sintesis, pemurnian, dan pencirian lauroil klorida

SINTESIS, PEMURNIAN, DAN PENCIRIAN LAUROIL
KLORIDA DARI ASAM LAURAT
DWI WIDYASTUTI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
ABSTRAK
DWI WIDYASTUTI. Sintesis, Pemurnian, dan Pencirian Lauroil Klorida dari
Asam Laurat. Dibimbing oleh KOMAR SUTRIAH dan MUHAMMAD FARID.
Klorida asam (RCOCl) adalah salah satu senyawa halida asam dan merupakan
senyawa antara untuk sintesis turunan asam lemak, yaitu sebagai bahan asilasi. Lauroil
klorida merupakan produk reaksi substitusi halogenasi asam laurat menggunakan tionil
klorida (SOCl2). Penggunaan tionil klorida memiliki keuntungan, yaitu hasil samping
yang terbentuk berwujud gas, rendemennya lebih besar, dan mudah digunakan. Percobaan
ini melalui 4 tahapan, yaitu sintesis, pemvakuman, pemurnian, dan pencirian oleh
perangkat spektofotometer inframerah transformasi fourier (FTIR). Optimalisasi reaksi
dilakukan dengan meragamkan waktu sintesis, yaitu 0.5, 1.5, 3, dan 5 jam, serta nisbah
mol asam laurat_tionil klorida 1:1.2, 1:3, dan 1:5. Parameter yang digunakan untuk
mengetahui tingkat keberhasilan sintesis adalah dengan teknik perbandingan 1800/1700
dengan mengukur nisbah absorbans senyawa pada bilangan gelombang 1800 cm-1 dan
1700 cm-1. Bilangan gelombang 1800 cm-1 mewakili serapan IR karbonil pada lauroil
klorida, sedangkan bilangan gelombang 1700 cm-1 mewakili IR karbonil pada asam
laurat. Aplikasi dari teknik ini dilakukan dengan membandingkan tinggi puncak serapan
di 1800 cm-1 dan 1700 cm-1 dengan cara menarik garis dari masing-masing garis dasar
spektrum (baseline). Kondisi optimum sintesis lauroil klorida didapatkan pada waktu
reaksi 1.5 jam dan nisbah mol asam laurat_tionil klorida 1:3. Akan tetapi, rendemen
tertinggi didapatkan pada saat kondisi waktu reaksi 1.5 jam dan nisbah mol 1:5, yaitu
sebesar 95.64%. Teknik sintesis terbaik adalah dengan menambahkan asam laurat ke
dalam tionil klorida.
ABSTRACT
DWI WIDYASTUTI. Synthesis, Purification, and Characterization Lauroyl
Chloride from Lauric Acid. Supervised by KOMAR SUTRIAH and MUHAMMAD
FARID.
Acid chloride (RCOCl) is one of acid halides and particularly used as
intermediate compound for making fatty acid derivatives, which is well known as
acylating agent. Lauroyl chloride is produced by substitution of halogenation lauric acid
using thionyl chloride (SOCl2). Thionyl chloride has advantages that only gaseous byproduct is formed, give a good yield, and easy to use. This research was conducted
through 4 steps which, i.e synthesizing, vacuuming, purifying, and characterizing by
Fourier-Transformed Infrared (FTIR). Reaction optimalization was conducted by time
variation (0.5, 1.5, 3, and 5 hours), and mole ratio (1:1.2, 1:3, and 1:5). The successful
degree of synthesis was measured by comparison technique 1800/1700 at 1800 and 1700
cm-1 wave number. The 1800 cm-1 wave number represented IR carbonyl absorbance of
lauroyl chloride, mean while 1700 cm-1 wave number represented IR carbonyl absorbance
of lauric acid. The technique application was conducted by comparing the absorbance
peak length at 1800 and 1700 cm-1. The optimum condition of lauroyl chloride synthesis
occurred at 1.5 hours and 1:3 mole ratio of lauric acid_thionyl chloride. However, the
highest yield occurred at 1.5 hours and 1:5 mole ratio of lauric acid_thionyl chloride,
which is 95.64%. The best technique for synthesis was conducted by adding lauric acid
into thionyl chloride.
SINTESIS, PEMURNIAN, DAN PENCIRIAN LAUROIL
KLORIDA DARI ASAM LAURAT
DWI WIDYASTUTI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
Judul
: Sintesis, Pemurnian, dan Pencirian Lauroil Klorida dari Asam Laurat
Nama : Dwi Widyastuti
NIM
: G44202069
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Drs. Komar Sutriah, M.Si
NIP 131950979
Drs. Muhammad Farid
NIP 132002064
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuann Alam
Institut Pertanian Bogor,
Dr. Drh. Hasim, DEA
NIP 131578806
Tanggal lulus :
PRAKATA
Alhamdulillahirobbilalamin. Berjuta syukur tercurahkan kepada Sang Maha
Pengasih dan Penyayang, Allah SWT atas limpahan karunia-Nya yang tak berbatas
sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Sintesis, Pemurnian,
dan Pencirian Lauroil Klorida dari Asam Laurat“. Karya ini disusun berdasarkan hasil
penelitian dari bulan September 2006 sampai Juli 2007, di Laboratorium Kimia Organik
dan Laboratorium Terpadu, Departemen Kimia FMIPA IPB.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Drs. Komar Sutriah, M.Si, dan Drs.
Muhammad Farid atas limpahan ilmu, bimbingan, pendanaan, dan motivasi selama
melakukan penelitian. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Dr Zainal Alim Mas’ud,
DEA dan Budi Arifin S.Si, yang telah banyak memberi saran dan arahan. Selain itu
penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak, Ibu, dan Mamas yang telah memberikan
doa, dukungan, semangat, dan kasih sayang kepada penulis, Seluruh staf dan laboran
kimia organik dan Laboratorium Terpadu, kak Noviyan Darmawan atas Sofware IR-nya,
pak Sabur atas pinjaman alatnya, om Em atas pinjaman alat rotavapornya, Ujel, Antie,
dan Sarah atas persahabatan yang luar biasa, teh Ai atas motivasinya, Me-run atas
pinjaman cartridge-nya, Mexindo 10 crew, Teddy yang selalu membantu merangkai alat
sintesis, Obie, Steven, Tesar, Tuti, dan teman-teman 39 atas persahabatan, perhatian,
ilmu, semangat yang diberikan, kebersamaan yang indah, serta semua pihak yang telah
memberikan dukungan kepada penulis. Tidak lupa kepada pak Happy Trenggono dan pak
Samsul Arifin atas motivasi dan pelatihan yang begitu luar biasa.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2007
Dwi Widyastuti
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 13 Mei 1984 sebagai anak kedua dari
tiga bersaudara dari pasangan H. Sukamno dan Hj. Sumiarni.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMUN 28 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus
Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru di Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor. Pada
tahun 2003, penulis aktif dalam kepanitiaan Mozaik Kimia dan aktif mengikuti berbagai
seminar akademik maupun non-akademik. Penulis juga aktif menjadi asisten praktikum
Kimia Lingkungan tahun ajaran 2005/2006 dan asisten Kimia Dasar tahun ajaran
2006/2007 untuk mahasiswa S1 Kimia. Penulis juga pernah melakukan praktik lapangan
di Laboratorium Quality Control PT Bristol Myers Squibb, Tbk, dari bulan Juni sampai
Agustus 2005.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR........................................................................................................vii
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................................vii
PENDAHULUAN.............................................................................................................1
TINJAUAN PUSTAKA
Klorida Asam....................................................................................................1
Asam Laurat......................................................................................................2
Lauroil Klorida..................................................................................................2
Sintesis Klorida Asam.......................................................................................3
Komponen Radas Sintesis.................................................................................3
FTIR..................................................................................................................3
Distilasi Vakum.................................................................................................4
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat..................................................................................................5
Metode...............................................................................................................5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan Awal Sintesis...................................................................................5
Optimalisasi Waktu Sintesis.............................................................................8
Penentuan Nisbah Mol......................................................................................9
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan.........................................................................................................10
Saran...............................................................................................................10
DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................................10
LAMPIRAN....................................................................................................................12
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Struktur asam laurat...............................................................................................2
2 Struktur lauroil klorida.......................................................................................... 3
3 Radas sintesis klorida asam...................................................................................3
4 Perangkat destilasi vakum.................................................................................... 4
5 Spektrum FTIR asam laurat (a) dan hasil sintesis dengan waktu reaksi
1.5 jam (b), 3 jam (c), dan 6.5 jam (d)....................................................................6
6 Spektum FTIR ragam sampel 1.75 g (a) dan 2.5 g (b)..........................................7
7 Spektrum FTIR palmitoil klorida..........................................................................7
8 Spektrum FTIR hasil sintesis dengan teknik penetesan
”tetes demi tetes”...................................................................................................7
9 Spektrum FTIR hasil sintesis dengan waktu reaksi 0.5 jam (a),
1.5 jam (b), dan 3 jam (c)......................................................................................8
10 Spektrum FTIR hasil sintesis dengan waktu reaksi 5 jam.....................................9
11 Grafik pengaruh waktu reaksi terhadap nisbah 1800/1700 ..................................9
12 Spektrum FTIR hasil sintesis dengan nisbah mol 1:3 (a), dan 1:5 (b)..................9
13 Spektrum FTIR hasil sintesis dengan nisbah mol 1:1.2 .....................................10
14 Grafik pengaruh nisbah mol asam laurat-tionil klorida terhadap
nisbah 1800/1700...............................................................................................10
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian (sampel dengan waktu reaksi 1.5 jam dan nisbah
mol 1:5)................................................................................................................13
2 Senyawaan yang dapat dihasilkan oleh klorida asam.........................................14
3 Mekanisme reaksi pembentukan klorida asam....................................................15
4 Data percobaan awal............................................................................................16
5 Data optimalisasi waktu sintesis..........................................................................16
6 Data penentuan nisbah mol..................................................................................16
7 Perangkat sintesis klorida asam………………………………………………...17
8 Perangkat FTIR....................................................................................................17
PENDAHULUAN
Minyak sawit merupakan salah satu hasil
pertanian yang sangat potensial untuk
dikembangkan. Indonesia merupakan negara
penghasil minyak sawit terbesar kedua di
dunia setelah Malaysia. Minyak sawit menjadi
salah satu komoditas ekspor andalan penghasil
devisa negara. Untuk itu, pemerintah
memberikan prioritas yang tinggi terhadap
pengembangan dan perluasan industri yang
mengolah
hasil
pertanian.
Untuk
meningkatkan kontribusi minyak sawit
terhadap kebutuhan dunia, diperlukan inovasi
dalam proses maupun penggunaan minyak
sawit tersebut.
Ketaren (1986) menyatakan bahwa
komposisi asam lemak minyak sawit antara
lain asam laurat, miristat, palmitat, stearat,
oleat, kaprilat, kaproat, dan linoleat.
Derivatisasi asam lemak dalam minyak sawit
menjadi klorida asam merupakan salah satu
bentuk inovasi dari minyak sawit.
Perkembangan industri yang pesat saat ini
berakibat pada tingginya kebutuhan terhadap
senyawa kimia yang sangat berguna dalam
penerapannya di industri. Oleh karena itu,
dibutuhkan senyawa kimia yang mampu
bereaksi dengan cepat sehingga proses
produksi dapat berjalan lebih efisien. Salah
satu caranya ialah melalui pembentukan zat
antara. Zat antara yang sering digunakan
adalah klorida asam.
Klorida asam mempunyai gugus pergi Cl
yang mudah diserang oleh air. Oleh karena
itu, tidak diharapkan klorida asam terdapat di
alam, khususnya dalam sel tumbuhan atau
hewan. Namun, derivat asam ini sangat
berharga dalam sintesis senyawa organik lain
karena sangat reaktif (Fessenden & Fessenden
1986). Gugus pergi Cl merupakan suatu nilai
tambah karena mudah digantikan oleh gugus
lain. Pembentukan senyawa antara dengan
gugus pergi yang baik diharapkan dapat
mempercepat jalannya reaksi sehingga akan
relatif lebih cepat dan efisien jika
dibandingkan
dengan
menggunakan
trigliserida atau asam lemak. Amaludin (2007)
menyatakan bahwa konversi asam lemak
menjadi amina sekunder melalui lintas klorida
asam dan amina primer menjadi prosedur
alternatif yang dipilih, hal ini dikarenakan
kecepatan dan kemudahan proses yang
dilakukan. Aplikasi klorida asam sebagai
senyawa perantara terdapat dalam industri
pangan, kertas, antiseptik, insektisida, cat,
plastik, farmasi, tekstil, pelarut, dan lain-lain.
Sudarmiko (1995) melaporkan pembuatan
lauroil klorida dari reaksi antara asam laurat
dengan tionil klorida pada suhu ± 50 °C
selama 6.5 jam, lalu menjadi 80 °C selama 1.5
jam menghasilkan lauroil klorida sebesar
97.4%. Penelitian ini bertujuan mensintesis
lauroil klorida yang berasal dari asam laurat
serta menentukan waktu optimum dan nisbah
mol asam laurat berbanding tionil klorida
yang tepat dari sintesis tersebut. Produk
sintesis dimurnikan dengan distilasi vakum
dan dicirikan dengan Spektrofotometer
Inframerah Transformasi Fourier (FTIR).
TINJAUAN PUSTAKA
Klorida Asam
Halida asam (RCOX) adalah turunan asam
lemak, karena tergantinya gugus hidroksil
oleh halogen. Klorida asam (RCOCl) adalah
salah satu senyawa halida asam yang paling
banyak diketahui dan merupakan senyawa
antara untuk sintesis turunan asam lemak lain,
antara lain sebagai bahan asilasi untuk
sintesis ester, amida, dan anhidrida asam.
Lampiran 2 menunjukkan senyawaan yang
dapat dihasilkan oleh klorida asam.
Klorida asam sangat reaktif. Adanya gugus
Cl yang terikat pada karbon positif karbonil,
sehingga lebih mudah ditukar-gantikan
daripada bila terikat pada karbon alkil
(Fessenden & Fessenden 1986). Oksigen dan
klorin merupakan gugus penarik elektron yang
kuat sehingga karbon lebih bermuatan positif.
Hal ini berarti nukleofil yang lemah pun dapat
menyerang karbon. Fenomena inilah yang
menyebabkan klorida asam sangat berguna
sebagai zat antara untuk sintesis kimia lebih
lanjut.
Mekanisme reaksi antara suatu klorida
asam dan nukleofil mengisyaratkan bahwa
penukargantian Cl- tidaklah sesederhana
reaksi SN2. Reaksi klorida asam meliputi dua
tahapan, yaitu adisi nukleofil pada gugus
karbonil dan eliminasi ion klorida. Reaksi ini
disebut substitusi asil nukleofil yang berarti
substitusi nukleofil pada suatu karbon asil
(RCO-) (Fessenden & Fessenden 1986).
Klorida asam dengan bobot molekul tinggi
dapat didestilasi pada tekanan rendah tanpa
mengalami penguraian. Semua klorida asam
mempunyai aktivitas kimia yang tinggi dan
mudah dihidrolisis oleh air maupun uap air.
Umumnya klorida asam dibuat dengan cara
klorinasi asam lemak atau melalui garam
natriumnya, baik dengan atau tanpa pelarut.
Pada senyawaan berklorin, gugus Cl mudah
menggantikan gugus hidroksil. Senyawa
berklor itu adalah fosforus triklorida, fosforus
pentaklorida, fosforus oksiklorida, dan tionil
klorida. Beberapa jalur sintesis klorida asam,
antara lain:
Klorida asam didapat setelah C=O klorosulfit
terbentuk kembali disertai pelepasan SO2 dan
HCl. Mekanisme reaksi pembentukan klorida
asam ditunjukkan pada Lampiran 3.
Asam Laurat
1.
2.
3.
4.
5.
6.
R-COOH + PCl5 → R-COCl
POCl3 + HCl
3R-COOH + PCl3 → 3R-COCl
P(OH)3
3R-COONa + PCl5 → 3R-COCl
2NaCl + (NaPO3)n
2R-COONa + POCl3 → 2R-COCl
NaPO3 + NaCl
R-COOH + (C6H5)3 P + CCl4 →
R-COCl + (C6H5)3 PO + CHCl3
R-COOH + SOCl2 → R-COCl
SO2 + HCl
+
+
+
+
+
Setiap jalur sintesis tersebut memiliki
kelebihan dan kekurangan. Penggunaan PX
(fosforus
halida)
dihadapkan
pada
kontaminasi produk oleh fosforus yang
nantinya sulit dipisahkan. Oleh karena itu,
tionil klorida sering digunakan karena lebih
mudah pembuatannya, rendemennya lebih
besar, dan produk samping reaksi bersifat
atsiri (SO2 dan HCl) (Sudarmiko 1995). Selain
itu, sisa reagen juga mudah dihilangkan.
Tionil klorida adalah larutan berwarna agak
kekuningan, menguap di udara, dan titik
didihnya 78.8 °C. Pada suhu 150 °C, reagen
ini mengalami penguraian menjadi sulfur
klorida, sulfur dioksida, dan klor (Sudarmiko
1995).
Sejumlah reaksi dapat berlangsung dengan
konfigurasi tetap terjaga (retensi), yaitu bahan
semula dan produknya berkonfigurasi sama.
Salah satu reaksi yang menunjukkkan hal itu
ialah penggantian OH oleh Cl melalui
perlakuan dengan tionil klorida (SOCl2).
Reaksi tersebut mengikuti persamaan laju
derajat kedua, tetapi tidak dengan ragam SN2
karena akan mengakibatkan pembalikan
konfigurasi pada produk (Sykes 1989).
Konversi asam karboksilat menjadi klorida
asam berlangsung melalui reaksi substitusi
asil nukleofilik. Elektron bebas oksigen pada
asam karboksilat bertindak sebagai nukleofilik
menyerang atom sulfur dari SOCl2
membentuk tetrahedral atom sulfur (ion
oksonium). Pada intermediet terjadi eliminasi
Cl- dari ion oksonium dan deprotonasi
anhidrida asam membentuk klorosulfit. Gugus
C=O pada klorosulfit sangat aktif terhadap
serangan nukleofilik walau reaksi lebih lemah
dan Cl- cukup nukleofilik membentuk C-Cl.
Asam laurat atau asam dodekanoat
merupakan asam lemak jenuh yang tersusun
atas 12 atom C (Gambar 1). Asam lemak ini
merupakan salah satu di antara tiga asam
lemak jenuh yang tersebar luas di alam, selain
asam stearat dan palmitat. Asam laurat
sebagian besar terdapat pada lemak
Lauraceae. Beberapa jenis lemak Lauraceae
seperti Litsea longifolia mengandung asam
laurat sebanyak 88 % dari total asam lemak.
Selain itu, sebanyak 45-50 % asam laurat juga
ditemukan pada lemak Palmae. Sumber utama
asam lemak ini adalah minyak kelapa dan
minyak inti sawit.
Gambar 1 Struktur asam laurat.
Sifat-sifat fisik asam laurat antara lain
berwujud padat pada suhu ruang, berwarna
putih, mudah mencair jika dipanaskan,
memiliki bobot molekul 200.32 g/mol, titik
leleh 42_45 °C, titik didih 225 °C (100
mmHg), indeks bias 1.4323, bobot jenis 0.833
(Hawley 1981). Asam laurat tidak larut dalam
air (0.0055 g/100 g air pada 20 °C), larut
dalam dietil eter serta sedikit larut dalam
etanol (1 g/2 mL) dan propanol (1 g/2.5 mL)
(Markley KS 1960). Asam laurat larut dalam
lemak karena karakter gugus hidrokarbon
lebih besar dibandingkan dengan karakter
gugus karboksilnya.
Asam laurat digunakan sebagai bahan
baku utama dalam industri sabun. Selain itu,
asam laurat juga digunakan dalam industri
pembuatan lauroil klorida, lauril alkohol,
lauramida, dan lauronitril.
Lauroil Klorida
Lauroil klorida (C11H23COCl) merupakan
produk reaksi substitusi halogenasi asam
laurat menggunakan SOCl2. Senyawa ini
berupa cairan berwarna putih dengan bobot
molekul 218.77 g/mol, titik beku -12 °C, titik
didih 145 °C (18 mmHg), indeks bias 1.4459
(20 °C), titik nyala 140 °C, serta
terdekomposisi dalam air dan alkohol