacanya pelarut CDCl3 dalam analisa spektrum 1H-NMR pada sampel hasil sintesis.
Hasil identifikasi data spektra UV-Vis, IR, dan 1H-NMR hasil sintesis 8 jam percobaan II dapat disimpulkan struktur senyawanya cocok dengan Gambar 35 berikut ini.
Gambar 35. Struktur senyawa hasil sintesis 8 jam percobaan II
Struktur senyawa hasil identifikasi pada hasil sintesis 8 jam percobaan II sesuai dengan produk yang diinginkan yaitu trans-4'-bromo-4-hidroksi-3- metoksikalkon.
52
Dalam hal kestabilan termodinamika, isomer trans lebih stabil daripada isomer cis. Hal ini disebabkan pada isomer trans, posisi atom yang memiliki nomor atom besar tidak pada posisi yang sama dan membentuk posisi diagonal/silang, sehingga ruangnya tidak terlalu berdesakkan dibandingkan posisi cis. Posisi cis yang terletak pada posisi yang sama menyebabkan efek desakan
ruangan yang besar (Riswiyanto S, 2009: 64). Hasil sintesis pada berbagai variasi waktu yang memiliki kestabilan termodinamika yang baik adalah variasi waktu 6, dan 8 jam, sedangkan variasi waktu 4 jam kurang stabil.
D. Optimasi Waktu Reaksi Sintesis Senyawa Kalkon
Optimasi waktu reaksi pada sintesis kalkon bertujuan untuk menentukan waktu reaksi yang paling optimum untuk mendapatkan produk yaitu senyawa kalkon dengan rendemen yang tinggi.
Pertama-tama, senyawa hasil sintesis pada berbagai variasi waktu dari 4, 6, dan 8 jam sebanyak 9 senyawa hasil sintesis dihitung rendemennya pada Lampiran 3 yang dapat dilihat Tabel 13.
Tabel 13. Data rendemen masing-masing variasi waktu
Waktu Reaksi (jam) Produk Rendemen (%) Rendemen Rata-rata (%) 4
I -
II - -
III -
6
I 6,07
3,42
II 2,69
III 1,5
8
I 10,52
23,52
II 42,34
III 17,71
53
Hasil penelitian ini diinginkan produk yang memiliki kemurnian tinggi, berat yang banyak, titik leleh sesuai produk (kalkon), dan produk (kalkon) yang diinginkan. Rendemen pada variasi waktu 6 dan 8 jam sesuai dengan produk, sedangkan rendemen pada variasi waktu 4 jam tidak tidak sesuai dengan produk sehingga rendemennya 0 %. Rendemen rata-rata pada waktu 6 jam adalah 3,42 %, sehingga rendemen pada variasi waktu 6 jam yang diperoleh sebesar 3,42 %.
Rendemen rata-rata pada waktu 8 jam adalah 23,52 %, sehingga rendemen pada variasi waktu 8 jam yang diperoleh sebesar 23,52 %. Data pada tabel 12, dapat dibuat kurva hubungan antara variasi waktu dengan rendemen seperti yang ditunjukkan pada Gambar 36.
Gambar 36. Kurva hubungan antara variasi waktu dengan rendemen
Menurut Sri Handayani, et. al (2005) menyatakan bahwa semakin lama waktu reaksi sintesis, maka hasil yang didapatkan semakin banyak (Sri Handayani, et. al, 2005: 163-168). Data dari hasil penelitian ini menunjukkan hasil sintesis pada waktu 4 jam tidak memiliki rendemen (0%) dan pereaksinya
0 5 10 15 20 25
0 2 4 6 8 10
Rendemen (%)
Waktu reaksi (jam)
Hubungan antara variasi waktu dengan rendemen
Hasil Sintesis
54
belum sempurna menjadi produk sehingga produknya menjadi bahan dasar (pereaksi). Hasil sintesis pada waktu 6 jam terjadi penurunan rendemen merupakan sedikitnya pereaksi yang menjadi produk, sedangkan pereaksi yang belum sempurna menjadi bahan dasar, dan tetap beraksi secara sempurna menghasilkan produk yang diinginkan. Rendemen tertinggi pada penelitian ini yaitu waktu 8 jam merupakan banyaknya pereaksi yang menjadi produk dan bereaksi secara sempurna menghasilkan produk yang diinginkan. Dari hasil penelitian ini waktu yang optimum untuk mensintesis p-bromoasetofenon dengan vanillin dalam suasana asam menjadi produk (4'-bromo-4-hidroksi-3- metoksikalkon) dengan rendemen maksimum adalah 8 jam.
55 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Berdasarkan data penelitian yang telah didapatkan, maka dapat disimpulkan yaitu:
1. Analisis struktur senyawa hasil sintesis dengan spektrofotometer UV-Vis, IR, dan 1H-NMR pada variasi waktu 4 jam adalah senyawa p- bromoasetofenon, sedangkan pada variasi waktu 6, dan 8 jam sesuai dengan produk yaitu 4'-bromo-4-hidroksi-3-metoksikalkon.
2. Rendemen senyawa hasil sintesis pada variasi waktu 6, dan 8 jam adalah 3,42 %, dan 23,52 %.
3. Waktu reaksi optimum untuk sintesis produk (4'-bromo-4-hidroksi-3- metoksikalkon) dengan rendemen maksimum adalah 8 jam.
B. SARAN
Beberapa saran yang dapat disampaikan terkait penelitian ini, yaitu:
1. Sintesis senyawa kalkon pada waktu reaksi lebih dari 8 jam perlu dilakukan misal 12 dan 16 jam.
2. Metode analisis identifikasi struktur senyawa pada NMR perlu dilanjutkan pada 13C-NMR, HSQC, dan HMBC untuk memperjelas struktur senyawanya.
3. Senyawa kalkon pada penelitian ini, dapat dikembangkan untuk uji aktivitas biologi pada bidang farmasi, dan kedokteran yang bermanfaat untuk kehidupan manusia.
