Studi Sintesis Monogliserida Melalui Reaksi Antara Gliserol Karbonat (4-Hidroksimetil-1,3-Dioksolan-2-On) Dengan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Menggunakan Katalis Trietilamin (TEA)

(1)

STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI REAKSI ANTARA

GLISEROL KARBONAT

(4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD)

MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN (TEA)

SKRIPSI

MARIATI SIBUEA

050802054

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010

(2)

STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI REAKSI ANTARA

GLISEROL KARBONAT

(4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD)

MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN (TEA)

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana sains

MARIATI SIBUEA

050802054

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI

REAKSI ANTARA GLISEROL KARBONAT (4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD) MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN (TEA)

Kategori : SKRIPSI

Nama : MARIATI SIBUEA

Nomor Induk Mahasiswa : 050802054

Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di

Medan, September 2010

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Cut Fatimah Zuhra, SSi, MSi Juliati Tarigan, SSi, MSi NIP. 197404051999032001 NIP. 197205031999032001

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. Rumondang Bulan Nst., MS NIP. 19540830198503200

(4)

PERNYATAAN

STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI REAKSI ANTARA GLISEROL KARBONAT (4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD) MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN

(TEA)

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasn yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, September 2010

MARIATI SIBUEA 050802054

(5)

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, yang sudah memberikan kasih dan karunia-Nya bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini guna melengkapi syarat dalam memperoleh gelar sarjana kimia di FMIPA USU Medan.

Keberhasilan dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini juga tidak luput dari perhatian dan bantuan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini, penulis dengan segala kerendahan hati mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Ibu Juliati Tarigan, SSi, MSi selaku Dosen Pembimbing I dan Ibu Cut Fatimah Zuhra, SSI, MSi Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu dalam memberikan pemikiran, pengarahan, petunjuk, serta saran kepada penulis dari awal hingga akhir penelitian dan penyusunan skripsi ini.

2. Bapak Drs Adil Ginting, MSc selaku Kepala Laboratorium Kimia Organik serta para stafnya atas fasilitas yang telah diberikan kepada penulis selama melakukan penelitian sampai tersusunnya skripsi ini.

3. Ibu DR. Rumondang Bulan, MS selaku Ketua Departemen Kimia dan Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU yang turut memberikan pengarahan dan mengesahkan skripsi ini

4. Bapak dan Ibu Staf Dosen jurusan Kimia FMIPA USU yang telah mendidik selama penulis dalam masa perkuliahan. Khususnya kepada Drs.Minto Supeno, MS sebagai dosen wali Penulis yang selalu mendukung perkuliahan penulis. 5. Rekan – rekan kuliah dan asisten laboratorium Kimia Organik serta semua

angkatan 05 dan yang tidak dapat saya tuliskan yang telah membantu dan memberikan perhatiannya kepada penulis selama penelitian dan pengerjaan skripsi ini.

Akhirnya penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sedalam – dalamnya kepada kedua orang tuaku, Ayahanda tercinta J.P Sibuea dan Ibunda R.Matondang serta kakak-kakak saya Maria Yohana Sibuea, Mariani Sibuea, Mariana Sibuea, dan Mariance Sibuea serta adik saya Maria Magdalena Sibuea yang telah memberikan doa, semangat serta dorongan baik secara materi maupun moril sehingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan, penelitian dan penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran – saran dan kritik yang membangun dari berbagai pihak agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, September 2010 Penulis

(6)

ABSTRAK

Sintesis monogliserida dilakukan melalui reaksi antara gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-on) dengan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) menggunakan katalis trietilamin (TEA). Gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3dioksolan-2-on) disintesis melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat menggunakan katalis K2CO3 pada

suhu 73 – 750C selama 3 jam. Hasil yang diperoleh berupa cairan kental berwarna kuning pucat sebanyak 12,012 gram (93,65%) dan dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan

H-NMR. Hasil spektrum FT-IR menunjukkan puncak serapan pada bilangan gelombang 1782,23 cm-1 merupakan ciri khas vibrasi stretching gugus C=O pada senyawa karbonat cincin lima. Monogliserida yang diperoleh dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan kromatografi gas (GC). Monogliserida yang diperoleh sebanyak 15,83%. Hasil yang diperoleh masih dalam bentuk campuran yang menunjukkan bahwa reaksi belum berlangsung secara regiospesifik.

(7)

THE STUDY OF MONOGLYCERIDE SYNTHESIS BY REACTION BETWEEN GLYCEROL CARBONATE (4-HYDROXYMETHYL-1,3-DIOXOLAN-2-ON) WITH PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD) USING TRIETHYLAMINE

(TEA) AS A CATALYST

ABSTRACT

The synthesis of monoglyceride by reaction of glycerol carbonate (4-hydroxymethyl-1 ,3-dioxolan-2-on) with Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) using triethylamine (TEA) as a catalyst. Glycerol carbonate (4-hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-on) is synthesized by reaction of glycerol with dimethyl carbonate using K2CO3 as a catalyst at a temperature of

73 – 750C for 3 hours. The results obtained in the form of pale yellow viscous liquid as much as 12.012 grams (93.65%) and analyzed by FT-IR spectrophotometer and 1H-NMR. The result of FT-IR spectrum showed that absorption peak at wave number 1782.23 cm-1 is characteristic of stretching vibrations of C = O groups on the five rings of carbonate compounds. Monoglyceride was analyzed by FT-IR spectrophotometer and gas chromatography (GC). Monoglyceride gained as much as 15.83%. The results obtained are still in the form of a mixture which showed that the reaction has not proceeded in a regiospecific manner.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

Bab 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 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 Oleokimia 6

2.2 Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) 8

2.3 Gliserida 8

2.4 Monogliserida dan Digliserida 9

2.5 Trigliserida 10

2.6 Gliserol 11

2.7 Organik Karbonat 11

2.8 Metode Pembuatan Dimetil Karbonat 12

2.9 Gliserol Karbonat 14

Bab 3 Bahan dan Metode Penelitian

3.1 Alat-alat 17

3.2 Bahan-bahan 18

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Pembuatan Gliserol Karbonat 18

3.3.2 Sintesis Monogliserida dari PFAD 19

3.4 Bagan Penelitian

3.4.1 Pembuatan Gliserol Karbonat 20

(9)

Bab 4 Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasil Penelitian 22

4.2 Pembahasan 23

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 32

5.2 Saran 32

Daftar Pustaka 33

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Diagram Alur Oleokimia 7

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak pada PFAD 23

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 4.1. Spektrum FT-IR Senyawa Gliserol Karbonat 24

Gambar 4.2. Spektrum 1H-NMR Senyawa Karbonat 25

Gambar 4.3. Kromatogram GC Komposisi Asam Lemak PFAD 27

Gambar 4.4. Spektrum FT-IR Senyawa Monogliserida 30

Gambar 4.5. Kromatogram GC Monogliserida Hasil Sintesis 31

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Spektrum FT–IR Senyawa Gliserol Sebagai Pembanding 34 Lampiran 2. Kromatogram GC Komposisi Asam Lemak PFAD 35 Lampiran 3. Kromatogram GC Monogliserida Hasil Sintesis 37

(13)

ABSTRAK

suhu 73 – 750C selama 3 jam. Hasil yang diperoleh berupa cairan kental berwarna kuning pucat sebanyak 12,012 gram (93,65%) dan dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan

(14)

THE STUDY OF MONOGLYCERIDE SYNTHESIS BY REACTION BETWEEN GLYCEROL CARBONATE (4-HYDROXYMETHYL-1,3-DIOXOLAN-2-ON) WITH PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD) USING TRIETHYLAMINE

(TEA) AS A CATALYST

ABSTRACT

(15)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Monogliserida dan digliserida telah diproduksi sejak tahun 1980-an untuk skala industri dengan metode gliserolisis trigliserida. Akhir - akhir ini, monogliserida dan digliserida telah diproduksi dengan mereaksikan suatu substrat dengan gliserol, dimana substratnya dapat berupa asam lemak, trigliserida, ataupun metil ester asam lemak. Monogliserida dan digliserida diperoleh melalui reaksi esterifikasi langsung asam lemak dengan gliserol, transesterifikasi trigliserida atau metil ester asam lemak dengan gliserol, dan kondensasi asam lemak dengan glisidol atau turunannya ( Awang, 2004 ).

Bila dibuat dengan cara reaksi gliserolisis secara transesterifikasi maka proses yang berlangsung harus pada suhu yang tinggi ( 2100 – 2600 C) dan menggunakan katalis anorganik seperti natrium, kalium, atau kalsium hidroksida ( Noureddini, 1997 ). Hal ini disebabkan karena sifat dari gliserol yang pada suhu kamar sulit larut pada lemak atau minyak (hanya sekitar 4%). Dengan menggunakan suhu tinggi maka akan meningkatkan kelarutan gliserol hingga mencapai 40 – 45% ( Sonntag, 1982 ).

Esterifikasi secara langsung dari gliserol dengan asam lemak menggunakan katalis homogen maupun heterogen akan menghasilkan produk yang berupa campuran dari mono-, di-, dan trigliserida. Senyawa ester gliserol merupakan kelompok terbanyak dari ester asam lemak yang sangat komersil. Dikarenakan adanya spesifikasi bagian yang berupa hidrofilik dan hidrofobik pada strukturnya, maka dapat berperan sebagai surfaktan non-ionik dengan harga HLB yang rendah sehingga sangat bermanfaat sebagai zat emulsifier dan sifatnya ramah terhadap lingkungan (Ghandi, 2007).

(16)

Gliserol karbonat dapat digunakan sebagai zat antara dalam proses sintesis monogliserida.Telah banyak jenis metode yang telah dilaporkan untuk pembuatan gliserol karbonat seperti reaksi antara gliserol dan phosgen, siklisasi dari 1,2-dihidroksipropil karbamat, gliserol dan CO2, transesterifikasi antara gliserol dan etilen karbonat atau

dimetil karbonat dan penggunaan urea untuk konversi gliserol menjadi turunan karbonat. Hanya proses dua terakhir yang memiliki teknikal dan harga ekonomis yang dapat dikerjakan dengan mudah untuk skala industri dan laboratorium. Bila menggunakan dimetil karbonat, maka hasil gliserol karbonat yang terbentuk dapat mencapai 97 % dan memiliki sifat yang ramah lingkungan (Ghandi, 2007).

Untuk mensintesis monogliserida dari asam lemak dapat juga dilakukan melalui reaksi antara gliserol karbonat dan asam lemak tunggal. Dimana pada kondisi ini temperatur yang digunakan lebih rendah yakni 1430 – 1450C sehingga reaksi dapat berlangsung secara regiospesifik ( Ghandi, 2007 ).

Selain dengan cara tersebut ada pula cara lain untuk mensintesis monogliserida yaitu dengan mereaksikan asam lemak dengan glisidol serta asam lemak dengan gliserol asetonida. Bila mereaksikan dengan glisidol, hasil monogliserida yang diperoleh sangat murni. Hanya saja glisidol merupakan suatu prekursor yang tidak stabil dan dapat menimbulkan penyakit kanker pada manusia serta harganya mahal, sehingga cara ini tidak efektif untuk dilakukan. Bila dilakukan dengan mereaksikan asam lemak dan gliserol asetonida maka hasil monogliserida yang diperoleh cukup besar yaitu 66,8%. Namun cara ini sulit dilakukan karena harus melibatkan proses hidrolitik pada zat antara ester-ketal ( Ghandi, 2007 ).

Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) memiliki tingkat kandungan FFA (Free Fatty Acid) yang sangat tinggi yaitu 93% (45,6% asam palmitat; 33,3% asam oleat; 7,7% asam linoleat; 3,8% asam stearat; 1,0% asam miristat; 0,6% tetrakosenoat; 0,3% asam linolenat; 0,3% ekosanoat; 0,2% ekosenoat; dan 0,2% asam palmitoleat). PFAD sangat mudah diperoleh karena merupakan hasil samping dari pemurnian CPO.

(17)

Dalam pemanfaatannya, PFAD hanya digunakan sebagai sabun batangan saja sehingga perlu ditingkatkan lagi nilai ekonomisnya.

Berdasarkan hal tersebut maka ingin disintesis monogliserida campuran melalui reaksi antara gliserol karbonat dengan Palm Fatty Acid Distillate ( PFAD ) menggunakan katalis trietilamin ( TEA ). Gliserol karbonat diperoleh melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat menggunakan katalis K2CO3. Hasil yang diperoleh dianalisis

dengan spektrofometer FT – IR, 1H-NMR, dan kromatografi gas (GC).

1.2 Permasalahan

Apakah senyawa gliserol karbonat dapat disintesis melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat menggunakan katalis K2CO3.

Apakah senyawa monogliserida dapat disintesis secara regiospesifik melalui reaksi antara Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dengan gliserol karbonat menggunakan katalis trietilamin ( TEA ) dalam kondisi nitrogen.

1.3 Tujuan Penelitian

Untuk mensintesis senyawa gliserol karbonat melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat menggunakan katalis K2CO3.

Untuk mensintesis senyawa monogliserida secara regiospesifik melalui reaksi antara Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dengan gliserol karbonat menggunakan katalis trietilamin (TEA) dalam kondisi nitrogen.

(18)

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah terhadap perkembangan ilmu kimia khususnya dalam bidang oleokimia dan sintesis kimia organik. Demikian juga dalam hal pemanfaatan asam lemak bebas yang merupakan produk samping pada pengolahan minyak kelapa sawit

1.5 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia organik F-MIPA USU. Analisis secara spektrofotometer FT-IR di laboratorium UGM, 1H-NMR di laboratorium Farmasi UNAIR, dan GC di perusahaan swasta yang bergerak dalam industri minyak nabati di Medan.

1.6 Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mensintesis monogliserida melalui reaksi antara gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-om) dengan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) menggunakan katalis trietilamin (TEA). Gliserol karbonat disintesis melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat menggunakan katalis K2CO3. Direfluks

pada suhu 73 – 750C selama 3 jam, dimana dilakukan uji KLT setiap 1 jam. Hasil reaksi didestilasi dengan tekanan 0,5 cmHg pada suhu 400C. Residu yang diperoleh disaring dengan menggunakan resin penukar kation Amberlit IR-120 dan filtrat yang diperoleh dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan 1H-NMR. Sintesis monogliserida melalui reaksi antara gliserol karbonat dengan PFAD menggunakan katalis trietilamin (TEA) yang direfluks pada suhu 115 – 1200C selama 10 jam, dimana dilakukan uji KLT setiap 1 jam. Ditambahkan petroleum eter hingga terbentuk 2 lapisan dan lapisan atas didekantasi. Lapisan atas didinginkan dalam lemari es hingga terbentuk kristal putih dan dibiarkan

(19)

pada temperatur kamar. Hasil yang diperoleh dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan kromatografi gas (GC).

(20)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Oleokimia

Oleokimia merupakan suatu bagian ilmu kimia yang mempelajari tentang proses pengolahan asam lemak dan gliserol serta turunannya, baik yang diperoleh dari minyak atau lemak maupun hasil sintesis dari produksi etilena dan propilena secara industri petrokimia.

Bahan dasar oleokimia diproduksi dari reaksi pemecahan atau pemisahan dan reaksi lebih lanjut dari minyak atau lemak yaitu: asam lemak, gliserol, metil ester asam lemak, alkohol asam lemak, dan amina. Dua bahan dasar terakhir merupakan bahan dasar yang utama karena memegang peranan penting dalam pembuatan turunannya lebih lanjut (Richtler, 1984).

Oleokimia alami merupakan senyawa kimia yang berasal dari minyak atau lemak tumbuh – tumbuhan yang diperoleh dengan cara saponifikasi dan diikuti dengan reaksi hidrolisis sehingga menghasilkan asam lemak bebas dan gliserol. Dari asam lemak ini dapat dibuat lebih lanjut turunan asam lemak seperti alkohol asam lemak, amina asam lemak dan turunan lainnya. Sedangkan oleokimia sintesis berasal dari petrokimia misalnya pembuatan alkohol asam lemak dari etilena serta gliserol dari propilena (Austin, 1985).

Bahan oleokimia yang dihasilkan dari produk petrokimia yang diolah dari hasil minyak bumi dan gas alam merupakan bahan yang tidak dapat terbaharui, sehingga diperkirakan tidak dapat bersaing dengan bahan yang berasal dari hasil pertanian yang dapat terbaharui. Hingga saat ini pada umumnya sebagian produk oleokimia digunakan

(21)

sebagai surfaktan pada produk – produk kosmetik, obat – obatan, makanan serta produk pencuci dan pembersih.

Secara skematis perubahan minyak atau lemak dan olefin menjadi produk oleokimia dapat dilihat pada tabel 2.1 (Richtler, 1984).

Tabel 2.1 Diagram Alur Oleokimia

Bahan Baku Oleokimia dasar Derivat oleokimia

Minyak / Lemak

Asam Lemak

Amina Asam Lemak

Alkohol amina as.lemak as.lemak

Metil ester asam lemak Gliserol Sabun,Asil klorida, Amida, Ester Etoksilat, Epoksi, Alkanol amida Sulfat, sulfonat, Ester, Aldehid Ester, Amida, Aldehid Resin alkid, Dinamit, mono- dan digliserida

Nafta Propilena Etilena

(22)

2.2 Palm Fatty Acid Distillate ( PFAD )

Palm Fatty Acid Disillate ( PFAD ) merupakan hasil samping dari pemurnian CPO setelah melalui tahapan – tahapan proses degumming, deasidifikasi dan pengeringan sistem vakum . PFAD tersedia dalam bentuk padatan berwarna putih dan kuning pada temperatur kamar dan akan mencair bila dipanaskan. PFAD memiliki tingkat kandungan FFA ( Free Fatty Acid ) yang sangat tinggi yaitu 93% ( 45,6% asam palmitat; 33,3% asam oleat; 7,7% asam linoleat; 3,8% asam stearat; 1,0% asam miristat; 0,6% tetrakosenoat; 0,3% asam linolenat; 0,3% ekosanoat; 0,2% ekosenoat; dan 0,2% asam palmitoleat).

Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dapat digunakan dalam industri sabun, industri pakan ternak, dan sebagai bahan mentah untuk industri petrokimia (Chongkong, 2007).

2.3 Gliserida

Gliserida disebut juga dengan asilgliserol yang merupakan senyawa ester antara gliserol dan asam lemak. Gliserida yang bersifat padat pada suhu kamar disebut dengan lemak sedangkan yang bersifat cair disebut dengan minyak. Gliserida dengan 1,2, dan 3 rantai asam lemak maka masing – masing disebut dengan mono-, di-, dan triasilgliserol atau trigliserida ( Wirahadikusumah, 1985 ).

H₂C HC H₂C

O C O R OH OH

H₂C O C O

R₁

HC O C

O R₂ H₂C OH

digliserida

monogliserida

(23)

H₂C O C O

R₁

HC O C

O R₂

H₂C O C R₃ O

trigliserida

Gliserida secara alami dapat ditemui disemua lemak hewan, minyak nabati dan minyak ikan sebagai ester gliserol dari asam lemak. Gliserida ini dapat dihidrolisis menjadi gliserol dan asam lemak, sehingga gliserida merupakan suatu sumber yang berpotensi untuk membuat gliserol yang kemudian pada industri oleokimia digunakan sebagai bahan komersil untuk berbagai keperluan. Disamping dapat diperoleh dari sumber alami, gliserol juga dapat disintesis dari produk petrokimia seperti propilena melalui tahap reaksi adisi dengan Cl2 membentuk alil klorida yang diikuti reaksi adisi

HOCl membentuk epiklorhidrin serta reaksi substitusi dengan NaOH membentuk gliserol ( Austin,1985 ).

2.4 Monogliserida dan Digliserida

Pada saat ini monogliserida atau campuran mono dan digliserida merupakan bahan komersil yang cukup penting dan banyak digunakan dalam industri kimia untuk aditif makanan, surfaktan, cat, plastik, dan polimer. Bentuk dan fasa monogliserida sangat bervariasi dapat berupa cair, plastis atau padat yang tergantung pada proses dan bahan baku yang digunakan ( Sadi,1994 ).

Mono- dan diasilgliserol (digliserida) dalam industri pangan digunakan sebagai emulsifier pada pengolahan margarin, mentega, kacang, pemutih, puding, roti, biskuit dan

(24)

dapat memperbaiki reologi adonan dan memperpanjang masa simpan tekstur tortilla jagung. Monogliserida dalam adonan bereaksi dengan amilopektin membentuk senyawa kompleks yang berperan memperbaiki adonan, volume, dan tekstur roti serta memperpanjang masa simpan produk roti tersebut. Lemak dengan rendah kalori, dapat mensubstitusi 35% lemak dalam adonan dengan adanya emulsifier mono- dan digliserida pada tingkat kepekatan 0,5%. Mono- digliserida terbentuk dari reaksi antara gliserol dan trigliserida. Reaksi tersebut dikenal dengan reaksi gliserolisis. Reaksi ini dapat berlangsung dengan katalis alkali ( gliserolisis cara kimia ) maupun dengan biokatalis lipase ( gliserolisis cara enzimatik) (Hasanuddin, 2001).

Mono- dan digliserida dapat disintesis dari asam lemak dengan cara esterifikasi langsung ataupun dengan gliserolisis sebagian dari lemak alami. Mono- dan digliserida asam lemak bermanfaat sebagai emulsifier non-ionik, zat penstabil, dan antioksidan serta dapat juga digunakan sebagai surfaktan ( Gavrila, 2000 ).

2.5 Trigliserida

Trigliserida yang tersusun dari asam lemak tidak jenuh akan berwujud cair dan mempunyai titik cair yang rendah. Umumnya trigliserida ini terdapat pada minyak nabati. Trigliserida yang tersusun dari asam lemak jenuh akan berwujud padat dan mempunyai titik didih cair yang tinggi. Umumnya trigliserida ini terdapat pada minyak hewani. Giserida dalam minyak atau lemak bukan merupakan gliserida sederhana (tiga gugus hidroksinya berikatan dengan tiga asam dari jenis yang sama pada gliserol), tetapi merupakan gliserida campuran (Christie,1982). Trigliserida secara alami terdapat pada hewan dan minyak nabati ( Austin, 1985).

(25)

2.6 Gliserol

Secara industri, gliserol merupakan suatu produk minyak dan lemak yang diperoleh dari saponifikasi, hidrolisa ataupun transesterifikasi.

Gliserol berupa komponen kimia yang memiliki struktur 1,2,3-propanatriol, CH2OHCHOHCH2OH. Sifat – sifat dari gliserol antara lain :

- berupa cairan kental dan berasa manis - tidak berwarna

- dapat larut dalam air dan alkohol

- tidak dapat larut dalam benzene, kloroform, karbon tetraklorida, karbon disulfida dan petroleum eter

- tekanan uap 0,0025mmHg (500) - titik didih 2900C (760 mmHg) - titik lebur 18,170C

- viskositas 1,499

- titik beku ( gliserol 66,7% ) 46,50C (Bonnardeaux, 2006)

2.7 Organik Karbonat

Organik karbonat merupakan suatu zat intermediet dalam kimia. Contohnya saja dimetil karbonat. Selain sebagai zat karbonilasi dan metilasi untuk pembuatan urea, urethan, isosianat, garam kuartener ammonium, fenol ester, dan polikarbonat seperti yang dikatakan di atas, dimetil karbonat dapat juga digunakan sebagai minyak pelumas sintetik, monomer untuk reaksi polimerisasi, zat pemlastis. Senyawa organik karbonat yang paling umum yaitu : dimetil karbonat, dietil karbonat, n-propil karbonat, di-isopropil karbonat, di-n- butil karbonat, dan di-isobutil karbonat ( Delledone, 1995)

(26)

Ada berbagai metode untuk pembuatan organik karbonat dari alkohol, yaitu (Bhattacharya,1991)

I. Oksidatif Karbonilasi Langsung

2 ROH + CO + ½ O2→ R2CO3 + H2O

II. Oksidatif Karbonilasi secara Tak Langsung (i) dengan phosgen

CO + Cl2 → COCL2

2 ROH + COCl2 → R2CO3 + 2 HCl

(ii) dengan alkil nitrit

2 ROH + 2 NO + ½ O2→ 2 RONO + H2O

2 RONO + CO → R2CO3 + 2 NO

III. Transesterifikasi

(i) dengan etilen karbonat

C2H4O + CO2 → C2H4CO3

C2H4CO3 + 2 ROH → R2CO3 + HOCH2CH2OH

(ii) dengan Di-tert-butil proxide ( DTBP)

2 C4H10 + 3/2 O2 → C4H9OOC4H9 + H2O

DTBP C4H9OOC4H9 + CO → ( C4H9O)2CO

DTBC

(C4H9O)2CO + 2 ROH → (RO)2CO + 2 C4H9OH

TBA

2.8 Metode Pembuatan Dimetil Karbonat

Dimetil karbonat merupakan suatu prekursor yang penting dari resin polikarbonat dan juga dapat digunakan sebagai zat karbonilasi dan metilasi. Karena tingkat keracunan dari dimetil karbonat dapat diabaikan, maka sangat menjanjikan sebagai suatu zat yang dapat direaksikan dengan phosgen, dimetil sulfat, n-etil iodida, dan juga dapat mempertinggi harga oktan.

(27)

Dimetil karbonat dapat disintesis dari propilen atau glikol etilen dengan adanya ester fase cair untuk menggantikan reaksi antara propilen atau etilen karbonat dan metanol (Morrel, 2003)

O O

+ 2 CH3OH

kat

CH₃ _{O CH}

3 C

O ₊ _CH

2 CH₂

OH OH CH₂

R = H ; CH3

Dimetil karbonat dapat disintesis melalui :

1. reaksi karbonilasi oksidatif senyawa alkohol atau fenol 2. reaksi senyawa aromatis dan phosgene

Reaksi karbonilasi oksidatif dari metanol

Pembuatan dimetil karbonat dengan reaksi metanol dengan karbon monoksida dan oksigen dengan adanya tembaga (I) klorida atau tembaga (II) metoksiklorida terjadi dalam 2 tahap atau 1 tahap proses katalitik, yaitu :

2 CuCl + 2 MeOH + ½ O2→ 2 Cu(OMe)Cl + H2O

2 Cu(OMe)Cl + CO → (MeO)2CO + 2 CuCl

2 MeOH + CO + ½ O2 CuCl/Cu(MeO)Cl→ (MeO)2CO + H2O

Pembuatan dimetil karbonat dengan cara ini terjadi secara eksotermik. Oksidasi langsung dari karbon monoksida menjadi karbon dioksida akan lebih meningkat karena pembentukan air yang dapat larut dalam sistem katalitik. Pada konsentrasi air yang tinggi, maka kemungkinan terjadi dekomposisi senyawa dimetil karbonat akibat hidrolisis akan meningkat (Bhattacharya, 1991).

(28)

Metode phosgen (COCl2)

Pada metode ini senyawa hidroksi dilarutkan dalam pelarut campuran atau tunggal yang bersifat inert dan bebas air (diklorometan, kloroform, benzene, toluen) dengan adanya piridin dan phosgen berlebih pada atau di bawah suhu kamar.

Piridin bertindak sebagai aseptor asam dan bereaksi dengan phosgen yang merupakan satu – satunya aseptor asam yang dapat digunakan.

Senyawa hidroksi aromatis lebih lambat bereaksi dengan phosgen daripada senyawa hidroksi alifatik. Pengubahan senyawa hidroksi menjadi karbonat dapat terjadi dengan cepat, untuk itu reaksi dapat berlangsung secara kontinu tanpa ada kesulitan sehingga dihasilkan karbonat dengan hasil yang tinggi.

Salah satu kelemahan dari metode ini adalah proses reaksi yang melibatkan penggunaan zat – zat kimia yang beracun dan berbahaya seperti phosgen dan piridin. Kelebihan piridin harus dinetralisasi serta terbentuknya produk samping yang harus dipisahkan sehingga membutuhkan langkah – langkah pemurnian tambahan (Shaikh,1996).

2.9 Gliserol Karbonat

Gliserol karbonat bersifat stabil, cairan agak berwarna yang dapat digunakan sebagai pelarut, aditif dan merupakan zat antara kimia. Sebagai zat antara, gliserol karbonat dapat bereaksi dengan cepat dengan alkohol, fenol, dan asam karboksilat dengan kehilangan CO2 maupun amin alifatik dengan diperolehnya kembali karbon dioksida.

Gliserol karbonat dapat diperoleh dengan berbagai macam metode yaitu dengan menggunakan komponen epoksi maupun gliserol sebagai bahan dasar.

Telah dilaporkan bahwa telah banyak cara untuk membuat gliserol karbonat. Namun, untuk seluruh metode tersebut gliserol karbonat yang dihasilkan harus dilakukan

(29)

pemunian dengan destilasi vakum yang umumnya dilakukan pada suhu yang relatif tinggi ( 125 – 1500C ).

Pembuatan gliserol karbonat yang paling baik yaitu dengan cara mereaksikan gliserol dan dimetil karbonat karena sifat gliserol karbonat yang dihasilkan ramah lingkungan dan reagen yang digunakan dapat diperbaharui (Rokicki, 2005).

Metode Sintesis Gliserol Karbonat

Senyawa gliserol karbonat dapat disintesis melalui beberapa metode, yaitu :

1. melalui reaksi gliserol dan dimetil karbonat 2. melalui reaksi gliserol dan etilen karbonat

3. melalui reaksi trans-esterifikasi gliserol dan etilen karbonat atau propena karbonat 4. melalui reaksi gliserol dan urea

Sintesis senyawa gliserol karbonat melalui reaksi gliserol dan dimetil karbonat harus dilakukan dalam kondisi yang sesuai. Dimetil karbonat yang digunakan yaitu dalam jumlah molar yang berlebih 3:1 untuk dimetil karbonat : gliserol untuk menyetarakan kesetimbangan reaksi sehingga diperoleh hasil yang diinginkan. Sedangkan untuk gliserol yang digunakan harus mengandung paling sedikitnya 2% air dan berlangsung pada suhu 60-700C dengan adanya K2CO3 sebagai katalis sehingga menghasilkan gliserol karbonat

dalam jumlah yang cukup banyak. Untuk mendorong terjadinya pembentukan produk samping maka reaksi dilakukan dengan cara pengadukan selama 3 jam. Sehingga diperoleh metanol dan dimetil karbonat yang tidak habis bereaksi sebagai produk samping. Pemisahan antara gliserol karbonat yang diperoleh dengan produk samping dilakukan dengan cara detilasi vakum pada suhu 400C.

(30)

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut ( Rokicki, 2005 ) :

+ O

O O

K2CO3

70OC HO O

O O

+ _CH

3OH

gliserol dimetil karbonat

(31)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Oleokimia

(32)

sebagai surfaktan pada produk – produk kosmetik, obat – obatan, makanan serta produk pencuci dan pembersih.

Secara skematis perubahan minyak atau lemak dan olefin menjadi produk oleokimia dapat dilihat pada tabel 2.1 (Richtler, 1984).

Tabel 2.1 Diagram Alur Oleokimia

Bahan Baku Oleokimia dasar Derivat oleokimia

Minyak / Lemak

Asam Lemak

Amina Asam Lemak

Alkohol amina as.lemak as.lemak

Metil ester asam lemak Gliserol Sabun,Asil klorida, Amida, Ester Etoksilat, Epoksi, Alkanol amida Sulfat, sulfonat, Ester, Aldehid Ester, Amida, Aldehid Resin alkid, Dinamit, mono- dan digliserida

Nafta Propilena Etilena

(33)

2.2 Palm Fatty Acid Distillate ( PFAD )

Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dapat digunakan dalam industri sabun, industri pakan ternak, dan sebagai bahan mentah untuk industri petrokimia (Chongkong, 2007).

2.3 Gliserida

H₂C HC H₂C

O C O R OH OH

H₂C O C O

R₁

HC O C

O R₂ H₂C OH

digliserida

monogliserida

(34)

H₂C O C O

R₁

HC O C

O R₂

H₂C O C R₃ O

trigliserida

HOCl membentuk epiklorhidrin serta reaksi substitusi dengan NaOH membentuk gliserol ( Austin,1985 ).

2.4 Monogliserida dan Digliserida

Mono- dan diasilgliserol (digliserida) dalam industri pangan digunakan sebagai emulsifier pada pengolahan margarin, mentega, kacang, pemutih, puding, roti, biskuit dan kue – kue berlemak lainnya. Setelah dilakukan penelitian ternyata bahwa monogliserida

(35)

2.5 Trigliserida

(36)

2.6 Gliserol

Secara industri, gliserol merupakan suatu produk minyak dan lemak yang diperoleh dari saponifikasi, hidrolisa ataupun transesterifikasi.

Gliserol berupa komponen kimia yang memiliki struktur 1,2,3-propanatriol, CH2OHCHOHCH2OH. Sifat – sifat dari gliserol antara lain :

- berupa cairan kental dan berasa manis - tidak berwarna

- dapat larut dalam air dan alkohol

- tidak dapat larut dalam benzene, kloroform, karbon tetraklorida, karbon disulfida dan petroleum eter

- tekanan uap 0,0025mmHg (500) - titik didih 2900C (760 mmHg) - titik lebur 18,170C

- viskositas 1,499

- titik beku ( gliserol 66,7% ) 46,50C (Bonnardeaux, 2006)

2.7 Organik Karbonat

(37)

Ada berbagai metode untuk pembuatan organik karbonat dari alkohol, yaitu (Bhattacharya,1991)

I. Oksidatif Karbonilasi Langsung

2 ROH + CO + ½ O2→ R2CO3 + H2O

II. Oksidatif Karbonilasi secara Tak Langsung (i) dengan phosgen

CO + Cl2 → COCL2

2 ROH + COCl2 → R2CO3 + 2 HCl

(ii) dengan alkil nitrit

2 ROH + 2 NO + ½ O2→ 2 RONO + H2O

2 RONO + CO → R2CO3 + 2 NO

III. Transesterifikasi

(i) dengan etilen karbonat

C2H4O + CO2 → C2H4CO3

C2H4CO3 + 2 ROH → R2CO3 + HOCH2CH2OH

(ii) dengan Di-tert-butil proxide ( DTBP)

2 C4H10 + 3/2 O2 → C4H9OOC4H9 + H2O

DTBP C4H9OOC4H9 + CO → ( C4H9O)2CO

DTBC

(C4H9O)2CO + 2 ROH → (RO)2CO + 2 C4H9OH

TBA

2.8 Metode Pembuatan Dimetil Karbonat

(38)

Dimetil karbonat dapat disintesis dari propilen atau glikol etilen dengan adanya ester fase cair untuk menggantikan reaksi antara propilen atau etilen karbonat dan metanol (Morrel, 2003)

O O

+ 2 CH3OH

kat

CH₃ _{O CH}

3 C

O ₊ _CH

2 CH₂

OH OH CH₂

R = H ; CH3

Dimetil karbonat dapat disintesis melalui :

1. reaksi karbonilasi oksidatif senyawa alkohol atau fenol 2. reaksi senyawa aromatis dan phosgene

Reaksi karbonilasi oksidatif dari metanol

2 CuCl + 2 MeOH + ½ O2→ 2 Cu(OMe)Cl + H2O

2 Cu(OMe)Cl + CO → (MeO)2CO + 2 CuCl

2 MeOH + CO + ½ O2 CuCl/Cu(MeO)Cl→ (MeO)2CO + H2O

(39)

Metode phosgen (COCl2)

Piridin bertindak sebagai aseptor asam dan bereaksi dengan phosgen yang merupakan satu – satunya aseptor asam yang dapat digunakan.

2.9 Gliserol Karbonat

Gliserol karbonat dapat diperoleh dengan berbagai macam metode yaitu dengan menggunakan komponen epoksi maupun gliserol sebagai bahan dasar.

(40)

pemunian dengan destilasi vakum yang umumnya dilakukan pada suhu yang relatif tinggi ( 125 – 1500C ).

Metode Sintesis Gliserol Karbonat

Senyawa gliserol karbonat dapat disintesis melalui beberapa metode, yaitu :

1. melalui reaksi gliserol dan dimetil karbonat 2. melalui reaksi gliserol dan etilen karbonat

3. melalui reaksi trans-esterifikasi gliserol dan etilen karbonat atau propena karbonat 4. melalui reaksi gliserol dan urea

(41)

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut ( Rokicki, 2005 ) :

+ O

O O

K2CO3

70OC HO O

O O

+ _CH

3OH

gliserol dimetil karbonat

(42)

BAB 3

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1 Alat – alat

Alat – alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

- Labu leher tiga Pyrex

- Neraca Analitis Mettler PM 200

- Gelas Beaker Pyrex

- Gelas Erlenmeyer Pyrex

- Magnetik bar

- Termometer 1000C Fisher Scientific

- Alat vakum Fisons

- Pendingin bola Pyrex

- Hot Plate Stirer Fisons

- Corong Pyrex

- Tabung Nitrogen UHP

- Pipet volumetri

- Corong penetes Pyrex

- Desikator - Oven - Plat kaca

- Bejana kromatografi

- Termometer 2000C Fisher Scientific

- Serangkaian alat FT-IR FT-IR Shimadzu 8201-DC - Serangkaian alat 1H-NMR Hitachi FT – NMR R-1900 - Serangkaian alat Kromatografi Gas (GC)

(43)

3.2 Bahan – Bahan

Bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : - Palm Fatty Acid Distillate ( PFAD)

- Gliserol 99,5%

- Dimetil Karbonat Sigma Aldrich

- Nitrogen (g) UHP

- K2CO3 p.a E’Merck

- Trietilamin Sigma Aldrich

- Resin Amberlit IR-120

- Petroleum eter p.a E’Merck

- Moleculer shieve

- n-heksana p.a E’Merck

- Dietil Eter p.a E’Merck

- Asam Formiat p.a E’Merck

- Silika 60 GF p.a E’Merck

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Pembuatan Gliserol Karbonat

Sebanyak 20 gram gliserol 99,5% (0,2174 mol) dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan ditambahkan moleculer shieves sebanyak 2 gram. Kemudian ditambahkan 60 gram dimetil karbonat (0,6667 mol) dan 0,9 gram K2CO3 (6,52 mmol) sebagai katalis.

Selanjutnya labu dihubungkan dengan pendingin bola dan direfluks pada suhu 73 – 750C selama 3 jam, dimana untuk mengetahui terjadinya reaksi maka dilakukan uji KLT setiap 1 jam. Hasil reaksi di destilasi dengan tekanan 0,5cmHg pada suhu 400C. Residu yang diperoleh disaring dengan resin penukar kation Amberlit IR-120 sebanyak 24,4 gram. Kemudian filtrat yang diperoleh dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan 1 H-NMR.

(44)

3.3.2. Sintesis Monogliserida dari PFAD

Sebanyak 9 gram PFAD (0,0352 mol berdasarkan berat molekul asam palmitat) dimasukkan ke dalam labu leher tiga kemudian ditambahkan moleculer shieves sebanyak 2 gram dan 0,37 ml trietilamin (0,2.66 mmol) sebagai katalis. Selanjutnya dirangkai alat refluks dengan pendingin bola dan penampung gelembung gas yang dialiri dengan gas Nitrogen secara perlahan. Dipanaskan hingga suhu 800C sambil diaduk. Kemudian ditambahkan 4,2086 gram gliserol karbonat (0,0357 mol) setetes demi setetes selama 1 jam. Dipanaskan hingga suhu 115 – 1200C dan diaduk selama 10 jam, dimana untuk mengetahui terjadinya reaksi maka dilakukan uji KLT setiap 1 jam. Selanjutnya suhu diturunkan hingga mencapai 600C dan ditambahkan 34 ml petroleum eter kemudian diaduk selama 15 – 20 menit. Kemudian suhu diturunkan hingga mencapai 40 – 450C dan dibiarkan selama 15 – 20 menit hingga terbentuk 2 lapisan kemudian didekantasi. Lapisan atas didinginkan hingga terbentuk kristal putih. Kemudian dipisahkan dan kristal tersebut dibiarkan pada temperatur kamar sehingga berubah menjadi larutan. Larutan tersebut dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan kromatografi gas ( GC ).

(45)

3.4 Bagan Penelitian

3.4.1 Pembuatan Gliserol Karbonat

← dimasukkan ke dalam labu leher tiga

← ditambahkan moleculer shieve sebanyak 2 gram ← ditambahkan 60 gram dimetil karbonat (0,6667 mol) ← ditambahkan 0,9 gram K2CO3 (6,52 mmol)

← direfluks selama 3 jam pada suhu 73 – 750C ← diuji dengan KLT setiap 1 jam

←didestilasi dengan tekanan 0,5cmHg pada suhu 400C

← disaring dengan resin Amberlit IR-120 sebanyak 24 ,4 gram

← ditimbang

20 gram gliserol 99,5% (0,2174mol)

campuran

destilat residu

filtrat residu

Gliserol Karbonat

(46)

3.4.2 Sintesis Monogliserida dari PFAD

← dimasukkan ke dalam labu leher tiga

← ditambahkan moleculer shieve sebanyak 2 gram

← ditambahkan 0,37 ml trietilamin (2,66 mmol) ← dirangkai alat refluks dengan pendingin bola dan penampung gelembung gas

← dialirkan gas N2 secara perlahan

← dipanaskan hingga suhu 800C sambil diaduk ← ditambahkan 4,2086 gram gliserol karbonat (0,0357 mol) setetes demi setetes selama 1 jam

← dipanaskan hingga suhu 115 – 120 0C dan di-

aduk selama 10 jam

← diuji dengan KLT setiap 1 jam

← diturunkan suhu hingga mencapai 600C

← ditambahkan 34 ml petroleum eter

← diaduk selama 15 – 20 menit

← diturunkan suhu hingga mencapai 40 – 450C ← dibiarkan selama 15 – 20 menit hingga ter-

bentuk 2 lapisan

← didekantasi

← didinginkan

← dipisahkan

← dibiarkan pada temperatur kamar

9 gram PFAD (0,0352 mol)

campuran

Lapisan bawah Lapisan atas

Kristal putih Cairan

(47)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Monogliserida dapat disintesis melalui reaksi antara gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-on) dengan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) menggunakan katalis trietilamin (TEA). Namun sebelumnya gliserol karbonat disintesis melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat menggunakan katalis K2CO3 pada

suhu 73–750C selama 3 jam kemudian didestilasi vakum. Gliserol karbonat yang diperoleh berupa cairan kental berwarna kuning pucat sebanyak 12,012 gram (93,65%). Kemudian dianalisis dengan spektrofotometer FT–IR dan 1H–NMR.

Hasil analisis dengan spektrofotometer FT – IR memberikan spektrum dengan puncak – puncak serapan vibrasi pada daerah bilangan gelombang 3371 cm-1, 2939 cm-1, 2885 cm-1, 1782 cm-1, 1651 cm-1,1404 cm-1,1303 cm-1,1195 cm-1, dan 1049 cm-1.

Hasil analisis secara 1H–NMR memberikan spektrum dengan puncak – puncak pergeseran kimia masing – masing pada daerah δ = 1,6 ppm (s); δ = 2,2-2,3 ppm (t); δ = 3,7-3,9 ppm (m); dan δ = 4,4-4,8 ppm (m).

Hasil analisis komposisi asam lemak pada PFAD dapat dilihat pada tabel berikut:

(48)

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak pada PFAD

Asam Lemak Persentase (%)

Asam Palmitat 45,6376

Asam Oleat 37,4339

Asam Linoleat 8,8285

Asam Stearat 4,2281

Monogliserida yang diperoleh melalui reaksi antara gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3dioksolan-2-on) dan PFAD dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR dan kromatografi gas (GC).

Hasil analisis monogliserida dengan spektrofotometer FT – IR memberikan spektrum dengan puncak – puncak serapan vibrasi pada daerah bilangan gelombang 3397 cm-1, 3006 cm-1, 2925 cm-1, 2854 cm-1, 1743 cm-1, 1638 cm-1, 1465 cm-1, 1376 cm-1, 1245 cm-1, 995 cm-1, dan 722 cm-1.

Berdasarkan analisis kromatografi gas diketahui bahwa persentase untuk monogliserida, digliserida, dan trigliserida dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.2 Komposisi Hasil Sintesis

Senyawa Persentase (%)

Monogliserida 15,83

Digliserida 9,320

Trigliserida 1,096

4.2 Pembahasan

Senyawa gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2on) diperoleh melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat dengan perbandingan 1:3 menggunakan katalis K2CO3 pada suhu 73 – 750C selama 3 jam. Dimana proses reaksi dipantau dengan

(49)

menggunakan kromatografi lapis tipis (KLT) setiap 1 jam dengan membandingkan jarak noda antara reaktan dan produk. Adsorben yang digunakan yaitu silika 60 GF dengan pelarut n-heksana:dietileter v/v (70:30). Hasil yang diperoleh berupa cairan kental berwarna kuning pucat dan dianalisis dengan spektrofotometer FT– IR dan 1H-NMR.

Hasil analisis FT-IR memberikan spektrum dengan puncak – puncak serapan seperti pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Spektrum FT-IR Senyawa Gliserol Karbonat

Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3371 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching gugus hidroksi (-OH) yang berbeda dengan gugus –OH pada gliserol (Lampiran 1) yang didukung oleh vibrasi bending gugus –OH pada bilangan gelombang 1651 cm-1. Pada daerah bilangan gelombang 2939 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi stretching gugus CH-sp3 asimetris sedangkan pada daerah bilangan gelombang 2885 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi strecthing gugus CH-sp3 simetris. Pada puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1782 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi stretching gugus C=O (karbonil) yang merupakan ciri khas untuk karbonil senyawa karbonat bercincin 5.

(50)

Berdasarkan literatur, gugus C=O pada senyawa cincin 5 berada pada daerah bilangan gelombang 1789 cm-1 dan untuk karbonat linear 1745 cm-1 (Rokicki,2005). Selanjutnya puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1404 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi bending untuk gugus CH-sp3 asimetris sedangkan 1303 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi bending untuk gugus CH-sp3 simetris. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1195 cm-1 dan 1049 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi stretching gugus C-O-C pada senyawa cincin 5.

Senyawa gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-on) juga dianalisis dengan spektrofotometer 1H-NMR dengan pelarut CDCl3 menggunakan standar TMS dan

spektrum yang diperoleh seperti pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Spektrum 1H-NMR Senyawa Karbonat

Pergeseran kimia pada daerah δ = 1,6 ppm (s) kemungkinan proton dari H2O. Pergeseran

kimia pada daerah δ = 2,2-2,3 ppm (t) menunjukkan pergeseran kimia proton dari gugus – OH yang secara teori daerah pergeseran kimia proton berada pada daerah 0-4 ppm

(Silverstein,1963). Pergeseran kimia pada daerah δ = 3,7-3,9 ppm (m) yang menunjukkan pergeseran kimia proton dari gugus –CH2 yang berada di luar cincin atau terikat dengan

(51)

gugus –OH. Kemu dian p erg eseran kimia p ada d aerah δ = 4 ,4-4,8 ppm (m) yang menunjukkan pergeseran kimia proton dari gugus –CH dan –CH2 yang berada pada cincin

Adapun mekanisme reaksi pembentukan senyawa gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-on) diperkirakan sebagai berikut :

CH2 CH2 CH OH OH OH + K O C

O O K

CH₂ OK

+ CH3 O

CH3

+ CH

CH2 OH

OH C O gliserol Kalium Karbonat CH₂ CH CH₂ K O O OH C O OCH₃ +

H O C O

O K

OH -CH₃

CH₂ O CH

CH₂ O

C O

+ 2 CH₃OH

Gliserol Karbonat

metanol

Pada tahap pertama atom O dari gliserol yang bersifat nukleofil akan berinteraksi dengan atom K yang berasal dari katalis K2CO3, sehingga terjadi pemutusan ikatan antara

atom K dan O. Atom O yang berasal dari katalis yang bersifat asam akan mengabstraksi proton yang terikat pada atom O posisi C-1 dari gliserol. Selanjutnya atom O pada C-1 yang telah terikat dengan atom K akan lebih bersifat nukleofil sehingga menyerang atom Karbon karbonil yang bersifat elektrofil dari dimetil karbonat sehingga membentuk atom O yang bermuatan (+). Kemudian atom O karbonil yang bermuatan (-) akan menyerang atom C-2 pada gliserol dan memutuskan ikatan –OH sehingga membentuk cincin 5

(52)

Pada tahap berikutnya atom O yang berasal dari katalis, HKCO3 akan menyerang

atom K yang berikatan dengan atom O yang bermuatan (+). Kemudian gugus –OH yang bermuatan (-) yang telah dilepaskan akan menyerang atom C dari -CH3 yang terikat

dengan atom O pada cincin 5 dan akan stabil bila kemudian atom O membentuk ikatan rangkap. Kemudian atom –OCH3 akan terlepas dan menyerang proton yang berasal dari

katalis HKCO3. Dan terbentuklah 2 molekul metanol dan senyawa karbonat siklik yaitu

gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-on).

Hasil dari analisis kromatografi gas untuk PFAD diketahui bahwa 4 komposisi asam lemak terbanyak yaitu Asam Palmitat (45,636%), Asam Oleat (37,4339%), Asam Linoleat (8,8285%), dan Asam Stearat (4,2281) dan kromatogram yang diperoleh seperti pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Kromatogram GC Komposisi ASam Lemak PFAD

Hal ini menunjukkan bahwa komposisi asam lemak pada PFAD memiliki kesamaan dengan komposisi asam lemak pada RBDPO.

(53)

Senyawa gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-on) yang terbentuk direaksikan dengan PFAD menggunakan trietilamin sebagai katalis. Adapun mekanisme reaksi pembentukan monogliserida diperkirakan adalah sebagai berikut :

R C O

O H

+ N

C₂H₅

C₂H₅ _{R C} O

-+ +NH(C₂H₅)₃

Asam lemak Trietilamin

N-(C₂H₅)₃

CH₂ O

CH CH₂ O OH C O R C O O -+

H₂C

O C O R HC O C O O

-H₂C OH

-N(C₂H₅)₃ +

H₂C

O C

O R

HC _O

C O

H₂C O-H

H₂C HC H₂C

O C O

R OH

+ CO₂

OH H-O

interaksi antara atom O dan H

keadaan transisi _{a-monogliserida}

Pada tahap pertama atom N yang memiliki pasangan elektron bebas yang bersifat basa akan menyerang proton pada asam lemak sehingga atom O akan bermuatan (-), sedangkan atom N menjadi bermuatan (+). Selanjutnya atom O yang bermuatan (-) yang berasal dari asam lemak akan menyerang atom C-1 pada gliserol karbonat sehingga atom O akan terlepas dan terbukanya posisi cincin 5. Atom O yang bermuatan (-) pada posisi atom C-2 yang berasal dari cincin 5 akan mengabstraksi proton yang berikatan pada atom N sehingga terbentuk kembali katalis N(C H ) .

(54)

Pada keadaan transisi ini terdapat interaksi antara atom O dari atom C-2 dengan atom H dari –OH pada atom C-3, dimana atom O dari C-2 akan mengabstraksi proton yang terdapat pada gugus karbonat sehingga akan melepaskan karbon dioksida (CO2) dan

terbentuklah α-monogliserida.

Dengan cara yang sama kemungkinan juga dapat terjadi pada posisi atom C-2 atau

isomer β, dimana pada jalur reaksi ini tidak terdapat jembatan hidrogen. Adapun

mekanisme reaksi pembentukan monogliserida untuk isomer β diperkirakan sebagai berikut :

R C O

O H

+ N

C₂H₅

C₂H₅ _{R C} O

-+ NH(C₂H₅)₃ +

Asam lemak Trietilamin

CH2 O

CH CH2 O OH C O R C O O -+

H2C O C

O R HC O C O O

-H₂C OH

-N(C2H5)3

N-(C2H5)3 +

H +

H₂C

O R

HC C

H₂C OH

H₂C HC H₂C

+ CO₂

OH O C

O R

O C O

H-O

(55)

Berdasakan literatur bahwa monogliserida yang terbentuk akan lebih cenderung

membentuk isomer α (regiospesifik) karena pada keadaan transisi adanya interaksi antara

gugus OH pada atom C-3 dan atom O pada posisi C-2 akan bersifat menstabilkan keadaan transisi dan dapat memperkecil energi aktivasi (Ghandi,2007).

Monogliserida yang diperoleh dianalisis dengan spektofotometer FT – IR dan memberikan puncak – puncak serapan seperti pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Spektrum FT-IR Senyawa Monogliserida

Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3397 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching gugus hidroksi (-OH). Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3006 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi stretching CH-sp2 =C-H. Pada puncak serapan daerah bilangan gelombang 2925 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi stretching gugus CH-sp3 asimetris dan pada daerah bilangan gelombang 2854 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching gugus CH-sp3 simetris. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1743 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi stretching dari gugus C=O (karbonil). Pada daerah bilangan

(56)

gelombang 1638 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi stretching C=C. Pada daerah bilangan gelombang 1465 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi bending CH-sp3 asimetris dan pada daerah bilangan gelombang 1376 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi bending CH-sp3 simetris.

Monogliserida yang diperoleh dianalisis dengan kromatografi gas dan memberikan kromatogram seperti pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Kromatogram GC Monogliserida Hasil Sintesis

Dari data kromatografi gas tersebut diketahui bahwa monogliserida,digliserida, dan trigliserida yang diperoleh sebanyak 15,83% ; 9,320% dan 1,096%.

Sedangkan pada PFAD (Lampiran 5) diketahui bahwa sudah adanya kandungan monogliserida, digliserida dan trigliserida sebanyak 0,1836%; 0,0141% dan 0,8209%. Dengan demikian maka monogliserida, digliserida dan trigliserida hasil reaksi adalah 15,6464%; 9,3059%; dan 0,2751%. Berdasarkan hasil kromatografi gas, monogliserida yang diperoleh masih sedikit dan berupa campuran (monogliserida, digliserida, dan trigliserida). Ini menunjukkan bahwa reaksi belum berlangsung secara regiospesifik. Hal ini disebabkan karena kondisi reaksi yang belum sesuai.

(57)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Senyawa gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2-on) dapat disintesis melalui reaksi antara gliserol dengan dimetil karbonat menggunakan katalis K2CO3 dan

diperoleh sebanyak 12,012 gram (93,65%).

Monogliserida campuran dapat disintesis melalui reaksi antara gliserol karbonat (4-hidroksimetil-1,3-dioksolan-2on) dengan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) menggunakan katalis trietilamin (TEA). Hasil yang diperoleh sebesar 15,83% dan reaksi belum berlangsung secara regiospesifik.

5.2 Saran

Disarankan untuk meneliti kondisi reaksi yang tepat sehingga reaksi dapat berlangsung secara regiospesifik untuk menghasilkan monogliserida dalam bentuk isomer

(58)

DAFTAR PUSTAKA

Austin,G. 1985. Shreve’s Chemical Process Industries. New York : Mc.Graw Hill,Inc

Awang,R., Ahmad,S., Ibrahim,M.F.W.,Yunus,W.M.Z. 2004. Synthesis of Monoglycerides from Dihidroxystearic Acid : Effect of Reaction Parameters. Malaysia : Journal

of Chemistry vol.6 no 1

Bhattacharya,A.K. 1991. Fuel Oxygenates : Organic Carbonate Synthesis. US Patent. 5001252

Bonnardeaux. 2006. Glycerin Overview. Australia : State of Western

Carl,H.S. 2003. The Extraordinary Chemistry of Ordinary Things. Fourth Edition. Miami: John Willey and Sons

Chongkong,S., Tonguraia,C., Chetpattananondha,P. 2007. Biodiesel Production by Esterification of Palm Fatty Acid Distillate (PFAD). Thailand : Elsevier

Christie,W. 1982. Lipid Analysis. New York : Permangor Press Oxford

Delledone, D., Dreoni,D., Rivetti,F. 1995. Catalytic Procedure for The Preparation of Organic Carbonate.US Patent. 5322958

Deman, J. 1980. Principles of Food Chemistry. New York : Van Nostrand Reinhold Company

Gavrila, A.I., Avram,R., Chipurici,P. 2000. Mono and Diglycerides-Synthesis and Uses. Romania : Faculty of Industrial Chemistry Politehnica University of Bucharest

Ghandi, M., Mostashari,A., Karegar,M., Barzegar,M. 2007. Efficient Synthesis of α -Monoglycerides Via Solventless Condensation of Fatty Acids with Glycerol Carbonate. Iran : J.Am.Oil.Soc vol 84 : 681 – 685

Hasanuddin, A. 2001. Kajian Teknologi Pengolahan Minyak Kelapa Sawit Mentah untuk Produksi Emulsifier Mono- diasilgliserol dan Konsentrat Karotenoid. Makalah Falsafah Sains ( PPs 702 ). Institut Pertanian Bogor

Morrell, D.G. 2003. Catalysis of Organic Reactions. New York : Marcel Dekker,Inc

Noureddini, H., Medikonduru,V. 1997. Glycerolysis of Fats and Methyl Esters. Nebraska: J.Am.Oil.Chem.Soc vol 74 no 4

(59)

Richtler, H., Knaut,J. 1984. Challenges To A Nature Industry : Marketing and Economics of Oleochemicals in Western Europe. Germany : J.Am.Oil.Chem.Soc vol 61

Rokicki, G., Rakoczy,P., Parzuchowski,P., Sobiecki,M. 2005. Hyperbranched Aliphatic Polyethers Obtained from Environmentally Benign Monomer : Glycerol Carbonate. Poland : Green Chem 7

Sadi, S. 1994. Gliserolisis Minyak Kelapa Sawit dan Inti Sawit dengan Piridin. Buletin PPKS vol 2

Shaikh, A.S., Sivaram,G., Swaminathan.1996. Organic Carbonate. Chemical Review 61

Sonntag,T., Norman,O.V. 1982. Glycerolysis of Fats and Methyl Esters- Status, Review, and Critique. New Orleans : J.Am.Oil.Chem.Soc vol 59 no 10

Wirahadikusumah, M. 1985. Biokimia Metabolisme Energi : Karbohidrat dan Lipid. Bandung : ITB Press

(60)

Lampiran 1. Spektrum FT–IR Senyawa Gliserol Sebagai Pembanding

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(1)

Lampiran 1. Spektrum FT–IR Senyawa Gliserol Sebagai Pembanding HO OH OH Gliserol

(2)

Lampiran 2. Kromatogram GC Komposisi PFAD

(3)

(4)

Lampiran 3. Kromatogram GC Monogliserida Hasil Sintesis

(5)

(6)

Lampiran 4. Kromatogram GC Komposisi PFAD

Studi Sintesis Monogliserida Melalui Reaksi Antara Gliserol Karbonat (4-Hidroksimetil-1,3-Dioksolan-2-On) Dengan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Menggunakan Katalis Trietilamin (TEA)

STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI REAKSI ANTARA

GLISEROL KARBONAT

(4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD)

MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN (TEA)

SKRIPSI

MARIATI SIBUEA

050802054

STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI REAKSI ANTARA

GLISEROL KARBONAT

(4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD)

MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN (TEA)

SKRIPSI

MARIATI SIBUEA

050802054

Parts

Dokumen yang terkait

Hydrolysis of Degummed and Undegummed palm Fatty Acid Distillate (PFAD)

Reaksi Transesterifikasi Degummed Palm Oil(DPO) untuk Menghasilkan Biodiesel Sawit Menggunakan Lipozyme TL IM sebagai Biokatalis

Penentuan Bilangan Peroksida dan Titik Lebur dari Palm Stearic Oil Fatty Acid (PSOFA) PT. Socimas Medan

Stabilitas Vitamin E dari PFAD (Palm Fatty Acid Distillate) yang Diinkorporasi pada Galaktomanan Kolang-Kaling

Sintesis Metil Ester Asam Lemak Dari Pfad (Palm Fatty Acid Destillate) Dengan Menggunakan Berbagai Jenis Desikan

Pra-Rancangan Pabrik Pemurnian Distillate Palm Oil Fatty Acid dengan Kapasitas 140.000 Ton/Tahun

Pengaruh Katalis H2SO4 pada Reaksi Epoksidasi Metil Ester PFAD (Palm Fatty Acid Distillate)

Penentuan Bilangan Volatile Fatty Acid (VFA) Dalam Lateks Kebun Pada Pembuatan Karet Remah

Proses Pembuatan Biodiesel dari Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dan Dimethyl Carbonate dengan Reaktor Packed Bed Menggunakan Katalis Novozym® 435

Catalytic Cracking Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Dengan Katalis Zeolit (ZSM-5) Menjadi Biofuel

Dukungan

Links

Studi Sintesis Monogliserida Melalui Reaksi Antara Gliserol Karbonat (4-Hidroksimetil-1,3-Dioksolan-2-On) Dengan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Menggunakan Katalis Trietilamin (TEA)

STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI REAKSI ANTARA

GLISEROL KARBONAT

(4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD)

MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN (TEA)

SKRIPSI

MARIATI SIBUEA

050802054

STUDI SINTESIS MONOGLISERIDA MELALUI REAKSI ANTARA

GLISEROL KARBONAT

(4-HIDROKSIMETIL-1,3-DIOKSOLAN-2-ON) DENGAN PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD)

MENGGUNAKAN KATALIS TRIETILAMIN (TEA)

SKRIPSI

MARIATI SIBUEA

050802054

Parts

Dokumen yang terkait

Hydrolysis of Degummed and Undegummed palm Fatty Acid Distillate (PFAD)

Reaksi Transesterifikasi Degummed Palm Oil(DPO) untuk Menghasilkan Biodiesel Sawit Menggunakan Lipozyme TL IM sebagai Biokatalis

Penentuan Bilangan Peroksida dan Titik Lebur dari Palm Stearic Oil Fatty Acid (PSOFA) PT. Socimas Medan

Stabilitas Vitamin E dari PFAD (Palm Fatty Acid Distillate) yang Diinkorporasi pada Galaktomanan Kolang-Kaling

Sintesis Metil Ester Asam Lemak Dari Pfad (Palm Fatty Acid Destillate) Dengan Menggunakan Berbagai Jenis Desikan

Pra-Rancangan Pabrik Pemurnian Distillate Palm Oil Fatty Acid dengan Kapasitas 140.000 Ton/Tahun

Pengaruh Katalis H2SO4 pada Reaksi Epoksidasi Metil Ester PFAD (Palm Fatty Acid Distillate)

Penentuan Bilangan Volatile Fatty Acid (VFA) Dalam Lateks Kebun Pada Pembuatan Karet Remah

Proses Pembuatan Biodiesel dari Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dan Dimethyl Carbonate dengan Reaktor Packed Bed Menggunakan Katalis Novozym® 435

Catalytic Cracking Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Dengan Katalis Zeolit (ZSM-5) Menjadi Biofuel

Dokumen yang Anda mencari sudah siap untuk unduhkan