Pengaruh Gugus Nitro dengan Posisi Para (p) pada Sintesis N-(4-Nitrobenzoil)tiourea Suzana, Tutuk Budiati
Fakultas Farmasi Universitas Airlangga
The aim of this research is to determine the influence of nitro group on synthesis N-(4-nitrobenzoyl)thiourea with acylation reaction. The influence of nitro group can be detected by comparing result of synthesis N-benzoylthiourea and N-(4-nitrobenzoyl)thiourea. Nitro group had influenced to C=O reactivity through inductive effect. The compound of N-benzoylthiourea is yellowish needle crystal (35,77%) while N-(4-nitrobenzoyl)thiourea is yellow amorf crystal (16,63%). Synthesis N-benzoylthiourea produced more than N-(4-nitrobenzoyl)thiourea, so it can be concluded that nitro group with p position decrease the reactivity of C=O acyl halide derivate in synthesis N-(4-nitrobenzoyl)thiourea with acylation reaction.
Keywords : Nitro group, p position, N-(4-nitrobenzoyl)thiourea. PENDAHULUAN
Suatu amida diperoleh dengan mereaksikan asil halida dengan amina. Reaksi antara asil halida
dengan amina merupakan reaksi substitusi
nukleofilik. Asil halida merupakan turunan asam karboksilat yang paling mudah bereaksi karena ion
halida merupakan gugus pergi yang baik.
Kereaktifan senyawa karbonil terhadap substitusi pada atom C karbonil dapat disebabkan oleh kebasaan gugus perginya. Selain dipengaruhi oleh kebasaan gugus perginya, kereaktifan senyawa karbonil terhadap substitusi juga dipengaruhi oleh struktur asil halidanya, terutama oleh atom karbon yang bermuatan positif dari asil halidanya. Adanya gugus penarik elektron atau pendorong elektron akan mempengaruhi terbentuknya atom karbon dari karbonil yang bermuatan positif. Pada asil halida , dengan adanya gugus penarik elektron maka akan menyebabkan asil halida lebih sulit membentuk atom C karbonil yang bermuatan positif sehingga menurunkan kereaktifan asil halida terhadap serangan nukleofil, sedangkan gugus pendorong elektron akan memudahkan asil halida untuk membentuk atom C karbonil yang bermuatan positif sehingga meningkatkan kereaktifan dari asil halida terhadap serangan nukleofil.(Bahl , 1985; Fessenden 1982; Finar,1971; Mc Murry, 2001)
Hasil penelitian Suzana dkk (2004), tentang
N-Benzoiltiourea menunjukkan adanya aktivitas
sebagai penekan sistem syaraf pusat. Senyawa hasil
sintesis N-(4-nitrobenzoil)tiourea diduga
mempunyai khasiat yang sama karena mempunyai
gugus farmakofor yang sama dengan
N-benzoiltiourea.(Siswandono,1998)
Pada penelitian ini dilakukan sintesis N-(4-nitrobenzoil)tiourea dan senyawa N-benzoiltiourea. Dilakukan modifikasi struktur dengan penambahan gugus nitro pada asil halida. Gugus nitro bersifat sebagai penarik elektron. Sintesis dilakukan dalam pelarut organik toluen dengan pemanasan pada suhu 85 – 90 oC.(Xu, 2003; Thakar,2005)
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh gugus nitro dengan posisi para (p) pada sintesis senyawa N-(4-nitrobenzoil)tiourea dari
tiourea dan 4-nitrobenzoilklorida dengan
membandingkan pada sintesis N-benzoiltiourea dari tiourea dan benzoilklorida. Sebagai parameter digunakan prosentase hasil reaksi dan reaksi dilakukan pada kondisi yang sama.
C O N H C S NO2
Gambar 1. Senyawa N-(4-Nitrobenzoil)tiourea
NH2
Gambar 1. Senyawa N-(4-Nitrobenzoil)tiourea BAHAN DAN METODE
Bahan.
Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini kecuali dinyatakan lain adalah p.a : tiourea (E
Merck), benzoilklorida (E Merck),
4-nitrobenzoilklorida (E Merck), Na2HCO3 (E Merck),
toluen, etanol, aseton (redestilasi), kloroform (E Merck).
Alat.
Alat gelas yang digunakan dalam laboratorium sintesis, pemanas listrik, pengaduk magnetic, spektrofotometer Diode Array UV-Vis HP 8452, Spektrofotometer Shimadzu Jasco FT-IR 5300,
Spektrometer 1H-NMR Hitachi FT-NMR R-1900,
Electrothermal Melting Point Apparatus, GC-MS
HP5890 Series II.
BAHAN DAN METODE
Sintesis Senyawa N-Benzoiltiourea
Dimasukkan 3,8 g (0,05 mol) tiourea ke dalam labu alas bulat, dicampur dengan 30 ml toluene sampai terbentuk suspensi. Ditambahkan 2,75 ml benzoilklorida (0,025 mol) dalam 20 ml toluen sedikit demi sedikit melalui corong pisah. Selama
penetesan campuran diaduk menggunakan
pengaduk magnetik. Setelah benzoilklorida habis diteteskan, kemudian dipanaskan dengan pendingin balik selama 3 jam pada suhu 85 – 90 oC sambil terus diaduk agar reaksi berjalan sempurna.
Hasil reaksi ditambahkan larutan natrium bikarbonat sedikit demi sedikit sambil diaduk sampai tidak berbuih. Kristal dipisahkan dengan
corong Buchner, dicuci dengan air dan
direkristalisasi dengan pelarut etanol. Hasil reaksi
diuji KLT, titik lebur dilanjutkan dengan
identifikasi dengan spekrofotometer UV-Vis,
spekrofotometer FT-IR, Spektrometer 1H-NMR dan GC-MS.(Xu, 2003; Thakar,2005) Sintesis Senyawa
N-(4-Nitrobenzoil)tiourea Dimasukkan 3,8 g (0,05
mol) tiourea ke dalam labu alas bulat, dicampur dengan 30 ml toluene sampai terbentuk suspensi. Ditambahkan 4,66 g 4-nitrobenzoilklorida (0,025 mol) dalam 20 ml toluen sedikit demi sedikit melalui corong pisah. Selama penetesan campuran diaduk menggunakan pengaduk magnetik. Setelah 4-nitrobenzoilklorida habis, campuran dipanaskan dengan pendingin balik selama 3 jam pada suhu 85 – 90 o
C sambil terus diaduk agar reaksi berjalan sempurna.
Hasil reaksi ditambahkan larutan natrium bikarbonat sedikit demi sedikit sambil diaduk sampai tidak berbuih. Kristal dipisahkan dengan
corong Buchner, dicuci dengan air dan
direkristalisasi dengan pelarut etanol. Hasil reaksi
diuji KLT, titik lebur dilanjutkan dengan
identifikasi dengan spekrofotometer UV-Vis,
spekrofotometer FT-IR, Spektrometer 1H-NMR dan GC-MS. .(Xu, 2003; Thakar,2005)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis N-Benzoiltiourea dan
N-(4-Nitrobenzoil)tiourea
Hasil sintesis N-benzoiltiourea berupa kristal bentuk jarum berwarna kuning dan berbau sulfur dengan prosentase hasil sintesis rata-rata sebesar 35,77%. Sedangkan N-(4-nitro benzoil)tiourea berupa kristal amorf berwarna kuning dan berbau aromatis dengan prosentase hasil sintesis rata-rata 16,63%.
Uji Kemurnian N-benzoiltiourea dan N-(4-nitro benzoil)tiourea
Hasil uji kromatografi lapis tipis (KLT) N-benzoiltiourea dan N-(4-nitrobenzoil)tiourea dengan beberapa fase gerak dapat dilihat pada tabel 1 dan 2..
Tabel 1. Hasil uji kromatografi lapis tipis senyawa N-benzoiltiourea, fase diam silika gel 60 GF 254 dan penampak noda lampu UV.
Fase gerak Harga Rf Jumlah noda Warna T io u re a A sa m b en zo a t N -b en zo il ti o u re a Kloroform : etanol (9:1) 0,22 0,60 0,80 1 Ungu n-Heksana : etil asetat (5:2) 0,20 0,60 0,71 1 Ungu Kloroform: aseton: etanol (11:3:1) 0,20 0,68 0,83 1 Ungu
Hasil uji titik lebur N-benzoiltiourea dengan alat electrothermal melting point didapatkan hasil titik
lebur 170 – 172oC sedangkan
N-(4-nitrobenzoil)tiourea hasil titik lebur 216-218 oC, jarak lebur 1-2oC menunjukkan senyawa tersebut murni. (Harwood, 1989; Singh,1980). Senyawa N-benzoiltiourea disintesis dengan cara mereaksikan benzoilklorida dan tiourea pada suhu 85-90 oC selama 3 jam dalam pelarut toluen. Hasil sintesis
berupa kristal jarum kuning muda dengan prosentase hasil rata-rata 35,77%.
Tabel 2. Hasil uji kromatografi lapis tipis senyawa N-(4-nitrobenzoil)tiourea, fase diam silika gel 60 GF 254 dan penampak noda lampu UV. Fase gerak Harga Rf Jumlah noda hasil sintesis Warna T io u re a N -n it ro b en zo il k lo ri d a N -(4 -n it ro - b en zo il ) ti o u re a Kloroform : etanol (9:1) 0,20 0,43 0,85 0,71 1 Ungu n-Heksana : etil asetat (5:2) 0,20 0,20 0,80 0,72 1 Ungu Kloroform:a seton:etanol (11:3:1) 0,29 0,43 0,86 0,83 1 Ungu
Hasil uji kemurnian dengan uji kromatografi lapis tipis dengan berbagai eluen menunjukkan satu noda. Hasil uji titik lebur memberikan hasil rata-rata
171-172 oC. Sedangkan senyawa
N-(4-nitrobenzoil)tiourea disintesis dengan cara
mereaksikan 4-Nitrobenzoilklorida dan tiourea pada suhu 85-90 oC selama 3 jam dalam pelarut toluen. Hasil sintesis berupa kristal amorf kuning dengan prosentase hasil rata-rata 16,63%. Hasil uji kemurnian dengan uji kromatografi lapis tipis (KLT) dengan berbagai eluen menunjukkan satu noda sehingga dapat disimpulkan senyawa murni secara KLT (Gritter,1991). Hasil uji titik lebur memberikan hasil rata-rata 216-218 oC.
Identifikasi struktur N-benzoiltiourea dan
N-(4-nitrobenzoil)tiourea dilakukan dengan
menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
Inframerah, spektroskopi 1H-NMR dan
spektroskopi massa (MS).
Dari spektrum UV-Vis diketahui senyawa hasil sintesis N-benzoiltiourea memberikan serapan pada dua panjang gelombang maksimum pada 235,6 nm dan 281 nm. Sedangkan pada senyawa awal tiourea
hanya memberikan serapan pada satu panjang gelombang maksimum yaitu 235 nm. Senyawa
hasil sintesis N-(4-nitrobenzoil)tiourea
menunjukkan serapan pada satu panjang gelombang maksimum yaitu 257 nm. Hal ini menunjukkan senyawa hasil sintesis berbeda dengan senyawa awal.
Tabel 3. Karakteristik spektra UV-Vis, Inframerah ,
1
H-NMR dan MS N-benzoiltiourea Spektrum UV-Vis :
maks (nm)
Dalam pelarut etanol
235,6 dan 281 Spektrum Inframerah : (cm -1 ) Dalam pellet KBr 3308 dan 3225 (-NH2), 3159 (-NH-), 1682 (-C=O amida), 1604 dan 700-750 (-C=C- cincin aromatik), Spektrum 1H-NMR : (ppm) Dalam pelarut CDCl3 7,40-7,91 multiplet , integrasi 5 ( C6H5-), 9,20 singlet, integrasi 1 ( -NH2), 10,00 singlet, integrasi 1 (-NH-). Spektrum massa (m/e) 77 (C6H6) + , 105 (C6H5 -CO)+, 121 (C6H5-CONH2) +
Identifikasi dengan spektroskopi inframerah senyawa hasil sintesis N-benzoiltiourea nampak adanya puncak pita tajam pada 3308cm-1 dan 3225cm-1 menunjukkan gugus -NH2 ulur, hal ini
didukung dari data spektroskopi 1H-NMR
menunjukkan adanya pergeseran kimia pada 9,20 ppm puncak singlet dengan perbandingan integrasi 1 berasal dari 1 atom H dari gugus –NH2. Puncak
pita pada daerah 3159 cm-1 pada spektrum inframerah menunjukkan gugus –NH- , hal ini
didukung dari data spektrum 1H-NMR yang
memperlihatkan puncak singlet lebar pada
pergeseran kimia 10,00 ppm dengan perbandingan integrasi 1 berasal dari 1 atom H gugus –NH-. Pita tajam yang khas gugus karbonil dari amida pada spektrum inframerah terlihat pada 1682 cm-1. Adanya pita pada 1604 cm-1 pada spektrum inframerah menunjukkan gugus -C=C- (ulur) cincin aromatik, sedangkan –C=C- (tekuk) cincin aromatik monosubstitusi terlihat di daerah 700-750 cm-1. Hal
ini didukung dari data spektrum 1H-NMR
memperlihatkan adanya puncak multiplet pada
pergeseran kimia 7,40-7,91 ppm dengan
perbandingan integrasi 5 berasal dari 5 atom H dari cincin aromatik monosubstitusi. Dari spektrum massa tidak nampak adanya ion molekul senyawa
N-benzoiltiourea karena senyawa tersebut bersifat tidak stabil sehingga terpecah menjadi fragmen ion yang lebih kecil. Nampak fragmen-fragmen (C6H5
-CONH2) +
menghasilkan m/e=121, (C6H5-CO) +
dengan m/e=105 dan fragmen (C6H6) +
menghasilkan m/e=77. Fragmen (C6H5-CO)
+
dengan m/e=105 merupakan fragmentasi yang sering muncul pada suatu aril amida dengan lepasnya gugus amina yang terikat pada atom C karbonil (Silverstain,1981; Kemp,1975). Dari hasil analisis spektra di atas disimpulkan bahwa senyawa hasil sintesis adalah N-benzoiltiourea.
Tabel 4. Karakteristik spektra UV-Vis, Inframerah ,
1
H-NMR dan MS N-(4-Nitrobenzoil)tiourea Spektrum UV-Vis :
maks (nm)
dalam pelarut etanol 257 Spektrum Inframerah : (cm -1 ) dalam pellet KBr 3391 dan 3267 (-NH2), 3161 (-NH-), 1691 (-C=O amida), 1597 dan 800-850 (-C=C- cincin aromatik), Spektrum 1H-NMR : (ppm) dalam pelarut CDCl3 8,04 duplet , integrasi 2 dan 8,38 duplet integrasi 2 (NO2-C6H4-). Spektrum massa (m/e) 150 (NO2-C6H4-CO) + , 166 (NO2-C6H4-CONH2) +
Hasil identifikasi dengan spektroskopi
inframerah senyawa hasil sintesis
N-(4-nitrobenzoil)tiourea nampak adanya puncak pita tajam pada 3391cm-1 dan 3267cm-1 menunjukkan gugus -NH2 ulur. Puncak pita pada daerah 3161 cm
-1
pada spektrum inframerah menunjukkan gugus – NH- , hal ini didukung dari data spektrum 1H-NMR yang memperlihatkan pergeseran kimia pada 10,00 ppm dengan perbandingan integrasi 1 berasal dari 1 atom H gugus –NH- ulur. Pita tajam yang khas
gugus karbonil dari amida pada spektrum
inframerah terlihat pada 1691 cm-1. Adanya pita
pada 1597 cm-1 pada spektrum inframerah
menunjukkan gugus –C=C- (ulur) cincin aromatik, sedangkan
–C=C- (tekuk) cincin aromatik monosubstitusi terlihat di daerah 800-850 cm-1. Hal ini didukung
dari data spektrum 1H-NMR memperlihatkan
adanya puncak doublet pada pergeseran kimia 8,04 ppm dengan tetapan kopling 8,82 Hz dengan
perbandingan integrasi 2 berasal dari 2 atom H dari cincin aromatik disubstitusi yang terletak lebih jauh dari substituen penarik elektron dan puncak doublet pada pergeseran kimia 8,38 ppm dengan tetapan kopling 8,82 Hz dengan perbandingan integrasi 2 berasal dari 2 atom H dari cincin aromatik disubstitusi yang terletak lebih dekat dari substituen
penarik elektron. Pergeseran kimia yang
menunujukkan gugus -NH2 dan –NH- tidak nampak
karena pelarut yang digunakan CDCl3 dan diketahui
senyawa N-(4-nitrobenzoil)tiourea sukar larut dalam pelarut tersebut sehingga konsentrasinya terlalu kecil. Dari spektrum massa juga tidak nampak
adanya ion molekul senyawa
N-(4-nitrobenzoil)tiourea karena senyawa tersebut
bersifat tidak stabil sehingga terpecah menjadi fragmen ion yang lebih kecil. Nampak fragmen-fragmen (NO2 -C6H5-CONH2)
+
menghasilkan m/e=166, dan fragmen (NO2 -C6H5-CO)
+
dengan m/e=150 (Silverstain,1981; Kemp,1975). Dari hasil analisis spektra di atas disimpulkan bahwa senyawa hasil sintesis adalah N-(4-nitrobenzoil)tiourea.
Dari hasil sintesis N-benzoil tiourea didapat prosentase hasil 35,77% sedangkan
N-(4-nitrobenzoil)tiourea sebesar 16,63%.
Prosen hasil N-(4-nitrobenzoil)tiourea lebih kecil karena adanya gugus nitro pada posisi para (p) yang dapat mempengaruhi kereaktifan atom C karbonil yang bereaksi dengan amina karena adanya efek induktif. Efek induktif ini menyebabkan atom C di sebelah atom C karbonil menjadi bermuatan positif sehingga atom C karbonil yang bermuatan positif lebih sulit terbentuk akibat adanya muatan positif yang berdekatan, sehingga 4-nitrobenzoilklorida lebih sulit untuk diserang oleh nukleofil (tiourea) (Mc Murry, 2001). Hal ini berakibat menurunnya prosentase hasil reaksi pada sintesis N-(4-nitrobenzoil)tiourea.
Kesimpulan. Pada kondisi yang sama, sintesis
N-benzoiltiourea memberikan prosentase hasil (35,77%) yang lebih besar daripada prosentase hasil N-(4-Nitrobenzoil)tiourea
(16,63%). Substituen nitro pada posisi para (p) menyebabkan sukar terbentuk C karbonil
bermuatan positif sehingga reaksi pembentukan senyawa N-(4-Nitrobenzoil)tiourea
DAFTAR PUSTAKA
Bahl, Bs, Arun Bahl., 1985, Advanced Organic Chemistry, New Delhi: Chad and Co.Ltd; pp. 541-567.
Fessenden, JR., Fessenden ,JS., 1982. Kimia Organik, Jilid 2, Edisi 3, Jakarta: Erlangga, hal. 151.
Finar Il., 1971. Organic Chemistry The
Fundamental Principles, Volume 1, 5th Ed., The English Language Book Society and Longman Group Ltd., London, pp. 464-465. Gritter, Rj., Bobbit ,JM., Schwarting AE.,1991,
Pengantar Kromatografi, Edisi 2, Bandung, Penerbit ITB, hal.160-179.
Harwood, Laurence M., Moody, Christopher S., 1989, Experimental Organic Chemistry, Principles and Practice, London: Blaccwell Scientific Publication, pp.121-124.
Kemp, William, 1975, Organic Spectroscopy, The Mac Millan Press Ltd.,England, pp 45-53, 56, 58-61.
Mc Murry, Jm., 2001, Organic Chemistry, 5th
Edition, Pacific Grove, Broke Cole
Publishing Company, California, p. 850. Silverstain, RM., Bassler, GC.,Morril, TC.,1981,
Spectrometric Identification of Organic Compound, 4th Edition, John Willey and Sons Inc., New York, pp.95-135, 181-213, 305-329.
Singh, PR., Gupta, DS., Bajpay, KS., 1980, Experimental Organic Chemistry, 1st Edition, Tata Mc Graw-Hill Publishing Company Limited, New Delhi, pp.10-13.
Siawandono, Soemadi dan Notowidjojo MS., 1998, Sintesis Senyawa Baru Turunan Asil dan Benzoil-N-Urea untuk Optimasi Aktivitas Penekan Sistem Saraf Pusat, Laporan Riset Unggulan Terpadu VI (1) , Universitas Airlangga, Surabaya: Airlangga University Press, Surabaya, hal.3-22.
Suzana, Budiati T., Ekowati J., 2004, Sintesis Senyawa Benzoiltiourea dan Uji aktivitas sebagai Penekan Sistem Saraf Pusat pada Mencit (Mus Musculus), Laporan Penelitian Dosen Muda, Lembaga Penelitian Universitas Airlangga, Surabaya, hal. 11, 18-20, 22. Thakar, K.M., Pagdhar, D.J., Chovitia, P.T., Joshi,
H.S., 2005. Synthesis of Thiourea Derivat Bearing the Benzo(b)thiophene Nucleus as Potential Antimicrobial agents. J. Serb. Chem. Soc., Vol.70 (6), pp.807-815.
Xu, W., Qiang, X., Li,Z., Huang, Q., Chen,G., 2003. Synthesis and insecticidal activity of new
substituented N-aryl-N’-benzoylthiourea
compounds. Journal of Flourine Chemistry., Vol.121, pp.51-54.
