Senyawa Epoksi Reaksi Epoksidasi

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Senyawa Epoksi

Senyawa epoksi adalah senyawa yang dihasilkan dari reaksi epoksidasi minyak nabati atau minyak bumi yang memiliki ikatan tidak jenuh. Penggunaan minyak bumi sebagai bahan baku sudah jarang dilakukan dengan keterbatasan sumber bahan baku minyak bumi. Minyak nabati dan derivatnya merupakan bahan baku yang kini banyak digunakan untuk sintesa senyawa epoksi.

2.2 Reaksi Epoksidasi

Azhar Ramadhani Tarigan 067022002 Magister Teknik Kimia -USU Azhar Ramadhani Tarigan : Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat Secara Enzimatis, 2009 USU Repository © 2008 Reaksi epoksidasi adalah reaksi asam peroksi organik dengan ikatan rangkap untuk membentuk senyawa oksiren Wood dan Termini, 1958, atau reaksi dimana senyawa hidrokarbon tidak jenuh diubah menjadi siklik eter Kirk dan Othmer, 1965. Persamaan reaksi dari proses epoksidasi adalah sebagai berikut : Azhar Ramadhani Tarigan Gambar 1. Reaksi dari Epoksidasi Hidrokarbon Dalam mempelajari pembuatan senyawa epoksi dari olefin, asam lemak tidak jenuh dan ester tidak jenuh yang direaksikan dengan asam peroksi alifatik. Asam peroksi asetat bebas air diperoleh dari reaksi antara asam asetat anhidrat dan hidrogen peroksida. Asam peroksi dibentuk melalui interaksi antara asam karboksilat dengan hidrogen peroksida. H 2 O 2 + RCO 2 H RCO 3 H + H 2 O Hidrogen Peroksida Asam Karboksilat Asam Peroksi air Gambar 2. Reaksi Pembentukan Asam Peroksi pada Kondisi Proses Tertentu Pembentukan asam peroksida dengan menggunakan hidrogen peroksida dapat dilakukan dengan empat cara : 1. Asam peroksi asetat yang dibentuk terlebih dahulu. 2. Asam peroksi asetat yang dibentuk secara in situ. 3. Asam peroksi format yang dibentuk terlebih dahulu. 4. Asam peroksi format yang dibentuk secara in situ. 067022002 Magister Teknik Kimia -USU Azhar Ramadhani Tarigan : Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat Secara Enzimatis, 2009 USU Repository © 2008 Dalam penyediaan asam peroksi dikenal dua cara yang biasa ditempuh. Pertama, penyediaan asam peroksi secara terpisah preformed dan penyediaan secara insitu. Penyediaan secara insitu lebih baik daripada secara terpisah karena hal-hal sebagai berikut : a. Penyediaan secara terpisah memerlukan tempat tersendiri, waktu proses yang lebih lama, proses pemurnian dan penyimpanan hasil pada suhu rendah untuk menghindari dekomposisi dan ledakan. b. Penyediaan secara insitu selain tidak memerlukan hal-hal diatas juga hanya membutuhkan pereaksi dengan jumlah minimum, menghasikan campuran fase air dan minyak dengan konsentrasi hasil yang rendah sehingga lebih aman Yadav dan Satoskar, 1997. Reaksi epoksidasi adalah reaksi adisi sehingga menghasilkan epoksida cis dan trans dari cis dan trans alkena sebagai contoh asam oleat cis dan trans elaidat akan menghasilkan isomer cis dan trans asam epoksi stearat yang muncul sebagai rasemat tunggal Gunstone,1993. Reaksi dapat dilihat pada reaksi berikut ini : Swern, 1982; Gunstone dan Norris, 1983 Dalam reaksi epoksidasi, selain dihasilkan produk epoksi juga dihasilkan produk samping sebagai hasil degradasi oksiran dan hasil reaksi samping. Untuk mengurangi produksi samping dapat ditempuh dengan menerapkan suhu reaksi yang Azhar Ramadhani Tarigan 067022002 Magister Teknik Kimia -USU Azhar Ramadhani Tarigan : Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat Secara Enzimatis, 2009 USU Repository © 2008 moderat dan dengan menggunakan pelarut organik yang sesuai seperti heptana, heksana atau toluena. Tabel 1 memperlihatkan hasil-hasil reaksi epoksidasi menggunakan asam perasetat secara insitu. Tabel 1. Hasil-hasil Reaksi Epoksidasi dengan Asam Perasetat Secara Insitu H + H + H + H + H + H + No. Reaksi Keterangan 1. 2. 3a. 3b. 3c. 3d. 3e. H 2 O 2 + CH 3 CO 2 H CH 3 CO 3 H + H 2 O R-CH=CH-R’ + CH 3 CO 3 H R-CHOCH-R’ + CH 3 CO 2 H R-CHOCH-R’ + CHCO 2 H R-CHOH-CHO 2 CCH 3 -R’ R-CHOCH-R’ + H 2 O R-CHOH-CHOH-R’ R-CHOCH-R’ R-CO-CH 2 -R’ R-CHOCH-R’ + CH 3 CO 3 H R-CHOHCHO 3 CCH 3 -R R-CHOCH-R’ + H 2 O 2 R-CHOH-CHO 2 H-R’ Pembentukan Perasetat Reaksi epoksidasi Reaksi samping Reaksi samping Reaksi samping Reaksi samping Reaksi samping Sumber : Lutz, 1978 Minyak nabati yang baik digunakan dalam pembuatan epoksi adalah yang mengandung asam lemak tidak jenuh dengan kadar relatif tinggi misalnya minyak Azhar Ramadhani Tarigan 067022002 Magister Teknik Kimia -USU Azhar Ramadhani Tarigan : Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat Secara Enzimatis, 2009 USU Repository © 2008 kedelai. Senyawa epoksi dapat dibuat dari minyak nabati minyak terepoksidasi, epoksi ester campuran dan epoksi ester spesifik. Senyawa epoksi sering digunakan sebagai plasticizer dan stabilizer pada resin polivinil klorida Carlson dan Chang, 1985. Ester-ester tersebut telah digunakan sebagai pemlastis dan aditif untuk PVC seperti terlihat pada Gambar 3 menghasilkan stabilititas cahaya dan panas yang baik, yang tidak hanya disebabkan oleh kemampuannya mengikat hidrogen klorida terlepas tetapi juga karena kemampuannya menggantikan atom klorin labil dalam rantai PVC sehingga mencegah dehidroklorinasi lanjutan. Azhar Ramadhani Tarigan Gambar 3. Mekanisme Kerja Senyawa Epoksi sebagai Penstabil dan Pelentur pada Polivinil Khlorida Swern, 1982 Trigliserida atau ester terepoksi memiliki volatilitas rendah dan tahan terhadap ekstraksi, sebagai contoh butil epoksi stearat adalah pemlastis yang sama baiknya dengan pemlastis komersial dioktil adipat DOA dan menghasilkan kekuatan tarik yang baik Meier, 1990. 067022002 Magister Teknik Kimia -USU Azhar Ramadhani Tarigan : Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat Secara Enzimatis, 2009 USU Repository © 2008 Senyawa epoksi dapat disintesis dari minyak nabati yang mengandung asam lemak tak jenuh ALTJ cukup tinggi, yaitu sekitar 50. Pada umumnya senyawa epoksi disintesis dari minyak kedelai. Namun demikian, pada saat ini telah dikembangkan penggunaan minyak sawit mentah sebagai bahan bakunya, karena minyak sawit mentah mengandung asam lemak tak jenuh ALTJ yang cukup tinggi, yaitu sekitar 48 Kaufman. dkk, 1991. Senyawa epoksida juga dapat berbentuk ester, sebagai contoh epoksi ester minyak kedelai menguasai 70 70 ribu ton per tahun pasaran pemlastis ester karena fungsinya bukan saja sebagai pemlastis namun juga sebagai penstabil. Ada tiga kelompok dasar ester epoksida yang dibuat dari minyakasam lemak nabati yaitu : a. Trigliserida terepoksida b. Campuran ester-ester epoksi seperti : linseed, tall c. Ester epoksi khusus seperti : oleat dan stearat Carlson dan Chang, 1985. Reaksi kimia epoksidasi secara in situ dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 4. Reaksi Kimia Proses Epoksidasi secara in situ Udipi, 1979 Azhar Ramadhani Tarigan 067022002 Magister Teknik Kimia -USU Azhar Ramadhani Tarigan : Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat Secara Enzimatis, 2009 USU Repository © 2008 Mekanisme pembentukan senyawa epoksi melalui reaksi epoksidasi seperti terlihat pada Gambar 5 pertama sekali ditemukan pada tahun 1955 oleh Bartlett Kwart dan Hoffman, 1966. C C + O O O O O O O O C C C C C H H R R Senyawa tidak jenuh Asam peroksi Produk intermediet C C + HO R Senyawa epoksi Asam karboksilat Gambar 5. Mekanisme Pembentukan Senyawa Epoksi Melalui Reaksi Epoksidasi Gall dan Greenspan 1955 mengatakan bahwa senyawa epoksi dengan bilangan Iod yang rendah menunjukkan mutu yang baik. Reaksi epoksidasi menggunakan teknik in situ memiliki beberapa keuntungan, antara lain mengurangi bahaya yang dapat ditimbulkan oleh reaksi epoksidasi, mengurangi pemakaian hidrogen peroksida serta mengurangi biaya Swern, 1982. Katalis yang dapat digunakan pada reaksi epoksidasi adalah asam sulfat pekat dan resin penukar ion. Produksi optimal senyawa epoksi diperoleh dengan menggunakan pelarut inert seperti benzen dan heksan, katalis asam sulfat atau resin Azhar Ramadhani Tarigan 067022002 Magister Teknik Kimia -USU Azhar Ramadhani Tarigan : Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat Secara Enzimatis, 2009 USU Repository © 2008 ambarlite dan lama reaksi sekitar 8-14 jam. Reaksi ini dapat dipersingkat dengan menggunakan hidrogen peroksida yang berlebih Gall dan Greenspan, 1955. Penggunaan rasio molar asam asetat dan hidrogen peroksida yang tinggi menyebabkan terbukanya cincin epoksi sehingga rendemen epoksi ester yang dihasilkan relatif rendah seperti yang disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Pengaruh Rasio Molar Asam Asetat dan Hidrogen Peroksida terhadap Hasil Epoksidasi Tidak Jenuh Epoksi Ester Rasio Molar Waktu Reaksi jam Oksiran Oksigen Rendemen Bilangan Bilangan Iod Reaksi 15 : 11 3 0.0 0.0 4 95 1.7 : 1 8 0.2 4.4 8 89 0.5 : 1 13 3.6 80.0 5 93 Sumber : Gall dan Greenspan, 1955. Wood dan Termini 1958 menyatakan bahwa proses epoksidasi biasanya dilakukan pada suhu 65 – 75 O C, bila digunakan suhu yang lebih rendah akan memperpanjang waktu epoksidasi dan menurunkan efisiensi epoksidasi. Hasil penelitian Haya 1991 menunjukkan bahwa epoksidasi juga dapat dilakukan pada suhu 100±5 O C.

2.3 Metil Ester Asam Lemak Sawit Destilat