1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana Sulfonat Mengkatalisis Reaksi Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol dan 2-propanol

(1)

1,2-DIMETIL-1,1,2,2-TETRAFENILDISILANA SULFONAT

MENGKATALISIS REAKSI ESTERIFIKASI ASAM

STEARAT DENGAN METANOL

DAN 2-PROPANOL

SKRIPSI

PAULUS OSARA BALI

080802045

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014


(2)

1,2-DIMETIL-1,1,2,2-TETRAFENILDISILANA SULFONAT

MENGKATALISIS REAKSI ESTERIFIKASI ASAM

STEARAT DENGAN METANOL

DAN 2-PROPANOL

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

PAULUS OSARA BALI

080802045

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014


(3)

PERSETUJUAN

Judul : 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana Sulfonat Mengkatalisis Reaksi Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol dan 2-propanol

Kategori : Skripsi

Nama : Paulus Osara Bali

Nomor Induk Mahasiswa : 080802045

Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Medan, Agustus 2014

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc Dr. Nimpan Bangun, M.Sc NIP. 194907181976031001 NIP. 195012221980031002

Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua

Dr. Rumondang Bulan, MS NIP. 195408301985032001


(4)

PERNYATAAN

1,2-DIMETIL-1,1,2,2-TETRAFENILDISILANA SULFONAT

MENGKATALISIS REAKSI ESTERIFIKASI ASAM

STEARAT DENGAN METANOL

DAN 2-PROPANOL

SKRIPSI

S

aya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2014

PAULUS OSARA BALI 080802045


(5)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus sebab atas berkat dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dengan baik.

Dengan rasa hormat penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Dr. Nimpan Bangun, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan kepada Bapak Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc selaku dosen pembimbing II yang yang telah banyak memberikan motivasi, wawasan ilmu kimia, mengajarkan keterampilan kerja maupun penulisan laporan hasil penelitian, serta dukungan dana selama penulis melakukan penelitian penelitian. Terima kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Dr. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia yang telah memberikan dukungan selama penyelesaian skripsi ini, kepada Bapak Dr. Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D selaku dosen pembimbing akademik, staf dosen Lab. Kimia Anorganik serta seluruh dosen dan staf pegawai yang telah banyak memberikan bimbingan selama penulis menjalani perkuliahan.

Penulis juga mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada ayah dan ibu tercinta U. Bali dan F. Dachi yang telah banyak berkorban selama ini hingga penulis dapat menyelesaikan masa studi serta kedua adikku Lukas dan Angelika yang selalu mendoakan penulis.

Akhirnya dengan segala kerendahan hati penulis juga sangat berterima kasih kepada orang-orang yang telah banyak membantu terutama kepada Pak Justaman, Bg Naek, K’ Dewi, sahabat-sahabat asisten Lab. Kimia Anorganik Bg Julianto, Bg Gullit, K’ Elisa, Bg Sahat, Bg Hamdan, K’ Adel, K’ Karlina, K’ Lina, Rizal, Christiana, Lois, Fantoso, Mars, Nabila, Rahel, Tio, Wiyanti, Daniel, dan Anita. Sahabat-sahabatku stambuk 2008 terutama teman seperjuangan Okta, Samuel, Ivo, Christou, Rizal, Jhon, dan Noaksen. Juga kepada teman-teman KMK St. Aloysius Gonzaga dan teman-teman Bung dan Sarinah di GmnI, Frans, Petrus, Beni, Alex serta teman-teman lainnya yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Kiranya Tuhan yang akan membalas semua kebaikan yang telah dilakukan untuk penulis.

Penulis menyadari karena keterbatasan penulis sehingga skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya demi kemajuan ilmu pengetahuan.


(6)

ABSTRAK

Reaksi esterifikasi antara asam stearat dengan metanol dan 2-propanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat telah menghasilkan metil stearat dan isopropil stearat. Reaksi esterifikasi dilakukan dalam reaktor stainless steel pada suhu 100oC selama 10 jam dengan rasio mol asam stearat : alkohol = 1 : 6 dan jumlah katalis 4 %. Pengujian hasil esterifikasi dilakukan dengan spektroskopi FT-IR, Kromatografi Gas, dan spektroskopi 1 H-NMR. Data yang diperoleh membuktikan bahwa metil stearat dan isopropil stearat telah terbentuk dengan yield masing-masing 86,1 % dan 67,5 %.


(7)

1,2-DIMETHYL-1,1,2,2-TETRAPHENYLDISILANE

SULFONATE CATALYZING ESTERIFICATION

REACTION OF STEARIC ACID WITH

METHANOL AND 2-PROPANOL

ABSTRACT

Esterification reaction between stearic acid with methanol and 2-propanol using 1,2-dimethyl-1,1,2,2-tetraphenyldisilane sulfonate as catalyst have gave methyl stearate and isopropyl stearate. Esterification reaction was carried in stainless steel reactor at 100oC for 10 hours with 1 : 6 molar ratio of oil to alcohol and 4 wt% catalyst. Product of esterification was characterized by FT-IR, gas chromatography, and nuclear magnetic resonance. The results showed that methyl stearate and isopropyl stearate have been made with yield 86.1 % and 67.5 %.


(8)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Gambar ix

Daftar Singkatan x

Daftar Lampiran xi

Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1

1.2. Perumusan Masalah 3

1.3. Tujuan Penelitian 3

1.4. Manfaat Penelitian 4

1.5. Lokasi Penelitian 4

1.6. Metodologi Penelitian 4

Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Industri Oleokimia 5

2.2. Kimia Hijau 6

2.3. Minyak dan Lemak 7

2.4. Asam Stearat 8

2.5. Esterifikasi 9

2.6. Katalis 10

2.7.1. Katalis Homogen 11

2.7.2. Katalis Heterogen 12

2.7.3. Katalis Padat Tersulfonasi 13

2.8. Metil Stearat 16

2.9. Isopropil Stearat 17

Bab 3. Metode Penelitian 3.1. Alat 18

3.2. Bahan 19

3.3. Prosedur Penelitian 19

3.3.1. Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol 19

3.3.2. Esterifikasi Asam Stearat dengan 2-propanol 19

3.4. Bagan Penelitian 21

3.4.1. Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol 21


(9)

Bab 4. Hasil dan Pembahasan

4.1. Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol 23

4.2. Esterifikasi Asam Stearat dengan 2-propanol 25

Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 31

5.2. Saran 31

Daftar Pustaka 32


(10)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar

1. Struktur katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana

Sulfonat 2

2.1. Reaksi antara gliserol dengan asam stearat 7

2.2. Reaksi umum pembentukan ester 9

2.3. Mekanisme reaksi esterifikasi dengan katalis asam 11 2.4. Sintesis asam naftalensulfonat dengan proses sulfonasi

naftalen 14

2.5. Reaksi sulfonasi kitosan dengan menggunakan asam

sulfosuksinat 15

3.4.1. Bagan esterifikasi asam stearat dengan metanol 21 3.4.2. Bagan esterifikasi asam stearat dengan 2-propanol 22 4.1. Reaksi esterifikasi asam stearat dengan metanol 23 4.2. Spektrum kromatografi gas metil stearat 24

4.3. Spektrum FT-IR metil stearat 25

4.4. Reaksi esterifikasi asam stearat dengan 2-propanol 26 4.5. Data kromatografi gas Isopropil Stearat 26

4.6. Spektrum FT-IR Isopropil Stearat 27

4.7. Spektrum 1H-NMR Isopropil Stearat 28 4.8. Spektrum ekspansi 1H-NMR pergeseran kimia δ 0,8 - 1,6

ppm 29

4.9. Spektrum ekspansi 1H-NMR pergeseran kimia δ 2 – 2,4

ppm 29

4.10. Spektrum ekspansi 1H-NMR pergeseran kimia δ 5 – 5,4


(11)

DAFTAR SINGKATAN

FT-IR = Fourier Transform – Infra Red GC = Gas Chromatography

1

H-NMR = 1Proton – Nuclear Magnetic Resonance PCM = Phase Change Material


(12)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lamp


(13)

ABSTRAK

Reaksi esterifikasi antara asam stearat dengan metanol dan 2-propanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat telah menghasilkan metil stearat dan isopropil stearat. Reaksi esterifikasi dilakukan dalam reaktor stainless steel pada suhu 100oC selama 10 jam dengan rasio mol asam stearat : alkohol = 1 : 6 dan jumlah katalis 4 %. Pengujian hasil esterifikasi dilakukan dengan spektroskopi FT-IR, Kromatografi Gas, dan spektroskopi 1 H-NMR. Data yang diperoleh membuktikan bahwa metil stearat dan isopropil stearat telah terbentuk dengan yield masing-masing 86,1 % dan 67,5 %.


(14)

1,2-DIMETHYL-1,1,2,2-TETRAPHENYLDISILANE

SULFONATE CATALYZING ESTERIFICATION

REACTION OF STEARIC ACID WITH

METHANOL AND 2-PROPANOL

ABSTRACT

Esterification reaction between stearic acid with methanol and 2-propanol using 1,2-dimethyl-1,1,2,2-tetraphenyldisilane sulfonate as catalyst have gave methyl stearate and isopropyl stearate. Esterification reaction was carried in stainless steel reactor at 100oC for 10 hours with 1 : 6 molar ratio of oil to alcohol and 4 wt% catalyst. Product of esterification was characterized by FT-IR, gas chromatography, and nuclear magnetic resonance. The results showed that methyl stearate and isopropyl stearate have been made with yield 86.1 % and 67.5 %.


(15)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Reaksi esterifikasi antara asam karboksilat dengan alkohol bersifat reversible, sehingga untuk membuat kesetimbangan reaksi berjalan ke arah pembentukan ester dapat dilakukan dengan memakai jumlah alkohol yang berlebih. Kecepatan reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol bergantung pada jenis alkoholnya dengan urutan sebagai berikut : alkohol primer > alkohol sekunder > alkohol tersier (Hoydonckx, dkk, 2004). Reaktivitas alkohol sekunder dan alkohol tersier lebih kecil akibat adanya efek halangan ruang pada gugus alkoholnya. Efek halangan sterik tersebut telah dibuktikan melalui data energi aktivasi Arrhenius (Eact) dimana energi aktivasi dengan menggunakan alkohol sekunder dan tersier

lebih besar dibandingkan alkohol primer (Moya-Leon, dkk, 2006). Pada reaksi esterifikasi umumnya digunakan katalis asam sulfat, namun katalis ini dapat menimbulkan korosi pada reaktor, pencemaran lingkungan, dan tidak dapat digunakan kembali sehingga harga produk (cost of production) menjadi lebih mahal (Basumatary, 2013).

Oleh karena itu, penggunaan katalis padat dengan gugus fungsi asam sulfonat telah banyak dikembangkan untuk mengatasi kelemahan yang dimiliki asam sulfat, dimana telah diketahui bahwa gugus sulfonat memiliki aktivitas katalitik yang tinggi (Voort, dkk, 2013), misalnya polistirena sulfonat yang disintesis dari reaksi polistirena dengan asetilsulfat yang kemudian digunakan pada reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dengan yield sebesar 93,35% (Sidabutar, 2011). Okamura (2006) juga mensulfonasi karbon hasil incomplete carbonization D-glukosa yang digunakan pada reaksi transesterifikasi minyak


(16)

Si Si CH3

CH3

SO3H

SO3H

HO3S

SO3H

jelantah menghasilkan biodiesel. Katalis padat lainnya telah disintesis dari reaksi silika gel dengan asam klorosulfonat yang kemudian digunakan pada reaksi esterifikasi asam asetat, asam benzoat, asam sinamat, asam monokloroasetat, dan asam salisilat dengan etanol menghasilkan ester dengan yield 97-99% (Rajendran & Karthikeyan, 2011).

Katalis berbasis silikon-karbon telah diketahui bersifat stabil digunakan pada suhu tinggi dan dapat digunakan kembali (reusable) (Peng, dkk, 2013). Morales (2010) telah mensintesis katalis polistirena yang dimodifikasi dengan organosilika mesopori dari reaksi ko-kondensasi prekursor stiril-organosilan yang kemudian disulfonasi dengan menggunakan asetilsulfat. Katalis ini telah digunakan pada reaksi esterifikasi asam oleat dengan 1-butanol menghasilkan yield 92%.

Belum lama ini Manullang (2014) juga telah membuat katalis berfase padat turunan dari silan yang tersubstitusi dengan gugus sulfonat. Katalis ini disintesis dengan mensulfonasi senyawa 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana dengan struktur seperti berikut :

Gambar 1. Struktur katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat

Katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat ini telah digunakan dalam reaksi transesterifikasi minyak CPO yang mengandung asam lemak bebas sebesar 8% pada suhu 140oC dan didapatkan yield 96%. Dari penelitian yang dilakukan, diketahui bahwa katalis disilan sulfonat memiliki kestabilan termal


(17)

yang sangat baik sehingga dapat digunakan pada suhu tinggi dan bersifat reusable (Manullang, 2014).

Dari uraian diatas, diketahui bahwa reaksi esterifikasi yang dilakukan hanya menggunakan alkohol primer. Reaksi esterifikasi antara asam karboksilat dengan alkohol sekunder masih belum banyak dilakukan. Beberapa penelitian sebelumnya yang melakukan reaksi esterifikasi menggunakan alkohol sekunder misalnya esterifikasi campuran asam lemak dari minyak kelapa sawit dengan isopropanol pada suhu 77oC dan 2-butoksietanol pada suhu 95oC menggunakan katalis asam metanasulfonat (Moya-Leon, dkk, 2006), esterifikasi asam asetat dengan 2-butanol menggunakan katalis resin asam sulfonat (Xin, dkk, 2013) pada suhu 120oC, dan esterifikasi asam butirat dengan 2-heksanol menggunakan enzim Novozym 435 yang diimobilisasi pada resin akrilik makropori (Romero, dkk, 2011). Dari beberapa penelitian diatas, katalis yang digunakan tidak mengandung Si sehingga katalis tersebut tidak tahan digunakan pada suhu yang tinggi.

Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dibuat metil stearat dan isopropil stearat melalui reaksi esterifikasi asam stearat dengan metanol dan 2-propanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat.

1.2. Permasalahan

1. Apakah katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat dapat digunakan dalam reaksi esterifikasi asam stearat untuk menghasilkan metil stearat dan isopropil stearat.

2. Apakah katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat dapat dipisahkan dari campuran hasil reaksi.


(18)

1.3. Tujuan Penelitian

Untuk memperoleh metil stearat dan isopropil stearat melalui reaksi esterifikasi asam stearat dengan metanol dan 2-propanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat dan memisahkan katalis dari campuran hasil reaksi.

1.4. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah terhadap penggunaan katalis asam heterogen berbasis silikon-karbon pada reaksi esterifikasi asam lemak berantai panjang dengan alkohol sekunder yang bersifat ramah lingkungan dan reusable.

I.5. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU. Analisis Kromatografi Gas dilakukan di PPKS Medan. Karakterisasi produk dengan spektroskopi FT-IR dilakukan di Laboratorium Kimia FMIPA UGM Yogyakarta dan Laboratorium Terpadu USU. Karakterisasi dengan spektroskopi 1H-NMR dilakukan di Laboratorium LIPI, Serpong.

1.6. Metodologi Penelitian


(19)

autoclave. Reaksi esterifikasi dilakukan pada suhu 100oC selama 10 jam sambil diaduk. Setelah reaksi selesai, autoclave dibuka dan campuran hasil reaksi diekstraksi dengan n-heksan kemudian disaring. Fraksi yang larut dalam n-heksan ditambahkan Na2SO4 anhidrous, lalu didestilasi pelarutnya dan kemudian

divakum. Fraksi yang tidak larut dalam n-heksan dicuci kembali dengan n-heksan, lalu dikeringkan dan divakum. Hasil esterifikasi yang diperoleh dianalisa dengan Kromatografi Gas, FT-IR, dan 1H-NMR.


(20)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Industri Oleokimia

Oleokimia saat ini mewakili satu dari kemungkinan-kemungkinan utama terhadap tantangan besar ilmu kimia pada produk-produk yang terperbarukan. Semua teknologi yang diperlukan untuk pemurnian minyak, transformasi dan fraksionasi bahan kimia telah tersedia dan diketahui. Berbicara secara umum mengenai sistem industri, maka terdapat empat unit proses (penghancuran, pemurnian, fraksionasi, dan transformasi bahan kimia) yang dilakukan dengan berbagai aktor tumbuhan yang berbeda (Bondioli, 2003).

Industri oleokimia yang salah satu contohnya yaitu pengolahan kelapa sawit merupakan industri yang berkembang pesat di Indonesia. Kelapa sawit merupakan sumber material terperbaharui yang sangat potensial untuk dikembangkan. Kandungan asam lemak jenuh seperti miristat, palmitat, dan stearat serta asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat dan linoleat menjadi bahan baku yang diproses menjadi senyawa baru seperti metil ester asam lemak dan alkohol asam lemak (Roesyadi, dkk, 2012). Secara sederhana, kegunaan non makanan dari minyak kelapa sawit dan minyak inti kelapa sawit serta produknya dibagi menjadi dua kategori, yaitu produk yang dibuat secara langsung dari bahan minyak dan produk yang diperoleh melalui rute oleokimia, yaitu senyawa-senyawa kimia yang diturunkan dari minyak atau lemak (Fereidoon, 2004).


(21)

meningkat pada tahun-tahun mendatang, karena asam lemak ini banyak dipakai pada berbagai industri seperti industri ban, kosmetik, plastik, cat, farmasi, detergen dan sabun, serta alternatif bahan bakar biodiesel (Tambun, 2002).

2.2. Kimia Hijau

Secara luas telah diakui bahwa terdapat peningkatan kebutuhan akan proses-proses yang lebih ramah lingkungan dalam industri kimia. Tren ini selanjutnya dikenal sebagai ‘Kimia Hijau’ atau ‘Teknologi Berkelanjutan’ yang mengharuskan terjadinya pergeseran pandangan dari konsep tradisional mengenai efisiensi proses ke nilai ekonomi untuk menghilangkan limbah dan menghindari pemakaian zat-zat beracun dan/atau berbahaya (Sheldon, dkk, 2007).

Dalam prakteknya, kimia hijau melingkupi persoalan-persoalan yang lebih luas dari definisi yang diberikan. Meski begitu, dengan ditingkatkannya perhatian terhadap proteksi lingkungan, pencegahan polusi, dan teknologi produksi yang bersih dan ramah lingkungan, maka akan terdapat ketertarikan tinggi dan tantangan yang besar bagi ahli kimia untuk mengembangkan produk baru serta prosesnya (Sharma & Mudhoo, 2011).

Bahan-bahan kimia organik yang banyak digunakan saat ini diturunkan dari minyak bumi dan gas alam yang tidak terperbarukan, dan juga beberapa bahkan masih dibuat dari batu bara. Setelah digunakan, sisa-sisa bahan tersebut berakhir sebagai karbon dioksida yang merupakan gas rumah kaca penyebab pemanasan global. Untuk masa depan yang lebih baik, penelitian mesti didasarkan pada sumber-sumber terperbarukan yang berasal dari pertanian dan hasil hutan (Matlack, 2001).


(22)

2.3. Minyak dan Lemak

Minyak dan lemak merupakan senyawa yang sangat melimpah di alam dalam bentuk lipida. Minyak dan lemak berbentuk triester dari reaksi kondensasi antara tiga molekul asam lemak dengan sebuah molekul gliserol. Triester tersebut umumnya dikenal dengan trigliserida. Reaksi antara gliserol dan tiga molekul asam stearat menghasilkan suatu trigliserida dengan struktur sebagai berikut :

Gambar 2.1. Reaksi antara gliserol dengan asam stearat

Perlu diingat bahwa setiap terbentuk ikatan ester, maka sebuah molekul air juga dihasilkan. Produk triester dari gliserol dengan asam stearat merupakan contoh sebuah trigliserida yang sederhana (Stoker, 1991).

Lemak dan minyak yang dijumpai di alam terdiri dari trigliserida campuran yang merupakan ester dari asam lemak rantai panjang. Trigliserida dapat berwujud padat atau cair. Pada umumnya minyak berwujud cair pada suhu kamar karena mengandung sejumlah besar asam lemak tak jenuh seperti oleat, linoleat, dan linolenat. Sedangkan lemak umumnya berwujud padat pada suhu kamar karena mengandung sejumlah besar asam lemak jenuh seperti stearat, palmitat, dan laurat. Minyak dapat diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan lemak dapat diperoleh dari hewan. Ada beberapa reaksi penting pada minyak dan lemak CH2OH

CHOH

CH2OH

HO C O

(CH2)16 CH3

HO C O

(CH2)16 CH3

HO C O

(CH2)16 CH3

O C

O

(CH2)16 CH3

O C

O

(CH2)16 CH3

O C

O

(CH2)16 CH3 H2C

CH

H2C

+ 3H2O

gliserol asam stearat trigliserida dari asam stearat +


(23)

yaitu hidrolisa, oksidasi, hidrogenasi, dan esterifikasi / transesterifikasi (Ketaren, 1986).

Minyak dan lemak yang diperdagangkan merupakan campuran-campuran dari lipid, mayoritas tersusun atas triasilgliserol (umumnya >95%) bersama dengan diasilgliserol, monoasilgliserol dan asam lemak bebas. Namun, minyak dan lemak juga mengandung fosfolipida, sterol bebas dan ester-ester sterol, tokols (tokoferol dan tokotrienol), triterpen alkohol, hidrokarbon dan vitamin-vitamin yang terlarut dalam minyak.

Kebanyakan minyak dan lemak biasanya dinamai berdasarkan sumber biologisnya (seperti minyak kedelai) tetapi masing-masing minyak dan lemak memiliki rentang parameter fisika, kimia, dan komposisinya sehingga dapat dikenali (Gunstone, 2004).

2.4. Asam Stearat

Asam lemak terdiri atas unsur-unsur seperti karbon, hidrogen dan oksigen yang tersusun sebagai rangka rantai karbon linier dengan beragam panjang rantai dan mempunyai sebuah gugus karboksil pada salah satu ujung rantainya. Asam-asam lemak dapat berupa saturated (tidak memiliki ikatan rangkap), monounsaturated (memiliki sebuah ikatan rangkap), atau polyunsaturated (memiliki dua atau lebih ikatan rangkap) (Chow, 2007).

Asam stearat( nama sistematis, asam oktadekanoat, CH3(CH2)16COOH)

merupakan asam lemak berantai panjang dengan 18 atom karbon tanpa adanya ikatan rangkap. Meskipun asam stearat diklasifikasikan sebagai asam lemak jenuh, baik dari segi biokimia maupun kegunaan nutrisi serta rekomendasi diet, data yang telah dikumpulkan selama 50 tahun terakhir menunjukkan bahwa asam stearat sangat unik diantara asam-asam lemak jenuh dalam makanan. Tidak seperti asam lemak jenuh rantai panjang lainnya (palmitat, miristat, dan laurat), yang


(24)

mana dapat meningkatkan level kolesterol dalam darah, namun asam stearat menunjukkan efek netral pada total darah serta mempunyai level kolesterol LDL yang rendah (Beef Facts, 2007).

2.5. Esterifikasi

Esterifikasi dapat diartikan sebagai transformasi asam karboksilat atau turunannya menjadi ester. Reaksi langsung antara alkohol dan asam karboksilat secara umum dibantu dengan katalis asam. Reaksi ini dapat berlangsung dengan baik jika dilakukan pada suhu tinggi (Otera, 2003).

Suatu ester asam karboksilat ialah suatu senyawa yang mengandung gugus –CO2R dengan R dapat berbentuk alkil ataupun aril. Laju reaksi esterifikasi suatu

asam karboksilat bergantung terutama pada halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya (Fessenden, 1986).

Gambar 2.2. Reaksi umum pembentukan ester

Reaksi antara asam lemak dengan alkohol merupakan reaksi reversible sehingga alkohol harus ditambahkan dalam jumlah berlebih. Penggunaan alkohol berlebih bertujuan untuk menggeser reaksi ke arah kanan dan memastikan reaksi berjalan sempurna (Fangrui & Hanna, 1999).

Romero (2011) telah menginvestigasi pengaruh posisi gugus –OH dari

RCOH

O

+

R'OH

kalor

RCOR'

O

+

H

2

O

suatu asam karboksilat

suatu alkohol

suatu ester


(25)

diperoleh, diketahui bahwa 1-heksanol memberikan yield lebih tinggi dibandingkan dengan 2-heksanol diikuti oleh 3-heksanol. Hal ini disebabkan oleh efek halangan ruang dari alkohol tersebut. Alkohol primer memiliki halangan sterik yang lebih kecil dibandingkan alkohol sekunder dan alkohol tersier.

2.6. Katalis

Katalis merupakan suatu senyawa yang dapat meningkatkan laju reaksi tetapi tidak ikut terkonsumsi oleh reaksi. Katalis digunakan secara luas baik di alam, laboratorium dan industri (Shriver & Atkins, 1999 ).

Suatu katalis biasanya bekerja dengan membentuk ikatan kimia ke satu atau lebih pereaksi yang kemudian dapat memfasilitasi konversi dari pereaksi menjadi produk. Katalis tidak mempengaruhi kesetimbangan reaksi. Penjelasan kimia dari proses katalisis secara kualitatif mengambil bentuk berupa mekanisme reaksi (Gates, 1991).

Katalis ada yang homogen dan heterogen. Contoh dari katalis asam, dimana intermediet terprotonasi berperan, dimungkinkan dengan adanya pengaruh katalis asam berproton seperti pada dekomposisi asam formiat. Pada contoh diatas, katalisnya homogen. Asam kuat ditambahkan pada larutan asam formiat dan keseluruhan proses berlangsung dalam satu fase cairan. Di lain pihak, khususnya dalam reaksi-reaksi industri yang penting, katalisnya berupa padatan, dan pereaksi baik sebagai gas maupun dalam larutan, mengalir pada permukaan padatan.

Hidrogenasi olefin merupakan contoh dimana kedua katalis homogen dan heterogen dapat dipergunakan secara efektif. Reaksi sederhana tanpa katalis berjalan lambat kecuali dengan suhu yang sangat tinggi, yang menyebabkan timbulnya kesulitan lain, seperti kesulitan mengatur suhu yang tinggi dan terjadinya reaksi lain yang tidak dikehendaki (Cotton, 2009).


(26)

R C OH O H+ R C O

OH2+

R'OH R C O O H R' -H+ R C OR' O +

(1) (2) (3)

2.6.1. Katalis Homogen

Katalis konvensional untuk reaksi esterifikasi adalah katalis asam homogen (seperti H2SO4). Katalis asam homogen sangat sulit untuk diperoleh

kembali dari reaksi dan harus dioperasikan pada suhu yang tinggi, serta dapat meningkatkan masalah lingkungan yang serius. (Basumatary, 2013)

Gambar 2.3. Mekanisme reaksi esterifikasi dengan katalis asam

Langkah mula-mula dari proses diatas yaitu protonasi asam karboksilat untuk menghasilkan ion oksonium (1), yang mana mengalami reaksi pertukaran dengan suatu alkohol menghasilkan intermediet (2), dan selanjutnya akan melepaskan proton untuk membentuk ester (3). Masing-masing langkah dalam proses tersebut bersifat reversible tetapi dengan berlebihnya jumlah alkohol yang dipakai maka akan membuat kesetimbangan reaksi berjalan kearah produk. Namun, jika terdapat air yang merupakan donor elektron yang lebih kuat dari alkohol alifatik akan membuat pembentukan intermediet (2) menjadi tidak disukai sehingga proses esterifikasi tidak berjalan sempurna (Christie, 1993).

Rachmaniah (1999) telah meneliti studi kinetika transesterifikasi minyak mentah dedak dengan katalis HCl menghasilkan yield 25-50%. Guan juga telah melakukan transesterifikasi minyak jarak dengan katalis H2SO4, asam benzen sulfonat, dan asam p-toluene sulfonat dimana diperoleh kesimpulan bahwa katalis p-toluene sulfonat memberikan yield yang lebih tinggi (Guan, dkk, 2009)

Penggunaan katalis asam homogen seperti asam sulfat dan asam sulfonat umumnya memerlukan waktu reaksi yang lebih lama karena dilakukan pada suhu


(27)

pengembangan kearah kimia hijau telah membawa kemajuan terhadap perkembangan katalis asam fase padat, dimana material ini dapat menggantikan cairan asam yang bersifat korosif yang banyak digunakan dalam industri.

2.6.2. Katalis Heterogen

Katalis asam berfase padat memberikan manfaat yang lebih signifikan dibanding katalis asam homogen. Penggunaan katalis tersebut dapat menyelesaikan permasalahan lingkungan, korosi, toksisitas, serta mudah dipisahkan dari campuran produk. Pengembangan katalis padat memberikan peluang inovasi kimia hijau di masa depan (Clark, 2002). Katalis asam berfase padat telah menjadi katalis heterogen yang umum digunakan pada industri petrokimia terutama untuk reaksi-reaksi organik seperti reaksi Friedel-Crafts. Katalis asam berfase padat dideskripsikan berdasarkan keasaman Bronsted atau Lewis, kekuatan dan jumlah situsnya, serta morfologi penyangga. Aktivitas dan selektivitas katalis akan bergantung dari sifat-sifat yang telah disebutkan sebelumnya.

Zeolit merupakan katalis yang sangat luas digunakan dalam industri karena harganya tidak mahal, prosesnya ramah lingkungan dan memiliki luas permukaan yang besar. Zeolit terdiri dari tetrahedral AlO4-5 dan SiO4-4 yang

berikatan melalui atom oksigen. Namun diketahui kebanyakan zeolit asam menunjukkan laju reaksi yang lambat sehingga memerlukan waktu reaksi yang cukup lama pada proses esterifikasi (Kiros, dkk, 2001).

2.6.3. Katalis Padat Tersulfonasi

Penggunaan katalis padat yang memiliki gugus fungsi sulfonat telah banyak dikembangkan saat ini. Kiss, dkk (2006) telah meneliti penggunaan resin penukar ion sebagai katalis reaksi esterifikasi. Katalis yang digunakan yaitu Amberlyst-15 dan Nafion-NR50. Dari hasil yang diperoleh, diketahui bahwa kedua katalis ini


(28)

meskipun memiliki banyak gugus sulfonat, namun kedua resin tersebut menunjukkan ketidakstabilan selama proses reaksi.

Kedua katalis ini menunjukkan aktivitas awal yang cukup tinggi, tapi katalis Amberlyst-15 setelah 2 jam reaksi menjadi tidak aktif, sedangkan katalis Nafion-NR50 setelah 4,5 jam reaksi. Hal ini membuat kedua katalis resin tersebut tidak dapat digunakan secara terus-menerus dalam proses industri. Disamping itu, harga kedua katalis tersebut sangat mahal.

Katalis sulfonat berbasis karbon baru-baru ini juga telah dibuat. Pembuatan katalis berbasis karbon seperti naftalen yang diikuti dengan proses sulfonasi dilakukan dengan menggunakan asam sulfat berasap yang menghasilkan padatan hitam. Asam sulfat berlebih dapat dihilangkan dengan destilasi vakum. Senyawa aromatik tersulfonasi yang sederhana seperti pada Gambar 2.4 memiliki aktivitas katalitik yang bagus namun tidak bersifat stabil sebagai katalis (Emrani & Shahbazi, 2012).

Gambar 2.4. Sintesis asam naftalensulfonat dengan proses sulfonasi naftalen

Wang (2012) telah membuat katalis polimer yaitu polietersulfon. Katalis ini dibuat melalui jalur sintesis langsung dengan polimerisasi monomer sulfonatnya. Dengan begitu, derajat gugus sulfonat dapat dikontrol. Katalis polietersulfon diketahui memiliki aktivitas katalitik yang baik dan stabil dalam reaksi. Disamping itu katalis ini dapat digunakan kembali lebih dari empat kali dan tidak menunjukkan penurunan aktivitas yang berarti meskipun katalis ini memiliki konsentrasi asam yang relatif sedikit.

+ H2SO4 80

oC

SO3H

160oC

SO3H

asam α−naftalensulfonat

produk kinetik

asam β−naftalensulfonat


(29)

Castanheiro, dkk (2013) telah membuat katalis sulfonat berbasis biopolimer kitosan dengan mensulfonasi kitosan dengan asam sulfosuksinat. Katalis kitosan sulfonat tersebut digunakan untuk mengesterifikasi asam palmitat, asam stearat dan asam oleat dengan metanol pada suhu 60oC.

Aktivitas katalitik dari katalis tersebut meningkat seiring bertambahnya jumlah gugus sulfonat yang terikat hingga batas tertentu. Diketahui bahwa jika terlalu banyak gugus sulfonat yang terikat, membuat aktivitas katalitik menjadi menurun. Hal ini diakibatkan oleh terhambatnya proses difusi asam lemak kedalam matriks kitosan.

Gambar 2.5. Reaksi sulfonasi kitosan dengan menggunakan asam sulfosuksinat (R = -H atau –COCH3)


(30)

Baru-baru ini Manullang (2014) juga telah mengembangkan katalis padat yang disulfonasi berbasis silikon. Katalis berbasis silikon ini telah diketahui memiliki kestabilan termal yang sangat baik dalam reaksi transesterifikasi maupun esterifikasi, dimana katalis ini dapat digunakan pada suhu yang tinggi serta mudah untuk diperoleh kembali dari campuran produk reaksi. Katalis tersebut juga dapat digunakan kembali tanpa mengalami leaching.

Katalis padat disilan sulfonat diketahui efektif sebagai katalis pada acid-transesterifikasi minyak sawit low-grade. Konversi optimum yang dicapai untuk CPO dengan ALB 7,83% adalah 95,75% pada kondisi konsentrasi katalis 10%(wt, derajat sulfonasi 36,7%), suhu reaksi 120oC, rasio mol metanol:CPO (22:1) dan waktu reaksi 8 jam.Konversi optimum yang dicapai untuk PFAD dengan ALB 8,72% adalah 97,49% pada kondisi konsentrasi katalis 10%(wt, derajat sulfonasi 36,7%), suhu reaksi 80oC, rasio mol metanol:CPO (6:1) dan waktu reaksi 8 jam. Katalis padat disilan sulfonat ini relatif toleran terhadap kandungan air.

2.8. Metil Stearat

Metil ester merupakan salah satu senyawa turunan lemak/minyak yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi / esterifikasi. Metil ester merupakan bahan baku yang dibutuhkan dalam industri oleokimia. Metil stearat dibuat dengan mengesterifikasi asam stearat menggunakan metanol. Pembuatan metil stearat telah banyak dikembangkan dengan menggunakan katalis seperti titanat (Blandy, dkk, 1991) dan kitosan sulfonat (Castanheiro, dkk, 2013).

Penggunaan metil stearat cukup banyak. Ester stearat telah diteliti penggunaannya sebagai campuran polyvinylchloride (PVC), dimana campuran metil stearat-PVC memiliki tingkat kelarutan yang lebih baik (Pizzoli, dkk, 1982).


(31)

/ PCM) untuk penyimpanan energi panas pada bangunan. Penggunaan campuran ini didasarkan pada karakteristik sifat termal dari ester rantai pendek stearat dan palmitat stabil dan tidak bersifat korosif jika dibandingkan dalam bentuk asam lemaknya. Disamping itu, penggunaan campuran stearat dan palmitat dipakai karena produksi senyawa ini sangat besar di industri kimia serta harganya yang cukup murah.

Eliasson, dkk (2001) juga telah menguji asam stearat serta metil stearat dalam pembuatan film monolayer. Baik asam stearat maupun metil stearat terjerap secara kimia pada permukaan oksida dari aluminium melalui ikatan koordinasi asimetrik dari gugus karboksilat yang dibuktikan dari data spektroskopi FT-IR.

2.9. Isopropil Stearat

Isopropil stearat dibuat melalui reaksi esterifikasi asam stearat dengan isopropil alkohol. Isopropil stearat termasuk salah satu dari ester stearat yang memiliki karakteristik yang unik dengan viskositas yang rendah dan sifatnya berminyak yang menghasilkan film hidrofobik sehingga umum digunakan terutama sebagai bahan kosmetik. Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa ester-ester stearat termasuk isopropil stearat mempunyai toksisitas yang sangat rendah dan tidak bersifat iritasi pada kulit.

Pada kosmetik, ester ini sering digunakan sebagai formula makeup mata, kulit, lipstik, dan produk-produk perawatan kulit. Ester ini bertindak sebagai pelumas pada permukaan kulit, yang membuat kulit menjadi terlihat lembut dan halus. Isopropil stearat saat mengering akan membentuk lapisan tipis pada permukaan kulit (International Journal of Toxicology, 1985).


(32)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Alat

- Gelas Beaker 250 ml Pyrex

- Gelas Ukur 25 ml Pyrex

- Labu Leher Dua 250 ml Pyrex

- Corong Pisah 250 ml Pyrex

- Kondensor - Corong

- Termometer 360oC Boeco

- Autoclave

- Tanur Model 182

- Neraca Analitis Mettler PM 400

- Hotplate stirer Cimarec

- Magnetic Bar

- Spektrofotometer FT-IR Shimadzu

- Kromatografi Gas Shimadzu

- Spektrofotometer 1H-NMR JEOL

3.2. Bahan

- Asam Stearat 93 % PT Sochi Mas


(33)

- Isopropil alkohol Bratachem - 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat PPKS

- Na2SO4 anhidrat p.a Merck

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Reaksi Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol

Reaksi esterifikasi dilakukan dalam autoclave stainless steel dengan mencampurkan 10 gram asam stearat (0,0327 mol), 6,28 gram metanol (0,1962 mol), 0,4 gram katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat dan dimasukkan pengaduk magnet. Reaksi esterifikasi dilakukan pada suhu 100oC sambil diaduk selama 10 jam. Setelah 10 jam reaksi, autoclave dibuka dan campuran hasil reaksi lalu disaring. Residu diekstraksi dengan n-heksan. Fraksi yang larut dalam n-heksan ditambahkan dengan Na2SO4 anhidrat, kemudian

disaring, didestilasi pelarutnya lalu divakum. Fraksi yang tidak larut dalam n-heksan dicuci kembali dengan n-n-heksan, kemudian dikeringkan dan divakum.

3.3.2. Esterifikasi Asam Stearat dengan 2-propanol

Reaksi esterifikasi dilakukan dalam autoclave stainless steel dengan mencampurkan 10 gram asam stearat (0,0327 mol), 11,77 gram 2-propanol (0,1962 mol), 0,4 gram katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat dan dimasukkan pengaduk magnet. Reaksi esterifikasi dilakukan pada suhu 100oC sambil diaduk selama 10 jam. Setelah 10 jam reaksi, autoclave dibuka dan campuran hasil reaksi disaring, kemudian residu diekstraksi dengan n-heksan. Fraksi yang larut dalam n-heksan ditambahkan dengan Na2SO4 anhidrat,


(34)

10 g asam stearat (0.0327 mol)

dimasukkan kedalam autoclave

dimasukkan 6,28 g metanol (0,169 mol) dan 0,4 g katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenil disilana sulfonat

dimasukkan magnetik stir dipanaskan sambil diaduk pada suhu 100oC selama 10 jam campuran hasil reaksi

disaring

filtrat residu

diuapkan pelarutnya divakum

ditimbang

diekstraksi dengan n-heksan fase yang larut

dalam n-heksan

fase yang tidak larut dalam n-heksan

ditambahkan Na2SO4 anhidrous dicuci dengan n-heksan divakum

divakum dilarutkan dalam nheksan hingga jenuh, lalu didinginkan pada suhu -15oC selama 3 jam kemudian disaring. Filtrat yang diperoleh lalu diuapkan dan divakum. Fraksi yang tidak larut dalam n-heksan dicuci kembali dengan n-heksan, kemudian dikeringkan dan divakum.

3.4. Bagan Penelitian


(35)

10 gram asam stearat

dimasukkan kedalam autoclave ditambahkan 11,77 gram 2-propanol dan 0,4 gram katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat

dimasukkan magnetik stir dipanaskan sambil diaduk pada suhu 100oC selama 10 jam campuran hasil reaksi

diekstraksi dengan n-heksan

fase yang tidak larut dalam n-heksan fase yang larut

dalam n-heksan

ditambahkan Na2SO4 anhidrat

disaring

didestilasi pelarut

dianalisa dengan GC, FT-IR dan 1H-NMR divakum

dilarutkan dalam n-heksan hingga jenuh didinginkan pada suhu -15oC selama 30 menit

dicuci dengan n-heksan dikeringkan dan divakum katalis destilat residu diuapkan pelarutnya divakum ditimbang disaring

fase yang larut dalam n-heksan

fase yang tidak larut dalam n-heksan

hasil


(36)

C17H35-C

O

OH

CH3OH C17H35-C

O

OCH3

H2O

1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat T= 100oC

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini, ada 2 ester yang dibuat yaitu metil stearat dari reaksi antara asam stearat dengan metanol dan isopropil stearat dari reaksi antara asam stearat dengan 2-propanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat.

4.1. Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol

Reaksi esterifikasi antara asam stearat dengan metanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat menghasilkan metil stearat. Reaksi esterifikasi berlangsung pada suhu 100oC dan metanol yang berlebih sekaligus sebagai pelarut. Metil stearat yang diperoleh berupa padatan lunak yang berwarna putih kekuningan dengan yield 86,1 % dan titik lebur 38oC. Katalis dapat diperoleh kembali berupa padatan coklat.

Gambar 4.1. Reaksi Esterifikasi Asam Stearat dengan Metanol


(37)

produk esterifikasi jelas terlihat bahwa produk esterifikasi ini sudah cukup baik, namun ada sedikit pengotoran. Kandungan ester metil stearat hanya 84,81 %.

Gambar 4.2. Spektrum Kromatografi Gas Metil Stearat

Spektrum FT-IR (KBr pellet) dari metil stearat yang diperoleh ditunjukkan pada Gambar 4.3. Pita serapan pada bilangan gelombang 2916 cm-1 dan 2855 cm-1 diberikan oleh

υ

C-H alifatik, dan pita serapan pada bilangan gelombang 1743,65

cm-1 menunjukkan regangan

υ

C=O. Pita serapan ini bergeser sebesar 47 cm-1 dari

υ

C=O pada asam stearat (Lampiran 1). Disamping itu tampak juga

υ

C-O pada 1173


(38)

cm-1 yang merupakan karakteristik dari suatu ester (Silverstein, 1981). Data tersebut diatas jelas menunjukkan bahwa ester telah terbentuk.

Gambar 4.3. Spektrum FT-IR Metil Stearat

4.2. Esterifikasi Asam Stearat dengan 2-propanol

Reaksi esterifikasi antara asam stearat dengan 2-propanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat menghasilkan isopropil stearat. Reaksi esterifikasi dilakukan pada suhu 100oC dan pemakaian 2-propanol berlebih sekaligus sebagai pelarut, diperoleh cairan kental berwarna kuning dengan yield 67,5 %. Katalis dapat diperoleh kembali berupa padatan coklat.


(39)

C17H35-C

O OH

C17H35-C

O OCH

H2O

1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat T= 100oC

HC OH

CH3

CH3

CH3

CH3

Gambar 4.4. Reaksi Esterifikasi Asam Stearat dengan 2-propanol

Asam stearat yang digunakan dalam reaksi ini juga memiliki kemurnian 93 %. Dari kromatogram produk esterifikasi (Gambar 4.5) jelas terlihat bahwa produk esterifikasi ini sudah cukup murni, namun ada sedikit pengotoran. Kandungan ester isopropil stearat berdasarkan data kromatogram diatas hanya 86,9 %.


(40)

Spektrum FT-IR dari isopropil stearat yang diperoleh ditunjukkan pada Gambar 4.6. Pita serapan pada bilangan gelombang 2957 cm-1 dan 2924 cm-1 diberikan oleh regangan

υ

C-H alifatik, dan pita serapan pada bilangan gelombang

1740 cm-1 menunjukkan

υ

C=O. Pita serapan ini bergeser sebesar 43 cm-1 dari

υ

C=O

pada asam stearat (Lampiran 1). Disamping itu tampak juga

υ

C-O pada bilangan

gelombang 1166 cm-1 yang merupakan karakteristik dari suatu ester (Silverstein, 1981). Dari data tersebut diatas jelas menunjukkan bahwa ester telah terbentuk.

Gambar 4.6. Spektrum FT-IR Isopropil Stearat

Spektrum 1H-NMR zat hasil esterifikasi asam stearat dengan 2-propanol (500 MHz, CDCl3) (Gambar 4.7) menunjukkan beberapa pergeseran kimia yaitu δ

5,0 ppm (7H, m,-CH-), δ 2,24 ppm (2H, t, -CH2-), δ 1,6 ppm (2H, m, -CH2-), δ1,


(41)

C

A

G

B F E D

* = pengotoran

Gambar 4.7. Spektrum 1H-NMR Isopropil Stearat

Pada spektrum ekspansi pergeseran kimia δ 0,8-1,6 ppm (Gambar 4.8),

terlihat adanya pergeseran kimia pada δ 0,87 ppm (t) yang menunjukkan integrasi

3 atom H menandakan proton CH3- (A). Pergeseran kimia pada δ 1,21 ppm (d)

menunjukkan integrasi 3 atom H yang menandakan proton –CH3 (G). Pergeseran

kimia pada δ 1,24 ppm (m) menunjukkan integrasi 26 atom H yang menandakan proton –CH2- (C). Pergeseran kimia pada δ 1,27 ppm (m) menunjukkan integrasi

2 atom H yang menandakan proton –CH2- (B).Pergeseran kimia pada δ 1,6 ppm

(m) menunjukkan integrasi 2 atom H yang menandakan proton –CH2- (D). Pada

spektrum ekspansi pergeseran kimia δ 2,0 – 2,4 ppm (Gambar 4.9), terlihat

adanya pergeseran kimia pada δ 2,24 ppm (t) yang menunjukkan integrasi 2 atom H menandakan proton –CH2- (E). Pada spkctrum ekspansi pergeseran kimia δ 5,0

– 5,4 ppm (Gambar 4.10), terlihat adanya pergeseran kimia pada δ 5.0 ppm (m) yang menunjukkan integrasi 1 atom H yang menandakan proton -CH- (F).


(42)

C

A

G

B

D

Gambar 4.8. Spektrum Ekspansi 1H-NMR Pergeseran Kimia δ 0,8 – 1,6 ppm

*

E

*


(43)

*

*

F

* = pengotoran

Gambar 4.10. Spektrum Ekspansi 1H-NMR Pergeseran Kimia δ 5,0 – 5,4 ppm

Dari data spektrum 1H-NMR diatas dan juga didukung oleh data pergeseran kimia 1H-NMR Isopropil stearat pada penelitian Satapimonphan (2012) jelas menunjukkan bahwa ester isopropil stearat telah terbentuk.


(44)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Reaksi esterifikasi antara asam stearat dengan metanol dan 2-propanol menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat menghasilkan metil stearat dan isopropil stearat dengan yield masing-masing sebesar 86,1 % dan 67,5 %. Reaksi esterifikasi dilakukan pada suhu 100oC selama 10 jam dengan rasio mol asam stearat : alkohol = 1 : 6 dan jumlah katalis 4 %. Katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat terbukti mampu mengkatalisis reaksi esterifikasi dan dapat dipisahkan dari campuran hasil reaksi sehingga katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat sangat potensial untuk digunakan dalam reaksi esterifikasi.

5.2. Saran

Reaksi esterifikasi dalam penelitian ini masih dilakukan pada sembarang kondisi, sehingga hasil ester yang diperoleh masih belum optimal. Oleh karena itu diharapkan kepada peneliti selanjutnya untuk melakukan studi lanjutan agar diperoleh hasil ester yang optimum dengan menggunakan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat.


(45)

DAFTAR PUSTAKA

Basumatary, S. 2013. Transesterification with Heterogenous Catalyst in Production of Biodiesel : A Review. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. 5(1):1-7.

Beef facts. 2007. Stearic Acid : A Unique Saturated Fat. USA. National Cattlemen’s Beef Association.

Blandy, C., Gervais, D., Pellegatta, J.L., Gilot, B., Guiraud, R. 1991. Stearic Acid Esterification Catalysed by Titanates : Comparative Study of Homogeneous and Heterogeneous Systems. Journal of Molecular Catalysis. 64 (1991) L1-L6.

Bondioli, P. 2003. From Oilseeds to Industrial Products : Present and Near Future of Oleochemistry. Journal of Agronomy. 7,2, 129-135.

Castanheiro, J.E., Caetano, C.S., Caiado, M., Farinha, J., Fonseca, I.M., Ramos, A.M., Vital, J. 2013. Esterification of Free Fatty Acids Over Chitosan with Sulfonic Acid Groups. Chemical Engineering Journal. 230 (2013) 567-572.

Chow, C.K. 2008. Fatty Acids in Foods and Their Implications. 3rd Ed. Boca Raton. CRC Press.

Christie, W. 1993. Preparation of Ester Derivatives of Fatty Acids for Chromatographic Analysis. Advances in Lipid Methodology-Two. 69-111. Clark, J.H. 2002. Solid Acids for Green Chemistry. Accounts of Chemical

Research. 35, 791-797.

Cotton, F.A. 1976. Basic Inorganic Chemistry. New York. John Wiley & Sons. Eliasson, B., Oberg, K., Persson, P., Shchukarev, A. 2001. Comparison of

Monolayer Films of Stearic Acid and Methyl Stearate on An Al2O3

Surface. Thin Solid Films. 397 (2001) 102-108.

Emrani, J. and Shahbazi, A. 2012. A Single Bio-based Catalyst for Bio-fuel and Bio-diesel. Journal of Biotechnology Biomaterial. Volume 2, Issue 1, 1000124.

Fangrui & M.A. Hanna. 1999. Biodiesel Production a Review. Biosource Technology. Vol. 11(2).1-15.


(46)

Feldman, D., Banu, D., Hawes, D. 1993. Low Chain Esters of Stearic Acid As Phase Change Materials for Thermal Energy Storage in Buildings. Solar Energy Materials and Solar Cells. 36 (1995) 311-322.

Fereidoon, S. 2004. Bailey’s Industrial Oil And Fat Products. USA. John Wiley & Sons, Inc.

Fessenden, J. 1986. Kimia Organik. Edisi 3. Jilid 2. Jakarta. Erlangga. Gates, B. 1991. Catalytic Chemistry. USA. John Wiley & Sons.

Guan, G., K. Kusakabe, N. Sakurai, dan K. Moriyama. 2009. Transesterification of Vegetable Oil to Biodiesel Fuel Using Acid Catalyst in the Presence of Dimethyl Ether. Fuel. Volume 88, Issue 1, 81-86.

Gunstone, F.D. 2004. The Chemistry of Oils and Fats. Australia. Blackwell Publishing Company Ltd.

Hoydonckx, H.E., De Vos, D.E., Charan, S.A., Jacobs, P.A. 2004. Esterification & Transesterification of Renewable Chemicals. Topics in Catalyst. 27, 83-96.

International Journal of Toxicology. 1985. Vol. 4. No. 5, 107-146.

Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak Dan Lemak Pangan. Jakarta. UI-Press.

Kirk, R.E. and D.F. Othmer. 1980. Encyclopedia of Chemical Technology. New York. Wiley & Sons, Inc. 9,291-298.

Kiros, Y., Endalew, A.K., Zanzi, R. 2001. Inorganic Heterogenous Catalyst for Biodiesel Production from Vegetable Oils. Stockholm. KTH-Royal Institute of Technology.

Kiss, A., Dimian, A., Rothenberg, G. 2006. Solid Acid Catalyst for Biodiesel Production-Towards Sustainable Energy. Weinheim. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Manullang, W. F. 2014. 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana Sulfonat Sebagai Katalis Transesterifikasi CPO (Crude Palm Oil) Berkadar Asam Lemak Bebas Tinggi untuk Menghasilkan Biodiesel. [Skripsi]. Medan : Universitas Sumatera Utara.

Matlack, A.S. 2001. Introduction To Green Chemistry. USA: Marcel Dekker, Inc. McKetta, J.J. 1984. Encyclopedia of Chemical Processing and Design. New York.


(47)

Morales, G., van Grieken, R., Martin, A., Martinez, F. 2010. Sulfonated Polystyrene-modified Mseoporous Organosilicas for Acid-Catalyzed Process. Chemical Engineering Journal. 161 (2010) 388-396.

Moya-Leon, A., Viales-Montero, C., Arias-Carrillo, M., Mata-Segreda, J. 2006. Kinetics of the Fischer Esterification of Palm Fatty Acids with Isopropanol and Butyl Cellosolve. Ciencia Y Tecnologia. 24 (2) : 175-181.

Okamura, M., Takagaki, A., Toda, M., Kondo, J.N., Domen, K., Tatsumi, T., Hara, M., Hayashi, S. 2006. Acid-Catalyzed Reactions on Flexible Polycyclic Aromatic Carbon in Amorphous Carbon. Chemistry of Materials. 19, 3039-3045.

Otera, J. 2003. Esterification : Methods, Reaction and Applications. Weinheim. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.

Peng, W., Lu, C., Kun, Z., Lin, F. 2013. Carbon-coated Mesoporous Silica Functionalized with Sulfonic Acid Groups and Its Application to Acetalization. Chinese Journal of Catalysis. 34 (2013) 932-941.

Pizzoli, M., Pezzin, G., Ceccorulli, G., Scandola, M., Crose, G. 1982. Aliphatic Stearates of Increasing Chain Length : Characterization and Solubility in Polyvinylchloride. Solvent-Property Relationships in Polymers. 70-83. Rachmaniah, O. 1999. Studi Kinetika Transesterifikasi Dengan Katalis Asam

(HCl) Minyak Mentah Dedak Padi Menjadi Biodiesel. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh November.

Rajendran, A. dan Karthikeyan, C. 2011. Silica Sulfuric Acid Catalyzed Fischer Esterification Reaction under Solventless Condition : A Novel Green Chemical Reaction. American Chemical Science Journal. 1(1) : 28-36. Roesyadi, A., Hariprajitno, D., Nurjannah, N., Savitri, S.D. 2012. HZSM-5

Catalyst For Cracking Palm Oil To Gasoline: A Comparative Study With And Without Impregnation. Semarang. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis UNDIP.

Romero, M., Gomez, J., Diaz-Suelto, B., Garcia-Sanz, A. 2011. Study of the Influence of Alcohols in the Synthesis of Short Chain Esters. Chemical Engineering Transactions. Volume 24.

Satapimonphan, S. & Pengprecha, S. 2012. Improving Cold Flow Property of Biodiesel from White Sesame Seed Oil. International Conference on Chemical Processes and Environmental Issues (ICCEEI’2012).

Sharma, S. & Mudhoo, A. 2011. Green Chemistry For Environmental Sustainability. USA. CRC Press.


(48)

Sheldon, R., Arends, I., Hanefeld, U. 2007. Green Chemistry And Catalysis. Germany. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.

Shriver, D. & Atkins, P. 1999. Inorganic Chemistry. Third Edition. New York. Oxford University Press.

Sidabutar, A., 2011. Penggunaan Polistirena Sulfonat Sebagai Katalis Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas) Berkadar Asam Lemak Tinggi. [Skripsi]. Medan : Universitas Sumatera Utara.

Silverstein, R.M. , Bassler, G.C., Morrill, T.C. 1981. Spectrometric Identification of Organic Compound. 4th Edition. New York. John Wiley & Sons.

Stoker, H.S. 1991. Fundamentals of Chemistry : General, Organic, and Biological. USA. Allyn and Bacon.

Tambun, R. 2002. Proses Pembuatan Asam Lemak Secara Langsung Dari Buah Kelapa Sawit. Medan. USU Digital Library.

Voort, P., Muylaert, I., Verbeckmoes, A., Spileers, J., Demuynck, A., Peng, Li, Clippel, F., Sels, B. 2013. Synthesis of Sulfonated Mesoporous Phenolic Resins and Their Application in Esterification and Asymmetric Aldol Reactions. Material Chemistry and Physics. 138 (2013) 131-139.

Wang, Z., Wang, Z., Bai, Y., Fu, B., Liu, H., Song, A., Zhang, Z., Zhang, M. 2012. Sulfonated Polyethersulfone Directly Sinthesized Through Sulfonic Monomer As A New Stable Solid Acid Catalyst for Esterification. Catalyst Communications. 27 (2012) 164-168.

Xin, N., Jian, L., Li-na, Y., Lu-xun, W., Long, X. 2013. Catalytic Synthesis of Sec-butyl Acetate on Sulfoacid Resin. International Journal of Advancements in Research & Technology. Volume 2. Issue 8.


(49)

(50)

(1)

DAFTAR PUSTAKA

Basumatary, S. 2013. Transesterification with Heterogenous Catalyst in Production of Biodiesel : A Review. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. 5(1):1-7.

Beef facts. 2007. Stearic Acid : A Unique Saturated Fat. USA. National Cattlemen’s Beef Association.

Blandy, C., Gervais, D., Pellegatta, J.L., Gilot, B., Guiraud, R. 1991. Stearic Acid Esterification Catalysed by Titanates : Comparative Study of Homogeneous and Heterogeneous Systems. Journal of Molecular Catalysis. 64 (1991) L1-L6.

Bondioli, P. 2003. From Oilseeds to Industrial Products : Present and Near Future of Oleochemistry. Journal of Agronomy. 7,2, 129-135.

Castanheiro, J.E., Caetano, C.S., Caiado, M., Farinha, J., Fonseca, I.M., Ramos, A.M., Vital, J. 2013. Esterification of Free Fatty Acids Over Chitosan with Sulfonic Acid Groups. Chemical Engineering Journal. 230 (2013) 567-572.

Chow, C.K. 2008. Fatty Acids in Foods and Their Implications. 3rd Ed. Boca Raton. CRC Press.

Christie, W. 1993. Preparation of Ester Derivatives of Fatty Acids for Chromatographic Analysis. Advances in Lipid Methodology-Two. 69-111.

Clark, J.H. 2002. Solid Acids for Green Chemistry. Accounts of Chemical Research. 35, 791-797.

Cotton, F.A. 1976. Basic Inorganic Chemistry. New York. John Wiley & Sons. Eliasson, B., Oberg, K., Persson, P., Shchukarev, A. 2001. Comparison of

Monolayer Films of Stearic Acid and Methyl Stearate on An Al2O3

Surface. Thin Solid Films. 397 (2001) 102-108.

Emrani, J. and Shahbazi, A. 2012. A Single Bio-based Catalyst for Bio-fuel and Bio-diesel. Journal of Biotechnology Biomaterial. Volume 2, Issue 1, 1000124.

Fangrui & M.A. Hanna. 1999. Biodiesel Production a Review. Biosource Technology. Vol. 11(2).1-15.


(2)

Feldman, D., Banu, D., Hawes, D. 1993. Low Chain Esters of Stearic Acid As Phase Change Materials for Thermal Energy Storage in Buildings. Solar Energy Materials and Solar Cells. 36 (1995) 311-322.

Fereidoon, S. 2004. Bailey’s Industrial Oil And Fat Products. USA. John Wiley & Sons, Inc.

Fessenden, J. 1986. Kimia Organik. Edisi 3. Jilid 2. Jakarta. Erlangga. Gates, B. 1991. Catalytic Chemistry. USA. John Wiley & Sons.

Guan, G., K. Kusakabe, N. Sakurai, dan K. Moriyama. 2009. Transesterification of Vegetable Oil to Biodiesel Fuel Using Acid Catalyst in the Presence of Dimethyl Ether. Fuel. Volume 88, Issue 1, 81-86.

Gunstone, F.D. 2004. The Chemistry of Oils and Fats. Australia. Blackwell Publishing Company Ltd.

Hoydonckx, H.E., De Vos, D.E., Charan, S.A., Jacobs, P.A. 2004. Esterification & Transesterification of Renewable Chemicals. Topics in Catalyst. 27, 83-96.

International Journal of Toxicology. 1985. Vol. 4. No. 5, 107-146.

Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak Dan Lemak Pangan. Jakarta. UI-Press.

Kirk, R.E. and D.F. Othmer. 1980. Encyclopedia of Chemical Technology. New York. Wiley & Sons, Inc. 9,291-298.

Kiros, Y., Endalew, A.K., Zanzi, R. 2001. Inorganic Heterogenous Catalyst for Biodiesel Production from Vegetable Oils. Stockholm. KTH-Royal Institute of Technology.

Kiss, A., Dimian, A., Rothenberg, G. 2006. Solid Acid Catalyst for Biodiesel Production-Towards Sustainable Energy. Weinheim. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Manullang, W. F. 2014. 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana Sulfonat Sebagai Katalis Transesterifikasi CPO (Crude Palm Oil) Berkadar Asam Lemak Bebas Tinggi untuk Menghasilkan Biodiesel. [Skripsi]. Medan : Universitas Sumatera Utara.

Matlack, A.S. 2001. Introduction To Green Chemistry. USA: Marcel Dekker, Inc. McKetta, J.J. 1984. Encyclopedia of Chemical Processing and Design. New York.


(3)

Morales, G., van Grieken, R., Martin, A., Martinez, F. 2010. Sulfonated Polystyrene-modified Mseoporous Organosilicas for Acid-Catalyzed Process. Chemical Engineering Journal. 161 (2010) 388-396.

Moya-Leon, A., Viales-Montero, C., Arias-Carrillo, M., Mata-Segreda, J. 2006. Kinetics of the Fischer Esterification of Palm Fatty Acids with Isopropanol and Butyl Cellosolve. Ciencia Y Tecnologia. 24 (2) : 175-181.

Okamura, M., Takagaki, A., Toda, M., Kondo, J.N., Domen, K., Tatsumi, T., Hara, M., Hayashi, S. 2006. Acid-Catalyzed Reactions on Flexible Polycyclic Aromatic Carbon in Amorphous Carbon. Chemistry of Materials. 19, 3039-3045.

Otera, J. 2003. Esterification : Methods, Reaction and Applications. Weinheim. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.

Peng, W., Lu, C., Kun, Z., Lin, F. 2013. Carbon-coated Mesoporous Silica Functionalized with Sulfonic Acid Groups and Its Application to Acetalization. Chinese Journal of Catalysis. 34 (2013) 932-941.

Pizzoli, M., Pezzin, G., Ceccorulli, G., Scandola, M., Crose, G. 1982. Aliphatic Stearates of Increasing Chain Length : Characterization and Solubility in Polyvinylchloride. Solvent-Property Relationships in Polymers. 70-83.

Rachmaniah, O. 1999. Studi Kinetika Transesterifikasi Dengan Katalis Asam (HCl) Minyak Mentah Dedak Padi Menjadi Biodiesel. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh November.

Rajendran, A. dan Karthikeyan, C. 2011. Silica Sulfuric Acid Catalyzed Fischer Esterification Reaction under Solventless Condition : A Novel Green Chemical Reaction. American Chemical Science Journal. 1(1) : 28-36.

Roesyadi, A., Hariprajitno, D., Nurjannah, N., Savitri, S.D. 2012. HZSM-5 Catalyst For Cracking Palm Oil To Gasoline: A Comparative Study With And Without Impregnation. Semarang. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis UNDIP.

Romero, M., Gomez, J., Diaz-Suelto, B., Garcia-Sanz, A. 2011. Study of the Influence of Alcohols in the Synthesis of Short Chain Esters. Chemical Engineering Transactions. Volume 24.

Satapimonphan, S. & Pengprecha, S. 2012. Improving Cold Flow Property of Biodiesel from White Sesame Seed Oil. International Conference on Chemical Processes and Environmental Issues (ICCEEI’2012).

Sharma, S. & Mudhoo, A. 2011. Green Chemistry For Environmental Sustainability. USA. CRC Press.


(4)

Sheldon, R., Arends, I., Hanefeld, U. 2007. Green Chemistry And Catalysis. Germany. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.

Shriver, D. & Atkins, P. 1999. Inorganic Chemistry. Third Edition. New York. Oxford University Press.

Sidabutar, A., 2011. Penggunaan Polistirena Sulfonat Sebagai Katalis Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas) Berkadar Asam Lemak Tinggi. [Skripsi]. Medan : Universitas Sumatera Utara.

Silverstein, R.M. , Bassler, G.C., Morrill, T.C. 1981. Spectrometric Identification of Organic Compound. 4th Edition. New York. John Wiley & Sons.

Stoker, H.S. 1991. Fundamentals of Chemistry : General, Organic, and Biological. USA. Allyn and Bacon.

Tambun, R. 2002. Proses Pembuatan Asam Lemak Secara Langsung Dari Buah Kelapa Sawit. Medan. USU Digital Library.

Voort, P., Muylaert, I., Verbeckmoes, A., Spileers, J., Demuynck, A., Peng, Li, Clippel, F., Sels, B. 2013. Synthesis of Sulfonated Mesoporous Phenolic Resins and Their Application in Esterification and Asymmetric Aldol Reactions. Material Chemistry and Physics. 138 (2013) 131-139.

Wang, Z., Wang, Z., Bai, Y., Fu, B., Liu, H., Song, A., Zhang, Z., Zhang, M. 2012. Sulfonated Polyethersulfone Directly Sinthesized Through Sulfonic Monomer As A New Stable Solid Acid Catalyst for Esterification.

Catalyst Communications. 27 (2012) 164-168.

Xin, N., Jian, L., Li-na, Y., Lu-xun, W., Long, X. 2013. Catalytic Synthesis of Sec-butyl Acetate on Sulfoacid Resin. International Journal of Advancements in Research & Technology. Volume 2. Issue 8.


(5)

(6)