sintesis ester glukovanilat dari glukosa dan asam vanilat
advertisement
SINTESIS ESTER GLUKOVANILAT DARI GLUKOSA DAN ASAM VANILAT MENGGUNAKAN METODE GELOMBANG MIKRO SERTA UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN RUTH FERERA 0304030502 DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2008 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 SINTESIS ESTER GLUKOVANILAT DARI GLUKOSA DAN ASAM VANILAT MENGGUNAKAN METODE GELOMBANG MIKRO SERTA UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Oleh: RUTH FERERA 0304030502 DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2008 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 SKRIPSI : SINTESIS ESTER GLUKOVANILAT DARI GLUKOSA DAN ASAM VANILAT MENGGUNAKAN METODE GELOMBANG MIKRO SERTA UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN NAMA : RUTH FERERA NPM : 0304030502 SKRIPSI INI TELAH DIPERIKSA DAN DISETUJUI DEPOK, DESEMBER 2008 Prof.Dr.SOLEH KOSELA.M.Sc PEMBIMBING Tanggal lulus Ujian Sidang Sarjana :..................................................... Penguji I :................................................................................................ Penguji II :................................................................................................ Penguji III :................................................................................................ Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus, karena hanya oleh pimpinan dan penyertaanNya skripsi ini dapat selesai dengan baik. Skripsi yang berjudul Sintesis Ester Glukovanilat dari Asam Vanilat dan Glukosa serta Uji Aktivitas Antioksidan ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program sarjana strata satu di Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dari awal hingga selesainya penelitian serta penulisan skripsi ini. Terutama kepada Orang tuaku (papa dan mamaku tercinta) yang selalu mendoakan, menolong, memberi semangat dan kasih sayang yang berlimpah kepada penulis. Juga kepada Kak Bonok, adik Sinta, dan Omi atas semua bantuan dan perhatiannya selama ini. Kalian yang terbaik yang aku punya. Selain itu, penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Soleh Kosela, M.Sc, selaku dosen pembimbing penelitian. Terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala perhatian, kesabaran dan bimbingan yang telah diberikan sehingga saya mampu menyelesaikan skripsi ini. Saya doakan Bapak selalu diberikan yang terbaik oleh Tuhan. Amin. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 2. Dr. Ridla Bakri, M.Phil, selaku Kepala Departemen Kimia FMIPA Universitas Indonesia. 3. Dra. Tresye Utari, M.Si, selaku Koordinator Penelitian Departemen Kimia FMIPA UI. Terima kasih atas segala bantuan dan perhatian yang telah ibu berikan. 4. Riswiyanto , M.Sc, selaku dosen Pembimbing Akademik, terima kasih telah membimbing penulis selama kuliah di Kimia UI. 5. Prof. Dr. Wahyudi Priyono, Dr. Hery Cahyana, Dr. Jarnuzi Gunlazuardi selaku dosen penguji. 6. Semua dosen, yang telah memberikan ilmu dengan tulus kepada penulis lewat semua mata kuliah yang ada. 7. Bapak Hanafi, Bapak Ngadiman, dan Kak Anita atas bimbingannya dalam melakukan penelitian di LIPI Serpong. 8. Irwan, Eka, Vero, dan K Wawan, teman seperjuangan dalam penelitian bimbingan Prof. Dr. Soleh Kosela, M.Sc, terima kasih atas bantuan dan kerjasama yang telah kalian berikan. 9. Erlina, Tista, Angel, Indah, Visti, teman-teman seperjuangan di dalam suka dan duka, pendengar setia dalam segala hal. 10. Para sahabat dan teman-teman yang membuat hidup jadi berwarna selama di kampus; Cing, Kur, Tina, Wuri, Janti, Alex, Bernat, Calvin, Nagun, Lany, Winny, Adin, Agus, Daniel. 11. Semua teman seperjuangan di lantai penelitian; Citra, Ami, Ari, Imah, Atri, Tya, Kiki, Lindi, Fitri, Wakhid, Danar, Jali, Isal, Ratna, Atul, Nur, Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Opik, Hanum, Hamim, Basit, Cha, Ika, Rizka, Indah, Nita, Ridho, Kak Dina, Kak Santi, Kak Vena, Kak Riki, Kak Vera, Kak Dewi, Kak Laili, Kak Redy, Kak Andi, Kak Lukman, Kak Farid. 12. Teman-teman angkatan 2002,2003,2004,20005, terima kasih buat persahabatan yang tejalin. 13. Semua pihak yang telah membantu penyelesaian tugas akhir ini yang tidak disebutkan satu per satu. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca serta bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Depok, Desember 2008 Penulis Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 ABSTRAK Glukosa merupakan monosakarida dengan struktur yang polihidroksi, sehingga glukosa dapat dibuat ester, yaitu bila direaksikan dengan asam vanilat yang memiliki gugus karboksilat. Selain itu, asam vanilat juga memiliki gugus fenolik yang berpotensi sebagai antioksidan. Esterifikasi asam vanilat dan glukosa dilakukan untuk memperbanyak gugus fenolik dan diharapkan memiliki aktivitas antioksidan yang tingggi. Dalam penelitian ini, senyawa ester glukovanilat disintesis dari asam vanilat dan glukosa. Asam vanilat diperoleh dari oksidasi vanili dengan oksidator Ag 2 O yang terbentuk dari AgNO 3 dan NaOH berlebih, dengan rendemen 79,68%. Reaksi esterifikasi ini dilakukan dengan perbandingan mol glukosa: asam vanilat = 1:5,dengan menggunakan katalis H 2 SO 4 sebagai katalis serta DMF sebagai pelarut. Reaksi dilakukan dalam oven gelombang mikro selama 3,5,7, dan 9 menit dengan temperatur yang sama tiap variasi waktu. Penggunaan gelombang mikro dalam sintesis senyawa organik adalah untuk meningkatkan efisiensi waktu reaksi dengan cara mengurangi waktu reaksi dan meningkatkan rendemen produk. Dihasilkan ester glukovanilat dengan rendemen sebesar 40,58% pada waktu 7 menit. Ester glukovanilat diuji aktivitas antioksidannya dengan metode peredaman radikal DPPH, diperoleh nilai IC 50 ester glukovanilat sebesar 270,426 ppm. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Kata kunci : vanili, asam vanilat, glukosa, esterifikasi xii +58. Tabel; Gambar; Lampiran Bibliografi : 23 (1946-2008) Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR......................................................................................... .i ABSTRAK... ..................................................................................................... iv DAFTAR ISI ..................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix DAFTAR TABEL............................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................ xii BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian.......................................................................................2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................3 2.1 Vanila ......................................................................................................... 3 2.2 Vanili............................................................................................................4 2.3 Kegunaan vanili.. ........................................................................................6 2.4 Asam vanilat................................................................................................7 2.5 Glukosa ......................................................................................................8 2.6 Ester..........................................................................................................11 2.6.1 Esterifikasi......................................................................................11 2.7 Kromarografi lapis tipis..............................................................................13 2.8 Spektroskopi inframerah...........................................................................14 2.9 Gelombang Mikro.,,,................................................................................15 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 2.9.1 Prinsip umum.................................................................................15 2.9.2 Mekanisme pemanasan.................................................................17 2.9.3 Rotasi dipol ...................................................................................18 2.9.4 Konduksi ion..................................................................................19 2.9.5 Instrumentasi oven gelombang mikro...........................................20 2.9.6 Penggunaan MAOS......................................................................22 2.10 Antioksidan..........................................................................................22 2.10.1 Uji Aktivitas antioksidan..............................................................24 BAB III. METODE PENELITIAN...............................................................27 3.1 Metode Penelitian.................................................................................27 3.2 Alat.......................................................................................................27 3.3 Bahan...................................................................................................28 3.4 Cara kerja............................................................................................28 3.4.1 Pembuatan asam vanilat...........................................................28 3.4.1.1 Oksidasi vanili....................................................................28 3.4.1.2 Pemurnian asam vanilat....................................................29 3.4.1.3 Uji kemurnian.....................................................................29 3.4.2 Pembuatan ester glukovanilat....................................................29 3.4.2.1 Esterifikasi asam vanilat dan glukosa............................ ..29 3.4.2.2 Pemurnian ester ..............................................................30 3.4.2.3 Uji kemurnian...................................................................30 3.4.3 Uji aktivitas antioksidan.............................................................31 3.4.3.1 Pembuatan larutan pereaksi DPPH.................................31 3.4.3.2 Pembuatan larutan blanko...............................................31 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 3.4.3.3 Persiapan larutan sampel......................................................31 3.4.3.4 Pengukuran aktivitas antioksidan..........................................32 BAB IV . HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................33 4.1 Oksidasi Vanili Menjadi Asam Vanilat.....................................................33 4.2 Pemurnian Asam Vanilat.........................................................................36 4.3 Uji Kemurnian..........................................................................................37 4.4 Analisis FT-IR Asam Vanilat....................................................................39 4.5 Esterifikasi Asam Vanilat Dengan Glukosa.............................................42 4.6 Pemurnian Ester.....................................................................................44 4.7 Pengaruh Waktu Reaksi..........................................................................45 4.8 Uji Kemurnian.........................................................................................47 4.9 Analisis FT-IR Ester Glukovanilat..........................................................49 4.10Uji Aktivitas Antioksidan.........................................................................51 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN............................................................57 5.1 Kesimpulan.............................................................................................57 5.2 Saran......................................................................................................58 DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................59 LAMPIRAN...................................................................................................62 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Bunga Vanilla planifolia .............................................................. 4 Gambar 2.2. Struktur vanili .............................................................................. 4 Gambar 2.3. Fermentasi glukovanilin .............................................................. 5 Gambar 2.4. Reaksi sintesis vanili .................................................................. 5 Gambar 2.5. Struktur asam vanilat .................................................................. 7 Gambar 2.6. Reaksi oksidasi vanili menjadi asam vanilat ............................... 8 Gambar 2.7. Struktur D-glukosa ...................................................................... 9 Gambar 2.8. Proyeksi Haworth D-glukopiranosa ........................................... 10 Gambar 2.9. Mekanisme reaksi esterifikasi Fischer ........................................ 12 Gambar 2.10. Spektrofotometer FT-IR ............................................................. 15 Gambar 2.11. Skema respon molekul terhadap medan elektromagnet............18 Gambar 2.12. Instrumentasi oven microwave...................................................20 Gambar 2.13. Struktur radikal DPPH………………………………………………25 Gambar 2.14. Reaksi radikal DPPH dengan antioksidan..................................25 Gambar 4.1. Endapan Ag 2 O ............................................................................ 34 Gambar 4.2. Reaki oksidasi vanili menjadi asam vanilat.................................. 36 Gambar 4.3. Asam vanilat hasil ekstraksi ........................................................ 37 Gambar 4.4. Spot asam vanilat standar dan hasil oksidasi .............................. 38 Gambar 4.5. Dimer asam karboksilat................................................................39 Gambar 4.6. Spektrum FT-IR vanili dan asam vanilat......................................41 Gambar 4.7. Cavity yang dilengkapi dengan sirkulator untuk Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 merotasikan sampel.....................................................................43 Gambar 4.8. KLT ester glukovanilat..................................................................47 Gambar 4.9. Perubahan warna DPPH..............................................................51 Gambar 4.10. Struktur senyawa quercetin..........................................................52 Gambar 4.11. Kurva uji antioksidan ester glukovanilat.......................................53 Gambar 4.12. Kurva uji antioksidan quercetin....................................................54 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 2.1 Frekuensi gelombang mikro dan area operasi.................................16 Tabel 2.2 Sumber-sumber flavonoid................................................................24 Tabel 4.1 Identifikasi beberapa gugus fungsi pada spektrum FT-IR asam vanilat hasil oksidasi dan asam vanilat standar......................40 Tabel 4.2 Pengaruh waktu reaksi terhadap %rendemen produk .................46 Tabel 4.3 Identifikasi beberapa gugus fungsi pada spektrum FT-IR ester glukovanilat hasil sintesis ............................................... ........49 Tabel 4.4 Hasil uji antioksidan quercetin dan ester glukovanilat......................................................................................53 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Skema kerja ................................................................................................ ........62 2. Pembuatan asam vanilat ............................................................................. ........63 3. Spektrum FT-IR vanili...........................................................................................64 4. Spektrum FT-IR asam vanilat standar................................................. ........ ........65 5. Spektrum FT-IR asam vanilat hasil oksidasi......................................... ....... ........66 6. Spektrum FT-IR ester glukovanilat.......................................................................67 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Karbohidrat atau sakarida adalah segolongan besar senyawa organik yang tersusun dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana (monosakarida). Karbohidrat merupakan bahan makanan penting dan sumber tenaga yang dibutuhkan oleh makhluk hidup. Karbohidrat ialah polihidroksialdehida, polihidroksiketon, atau senyawa yang menghasilkan senyawa tersebut jika dihidrolisis. Gugus hidroksil dan gugus karbonil merupakan gugus fungsi utama dalam karbohidrat sehingga dapat dibuat derivatnya, salah satunya dalam bentuk senyawa ester. Senyawa ester derivat dari glukosa dapat terbentuk apabila glukosa direaksikan dengan suatu senyawa yang mengandung asam karboksilat. Penelitian yang dilakukan oleh Potier, dkk berhasil mensintesis antioksidan ester sukrogalat dari karbohidrat (dalam hal ini sukrosa) dan senyawa fenolik yang memiliki gugus karboksilat yaitu asam galat. Selain asam galat, senyawa fenolik yang memiliki gugus karboksilat adalah asam vanilat. Seperti telah diketahui, senyawa fenolik dapat berfungsi sebagai antioksidan. Reaksi esterifikasi antara asam vanilat dan glukosa dilakukan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 untuk mendapatkan senyawa yang memilki banyak gugus fenolik sehingga ester yang terbentuk diharapkan dapat digunakan sebagai antioksidan. Dalam beberapa dekade terakhir, telah banyak kemajuan dalam bidang kimia organik, sintesis senyawa baru maupun penemuan teknik baru,sintesis kimia organik semakin dinamis dan efektif dari sebelumnya. Untuk reaksireaksi endoterm, water bath, oil bath, dan heating mantle adalah peralatan utama yang digunakan untuk menghasilkan panas. Tetapi, teknik pemanasan konvensional ini lambat dan memerlukan waktu yang cukup lama, dan kadang menyebabkan pemanasan berlebih serta dekomposisi substrat dan produk. Penggunaan gelombang mikro dalam kimia organik bertujuan untuk mengurangi waktu reaksi dan meningkatkan rendemen produk dari senyawa yang terbentuk. 1.2 Tujuan Penelitiian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mensintesis senyawa ester glukovanilat dari reaksi esterifikasi antara glukosa dan asam vanilat hasil oksidasi vanili menggunakan katalis H 2 SO 4 dan DMF sebagai pelarut dengan menggunakan metode gelombang mikro. 2. Melakukan uji aktivitas antioksidan pada senyawa ester glukovanilat yang dihasilkan. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Vanila Vanila merupakan sejenis tumbuhan keluarga anggrek genus Vanila yang berasal dari Mexico dan kini banyak ditanam di kawasan tropika. Vanila ditemukan oleh orang Spanyol pada tahun 1952. Pada masa itu, vanila digunakan oleh kaum Asli Mexico (kaum Totanaca) sebagai penyegar minuman coklat. Selain itu, buah vanila hanya digunakan untuk menambah kesedapan tembakau. Vanila mulai ditanam di Pulau Jawa kemudian ke Bali, Aceh dan Sumatera Barat. Vanila dari Pulau Jawa terkenal karena kualitasnya yang mengandung vanili yang tinggi dan dikenal sebagai Java vanilla bean. Kegunaan utama dari vanila sebagai penyedap rasa pada ice cream, kue, sirup, dll. Selain itu pada industri kecantikan vanila digunakan sebagai wangiwangian. Terdapat 100 jenis spesis vanila tetapi hanya sedikit yang dikenal pasti mempunyai nilai komersil yaitu: Vanilla planifolia Andrews dan Vanilla tahitensis J.W Moore1. 3 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Gambar 2.1. Bunga Vanilla planifolia 2.2 Vanili Vanili memiliki nama kimia 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid, merupakan senyawa organik yang mempunyai rumus molekul C 8 H 8 O 3 . Senyawa vanili mengandung gugus fungsi aldehida, eter, dan fenol. Gambar 2.2. Struktur Vanili Vanili merupakan salah satu senyawa aromatik yang memunyai aroma yang khas sehingga banyak digunakan untuk wewangian, essen dalam makanan, minuman2. Vanili dapat dihasilkan secara alami dan secara Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 sintesis dengan cara: 1.Vanili alami diperoleh dari fermentasi glukovanilin yang dihasilkan dari buah vanila dari tanaman Vanilla planifolia. Oglc HO OMe OMe fermentasi + glc CHO CHO Glukovanilin Vanili Gambar 2.3. Fermentasi glukovanilin 2. Secara sintesis, vanili dibuat dari eugenol yang dipanaskan dengan KOH pada temperatur 1800C akan membentuk isoeugenol, kemudian isoeugenol dioksidadi menjadi vanili. Reaksinya sebagai berikut: OH OH OH O O O [O] KOH 180oC O3 CHO Eugenol Isoeugenol vanili Gambar 2.4. Reaksi sintesis vanili dari eugenol Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Klasifikasi tanaman Vanilla planifolia secara taksonomi adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisi : Tracheophyta Kelas : Monocotyledoneae Ordo : Orchidales Famili : Orchidaceae Genus : Vanilla Spesies : Vanilla planifolia 2.3 Kegunaan vanili Secara luas vanili digunakan sebagai perasa, biasanya pemanis pada makanan, minuman yang digunakan pada industri ice cream dan coklat. Vanili digunakan juga dalam industri wewangian, antara lain tambahan aroma untuk parfum, lilin, dan minyak essensialnya sebagai aromaterapi. Vanili digunakan untuk bahan pelengkap dalam farmasi, pakan ternak, dan produk pembersih. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 2.3 Asam vanilat Asam vanilat merupakan senyawa yang memiliki rumus molekul C 8 H 8 O 4 yaitu suatu senyawa dengan kerangka aromatik yang memiliki gugus karboksilat, metoksi, dan gugus fenolik. Nama IUPAC untuk senyawa asam vanilat adalah asam 4-hidroksi-3-metoksi benzoat. Berat molekul asam vanilat adalah 168,1467 g/mol dengan struktur sebagai berikut : Gambar 2.5. Struktur asam vanilat Secara fisik asam vanilat berupa bubuk atau kristal berbentuk jarum yang berwarna putih hingga kekuningan dengan titik leleh 210-2130C. Asam vanilat larut dalam eter dan sangat larut dalam alkohol, serta dalam bentuk garamnya sangat larut dalam air3. Asam vanilat dapat disintesis dari senyawa vanili dengan cara oksidasi. Salah satu jenis oksidator yang dapat digunakan adalah perak (I) oksida atau Ag 2 O. Oksidator ini bersifat selektif untuk mengoksidasi gugus Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 aldehida yang dimiliki senyawa vanili untuk membentuk gugus karboksilat. Oksidator Ag 2 O dapat dibuat dari perak (I) nitrat dan basa natrium hidroksida. Metode pembuatan asam vanilat dengan oksidator perak (I) oksida ini pertama kali ditemukan oleh Irwin Pearl4. Gambar 2.6. Reaksi oksidasi vanili menjadi asam vanilat 2.5 Glukosa Glukosa, suatu gula monosakarida, adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + H 2 O Dalam respirasi, melalui serangkaian reaksi terkatalisis enzim, glukosa teroksidasi hingga akhirnya membentuk karbon dioksida dan air, menghasilkan energi, terutama dalam bentuk ATP. Sebelum digunakan, Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 glukosa dipecah dari polisakarida. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan. Gambar 2.7. Struktur D-Glukosa Glukosa (C 6 H 12 O 6 , berat molekul 180.18) adalah heksosa— monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa mengandung gugus -CHO. Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut cincin piranosa, bentuk paling stabil untuk aldosa berkarbon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom kelimanya, yang terikat pada atom karbon keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH 2 OH. Struktur cincin ini berada dalam kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif, yang proporsinya 0.0026% pada pH 75. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Glukosa terdapat dalam D-glukosa dan L-glukosa, tapi pada organisme, yang ditemukan hanya D-isomer. Suatu karbohidrat berbentuk D atau L berkaitan dengan konformasi isomerik pada karbon 5. Gambar 2.8. Proyeksi Haworth D-glukopiranosa Suatu karbohidrat berbentuk D atau L berkaitan dengan konformasi isomerik pada karbon 5.Jika berada di kanan proyeksi Fischer, maka bentuk cincinnya adalah D, kalau ke kiri, maka menjadi L6. Pada D untuk dextro, yang merupakan bahasa Latin untuk right (kanan), sedangkan L untuk levo yang merupakan kata left (kiri). Struktur cincinnya sendiri dapat terbentuk melalui dua cara yang berbeda, yang menghasilkan glukosa-α (alfa) dan β (beta). Secara struktur, glukosa-α dan -β berbeda pada gugus hidroksil yang terikat pada karbon pertama pada cincinnya. Bentuk α memiliki gugus hidroksil "di bawah" hidrogennya (sebagaimana molekul ini biasa digambarkan, seperti terlihat pada gambar di atas), sedangkan bentuk β gugus hidroksilnya berada "di atas" hidrogennya. Dua bentuk ini terbentuk Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 bergantian sepanjang waktu dalam larutan air, hingga mencapai nisbah stabil α:β 36:64, dalam proses yang disebut mutarotasi . 2.6 Ester Ester merupakan salah satu turunan dari asam karboklsilat dimana gugus hidroksil (-OH) dari gugus karboksilatnya digantikan oleh gugus alkoksi (-OR)7. Kebanyakan ester merupakan zat yang berbau enak dan menyebabkan cita rasa dan harum dari banyak buah-buahan dan bunga. Diantaranya ialah pentil asetat (pisang), oktil asetat (jeruk), etil butanoat (nanas), pentil butanoat (aprikot). Campuran ester digunakan dalam parfum dan cita rasa buatan. Ester dengan bobot molekul rendah juga digunakan oleh serangga dan hewan untuk memancarkan sinyal8. 2.6.1 Pembuatan Ester (Esterifikasi) Ester dapat terbentuk apabila asam karboksilat dan alkohol dipanaskan dengan kehadiran katalis asam (biasanya H 2 SO 4 atau HCl), kesetimbangan tercapai dengan ester dan air. Reaksi ini berlangsung secara reversibel dan tanpa adanya katalis reaksi akan berlangsung dengan lambat. Katalis berguna untuk menurunkan energi aktivasi. Katalis ikut serta dalam suatu tahap reaksi, tetapi akan terbentuk kembali dalam tahap reaksi selanjutnya. Dengan lebih rendahnya nilai energi aktivasi, tumbukan efektif Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 yang menghasilkan produk akan lebih sering terjadi sehingga reaksi berjalan lebih cepat. H+ RCOOR’ + H 2 O RCOOH + R’OH Proses ini disebut esterifikasi Fischer9, berdasarkan Emil Fischer yang mengembangkan metode ini. Mekasnisme reaksi esterifikasi Fischer terdiri dari beberapa langkah: 1. Transfer proton dari katalis asam ke atom oksigen karbonil, sehingga meningkatkan elektrofilisitas dari atom karbon karbonil. 2. .Atom karbon karbonil kemudian diserang oleh atom oksigen dari alkohol, yang bersifat nukleofilik sehingga terbentuk ion oksonium. . 3. Terjadi pelepasan proton dari gugus hidroksil milik alkohol, menghasilkan kompleks teraktivasi 4. .Protonasi terhadap salah satu gugus hidroksil, yang diikuti oleh pelepasan molekul air menghasilkan ester. O R C OH H C R OH OH OH OH R C OH OH OH R C OH R' O H - H+ R C R' O ROH H OH R C R' O OH2 OH OH R C R C R' O R' O O H R C OR' Gambar 2.9. Mekanisme reaksi esterifikasi Fisher Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 -H2O 2.7 Kromatografi Lapis Tipis Kromatografi merupakan salah satu cara pemisahan untuk campuran senyawa-senyawa kimia berdasarkan perbedaan interaksi komponenkomponen dalam sampel terhadap fasa diam dan fasa gerak. Kromatografi lapis tipis merupakan salah satu metode kromatografi yang paling sederhana. Kromatografi lapis tipis, seperti halnya kromatografi kertas, murah dan mudah dilakukan. Kromatografi ini mempunyai keunggulan dari segi kecepatan daripada kromatografi kertas. Proses kromatografi lapis tipis membutuhkan waktu kurang dari setengah jam, sedangkan pemisahan yang umum pada kromatografi kertas membutuhkan waktu lebih lama10. Teknik pengerjaan KLT dilakukan sebagai berikut, fasa diam dilapiskan pada suatu lembaran kaca atau media yang lain sebagai pendukungnya. Zat yang akan dipisahkan ditotolkan pada salah satu ujung lempengan fasa diam tersebut. Lempengan ini diletakkan tegak (agak miring) di dalam suatu wadah yang diisi dengan sedikit pelarut pengembang (fasa gerak), wadah ini ditutup rapat untuk mengurangi adanya penguapan pelarut. Setelah didiamkan beberapa lama, maka campuran zat yang ditotolkan akan terbawa oleh aliran fasa gerak, yang kemudian terpisah sesuai dengan daya adsorpsi fasa diam terhadap masing-masing komponen dalam campuran. Setelah noda-noda terlihat maka analisis kualitatif dapat dilakukan, yaitu dengan cara menghitung harga Rf dari masing-masing komponen. Harga Rf dari komponen sampel dibandingkan dengan harga Rf Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 dari senyawa standar yang diketahui. Jika harga Rf-nya sama berarti kedua bercak tersebut berasal dari senyawa yang sama. jarak yang ditempuh spot Rf = jarak yang ditempuh oleh eluen 2.8 Spektroskopi inframerah Spektroskopi inframerah merupakan salah satu teknik spektroskopi yang berguna untuk menetapkan jenis ikatan yang ada di dalam molekul sehingga dapat diidentifikasi gugus fungsinya. Frekuensi inframerah berkisar pada bilangan gelombang 4000-650 cm-1 yang setara dengan panjang gelombang 2,5-16 µm. Spektrum inframerah suatu senyawa dapat dengan mudah diperoleh dalam beberapa menit. Sedikit sampel senyawa diletakkan dalam instrumen dengan sumber radiasi inframerah. Spektrometer secara otomatis membaca sejumlah radiasi yang menembus sampel dengan frekuensi tertentu dan merekam pada kertas berapa persen radiasi yang diinginkan. Setiap jenis ikatan kimia mempunyai sifat frekuensi yang berbeda, maka tidak ada dua molekul yang berbeda strukturnya mempunyai bentuk serapan yang tepat sama11. Untuk mengidentifikasi apakah kedua molekul identik dilihat dari daerah sidik jari kedua molekul. Daerah antara 7-11 µm Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 (1300-1000cm-1) sering disebut daerah sidik jari, di mana sejumlah serapan pada daerah ini merupakan karakteristik masing-masing senyawa. Jika puncak spektrum inframerah kedua senyawa tepat sama maka dua senyawa tersebut bisa dikatakan identik. Gambar 2.10. Spektrofotometer FT-IR 2.9 Gelombang mikro 2.9.1 Prinsip Umum Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnet yaitu suatu gelombang yang tidak memerlukan medium perambatan, dengan memiliki kecepatan rambat 3x108 m/detik. Gelombang elektromagnet terdiri dari komponen medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang saling tegak lurus. Gelombang ini memiliki daerah frekuensi yang sangat besar, yaitu 109-1022 Hz 15. Sebagian besar spektrum gelombang mikro digunakan untuk keperluan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 telekomunikasi. Gelombang mikro yang digunakan dalam peralatan RADAR berada pada panjang gelombang 0,01-0,25 m. Gelombang mikro yang digunakan untuk industri dan peralatan domestik, diatur frekuensinya baik di tingkat nasional maupun internasional untuk menghindari terjadinya interferensi. Frekuensi yang paling umum digunakan adalah 2,45 (±0,05) GHz (hampir semua oven gelombang mikro domestik beroperasi pada frekuensi 2,45 GHz).12 Tabel 2.1. Frekuensi gelombang mikro dan area opera Frekuensi (GHz) Toleransi (+/-) Daerah yang diizinkan 0,43 0,2% Austria, Belanda, Portugal, Jerman, Swiss 0,896 10 MHz Inggris 0,915 13 MHz Amerika Utara dan Selatan 2,375 50 MHz 2,450 50 MHz Seluruh dunia 3,390 0,6% Belanda 5,800 5 MHz Seluruh Dunia 6,780 0,6% Belanda 24,150 25 MHz Seluruh Dunia 40,680 25 MHz Inggris Albania, Bulgaria, Hongaria, Romania, Replubik Ceko dan Slovakia Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 2.9.2 Mekanisme Pemanasan Sejak lama telah diketahui bahwa suatu materi dapat dipanaskan dengan menggunakan gelombang elektromagnet berfrekuensi tinggi. Pemanasan tersebut ditimbulkan dari interaksi komponen medan listrik gelombang elektromagnet dengan partikel yang memiliki muatan dalam materi sehingga menghasilkan polarisasi dipolar. Selain itu, terdapat faktor konduksi yang juga berperan dalam pemanasan terutama pada suhu tinggi13. Pemanasan dengan gelombang mikro memiliki tiga karakteristik yang unik dan khas. Pertama, gelombang ini akan dipantulkan oleh logam dan tidak dapat menembus wadah yang terbuat dari logam untuk pemanasan materi. Kedua, gelombang ini dapat menembus bahan nonlogam tanpa memanaskan wadah nonlogam tersebut. Ketiga, gelombang ini diserap oleh air. Pada saat energi gelombang mikro terserap oleh molekul air, maka molekul-molekul tersebut akan tervibrasi dengan cepat hingga bertumbukan satu sama lain. Gelombang mikro berinteraksi langsung dengan seluruh molekul campuran yang aktif menyerap energi gelombang mikro. Oleh karena itu larutan yang dipanaskan dapat mencapai titik didihnya dengan sangat cepat. Bahkan dapat terjadi fenomena yang sangat menarik dalam pemanasan gelombang mikro ini yaitu pelarut dapat mendidih di atas titik didih normalnya pada tekanan atmosfer. Hal ini karena gelombang mikro berinteraksi dengan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 seluruh bagian dari volume pelarut. Fenomena ini dikenal dengan super boiling atau super heating. 2.9.3 Rotasi Dipol Rotasi dipol atau polarisasi dipolar merupakan fenomena utama yang menyebabkan terjadinya pemanasan oleh gelombang mikro. Dalam pengaruh medan listrik luar, molekul-molekul yang mempunyai momen dipol permanen akan berotasi untuk menyesuaikan diri dengan medan listrik tersebut13. Rotasi dipol suatu molekul dalam pengaruh medan listrik digambarkan sebagai berikut : Gambar 2.11. 15Skema respon molekul terhadap medan elektomagnet. (a) molekul terpolarisasi menyesuaikan diri dengan medan listrik luar (b) kekacauan molekul setelah medan dihilangkan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Ketika medan listrik meningkat, molekul-molekul akan terpolarisasi (Gambar 2.13 a). Pada saat medan listrik berkurang, molekul-molekul menjadi tidak teratur (Gambar 2.13 b). Gelombang mikro sendiri merupakan gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Dengan demikian ketika merambat, gelombang mikro mempunyai puncak dan lembah gelombang. Puncak dan lembah gelombang ini mempunyai arah medan listrik yang berlawanan. Ketika puncak gelombang tersebut melewati suatu materi, maka molekul-molekulnya akan terpolarisasi sedemikian rupa, sehingga kutub negatifnya mengarah ke kutub positif gelombang (puncak gelombang), dan ketika lembah gelombang melewatinya dengan serta merta arah polarisasinyapun berubah. Selama proses perubahan orientasi ini, molekul-molekul saling bergesekan dan bertumbukan sehingga menimbulkan energi panas.14 Diketahui bahwa satu panjang gelombang terdiri dari satu lembah dan satu puncak, oleh karena itu untuk frekuensi 2,45 GHz, polarisasi molekul diikuti kembalinya ke keadaan tidak beraturan terjadi sebanyak 4,9 x 109 kali setiap detik, hal inilah yang menyebabkan proses pemanasan dengan gelombang mikro berlangsung sangat cepat.15 2.9.4 Konduksi Ion Fenomena kedua yang berperan dalam pemanasan dengan gelombang mikro adalah adanya konduksi ion. Dalam pengaruh suatu medan listrik, ion-ion yang terdapat dalam sampel yang dipanaskan akan bergerak Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 dan saling bergesekan sehingga menimbulkan panas. Migrasi ion ini dipengaruhi oleh ukuran muatan dan konduktivitas ion terlarut. Faktor yang mempengaruhi konduksi ion adalah konsentrasi, mobilitas ion, dan temperatur larutan15. 2.9.5 Instrumentasi Oven Gelombang Mikro Instrumen gelombang mikro yang digunakan untuk pemanasan terdiri dari enam komponen utama, yaitu : magnetron yang merupakan generator gelombang mikro, pengarah gelombang (wave guide), cavity, mode stirrer, sirkulator, dan turntable16. Gambar 2.12. Skema instrumentasi dalam oven Cavity adalah tempat dimana sampel akan diiradiasi dengan gelombang mikro. Berdasarkan jenis cavity-nya instrumen gelombang mikro terdiri dari dua macam reaktor utama, yaitu reaktor monomode/single mode dan multimode. Pada reaktor multimode banyak gelombang yang melewati pengarah gelombang menuju cavity. Oven gelombang mikro domestik, Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 merupakan reaktor multimode. Di dalam setiap oven gelombang mikro terdapat sebuah magnetron. Magnetron adalah tabung hampa elektronik penghasil gelombang mikro. 13 Fungsi magnetron adalah memancarkan gelombang mikro ke sebuah kincir yang terbuat dari logam yang disebut stirrer. Stirrer ini berputar selama magnetron memancarkan gelombang mikro sehingga gelombang tersebut terpancarkan dan terdistribusi secara merata ke dalam ruang pemanasan dari oven gelombang mikro. Selain itu pintu oven juga telah dibuat sedemikian rupa sehingga tidak dapat ditembus oleh energi pancaran gelombang mikro, bahkan saat ini sudah banyak pintu oven gelombang mikro yang dirancang otomatis menghentikan pancaran gelombang oleh magnetron ketika pintu oven terbuka. Hal ini dilakukan untuk menghindari resiko terbakarnya bagian tubuh yang terkena pancaran gelombang mikro17. Saat ini banyak sekali oven domestik yang mulai dimodifikasi terutama dengan tujuan agar terjadinya keseragaman medan yang menyebabkan efesiensi pemanasan merata dan tidak tervariasi secara drastis pada tempat yang berbeda. Salah satu modifikasi yang banyak dilakukan adalah pemasangan sistem rotation cavity, yang dapat merotasikan wadah sampel agar mendapatkan paparan medan yang merata. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 2.9.6 Penggunaan Gelombang Mikro dalam Sintesis Kimia Organik Prinsip dasar dari MAOS (Microwave Assisted Organic Synthesis) adalah efisiensi dalam memanaskan materi (campuran reaksi) dengan menggunakan efek panas dielektrik gelombang mikro. Reaksi organik dalam fasa cair dapat dilakukan dengan menggunakan oven gelombang mikro domestik dengan menggunakan pelarut. Reaksinya dapat sangat sederhana, reaksi dapat dilakukan dengan menggunakan labu erlenmeyer terbuka dengan iridiasi yang sangat singkat. Reaksi juga dapat dilakukan dengan menggunakan wadah yang tertutup, dengan syarat yang harus dipenuhi adalah salah satu atau beberapa reaktan harus aktif atau dapat berinteraksi dengan gelombang mikro. Keuntungan utama penggunaan gelombang mikro dalam sintesis kimia organik adalah waktu reaksi yang jauh lebih cepat untuk menghasilkan produk yang diinginkan18. 2.10 Antioksidan Antioksidan adalah substansi yang diperlukan tubuh untuk menetralisir radikal bebas dan mencegah kerusakan yang ditimbulkan oleh radikal bebas terhadap sel normal, protein, dan lemak19. Reaksi oksidasi dapat menghasilkan produk radikal bebas/spesi reaktif (ROS), yang dapat memicu reaksi berantai yang kemudian dapat merusak sel. ROS merupakan spesi yang sangat reaktif, yang mengandung ion oksigen, radikal bebas, dan peroksida. Kereaktifan ROS sangat tinggi disebabkan karena adanya elektron Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 valensi luar yang tidak berpasangan20. Ketidakseimbangan antara aktivitas radikal bebas dengan aktivitas antioksidan yang tersedia dalam tubuh dapat menyebabkan oksidatif stres yang menyerang berbagai organ target, seperti pencernaan (hepatitis), kulit (dermatitis,age pigment), serangan jantung, paru-paru (asma,hiperoksia), otak (trauma, stroke). dll. Antioksidan dapat menghambat reaksi berantai tersebut dengan cara menghentikan pembentukan intermediet radikal bebas, dan menghambat reaksi oksidasi lainnya dengan cara mengoksidasi dirinya (antioksidan) sendiri. Mekanisme antioksidan dalam menghambat radikal bebas diantaranya dengan donor hidrogen kepada radikal bebas. R• Radikal bebas + AH Antioksidan RH + senyawa stabil A• radikal bebas tidak aktif Beberapa penelitian membuktikan bahwa bahan alam sangat berpotensi sebagai antioksidan, karena kandungan bahan alam berupa senyawa-senyawa cincin hidroksil aromatik /senyawa lain yang radikalnya dapat stabil karena resonansi dan tidak bersifat toksik, misalnya polifenol, flavonoid, thiol, vitamin A,C,E. Antioksidan yang banyak terkandung dalam makanan adalah golongan senyawa monohidroksi atau polihidroksi fenol dengan substituen cincin yang bervariasi. Salah satu jenis senyawa fenolik yang banyak terdapat di makanan adalah flavonoid. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Tabel 2.2. Sumber-sumber flavonoid Kelompok Flavonoid Contoh Senyawa Sumber Utama Flavonol Kaemferol, myricetin, quercetin, rutin. Bawang merah, ceri, apel, brokoli, tomat, beri, teh. Flavon Apigenin, chrysin, luteolin Parsley Isoflavon Daidzein, genistein, glycitein, formononetin Kedelai dan kacang-kacangan Flavanol Catechin, gallocatechin Apel, the Flavanon Eriodictyol, hesperitin, naringenin Jeruk Flavanonol Taxifolin Jeruk lemon Berdasarkan sumbernya, antioksidan terbagi menjadi dua, yaitu antioksidan alami dan antioksidan sintetik. Antioksidan alami misalnya tocopherol, sesamol, gossypol. Sedangkan antioksidan sintetik misalnya butylated hydroxyl anisole (BHA), butylated hydroxyl toluene (BHT), propyl gallate (PG). 2.10.1 Uji aktivitas antioksidan Metode pengukuran antioksidan melalui efek peredaman radikal bebas DPPH merupakan metode pengukuran antioksidan yang cepat, sederhana, dan tidak membutuhkan reagen seperti halnya uji antioksidan lain. Pada metode ini DPPH berperan sebagai radikal bebas yang diredam oleh antioksidan dari sampel. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 DPPH digunakan secara luas untuk menguji kemampuan suatu senyawa yang berperan sebagai penghambat radikal bebas atau donor hydrogen. Selain itu DPPH juga acap kali digunakan untuk mengukur aktivitas antioksidan dari senyawa-senyawa ekstrak tanaman. Bahkan beberapa tahun belakangan ini DPPH juga banyak digunakan untuk mengukur adanya antioksidan di dalam sistem biologis yang kompleks. Gambar 2.13. Struktur radikal DPPH Prinsip uji antioksidan pada metode ini adalah radikal bebas DPPH mengambil hidrogen dari antioksidan sehingga radikal DPPH tersebut membentuk 1,1-difenil-2-pikrilhidrazin. + AH Gambar2.14. Reaksi radikal DPPH dengan antioksidan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 +A• Elektron asing pada radikal bebas DPPH memberikan serapan maksimum pada panjang gelombang 515nm (warna ungu). Reaksi ini menyebabkan perubahan warna ungu DPPH akan berubah menjadi kuning atau coklat terang seiring dengan berkurangnya absorbtivitas molar radikal DPPH pada panjang gelombang 515 nm ketika elektron asing berpasangan dengan atom hidrogen dari senyawa antioksidan membentuk DPPH-H. Perubahan warna ini dapat diukur dengan spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 515nm. Dari perbedaan serapan antara blanko dan sampel diperoleh %inhibisi yaitu dengan persamaan : % inhibisi = ( A blanko – A sampel ) x 100% A blanko Aktivitas antioksidan dari suatu senyawa diukur dari nilai Inhibition of Concentration 50 (IC 50 ), yaitu konsentrasi antioksidan (µg/mL) yang mampu menghambat 50% radikal bebas. Semakin kecil nilai IC 50 , semakin aktif senyawa tersebut sebagai antioksidan. Nilai IC 50 diperoleh melalui kurva uji aktivitas antioksidan. Kurva uji antioksidan tersebut dibuat dengan mengalurkan %inhibisi sebagai ordinat dan konsentrasi sebagai absis. Dari kurva tersebut didapat suatu persamaan garis garis linear y=ax + b. Dan nilai IC 50 merupakan nilai x pada y=50. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode penelitian Dalam penelitian ini, vanili senyawa aromatik yang memiliki gugus aldehida dioksidasi menjadi asam vanilat menggunakan oksidator Ag 2 O dan NaOH berlabih. Asam vanilat hasil oksidasi vanili kemudian dimurnikan dan dibandingkan dengan asam vanilat standar melalui pengujian dengan kromatografi lapis tipis dan spektroskopi infra merah. Asam vanilat hasil oksidasi kemudian digunakan untuk esterifikasi dengan glukosa. Esterifikasi dilakukan dalam oven microwave dengan katalis H 2 SO 4 . Ester glukovanilat yang dihasilkan diuji dengan kromatografi lapis tipis dan spektroskopi infra merah serta dilakukan uji aktivitas antioksidan. 3.2 Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: peralatan gelas, spatula, kertas saring, plat silika gel (KLT), corong, corong pisah, cawan penguap, hot plate, magnetic stirer, labu bulat , oven microwave, neraca analitis, spektrofotometer FT-IR (Fourier Transform-Infra Red Spectroscopy) dan spektrofotometer UV-Vis (Ultraviolet-visible). 27 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 3.3 Bahan Vanili (CV. Setia Guna), D-glukosa (Merck), AgNO 3 ( Merck), NaOH (Merck),metanol (Merck), etil asetat (CV. Bina Citra Mandiri), DMF (Merck), petroleum eter (Bratachem), metanol (Merck), H 2 SO 4 ( Merck), NaHCO 3 (Merck), Na 2 SO 4 (Merck), DPPH, aquades. 3.4 Cara Kerja 3.4.1 Pembuatan asam vanilat 3.4.1.1 Oksidasi vanili Larutan dari 3,377 g AgNO 3 (20 mmol) dicampur dengan larutan dari 0,9254 g NaOH (23 mmol), kemudian diaduk selama lima menit. Endapan Ag 2 O yang terbentuk disaring, lalu dicuci dengan aquades. Oksidasi basah Ag 2 O ditambahkan 40mL aquades, 3,9282 g (97 mmol) pellet NaOH yang telah dilarutkan dalam air sambil diaduk kuat, kemudian temperaturnya dinaikkan. Ketika temperatur mencapai 55-600C, 3,044 g vanili (20 mmol) dimasukkan dan diaduk kuat selama kurang lebih sepuluh menit. Setelah itu, campuran disaring dengan kertas saring, dan filtratnya diasamkan dengan H 2 SO 4 pekat sampai terbentuk kristal asam vanilat yang tidak larut lagi. Kristal asam vanilat yang terbentuk difiltrasi lalu dicuci dengan aquades, selanjutnya dikeringkan. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 3.4.1.2 Pemurnian asam vanilat Asam vanilat yang terbentuk dilarutkan dengan 25 mL etil asetat, dimasukkan ke dalam corong pisah dan ditambahkan air dengan perbandingan 1:1 terhadap etil asetat yang digunakan lalu diekstraksi. Fasa air dan fasa organik dipisahkan. Fasa organik yang terbentuk dimasukkan kembali ke dalam corong pisah, lalu ditambahkan etil asetat dan diekstraksi kembali. Kemudian fasa air dan fasa organik yang terbentuk dipisahkan kembali. Produk yang terekstrak dalam fasa organik ini diuapkan sampai pelarutnya habis dan diperoleh kristal asam vanilat yang lebih murni. 3.4.1.3 Uji kemurnian Kristal asam vanilat yang diperoleh diuji kemurniannya melalui kromatografi lapis tipis, yaitu membandingkan spot asam vanilat standar dan asam vanilat hasil oksidasi, serta dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer FT-IR. 3.4.2 Pembuatan ester glukovanilat 3.4.2.1 Esterifikasi asam vanilat dengan glukosa Sebanyak 336,8 mg (2 mmol) glukosa dicampur dengan 43,2 mg (0,4 mmol) asam vanilat dan dilarutkan dalam 10 mL DMF, kemudian ditambahkan 1 mL asam sulfat pekat yang berfungsi sebagai katalis.Pereaksi Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 ditempatkan dalam labu erlenmeyer pyrex 50 mL yang disambung dengan corong. Erlenmeyer ini dibungkus dengan aluminium foil kemudian dipanaskan dalam oven gelombang mikro. Waktu pemanasan dalam oven microwave divariasikan antara 3,5,7,9 menit. 3.4.2.2 Pemurnian ester glukovanilat Masing-masing campuran yang dihasilkan dari tiap variasi waktu dicuci atau dinetralkan dengan larutan NaHCO 3 jenuh hingga tidak lagi mengeluarkan gas CO 2 . Campuran dimasukkan ke dalam corong pisah yang telah berisi 25 mL etil asetat lalu diekstraksi sebanyak 2 kali. Kemudian, fasa organik hasil 2 kali ekstraksi dipisahkan dari fasa airnya dan ditambahkan dengan Na 2 SO 4 anhidrat, lalu disaring. Setelah disaring, fasa organik tersebut diuapkan sampai pelarutnya habis. 3.4.2.3 Uji kemurnian Senyawa glukovanilat yang dihasilkan diuji kemurniannya dengan kromatografi lapis tipis dengan menggunakan pelarut pengembang petroleum eter : etil asetat. Setelah selang waktu beberapa menit akan terlihat bercak ester kemudian dibandingkan dengan bercak asam vanilat. Serta dianalisis dengan menggunakan instrumen spektroskopi FT-IR. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 3.4.3 Uji aktivitas antioksidan 3.4.3.1 Pembuatan larutan pereaksi DPPH Menimbang 39,5 mg DPPH (1,1-difenil-2-pikrilhidrazil) kemudian dilarutkan dalam 100 mL metanol. 3.4.3.2 Pembuatan larutan blanko Memipet 1 mL larutan pereaksi DPPH ke dalam tabung reaksi, ditambahkan metanol sampai 5 mL kemudian dihomogenkan, sehingga diperoleh larutan pereaksi DPPH dengan konsentrasi 1000 µg/mL ( 1 mM ). 3.4.3.3 Persiapan larutan sampel Menimbang 2 mg sampel ester glukovanilat kemudian dilarutkan dengan 2 mL metanol dan dihomogenkan sehingga diperoleh larutan induk sampel dengan konsentrasi 1000 µg/mL (larutan induk). Memipet masing-masing 62,5; 125; 250 dan 500 µL larutan induk sampel ke dalam empat tabung reaksi yang berbeda. Menambahkan ke dalam tiap-tiap tabung reaksi tersebut 500µL larutan DPPH 1mM kemudian ditambahkan metanol sampai 2500 µL dan dihomogenkan. Dengan demikian diperoleh larutan sampel dengan konsentrasi 10, 50, 100, dan 200 ppm. Menutup masing-masing tabung reaksi dengan aluminium foil. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 3.4.3.4 Pengukuran aktivitas antioksidan Larutan blanko dan larutan sampel dalam empat konsentrasi tersebut diinkubasi selama 30 menit pada suhu 37 0C. Kemudian dilakukan pengukuran absorbansi dari larutan blanko dan sampel dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 515 nm. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Oksidasi vanili menjadi asam vanilat Asam vanilat yang digunakan untuk membuat ester glukovanilat dalam percobaan ini, dibuat dengan menggunakan metode yang dikembangkan oleh Irwin Pearl4. Dalam percobaan ini, asam vanilat yang digunakan berasal dari oksidasi vanili dengan menggunakan AgNO 3 (perak nitrat) dan NaOH berlebih yang menghasilkan Ag 2 O, yang digunakan sebagai oksidatornya. Ag 2 O bersifat selektif untuk mengoksidasi gugus aldehid pada vanili menjadi gugus asam karboksilat. Reaksinya sebagai berikut : 2 AgNO 3(aq) + 2 NaOH (aq) Ag 2 O (s) + H 2 O + 2 Na+ + 2 NO 3 - Reaksi diawali dengan melarutkan AgNO3 sebanyak 3,377 g (20 mmol) dalam sedikit aquades dan melarutkan NaOH sebanyak 0,9254 g (23 mmol) dalam sedikit aquades masing-masing pada gelas piala berbeda. Setelah masing-masing padatan melarut, keduanya dicampurkan sedikit demi sedikit sambil diaduk. Pengadukan dilakukan agar reaksi dapat berjalan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 optimal. Ketika larutan NaOH dicampurkan ke dalam larutan AgNO 3 terbentuk endapan berwarna coklat kehitaman yang merupakan endapan Ag 2 O dan larutannya tetap bening. Setelah larutan ini tercampur, dilakukan pengadukan selama 5 menit agar reaksi berlangsung sempurna. Kemudian endapan yang terbentuk disaring dan dicuci dengan aquades untuk menghilangkan sisa AgNO 3 yang tidak bereaksi dan zat-zat lain yang bersifat sebagai pengotor. Pencucian dilakukan sebanyak mungkin untuk menghasilkan asam vanilat yang berwarna putih kekuningan. . Gambar 4.1. Endapan Ag 2 O Oksida basah Ag 2 O yang terbentuk kemudian dikumpulkan dan direaksikan kembali dengan aquades sebanyak 50 mL lalu diaduk. Selanjutnya ditambahkan padatan NaOH sebanyak 3,2982 g (97 mmol) dan diaduk kuat dengan menggunakan magnetic stirrer sambil dipanaskan. Setelah temperatur mencapai 55-60 oC, sebanyak 3,044 g vanili (20 mmol) dimasukkan lalu didiamkan selama 10 menit dan temperatur dijaga agar konstan. Karena pada temperatur ini reaksi oksidasi vanili menjadi asam Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 vanilat berlangsung dengan optimal. Pada suhu kurang dari 55oC, reaksi belum berlangsung, sedangkan pada suhu > 60oC reaksi akan berlangsung terlalu kuat, sehingga menyebabkan perak yang diperoleh akan teroksidasi kembali. Reaksi berlangsung sampai warna endapan Ag 2 O yang tadinya berwarna coklat kehitaman berubah menjadi putih keperakan karena telah tereduksi menjadi logam Ag. Setelah pengadukan selesai campuran difiltrasi dan dicuci dengan asam sulfat encer. Kemudian filtratnya diasamkan dengan asam sulfat pekat sedikit demi sedikit. Penambahan asam sulfat dengan adanya air dapat menghidrolisis garam-garam yang terbentuk akibat penggunaan basa (NaOH) berlebih. Penambahan asam sulfat pekat menghasilkan endapan putih kekuningan yang hilang kembali setelah pengadukan. Kesetimbangan tercapai dengan terbentuknya endapan putih yang banyak secara tiba-tiba dan tidak hilan walaupun dengan pengadukan. Endapan ini kemudian disaring dan dicuci dengan aquades. Endapan putih kekuningan tersebut adalah asam vanilat kemudian dikeringkan. Pencucian berulang kali juga dapat membuat warna asam vanilat menjadi lebih cerah. Reaksi pembuatan asam vanilat ini berlangsung secara eksotermal dan melalui dua tahap reaksi. Tahap pertama adalah oksidasi oleh Ag 2 O dengan adanya alkali (basa NaOH) yang menghasilkan natrium vanilat dan logam Ag. Tahap kedua melibatkan perubahan lebih banyak vanili menjadi asam vanilat melalui reaksi dengan Ag dan alkali (NaOH yang berlebih). Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Gambar 4.2. Keseluruhan reaksi oksidasi vanili oleh AgNO 3 4.2 Pemurnian asam vanilat Endapan asam vanilat yang terbentuk belum cukup murni dan masih mengandung air. Oleh karena itu perlu dilakukan pemurnian lebih lanjut yaitu dengan cara ektraksi. Endapan asam vanilat yang terbentuk dimurnikan dengan cara melarutkannya dalam etil asetat dan dicuci dengan aquades. Pemilihan etil asetat untuk mengekstraksi asam vanilat adalah karena asam vanilat dapat larut dengan baik dalam pelarut organik. Penggunaan aquades dimaksudkan agar senyawa-senyawa selain asam vanilat dapat larut sehingga diharapkan ekstraksi dengan pelarut organik, asam vanilat hasil oksidasi dapat dipisahkan dari sisa vanili yang tidak bereaksi. Pencampuran ini membentuk dua fasa yaitu fasa organik dan fasa air. Dalam fasa air kemungkinan senyawa-senyawa yang terdapat di Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 dalamnya adalah garam dari senyawa fenolik, basa, dan vanili yang tidak teroksidasi, sedangkan dalam fasa organiknya mengandung asam vanilat. Salah satu perbedaan sifat kimia vanili dengan asam vanilat adalah sifat kelarutannya dimana vanili dapat larut dalam air sedangkan asam vanilat hampir tidak larut dalam air, sehingga diharapkan dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut organik ini asam vanilat hasil oksidasi dapat dipisahkan dengan sisa vanili yang tidak teroksidasi. Setelah itu fasa organik dipisahkan dari fasa airnya, kemudian fasa organiknya diuapkan untuk memperoleh kembali asam vanilat yang lebih murni. Asam vanilat yang diperoleh berwarna putih kecoklatan sebanyak dengan rendemen sebesar 79,68 %. Gambar 4.3. Asam vanilat hasil ektraksi 4.3 Uji kemurnian Uji kemurnian pada asam vanilat sintetis hasil ekstraksi dilakukan dengan cara uji kromatografi lapis tipis (KLT) yaitu dengan membandingkan spot asam vanilat sintetis dengan spot asam vanilat standar. Dalam uji KLT Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 ini, fasa diam yang digunakan adalah plat silika gel, sedang fasa geraknya adalah larutan pengembang etil asetat : petroleum eter = 3 : 2. Spot hasil KLT tidak dapat dilihat pada cahaya tampak, sehingga untuk melihat spot tersebut diperlukan sinar lampu ultraviolet pada panjang gelombang 254 nm. Hasil yang diperoleh sebagai berikut : Gambar 4.4. Spot asam vanilat standar dan asam vanilat hasil oksidasi (spot kiri adalah spot asam vanilat standar dan spot kanan adalah spot asam vanilat sintetis) Spot dengan nilai Rf 0,60 adalah asam vanilat standar . Sedangkan spot dengan nilai Rf 0,62 adalah asam vanilat hasil oksidasi. Hasil KLT menunjukkan bahwa asam vanilat yang disintesis memiliki kemurnian yang cukup tinggi, hal ini ditandai dengan tidak adanya spot lain pada spot asam vanilat hasil oksidasi.Hanya ada satu spot saja yaitu spot asam vanilat. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 4.4 Analisis FT-IR asam vanilat Identifikasi lebih lanjut dari asam vanilat hasil oksidasi vanili dilakukan dengan menggunakan instrumen FT-IR (Fourier Transform Infra Red Spectrophotometer). Spektra yang dihasilkan kemudian dibandingkan dengan spektra FT-IR asam vanilat standar. Dengan menggunakan FT-IR dapat diketahui gugus fungsi yang terdapat dalam sampel yang dihasilkan, karena spektrum infra merah dari senyawa organik bersifat khas dan memiliki karakter spektrum yang berbeda dengan senyawa lain. Daerah serapan infra merah terletak pada rentang bilangan gelombang 4000-650 cm-1. Spektrum yang dihasilkan berupa pita-pita serapan pada daerah panjang gelombang tertentu. Asam vanilat merupakan senyawa organik asam karboksilat. Ketika dalam keadaan cairan murni ataupun dalam larutan dengan konsentrasi di atas 0,01 M, asam karboksilat berada dalam bentuk dimer yang berikatan dengan hidrogen dan bukan dalam bentuk monomernya. Oleh karena itu spektrum infra merah asam karboksilat adalah spektrum dari dimernya. H O O R R O H O Gambar 4.5. Struktur dimer asam karboksilat Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Serapan uluran OH dari asam karboksilat pada spektrum infra merah sangat lebar antara 3400-2500cm-1 (melandai ke daerah serapan karbonhidrogen alifatik) dan intensif. Hal ini disebabkan oleh adanya vibrasi regang –OH dalam asam karboksilat, dimana gugus –OH dari masing-masing molekul membentuk ikatan hidrogen dengan gugus karbonil C=O. Jika sebagai monomer, biasanya asam karboksilat memberikan pita serapan pada bilangan gelombang 1700 cm-1. Akan tetapi karena dalam keadaan padat maupun dalam bentuk larutan asam karboksilat tidak dalam bentuk monomernya, maka puncak serapan C=O nya menjadi lebih kecil dari 1700 cm-1 akibat terbentuknya ikatan hidrogen antara setiap molekul. Identifikasi gugus fungsi dari pita-pita serapan yang terdapat dalam spektrum dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 4.1 Identifikasi gugus fungsi spektrum FT-IR asam vanilat standar dan asam vanilat hasil oksidasi Bilangan gelombang Bilangan gelombang asam vanilat standar asam vanilat hasil (cm-1) oksidasi (cm-1) 1 3479,58 3481,51 2 3000-2500 3000-2500 3 1680,00 1678,07 C=O asam karboksilat 4 1298,09 1298,09 C-O asam karboksilat No Identifikasi gugus fungsi OH fenolik Dimer dari ikatan hirogen pada asam karboksilat Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Data FT-IR di atas menunjukkan bahwa antara asam vanilat standar dan asam vanilat hasil oksidasi vanili memiliki pita-pita serapan pada bilangan gelombang (ν=cm-1) yang hampir sama, hanya sedikit terjadi pergeseran bilangan gelombang. Hal tersebut dapat terjadi karena perbedaan kondisi pengukuran dengan alat FT-IR. Secara keseluruhan dapat disimpulkan kedua senyawa adalah senyawa yang sama yaitu senyawa asam vanilat. Pada spektrum asam vanilat hasil oksidasi juga dapat dilihat sudah tidak terdapatnya puncak karakteristik dari senyawa aldehida, dimana puncak gugus aldehida terdapat pada bilangan gelombang sekitar 2854,13 cm-1. Hal ini menandakan bahwa pada sampel asam vanilat hasil oksidasi sudah tidak terdapat lagi sisa vanili yang mungkin tidak teroksidasi. 9 7 .5 % T 9 0 8 2 .5 7 5 6 7 .5 538.14 883.40 50149 759.95 916.19 1112.93 1028.06 1236.37 1207.44 1519.91 1431.18 1381.03 1298.09 2 2 .5 1598.99 1680.00 1471.69 1454.33 2571.11 2532.54 2650.19 3095.75 3 0 3022.45 2987.74 2956.87 2883.58 2858.51 2846.93 2812.21 3479.58 3 7 .5 808.17 588.29 1863.24 1766.80 4 5 636.51 2077.33 2027.19 2214.28 2322.29 2144.84 6 0 5 2 .5 1 5 4 0 0 0 3 7 5 0 3 5 0 0 A S A MV A N IL A TS T A N D A R 3 2 5 0 3 0 0 0 2 7 5 0 2 5 0 0 2 2 5 0 2 0 0 0 1 7 5 0 1 5 0 0 1 2 5 0 1 0 0 0 7 5 0 5 0 0 1 /cm Gambar 4.6. Spektrum FT-IR vanili (atas) dan Spektrum FT-IR asam vanilat (bawah) Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 4.5 Esterifikasi asam vanilat dengan glukosa Esterifikasi asam vanilat dan glukosa dilakukan pada suasana asam. Asam bertindak sebagai katalis. Karena tanpa katalis reaksi akan berjalan sangat lambat karena OH- merupakan leaving group yang buruk sehingga harus diprotonasi. Reaksi esterifikasi glukovanilat bersifat reversibel. Untuk mendapatkan rendemen yang tinggi dari ester ini maka kesetimbangan harus digeser ke arah ester. Ester glukovanilat dibuat dengan mereaksikan asam vanilat hasil sintesis sebagai senyawa yang mengandung gugus asam karboksilat dengan glukosa sebagai senyawa yang memiliki lima gugus alkohol. Esterifikasi Fischer digunakan untuk menghasilkan ester glukovanilat mengingat titik leleh dari senyawa glukosa dan asam vanilat yang relatif tinggi , serta glukosa yang merupakan jenis monosakarida yang tidak dapat mengalami hidrolisis menjadi sakarida yang lebih kecil lagi dengan adanya pengaruh dari katalis. Katalis asam diperlukan pada reaksi esterifikasi karena gugus pergi yang dimiliki oleh asam karboksilat bersifat kurang reaktif sehingga dengan penambahan katalis diharapkan reaksi akan berlangsung lebih cepat. Dalam percobaan, sebanyak 0,3368 g (2 mmol) glukosa dicampur dengan 0,0432 g (0,4 mmol) asam vanilat menggunakan pelarut DMF sebanyak 10 mL, kemudian ditambahkan asam sulfat sebagai katalis. Perbandingan mol glukosa dan asam vanilat adalah 1:5 dimana penggunaan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 asam vanilat berlebih dimaksudkan agar sebanyak lima gugus vanilat dapat berikatan dengan glukosa secara optimal. Pelarut yang digunakan adalah DMF karena pelarut ini dapat melarutkan asam vanilat dan glukosa dengan baik sehingga diharapkan reaksi dapat berjalan sempurna. Keseluruhan bahan-bahan dicampur dalam labu erlenmeyer. Reaksi dilakukan dengan menggunakan labu erlenmeyer pyrex yang memiliki ketahanan sampai suhu 900°C. Penggunaan labu erlenmeyer pyrex ini untuk menjaga agar wadah reaksi tidak pecah karena reaksi menggunakan gelombang mikro berlangsung pada temperatur tinggi. Selain itu, gelas pyrex terbuat dari kuarsa yang mempunyai faktor dispasi sangat kecil (tan δ=0,6 pada 25°C), sehingga transparan terhadap gelombang mikro (tidak mengabsorpsi energi gelombang mikro). Dengan demikian pemanasan berlangsung efektif. Penggunaan aluminium foil pada permukaan luar wadah sampel bertujuan untuk mengurangi resiko kerusakan pada magnetron (generator gelombang mikro) yang diakibatkan dari pantulan sebagian gelombang mikro karena pengaruh air-gap dalam wadah reaksi (karena jumlah sampel untuk reaksi esterifikasi ini cukup sedikit). Oven gelombang mikro yang digunakan adalah oven JMG EG 8021TS-AN dimana reaktor multimodenya dilengkapi dengan baling-baling atau suatu sirkulator yang dapat merotasikan sampel selama pemanasan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 sehingga diperoleh pemanasan yang seragam di semua posisi dalam cavity dan interferensi gelombang dapat dihindari. Gambar 4.7. Cavity yang dilengkapi dengan sirkulator untuk merotasikan sampel 4.6 Pemurnian ester Setelah reaksi esterifikasi selesai selanjutnya dilakukan pemurnian terhadap produk ester yang dihasilkan agar senyawa ester glukovanilat yang didapat lebih murni. Pemurnian dilakukan dengan cara ekstraksi. Pelarut organik yang digunakan adalah etil asetat yang diharapkan dapat melarutkan ester glukovanilat dengan baik. Sehingga pengotor-pengotor berupa glukosa yang tidak bereaksi larut dalam air dan didapatkan larutan ester yang lebih murni yang tidak mengandung air. Untuk menghilangkan kelebihan asam dari penggunaan katalis dan juga untuk menghilangkan sisa asam vanilat yang tidak bereaksi ditambahkan larutan NaHCO 3 jenuh ke dalam fasa organik. Penambahan NaHCO 3 jenuh terus dilakukan hingga gas karbondioksida tidak terbentuk Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 lagi. Gas karbondioksida terbentuk dari reaksi asam vanilat dan atau H 2 SO 4 dengan NaHCO 3 . Reaksi yang terjadi adalah : C 7 H 7 O 2 CO 2 H + NaHCO 3 → C 7 H 7 O 2 CO 2 Na + H 2 CO 3 CO 2 (g) H2O Selain itu, NaHCO 3 dapat bereaksi dengan asam vanilat membentuk garam natrium vanilat yang larut dalam air sehingga asam vanilat yang berlebih tidak berikatan dengan glukosa dan dapat dipisahkan dari senyawa ester yang terbentuk. Kemudian ditambahkan sedikit air agar pelarut DMF dan campuran lain yang polar dapat terdistribusi ke fasa air. Campuran kemudian diekstraksi menggunakan etil asetat dan diharapkan ester glukovanilat yang terbentuk dapat ditarik ke fasa organik. Fasa organik diambil kemudian ditambahkan Na 2 SO 4 anhidrat sebagai drying agent untuk menarik air yang mungkin masih tertinggal dalam fasa organik. Selanjutnya fasa organik yang sudah ditambahkan Na 2 SO 4 anhidrat disaring dan filtratnya diuapkan untuk menarik air yang mungkin masih tertinggal dalam fasa organik. Selanjutnya fasa organik yang sudah ditambahkan Na 2 SO 4 anhidrat disaring dan filtratnya diuapkan. 4.7 Pengaruh waktu reaksi Pada percobaan ini dilakukan perbandingan mol glukosa dan asam vanilat = 1:5. Esterifikasi dilakukan dalam gelombang mikro dengan variasi waktu pemanasan mulai dari 3,5,7,9 menit. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Reaksi terjadi ketika molekul-molekul reaktan bertumbukan. Molekul yang bergerak memiliki energi kinetik, semakin cepat gerakannya semakin besar pula energi kinetiknya. Ketika molekul bertumbukan sebagian energi kinetik ini berubah menjadi energi vibrasi. Jika energi kinetik awal cukup besar maka tumbukan antarmolekul akan menghasilkan energi vibrasi yang besar pula untuk memutuskan ikatan kimia, sehingga terjadilah reaksi. Energi kinetik dipengaruhi oleh suhu, semakin tinggi suhu maka energi kinetik molekul semakin besar.15 Pada oven gelombang mikro, suhu akan semakin bertambah jika pengaturan waktu pemanasan juga ditambah. Dari sini dapat dipahami bahwa semakin lama waktu pemanasan oleh gelombang mikro, dimana suhu juga semakin tinggi, maka rendemen ester akan semakin besar karena semakin banyak molekul yang memiliki energi kinetik cukup besar untuk memulai reaksi. Untuk reaksi esterifikasi ini oven gelombang mikro yang digunakan dilengkapi dengan digital timer yang juga dilengkapi dengan alarm berhenti otomatis jika waktu yang diatur telah dicapai. Pengaruh waktu reaksi terhadap rendemen ester glukovanilat dapat dilihat pada tabel berikut: Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Tabel 4.2 Pengaruh waktu reaksi terhadap %rendemen produk ester Waktu Reaksi (menit) Rendemen (%) 3 27,03 % 5 31,50 % 7 40,58 % 9 33,82 % Esterifikasi pada waktu reaksi 3 menit menghasilkan rendemen produk yang tidak terlalu bagus yaitu 27,03% . Hasil yang relatif sama didapat melalui waktu reaksi 5 menit sebesar 31,50%. Hal ini dikarenakan reaksi belum berjalan sempurna. Rendemen produk terbesar terjadi pada waktu reaksi 7 menit yaitu sebesar 40,58% . Sementara itu rendemen produk pada waktu reaksi 9 menit mengalami penurunan yaitu sebesar 33,82%. Hal ini terjadi karena sebagian produk telah mengalami dekomposisi, terlihat dari warna larutan yang awalnya kuning berubah menjadi coklat dan berbau seperti karamel. 4.8 Uji kemurnian Setelah reaksi esterifikasi selesai dilakukan pemurnian terhadap sampel ester yang diperoleh. Pemurniaan yang dilakukan adalah dengan Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 cara ekstraksi. Sebelum diekstraksi masing-masing sampel diidentifikasi dan dimonitor jalannya reaksi dengan menggunakan kromatografi lapis tipis. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kapan terbentuknya ester glukovanilat. Campuran glukosa, asam vanilat, dan DMF merupakan larutan berwarna kuning namun setelah dioven microwave warna campuran berubah menjadi kuning kecoklatan. Pemanasan pada menit kedua belum muncul spot baru, masih merupakan spot dari asam vanilat. Pada menit ketiga dan kelima mulai terlihat spot ester yang berada dibawah spot asam vanilat, namun masih sangat tipis. Pemanasan diteruskan pada menit ketujuh dan kesembilan dengan tujuan pembentukkan ester semakin banyak dan spot ester pada KLT semakin jelas. 3 menit 5 menit 7 menit 9 menit Gambar 4.8. Hasil KLT ester glukovanilat (spot sebelah kiri merupakan spot asam vanilat dan spot sebelah kanan merupakan spot ester glukovanilat) Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Hasil uji KLT yang ditunjukkan pada gambar diatas merupakan perbandingan spot asam vanilat awal dengan spot hasil esterifikasi. Pelarut pengembang yang digunakan adalah petroleum eter : etil asetat = 2 :3. Asam vanilat memiliki Rf 0,60 sehingga spot baru yang muncul dimungkinkan adalah spot dari ester yang tebentuk. Uji KLT pada menit ketiga dan kelima menunjukkan adanya spot baru dengan Rf 0, 30 dan 0,40 namun spot yag terbentuk terlihat masih tipis hal ini diduga ester glukovanilat yang terbentuk masih sangat sedikit. Uji KLT pada menit ketujuh menunjukkan bahwa terdapat dua spot baru yang terletak dibawah spot asam vanilat. Spot tersebut memiliki Rf 0,53 dan 0,40. Pada menit kesembilan terbentuk spot baru dengan Rf 0,48. Karena spot hasil uji KLT bukan merupakan spot tunggal dengan nilai Rf yang saling mendekati, kemungkinn hasil ester glukovanilat belum murni tetapi masih merupakan campuran dari beberapa ester glukovanilat dengan jumlah ikatan asam vanilat dengan glukosa yang berbeda, selain itu kemungkinan masih ada asam vanilat maupun glukosa yang belum bereaksi. Besarnya nilai Rf asam vanilat diatas Rf ester glukovanilat disebabkan oleh sifat ester yang lebih polar dibandingkan asam vanilat, sehingga ester tertahan pada fasa diam dibandingkan dengan asam vanilat. 4.9 Analisis FT-IR ester glukovanilat Salah satu teknik untuk identifikasi senyawa adalah dengan spektrofotometer infra merah. Ester-ester dari asam karboksilat biasanya Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 memberikan dua puncak serapan infra merah yang kuat, yaitu puncak serapan vibrasi regang C=O dan puncak serapan vibrasi regang C-O. Pitapita serapan vibrasi regang kedua ikatan ini berintensitas tinggi disebabkan kedua ikatan tersebut bersifat polar. Gugus C=O ester asam karboksilat jenuh menyerap pada daerah frekuensi 1735-1750cm-1. Ester-ester tidak jenuh yang memiliki ikatan rangkap terkonjugasi dengan C=O akan memberikan puncak serapan C=O pada daerah frekuensi yang lebih rendah yakni antara 1715-1730cm-1. Delokalisasi elektron π antara C=O dan cincin menaikkan karakter ikatan rangkap dari ikatan yang menghubungkan C=O dengan cincin. Hal ini menyebabkan orde ikatan lebih rendah, sebagai akibatnya akan memperlemah ikatan C=O. Penurunan tetapan gaya menurunkan frekuensi vibrasi ulur sebesar 20-30 cm-1. Tabel 4.3 Identifikasi gugus fungsi spektrum FT-IR ester glukovanilat No. Bilangan gelombang (v=cm-1) Identifikasi gugus fungsi 1 3478,95 -OH fenolik 2 1681,62 C=O asam karboksilat 3 1295,92 C-O ester Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Puncak serapan ester yang khas terdapat pada bilangan gelombang antara 1720 – 1750 cm-1 yaitu untuk mengidentifikasi gugus karbonil (C=O) ester. Namun, pada hasil FT-IR ester glukovanilat puncak serapan C=O ester tidak terbentuk dengan baik, masih terdapat puncak serapan C=O asam karboksilat.Hal ini mungkin disebabkan adanya asam vanilat yang tidak ikut bereaksi dan pemurnian ester yang kurang baik sehingga senyawa ester yang dihasilkan masih mengandung senyawa awal seperti asam vanilat, glukosa, dan zat-zat pengotor . Selain itu, vibrasi ulur C – O terlihat pada bilangan gelombang 1295,92 cm-1 dan O – H fenolik pada bilangan gelombang 3478,95cm-1. Dari hasil pengamatan menggunakan FT-IR disimpulkan bahwa ester glukovanilat hasil esterifikasi belum terbentuk dengan baik. 4.10 Uji aktivitas antioksidan Uji aktivitas antioksidan senyawa ester glukovanilat dalam penelitian ini diuji dengan metode radical scavenger menggunakan senyawa DPPH (1,1-difenil-2-pikril hidrazil) yang dilarutkan dalam metanol. Metode ini dipilih karena prosedur kerja yang sederhana, cepat, dan tidak membutuhkan banyak reagen. Selain itu, radikal bebas ini cukup bagus diujikan pada sampel hasil ekstrak bahan alam seperti sampel ester glukovanilat yang dihasilkan dari asam vanilat yang dibuat dari oksidasi vanili (ekstrak tumbuhan vanilla planifolia). Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Larutan DPPH dalam metanol ini menghasilkan warna ungu yag memberikan absorbansi maksimum pada panjang gelombang 517 nm, senyawa DPPH tersebut akan bereaksi bila ada senyawa yang bersifat sebagai donor hidrogen (senyawa antioksidan) melalui tahapan yaitu radikal bebas yang terdapat dalam senyawa DPPH ditangkap oleh senyawa antioksidan sehingga membentuk DPPH yang tereduksi. Pembentukan senyawa DPPH tereduksi mengakibatkan perubahan warna yang semula ungu menjadi kuning. Perubahan warna yang terjadi dapat dikatakan senyawa yang diuji ini memiliki kemampuan sebagai antioksidan. Gambar 4.9. Bercak kuning dari produk setelah ditambah larutan DPPH Standar senyawa antioksidan yang digunakan untuk pengujian ini adalah quercetin. Gambar 4.10. Struktur senyawa quercetin Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Penggunaan standar disini adalah sebagai pembanding untuk mengetahui sejauh mana keaktifan produk ester glukovanilat dibanding quercetin dalam meredam radikal bebas DPPH. Quercetin merupakan salah satu zat aktif kelas flavonoid yang secara biologis amat kuat sebagai zat antioksidan. Quercetin beraktivitas antioksidan berdasarkan kemampuannya meredam radikal bebas 1,1-difenil-2-pikril hidrazil (DPPH) menjadi 1,1-difenil2-pikril hidrazin dengan IC 50 6,5 ppm (sangat kuat). Bawang,apel , dan ceri adalah sumber quercetin. Ceri mengandung anthocyanins, yang memberi warna merah, dan bermanfaat untuk mengurangi faktor resiko seperti penyakit jantung dan relaksasi arthritis. Studi baru menyarankan, quercetin adalah antioksidan ampuh sebagai anti-virus yang ditemukan dalam berbagai buah-buahan dan sayuran, dapat membantu meningkatkan imunitas dan untuk mengurangi risiko infeksi pernafasan seperti dingin dan flu. Larutan sampel yaitu larutan ester glukovanilat dan DPPH dalam metanol dibuat dalam empat konsentrasi yang berbeda yaitu 200, 100, 50, 10 ppm. Absorbansi dari masing-masing larutan sampel dibandingkan dengan absorbansi dari blanko, yaitu larutan DPPH dalam metanol, sehingga di dapat nilai %inhibisi. Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Tabel 4.4 Hasil uji antioksidan quercetin dan ester glukovanilat Larutan Quercetin Ester glukovanilat Blanko C (ppm) Absorbansi % Inhibisi 25 0,225 20 15 200 100 50 10 0,254 0,898 0,863 1.054 1,203 1,508 86,381 84,655 45,780 47,915 36,369 27,389 9,004 1,657 Dari hasil tersebut dapat dibuat persamaan linear dengan konsentrasi sebagai sumbu x dan % inhibisi sebagai sumbu y. Kurva yang diperoleh adalah sebagai berikut : Gambar 4.11. Kurva uji antioksidan ester glukovanilat Persamaan garis regresi linear yang didapat adalah y= 189,0x + 13156; dengan memasukkan nilai y=50, maka didapat nilai IC 50 untuk ester glukovanilat yaitu diduga sebesar 270,426. Artinya untuk meredam 50% Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 radikal bebas, diperlukan ester glukovanilat dengan konsentrasi 270,426 ppm. Selain ester glukovanilat, dilakukan uji antioksidan terhadap quercetin untuk membandingkan keaktifan antioksidan antara senyawa ester glukovanilat dengan quercetin. Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada kurva dibawah ini: Gambar 4.12. Kurva uji antioksidan quercetin Persamaan garis regresi linear yang didapat adalah y= 4,060x – 0,893; dengan memasukkan nilai y=50, maka didapat nilai IC 50 untuk quercetin yaitu diduga sebesar 14,51. Artina untuk meredam 50% radikal bebas, diperlukan quercetin dengan konsentrasi 14,51 ppm. Hasil uji aktivitas antioksidan tersebut menunjukkan aktivitas antioksidan quercetin lebih besar dibandingkan ester glukovanilat. Hal ini kemungkinan masih disebabkan adanya gugus hidroksil dari glukosa yang belum tersubstitusi oleh gugus vanilat. Sehingga gugus hidroksil yang Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 terkandung dalam senyawa quercetin lebih banyak dibandingkan dalam senyawa ester glukovanilat. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan sebagai berikut : a. Asam vanilat dapat disintesis dari senyawa vanili yang dioksidasi menggunakan oksidator Ag 2 O yang dibuat dari AgNO 3 dan NaOH berlebih, dengan rendemen sebesar 79,68 %. b. Ester glukovanilat dapat dihasilkan dari reaksi esterfikasi asam vanilat dengan glukosa dan katalis H 2 SO 4 menggunakan metode gelombang mikro dalam waktu yang relatif singkat, dengan rendemen 40,58%. c. Pada pengujian aktivitas antioksidan, senyawa ester glukovanilat memiliki aktivitas antioksidan yang lebih kecil dibandingkan quercetin ; nilai IC 50 untuk ester glukovanilat sebesar 270,426 ppm, sedangkan nilai IC 50 untuk quercetin sebesar 14,51 ppm. 57 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 5.2 SARAN Untuk penelitian selanjutnya disarankan : a. Menggunakan senyawa polihidroksi alkohol yang dapat berikatan secara maksimal dengan asam vanilat sehingga memperbanyak gugus fenolik. b. Melakukan uji identifikasi yang lebih spesifik untuk mengetahui komposisi ester yang berhasil disintesis dengan menggunakan LC-MS atau NMR. c. Melakukan uji toksisitas terhadap senyawa ester yang terbentuk. d. Meningkatkan aktivitas antioksidan dalam senyawa ester glukovanilat dan mengaplikasikan penggunaan ester glukovanilat dalam kehidupan sehari-hari. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 DAFTAR PUSTAKA 1. Vanilla. http://en.wikipedia.org/wiki/Vanilla, 4 September 2008 pukul 12.10 wib 2. Vanillin. http://en.wikipedia.org/wiki/Vanilin, 4 September 2008 pukul 12.30 wib 3. Vanilic acid. http://chemicalland21.com/fc/Vanilic acid, 4 September 2008 pukul 13.00 wib 4. Pearl, Irwin,A. Reactions of vanillin and its derived compounds. Contribution from the Institute of Paper Chemistry.1946, 68:1100. 5. Glukosa. http://en.wikipedia.org/wiki/Glukosa, 20 September 2008 ukul 15.30 wib 6. Karbohidrat. http://en.wikipedia.org/wiki/Karbohidrat, 20 September 2008 pukul 17.00 wib 7. Ester. http://en.wikipedia.org/wiki/Ester, 27 September 2008 pukul 11.0 wib 8. Fessenden dan Fessenden. 1986. Kimia Organik Terjemahan,Aloysius Hadyana Pudjaatmaka Ph.D Jilid 2 Edisi Ketiga. Erlangga. Jakarta. 9. 59 Fieser Esterification. http://www.organic-chemistry.org/name reaction/fieser-esterification, 29 September 2008 pukul 11.00 wib 10. Day, R, A.; Underwood, A, L. 2001. Analisis kimia kuantitatif. Edisi keenam. Erlangga: Jakarta. 59 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 60 11. Sastrohamidjojo, H. 1992. Spektroskopi Inframerah. Liberty, Yogyakarta 12. Kappe, C.2003. Technology High-Througput Screening, Businessbriefing : Future Drug Discover. vol : 42-44 13. Microwave chemistry. http/microwavechemistry/heating/wiki/microwave/wikipedia.org 3 Oktober 2008 pukul 09.00 wib 14. Whitaker, G. 1997. A basic introduction to microwave chemistry. http:/homepages.cd.ac.uk./ah.05, 3 Oktober 2008 pukul 10.00 wib 15. Gardiana, D. 2003. Esterifikasi metil benzoat dengan menggunakan gelombang mikro. Karya Utama Sarjana Kimia. Departemen Kimia FMIPA UI. 16. Magnetron. 2006. http://www.edukasi.net/pengpop/ppfull.php?ppid=273&fname=semua.html : 10 Oktober 2008 pukul 18.00 wib 17. Radiasi gelombang mikro. 2007. http://www.bursainternet.com/content/view , 12 Oktober 2008 pukul 1700 wibhttp://bama.ua.edu/chem/group meeting/fall04/jacmeetf04.pdf, 14 Oktober 2008 pukul 20.00 wib 18. Antioxidant. http://en.wikipedia.org/wiki/Antioxidant, 15 Oktober 2008 pukul 10.00 wib 19. Amin H, M,dkk. 2007. Metode Efek Peredaman Radikal Bebas. Universitas Gajah Mada Press, Yogyakarta. http://www.homepages.ugm.edu/pubs-art.pdf Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 61 20. Padmawinata, K. 1988. Kimia Organik 2. Terj. dari Organic Chemistry, 4th ed, oleh Pine, Stanley; Hendrickson, James; Cram, Donald; Hammond, George. Penerbit ITB, Bandung. 21. Fieser ,Fieser. 1967. Reagents for organic synthesis, vol 1. Elvisier Pumblishing Company. 22. Nurulita, I. 2007. Sintesa ester glukovanilat dari vanilin. Karya Utama Sarjana Kimia. Departemen Kimia FMIPA UI. 23. Hawa, S. 2007. Sintesa ester sukrovanilat dari vanilin. Karya Utama Sarjana Kimia. Departemen Kimia FMIPA UI. Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Lampiran 1 SKEMA KERJA Vanili Oksidasi + AgNO3 + NaOH + H2SO4 Asam vanilat Ekstraksi dengan etil asetat Asam vanilat murni Uji KLT, FT-IR Esterifikasi : + glukosa + DMF + H2SO4 Ester glukovanilat Pemurnian ester Ester glukovanilat murni Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Uji KLT, FT-IR, Uji Aktivitas Antioksidan Lampiran 2 Pembuatan Asam Vanilat OH OH H2SO4 OCH3 OCH3 + AgNO3 + NaOH 82-95 % O O H Vanili OH Asam vanilat 3,044 g 3,377 g 3,2982 g 4,2037 g 20 mmol 20 mmol 97 mmol 25 mmol Berat asam vanilat percobaan = 2.4310 g Mol asam vanilat hasil percobaan = 2.4310 g : 168.1467 g/mol = 0.0144 mol = 14.4 mmol Rendemen yang diperoleh : 14.4 mmol x 100 % = 79,68% 20 mmol Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 Lampiran 3. Spektrum FT-IR vanili Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 22.5 4000 3750 3500 ASAMVANILAT STANDAR 3250 3000 2750 2500 2250 2000 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 1750 1500 1250 Lampiran 4. Spektrum FT-IR asam vanilat standar 916.19 1000 750 501 49 538.14 808.17 883.40 37.5 759.95 1471.69 1454.33 1112.93 1028.06 1236.37 1207.44 1298.09 1519.91 588.29 636.51 1766.80 1863.24 2322.29 45 1431.18 1381.03 2571.11 2532.54 2650.19 3022.45 2987.74 2956.87 2883.58 2858.51 2846.93 2812.21 2077.33 2027.19 2144.84 2214.28 52.5 1598.99 1680.00 30 3095.75 3479.58 97.5 %T 90 82.5 75 67.5 60 15 500 1/cm 4000 3750 ASAMVANILAT 2 3500 3250 3000 2750 2500 2250 2000 1750 Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008 22.5 1500 1250 1000 Lampiran 5. Spektrum FT-IR asam vanilat hasil oksidasi vanili 1112.93 1180.44 3095.75 750 634.58 588.29 810.10 883.40 2569.18 2654.05 2883.58 2854.65 918.12 1458.18 1381.03 1028.06 761.88 1431.18 1238.30 1207.44 1298.09 30 1519.91 1597.06 1678.07 37.5 3018.60 2985.81 2954.95 45 3481.51 732.95 1764.87 1863.24 2320.37 2382.09 2029.11 2144.84 2214.28 97.5 %T 90 82.5 75 67.5 60 52.5 500 1/cm Lampiran 6. Spektrum FT-IR ester glukovanilat Sintesis ester..., Ruth Ferera, FMIPA UI, 2008
