BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permasalahan lingkungan adalah topik serius untuk ditindaklanjuti karena
dampaknya yang cukup parah menimbulkan berbagai permasalahan lainnya yang
mengancam kehidupan manusia. Salah satu permasalahan yang timbul adalah
pencemaran lingkungan oleh limbah bahan kimia, baik yang berasal dari industri,
laboratorium, maupun sektor domestik. Selain industri, laboratorium kimia yang
banyak menggunakan bahan-bahan kimia merupakan salah satu penghasil limbah
bahan kimia terbanyak. Sebagai upaya penyelamatan lingkungan, berbagai
pekerjaan penelitian dan proses industri dewasa ini dikembangkan ke arah kimia
hijau (green chemistry) yang lebih ramah lingkungan, termasuk pada pekerjaan
sintesis senyawa baru.
Dampak suatu reaksi kimia terhadap manusia dan lingkungan, misalnya
eutrofikasi dan perubahan iklim dipengaruhi oleh banyak faktor. Dampak tersebut
tidak hanya disebabkan oleh pereaksi dan senyawa pembantu reaksi saja, tetapi
juga oleh energi yang diperlukan untuk proses tersebut. Sebagai contoh, dampak
total yang diakibatkan oleh suatu reaksi diilutrasikan pada Gambar 1.1
Dampak terhadap
manusia dan lingkungan
1
2
3
4
Tahapan optimasi
Gambar 1.1 Dampak reaksi kimia terhadap manusia dan lingkungan
Pada keadaan 1 menunjukkan dampak besar terhadap manusia dan
lingkungan. Pada keadaan 2 dampak mulai berkurang dengan mengaplikasikan
beberapa prinsip kimia hijau. Pada keadaan 3, usaha lebih lanjut dalam
meningkatkan efisiensi reaksi dan penggunaan bahan dasar yang terbarukan,
dampak suatu reaksi terhadap manusia dan lingkungan dapat ditekan lagi hingga
ke keadaan minimal yaitu pada keadaan 4 (Kunarti dkk.,2010).
Sintesis suatu senyawa yang sesuai dengan prinsip kimia hijau dinamakan
green-synthesis. Salah satu metode yang digunakan adalah metode solvent-free
dengan teknik grinding (penumbukan). Keunggulan metode solvent-free ini
adalah meminimalisir dihasilkannya limbah, dan mengurangi penggunaan pelarut.
Makromolekul
kaliks[4]resorsinarena
termasuk
salah
satu
jenis
kaliksarena, yaitu kelompok senyawa oligomer siklik yang mengandung cincin
aromatis dalam suatu deret siklis yang dihubungkan oleh suatu gugus jembatan
(Gambar1.2).
Gambar 1.2 Struktur umum kaliks[4]resorsinarena
Kelompok senyawa ini mempunyai geometri yang unik yaitu berongga
pada bagian pusatnya dan dapat berbentuk seperti mangkuk sehingga dapat
digunakan dalam system host-guest (inang-tamu). Oleh karena itu, kaliksarena
telah dimanfaatkan untuk berbagai keperluan di antaranya sebagai adsorben logam
Cd2+, Hg+ dan Hg2+ (Sardjono, 2007), sensor elektrokimia (McMahon, 2003),
kaliks[4]arena mengikat ion alkali secara selektif (Ludwig dan Dzung, 2002), ptertbutilkaliks[8]arena sebagai membran cair
dan penstabil polimer organik
(Perrin dkk, 1993) .
Kaliks[4]resorsinarena disintesis menggunakan resorsinol dan suatu
aldehida dalam suasana asam. Berbagai aldehida telah terbukti berhasil diubah
menjadi kaliks[4]resorsinarena, di antaranya aldehida-aldehida yang diperoleh
dari berbagai bahan alam potensi lokal Indonesia, seperti sinamaldehida, vanilin
dan anisaldehida (Sardjono, 2007). Beberapa jenis katalis digunakan untuk
sintesis kaliks[4]resorsinarena di antaranya adalah HCl, asam p-toluensulfonat dan
kompleks lantanida (Deleersnyder dkk.,2007). Minyak sereh (citronella oil)
adalah salah satu minyak atsiri yang paling banyak dihasilkan di Indonesia.
Komponen utama minyak sereh adalah sitronelal, suatu aldehida monoterpena
alifatis. Sitronelal tidak dapat digunakan secara langsung untuk sintesis
kaliks[4]resorsinarena karena adanya gugus alkena yang mempunyai reaktivitas
tinggi pada reaksi polimerisasi, sehingga bersaing dengan reaksi pembentukan
kaliks[4]resorsinarena. Oleh karena itu, gugus alkena ini perlu diderivatisasi
menjadi gugus yang tidak reaktif terhadap reaksi polimerisasi. Salah satu senyawa
turunan sitronelal adalah hidroksisitronelal (3,7-dimetil -7-hidroksi -octanal) yang
disebut juga king of parfum. Kaliks[4]resorsinarena yang disintesis dari resorsinol
dan
hidroksisitronelal
dinamakan
C-2,6-dimetil-6-
hidroksiheptilkaliks[4]resorsinarena (CDHHK4R).
Selama ini, sintesis berbagai makromolekul kaliks[4]resorsinarena
dilakukan melalui metode refluks. Metode ini memerlukan suhu reaksi yang
cukup tinggi (78oC), waktu reaksi yang sangat panjang (15-24 jam), dan jumlah
pelarut yang berlimpah (Sardjono, 2007). Hal tersebut tentu dapat membahayakan
keselamatan lingkungan. Dengan demikian, digunakannya metode lain untuk
mensintesis kaliks[4]resorsinarena yang lebih ramah lingkungan (green synthesis)
tentu sangat diperlukan.
Sintesis kaliks[4]resorsinarena dengan metode yang lebih ramah
lingkungan telah dilakukan oleh Roberts dkk. (2001) dan Deleersnyder dkk.
(2007) melalui reaksi bebas pelarut (solvent-free) dengan mereaksikan resorsinol,
benzaldehida
dan
katalis
asam
p-toluensulfonat
menjadi
C-
Benzalkaliks[4]resorsinarena. Sintesis C-Benzal kaliks[4]resorsinarena (CBK4R)
ini dilakukan dengan teknik penggerusan campuran resorsinol, benzaldehida dan
katalis asam p-toluensulfonat dalam suatu mortar hingga terbentuk pasta dengan
waktu reaksi selama satu jam. Hasil analisis MS, 1H-NMR dan
13
C-NMR
menunjukan adanya keberhasilan dari sintesis CBK4R dengan metode tersebut.
Shumba (2007) mengungkapkan bahwa reaksi solvent-free merupakan salah satu
reaksi yang termasuk dalam mekanokimia dimana energi mekanik yang dihasilkan
dapat menginisiasi reaksi kimia. Teknik mekanokimia dapat dilakukan dengan
grinding (penumbukan) menggunakan mortar. Metode solvent-free diharapkan
juga
dapat
diterapkan
hidroksisitronelal.
untuk
Melalui
mensintesis
metode
kaliks[4]resorsinarena
solvent-free
ini
diharapkan
dari
sintesis
makromolekul baru tersebut dapat berlangsung lebih ramah lingkungan.
Reaksi sintesis beberapa senyawa kaliks[4]resorsinarena menggunakan
metode solvent-free di antaranya C-vanilinkaliks[4]resorsinarena (CVK4R), Csinamalkaliks[4]resorsinrena
(CSK4R)
dan
C-anisalkaliks[4]resorsinarena
(CAK4R). Terdapat beberapa faktor yang berpengaruh terhadap hasil dari suatu
reaksi, di antaranya adalah perbandingan komposisi pereaksi dan jumlah katalis
(Nurmawati,2010). Oleh karena itu optimasi kondisi reaksi untuk memperoleh
hasil reaksi yang paling baik dilakukan dengan melakukan variasi komposisi
pereaksi dan jumlah katalis asam p-toluensulfonat yang digunakan.
1.2 Rumusan Masalah
Masalah
dalam
penelitian
sintesis
kaliks[4]resorsinarena
dari
7-
hidroksisitronelal menggunakan metode solvent-free dirumuskan sebagai berikut
ini:
a.
Apakah kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal dapat disintesis
menggunakan metode solvent-free?
b.
Bagaimana hasil karakterisasi FTIR, MS (Mass spectroscopy), UV-Vis, TGDTA,
13
C-NMR dan
1
H-NMR senyawa kaliks[4]resorsinarena dari 7-
hidroksisitronelal yang disintesis menggunakan metode solvent-free ?
c.
Jika berhasil, bagaimana kondisi optimum sintesis kaliks[4]resorsinarena dari
7-hidroksisitronelal yang disintesis menggunakan metode solvent-free?
d.
Bagaimana perbandingan kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal
yang disintesis menggunakan metode solvent-free dan refluks berdasarkan
metrik kimia hijau?
1.3 Pembatasan Masalah Penelitian
Batasan masalah dalam penelitian yang dilakukan adalah:
a. Karakterisasi yang digunakan dalam analisis senyawa kaliks[4]resorsinarena
dari 7-hidroksisitronelal yang dihasilkan dari sintesis menggunakan metode
solvent-free adalah karakterisasi MS (Mass spectrometry), FTIR, UV-vis,
1
H-NMR, 13C NMR dan TG-DTA.
b. Optimasi kondisi sintesis kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal
dilakukan dengan variasi komposisi hidroksisitronelal dan persentase katalis
asam p-toluensulfonat.
1.4 Asumsi
Pada sintesis kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal dengan
metode solvent-free diasumsikan bahwa kecepatan dan kekuatan penggerusan
selama homogenisasi resorsinol dan 7-hidroksisitronelal adalah sama.
1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan sintesis dan karakterisasi
golongan senyawa kaliksarena turunan resorsinol atau kaliks[4]resorsinarena dari
senyawa aldehida turunan sitronelal yaitu 7-hidroksisitronelal menggunakan
metode bebas pelarut (solvent-free) yang bersifat ramah lingkungan. Manfaat dari
penelitian ini adalah dihasilkannya kaliks[4]resorsinarena baru dari suatu aldehida
yang berasal dari senyawa bahan alam yaitu 7-hidroksisitronelal dengan suatu
cara yang ramah lingkungan.
1.6 Tempat Penelitian
Sintesis makromolekul kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal
menggunakan metode solvent-free dilaksanakan di Laboratorium Riset Jurusan
Pendidikan Kimia FPMIPA UPI sedangkan karakterisasi FTIR, TG-DTA dan
UV-Vis kaliks[4]resorsinarena hasil sintesis dilakukan di Laboratorium Kimia
Instrumen Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI Bandung. Karakterisasi MS
(Mass spectrometry) dilaksanakan di Laboratorium Kimia Organik Bahan Alam
ITB Bandung, dan untuk karakterisasi 1H NMR dan
Kimia LIPI Serpong.
13
C NMR Pusat Penelitian