PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(1)

SINTESIS ASAM SINAMAT DARI BENZALDEHID DAN ASAM MALONAT MENGGUNAKAN KATALIS DIETILAMIN BERDASARKAN REAKSI KONDENSASI KNOEVENAGEL

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)

Program Studi Ilmu Farmasi

Elvan Luckyvano NIM : 048114037

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2008

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(2)

ii

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)

Program Studi Ilmu Farmasi

Oleh : Elvan Luckyvano NIM : 048114037

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2008

(3)

iii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(4)

iv

(5)

v

HALAMAN PERSEMBAHAN

!

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(6)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Elvan Luckyvano NIM : 048 114 037

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

berserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal 18 Desember 2008 Yang menyatakan,

Elvan Luckyvano

(7)

vii PRAKATA

Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sintesis Asam Sinamat dari Benzaldehid dan Asam Malonat Menggunakan Katalis Dietilamin Berdasarkan Reaksi Kondensasi Knoevenagel”. Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.) di Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Selama penelitian dan penyusunan skripsi ini penulis mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada:

1. Rita Suhadi, M.Si., Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.

2. Jeffry Julianus, M.Si., selaku dosen pembimbing atas kesediaannya dalam memberikan arahan, dukungan, dan masukan dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini.

3. Lucia Wiwid Wijayanti, M.Si., selaku dosen penguji atas masukan kritik dan saran kepada penulis.

4. Christine Patramurti, M.Si, Apt., selaku dosen penguji atas masukan kritik dan saran kepada penulis.

5. Yohanes Dwiatmaka, M.Si., atas izin yang diberikan kepada penulis dalam penggunaan laboratorium.

6. Pak Supardjan dan Pak Pudjono, atas masukan yang telah diberikan selama berjalannya penelitian.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(8)

viii

7. Mas Parlan, Mas Kunto, Mas Bimo, Mas Wagiran, dan segenap laboran Fakultas Farmasi yang telah membantu selama bekerja di laboratorium. 8. Staf Laboratorium Kimia Organik Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada

Yogyakarta.

9. Mama, Papa, Oh Erwin, Irene, Edward, Ko Yayang, dan segenap keluarga besar penulis atas dukungan, doa, dan semangat yang diberikan.

10. Teman-teman D-Cinnamic team: Bob, Edvan, Coco, Fadhjhar, Yusak, terimakasih atas bantuan, kerjasama, suka dan duka selama perjuangan di laboratorium.

11. Leo, Boris, Probo, Lian, Robby, Adit, dan kak Budiarto, terimakasih atas bantuan, kerjasama, suka dan duka selama perjuangan di laboratorium.

12. Teman-teman FST 2004 dan kelompok praktikum, terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya.

13. Teman-teman kos: Adit, Adi, Nanta, terima kasih atas dukungan yang diberikan kepada penulis.

14. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang terdapat dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak dan mendukung perkembangan ilmu pengetahuan.

Penulis

(9)

ix

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 20 Juni 2008 Penulis

Elvan Luckyvano

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(10)

x INTISARI

Telah dilakukan sintesis asam sinamat yang memiliki aktivitas antimikrobia. Pada asam sinamat terdapat gugus benzen yang bertanggung jawab dalam menghambat pertumbuhan dan bersifat toksik terhadap sel Neurospora crassa, sehingga asam sinamat tergolong senyawa antimikrobia yang penting untuk disintesis. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui jumlah rendemen yang dihasilkan dari asam malonat dan benzaldehid dengan katalis dietilamin.

Penelitian ini termasuk penelitian non eksperimental yang dilakukan dengan mereaksikan asam malonat dan benzaldehid dengan perbandingan mol 1:1 hingga larut sempurna, kemudian direaksikan dengan dietilamin selama 7,5 jam pada suhu 80°C. Analisis senyawa hasil sintesis dilakukan dengan perhitungan rendemen, uji organoleptis, uji kelarutan, uji titik lebur, kromatografi gas, elusidasi struktur dengan spektrofotometri ultraviolet, spektrofotometri inframerah, spektrometri 1H-NMR, dan spektrometri massa.

Rendemen senyawa hasil sintesis sebesar 4,68 %; berupa kristal halus berwarna jingga dan berbau khas. Senyawa hasil sintesis mudah larut dalam etanol, metanol, kloroform, dimetil sulfoksida; larut dalam air panas dan aseton; sangat sukar larut dalam air dingin. Uji kemurnian senyawa hasil sintesis dengan kromatografi gas menunjukkan adanya senyawa tunggal dan mempunyai titik lebur 132-133°C. Elusidasi struktur dengan spektrofotometri ultraviolet, spektrofotometri inframerah, spektrometri 1H-NMR, dan spektrometri massa menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis adalah asam sinamat.

Kata kunci : Asam sinamat, asam malonat, benzaldehid, dietilamin

(11)

xi ABSTRACT

The synthesis of cinnamic acid has been done that have activity as antimicrobial. Cinnamic acid has benzene ring that responsible on inhibiting growth and toxic to cell of Neurospora crassa, thus cinnamic acid was included as antimicrobial that important to be synthesized. The purpose of this research is to know the rendement of synthetic product that synthesized from malonic acid and benzaldehyde with diethylamine as catalyst

This research is non-experimental and was done by reacting malonic acid and benzaldehyde with ratio of mol of 1:1 up to perfect soluble, then reacting with diethylamine for 7.5 hour at 80°C. Results analysis was done by rendement calculation, organoleptic test, solubility test, melting point test, gas chromatography, structure elucidation by ultraviolet spectrophotometry, infrared spectrophotometry, 1H-NMR spectrometry, and mass spectrometry.

Rendement of synthetic product was 4,68 % with orange small crystal, and had specific odor. The synthetic product was freely soluble in ethanol, methanol, chloroform, dimethyl sulfoxide; soluble in hot water and acetone; very slightly soluble in cold water. Purity of syntethic product was tested by gas chromatography showed as single compound and the melting point was 132-133°C. Structure elucidation by ultraviolet spectrophotometry, infrared spectrophotometry, 1H-NMR spectrometry, and mass spectrometry showed that synthetic product was cinnamic acid.

Key words : Cinnamic acid, malonic acid, benzaldehyde, diethylamine

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(12)

xii DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL... ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING... iii

HALAMAN PENGESAHAN... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI ... vi

PRAKATA... vii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... ix

INTISARI... x

ABSTRACT... xi

DAFTAR ISI... xii

DAFTAR TABEL... xvi

DAFTAR GAMBAR ... xvii

DAFTAR LAMPIRAN... xix

BAB I. PENGANTAR ... 1 A. Latar Belakang ... 1 1. Permasalahan ... 2 2. Keaslian penelitian ... 3 3. Manfaat penelitian... 3 B. Tujuan penelitian... 3

BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA... 4

A. Asam Sinamat ... 4

(13)

xiii

B. Asam Malonat dan Sifat-sifatnya... 5

C. Benzaldehid dan Kerektifannya ... 6

D. Dietilamin dan Kebasaannya... 7

E. Kondensasi Knoevenagel ... 8

F. Rekristalisasi ... 11

G. Uji Pendahuluan ... 11

1. Pemeriksaan organoleptis ... 11

2. Pemeriksaan kelarutan ... 12

3. Pemeriksaan titik lebur... 13

4. Kromatografi gas... 14

H. Elusidasi Struktur Senyawa Hasil Sintesis... 15

1. Spektofotometri ultraviolet ... 15

2. Spektrofotometri inframerah... 15

3. Spektrometri resonansi magnetik inti ... 16

4. Spektrometri massa ... 18

I. Landasan Teori... 19

J. Hipotesis... 20

BAB III. METODE PENELITIAN ... 21

A. Jenis dan Rancangan Penelitian ... 21

B. Parameter Penelitian dan Definisi Operasional... 21

1. Starting material ... 21

2. Molekul target ... 21

3. Katalis ... 21

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(14)

xiv

4. Rendemen senyawa hasil sintesis ... 22

C. Bahan / Materi Penelitian... 22

D. Alat... 22

E. Tata Cara Penelitian ... 23

1. Sintesis asam sinamat... 23

2. Rekristalisasi senyawa hasil sintesis ... 23

3. Uji pendahuluan ... 23

a. Uji organoleptis... 23

b. Uji kelarutan... 23

c. Uji titik lebur ... 24

d. Kromatografi gas... 24

4. Elusidasi struktur senyawa hasil sintesis ... 24

a. Spektrofotometri ultraviolet ... 25

b. Spektrofotometri inframerah... 25

c. Spektrometri resonansi magnetik inti (1H-NMR) ... 25

d. Spektrometri massa ... 25

F. Analisis Hasil ... 26

1. Perhitungan rendemen... 26

2. Analisis pendahuluan ... 26

3. Elusidasi struktur... 26

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

A. Sintesis Asam Sinamat... 27

B. Rekristalisasi Senyawa Hasil Sintesis... 31

(15)

xv

C. Uji Pendahuluan ... 33

1. Uji organoleptis... 33

2. Uji kelarutan... 34

3. Uji titik lebur ... 35

4. Kromatografi gas... 36

D. Elusidasi Struktur Senyawa Hasil Sintesis... 37

1. Interpretasi spektra ultraviolet... 37

2. Interpretasi spektra inframerah ... 38

3. Interpretasi spektra 1H-NMR ... 44

4. Interpretasi spektra massa ... 47

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 51

A. Kesimpulan ... 51

B. Saran... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

LAMPIRAN... 54

BIOGRAFI PENULIS ... 65

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(16)

xvi

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel I. Urutan kebasaan senyawa amina ... 8 Tabel II. Istilah kelarutan zat menurut Farmakope Indonesia IV ... 12 Tabel III. Hasil uji organoleptis senyawa hasil sintesis dibandingkan

dengan starting material dan asam sinamat standar ... 33 Tabel IV. Hasil uji kelarutan senyawa hasil sintesis dibandingkan

dengan asam sinamat standar ... 34 Tabel V. Titik lebur senyawa hasil sintesis dibandingkan dengan asam

sinamat dan asam malonat standar... 35 Tabel VI. Perbandingan pita vibrasi gugus senyawa hasil sintesis

dengan literatur ... 39 Tabel VII. Perbandingan pita vibrasi gugus asam malonat dengan

literatur ... 41 Tabel VIII. Perbandingan pita vibrasi gugus benzaldehid dengan literatur... 42 Tabel IX. Hasil interpretasi spektra inframerah senyawa hasil sintesis

dengan asam malonat dan benzaldehid sebagai pembanding ... 43 Tabel X. Analisis spektra 1H-NMR senyawa hasil sintesis ... 45

(17)

xvii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Struktur asam sinamat ... 5

Gambar 2. Bentuk isomer (E) dan (Z) pada asam sinamat ... 5

Gambar 3. Struktur asam malonat... 6

Gambar 4. Deaktivasi gugus karboksilat ... 6

Gambar 5. Struktur benzaldehid ... 6

Gambar 6. Resonansi pada benzaldehid... 7

Gambar 7. Struktur dietilamin ... 7

Gambar 8. Reaksi kondensasi Knoevenagel antara benzaldehid dan asam malonat... 9

Gambar 9. Proses dekarboksilasi pada senyawa dengan gugus karbonil -karboksilat ... 10

Gambar 10. Dekarboksilasi pada asam malonat dengan tautomerasi keto-enol... 10

Gambar 11. Reaksi umum pembentukan asam sinamat ... 19

Gambar 12. Reaksi pembentukan garam malonat ... 28

Gambar 13. Reaksi pembentukan ion enolat ... 29

Gambar 14. Reaksi antara ion enolat dengan benzaldehid ... 29

Gambar 15. Reaksi dehidrasi dan dekarboksilasi pada senyawa intermediet ... 30

Gambar 16. Reaksi pembentukan produk samping dietilamino fenil metanol... 32

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(18)

xviii

Gambar 17. Reaksi dietilamino fenil metanol dengan asam klorida ... 33

Gambar 18. Kromatogram kromatografi gas senyawa hasil sintesis ... 36

Gambar 19. Gugus kromofor dan auksokrom pada asam sinamat ... 37

Gambar 20. Spektra ultraviolet senyawa hasil sintesis ... 38

Gambar 21. Spektra inframerah senyawa hasil sintesis... 39

Gambar 22. Spektra inframerah asam malonat sebagai pembanding ... 41

Gambar 23. Spektra inframerah benzaldehid sebagai pembanding... 42

Gambar 24. Spektra 1H-NMR senyawa hasil sintesis... 44

Gambar 25. Spektra massa senyawa hasil sintesis... 47

Gambar 26. Fragmentasi senyawa hasil sintesis... 49

Gambar 27. Kristal senyawa hasil sintesis... 56

(19)

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Data perhitungan rendemen... 54

Lampiran 2. Foto senyawa hasil sintesis... 56

Lampiran 3. Data uji titik lebur senyawa hasil sintesis... 57

Lampiran 4. Spektra inframerah asam malonat sebagai pembanding... 58

Lampiran 5. Spektra inframerah benzaldehid sebagai pembanding ... 59

Lampiran 6. Spektra inframerah senyawa hasil sintesis ... 60

Lampiran 7. Spektra 1H-NMR senyawa hasil sintesis ... 61

Lampiran 8. Kondisi alat kromatografi gas-spektrometri massa ... 62

Lampiran 9. Kromatogram kromatografi gas senyawa hasil sintesis ... 63

Lampiran 10. Spektra massa senyawa hasil sintesis ... 64

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(20)

1 BAB I PENGANTAR

A. Latar belakang

Asam sinamat merupakan salah satu senyawa aktif produk alam yang telah diketahui memiliki aktivitas antimikrobia. Pada penelitian dengan Neurospora crassa, ditunjukkan bahwa gugus benzen bertanggung jawab dalam menghambat pertumbuhan sel dan bersifat toksik terhadap sel. Mekanisme dalam menghambat pertumbuhan sel ini disebabkan adanya gangguan proses defisiensi kinesin, calcineurin atau dynein, atau gangguan pada regulasi konsentrasi kalsium dalam sel (Neves, 2005). Selain memiliki aktivitas antimikrobia, asam sinamat juga digunakan sebagai pewangi dalam makanan, kosmetik, sabun, dan produk-produk farmasi lainnya (Anwar et al., 1994). Karena manfaat yang dapat diperoleh inilah asam sinamat sering disintesis atau diisolasi dari kulit kayu manis (Cinnamomum burmanni).

Sintesis asam sinamat lebih umum dilakukan karena isolasi dari tanaman memerlukan tahapan yang panjang dan lebih sulit dilakukan. Selain itu, pada penelitian isolasi asam sinamat dari kulit kayu manis diperoleh jumlah rendemen yang sangat kecil, yaitu 2,2 % (Kanghear et al, 2005). Dengan melakukan sintesis diharapkan jumlah rendemen asam sinamat lebih banyak dibandingkan jumlah rendemen dari proses isolasi.

Sintesis asam sinamat dapat dilakukan melalui reaksi Perkin dan reaksi Knoevenagel. Reaksi Knoevenagel lebih sering digunakan karena jumlah senyawa

(21)

yang diperoleh lebih banyak dibandingkan dengan reaksi Perkin. Reaksi Knoevenagel ini merupakan reaksi kondensasi antara suatu aldehid dan senyawa yang mempunyai hidrogen dengan dua gugus karbonil menggunakan katalis basa organik yang memiliki gugus amina. Sintesis asam sinamat dari benzaldehid dan asam malonat dengan katalis amonia menghasilkan rendemen sebesar 85% (Fessenden and Fessenden, 1986b).

Kondensasi antara aldehid dengan asam malonat untuk menghasilkan asam sinamat dapat dilakukan dengan katalis basa berupa amina primer atau sekunder (Fieser, 1952). Amonia (pKb = 4,74) tergolong amina primer dan memiliki sifat basa yang lebih lemah dibandingkan dietilamin (pKb = 3,02) yang merupakan amina sekunder. Menurut McMurry (2004), semakin kuat basa yang digunakan maka atom hidrogen semakin asam sehingga pembentukan ion enolat lebih mudah terjadi.

Dengan semakin kuat sifat basa dari katalis yang digunakan maka pembentukan asam sinamat diharapkan semakin cepat dan diperoleh rendemen yang lebih banyak. Oleh karena itu, pada penelitian sintesis asam sinamat ini digunakan katalis dietilamin yang memiliki kebasaan yang lebih tinggi dari amonia dan melihat pengaruhnya terhadap rendemen yang dihasilkan.

1. Permasalahan

Berapa jumlah rendemen yang dihasilkan dari reaksi antara benzaldehid dan asam malonat dengan katalis dietilamin ?

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(22)

2. Keaslian penelitian

Penelitian tentang sintesis asam sinamat dari benzaldehid dan asam malonat dengan katalis dietilamin berdasarkan reaksi kondensasi Knoevenagel ini sejauh pengamatan peneliti belum pernah dilakukan

3. Manfaat penelitian

a. Manfaat teoritis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan dan memperkaya pengetahuan dibidang sintesis obat khususnya pada sintesis asam sinamat.

b. Manfaat praktis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif untuk mensintesis senyawa-senyawa antimikrobia yang telah diteliti.

B. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jumlah rendemen yang dihasilkan dari reaksi antara benzaldehid dan asam malonat dengan katalis dietilamin.

(23)

4 BAB II

PENELAAHAN PUSTAKA

A. Asam Sinamat

Asam sinamat merupakan senyawa yang berasal dari hasil isolasi kulit kayu manis (Cinnamomum burmanni) yang termasuk dalam famili Lauraceae. Kulit kayu manis digunakan sebagai: pewangi atau menimbulkan citarasa dalam makanan, kosmetik, sabun, dan produk-produk industri farmasi lainnya. Selain itu, minyak kayu manis juga memiliki efek antiseptik terhadap mikroorganisme. Kandungan utama minyak kayu manis adalah sinamaldehid yang jika teroksidasi akan menghasilkan asam sinamat. Ester asam sinamat seperti etil dan metil sinamat banyak digunakan dalam industri minuman dan parfum karena memiliki bau yang harum. Dalam industri farmasi, ester sinamat digunakan untuk obat anestetik lokal dan luka bakar (Anwar et al., 1994).

Nama lain asam sinamat adalah asam 3fenil2propenoat, asam -fenilakrilat. Asam sinamat memiliki bobot molekul 148,16 g/mol dengan rumus molekul C9H8O2; memiliki titik lebur 133°C dan titik didih 300°C; memiliki panjang gelombang serapan maksimum pada daerah ultraviolet (dalam pelarut etanol) sebesar 273 nm; sangat sukar larut dalam air dingin; larut dalam air panas; mudah larut dalam alkohol, etanol, dan kloroform.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(24)

OH O

Gambar 1. Struktur asam sinamat (Anonim, 2001)

Ada 2 bentuk isomer asam sinamat, yaitu (Z)-asam sinamat dan (E)-asam sinamat. Kedua bentuk isomer ini memiliki titik lebur yang berbeda. Isomer (E)-asam sinamat memiliki titik lebur 133°C, sedangkan isomer (Z)-(E)-asam sinamat memiliki titik lebur 68°C.

O HO O OH (Z)-asam sinamat (E)-asam sinamat

Gambar 2. Bentuk isomer (E) dan (Z) pada asam sinamat (Anwar et al., 1994).

B. Asam Malonat dan Sifat-sifatnya

Asam malonat termasuk golongan asam karboksilat karena memiliki dua gugus karboksil. Nama lain dari asam malonat adalah asam propanadioat, asam metanadikarboksilat. Asam malonat memiliki bobot molekul 104,06 g/mol dengan rumus molekul C3H4O4. Senyawa ini berupa kristal putih dengan titik lebur sebesar 135°C; sangat mudah larut dalam air, alkohol, metanol, dan propil alkohol; mudah larut dalam piridin dan larut dalam eter.

(25)

O

HO

O

OH

Gambar 3. Struktur asam malonat (Anonim, 2001)

Reaksi antara suatu asam karboksilat dengan amina akan menghasilkan suatu garam amina. Garam amina lazim diberi nama sebagai garam amonium tersubtitusi atau sebagai kompleks amina asam (Fessenden and Fessenden, 1986b). Reaksi asam karboksilat dengan suatu amina tidak akan membentuk amida karena amina merupakan suatu basa yang mengubah keasaman gugus karboksilat menjadi bentuk anion karboksilat yang tidak reaktif.

R O OH NH₃ R O O NH₄

Gambar 4. Deaktivasi gugus karboksilat (McMurry, 2004)

C. Benzaldehid dan Kereaktifannya

Benzaldehid termasuk golongan aldehid aromatik, yang memiliki bobot molekul 106,12 g/mol dengan rumus molekul C7H6O. Senyawa ini berupa cairan berwarna kuning dan memiliki karakteristik bau minyak almond; titik lebur dan titik didih sebesar -56,5°C dan 179°C; sukar larut dalam air namun dapat bercampur dengan alkohol, eter, dan minyak.

H O

Gambar 5. Struktur benzaldehid (Anonim, 2001)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(26)

Sedikit berbeda dengan aldehid alifatik, aldehid aromatik kurang reaktif sebagai elektrofil. Hal ini disebabkan karena adanya donor elektron dari resonansi cincin benzen pada gugus karbonil.

O O O O

H H H H

Gambar 6. Resonansi pada benzaldehid (McMurry, 2004)

D. Dietilamin dan Kebasaannya

Dietilamin termasuk golongan amina alifatik sekunder, bersifat basa kuat, memiliki bobot molekul 73,14 g/mol, rumus molekul C4H11N, memiliki titik lebur -50°C dan titik didih 55,5°C. Bentuk hidrat dari dietilamin dapat bercampur dengan air dan alkohol.

N H

Gambar 7. Struktur dietilamin (Anonim, 2001)

Dietilamin memiliki atom nitrogen dengan sepasang elektron bebas. Hal ini menjadikan dietilamin bersifat basa atau nukleofil. Berikut urutan kebasaan beberapa turunan amina berdasarkan nilai pKb-nya:

(27)

Tabel I. Urutan kebasaan senyawa amina (Brown and Poon, 2005) Nama Nilai pKb Amonia 4,74 Amina primer Metilamin Etilamin Sikloheksilamin 3,36 3,19 3,34 Amina sekunder Dimetilamin Dietilamin 3,27 3,02 Amina tersier Trimetilamin Trietilamin 4,19 3,25 Amin Aromatik Anilin 4-metilanilin 4-kloroanilin 4-nitroanilin 9,37 8,92 9,85 13,0 Amin Aromatik Heterosiklik

Piridin Imidazol

8,75 7,05

Resonansi mempengaruhi sifat basa suatu amina. Suatu senyawa dengan kemampuan beresonansi akan menurunkan kebasaannya karena elektron-elektron menyendiri pada senyawa nitrogen bebas lebih mudah terstabilkan dengan adanya resonansi tersebut (Fessenden and Fessenden, 1986b).

E. Kondensasi Knoevenagel

Kondensasi Knoevenagel adalah reaksi antara suatu aldehida dengan suatu senyawa yang mempunyai hidrogen terhadap dua gugus pengaktif (gugus penarik elektron, seperti C = O atau C = N) menggunakan suatu amina sebagai katalis. Pada kondisi ini asam malonat dapat digunakan sebagai pereaksi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(28)

O O HO O OH OH O H2O CO2 NH3 kalor

benzaldehid asam malonat asam 3-fenil-2-propenoat

H

Gambar 8. Reaksi kondensasi Knoevenagel antara benzaldehid dan asam malonat (Fessenden and Fessenden, 1986b).

Sintesis senyawa asam sinamat dan turunannya dapat dilakukan melalui reaksi Perkin dan Knoevenagel. Sintesis senyawa asam sinamat menurut reaksi Perkin menghasilkan prosentase rendemen yang lebih kecil dibandingkan reaksi Knoevenagel (Ekowati cit Norman and Coxon, Iwantono, 2003).

Reaksi Knoevenagel terutama digunakan pada kondensasi suatu keton atau aldehid dengan senyawa-senyawa yang mudah mengalami enolisasi dan terdiri dari 2 gugus pengaktivasi, seperti ester malonat dan ester sianoasetat. Proton asam digunakan sebagai nukleofil karena amina merupakan basa lemah yang dapat memberikan konsentrasi ion enolat yang cukup tinggi untuk reaksi, tanpa menyebabkan deprotonasi dari keton atau aldehid sehingga kondensasi diri (self-condensation) dari senyawa karbonil dapat diminimalkan. Selain itu, proton asam membantu tahap eliminasi sehingga reaksi menjadi sempurna (Carey and Sundberg, 1977).

Senyawa intermediet yang telah diadisi seperti -hidroksi karbonil mudah mengalami dekarboksilasi. Pada umumnya dekarboksilasi dan dehidrasi terjadi secara bersamaan (Carey and Sundberg, 1977). Dekarboksilasi ialah hilangnya CO2 dari gugus karboksil. Pada umumnya asam karboksilat membutuhkan pemanasan yang tinggi untuk mengalami dekarboksilasi ini. Akan tetapi terdapat pengecualian pada asam karboksilat yang memiliki gugus karbonil

(29)

pada posisi dari gugus karboksilatnya, seperti asam 3-oksobutanoat. Pada senyawa tersebut, pemanasan secukupnya dapat menyebabkan terjadinya dekarboksilasi. O OH O asam 3-oksobutanoat O aseton CO2 panas β ββ β α αα α

Gambar 9. Proses dekarboksilasi pada senyawa dengan gugus karbonil -karboksilat (Brown and Poon, 2005).

Dekarboksilasi terjadi karena adanya penataulangan enam elektron dari bentuk transisi cincin siklik sehingga menghasilkan karbondioksida dan suatu enol. Bentuk enol sebagai hasil dekarboksilasi ini akan mengalami tautomerisasi keto-enol membentuk senyawa keto yang lebih stabil

C C H₂ C O O O HO asam malonat H HO C CH₂ O H C O O O OH asam asetat CO2

Gambar 10. Dekarboksilasi pada asam malonat dengan tautomerasi keto-enol (Brown and Poon, 2005).

Senyawa -hidroksi karbonil yang merupakan senyawa intermediet dari reaksi kondensasi Knoevenagel, mudah mengalami dehidrasi karena dihasilkan ikatan rangkap dalam produk yang berkonjugasi dengan gugus karbonilnya sehingga lebih stabil. Bila dehidrasi menghasilkan suatu ikatan rangkap yang terkonjugasi dengan suatu cincin aromatik seringkali dehidrasi ini berlangsung spontan, bahkan juga dalam kondisi larutan basa (Fessenden and Fessenden, 1986b).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(30)

F. Rekristalisasi

Rekristalisasi merupakan metode pemurnian suatu zat padat dengan cara melarutkan zat padat tersebut dengan pemanasan pada pelarut yang sesuai dan kemudian mendinginkan larutan tersebut. Dengan memanaskan larutan, kelarutan zat akan ditingkatkan. Saat larutan dingin, kelarutan akan berkurang secara cepat dan senyawa mulai mengendap (Bresnick, 1996). Dengan demikian rekristalisasi adalah suatu cara memurnikan zat padat dengan jalan mengkristalkan kembali dari cairan pelarut atau campuran cairan pelarut yang sesuai (Reksohadiprojo, 1975).

Agar rekristalisasi dapat berjalan dengan baik, pengotor harus dapat larut dalam pelarut untuk rekristalisasi atau mempunyai kelarutan lebih besar daripada senyawa yang diinginkan. Jika hal ini tidak terpenuhi, kotoran akan ikut mengkristal bersama senyawa yang diinginkan (Bresnick, 1996).

G. Uji Pendahuluan

Uji pendahuluan dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari senyawa hasil reaksi, biasanya meliputi pemeriksaan organoleptis, pemeriksaan kelarutan, pemeriksaan titik lebur, dan kromatografi gas.

1. Pemeriksaan organoleptis

Uji ini merupakan uji yang paling sederhana dan memuat paparan mengenai suatu zat secara umum meliputi bentuk, warna, dan bau. Untuk beberapa hal dilengkapi dengan sifat kimia atau sifat fisika, dimaksudkan untuk dijadikan petunjuk dalam pengelolaan, peracikan, dan penggunaan.

(31)

Pernyataan dalam pemeriksaan organoleptis tidak cukup kuat dijadikan syarat baku. Namun secara tidak langsung dapat membantu dalam penilaian pendahuluan terhadap zat yang bersangkutan (Anonim, 1995).

2. Pemeriksaan kelarutan

Istilah kelarutan tidak saja merupakan standar atau uji kemurnian dari suatu zat, tetapi lebih dimaksudkan sebagai informasi dalam penggunaan, pengolahan, dan peracikan bahan, kecuali apabila disebutkan khusus dalam judul tersendiri dan disertai cara ujinya secara kuantitatif. Pernyataan bagian dalam kelarutan berarti 1 gram zat padat atau 1 ml zat cair dalam sejumlah ml pelarut (Anonim, 1979).

Tabel II. Istilah kelarutan zat menurut Farmakope Indonesia IV (Anonim, 1995)

Istilah kelarutan

Jumlah bagian pelarut yang diperlukan untuk melarutkan 1 bagian zat Sangat mudah larut

Mudah larut Larut Agak sukar larut

Sukar larut Sangat sukar larut Praktis tidak larut

Kurang dari 1 1 sampai 10 10 sampai 30 30 sampai 100 100 sampai 1.000 1.000 sampai 10.000 Lebih dari 10.000

Pemeriksaan kelarutan dilakukan untuk mengidentifikasi atau mengetahui sifat fisik suatu zat. Pemeriksaan kelarutan zat padat dalam cairan dilakukan dengan melarutkan suatu zat hingga larutan tepat jenuh pada suhu yang terkontrol, kemudian hasilnya dibandingkan dengan standar. Hasil pemeriksaan kelarutan diharapkan sesuai dengan yang tercantum dalam standar. Dalam setiap pemeriksaan kelarutan, kemurnian zat dan pelarut harus terjamin karena adanya sedikit pengotor dapat menyebabkan terjadinya variasi hasil (Jenkins, 1965).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(32)

Kelarutan suatu zat sebagian besar disebabkan oleh polaritas dari pelarut yaitu oleh momen dipolnya. Pelarut polar dapat melarutkan zat terlarut ionik dan zat polar lain. Pelarut semipolar seperti alkohol dapat menginduksi suatu derajat polaritas tertentu dalam molekul pelarut non polar, sehingga menjadi dapat larut dalam alkohol. Maka pelarut semipolar ini dapat bertindak sebagai pelarut perantara yang dapat menyebabkan bercampurnya cairan polar dan non polar. Pelarut non polar dapat melarutkan zat terlarut non polar melalui interaksi dipol induksi. Selain momen dipol, faktor lain yang berpengaruh terhadap kelarutan zat antara lain tetapan dielektrik, asosiasi, solvasi, tekanan dalam, reaksi asam-basa dan faktor-faktor lainnya (Martin and Bustamante, 1993).

3. Pemeriksaan titik lebur

Titik lebur adalah proses perubahan fisika pada suhu tertentu yang mengakibatkan padatan mulai berubah menjadi cair pada tekanan 1 atmosfer. Jika suhu dinaikkan, terjadi penyerapan energi oleh molekul senyawa sehingga bila energi yang diserap cukup besar maka akan terjadi vibrasi dan rotasi dari molekul tersebut. Bila suhu tetap dinaikkan terus maka molekul akan rusak dan berubah menjadi cairan (Bradstatter, 1971).

Pemeriksaan titik lebur merupakan aspek yang sangat penting, yang seringkali dilakukan dalam penelitian sintesis suatu senyawa. Pemeriksaan titik lebur dapat memberikan informasi mengenai kemurnian dari suatu produk hasil sintesis. Pada umumnya suatu senyawa mempunyai kemurnian yang baik bila jarak leburnya tidak lebih dari 2°C. Rentangan lebih besar dari harga ini dapat dikatakan senyawa kurang murni (MacKenzie, 1967).

(33)

4. Kromatografi gas

Kromatografi gas merupakan instrumen analitis yang memberikan informasi baik kualitatif maupun kuantitatif mengenai komponen suatu sampel. Sampel akan mengalami proses pemisahan dalam kolom, kemudian dideteksi dan direkam sebagai pita elusi (Day and Underwood, 1996).

Data kromatografi gas biasanya terdiri atas waktu tambat atau retensi berbagai komponen campuran. Waktu retensi diukur mulai dari titik penyuntikan sampai titik maksimum puncak dan sangat khas untuk senyawa tertentu pada kondisi tertentu (kolom, suhu, gas pembawa, laju aliran). Adanya komponen tertentu dapat dipisahkan dengan cara spiking jika tersedia senyawa murninya. Senyawa murni ditambahkan kedalam cuplikan yang diduga mengandung senyawa yang diinginkan dan dikromatografi. Jika puncak yang sesuai diperkuat secara simetris pada dua sistem fase diam yang berlainan dan kepolarannya berbeda, komponen itu mungkin ada (Gritter, 1991).

Metode kromatografi gas dan spektrometri massa memberikan keuntungan saat keduanya digunakan secara bersamaan. Proses pemisahan dilakukan oleh kromatografi gas, sedangkan proses identifikasi dan kuantitatif dilakukan oleh spektrometri massa. Keuntungan dari kromatografi gas-spektrometri massa antara lain metode ini dapat digunakan untuk hampir semua jenis analit, memiliki batas deteksi yang rendah, dan memberi informasi penting tentang spektra massa dari suatu senyawa organik (Dean, 1995).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(34)

H. Elusidasi Struktur Senyawa Hasil Sintesis 1. Spektrofotometri ultraviolet

Serapan cahaya oleh molekul dalam daerah spektra ultraviolet dan visibel tergantung pada struktur elektronik dari molekul. Spektra ultraviolet dan visibel dari senyawa-senyawa organik berkaitan erat dengan transisi diantara tingkatan-tingkatan tenaga elektronik. Transisi-transisi tersebut biasanya antara orbital ikatan atau orbital pasangan bebas dan orbital non ikatan tak jenuh atau orbital anti ikatan. Oleh karena itu, serapan radiasi ultraviolet atau visibel sering dikenal sebagai spektroskopi elektronik (Sastrohamidjodjo, 2001).

Panjang gelombang serapan merupakan ukuran pemisahan tingkat tenaga dari orbital-orbital suatu molekul. Pemisahan tenaga yang paling tinggi diperoleh bila elektron-elektron dalam ikatan tereksitasi yang menimbulkan serapan pada daerah dari 120 hingga 200 nm. Daerah ini dikenal sebagai daerah ultraviolet vakum dan tidak banyak memberikan keterangan. Diatas 200 nm, eksitasi elektron dari orbital-orbital p, d, dan orbital terutama sistem terkonjugasi dapat diukur dan spektra yang diperoleh memberikan banyak keterangan. Dalam praktek, spektrofotometri ultraviolet digunakan terbatas pada sistem-sistem terkonjugasi (Sastrohamidjodjo, 2001).

2. Spektrofotometri inframerah

Spektrofotometri inframerah biasanya digunakan untuk mengetahui gugus fungsional yang terdapat dari suatu senyawa. Namun demikian, spektrofotometri ini tidak memberikan informasi mengenai struktur sebanyak yang diberikan spektroskopi Nuclear Magnetic Ressonance (spektroskopi NMR).

(35)

Semua ikatan kimia memiliki frekuensi khas yang dapat membuat ikatan mengulur (stretch) atau menekuk (bend). Bila frekuensi energi elektromagnetik inframerah yang dilewatkan pada suatu molekul sama dengan frekuensi mengulur atau menekuknya ikatan maka energi tersebut akan diserap. Serapan inilah yang dapat direkam oleh detektor pada spektrofotometri inframerah (Bresnick, 1996).

3. Spektrometri resonansi magnetik inti (1H-NMR)

Inti atom hidrogen mempunyai satu proton yang dianggap berputar dan dalam melakukan putarannya inti tersebut dipandang sebagai sebuah batang magnet kecil. Bila sejumlah proton ditempatkan dalam medan magnet, beberapa proton akan terletak searah sedangkan yang lain terletak berlawanan arah terhadap medan magnet yang digunakan. Proton yang terletak searah dengan medan magnet dianggap lebih stabil, sehingga untuk membalik medan magnet proton ke arah yang berlawanan dibutuhkan energi yang lebih besar. Apabila inti yang berputar ini dikenai radiasi elektromagnetik pada frekuensi yang tepat (frekuensi radio), proton yang berenergi spin lebih rendah dapat menyerap energi dan akan berpindah ke keadaan spin yang memiliki energi lebih tinggi (Bresnick, 1996).

Spektroskopi 1H-NMR memberi informasi struktural mengenai kedudukan atom-atom hidrogen dalam suatu molekul organik. Pada spektra 1 H-NMR, posisi serapan oleh sebuah proton bergantung pada kuat bersih medan magnet yang mengitarinya. Proton dikatakan terperisai bila medan imbasan disekitarnya relatif kuat dan absorpsinya terletak diatas medan magnet. Sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(36)

proton dikatakan tidak terperisai bila medan imbasan disekitarnya lemah dan absorpsinya berada dibawah medan. Adanya atom elektronegatif menyebabkan berkurangnya rapatan elektron disekitar proton akibat efek induksi. Proton ini tidak terperisai dan menyerap dibawah medan.

Proton yang berada dalam lingkungan magnetik dari suatu molekul, mempunyai geseran kimia yang sama dalam spektra 1H-NMR dan disebut proton ekuivalen. Proton yang berada dalam lingkungan magnetik berbeda akan mempunyai geseran kimia yang berlainan dan dikatakan proton tak ekuivalen.

Luas area dibawah puncak dalam spektra 1H-NMR jika diukur akan diperoleh luas yang proporsional dengan banyaknya proton yang menimbulkan puncak-puncak tersebut. Sebagian besar spektrometri 1H-NMR dilengkapi dengan integrator yang akan menunjukkan luas relatif area dibawah puncak dalam spektranya. Integrasi muncul sebagai deretan anak tangga yang digambarkan bertumpuk dalam spektra 1H-NMR. Tinggi anak tangga tiap puncak berbanding lurus dengan luas area dibawah puncaknya.

Bila suatu spektra memiliki daya pisah tinggi, maka pita absorpsi akan terpisah (resolved atau split) menjadi sekelompok puncak. Pemisahan semacam ini disebut pemisahan spin-spin (spin-spin splitting) dan disebabkan oleh adanya proton tetangga (proton pada atom karbon didekatnya) tak ekuivalen. Proton yang puncaknya memisah dikatakan telah mengalami kopling spin-spin. Pemisahan puncak berasal dari spin (paralel dan antiparalel) proton tetangganya. Banyaknya puncak yang terpisah secara spin-spin dari suatu proton tertentu atau sekelompok proton tak ekuivalen dapat diramalkan dengan mencacah proton-proton tetangga

(37)

(n) tak ekuivalen dengan proton yang sedang dibahas dan menambah 1 pada n itu. Aturan ini disebut aturan n + 1. Sebuah proton yang tidak memiliki proton tetangga tak ekuivalen akan menunjukkan puncak tunggal yang disebut singlet. Jika sebuah proton memiliki satu proton tetangga tak ekuivalen akan memberikan suatu isyarat terbelah menjadi satu puncak rangkap yang disebut doublet. Demikian seterusnya untuk proton yang memiliki dua atau tiga buah proton tetangga tak ekuivalen akan menunjukkan puncak yang disebut triplet dan kuartet (Fessenden and Fessenden, 1986a).

4. Spektrometri massa

Prinsip dalam spektrometri massa adalah terjadinya tabrakan antara sebuah molekul organik dengan salah satu elektron berenergi tinggi yang menyebabkan lepasnya sebuah elektron dari molekul tersebut dan membentuk ion positif organik. Ion positif organik yang dihasilkan dari penembakan elektron berenergi tinggi ini tidak stabil dan pecah menjadi fragmen kecil, baik berbentuk radikal bebas maupun ion-ion lain. Dalam sebuah spektrometer massa, hanya fragmen bermuatan positif yang akan dideteksi.

Spektra massa merupakan grafik antara kelimpahan relatif fragmen bermuatan positif lawan perbandingan massa/muatan (m/z). Muatan ion dari kebanyakan partikel yang terdeteksi dalam spektra massa adalah +1. Nilai m/z ion semacam ini sama dengan massanya. Dari segi praktis, spektra massa adalah rekaman dari massa partikel lawan kelimpahan relatif partikel tersebut.

Pecahnya suatu molekul atau ion menjadi fragmen-fragmen bergantung pada kerangka karbon dan gugus fungsional yang ada. Oleh karena itu, struktur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(38)

dan massa fragmen memberikan petunjuk mengenai struktur molekul induknya. Selain itu, spektra massa digunakan juga untuk menentukan bobot molekul suatu senyawa (Fessenden and Fessenden, 1986b).

I. Landasan Teori

Reaksi kondensasi Knoevenagel adalah reaksi antara suatu senyawa yang mempunyai sedikitnya satu hidrogen dengan senyawa karbonil lain menggunakan suatu katalis basa amina primer atau sekunder. Oleh karena itu, reaksi antara benzaldehid yang mempunyai gugus karbonil dengan asam malonat yang mempunyai hidrogen dengan dua gugus karbonil menggunakan katalis dietilamin dapat menghasilkan asam sinamat melalui reaksi kondensasi Knoevenagel. O O HO O OH OH O H2O CO2 dietilamin

benzaldehid asam malonat asam sinamat

H

Gambar 11. Reaksi pembentukan asam sinamat

Pada reaksi kondensasi Knoevenagel, semakin kuat basa yang digunakan maka atom hidrogen semakin asam dan pembentukan ion enolat lebih mudah terjadi. Semakin mudah terbentuk ion enolat maka pembentukan senyawa intermediet -hidroksi karbonil semakin optimal sehingga rendemen yang dihasilkan semakin banyak. Dengan mereaksikan benzaldehid dan asam malonat menggunakan katalis dietilamin yang memiliki sifat basa lebih kuat dari amonia

(39)

maka jumlah rendemen asam sinamat yang dihasilkan lebih banyak dibandingkan dengan katalis amonia.

J. Hipotesis

Asam sinamat dapat disintesis dari benzaldehid dan asam malonat menggunakan katalis dietilamin berdasarkan reaksi kondensasi Knoevenagel.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(40)

21 BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis dan Rancangan Penelitian

Penelitian ini termasuk dalam penelitian non eksperimental eksploratif karena tidak ada manipulasi dan perlakuan terhadap objek penelitian.

B. Parameter Penelitian dan Definisi Operasional 1. Starting material

Starting material adalah senyawa yang diperoleh dari analisis diskoneksi suatu molekul target dan digunakan sebagai bahan awal untuk menghasilkan produk. Dalam penelitian ini starting material yang digunakan adalah asam malonat dan benzaldehid.

2. Molekul target

Molekul target adalah senyawa yang menjadi target suatu sintesis dan diharapkan terbentuk dari starting material. Molekul target dalam penelitian ini adalah asam sinamat.

3. Katalis

Katalis adalah senyawa yang terlibat dalam reaksi dan digunakan untuk meningkatkan laju reaksi kimia. Dalam penelitian ini digunakan katalis dietilamin.

(41)

4. Rendemen senyawa hasil sintesis

Rendemen senyawa hasil sintesis adalah jumlah molekul target yang terjadi dan dapat diperhitungkan dari jumlah starting material yang digunakan. Rendemen senyawa hasil sintesis yang diharapkan dalam penelitian ini adalah rendemen asam sinamat.

C. Bahan / Materi Penelitian

Asam malonat (p.a., E. Merck), dietilamin (p.a., E. Merck), benzaldehid (p.a., E. Merck), asam klorida (p.a., E. Merck), etanol (p.a., E. Merck), petroleum eter (p.a., E. Merck), aquadest (laboratorium Farmasi Universitas Sanata Dharma), es batu.

D. Alat

Pendingin Alihn, corong Buchner, labu hisap, termometer, klem, stirrer magnetik, electrothermal capillary tubes, alat-alat gelas pada umumnya, timbangan elektrik (Mextler PM 100), pemanas listrik (Herdolph MR 2002), pompa vakum (Robinair High Vacuum Pump Model No. 15100), oven pengering (Memmert Oven Model 400), thermophan (Electrothermal 9100), spektrofotometer UV/Vis (MILTON Roy Spectronic 3000 ARR), spektrofotometer IR (IR Shimadzu Prestige-21), spektrometer H1-NMR (H1-NMR JOEL-MY60), kromatografi gas-spektrometer massa (Shimadzu QP 2010S).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(42)

E. Tata Cara Penelitian 1. Sintesis asam sinamat

Asam malonat 45 mmol (4,9 g) dan benzaldehid 45 mmol (4,5 ml) dimasukkan dalam erlenmeyer, diaduk menggunakan stirrer magnetik hingga larut sambil dipanaskan. Dietilamin 135 mmol (13,9 ml) ditambahkan dalam campuran tersebut, kemudian dilakukan pengadukan selama 7,5 jam sambil dipanaskan pada suhu 80°C. Asam klorida 2N 100 ml ditambahkan dalam larutan, didinginkan dalam ice bath dan diaduk sampai terbentuk endapan. Endapan disaring dengan corong Buchner yang telah dilapisi kertas saring, kemudian dicuci dengan larutan HCl 2N, aquadest, dan petroleum eter. Endapan yang diperoleh dikeringkan dalam oven pengering.

2. Rekristalisasi senyawa hasil sintesis

Serbuk hasil sintesis dilarutkan dalam aquadest panas, disaring dan filtrat ditampung. Filtrat yang diperoleh didinginkan dalam ice bath hingga terbentuk kristal. Kristal disaring dengan corong Buchner yang telah dilapisi kertas saring dan dikeringkan dalam oven pengering pada suhu 100°C. Setelah kering, kristal ditimbang dan dihitung rendemennya.

3. Uji pendahuluan

a. Uji organoleptis. Diamati bentuk kristal, warna, dan bau dari senyawa hasil sintesis. Hasil yang diperoleh dibandingkan dengan asam malonat dan benzaldehid.

b. Uji kelarutan. Kristal hasil sintesis sebanyak 50 mg dimasukkan dalam beker gelas, kemudian ditambahkan aquadest 1 ml, bila perlu digojog.

(43)

Penambahan aquadest berulang kali hingga kristal hasil sintesis tepat larut. Prosedur yang sama dilakukan pada pelarut metanol, etanol, aquadest panas, kloroform, aseton, dan dimetil sulfoksida.

c. Uji titik lebur. Sedikit kristal hasil sintesis diisikan kedalam electrothermal capillary tubes, kemudian dimasukkan kedalam alat pengukur titik lebur (thermophan). Amati peleburan kristalnya dan catat suhu waktu pertama kali melebur hingga kristal melebur seluruhnya dengan kenaikan suhu 0,2°C tiap menitnya.

d. Kromatografi gas. Pemisahan dan pemeriksaan kemurnian senyawa hasil sintesis dilakukan menggunakan instrumen kromatografi gas dengan kondisi alat: suhu injektor 300°C, jenis kolom Rtx-5MS, panjang kolom 30 meter, suhu kolom diprogram 100-300°C, gas pembawa helium, tekanan 22 kPa, kecepatan alir fase gerak 0,5 ml/menit, dan detektor ionisasi nyala. Cuplikan senyawa hasil sintesis dilarutkan dalam aseton, kemudian diinjeksikan kedalam injektor pada alat kromatografi gas. Aliran gas dari gas pengangkut helium akan membawa cuplikan yang sudah diuapkan masuk kedalam kolom Rtx-5MS yang dilapisi fase cair dimethylpolysiloxane. Selanjutnya cuplikan diukur oleh detektor hingga diperoleh suatu kromatogram.

4. Elusidasi struktur senyawa hasil sintesis

Elusidasi struktur senyawa hasil sintesis dilakukan oleh petugas laboratorium kimia organik, fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Prinsip kerja secara umum yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(44)

a. Spektrofotometri ultraviolet. Elusidasi struktur menggunakan instrumen spektrofotometer ultraviolet ini dilakukan dengan mengukur panjang gelombang serapan maksimum ( max) senyawa hasil sintesis dalam pelarut etanol. Prinsip kerja yang dilakukan yaitu dengan melarutkan senyawa hasil sintesis dalam etanol sehingga kadarnya 0,1 mg/ml. Larutan tersebut diukur serapannya pada panjang gelombang 200-400 nm. Panjang gelombang serapan maksimum dalam pelarut ditentukan berdasarkan serapan maksimum yang dihasilkan.

b. Spektrofotometri inframerah. Sampel padat sebanyak kurang lebih 0,5-1 mg dicampur homogen dengan kurang lebih 10 mg KBr, kemudian dikempa dan dibuat tablet. Cahaya inframerah dari sumber dilewatkan melalui cuplikan, kemudian dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari frekuensi individu diukur oleh detektor hingga didapat spektra inframerah dari senyawa yang bersangkutan. Bilangan gelombang yang digunakan 400-4000 nm.

c. Spektrometri resonansi magnetik inti (1H-NMR). Sampel sebanyak 10-50 mg dimasukkan dalam tabung dan ditambahkan pelarut CDCl3 serta 1-2 tetes tetrametilsilan (TMS) sebagai standar internal. Sel sampel berupa tabung gelas kecil silindris diletakkan diantara kutub-kutub magnet. Sel sampel dipusingkan maka akan didapat sinar resonansi proton dari spektrometri NMR. Kekuatan 1H-NMR yang digunakan adalah 60 MHz.

d. Spektrometri massa. Uap cuplikan senyawa hasil sintesis yang keluar dari kolom kromatografi gas dialirkan ke dalam kamar pengion pada spektrometer massa untuk ditembak dengan seberkas elektron sehingga terfragmentasi. Jenis

(45)

pengionan yang digunakan adalah EI (Electron Impact) 70 eV. Fragmen-fragmen akan melewati lempeng pemercepat ion dan didorong menuju tabung analisator, dimana partikel-partikel akan dibelokkan dalam medan magnet dan menimbulkan arus pada kolektor yang sebanding dengan kelimpahan relatif setiap fragmennya. Kelimpahan relatif setiap fragmen akan dicatat dan menghasilkan data spektra massa. F. Analisis Hasil 1. Perhitungan rendemen Rendemen 100% teoritis secara senyawa berat sintesis hasil senyawa berat × = 2. Analisis pendahuluan

Analisis pendahuluan senyawa hasil sintesis berdasarkan data organoleptis, data kelarutan, data titik lebur, dan data kromatografi gas.

3. Elusidasi struktur

Elusidasi struktur senyawa hasil sintesis berdasarkan data spektra ultraviolet, spektra inframerah, spektra resonansi magnetik inti (1H-NMR), dan spektra massa.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(46)

27 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis Asam Sinamat

Sintesis asam sinamat dilakukan berdasarkan reaksi kondensasi Knoevenagel dari starting material benzaldehid dan asam malonat menggunakan katalis dietilamin. Asam malonat yang memiliki atom hidrogen dengan 2 gugus karbonil bertindak sebagai gugus nukleofil, akan bereaksi dengan benzaldehid yang bertindak sebagai gugus elektrofil. Dietilamin digunakan sebagai katalis sebab dietilamin bersifat basa (akseptor proton) yang tergolong dalam amina sekunder.

Berdasarkan hasil orientasi untuk memperoleh kondisi sintesis optimum, tahap awal sintesis dilakukan dengan mencampur asam malonat dan benzaldehid dengan perbandingan mol 1 : 1 sambil dilakukan pemanasan. Setelah larut sempurna kemudian dilakukan penambahan katalis dietilamin. Dietilamin yang digunakan sebanyak 135 mmol untuk membentuk ion enolat dari asam malonat. Selama proses sintesis, digunakan refluks untuk mempertahankan kondisi sistem termodinamika sehingga reaksi dapat berjalan sempurna.

Proses pencampuran yang dilakukan dalam penelitian ini merupakan modifikasi cara kerja yang terdapat dalam literatur, hal ini dilakukan karena pencampuran asam malonat dengan dietilamin membentuk garam yang mengendap. Ketika dilakukan penambahan benzaldehid, garam tersebut tidak dapat bercampur dengan benzaldehid. Modifikasi dilakukan dengan mencampur

(47)

asam malonat dan benzaldehid hingga larut, kemudian ditambahkan dietilamin. Sedangkan urutan pencampuran dalam literatur adalah asam malonat dengan katalis amina (dietilamin) hingga larut, kemudian ditambahkan benzaldehid kedalam campuran. Untuk mencegah terjadinya garam yang mengendap dapat digunakan pelarut etanol karena etanol dapat melarutkan asam malonat dengan dietilamin dan dapat bercampur dengan benzaldehid. Namun dalam penelitian ini tidak digunakan etanol dan benzaldehid yang berfungsi sebagai pelarut.

Dalam proses sintesis digunakan pengadukan dan pemanasan. Fungsi pengadukan dan pemanasan yaitu untuk mempercepat terjadinya reaksi dari kedua starting material. Adanya pengadukan dan pemanasan akan meningkatkan pergerakan molekul starting material sehingga terjadinya tumbukan antar starting material semakin besar.

Penambahan dietilamin kedalam campuran akan menyebabkan dietilamin bereaksi dengan asam malonat membentuk garam malonat. Pembentukan garam malonat membutuhkan dua mol dietilamin, karena asam malonat memiliki dua gugus karboksilat. Sedangkan satu mol dietilamin sisa akan membentuk ion enolat dari garam malonat. Hal ini dapat terjadi karena atom hidrogen pada garam malonat bersifat asam. Hidrogen akan dilepaskan dan menyebabkan atom karbon bermuatan negatif membentuk ion enolat. Hal ini yang menyebabkan asam malonat bertindak sebagai gugus nukleofil.

O OH O HO NH O O O O HN H2N NH2

Gambar 12. Reaksi pembentukan garam malonat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(48)

CH O O O O H2N NH2 H NH C H O O O O H2N NH2 C H O O O O H2N NH2 N H2

Gambar 13. Reaksi pembentukan ion enolat

Ion enolat yang terbentuk akan bereaksi dengan benzaldehid yang bertindak sebagai gugus elektrofil. Pada benzaldehid, adanya induksi dari atom oksigen yang lebih elektronegatif daripada atom karbon menyebabkan atom karbon pada gugus karbonil bermuatan positif. Penyerangan ion enolat terhadap benzaldehid ini akan menghasilkan senyawa intermediet -hidroksi karbonil yang dapat mengalami dehidrasi dan dekarboksilasi jika dipanaskan dengan penambahan asam. C H O O O O H2N NH2 O NH H O O O O HO N H2 H2 N H N H

Gambar 14. Reaksi antara ion enolat dengan benzaldehid

(49)

Proses dehidrasi dan dekarboksilasi terjadi bersamaan ketika asam klorida ditambahkan kedalam campuran sambil dipanaskan. Asam klorida berfungsi sebagai donor proton yang akan memudahkan lepasnya air dari senyawa -hidroksi karbonil. Selain itu, penambahan asam klorida juga menyebabkan putusnya ikatan antara atom oksigen dengan atom nitrogen dari dietilamin sehingga terbentuk kembali menjadi gugus karboksil dan 2 molekul dietilamin. Proses dekarboksilasi ini dapat diamati dengan melihat terbentuknya gelembung (gas CO2) dalam campuran. Dalam penelitian ini, reaksi berlangsung selama 7,5 jam pada suhu 80°C. Setelah 7,5 jam pembentukan gelembung tidak terjadi lagi yang menandakan bahwa reaksi dekarboksilasi telah berhenti, sehingga pengadukan dan pemanasan dihentikan.

O O O O HO N H2 H2 N HCl O O O O HO H2O CO2 H₂ N N H2 H H H HO HO O O HO N H H - 3 Cl 2 H HO HO O O HO H H O HO O O H HO O H O OH

Gambar 15. Reaksi dehidrasi dan dekarboksilasi pada senyawa intermediet

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(50)

Pengendapan (kristalisasi) dilakukan dengan mendinginkan campuran dalam ice bath. Fungsi pendinginan dalam ice bath yaitu untuk membantu pembentukan endapan senyawa hasil sintesis. Endapan yang terbentuk kemudian disaring dan dicuci dengan asam klorida, aquadest, dan petroleum eter. Pencucian dengan asam klorida bertujuan untuk membentuk garam dari sisa katalis dietilamin. Pencucian dengan aquadest bertujuan untuk menghilangkan garam dari sisa katalis dietilamin dan asam malonat, sedangkan pencucian dengan petroleum eter bertujuan untuk menghilangkan sisa benzaldehid yang tidak ikut bereaksi.

B. Rekristalisasi Senyawa Hasil Sintesis

Rekristalisasi senyawa hasil sintesis bertujuan untuk memperoleh senyawa hasil sintesis yang murni. Dalam penelitian ini rekristalisasi dilakukan dengan pelarut aquadest panas. Berdasarkan literatur diketahui bahwa asam sinamat sangat sukar larut dalam aquadest dingin dan larut dalam aquadest panas. Maka proses rekristalisasi dilakukan dengan melarutkan senyawa hasil sintesis pada aquadest panas, kemudian didinginkan. Ketika larutan didinginkan senyawa tersebut akan mengalami kristalisasi sehingga diharapkan terbentuk kristal yang murni.

Apabila berdasarkan uji pendahuluan diketahui bahwa senyawa belum murni, maka harus dilakukan rekristalisasi kembali hingga diperoleh senyawa yang murni. Namun, proses rekristalisasi yang dilakukan berulang-ulang dapat mengurangi jumlah rendemen yang diperoleh. Berdasarkan penelitian

(51)

rekristalisasi dilakukan hanya 1 kali. Senyawa hasil rekristalisasi kemudian dikeringkan dan ditimbang. Dari hasil penelitian diperoleh rendemen senyawa hasil sintesis sebesar 4,68 %.

Perolehan rendemen senyawa hasil sintesis ini sangat kecil dibandingkan dengan katalis amonia. Hal ini karena pembentukan produk samping dari katalis dietilamin lebih banyak dibandingkan amonia. Produk samping yang dihasilkan berupa senyawa dietilamino fenil metanol. Adanya sifat basa dietilamin yang lebih kuat dibandingkan amonia maka nukleofilisitas dietilamin lebih tinggi dan adisi amina pada karbon karbonil benzaldehid yang bermuatan positif parsial semakin mudah terjadi. Akibat pembentukan produk samping ini, jumlah rendemen senyawa hasil sintesis yang dihasilkan menjadi sangat kecil.

O NH dietilamin benzaldehid H _NH O N OH

dietilamino fenil metanol

Gambar 16. Reaksi pembentukan produk samping dietilamino fenil metanol

Produk samping dietilamino fenil metanol memiliki nilai Log P sebesar 2,58 sedangkan senyawa hasil sintesis yang diprediksi sebagai asam sinamat memiliki nilai Log P sebesar 1,93. Dengan demikian produk samping bersifat lebih non polar dibandingkan dengan senyawa hasil sintesis. Adanya pencucian dengan asam klorida menyebabkan terbentuknya garam dari produk samping dietilamino fenil metanol. Kemudian garam dari produk samping tersebut larut dalam aquadest saat dilakukan pencucian dengan aquadest, sehingga senyawa

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(52)

hasil sintesis tampak sebagai senyawa tunggal ketika dilakukan uji kemurnian dengan kromatografi gas.

HN OH N OH H Cl Cl HN OH Cl

Gambar 17. Reaksi dietilamino fenil metanol dengan asam klorida

C. Uji Pendahuluan 1. Uji organoleptis

Uji organoleptis bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dari senyawa hasil sintesis, meliputi bentuk, warna, dan bau. Uji ini dilakukan dengan membandingkan senyawa hasil sintesis dengan starting material yang digunakan, dan asam sinamat dari literatur.

Tabel III. Hasil uji organoleptis senyawa hasil sintesis dibandingkan dengan starting material dan asam sinamat standar

Pemeriksaan Senyawa hasil sintesis Asam malonat Benzaldehid Asam sinamat (Anonim, 2001)

Bentuk Kristal Serbuk Cairan Kristal

Warna Jingga Putih Kuning -

Bau Khas Khas dan

menyengat

Khas, harum

menyengat -

Dari hasil pemeriksaan organoleptis senyawa hasil sintesis dan starting material tampak bahwa bentuk, warna, dan bau senyawa hasil sintesis berbeda dengan starting material-nya. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis bukan asam malonat dan benzaldehid. Berdasarkan literatur diketahui bahwa asam sinamat memiliki bentuk kristal halus. Maka hasil yang diperoleh dari

(53)

pemeriksaan organoleptis terhadap senyawa hasil sintesis sesuai dengan bentuk asam sinamat dalam literatur.

2. Uji kelarutan

Uji kelarutan senyawa hasil sintesis dilakukan untuk mengetahui kelarutan senyawa hasil sintesis dalam berbagai pelarut, baik yang polar maupun non polar. Hasil kelarutan juga dapat digunakan sebagai acuan dalam pemilihan pelarut untuk 1H-NMR dan GC-MS. Batasan larut menurut Farmakope Indonesia IV adalah 10 sampai 30 bagian pelarut dapat melarutkan 1 bagian zat, sedangkan batasan sangat sukar larut adalah 1.000 sampai 10.000 bagian pelarut yang digunakan untuk melarutkan 1 bagian zat. Data uji kelarutan senyawa hasil sintesis ditunjukkan pada tabel berikut :

Tabel IV. Hasil uji kelarutan senyawa hasil sintesis dibandingkan dengan asam sinamat standar

Kelarutan Pelarut _{Senyawa hasil}

sintesis

Asam sinamat (Anonim, 2001) Aquadest Sangat sukar larut Sangat sukar larut

Aquadest panas Larut Larut

Etanol Larut Mudah larut

Metanol Larut Mudah larut

Kloroform Larut Larut

Aseton Larut -

Dimetil sulfoksida Larut -

Berdasarkan data hasil uji kelarutan, senyawa hasil sintesis sangat sukar larut pada pelarut polar (aquadest), tetapi larut pada pelarut yang bersifat semipolar (etanol, metanol) dan non polar (kloroform). Kelarutan senyawa hasil sintesis pada aquadest meningkat akibat adanya pemanasan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(54)

Hasil uji kelarutan senyawa hasil sintesis dibandingkan dengan asam sinamat literatur dan terdapat kesamaan dalam hal kelarutan pada beberapa pelarut antara senyawa hasil sintesis dengan asam sinamat. Maka dari hasil uji ini semakin memperkuat bahwa senyawa hasil sintesis merupakan asam sinamat. 3. Uji titik lebur

Uji titik lebur senyawa hasil sintesis digunakan untuk mengetahui kemurnian senyawa hasil sintesis dan memastikan bahwa senyawa hasil sintesis berbeda dengan starting material-nya. Suatu senyawa dikatakan murni jika jarak leburnya tidak lebih dari 2°C. Dari hasil pemeriksaan titik lebur diketahui bahwa senyawa hasil sintesis mempunyai jarak lebur sebesar 132-133°C. Hasil ini menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis telah murni karena jarak lebur tidak lebih dari 2°C. Titik lebur senyawa hasil sintesis dari penelitian dibandingkan dengan titik lebur asam sinamat dan asam malonat standar sebagai uji kualitatif.

Tabel V. Titik lebur senyawa hasil sintesis dibandingkan dengan asam sinamat dan asam malonat standar

Senyawa Titik lebur

Asam sinamat standar 133°C

Asam malonat 135°C

Hasil sintesis 132-133°C

Berdasarkan literatur diketahui bahwa asam sinamat memiliki titik lebur 133°C dan titik lebur asam malonat 135°C (Anonim, 2001). Dari nilai titik lebur ini dapat disimpulkan bahwa senyawa hasil sintesis memiliki nilai titik lebur yang sama dengan titik lebur asam sinamat standar dan berbeda dengan titik lebur asam malonat. Maka dapat disimpulkan bahwa senyawa hasil sintesis adalah asam sinamat.

(55)

4. Kromatografi gas

Dalam penelitian ini, pemeriksaan kemurnian senyawa hasil sintesis menggunakan instrumen kromatografi gas yang dikombinasikan dengan spektrometri massa (GC-MS) dikarenakan beberapa keuntungan, salah satunya yaitu proses pemisahan dengan kromatografi gas dapat mengetahui kemungkinan adanya senyawa lain yang bercampur dengan senyawa hasil sintesis. Jika dari hasil pemisahan telah diperoleh senyawa yang murni, maka proses identifikasi senyawa hasil sintesis dapat dilanjutkan dengan elusidasi struktur untuk mengetahui senyawa hasil sintesis sesuai dengan molekul target atau tidak.

Gambar 18. Kromatogram kromatografi gas senyawa hasil sintesis

Dari gambar 18 dapat diketahui bahwa senyawa hasil sintesis hanya memiliki 1 puncak dengan waktu retensi 13,321 menit. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis telah murni. Kromatogram kromatografi gas ini memperkuat data uji titik lebur yang telah dilakukan sebelumnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(56)

D. Elusidasi Struktur Senyawa Hasil Sintesis 1. Interpretasi spektra ultraviolet

Elusidasi struktur menggunakan spektrofotometri ultraviolet dilakukan dengan mengukur panjang gelombang serapan maksimum senyawa hasil sintesis dalam pelarut etanol. Hal ini bertujuan untuk membandingkan panjang gelombang serapan maksimum senyawa hasil sintesis dengan panjang gelombang serapan maksimum asam sinamat yang diperoleh dari literatur.

O

OH

= Auksokrom = Kromofor

Gambar 19. Gugus kromofor dan auksokrom pada asam sinamat

Berdasarkan struktur diatas, asam sinamat memiliki gugus benzen. Benzen memiliki pita serapan didaerah ultraviolet dekat yaitu 230-270 nm. Selain itu, asam sinamat termasuk dalam senyawa enon, yaitu senyawa yang mengandung gugus karbonil dalam konjugasi dengan gugus etilen. Senyawa ini biasanya memiliki serapan pada 215-250 nm dan 310-330 nm (Silverstein, 1991). Senyawa enon yang menempel pada suatu gugus benzen akan menyebabkan terjadinya pergeseran batokromik (panjang gelombang serapan meningkat) karena terjadi perpanjangan gugus kromofor. Selain terdapat gugus kromofor, pada asam sinamat juga terdapat gugus auksokrom. Gugus hidroksi bertindak sebagai gugus

(57)

auksokrom, dimana gugus ini dapat mempengaruhi intensitas serapan senyawa yang diukur.

Gambar 20. Spektra ultraviolet senyawa hasil sintesis

Spektra diatas menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis memiliki panjang gelombang serapan maksimum sebesar 274 nm. Berdasarkan literatur dinyatakan bahwa panjang gelombang serapan maksimum asam sinamat dalam pelarut etanol sebesar 273 nm (Anonim, 2001). Panjang gelombang serapan maksimum yang diperoleh dari penelitian ini masih berada dalam rentang panjang gelombang yang diperbolehkan yaitu ± 2 nm. Maka dapat disimpulkan bahwa serapan maksimum senyawa hasil sintesis masih berada dalam rentang panjang gelombang serapan maksimum asam sinamat standar.

2. Interpretasi spektra inframerah

Spektra inframerah digunakan untuk mengetahui keberadaan gugus-gugus fungsional dari suatu senyawa. Dengan diketahuinya gugus-gugus fungsional akan membantu dalam penentuan struktur senyawa hasil sintesis. Untuk mengetahui