• Tidak ada hasil yang ditemukan

LAPORAN HASIL PENELITIAN HIBAH PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL DIPA UNIVERSITAS BRAWIJAYA TAHUN 2010

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "LAPORAN HASIL PENELITIAN HIBAH PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL DIPA UNIVERSITAS BRAWIJAYA TAHUN 2010"

Copied!
7
0
0

Teks penuh

(1)

LAPORAN HASIL PENELITIAN

HIBAH PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL

DIPA UNIVERSITAS BRAWIJAYA

TAHUN 2010

Judul : KONVERSI SATU TAHAP SENYAWA SITRONELAL

DARI MINYAK SEREH MENJADI MENTOL

MENGGUNAKAN KATALIS MULTIFUNGSI Ni-ZnBr2/γ-ALUMINA (Sebagai Upaya Biodiversifikasi Minyak Atsiri Tanaman Sereh Menjadi Produk Senyawa Farmasetikal)

Ketua : Elvina Dhiaul Iftitah, S.Si, M.Si Anggota : Dra. Sri Wardhani, M.Si

Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional Melalui DIPA Universitas Brawijaya berdasarkan

No.0114/023-04.2/XV/2010, Tanggal 31 Desember 2009 dan Berdasarkan SK Rektor Nomor : 035A/SK/2010 Tanggal 12 Februari 2010

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2010

(2)
(3)

RINGKASAN

Telah dilakukan sintesis mentol dari sitronelal melalui satu tahap reaksi menggunakan katalis ganda ZnBr2/γ-alumina dan Ni/γ-alumina dan studi katalis multifungsi Ni-ZnBr2/γ- lumina. Pengaruh temperatur, durasi reaksi, dan perbandingan durasi aliran gas N2 dan H2 terhadap konversi, selektivitas dan stereoselektivitas mentol dipelajari untuk memperoleh kondisi optimal sintesis sitronelal menjadi mentol. Sintesis dalam dua tahap reaksi juga dilakukan untuk membandingkan selektivitas dan stereoselektivitas produk mentol.

Penelitian dilakukan dengan terlebih dahulu mengisolasi sitronelal dari minyak sereh dengan distilasi fraksinasi pengurangan tekanan. Sitronelal diperoleh pada temperatur 110-120 °C dan tekanan 3 cmHg. Preparasi katalis dilakukan melalui tahap impregnasi prekursor logam (garam dari logam) terhadap pengemban γ-alumina dalam pelarut metanol, penguapan pelarut, pengeringan, kalsinasi dan reduksi (hanya untuk Ni/γ-alumina. Karakterisasi katalis dilakukan dengan XRF, XRD, dan uji keasaman melalui metode gravimetri dengan adsorpsi piridin. Katalis yang diperoleh diaplikasikan pada sintesis mentol dari sitronelal dengan variasi perbandingan lama aliran gas N2 terhadap H2 adalah 1 jam N2 : 5 jam H2, 2 jam N2 : 4 jam H2, 3 jam N2 : 3 jam H2, 4 jam N2 : 2 jam H2 dan 5 jam N2 : 1 jam H2, pada temperatur 150 dan 200 °C. Produk reaksi dianalisis menggunakan GC, GC-MS, dan FT-IR.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa katalis ganda ZnBr2/γ-alumina dan Ni/γ-alumina mampu mengkatalisis sintesis mentol melalui satu tahap reaksi. Kondisi optimal reaksi dengan katalis ganda tersebut diperoleh dengan perbandingan durasi aliran gas 1 jam N2 : 5 jam H2, pada temperatur 200 oC, dan durasi reaksi 6 jam. Pada kondisi optimal tersebut, konversi sitronelal menjadi mentol sebesar 74,82%, selektivitas mentol adalah 13,57%, dengan stereoselektivitas terhadap (-)-mentol sebesar 68,90%. Perbandingan persen relatif masing-masing produk isomer (-)-mentol, (+)-neomentol, (+)-isomentol, (+)-neoisomentol berturut-turut adalah 8,04 : 2,08 : 0,92 : 0,63; dengan perbandingan stereoselektivitas masing-masing produk isomer berturut-turut sebesar 68,9 : 17,85 : 7,86 : 5,38. Sintesis dalam dua tahap reaksi, produk siklisasi terbaik diperoleh pada temperatur 150 oC dan durasi reaksi 240 menit. ZnBr2/γ-alumina aktif dan selektif terhadap (+)-sitronelal menghasilkan produk isopulegol dengan selektivitas sebesar 72,54%. Sedangkan produk hidrogenasi terbaik diperoleh pada temperatur 180 oC dan durasi reaksi 240 menit yang memberikan selektivitas produk mentol sebesar 86,46%, dan perbandingan masing-masing isomer untuk (-)-mentol : (+)-neo-mentol : (+)-iso-mentol : (+)-neoiso-mentol sebesar 74,24 : 15,26 : 9,80 : 9,62.

Kata kunci : siklisasi, hidrogenasi, sitronelal, isopulegol, katalis Ni/alumina, katalis ZnBr2/ γ-alumina

(4)

SUMMARRY

Synthesis of menthol from citronellal through one-step reaction was investigated over ZnBr2/γ-alumina and Ni/γ-alumina as catalyst. The effects of temperature, time reaction, and ratio of gas flow duration of N2 to H2 over conversion, selectivity, and stereoselectivity of menthols were studied to obtain optimum condition of the synthesis.

The research was done by isolating the citronellal from the citronella oil by fractional distillation at reduced pressure. Citronellal was obtained at 110 - 120 °C and 3 cmHg. The catalysts were prepared through several steps prior to characterization. The catalyst preparation consists of metal precursor impregnation to γ-alumina support in a methanol solution, solvent evaporation, drying, calcination, and reduction as an additional step for Ni/γ-alumina. The quantitative determination of total acid was done by gravimetric method with pyridine as probe molecule. The characterization of ZnBr2/γ-alumina and Ni/γ-alumina crystallinity was carried out by XRD. The quantitative determination of metal absorbed both Zn and Ni was conducted by XRF. The catalysts were applied to synthesis of menthol from citronellal through one-step reaction by varying the ratio of gas flow duration of N2 to H2. The reaction was conducted at 150 dan 200 °C for six hours. The products were analyzed by GC, GC-MS, and FT-IR.

The result shows that dual catalyst system of ZnBr2/γ-alumina and Ni/γ- alumina was able to catalyze synthesis of menthol through one-step reaction. The optimum condition obtained at 200 °C for six hours with the ratio of gas flow duration of N2 to H2 obtained at an hour of N2 and five hours of H2. The conversion of citronellal to menthol at those conditions was 74,82% and the selectivity to menthols was 13,57%. The ratio of relative concentration between isomer products, (-)-menthol : (+)-neomenthol : (+)-isomenthol : (+)-neoisomenthol, was 8.04 : 2.08 : 0.92 : 0.63 respectively. While, the ratio of stereoselectivity between them was 68.9 : 17.85 : 7.86 : 5.38 respectively.

(5)

DAFTAR PUSTAKA

Allinger, L.N., Cava, P.M., De Jongh, D.C., and Steven,L.C., 1976, Organic Chemistry, Edisi kedua, Worth Publisher Inc., New York

Al Anshori, J., 2008, Sintesis Mentol dari Pulegol (Produk Hidrolisis Pulegil Asetat) Dikatalisis Ni/γ-Al2O3, Tesis Program Pascasarjana UGM, Yogyakarta

Arvela-Paivi Maki, Kumar, N., Nieminen, V., Sjoholm, R., Salmi, T., Murzin, D.Y., 2004, Cyclization of citronellal over zeolites and mesoporous materials for production of isopulegol, Journal of Catalyst., 225, 155-169

Atkins, P.W, 1997, Kimia Fisika, Penerbit Erlangga, jilid 2, edisi ke-4, Jakarta

Augustine, R.L., 1996, Heterogeneous Catalyst for the Synthetic Chemist, Marcel Dekker Inc., New York

Azmi, U., 2005, Preparasi dan Karakterisasi Katalis Ni/Zeolit untuk Hidrogenasi Eugenol, Skripsi Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta

Cahyono, E., 2009, Analysis of the Enantiomers Ratio of Citronellal Using Enantioselective Gas Chromatography, International Chemistry Seminar: Palm Oil and Sustainable Chemistry, Yogyakarta

Campbell, I.M., 1988, Catalysis on Surfaces,

Chapman and Hall, London Chuah, G. K., Liu, S. H., Jaenicke, S., and Harrison L. J., 2001, Cyclisation of Citronellal to Isopulegol Catalysed by Hydrous Zirconia and Other Solid Acids, Journal of Catalyst., 200, 352-359

Dolev, A., Shter, G.E., Grader, G.S., 2003, Synthesis and Structural Characterization of Pt/amorphous Al2O3 Catalyst, J.Catal., 214, 146-152

Farida, N, 2009, Sintesis mentol dari sitronelal menggunakan katalis ganda 15% ZnBr2/γ-alumina dan Ni/γ-ZnBr2/γ-alumina, Skripsi, FMIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Fleischer, J., Bauer, K., Hopp, R., DE 2109456, Haarmann&Reimer, 1971. Gates, B.C., 1992, Catalytic Chemistry, Edisi pertama, John Wiley and Sons, New York

Ginting, M., 1998, Preparasi Katalis Logam Ni-Zeolit untuk Reaksi Hidrogenasi Asam Lemak Tidak Jenuh dalam Minyak Kelapa, Tesis Program Pasca Sarjana UGM, Yogyakarta

Guenther, E., 1990, Minyak Atsiri, Penerjemah S.Ketaren dan R. Mulyono J., Jilid IV A, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta

Hammet, L. P., 1970, Physical Organic Chemistry, Second edition, McGraw-Hill, Kogasuka Ltd., Tokyo

Hoelderich, W.F., 2000, ‘One-pot’ reactions: a contribution to environmental protection, Appl. Catal. A: General, 194 –195 (2000) 487–496

(6)

Iftitah, E.D., 2004, Sintesis Isopulegol dari (+)-Sitronelal Menggunakan Katalis Zn/γ-Alumina, Tesis Program Pascasarjana UGM, Yogyakarta

Iosif, F., Coman, S., Parvulescu, V., Grange, P., Delsarte, S., Vos, D. D., and Jacobs, P., 2004, Ir-Beta zeolit as a heterogeneous catalyst for the one-pot transformation of citronellal to menthol, Journal : Chem. Commun., 1292-1293

Johnson, B. F. G., 1980, Transition Metal Clusters, Edisi pertama, John Wiley & Sons, Ltd, New York

Kemala, S., C. Indrawanto, dan L. Mauludi, 1990. Peluang Pasar dan Potensi Pengembangan Minyak Atsiri Indonesia. Edsus. Littro Vol. I (1), 5-10

Ketaren, R.S., 1990, Minyak Atsiri, Jilid IV, Penerbit Universitas Indonesia

Leffingwell, J. C., and Shackelford, R. E., 1974, Laevo-Menthol-Synthesis and Organoleptic Properties, Cosmetics and Perfumery, 89(6), 69-89

Li, G., Hu, L., and Hill, M., 2006, Comparison of Reducibility and Stability of Alumina-Supported Ni Catalyst Prepared by Impregnation and Co-Presipitation, Appl. Catal. A: General, 301, 16-24

March, J., 1992, Advanced Organic Chemistry : Reactions, Mechanisms and Structure, 4th ed., John Wiley & Sons, New York

May, M., Navarrete, J., Asomoza, M., dan Gomez, R., 2007, Tailored mesoporous alumina prepared from different aluminum alkoxide precursors, J. Porous Mater, 14:159–164

Milone, C., Gangemi, C., Neri, G., Pistone, A., dan Galvagno, S., 2000, Selective one step Synthesis of (-)-menthol from (+)-citronellal on Ru Supported on modified SiO2, Appl. Catal. A: General, 199, 239-244

Milone, C., Gangemi, C., Neri, G., Pistone, A., and Galvagno, S., 2002, Isomerisation of (+)citronellal over Zn(II) supported catalysts, Appl.Catal. A: General, 233, 151-157

Nakatani and Kawashima, 1978, Synthesis of isopulegol, Japan Patent Application, No. JP-A-53-116348

Otsuka, S., Tani, K., Yamagata, T., Akutagawa, S., Kumobayashi, H., Yagi, M., EP 68506, Takasago, 1972

Pachenkov, G.M., and Lebedev, V.P., 1976, Chemical Kinetics and Catalysis, Edisi pertama, MIR Publisher, Moscow

Ravasio, N., Poli, N., Psaro, R., Saba, M., and Zaccheria, F., 2000, Bifunctional copper catalysts. Part II. Stereoselective synthesis of (-)-menthol starting from (+)-citronellal, Topics in Catalysis, 13, 195-199

Rosman, R., 2007, Biosintesis Mentol pada Berbagai Periode Pencahayaan Tanaman Mentha (Mentha piperita L.), Jurnal Littri, 13(1), 8-13

(7)

Sigma-Aldrich, 2006, Catalog Handbook of Fine Chemicals, Aldrich Chemical Company

Simpson, P., 1994, Basic Concepts in Organic Chemistry: A Programmed Learning Approach, First Edition, Chapman and Hall, London

Smith, G.W. and Notheisz, F., 1999, Heterogenous Catalyst in Organic Chemistry, Academic Press, San Diego, California

Smith, M.B., and March, J., 2001, March’s Advance Organic Chemistry: Reaction, Mechanisms, and Structure, 5th edition, John Wiley and Sons, Inc., New York

Tateiwa, J., Kimura, A., Takasuka, M., and Uemura, A., 1997, Metal Cation exchanged Montmorillonite (Mn+-Mont)-catalysed carbonyl-ene-reactios, J.Chem. Soc., Perkin Trans.1, 2169-2174

Trasarti, A.F., Marchi, A.J., and Apesteguia, C.R., 2004, Highly Selective Synthesis of Menthols from Citral in a One-step Process, Journal of Catalyst, Elsevier. Inc 224, 484-488 Triyono, T., 2002, Kimia Katalis, Jurusan Kimia, FMIPA UGM, Yogyakarta

Valenzuela, M.A., Aguilar, G., Bosch, P., Armendariz, H., Salas, P., and Montoya, A., 1992, Effect of Calcium Addition on Zinc Aluminate Spinel, Catalysis Letters, 15:179-188

Virmani, O.P. dan Datta, S.C., 1971, Essential Oil of Cymbopogon winterianus (Oil of Citronella, Java), The Flavour Industry, 595-605

Wahini, 2009, Sintesis Mentol dari Sitronelal dengan Dua Tahap Reaksi Menggunakan Katalis 15% ZnBr2/γ-Al2O3 dan 15% Ni/γ-Al2O3, Skripsi, FMIPA UGM, Yogyakarta

Wang, S.G., and Lu, D.Q., 1998, Reforming of Methane with Carbon Dioxide over Ni/Al2O3 Catalyst: Effect Nickel Precursor, Appl. Catal. A: general 169, 271-280

Whindolz, 1976, The Merck Index, 9th Edition, Merck and Co. Inc., Rahway, N. Y., USA

Wijayanti, L.W., 2004, Isolasi Sitronelal, Sitronelol, dan Geraniol dari Minyak Sereh Wangi dengan Distilasi Fraksinasi Pengurangan Tekanan Serta Sintesis Hidroksisitronelal, Tesis Program Pascasarjana UGM, Yogyakarta

Wijesekera, R.O.B., 1973, The Chemical Composition Analysis of Citronella Oil, Journal of National Science Council of Sri Lanka

Yadav, G.D. and Nair, J.J, 1998, Isomerization of Citronellal to Isopulegol Using Electrically Engineered Sulfated Zirconia-Carbon Molecular Sieve Composite Catalysts UDCat-2

Yuntong, N., Chuah, G. K., and Jaenicke, S., 2006, Domino-cyclisation and hydrogenation of citronellal to menthol over bifunctional Ni/Zr-Beta and Zr-beta/Ni-MCM-41 catalyst, Journal: Chem. Commun., 790-792

Yuntong, N., Niah, W., Jaenicke, S., and Chuah, G.K., 2007, Synthesis of Menthol from Citronellal over Bifunctional Ni/Zr-Beta and Zr-Beta/Ni-MCM-41 Catalysts, J. Catal., 248:1-10

Referensi

Dokumen terkait

Hasil analisa data menunjukkan bahwa implementasi kebijakan walikota tentang pelimpahan sebagian wewenang kepada kecamatan untuk melaksanakan sebagian urusan otonomi

Lokasi penelitian berada di Kabupaten Sidoarjo, sedangkan situs penelitian di ruang PATEN Kecamatan Krian. Alasan peneliti memilih situs penelitian yaitu karena Kecamatan

Penelitian menunjukkan proses restrukturisasi organisasi perangkat daerah di Kabupaten Kolaka Utara khususnya dalam redesain kelembagaan Kecamatan Tiwu dan Kecamatan

Abstrak – Bauran Pemasaran yang Mempengaruhi Loyalitas Konsumen di Hotel Garden Palace Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh bauran pemasaran terhadap loyalitas

Dari kesulurahan skor yang didapat maka penulis menyimpulkan bahwa yang menjadi faktor keputusan konsumen untuk menginap d Hotel Pangeran Pekanbaru Yaitu faktor Produk,

Berdasarkan hasil dan pembahasan penelitian ini disimpulkan ada perbedaan hasil belajar Biologi yang dibelajarkan dengan model inkuiri sains berbantuan mind mapping

Pada penelitian ini ditemukan karakteristik RPP yang meliputi: (1) unsur dan urutan RPP disesuaikan berdasarkan rumusan yang dibuat oleh BSNP, (2) memuat secara

Mekanisme dalam sistem antar jemput tabungan pada PT BPRS Hikmah Wakilah kantor pusat, Banda Aceh telah sesuai dengan nilai-nilai syari’ah yaitu dalam melakukan