komunikasi penelitian - USU-IR

Jurnal KOMUNIKASI PENELITIAN
Volume 18 (2) 2006
Mimpin Ginting, Hemat R. Brahmana
Chelsia Wirawan
SINTESIS 2‐BENZOILOKSI‐1,2,3‐PROPANATRIKARBOKSILAT MELALUI REAKSI ESTERIFIKASI ANTARA ASAM 2‐HIDROKSI‐1,2,3‐PROPANATRIKARBOKSILAT (ASAM SITRAT) DENGAN BENZOIL KLORIDA Mimpin Ginting, Hemat R. Brahmana, dan Chelsia Wirawan*) Abstract
The-benzoyloxy-1,2,3-propanetricarboxylic compound can be synthesized by esterification between hydroxyl
group at tertiary position from citric with benzoyl chloride. Synthesis that compound is done by reacting citric
acid with calcium carbide a first to result calcium dicitric, which will be reacted insitu with benzoyl chloride in
chloroform solvent at the reflux condition. The product yield 60% with its melting point 113-1160C and also
HLB (Hidrophilic Lipophilic Balance) value is determinated by titration method which is 2.37. The purity of
product is tested by Thin Layer Chromatography analysis. Then the product is analyzed by spectroscophy
FT-IR and 1H-NMR.
Keywords: Citric acid,
propanetricarboxylic
Calcium
carbide,
A. PENDAHULUAN
Surfaktan adalah suatu bahan yang
memiliki gugus hidrofil (suka air) dan
gugus lipofil (suka minyak) (Martin dkk.,
1993). Beberapa
senyawa ester
merupakan bahan surfaktan non ionik
serta pemakaiaannya cukup luas dan
bervariasi baik dalam industri obatobatan, makanan, minuman maupun
kosmetik (Kato dkk., 2003). Pembuatan
bahan surfaktan senyawa ester tersebut
dapat dilakukan melalui berbagai cara, di
antaranya melalui gliserolisis terhadap
trigliserida sehingga terbentuk mono dan
digliserida
maupun
transesterifikasi
terhadap alkil ester dengan senyawa
poliol seperti glukosa dan sukrosa baik
secara kimia ataupun enzimatis dalam
menghasilkan sukrosa ester dan glukosa
ester asam lemak (Brahmana, dkk., 1996
dan Xu dkk., 2004)
Reaksi antara gugus asil dan gugus
alkoksi, dalam membuat surfaktan dapat
juga dilakukan dengan mereaksikan
gugus asil dengan senyawa yang
mempunyai gugus hidroksil dan sekali
gus gugus karbosilat sebagai sumber
gugus alkoksi, seperti yang dilakukan
penelitian terdahulu melalui reaksi antara
asam sitrat dengan kapriloil klorida untuk
18
*)
Departemen Kimia FMIPA USU
Benzoyl
chloride,
Esterification,
2-benzoyloxy-1,2,3-
menghasilkan 2-kaprilosoil propane-1,2,3trioat (Tarigan, 2004) dan esterifikasi
antara trimetil sitrat dengan stearoil
klorida untuk menghasilkan 2-stearoil
trimetil sitrat (Gunawan dkk., 2004).
Dalam hubungan ini, peneliti tertarik untuk
melakukan reaksi antara senyawa yang
memiliki gugus aromatis, yakni benzoil
klorida, dengan asam sitrat di mana
benzoil klorida yang bersifat non polar
direaksikan dengan asam sitrat yang
bersifat sangat polar yang membuat
sulitnya mencari pelarut yang sesuai agar
campuran antara benzoil klorida dengan
asam sitrat yang dua fasa menjadi satu
fasa. Hal ini tentunya memerlukan jenis
pelarut yang sesuai dan ataupun
menggunakan suatu reaksi yang dapat
mengantarkan salah satu pereaksi
tersebut larut dalam pelarut yang sesuai
dengan pereaksi yang lainnya.
Konsep ini membuat suatu pemikiran
apabila kalsium karbide direaksikan
dengan air akan membentuk asetilen dan
kalsium hidroksida. Atas dasar pemikiran
ini timbul pemikiran baru apabila kalsium
karbida direaksikan dengan asam sitrat
maka akan membentuk kalsium disitrat
dan gas asetilen. Kalsium disitrat ini
diharapkan menambah kelarutan dalam
pelarut yang bersifat lebih non polar,
Mimpin Ginting, Hemat R. Brahmana
Chelsia Wirawan
seperti kloroform dengan pemanasan
yang selanjutnya apabila direaksikan
dengan benzoil klorida yang larut dalam
kloroform akan segera terjadi reaksi
pembentukan
senyawa
ester
2benzoiloksi-1,2,3-propana
trikarbosilat
dan kalsium klorida sebagai hasil
samping. Atas dasar inilah maka
dikembangkan sintesis 2-benzoiloksi1,2.3-propanatrikarbosilat
yang
diharapkan digunakan sebagai bahan
surfaktan.
B. METODE PENELITIAN
Bahan-Bahan
Bahan kimia yang digunakan dalam
penelitian ini antara lain: asam sitrat
monohidrat, benzoil klorida, kloroform, nheksana, natrium sulfat anhidrat, asam
klorida pekat, kalsium klorida, etanol
adalah berderajat p.a. buatan E.Merck
kecuali kalsium karbida produk teknis.
Alat-Alat
Peralatan untuk melakukan reaksi terbuat
dari alat gelas yang dirancang sendiri,
sedangkan untuk analisis spektroskopi
1
FT-IR dan
H-NMR dilakukan di
laboratorium kimia organik Universitas
Gajah Mada Yogyakarta.
Prosudur Sintesis 2-Benzoiloksi-1,2,3Propanatrikarboksilat
Dimasukkan sebanyak 0,03 mol (2,135g)
kalsium karbida ke dalam labu alas bulat
leher dua volume 500ml yang dilengkapi
pendingin bola di mana ujungnya
dihubungkan dengan tabung kaca berisi
kapas dan kalsium klorida anhidrat, lalu
ditambahkan sebanyak 50 ml kloroform.
Sambil diaduk kemudian ditambahkan
sebanyak 0,05 mol (9,608 g) asam sitrat
selanjutnya campuran direfluks pada
suhu 60-700C selama 1 jam. Hasil reaksi
selanjutnya
didinginkan hingga suhu
kamar dan melalui corong penetes
ditambahkan 0,05 mol (6,0 ml) benzoil
klorida yang dilarutkan dalam 25 ml
kloroform setetes demi setetes sambil
diaduk kemudian direfluks kembali pada
suhu 60-700 selama 48 jam. Hasil reaksi
kemudian disaring dan filtrat yang
Jurnal KOMUNIKASI PENELITIAN
Volume 18 (2) 2006
diperoleh diuapkan melalui rotarievaporator.
Residu dari hasil penguapan dilarutkan
dengan 150 ml n-heksana kemudian
disaring. Filtrat hasil saringan dicuci
dengan 25 ml aquades. Lapisan atas
dikeringkan dengan 2 g natrium sulfat
anhidat, kemudian disaring. Filtrat hasil
saringan
diuapkan
melalui
rotarievaporator
selanjutnya
residu
dikeringkan dalam desikator. Hasil yang
diperoleh diuji kemurniannya melalui
analisil KLT dengan menggunakan
beberapa developer dengan adsorben
silica gel HF 254 serta penampak noda
lampu UV.
Pengujian
selanjutnya
dilakukakan
penentuan titik lebur, harga HLB dengan
metode titrasi serta elusidasi struktur
dilakukan melalui analisis spektroskopi
FT-IR dan 1H-NMR.
C. HASIL DAN PEMBAHASAN
Senyawa
2-benzoiloksi-1,2,3propanatrikarbosilat dapat dihasilkan
dengan mereaksikan 0,05mol (9,608 g)
dengan 0,03 mol (2,135 g) kalsium
karbida akan terbentuk kalsium disitrat
yang kemudian direaksikan secara insitu
dengan 0,05 mol (6 ml) benzoil klorida
dalam pelarut kloroform pada kondisi
refluks dan diperoleh hasil = 8,883 g
(60%) dengan titik lebur
113-1160C.
Pengujian hasil reaksi melalui analisis
kromatografi lapis tipis dengan adsorben
silica gel HF 254 dan penampak noda
lampu UV menggunakan berbagai pelarut
pengembang memberikan noda yang
tunggal dengan harga Rf yakni untuk
kloroform =0,1; metanol = 0,92; klorofrm:
metanol = 4 : 6 (v/v) = 0,52; 3 : 7 = 0,60;
2 : 8 = 0,68 dan 1 : 9 (v/)= 0,75. Harga
HLB yang diperoleh melalui metode titrasi
dengan penentuan bilangan penyabunan
dan bilangan asam adalah sebesar 2,37.
Dalam hal ini senyawa 2-benzoiloksi1,2,3-propanatrikarbosilat dapat diperoleh
dari reaksi antara asam sitrat sebagai
sumber gugus alkohsi yang bersifat polar
dengan benzoil klorida sebagai sumber
gugus asil yang bersifat non polar.
19
Mimpin Ginting, Hemat R. Brahmana
Chelsia Wirawan
Namun, terlebih dahulu asam sitrat
direaksikan dengan kalsium karbida
dalam pelarut kloroform pada suasana
refluks sehingga dihasilkan kalsium
disitrat yang akan menambah kelarutan
dalam pelarut kloroform. Kemudian
kalsium disitrat direaksikan secara insitu
dengan benzoil klorida dalam pelarut
kloroform pada suasana refluks. Karena
gugus hidroksil pada atom C kedua dari
asam sitrat merupakan hidroksil tersier
maka
diperlukan
kondisi
khusus,
sehingga
dalam
penelitian
ini
menggunakan kalsium karbida untuk
esterifikasi alkohol tersier seperti halnya
esterifikasi yang dilakukan terhadap
tersier butil alkohol dengan asetat
anhidrida menggunakan kalsium karbida
untuk menghasilkan tersier butil asetat
(Monson, 1972).
20
Jurnal KOMUNIKASI PENELITIAN
Volume 18 (2) 2006
(CH3)3COH +
t-butil alkohol
CaC2
(CH3CO)2O
asetat anhidrida
(CH3)3COOCCH3 + CH3COOH
t-butil asetat
Reaksi antara asam sitrat dengan kalsium
karbida diduga mengikuti konsep reaksi
kalsium karbida (CaC2) dengan air pada
pembuatan gas asetilen, yang ditunjukkan
sebagai berikut:
CaC2(s) + H-OH(l)
CaO(s) + C2H2(g)
CaO (S) + H-OH(l)
Ca(OH)2 (S)
Kalsium oksida
yang terbentuk dari
kalsium karbida dengan air, kemudian
akan bereaksi dengan air berlebih akan
menghasilkan
kalsium
hidroksida.
Berdasarkan konsep tersebut, diduga
secara hipotesis reaksi berjalan sebagai
berikut:
Mimpin Ginting, Hemat R. Brahmana
Chelsia Wirawan
Dari reaksi di atas dapat dilihat bahwa
asam sitrat bereaksi dengan kalsium
karbida membentuk kalsium disitrat yang
kemudian gugus alkoksi dari asam sitrat
akan berikatan dengan gugus asil dari
benzoil klorida untuk menghasilkan
senyawa
2-benzoiloksi-1,2,3-propana
trikarboksilat dan Ca2+ dari kalsium disitrat
akan berikatan dengan Cl- dari benzoil
klorida membentuk kalsium klorida.
Terbentuknya 2-benzoiloksi-,2,3-propanatrikarboksilat dibuktikan melalui analisis
spektroskopi FT-IR di mana memberikan
spektrum dengan puncak-puncak serapan
pada
daerah
bilangan
gelombang
2885cm-1
yang
merupakan
vibrasi
stretching C-H sp3 yang didukung oleh
Gambar 1.
Gambar 2.
Jurnal KOMUNIKASI PENELITIAN
Volume 18 (2) 2006
vibrasi bending C-H sp3 pada daerah
bilangan gelombang 1454 cm-1. Senyawa
ester ditunjukkan dengan jelas oleh
`puncak serapan pada daerah bilangan
gelombang 1879 cm-1 yang menunjukkan
adanya gugus C=O dari ester dan
didukung oleh puncak vibrasi C-O-C ester
pada daerah bilangan gelombang 1176
cm-1, dan pada daerah bilangan
gelombang sekitar 3100 cm-1 melebar
hingga 3200 cm-1 terlihat adanya gugus –
OH dari asam karboksilat. Pada daerah
bilangan
gelombang
709
cm-1
menunjukkan adanya gugus aromatik
mono substituen sedangkan pada daerah
bilangan gelombang 1685 cm-1 yang
melebar menunjukkan gugus C=O dari
asam karboksilat (Gambar 1).
Spektrum FT-IR 2-Benzoiloksi-1,2,3-Propanatrikarbosilat
Spektrum 1H-NMR 2-Benzoloksi-1,2,3-Propanatrikarbosilat
21 Mimpin Ginting, Hemat R. Brahmana
Chelsia Wirawan
Terbentuknya
2-benzoloksi-1,2,3propanatrikarbosilat
juga
dibuktikan
melalui pemeriksaan secara analisis
1
spektroskopi
H-NMR,
di
mana
memberikan puncak-puncak pergeseran
kimia (δ) = 4,5 ppm menunjukkan 4 buah
proton dari 2 gugus CH2 yang terikat
pada posisi α pada gugus karboksilat,
pada pergeseran kimia (δ) = 8,2 ppm
menunjukkan 5 buah proton dari cincin
aromatik (fenil), pada pergeseran kimia
(δ) = 11,9 ppm menunjukkan 3
lingkungan protin dari gugus –OH yang
terikat pada gugus karbosilat dan, pada
pergeseran kimia (δ) = 7,5 ppm
menunjukkan proton dari kloroform
(CHCl3) karena yang digunakan sebagai
pelarut adalah CDCl3 (Gambar 2) .
Senyawa
2-benzoiloksi-1,2,3propanatrioat yang diperoleh setelah
ditentukan tegangan permukaannyas
dengan menggunakan metode titrasi
melalui penentuan harga bilangan
penyabunan (P) dan bilangan asam (A),
diperoleh P rata-rata = 91,282 dan harga
A rata-rata = 103,555 .
Dari persamaan penentuan HLB = 20(1P/A), melalui melalui metode titrasi di
mana P = harga bilangan penyabunan
dan A = bilangan asam ,diperoleh harga
HLB dari senyawa hasil reaksi
2benzoloksi-1,2,3-propanatrikarboksilat =
2,37
yang
pemanfaatannya
dapat
berfungsi sebagai anti busa.
D. KESIMPULAN
1. Senyawa 2-benzoksi-,2,3-propanatrikarboksilat dapat dihasilkan melalui
reaksi esterifikasi antara asam sitrat
dengan benzoil klorida, yang terlebih
dahulu asam
sitrat direaksikan
dengan kalsium karbida membentuk
kalsium disitrat yang kemudian secara
insitu direaksikan dengan benzoil
klorida dalam pelarut kloroform pada
kondisi refluks selama 48 jam dengan
22
Jurnal KOMUNIKASI PENELITIAN
Volume 18 (2) 2006
rendemen hasil 60% dan memiliki titik
lebur = 113-116oC.
2. Harga HLB dari senyawa 2-benzoksi,
2,3-propanatrikarboksilat
adalah
2,37, yang dapat digunakan sebagai
zat anti busa.
E. DAFTAR PUSTAKA
Brahmana, H.R, M.Ginting dan R.
Dalimunte, (1986) “Pemanfaatan
Asam
Lemak Bebas
Minyak
Kelapa
Sawit
Dalam
Pembuatan Nilon 9,9 dan Ester
Sorbitol Asam Lemak“, Laporan
Penelitian RUT III, DRN.10-25
Gunawan, M.Ginting dan D.Surbakti,
(2004),
“Sintesis
2-Stearoil
Trimetilsitrat
Diturunkan Dari Asam Strat dan
Stearat”, J. Komonikasi Penelitian ,
Vol. 17(2): 32-38
Kammoun, N., Y.L. Bigot, M. Delmas and
Boutevin, (1997), “A New Simplified
Method
For
Esterification
Of
Secondary And Tertiary Alcohols”,
J.Synt Comm., 27(16), 2777-2781
Koto, T., T. Nakamura and M.
Yamashite., (2003), ”Surfactant
Properties Of Purified Polyglycerol
Monolaurate”, J.Of. Surfactants and
Detergents” Vol. 6(4). 551-557.
Marti,A.N.,J.Swarbrick
and
A.
Cammaratta., (1993), “Physical
Pharmacy”, Forty Edition, Lea and
Febinger, Philadelphia.342-358.
5.Monson, R.S., (1992), “Advanced
Organic
Synthesis”,Academic
Press, New York: 231-236
Tarigan, A., (2004), “Sintesis2-Kaprilosoil
Propana
1,2.3-Trioat
Yang
Diturunkan
Dari Asam Sitrat
Dan Asam Kaprilat”,
Laporan
Penelitian Jurusan Kimia FMIPAUSU Medan.
Xu,Y. D.Wang, X.O.Mu and Y.Quan,
(2003),
“Efficient
Esterification
Oleate Lipase in Solvent-Free
System”, J.Am.Oil Chem.Soc, Vol.
80(7): 647-651.