SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA PIRAZOLIN 5-(2BROMOFENIL)-3-(NAFTALENIL)-4,5-DIHIDRO-1H-PIRAZOL
Annisa Indah Reza1, Nur Balatif2, Jasril2
1Mahasiswa
Program S1 Kimia FMIPA-Universitas Riau
Jurusan Kimia FMIPA-Universitas Riau
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau
Kampus Binawidya, Pekanbaru, 28293, Indonesia
[email protected]
2Dosen
ABSTRACT
Pirazoline derivatives, 5-(2-bromophenyl)-3-(naphthalenyl)-4,5-dihydro-1H-pyrazole
was synthesized through cyclization reaction between chalcone (E)-3-(2-bromophenyl)1-(naphthalenyl)prop-2-enon and hydrazine hydrate using acetic acid glacial as catalyst
under microwave irradiation. Its strucure was characterized using spectroscopy UV, IR,
1
H-NMR, 13C-NMR and MS. Compound showed yield of 71.94%. The 1H-NMR
spectrum showed the characteristic of HA, HB, Hx protons in pyrazoline at δ 3,11; 3,86;
and 5,33 ppm respectively.
Keywords: 2-Pyrazoline, chalcone, hydrazine hydrate, microwave irradiation
ABSTRAK
Turunan pirazolin, 5-(2-bromofenil)-3-(naftalenil)-4,5-dihidro-1H-pirazol telah
disintesis melalui reaksi siklisasi antara kalkon (E)-3-(2-bromofenil)-1-(naftalenil)prop2-enon dengan hidrazin hidrat menggunakan katalis asam asetat glasial dibawah iradiasi
gelombang mikro. Struktur senyawa pirazolin dikarakterisasi menggunakan
spektroskopi UV, IR, 1H-NMR, 13C-NMR dan MS. Rendemen yang dihasilkan sebesar
71,94%. Spektrum 1H-NMR menunjukkan adanya proton khas HA, HB, Hx dari pirazolin
secara berurutan pada δ 3,11; 3,86; dan 5,33 ppm.
Kata kunci: 2-Pirazolin, kalkon, hidrazin hidrat, iradiasi gelombang mikro
PENDAHULUAN
Pirazolin merupakan senyawa
heterosiklik lingkar lima dengan dua
atom nitrogen saling berdekatan di
dalam cincinnya yang dilaporkan
memiliki beragam aktivitas biologis
seperti antibakteri (Gupta et al., 2010),
antidepresi (Palaska et al., 2001),
Repository FMIPA
antikanker (Kumar et al., 2013),
antikonvulsan (Siddiqui et al., 2010) dan
antiinflamasi (Borsoum & Girgis, 2008).
H
1N
5
4
N2
3
Gambar 1. Struktur pirazolin
(Sumber: Sumardjo, 2009)
1
Pirazolin
diklasifikasikan
ke
dalam golongan alkaloid tetapi jarang
ditemukan di alam. Salah satu metode
preparatif untuk sintesis pirazolin yang
umum dikenal adalah reaksi siklisasi
antara keton α, β tak jenuh atau keton α,
β epoksi dengan hidrazin dan
turunannya (Sakthinathan et al., 2012).
Teknik sintesis menggunakan
energi
dari
gelombang
mikro
merupakan salah satu cara sintesis
modern yang mampu mempercepat
reaksi kimia 1000 kali lebih cepat
dibandingkan menggunakan energi dari
pemanasan konvensional (Langa et al.,
1997)
Agrawal et al (2011) berhasil
mensitesis senyawa analog 2-pirazolin
tersubsitusi gugus naftalen (C3) dan aril
(C5), sedangkan senyawa pirazolin
menggunakan naftalen dan gugus fenil
tersubsitusi Cl, OH dan amina (Azarifar
& Shaebanzadeh, 2002) juga berhasil
disintesis
dan
dikarakterisasi
menggunakan spetroskopi IR, NMR dan
MS. Hariyanti (2014) juga telah
mensintesis
senyawa
pirazolin
tersubsitusi
p-bromofenil
(C5).
Penelitian ini berusaha mensintesis
senyawa analog 2-pirazolin tersubsitusi
o-bromofenil (C5) dan gugus naftalenil
(C3).
METODE PENELITIAN
spektrofotometer UV (Genesys 10SUVVIS
v4.002
2L9N175013),
spektrofotometer FTIR (Shimadzu, IR
Prestige-21), spektrometer NMR (JEOL
JNM ECA-500 MHz), spectrometer
massa
(LC-MS
Mariner
Biospectrometry), peralatan sintesis
yang umum digunakan di Laboratorium
Sintesis Organik.
Bahan-bahan yang digunakan
dalam
penelitian
ini
adalah
1-asetilnaftalen
(Merck),
2bromobenzaldehid (Merck), natrium
hidroksida (Merck), asam klorida
(Merck), hidrazin hidrat (Merck), asam
asetat glasial (Merck), indikator
universal, plat KLT GF254, etanol
absolut, metanol, etil asetat, n-heksan,
kloroform, DCM dan akuades.
b. Rancangan Penelitian
Sintesis dilakukan dalam 2 tahapan
reaksi
dengan
terlebih
dahulu
mensintesis
kalkon
melalui
kondensasi
Claisen-Schmidt
menggunakan
senyawa
awal
1-asetilnaftalen
dan
2bromobenzaldehid dengan katalis basa
(NaOH). Kalkon yang diperoleh
selanjutnya direaksikan dengan hidrazin
hidrat untuk menghasilkan senyawa
analog 2-pirazolin. Pembentukan kedua
senyawa tersebut dapat dilihat pada
skema berikut:
a. Alat dan Bahan
Alat-alat yang akan digunakan
dalam penelitian ini adalah microwave
Samsung ME109F, alat pengukur titik
leleh Fisher Johns (SMP 11-Stuart),
lampu 254/366 nm (Camag), HPLC
(Shimadzu LC Solution jenis kolom
Shim-pack VP-ODS dengan panjang
dan diameternya yaitu 150x4,6 mm),
Repository FMIPA
2
Gambar 2. Sintesis senyawa kalkon dan pirazolin
(Sumber : Hariyanti, 2014)
c. Sintesis senyawa kalkon
Sebanyak 5 mmol 1-asetinaftalen
ditempatkan dalam wadah Erlenmeyer
250 mL, kemudian ditambahkan 7,5 mL
etanol absolut. Setelah itu, sebanyak 5
mmol 2-bromobenzaldehid dan 5 mL
NaOH 1N ditambahkan ke dalam
Erlenmeyer. Campuran ini diiradiasi
gelombang mikro selama 1-3 menit
dengan daya 180 Watt. Reaksi dipantau
melalui uji KLT setiap 1 menit. Setelah
itu, sebanyak 10 mL akuades dingin
ditambahkan kedalam campuran dan pH
campuran
dinetralkan
dengan
menambahkan asam klorida 1N.
Campuran
kemudian
didiamkan.
Endapan yang terbentuk disaring dan
dicuci dengan akuades dan n-heksan
dingin,
kemudian
direkristalisasi
dengan etil asetat.
d. Sintesis senyawa pirazolin
Sebanyak 1 mmol kalkon
ditempatkan dalam tabung reaksi
bertutup kemudian dilarutkan dengan
15 mL etanol absolut. Selanjutnya
Repository FMIPA
hidrazin hidrat sebanyak 11 mmol dan
5 tetes asam asetat glasial ditambahkan
ke dalam tabung.
Campuran ini
diiradiasi gelombang mikro selama 1-2
menit. Reaksi dipantau melalui uji KLT
setiap 1 menit. Campuran didinginkan
sampai terbentuk endapan. Endapan
yang terbentuk disaring, dicuci dengan
n-heksan dan divakum hingga kering.
Senyawa
yang
diperoleh
diuji
kemurniannya melalui uji KLT, titik
leleh dan analisis HPLC. Senyawa
murni kemudian dikarakterisasi dengan
spektroskopi UV, IR, NMR dan MS.
HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Analisis fisik
Senyawa pirazolin dibentuk
melalui reaksi siklisasi hidrazin hidrat
dengan kalkon hasil sintesis. Waktu
sintesis yang diperlukan menandakan
lamanya proses siklisasi tersebut
berlangsung dibawah iradasi gelombang
mikro yaitu 1-2 menit.
3
Sintesis yang telah dilakukan
menghasilkan
senyawa
pirazolin
dengan rumus molekul C19H15BrN2 dan
berat molekul sebesar 350,0419.
Senyawa pirazolin berupa kristal
berwarna putih dengan berat sebesar
0,2518 g dan rendemen yang dihasilkan
sebesar 71,94%. Sifat fisik dari senyawa
pirazolin yang dihasilkan dapat dilihat
pada Tabel 1.
Struktur senyawa pirazolin yang
telah
murni
dikarakterisasi
menggunakan spektroskopi UV-VIS,
FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR dan MS.
b. Karakterisasi senyawa
Struktur senyawa pirazolin yang
telah
murni
dikarakterisasi
menggunakan spektroskopi UV-VIS,
FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR dan MS.
Tabel : Sifat fisik senyawa pirazolin
Senyawa
Pirazolin
Rumus
molekul
C19H15BrN2
Berat
molekul
350,0419
Analisis kemurnian senyawa
pirazolin dilakukan menggunakan KLT,
titik leleh, dan HPLC. Analisis
kemurnian dengan KLT dilakukan
menggunakan eluen yang bervariasi dan
perbandingan yang berbeda. Senyawa
kalkon menunjukkan satu noda pada
plat KLT. Noda pada KLT diamati
dengan bantuan lampu UV (λ 254 nm
dan 366 nm). Analisis kemurnian
dengan titik leleh menunjukkan
bahwaketiga senyawa tersebut memiliki
range titik leleh sebesar 2°C. Analisis
kemurnian
senyawa
kalkon
menggunakan HPLC menunjukkan
adanya puncak dominan pada tR= 14,5
menit (239 nm dan 341 nm).
Berdasarkan data analisis kemurnian
tersebut menunjukkan bahwa senyawa
pirazolin telah murni.
Gambar 3. Struktur dan penomoran
senyawa pirazolin
Repository FMIPA
Warna
Putih
Rendemen
(%)
71,94
Titik leleh (ºC)
102-104
Spektrum
UV
senyawa
pirazolin
memperlihatkan
adanya
serapan maksimum pada  225 dan 317
nm. Berdasarkan
nilai serapan
maksimum
senyawa
tersebut
menunjukkan adanya ikatan rangkap
terkonjugasi (William & Flemming,
1980).
Spektrum IR senyawa pirazolin
memperlihatkan adanya serapan pada
bilangan
gelombang
3328
cm-1
menunjukkan adanya gugus N-H.
Serapan pada bilangan gelombang 1592
cm-1 menunjukkan adanya gugus C=N.
Serapan pada bilangan gelombang 1319
cm-1 menunjukkan adanya gugus C-N
dan 565 cm-1 menunjukkan keberadaan
gugus C-Br.
Gugus C=C alkena
aromatik pada senyawa pirazolin
terdapat pada bilangan gelombang 1465
cm-1. Gugus C-H aromatik dan alifatik
berturut-turut
diperlihatkan
pada
serapan bilangan gelombang 3053 cm-1
dan 2861 cm-1. Data IR ini juga
dibandingkan dengan analog pirazolin
hasil sintesis Hariyanti (2014) dengan
posisi gugus yang berbeda.
4
Tabel 2: Interpretasi data 1H-NMR dan 13C-NMR senyawa pirazolin
Nomor
atom
1
2
3
4
δH (ppm)
δC (ppm)
-
151,9
HA 3,11 (dd, 1H, JAX = 9 Hz dan JAB = 16 Hz)
42,8
HB 3,83 (dd, 1H, JBX = 10 Hz dan JBA = 16 Hz )
5
1'
2'
3'
4'
5'
6'
1''
2''
3''
4''
5''
6''
7''
8''
9''
10''
HX 5,33 (t, 1H, JXB = 10 Hz dan JXA = 9,5 Hz)
7,51 (dd, 2H)
7,15 (td, 1H)
7,43 (t, 1H)
7,51 (dd, 2H)
7,86 (d, 1H)
7,33 (t, 1H)
7,82 (d, 1H)
7,69 (d, 1H)
7,58 (t, 2H)
7,58 (t,2H)
9,19 (d,1H)
-
Tabel 2 di atas menunjukkan
interprestasi data NMR lengkap dari
senyawa pirazolin. Spektrum 1H-NMR
senyawa pirazolin menunjukkan bahwa
jumlah proton dari senyawa tersebut
sesuai dengan yang diharapkan.
Pergeseran kimia yang khas spin sistem
ABX ditujukkan pada δ 5,33 (HX), 3,83
ppm (HB) dan 3,11 ppm (HA)
menunjukkan proton H pada posisi C-4
dan C-5 cincin pirazolin.
Repository FMIPA
62,7
141,5
123,1
130,9
128,5
127,4
129,1
129,7
126,1
124,9
127,4
128,0
127,0
127,1
128,0
134,1
133,0
sementara Hx muncul dalam puncak
triplet. Tetapan coupling untuk masingmasing proton tersebut adalah Hx (JXB=
10 Hz dan JXA = 9,5 Hz), HB (JBX = 10
Hz dan JBA = 16 Hz) dan HA (JAX = 9
Hz dan JAB = 16 Hz). Pergeseran kimia
pada δ 9,19 ppm (d,1H), δ 7,86 ppm (d,
1H) dan δ 7,82 ppm (d, 1H) berturutturut memperlihatkan proton pada C-8’’
dan C-2’’yang mencul di area
downfield. Pergeseran kimia pada δ
7,82 ppm dan δ 7,69 ppm menunjukkan
proton pada posisi C-4’’ dan C-5’’
dengan puncak doublet. Pergeseran
5
kimia pada δ 7,58 ppm menunjukkan
proton pada posisi C-6’’ dan C-7’’.
Pergeseran kimia pada δ 7,51 ppm
dengan puncak doublet of doublet
menunjukkan proton pada posisi C-3’
dan C-6’. Pergeseran kimia pada δ 7,43
ppm
dengan
puncak
triplet
menunjukkan proton pada posisi C-5’
sedangkan δ 7,15 ppm mewakili proton
pada C-4’ dengan puncak triplet of
doublet .
Spektrum 13C-NMR senyawa
pirazolin
menunjukkan
adanya
pergeseran kimia pada δ 151,9 ppm
(C=N), δ 42,8 ppm dan δ 62,7 ppm dari
cincin C-4 dan C-5 pirazolin serta δ
123,1 ppm dari C-Br. Interpretasi
keselurahan data NMR dapat dilihat
pada Tabel 2.
Spektrum MS menunjukkan ciri
khas adanya atom Br dalam senyawa
yang ditandai dengan puncak ion
melekul kembar perbandingan 1:1
untuk isotop 79Br dan 81Br (Supratman,
2009). Dua puncak ion molekul tersebut
pada (m/z) [M-H]+ 349,2994 dan
351,2969.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yag
telah dilakukan, maka dapat diambil
kesimpulan bahwa senyawa pirazolin
diperoleh melalui reaksi siklisasi
menggunakan katalis asam asetat glasial
dengan teknik iradiasi gelombang
mikro. Rendemen yang dihasilkan yaitu
71,94%.
Hasil
karakterisasi
menggunakan spektroskopi UV, IR, 1HNMR, 13C-NMR dan MS menunjukkan
bahwa senyawa yang diperoleh dari
hasil penelitian adalah murni dan
merupakan senyawa pirazolin dengan
struktur yang diharapkan.
Repository FMIPA
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima
kasih kepada pembimbing penelitian
Bapak Prof. Jasril,M.S dan Ibu Nur
Balatif, Apt beserta seluruh pihak yang
telah mambantu sehingga penelitian ini
dapat diselesaikan.
DAFTAR PUSTAKA
Agrawal, M., Sonar, P.K., & Saraf, S.K.
2011. Synthesis Of 1,3,5Trisubtituted Pyrazoline Nucleus
Containing
Compounds
and
Screening
or
Antimocrobial
Activity. Medicinal Chemistry
Research. 21: 3376-3381.
Azarifar, D., & Shaebanzadeh, M. 2002.
Synthesis and Characterization of
New 3,5-Dinaphthyl Substituted
2-Pyrazolines and Study of Their
Antimicrobial Activity. Molecules
Journal. 7: 885-895.
Borsoum, F.F. dan Girgis, A.S. 2008.
Facile Synthesis of Bis (4,5Dihydro-1H-Pyrazole-1Carboxamides) and Their ThioAnalogues of Potential PGE2
Inhibitory Properties. Europe
Jounal Medical Chemistry. 15:
1-6.
Gupta, R., Gupta, N. & Jain, A. 2010.
Improved Synthesis of Chalcone
and Pyrazoline under Ultrasonic
Irradiation. Indian Journal of
Chemistry. 49: 351-355.
6
Hariyanti, D. 2014. Sintesis Analog 4Bromo Pirazolin dari Kalkon Inti
Nafalen dengan katalis Asam dan
Uji
Aktivitasnya
sebagai
Antibakteri.
Skripsi.
Jurusan
Kimia, FMIPA Universitas Riau,
Pekanbaru.
Sakthinathan, S.P., Vanangamudi, G. &
Thirunarayanan,
G.
2012.
Synthesis, Spectral Studies and
Antimicrobial Activities of Some
2-Naphthyl
Pyrazoline
Derivatives. Elsevier Journal.
95: 693-700.
Kumar, N., Bhatnagar, A. & Dudhe, R.
2013. Synthesis of 3-(4,5Dihydro-1-Phenyl-5-Substituted
Phenyl-1H-Pyrazol-3-yl)-2HChromen-2-one Derivatives and
Evaluation of Their Anticancer
Activity. Arabian Journal of
Chemistry. 12: 1-10.
Siddiqui, A.M., Rahman, M.A.,
Shaharyar, M. & Mishra, R.
Synthesis And Anticonvulsant
Activity Of Some Substituted 3,5Diphenyl-2-Pyrazoline-1Carboxamide
Derivatives.
Chemical
Sciences
Journal.
34: 2-10.
Langa, F., Cruz, D.L., Hoz, D.L.A. &
Barra, D. 1997. Microwave
Irradiation: More Than Just for
Accelerating Reactions. Contempt
Organic Synthesis. 4: 373-386.
Supratman, U. 2009. Elusidasi Struktur
Senyawa
Organik.
UNPAD,
Bandung.
Palaska E., Aytemir M., Uzbay I.T. &
Erol D. 2001. Synthesis and
Antidepressant Activities of Some
3,5-Diphenyl-2-Pyrazolines.
Europe
Journal
Medicinal
Chemistry. 36(6): 539-543.
Repository FMIPA
William, D.H & Flemming I. 1980.
Spectroscopic
Methods
in
Organic
Chemistry.
Third
Edition. McGraw-Hill, New York.
7