Sintesis asam 4-hidroksisinamat dari 4-hidroksibenzaldehida dan asam malonat dengan katalis amonia: tinjauan terhadap peningkatan jumlah mol asam malonat - USD Repository
SINTESIS ASAM 4-HIDROKSISINAMAT DARI STARTING MATERIAL 4-HIDROKSIBENZALDEHIDA DAN ASAM MALONAT DENGAN KATALIS AMONIA : TINJAUAN TERHADAP PENINGKATAN JUMLAH MOL ASAM MALONAT SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu Farmasi Andreas Bob Dwi Putra NIM : 048114002 FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ii
SINTESIS ASAM 4-HIDROKSISINAMAT DARI STARTING MATERIAL 4-HIDROKSIBENZALDEHIDA DAN ASAM MALONAT DENGAN KATALIS AMONIA : TINJAUAN TERHADAP PENINGKATAN JUMLAH MOL ASAM MALONAT SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu Farmasi Oleh : Andreas Bob Dwi Putra NIM : 048114002 FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Perjalanan hidup telah diatur teratur
Jangan harap seseorang dapat mencapai fajar
sebelum ia menjalani dan melewati malam
Pengetahuan adalah kehidupan
Demikian pula dengan sayap-sayapnya
yang membentang dan berwarna-warni
(Kahlil Gibran) Kupersembahkan Untuk : ”D`Cinnamic Team” dan teman-temanku....
Dwika.. Almamaterku..
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Andreas Bob Dwi PutraNIM : 048114002
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas
Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:SINTESIS ASAM 4-HIDROKSISINAMAT DARI STARTING MATERIAL
4-HIDROKSIBENZALDEHIDA DAN ASAM MALONAT DENGAN KATALIS
AMONIA : TINJAUAN TERHADAP PENINGKATAN JUMLAH MOL ASAM
MALONATberserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,
mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta
izin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal 22 Juli 2008Yang menyatakan Andreas Bob Dwi Putra
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas semua rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi yang berjudul “Sintesis Asam 4-Hidroksisinamat Dari
Starting Material 4-Hidroksibenzaldehida dan Asam Malonat Dengan Katalis
Amonia : Tinjauan Terhadap Peningkatan Jumlah Mol Asam Malonat.”
Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi (S.Farm).
Selama penelitian dan penyusunan skripsi ini, penulis tidak terlepas dari bantuan dan dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Rita Suhadi, M.Si., Apt selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.
2. Jeffry Julianus, M.Si., selaku dosen pembimbing atas kesediaannya dalam memberikan arahan, dukungan dan masukan dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Lucia Wiwid Widjayanti, M.Si., selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis.
4. Christine Patramurti, M.Si, Apt., selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis.
5. Yohannes Dwiatmaka, M.Si., atas izin penggunaan laboratorium; Pak Parlan, dan segenap laboran Fakultas Farmasi yang telah banyak membantu dan memberi kepercayaan selama bekerja di laboratorium. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Pak Pardjan dan Pak Pudjono atas masukannya yang sangat berharga
7. Papi, Mami, Oma, Yoyo, Ebet, segenap keluarga besar tercinta atas semua dukungan, doa, kasih sayang dan semangat yang diberikan.
8. Anggota team sinamat, team besi, dan team nitrofurazon: Coco, Elvan, Fadhjhar, Yusak, Edvan, Leo, Adit, Kak Budi, Boris dan Probo terimakasih untuk kerjasama, bantuan, serta suka dan duka dalam masa “perjuangan” di laboratorium.
9. Teman-teman KKN, Kelompok Praktikum :Oktav, Pipit, Wiwid, Ayu, Sapi; Andre, Ali, Eli, Ibu Marpaung atas bimbingannya.
10. Teman - teman kosku dan tetangga kos: Noel, Ronal, Dirham, Michael, Frans, Agung “ndut”, Agung “q-ting”, VD, Ari, Vincent, Niko terimakasih untuk persahabatan yang diberikan.
11. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang menyempurnakan. Semoga penulisan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak serta mendukung perkembangan ilmu pengetahuan.
Yogyakarta, April 2008 Penulis,
Andreas Bob Dwi Putra PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Penulis menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang penulis tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, Juni 2008 Penulis
Andreas Bob Dwi Putra viii PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Telah dilakukan sintesis asam 4-hidroksisinamat yang memiliki aktivitas antioksidan lebih baik daripada asam sinamat. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis asam 4-hidroksisinamat yang lebih efektif daripada mengisolasinya dari alam. Sintesis dilakukan dengan mereaksikan starting material 4- hidroksibenzaldehida dan asam malonat dengan katalis amonia. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental untuk mengetahui pengaruh meningkatnya jumlah mol asam malonat terhadap persentase rendemen. Perbandingan antara 4- hidroksibenzaldehida dan asam malonat yang dilakukan pada penelitian ini
1 sebesar 1:1, 1:1 / dan 1:2.
2 Pada senyawa hasil sintesis uji pendahuluan yang dilakukan antara lain :
uji organoleptis, uji kelarutan, uji kualitatif dengan pereaksi kimia, pengukuran titik lebur dan uji kemurnian menggunakan kromatografi lapis tipis. Elusidasi
1
struktur dengan spektrofotometri inframerah dan spektroskopi H-NMR Dari hasi uji yang dilakukan maka diperoleh senyawa berbentuk jarum berwarna kuning dengan rendemen untuk perbandingan mol 1:1 sebesar 7,01%;
1 perbandingan mol 1:1 / sebesar 21,26% dan 25,6% dari perbandingan mol 1 : 2.
2 Hasil uji kelarutan menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis larut dalam air
panas, eter, metanol, etanol dan tidak larut pada benzena dan air dingin. Hasil uji kemurnian dengan sistem KLT menunjukkan bercak tunggal pada tiga jenis fase gerak yang berbeda kepolarannya. Jarak lebur senyawa hasil sintesis sebesar 214- 216° C sesuai dengan jarak lebur asam 4-hidroksisinamat. Elusidasi struktur
1
dengan spektrofotometri inframerah dan spektroskopi H-NMR menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis merupakan asam 4-hidroksisinamat.
Kata kunci : Asam 4-hidroksisinamat, antioksidan, reaksi kondensasi
Knoevenagel ix PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
It has been done the synthesis of 4-hydroxycinnamic acid which had a stronger antioxidant activity than cinnamic acid. The purpose of this research was to obtain the 4-hydroxycinnamic acid from pure synthesis that more effective than isolated from the plant. Starting material used in this research was 4- hydroxybenzaldehyde and malonic acid and amonia as catalyst. This was an experimental research to examine the effect of raising mol of malonic acid to the rendement. Ratio between 4-hydroxybenzaldehyde and malonic acid in this
1
research was 1:1; 1: / and 1:2
2 Previous test of the synthetic product was organoleptic, solubilitiy test,
identification with chemical reagen, melting point test, and purity test with thin layer chromatography. Structure elucidation was conducted by infrared
1 spectrophotometry, and H-NMR spectroscopy.
The synthetic product has yelow needle-shape with rendement of each mol ratio was 7,01 for ratio 1:1, 21,26% for ratio 1:1/ and 25,6% obtain from
2
synthesis with 1:2 ratio of mol. Result of solubility test showed that synthetic product was soluble in hot water, aether, ethanol, methanol and insoluble in benzena and cold water. Purity of syntethic product was tested by TLC system and have a single spot in three different polarity of mobile phase. Melting point range of synthetic product was 214-216°C. Structure elucidation with infrared
1
spectrophotometry and H-NMR spectroscopy showed that synthetic product was identified as 4-hydroxycinnamic acid.
Key words : 4-hidroxycinnamic acid, antioxidant, Knoevenagel condensation reaction. x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. ii PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................... Error! Bookmark not defined.
PENGESAHAN SKRIPSI ..................................... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ iv PRAKATA .............................................................................................................. v PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................. viii
INTISARI ............................................................................................................... ix ABSTRACT ............................................................................................................ x DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xviii
BAB I PENGANTAR ........................................................................................................ 1 A. Latar Belakang ............................................................................................... 1 1. Permasalahan ..........................................................................................
3 2. Keaslian penelitian ..................................................................................
3 3. Manfaat Penelitian ..................................................................................
4
a. Manfaat Teoritis. ................................................................................. 4
b. Manfaat Praktis. .................................................................................. 4
B. Tujuan ............................................................................................................. 4 xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA .................................................................................. 5 A. Asam Sinamat .............................................................................................
5 B. Asam 4-hidroksisinamat..............................................................................
6 C. Amina ..........................................................................................................
7 D. Kereaktifan Senyawa Aldehid.....................................................................
8 E. Kondensasi Knoevenagel ............................................................................
9 F. Kristalisasi .................................................................................................
12 G. Pemeriksaan Kemurnian Senyawa Hasil Sintesis ..................................... 12 1. Pemeriksaan Titik Lebur .......................................................................
12
2. Kromatografi Lapis Tipis ( KLT ) ........................................................ 13 H. Elusidasi Struktur ......................................................................................
15
1. Spektrofotometri Inframerah (Spektrofotometri IR) ............................. 15
1
2. Spektroskopi resonansi magnet inti ( H-NMR) .................................... 15 I. Landasan Teori ..........................................................................................
17 J. Hipotesis ....................................................................................................
17 BAB III METODE PENELITIAN ...................................................................................... 18
A. Jenis dan Rancangan Penelitian ................................................................ 18 B. Variabel Penelitian ....................................................................................
18 C. Bahan / Materi Penelitian .......................................................................... 18 D. Alat ............................................................................................................
19 E. Tata Cara Penelitian ..................................................................................
19 xii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 1. Sintesis Asam 4-hidroksisinamat ..........................................................
19
a. Sintesis dengan perbandingan mol 1:1.. ............................................ 19
1
b. Sintesis dengan perbandingan mol 1: / . ......................................... 20 2.
c. Sintesis dengan perbandingan mol 1:2.. ............................................ 20
2. Rekristalisasi Senyawa Hasil Sintesis ................................................... 21 3. Uji Pendahuluan ....................................................................................
21
a. Uji organoleptis. ................................................................................ 21
b. Uji Kelarutan. .................................................................................... 21
c. Identifikasi senyawa hasil sintesis dengan pereaksi kimiawi ........... 22
d. Uji Titik Lebur .................................................................................. 22
e. Uji Kemurnian dengan Kromatografi Lapis Tipis. ........................... 22
4. Elusidasi struktur senyawa hasil sintesis .............................................. 22
a. Spektrofotometri Infra Merah.. ......................................................... 22
1
b. Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti ( H-NMR) ........................... 22
5. Tata cara analisis hasil .......................................................................... 23
a. Pemeriksaan kemurnian senyawa hasil sintesis. ............................... 23
b. Elusidasi struktur senyawa hasil sintesis. ......................................... 23
c. Perhitungan rendemen ....................................................................... 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 24 A. Sintesis Asam 4-Hidroksisinamat .............................................................
24 B. Rekristalisasi Senyawa Hasil Sintesis ....................................................... 27 C. Uji Pendahuluan ........................................................................................
29 xiii
xiv 1. Uji Organoleptis ....................................................................................
29 2. Uji Kelarutan .........................................................................................
30
3. Identifikasi Senyawa Hasil Sintesis Dengan Pereaksi Kimiawi ........... 31 4. Uji Titik Lebur ......................................................................................
33
5. Uji Kemurnian dengan KLT ................................................................. 34
D. Elusidasi Struktur dan Identifikasi Senyawa Hasil Sintesis ...................... 38
1. Interpretasi Spektra Infra Merah ........................................................... 38
2. Interpretasi Spektra
1 H-NMR ................................................................ 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 45 A. Kesimpulan ...............................................................................................
45 B. Saran ..........................................................................................................
45 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 46 LAMPIRAN .......................................................................................................... 48 BIOGRAFI PENULIS .......................................................................................... 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel I. Urutan kebasaan senyawa amina .......................................................... 8 Tabel II. Klasifikasi kelarutan ............................................................................. 21 Tabel III. Rendemen hasil pemurnian dengan rekristalisasi ................................ 28 Tabel IV. Hasil Uji Organoleptis ......................................................................... 29 Tabel V. Hasil Uji Kelarutan .............................................................................. 30 Tabel VI. Harga R hasil uji KLT dengan tiga fase gerak .................................... 36
f
Tabel VII. Perbandingan interpretasi gugus senyawa hasil sintesis dengan literatur ............................................................................................................. 39
1 Tabel VIII Analisa Spektra H-NMR senyawa hasil sintesis................................ 42
Tabel IX. Kepolaran fase gerak campuran .......................................................... 51 xv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Bentuk isomer cis dan trans pada asam sinamat. ................................ 5 Gambar 2. Ikatan hidrogen pada asam karboksilat ............................................... 6 Gambar 3. Asam 4-hidroksisinamat ...................................................................... 7 Gambar 4. Resonansi pada benzaldehida .............................................................. 8 Gambar 5. Reaksi asam karboksilat dengan amonia ............................................. 11 Gambar 6. Dekarboksilasi senyawa dengan gugus karbonil
β-karboksilat........... 11
Gambar 7. Dekarboksilasi asam malonat dengan tautomerasi keto-enol ............. 11 Gambar 8. Reaksi pembentukan garam malonat dan ion enolat dari asam malonat
............................................................................................................. 24 Gambar 9. Deaktivasi gugus aldehida oleh delokalisasi elektron hidroksi fenol Gambar 10. Reaksi antara 4-hidroksibenzaldehid dengan ion enolat ................... 25 Gambar 11. Reaksi dehidrasi dan dekarboksilasi pada asam 4-hidroksisinamat .. 26 Gambar 12. Kristal kuning hasil rekristalisasi ...................................................... 30 Gambar 13 Hasil uji kualitatif asam 4-hidroksisinamat. ....................................... 31 Gambar 14. Mekanisme reaksi pada uji kualitatif dengan pereaksi vanilin asam sulfat .................................................................................................... 32 Gambar 15. Pembentukan warna pada senyawa dengan sistem konjugasi semu . 33 Gambar 16. Profil bercak pada sistem KLT I ...................................................... 36 Gambar 17. Profil Bercak pada sistem KLT II dan III ........................................ 37 Gambar 18. Spektra IR senyawa hasil sintesis ..................................................... 39
1 Gambar 19. Spektra H-NMR ............................................................................... 42
Gambar 20. Jenis proton pada asam 4-hidroksisinamat ........................................ 43 xvi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 21. Resonansi pada asam 4-hidroksisinamat ........................................... 44 Gambar 22. Rekristalisasi dengan pelarut aquadest .............................................. 51 xvii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data perhitungan rendemen .............................................................. 48 Lampiran 2. Rekristalisasi dan kristal hasil sintesis.............................................. 51 Lampiran 3. Perhitungan kepolaran fase gerak campuran .................................... 51 Lampiran 4. Data Uji Titik Lebur ......................................................................... 52 xviii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Oksidasi kolesterol LDL (Low Density Lipoprotein) oleh radikal bebas
merupakan penyebab terjadinya artheosclerosis sehingga memicu dilakukannya berbagai penelitian mengenai senyawa antioksidan yang dapat menangkal radikal bebas.
Salah satu senyawa yang diketahui memiliki efek antioksidan adalah asam sinamat. Asam sinamat memiliki ikatan tak jenuh
α dan β diketahui
mempunyai efek sebagai antioksidan. Mekanisme antioksidan pada asam sinamat yaitu dengan cara mendonorkan atom hidrogen pada ikatan tak jenuhnya (Zang et
al., 2000).
Asam 4-hidroksisinamat (p-coumaric acid) merupakan senyawa turunan asam sinamat dan termasuk dalam senyawa fenolik golongan fenilpropanoida.
Senyawa golongan fenilpropanoid merupakan salah satu kelompok senyawa yang berasal dari jalur sikhimat dan banyak terdapat dalam buah-buahan seperti dalam apel dan buah per, selain itu juga terdapat dalam tumbuhan dan sayuran seperti kacang, tomat, kentang dan teh.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan adanya gugus hidroksi yang berada pada sistem aromatis atau gugus fenolik dapat meningkatkan aktifitas antioksidan suatu senyawa. Gugus hidroksi fenolik dapat meningkatkan efek
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
antioksidan suatu senyawa karena adanya delokalisasi kerapatan elektron pada suatu senyawa untuk menstabilkan radikal bebas (Velkov et al., 2007).
Adanya ikatan tak jenuh
α dan β dan sebuah gugus fenolik pada asam 4-
hidroksisinamat diharapkan dapat meningkatkan aktifitasnya sebagai antioksidan dibandingkan asam sinamat yang hanya memiliki ikatan tak jenuh
α,β saja sebagai
penangkal radikal bebas. Hal ini sudah dibuktikan melalui penelitian stabilisasi radikal bebas oleh komponen fenolik secara statistik dan modeling yang menunjukkan bahwa senyawa asam 4-hidroksisinamat memiliki aktifitas antioksidan 7,2 lebih kuat dibandingkan asam sinamat (Velkov et al, 2007).
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh asam 4-hidroksisinamat melalui cara sintesis murni. Hal ini dilakukan karena proses isolasi asam 4- hidroksisinamat dari tumbuhan Galanthus elwesii hanya menghasilkan rendemen sebesar 15 % (Tuzen and Ozdemir, 2003). Oleh karena itu jika dapat disintesis dengan rendemen yang lebih banyak, maka akan sangat membantu dalam memperoleh senyawa tersebut.
Sintesis turunan asam sinamat dapat dilakukan dengan reaksi Perkin dan kondensasi Knoevenagel. Reaksi Knoevenagel lebih umum digunakan karena rendemen yang didapatkan lebih banyak dibandingkan dengan reaksi Perkin. Reaksi kondensasi Knoevenagel merupakan suatu reaksi kondensasi suatu aldehid dan senyawa karboksilat yang mempunyai dua gugus karbonil dengan katalis basa yang memiliki gugus amina (Fessenden dan Fessenden, 1986)
Starting material 4-hidroksibenzaldehida merupakan suatu aldehida
aromatis dan salah satu kekurangan dari penggunaan aldehid aromatis sebagai
3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
starting material ialah sifat elektrofilnya yang lebih lemah dibandingkan aldehid
alifatis sehingga dilakukan variasi dengan meningkatkan jumlah mol asam malonat dengan tujuan agar ion enolat yang terbentuk dari garam malonat lebih banyak sehingga meningkatkan jumlah enolat yang akan bereaksi dengan 4- hidroksibenzaldehida untuk membentuk senyawa target. Selain itu sisa reaksi berupa asam malonat lebih mudah dipisahkan dari senyawa target karena sifat kelarutan yang berbeda pada air dingin dimana asam malonat sangat larut dalam air dingin sementara senyawa target agak sukar larut dalam air dingin (Anonim, 2001).
Pada penelitian ini digunakan katalis amonia karena sifat basanya yang lebih kuat daripada piridin yang secara umum digunakan sebagai katalis pada reaksi kondensasi Knoevenagel. Diharapkan dengan semakin kuat katalis yang digunakan maka pembentukan asam 4-hidroksisinamat semakin cepat dan diperoleh persentase rendemen yang lebih banyak.
1. Permasalahan
Penelitian ini untuk mengetahui apakah dengan ditingkatkannya jumlah mol asam malonat dapat meningkatkan rendemen asam 4-hidroksisinamat?
2. Keaslian penelitian
Penelitian tentang sintesis asam 4-hidroksisinamat dengan starting
material 4-hidroksibenzaldehid dan asam malonat dengan katalis amonia sejauh
pengamatan peneliti belum pernah dilakukan
4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3. Manfaat Penelitian
a. Manfaat Teoritis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan dan memperkaya pengetahuan di bidang sintesis obat khususnya pada sintesis asam 4- hidroksisinamat
b. Manfaat Praktis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan suatu alternatif untuk mensintesis senyawa antioksidan yang telah diteliti secara teoritis
B. Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh peningkatan jumlah mol asam malonat terhadap rendemen asam 4-hidroksisinamat. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Asam Sinamat Asam sinamat merupakan senyawa yang diisolasi dari kulit kayu manis
(Cinnamomum burmanni) dan termasuk dalam famili Lauraceae. Kulit kayu manis digunakan sebagai pewangi atau menimbulkan citarasa dalam makanan, kosmetik, sabun dan industri farmasi. Minyak kayu manis diketahui juga memiliki efek antiseptik terhadap mikroorganisme. Kandungan utama minyak kayu manis adalah sinamaldehid yang jika teroksidasi akan menghasilkan asam sinamat. Ester asam sinamat seperti etil dan metil sinamat banyak digunakan dalam industri minuman dan parfum karena memiliki bau yang harum. Dalam industri farmasi, ester sinamat digunakan untuk obat anestetik lokal dan luka bakar (Anwar et al., 1994 )
Asam sinamat memiliki perbedaan titik leleh yang berbeda diantara dua bentuk isomer-nya yaitu cis dan trans. Kedua bentuk isomer ini memiliki titik leleh yang berbeda, pada trans-asam sinamat memiliki titik leleh 133 C sedangkan isomer cis memiliki titik leleh 68 C (Anwar et al., 1994 ) O
OH HO O asam cis-sinamat asam trans-sinamat
Gambar 1. Bentuk isomer trans dan cis pada asam sinamat
6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Asam sinamat termasuk dalam golongan senyawa asam karboksilat aromatis yang memiliki gugus fenil pada ujung rantai alifatik-nya. Asam sinamat dapat disintesis dari benzaldehid dan merupakan konstituen utama dari parfum (Anwar et al., 1994).
Salah satu sifat asam karboksilat yaitu memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan senyawa lain dengan bobot molekul yang hampir sama, seperti alkohol, aldehid dan keton.
Ikatan hidrogen pada dimer O H O O H O
Gambar 2. Ikatan hidrogen pada asam karboksilat
Titik didih yang tinggi pada senyawa asam karboksilat merupakan hasil dari kepolarannya dan biasanya asam karboksilat membentuk ikatan hidrogen intermolekuler yang sangat kuat. Karena kuatnya ikatan ini, asam karboksilat seringkali dijumpai dalam bentuk dimer, bahkan dalam fase uapnya.
B. Asam 4-hidroksisinamat
Asam 4-hidroksisinamat merupakan turunan asam sinamat yang memiliki gugus hidroksi pada posisi para dari cincin aromatis dan terikat pada rantai alifatik. Senyawa ini juga dikenal dengan nama asam p-kumarat; asam 3-(- 4-hidroksifenil)-2 propionat; asam p-hidroksisinamat; dan asam
β-(-4-
hidroksifenilakrilat) memiliki bobot molekul 164,16 gram/mol. Serbuk kristal
7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
asam 4-hidroksisinamat berbentuk jarum dalam keadaan kering, dengan titik lebur 210-213
C. Mempunyai sifat susah larut dalam air dingin, larut dalam air panas, alkohol dan eter. Praktis tidak larut dalam benzen, dan ligroin (Anonim, 2001).
O OH HO
Gambar 3. Asam 4-hidroksisinamat
Hasil isolasi asam trans-4-hidroksisinamat dari sekam padi telah diketahui memiliki daya hambat pertumbuhan mikrobia yang efektif dan dibuktikan dengan pengujian pada 17 spesies bakteri dan 2 spesies yeast. Dari pengujian ini didapatkan nilai IC sebesar 100-170 µg/ml untuk bakteri dan 160
50
µg/ml untuk yeast yang diuji pada media cair. Sebagian besar bakteri gram positif dan gram negatif sensitif senyawa asam 4-hidroksisinamat, namun asam trans-4- hidroksisinamat lebih dianjurkan untuk digunakan pada bakteri gram positif (Jeung et al.,1998).
C. Amina
Amina memiliki atom nitrogen dengan suatu pasangan elektron bebas, hal ini menjadikan amonia bersifat basa dan dapat berperan sebagai nukleofil. Jika amina bebas terstabilkan relatif terhadap kationnya, maka amina itu merupakan basa lemah dan jika kation itu terstabilkan relatif terhadap amina bebasnya, maka
8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
amina itu adalah basa yang lebih kuat. Berikut urutan kebasaan senyawa amina berdasarkan pKa:
Tabel I. Urutan kebasaan senyawa amina
Nama pKa ion amonium Amonia 9,26 Alkilamin primer Etilamin 10,81 Metilamin 10,66 Alkilamin sekunder Pirolidine 11,27 Dimetilamin 10,73 Dietilamin 10,49 Alkilamin tersier Trietilamin 11,01 Trimetilamin 9,81 Arylamin (anilin) 4,63 Heterosiklik amin Piridin 5,25 pirol 0,4
(McMurry, 2004) Selain itu, resonansi juga mempengaruhi sifat basa suatu amina. Suatu molekul dengan kemampuan beresonansi akan menurunkan kebasaannya karena elekteron-elektron menyendiri pada senyawa nitrogen bebas lebih mudah terstabilkan dengan adanya resonansi tersebut (Fessenden dan Fessenden, 1986).
D. Kereaktifan Senyawa Aldehid
Aldehida memiliki sifat lebih reaktif terhadap nukleofil daripada keton sehingga lebih sering digunakan dalam reaksi adisi nukleofilik. Dari segi halangan sterik, dengan hanya adanya satu substituen yang terikat pada C = O pada aldehid dibandingkan dengan keton yang memiliki dua substituen, maka akan lebih mudah suatu nukleofil bereaksi dengan aldehid. Demikian juga untuk keadaan
9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
elektronnya, pada aldehid polarisasi dari gugus karbonilnya lebih besar bila dibandingkan dengan keton, disamping itu aldehid hanya memiliki satu alkil yang menstabilkan muatan positif pada atom C karbonil (McMurry, 2004). O O O O H
H
H H
Gambar 4. Resonansi pada benzaldehid
Aldehida aromatis berbeda dengan aldehida alifatis dimana aldehid aromatis kurang reaktif sebagai elektrofil, hal ini disebabkan karena adanya donor elektron dari resonansi cincin benzen pada gugus karbonil. Donor elektron pada gugus karbonil benzaldehid menyebabkan benzaldehid kurang reaktif sebagai elektrofil dibandingkan aldehid alifatik (McMurry, 2004)
E. Kondensasi Knoevenagel
Kondensasi Knoevenagel adalah reaksi antara sebuah aldehida dan suatu senyawa yang mempunyai hidrogen
α terhadap dua gugus pengaktif (seperti C = O atau C = N) dengan menggunakan amonia atau suatu amina sebagai katalis.
Pada kondisi ini asam malonat dapat digunakan sebagai pereaksi (Fessenden dan Fessenden, 1986)
Sintesis asam sinamat dan turunanannya dapat dilakukan dengan reaksi Perkin dan Knoevenagel. Hasil sintesis menurut reaksi Perkin menghasilkan prosentase rendemen yang lebih kecil daripada reaksi Knoevenagel. Oleh karena
10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
itu kondensasi Knoevenagel lebih sering digunakan untuk sintesis asam sinamat dan turunannya (Norman and Coxon, cit Ekowati, 2003).
Knoevenagel (1898) menemukan reaksi kondensasi antara aldehid dan asam malonat yang dilakukan dalam larutan yang mengandung alkohol dengan adanya amonia kering, atau senyawa amina primer atau sekunder. Penggunaan katalis dari kelompok amina ini adalah hasil modifikasi dari reaksi Perkin yang merupakan reaksi kondensasi antara komponen karbonil yang memiliki hidrogen aktif (Fieser, 1952).
Pengaplikasian reaksi ini terutama digunakan pada kondensasi keton dan aldehida dengan senyawa yang mudah terenolisasi yang terdiri dari 2 gugus pengaktivasi. Ester malonat dan ester sianoasetat merupakan contoh dari 2 senyawa yang mudah terenolisasi. Produk yang dihasilkan merupakan senyawa “terdehidrasi” dengan intermediet jenuh yang dapat diisolasi pada kondisi khusus. Proton asam digunakan sebagai nukleofil dikarenakan dua alasan. Pertama, karena basa lemah seperti amina dapat memberikan konsentrasi enolat yang cukup untuk reaksi, tanpa menyebabkan deprotonasi dari keton atau aldehid dan alasan kedua ialah self-condensation dari komponen karbonil dapat diminimalkan. Proton asam juga membantu tahap eliminasi. Pada umumnya, dekarboksilasi dan eliminasi pada reaksi Knoevenagel terjadi secara bersamaan (Carey and Sundberg, 1977).
Reaksi asam karboksilat dengan suatu amina tidak akan membentuk amida karena amina merupakan suatu basa yang mengubah keasaman gugus karboksilat menjadi bentuk anion karboksilat yang tidak reaktif (McMurry, 2004).
11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI R OH O NH 3 R O NH O 4 Gambar 5. Reaksi asam karboksilat dengan amonia Asam karboksilat juga sangat mudah mengalami dekarboksilasi.
Dekarboksilasi ialah hilangnya CO dari gugus karboksil yang disebabkan
2
pemanasan pada senyawa karboksilat. Pada asam karboksilat yang memiliki gugus karbonil pada posisi
β dari gugus karboksilnya, hanya dengan sedikit pemanasan senyawa tersebut sudah dapat mengalami dekarboksilasi.
O O O
panas
CO2 OH asam 3-oksobutanoat aseton Gambar 6. Proses dekarboksilasi pada senyawa β-karbonil karboksilat
Dekarboksilasi pada asam karboksilat ini terjadi karena adanya penataulangan dari enam elektron yang berbentuk siklik sehingga menghasilkan karbondioksida dan bentuk enol dari gugus karboksil. Bentuk enol sebagai hasil dari dekarboksilasi ini kemudian akan membentuk suatu senyawa keto dengan adanya tautomerisasi keto-enol. Dekarboksilasi ini disebabkan karena bentuk keto pada tautomerisasi keto-enol dari suatu karboksilat lebih stabil. (Brown and Poon, 2005) O O H O H O O HO C O O C C H 2 HO CH
C
2 C OH CO 2asam malonat asam asetat
Gambar 7. Dekarboksilasi pada asam malonat dengan tautomerasi keto-enol
12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
F. Kristalisasi
Pengkristalan kembali (rekristalisasi) merupakan metode pemurnian suatu zat padat dengan cara melarutkan zat padat tersebut pada pelarut yang sesuai dengan pemanasan dan kemudian mendinginkan larutan tersebut. Dengan memanaskan larutan, maka kelarutan zat akan meningkat. Saat larutan didinginkan maka kelarutan akan berkurang dan senyawa mulai mengendap. Beberapa metode rekristalisasi adalah :
1. Mengkristalkan kembali secara langsung dari cairan pelarut
2. Mengkristalkan kembali dengan asam basa
3. Mengkristalkan kembali secara presipitasi dengan solvent kedua Agar rekristalisasi dapat berjalan dengan baik, pengotor harus dapat larut dalam pelarut untuk rekristalisasi atau mempunyai kelarutan lebih besar daripada senyawa yang diinginkan. Jika hal ini tidak terpenuhi, kotoran akan ikut mengkristal bersama senyawa yang diinginkan (Bresnick, 2004).
G. Pemeriksaan Kemurnian Senyawa Hasil Sintesis
1. Pemeriksaan Titik Lebur
Titik lebur adalah proses perubahan fisika pada suhu tertentu yang mengakibatkan padatan mulai berubah menjadi cair pada tekanan 1 atmosfer.
Ketika suhu dinaikkan, terjadi penyerapan energi oleh molekul senyawa sehingga bila energi yang diserap cukup besar maka akan terjadi vibrasi dan rotasi dari molekul tersebut. Bila suhu tetap dinaikkan terus maka molekul akan rusak dan berubah menjadi cairan. Pada keadaan cair, molekul masih terikat satu dengan lainnya tetapi sudah tidak teratur lagi (MacKenzie, 1967).
13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Pemeriksaan titik lebur merupakan aspek penting yang seringkali dilakukan dalam penelitian sintesis suatu senyawa, Hal ini dapat dibenarkan karena pemeriksaan titik lebur dapat memberikan informasi mengenai kemurnian dari suatu produk hasil sintesis. Ketajaman jarak lebur suatu senyawa merupakan kriteria kemurnian suatu senyawa. Pada umumnya suatu senyawa mempunyai kemurnian yang baik bila jarak leburnya tidak lebih dari 2
C, rentang jarak lebur yang lebih besar 2 C dapat dikatakan senyawa kurang murni (MacKenzie, 1967).
2. Kromatografi Lapis Tipis ( KLT )
Kromatografi Lapis Tipis ( KLT ) ialah metode pemisahan fisika kimia yang terdiri dari komponen fase diam dan fase gerak. Fase diam dapat berupa zat padat atau cairan penyerap yang pada umumnya dipakai adalah silika gel, alumunium oksida, kieselgur, selulosa, dan turunannya, serta poliamida. Fase diam ini merupakan lapisan berpori dan akan menghasilkan pemisahan pada pelat. Fase gerak atau pelarut pengembang ialah media angkut dan terdiri atas satu atau beberapa pelarut, yang bergerak di dalam fase diam karena adanya gaya kapiler (Stahl, 1985).
Prinsip kerja KLT berupa lapisan yang dapat memisahkan senyawa yang terdiri atas fase diam ditempatkan pada penyangga berupa pelat gelas, logam, atau lapisan yang cocok. Campuran yang akan dipisahkan berupa larutan yang ditotolkan pada fase diam. Setelah pelat ditaruh di dalam bejana tertutup rapat yang berisi larutan pengembang atau fase gerak yang cocok, pemisahan terjadi selama masa perambatan kapiler atau pengembangan, selanjutnya senyawa yang
14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
tidak berwarna harus dapat dideteksi dengan lampu ultraviolet atau dengan pereaksi semprot (Stahl, 1985).
Biasanya KLT digunakan untuk menguji kemurnian secara kualitatif dari campuran senyawa. Hal ini berkaitan dengan pembuktian ada atau tidaknya komponen yang dicari dan apakah komponen tersebut murni atau tidak. Biasanya pembuktian ini membutuhkan suatu sistem pelarut yang cocok dan pereaksi warna (Gasparic, 1978).
Pembuktikan kemurnian suatu campuran selama proses pemurnian dengan KLT dilakukan dengan membandingkan sampel dengan material awal.
Terkadang dapat terjadi suatu komponen yang murni memberikan dua bercak pada kromatogram dan kecurigaan pada bercak kedua kemungkinan karena bercak tersebut berasal dari bercak pertama selama elusi sampel atau hasil dari oksidasi, hidrolisis, atau degradasi komponen pertama (Gasparic, 1978).
Terbentuknya bercak tunggal tidak dapat disimpulkan sebagai bercak murni sebelum digunakan dua atau lebih sistem pelarut yang berbeda kepolarannya (Gasparic, 1978).
Identifikasi dari komponen yang dianalisis memiliki prinsip bahwa setiap komponen memiliki kondisi dan karakteristik pada kromatogram yang disebut sebagai harga R . Karakteristik tersebut dapat berupa fluoresensi warna, dan lain-
f
lain. Variasi dari harga R dan ketajaman warna adalah gambaran dari komponen
f
yang dapat dikonfirmasi hanya dengan cara membandingkan secara langsung pada kromatogram yang sama. Reliabilitas dari identifikasi dapat ditingkatkan dengan memilih kondisi operasi, misalnya komponen yang diidentifikasi dielusi hanya
15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
sampai bagian tengah kromatogram dimana pemisahan lebih jelas daripada daerah di dekat awal elusi atau yang paling dekat dengan pelarut. Untuk mengeliminasi adanya efek gangguan dari suatu komponen, standar diaplikasikan pada kromatogram tidak hanya sebagai senyawa tunggal tetapi berada di dalam campuran yang mengandung sebagian konsentrasi dari masing-masing komponen. Jika standar tidak bisa diperoleh, maka aturan tentang sifat kromatografi dan struktur suatu komponen dapat digunakan untuk identifikasi sampel yang dianalisis.
H. Elusidasi Struktur
1. Spektrofotometri Inframerah (Spektrofotometri IR)
Spektrofotometri IR biasanya digunakan untuk mengetahui gugus fungsional yang terdapat dalam sampel. Namun demikian, spektrofotometri