Sintesis asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat dari 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehida dan asam malonat dengan katalis amonia - USD Repository

  

SINTESIS ASAM 4-HIDROKSI-3-METOKSISINAMAT

DARI 4-HIDROKSI-3-METOKSIBENZALDEHIDA DAN ASAM MALONAT

DENGAN KATALIS AMONIA

SKRIPSI

  

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm)

Program Studi Ilmu Farmasi

  

Oleh:

Yusak Gunawan

NIM : 048114076

FAKULTAS FARMASI

  

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

  

SINTESIS ASAM 4-HIDROKSI-3-METOKSISINAMAT

DARI 4-HIDROKSI-3-METOKSIBENZALDEHIDA DAN ASAM MALONAT

DENGAN KATALIS AMONIA

SKRIPSI

  

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm)

Program Studi Ilmu Farmasi

  

Oleh :

Yusak Gunawan

NIM : 048114076

  

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

  Menjadi mandiri, kreatif dan berjiwa seni (Titik Qudarsih) karya ini : Saya persembahkan dengan hati yang bersyukur kepada

  Papah, Mamah, Yoseph, Reni serta keluarga di rumah, Guru dan pembimbing ku And my lovely gamelan Terima kasih.

  

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-Hidroksi-3-metoksisinamat dari

  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. Ipang Djunarko, M.Sc.,Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.

  2. Lucia Wiwid Wijayanti, M.Si., selaku dosen pembimbing atas kesediaannya dalam memberikan perhatian dan dukungan dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

  3. Dra. M. M. Yetty Tjandrawati M.Si., selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis.

  4. Jeffry Julianus, M.Si., selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dan 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.

  

INTISARI

  Sintesis asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat yang memiliki aktivitas sebagai

  

tirosinase inhibitor telah banyak dilakukan. Adanya substituen metoksi

meningkatkan aktivitas tirosinase inhibitor turunan asam sinamat.

  Senyawa asam malonat merupakan asam diprotik yang memiliki dua proton yang bersifat asam, yang memiliki hidrogen yang berposisi alfa pada kedua gugus karbonil. Senyawa ini diharapkan dapat mengalami reaksi kondensasi Knoevenagle dengan 4-hidroksi-3-metoksi benzaldehid menggunakan katalis amonia. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui apakah asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat dapat di sintesis dari material awal asam malonat dan 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid menggunakan katalis amonia berdasarkan reaksi kondensasi Knoevenagel.

  Penelitian ini merupakan penelitian non-eksperimental deskriptif non-analitik. Analisis hasil dilakukan dengan uji pendahuluan yang meliputi uji organoleptis, uji kelarutan, uji titik lebur, dan elusidasi struktur menggunakan kromatogarfi gas- spektroskopi massa (GC-MS).

  Hasil penelitian yaitu: serbuk kasar berwarna coklat muda, rasa pahit, harum vanilla, larut dalam etil asetat, metanol, aquades panas; sukar larut dalam aquades panas dan tidak larut dalam kloroform. Titik lebur 81-82

  C. Senyawa hasil reaksi masih terdapat dalam bentuk 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid, dapat di simpulkan bahwa reaksi tidak berjalan menurut reaksi kondensasi Knoevenagel.

  

Kata kunci : 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid, asam malonat, kondensasi

Knoevenagel , kromatogarfi gas-spektroskopi massa (GC-MS).

  

ABSTRACT

  4-hidroksi-3-metoksicinnamic acid synthesis which has activity as tirosinase

  

inhibitor has been done for many times. The existence of methoksi substituent

increase the tirosinase inhibitor cinnamic acid derivative activity.

  Malonic acid compound is diprolitic acid which has two acid characteristic protons, which has alpha position hydrogen on the both of carbonyl functional groups. This compound is expected to experience Knoevenagle condensation reaction with 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid by using ammoniac and natrium hydroxide catalysts. The purpose of this research is to figure out whether 4-hidroksi- 3-methoksicinnamic acid could be synthesized from the raw materials mallonic acid and 4-hidroksi-3-metoksi benzaldehid using catalysts, ammoniac catalysts on

  Knoevenagel condensation reaction.

  This research is non-analytic descriptive non-experimental research. Result analysis was done by introduction test which include organoleptic test, solubility test, melting-point test, and structure elucidation using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).

  The product of this research is a compound with soft-powder form, bitter, vanilla scent, soluble in ethyl acetate, methanol and aquadest, hot aquadest, unsoluble in chloroform, melting point 81-82 C . The compound result is still 4- hydroxy-3-methoxybenzaldehid. The reaction is not following Knoevenagel condensation reaction. Key words: 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehid, mallonic acid, Knoevenagel condensation, gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL…………………………………………………………………ii PERSETUJUAN PEMBIMBING...............................................................................iii PENGESAHAN SKRIPSI…………………………………………………………...iv HALAMAN PERSEMBAHAN...................................................................................v PRAKATA..................................................................................................................vi PERNYATAAN KEASLIAN KARYA....................................................................viii

  INTISARI....................................................................................................................ix ABSTRACT..................................................................................................................x LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI……………………….xi DAFTAR ISI..............................................................................................................xi DAFTAR TABEL......................................................................................................xvi DAFTAR GAMBAR................................................................................................xvii DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................................xix

  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

  BAB II PENELAAHAN PUSTAKA........................................................................................5 A. Asam Sinamat...................................................................................................5 B. Asam 4-hidroksi-3metoksisinamat...................................................................6 C. Asam malonat...................................................................................................7 D.Vanilin...............................................................................................................8 E. Amina............................................................................................................... 9 F. Aldehid ...........................................................................................................10 G. Kondensasi Knoevenagel................................................................................11 I. Ekstraksi Pelarut..............................................................................................13 H. Rekristalisasi...................................................................................................14 J. Katalis............................................................................................................. ..15 K.Uji Pendahuluan ................................................................................................15

  1. Pemeriksaan organoleptis...........................................................................16

  2. Pemeriksaan Kelarutan..............................................................................16

  3.Pemeriksaan Titik Lebur...............................................................................17

  4. Kromatografi gas.........................................................................................17 K. Spektoskopi Massa untuk Elusidasi Struktur Senyawa Hasil Sintesis............18

  1. Pengertian ...................................................................................................18

  2. Pola fragmentasi molekul…………………………….………………….....18 L. Kromatografi Gas-Spektrometri Massa (GC-MS).......................................... 22 M. Landasan Teori………………………………………………………….……23 N. Hipotesis.........................................................................................................24

  BAB III METODE PENELITIAN............................................................................................27 A. Jenis dan Rancangan Penelitian......................................................................27 B. Variabel Penelitian..........................................................................................27 C. Bahan / Materi Penelitian................................................................................28 D. Alat..................................................................................................................28 E. Tata Cara Penelitian........................................................................................28

  1. Sintesis asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat....................................................28

  2. Ekstraksi Senyawa Hasil Sintesis...................................................................29

  3. Rekristalisasi Senyawa Hasil Sintesis............................................................29

  4. Uji Pendahuluan..............................................................................................30

  a. Uji organoleptis.......................................................................................30

  b. Uji kelarutan............................................................................................30

  c. Titik Lebur..............................................................................................30

  d. Kromatografi gas....................................................................................30

  4. Elusidasi struktur senyawa hasil sintesis........................................................30

  a. Spektrometri massa.................................................................................30

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................................................32 A. Reaksi Kondensasi Knoevenagel…………………………………....……….....32 B.Uji pendahuluan................................................................................................33

  1. Uji organoleptis..........................................................................................33

  2. Uji Titik Lebur...........................................................................................33

  3.Uji kelarutan ..............................................................................................34

  C. Pengujian hasil reaksi dengan metode GC-MS..............................................34

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN..................................................................................40 A. Kesimpulan.....................................................................................................40 B. Saran...............................................................................................................40 DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................41 LAMPIRAN................................................................................................................43 BIOGRAFI PENULIS................................................................................................48

  DAFTAR TABEL

  Tabel I. Urutan kebasaan senyawa amina......................................................... ..9 Tabel II. Istilah kelarutan menurut Farmakope Indonesia IV ........................... 17 Tabel III. Perbandingan senyawa hasil reaksi dengan reaktan ........................... 33 Tabel IV. Perbandingan kelarutan hasil reaksi dengan reaktan .......................... 34

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar1. Struktur asam sinamat..................................................................................5 Gambar 2. Bentuk isomer trans dan cis pada asam sinamat.........................................6 Gambar 3. Bentuk isomer trans dan cis Asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat..............7 Gambar 4. Struktur asam malonat ...............................................................................7 Gambar 5. Deaktivasi gugus karboksilat .....................................................................7 Gambar 6. Vanilin………………………………………...........…………………......8 Gambar 7. Struktur umum aldehid .............................................................................10 Gambar 8. Reaksi penyerangan gugus karbonil oleh nukleofil dan elektrofil ...........10 Gambar 9. Efek induktif dari penarikan elektron .............................………….........11 Gambar 10. Stabilisasi resonansi ion enolat……………..........……………….........11 Gambar 11. Reaksi kondensasi Knoevenagel antara benzaldehid dan asam malonat.........................................................................................12 Gambar 12. Dekarboksilasi pada asam malonat dan tautomerasi keto-enol….........13 Gambar 13. spektra massa etanol ...............................................................................19 Gambar 14. Pemutusan homolitik pada etanol .........................................................20 Gambar 15. Pemutusan heterolitik pada etanol .........................................................20 Gambar 16. Beberapa contoh pemutusan homolitik...................................................20 Gambar 17. Pemutusan dengan transfer proton melalui dua tahap ...........................21 Gambar 18. Pemutusan ikatan sikloheksanol dengan penataulangan struktur ..…....21 Gambar 19. Pemutusan ikatan sikloheksanol dengan kehilangan air………….........22 Gambar 20. fragmentasi yang mengikuti reaksi retro-Diels –Aldel ……..........…....22

  Gambar 21. Reaksi umum pembentukan asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat ..........24 Gambar 22. Reaksi pembentukan garam malonat dan ion enolat dari asam malonat..................................................................................24 Gambar 23. Reaksi antara 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid dengan ion enolat.......25 Gambar 24. Reaksi dehidrasi dan dekarboksilasi pada asam 4-hidroksi-3- metoksisinamat......................................................................................25 Gambar 25. Foto hasil reaksi dan reaktan...................................................................33 Gambar 26. Kromatogram GC....................................................................................36 Gambar 27. Spektra Massa B ...................................................................................37

  .+

  Gambar 28 . Pemutusan ikatan secara homolitik menghasilkan (C H O )

  8

  7

  3

  dan radikal H. ......................................................................................38

• Gambar 29. Pemutusan ikatan secara heterolitik menghasilkan (C

  7 H

  8 O 2 )

  dan C=O ................................................................................................38 Gambar 30 . Penataulanggan H pelepasan secara heterolitik COH 2 ......................................

  38 . Gambar 31 . Pelepasan C=C secara retro-Diels –Aldel ............................................38

  

DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran 1. Data kromatogram GC .................................................................... .....43 Lampiran 2. Data spesifikasi alat dan penggunaannya...............................................44 Lampiran 2. Data Spektra massa................................................................................45

  BAB I PENGANTAR A.Latar belakang Asam sinamat biasa diisolasi dari kulit kayu manis (Cinnamomum

  

burmani) . Pada penelitian yang dilakukan oleh Tuzen dan Ozdemir (2003)

  terhadap tanaman Galanthus elwesii, proses isolasi memerlukan tahapan yang panjang dan sulit dilakukan serta jumlah rendemen asam sinamat yang dihasilkan hanya sedikit, yaitu sekitar 8,3%. Oleh karena itu, asam sinamat lebih umum dilakukan dengan cara sintesis.

  Hasil penelitian menunjukan adanya subtituen metoksi pada sistem aromatis memiliki aktifitas sebagi tirosinase inhibitor, material awal untuk sintesis senyawa tabir surya, analgetika & anti inflamasi NSAID. Sebagai

  

tirosinase inhibitor , adanya substituen metoksi meningkatkan aktivitas turunan

  sinamat tersebut (LD50 asam sinamat=0,65mM;LD50 asam p-metoksisinamat =0,34 mM) (Haet al., 2001; Kubo et al., 1994; Kubo & Hori, 1999; Leeet al., 2000; Lee HS, 2002; Budiati dkk.,2003).Mengingat pentingnya senyawa tersebut, maka penelitian tentang senyawa golongan sinamat perlu dikembangkan.

  Sintesis turunan asam sinamat telah banyak dilakukan dengan beberapa macam reaksi dan penggunaan katalis. Seperti sintesis asam p-metoksi sinamat dari asam malonat dan p-metoksi benzaldehid dengan katalis piridin yang dilakukan oleh Ekawati ( 2005 ) dengan persentase rendemen 54%.

  1 Sintesis asam sinamat dapat dilakukan melalui reaksi Knoevenagel dan reaksi Perkin. Reaksi Knoevenagel lebih sering digunakan karena jumlah senyawa yang diperoleh lebih banyak dibandingkan dengan reaksi Perkin. Reaksi

  

Knoevenagel merupakan reaksi kondensasi antara suatu aldehid dan senyawa

  yang mempunyai hidrogen

  α dengan dua gugus karbonil dengan menggunakan amonia atau suatu amina sebagai katalis. (Fessenden and Fessenden, 1986).

  Senyawa asam malonat merupakan asam diprolitik yang memiliki dua proton yang bersifat asam yang memiliki hidrogen yang berposisi alfa pada kedua gugus karbonil (Fessenden and Fessenden, 1986). Untuk mengetahui reaksi yang terjadi dari asam malonat bila direaksikan dengan katalis yaitu amonia dalam membentuk ion enolat. Maka perlu dilakukan penelitian dengan mereaksikannya dengan dengan suatu senyawaan yang memiliki gugus aldehid dalam hal ini 4- hidroksi-3-metoksi benzaldehid.

  Suatu senyawa organik dapat diketahui strukturnya dengan beberapa teknik analisis, salah satunya dengan spektroskopi massa. Dalam perkembangannya dapat juga digabungkan dengan kromatografi gas dan spektroskopi massa (GC-MS). Kombinasi dari kromatografi gas dan spektroskopi massa memberikan beberapa keuntungan dalam analisis suatu senyawa organik. Proses elusi dapat dilakukan oleh kromatografi gas berdasarkan polaritasnnya sedangkan proses indentifikasi dan kuantitatif dapat ditelusuri lewat fragmen- fragmen yang terbentuk.

  Dalam spektroskopi massa, terjadi proses ionisasi senyawa organik dan menghasilkan suatu radikal kation yang mudah terfragmentasi karena tidak stabil. Ion-ion molekul ini akan terfragmentasi menjadi fragmen yang paling stabil. Oleh sebab itu struktur dan massa fargmen dapat memberikan informasi mengenai senyawa induk dari suatu molekul. Spektra massa yang didapatkan dapat dipergunakan untuk menentukan bobot molekul namun masih perlu digabungkan dengan spektra infrared (IR), spektra Proton Nuklear Magnetic Resonance (H- NMR), spekra Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance (C-NMR).

  1. Permasalahan Dari latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan permasalahannya yaitu apakah asam 4-hidroksi-3-metoksi sinamat dapat di sintesis dari material awal asam malonat dan 4-hidroksi-3-metoksi benzaldehid menggunakan katalis yaitu amonia berdasarkan reaksi Knoevenagel?

  2. Keaslian penelitian Sejauh pengetahuan penulis belum ada laporan produk yang dihasilkan dari reaksi antara asam malonat dan 4-hidroksi-3-metoksi benzaldehid menggunakan katalis amonia. Beberapa senyawa yang dihasilkan berdasarkan reaksi

  

Knoevenagel yaitu asam malonat dengan para- metoksi benzaldehid

a

  menggunakan katalis piridin (Ekawati 2005 ) dan asam malonat dengan meta-

  b

  metoksi benzaldehid menggunakan katalis piridin (Ekawati, 2005 ), asam malonat dengan para-hidroksi benzaldehid menggunakan katalis amonia (Disastra, 2008), asam malonat dengan benzaldehid asam malonat dengan benzaldehid menggunakan katalis dietilamin (Luckvano, 2009)

  3. Manfaat penelitian Mendapatkan informasi mengenai apakah asam 4-hidroksi-3-metoksi sinamat dapat disintesis dari material awal asam malonat dan 4-hidroksi-3- metoksi benzaldehid menggunakan katalis yaitu amonia berdasarkan reaksi

  Knoevenagel ?

  B.Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mengetahui apakah asam 4-hidroksi

• 3-metoksi sinamat dapat di sintesis dari material awal asam malonat dan 4-hidroksi-3-metoksi benzaldehid menggunakan katalis yaitu amonia berdasarkan reaksi Knoevenagel.

  BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Asam Sinamat Asam sinamat merupakan senyawa yang berasal dari isolasi kulit kayu manis (Cinnamomum burmanni) dan termasuk dalam famili Lauraceae. Kulit kayu manis berguna sebagai pewangi atau menimbulkan cita rasa dalam makanan, kosmetik, sabun, dan produk-produk industri farmasi lainnya. Minyak kayu manis memiliki efek antiseptik terhadap mikroorganisme. Kandungan utama minyak kayu manis adalah sinamaldehid yang jika teroksidasi akan menghasilkan asam sinamat. (Anwar et al., 1994).

  Asam sinamat dikenal pula dengan nama asam 3-fenil-2-propenoat, asam

  β-

  fenilakrilat. Asam sinamat memiliki bobot molekul 148,16 g/mol dengan rumus molekul C

  8 O 2 ; memiliki titik lebur 133°C dan titik didih 300°C; memiliki

  panjang gelombang serapan maksimum pada daerah ultraviolet (dalam pelarut etanol) sebesar 273 nm; sangat sukar larut dalam air dingin; larut dalam air panas; mudah larut dalam alkohol, etanol, dan kloroform.

  O OH

Gambar 1. Struktur asam sinamat (Anonim, 2001).

  Asam sinamat memiliki 2 bentuk isomer, yaitu asam cis-sinamat dan asam

  

trans -sinamat. Kedua bentuk isomer ini memiliki titik lebur yang berbeda. Asam

  

trans -sinamat memiliki titik lebur 133°C, sedangkan asam cis-sinamat memiliki

titik lebur 68°C.

  O OH HO O asam trans-sinamat asam cis-sinamat

  

Gambar 2. Bentuk isomer trans dan cis pada asam sinamat (Anwar et al., 1994).

  B. Asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat Asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat merupakan turunan asam sinamat yang memiliki gugus hidroksi pada posisi para dan metoksi pada posisi meta dari cincin aromatis dan terikat pada rantai alifatik. Senyawa ini juga dikenal dengan nama ferulic acid, asam 3-metil-eter caffeic, diisolasi dari Ferula foetida; pinus; kayu manis, sebagian besar terdistribusi dalam jumlah sedikit pada banyak tumbuhan,

  Asam 4-hidroksi-3-metoksisinamat memiliki 2 bentuk isomer, yaitu Asam

cis -4-hidroksi-3-metoksisinamat dan Asam trans-4-hidroksi-3-metoksisinamat.

  Kedua isomer ini memiliki karakteristik yang berbeda. Asam cis-4-hidroksi-3- metoksisinamat yang berbentuk minyak berwarna kuning, memiliki panjang gelombang serapan maksimum pada daerah ultraviolet (dalam pelarut etanol) sebesar 316 nm. Asam trans-4-hidroksi-3-metoksisinamat berbentuk kristal

  

orthorhombic dalam air, memiliki panjang gelombang serapan maksimum pada

  daerah ultraviolet (dalam pelarut etanol) sebesar 236 dan 322 nm, larut dalam, air panas, etil asetat, alkohol. Agak sukar larut dalam eter, sedikit larut dalam petroleum eter, benzene, Berat molekul 194.18 g/mol, titik lebur 174 C rumus molekul C

  10 H

  10 O

  4. Aktifitas sebagai tirosinase inhibitor, material awal untuk

  sintesis senyawa tabir surya, analgetika, pengawet makanan dan anti inflamasi

  NSAID _{H CO H CO 3 3 O HO HO O HO} OH Asam cis-4-hidroksi-3-metoksisinamat Asam trans-4-hidroksi-3-metoksisinamat

Gambar 3. Bentuk isomer Asam cis-4-hidroksi-3-metoksisinamat dan Asam trans-4-hidroksi-3-

metoksisinamat (Anonim, 2001).

  C. Asam malonat Asam malonat termasuk golongan asam karboksilat karena memiliki dua gugus karboksil. Nama lain dari asam malonat adalah asam propanadioat, asam metanadikarboksilat. Asam malonat memiliki bobot molekul 104,06 g/mol dengan rumus molekul C H O Senyawa ini berupa kristal putih dengan titik lebur

  3

  4 4.

  sebesar 135°C, sangat mudah larut dalam air, alkohol, metanol, propil alkohol, mudah larut dalam piridin dan larut dalam eter.

  

O O

HO OH

Gambar 4. Struktur asam malonat (Anonim, 2001).

  Reaksi antara suatu asam karboksilat dengan amina akan menghasilkan suatu garam amina. Garam amina lazim diberi nama sebagai garam amonium tersubtitusi atau sebagai kompleks amina asam (Fessenden and Fessenden, 1986b). 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

  O O NH ₃ R OH R O NH ₄ Gambar 5. Deaktivasi gugus karboksilat (McMurry, 2004).

  D. Vanilin Vanilin merupakan senyawa organik yang berasal dari alam yang diperoleh dari tanaman Vanilla planifolia, tetapi juga telah diproduksi secara sintesis. Nama lain dari vanilin adalah 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid. Secara struktural terdiri atas cincin benzene dengan gugus aldehid, gugus hidroksi dan gugus metoksi.

  Rumus molekulnya adalah C

  8 H _O

  8 O 3. _{OCH H OH}

  3 Gambar 6. Vanilin (Anonim, 2001).

  Vanilin murni berbentuk kristal jarum berwarna putih atau putih kekuningan (mengkilat), berbau khas (harum) dan memiliki rasa yang khas. Senyawa ini memiliki kelarutan 1 gram dalam 100 ml air, 1 gram dalam 16 ml air pada suhu

  16 C dan 1 gram larut dalam 20 ml gliserol. Mudah larut dalam alkohol dan pelarut organik seperti kloroform, ether, asam asetat glasial, karbon disulfide, piridin, ether, larutan basa hidroksi. Vanilin dapat teroksidasi dalam kondisi udara yang lembab dan terpapar sinar matahari secara langsung, berat molekul adalah 152.14 sedangkan berat jenis vanilin adalah 1.056 dengan titik leleh 80-81

  C dan titik didih 285 C.

  E. 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 amina itu adalah basa yang lebih kuat. Berikut urutan kebasaan senyawa amina berdasarkan pKa:

  

Tabel I. Urutan kebasaan senyawa amina (Brown and Poon, 2005)

  Nama Nilai pKb Amonia 4,74 Amina primer

  Metilamin Etilamin Etilendiamin

  3,36 3,19

  4.07 Amina sekunder Dimetilamin Dietilamin

  3,27 3,02

  Amina tersier Trimetilamin Trietilamin

  4,19 3,25

  Amin Aromatik Anilin 4-metilanilin 4-kloroanilin

  9,37 8,92 9,85

  Amin Aromatik Heterosiklik Piridin Imidazol

  8,75 7,05 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 b).

  F. Aldehid Aldehid merupakan satu dari sekian banyak senyawa organik yang memiliki gugus karbonil. Aldehid memiliki sekurang-kurangnya satu hidrogen yang terikat pada gugus karbonil. Gugus lain pada aldehid dapat berupa alkil, aril, H

  

O

R H

Gambar 7. Struktur umum aldehid (Fessenden and Fessenden, 1994).

  Gugus karbonil dalam aldehid bersifat polar dengan elektron dalam ikatan sigma dan ikatan pi. Elektron dalam ikatan pi akan mudah tertarik pada atom oksigen yang bersifat elektronegatif. Selain elektronegatifitas faktor lain yang menentukan kepolaran adalah momen dipol.

  Oksigen pada gugus karbonil memiliki dua pasang elekron bebas yang mudah di serang oleh elektrofil maupun nukleofil. _R

  R _{H O E} Nu O _H

  Gambar 8. Reaksi penyerangan gugus karbonil oleh nukleofil dan elektrofil (Fessenden and Fessenden, 1994).

  Ikatan antara karbon dan hidrogen biasanya stabil, non polar dan tidak bersifat asam. Tetapi dengan adanya gugus karbonil terjadilah hidrogen yang bersifat asam terutama posisi alfa pada gugus karbonil. Hal itu disebabkan oleh efek induktif dan adanya stabilisasi ion enolat bila kehilangan atom hidrogen sehingga ion enolat terstabilkan oleh delokalisasi muatan ion. _{C C C O}

  

H

₂

Gambar 9. Efek induktif dari penarikan elektron (Fessenden and Fessenden, 1986 ). _{O O C C C H O O C C C H} O O _{C C C H H}

Gambar 10. Stabilisasi resonansi ion enolat (Fessenden and Fessenden, 1986 ).

  G. Kondensasi Knoevenagel Kondensasi Knoevenagel adalah reaksi antara suatu aldehida dengan suatu senyawa yang mempunyai hidrogen alfa terhadap dua gugus pengaktif (gugus penarik elektron, seperti C = O atau C = N) menggunakan suatu senyawan basa sebagai katalis. Pada kondisi ini asam malonat dapat digunakan sebagai pereaksi.

  O O O O NH

  

3

OH H

• +

  Kalor

  + + H O CO

  2

  2 HO OH asam malonat asam sinamat benzaldehid

  

Gambar 11. Reaksi kondensasi Knoevenagel antara benzaldehid dan asam malonat (Fessenden and

Fessenden, 1986).

  Sintesis senyawa asam sinamat dan turunannya dapat dilakukan melalui reaksi Perkin dan Knoevenagel. Sintesis senyawa asam sinamat menurut reaksi

  

Perkin menghasilkan prosentase rendemen yang lebih kecil dibandingkan reaksi

Knoevenagel (Ekowati cit Norman and Coxon, Iwantono, 2003).

  Aplikasi reaksi Knoevenagel ini yaitu pada kondensasi suatu keton atau aldehid dengan senyawa-senyawa yang mudah terenolisasi dan terdiri dari 2 gugus pengaktif. Ester malonat dan ester sianoasetat merupakan contoh dari senyawa yang memiliki 2 gugus pengaktif ini. Basa lemah seperti amina dapat memberikan konsentrasi ion enolat yang cukup tinggi untuk reaksi sehingga self-

  

condensation dari komponen karbonil dapat diminimalkan. (Carey and Sundberg,

1977).

  Senyawa intermediet terbentuk akibat dari reaksi suatu aldehida dengan suatu senyawa yang mempunyai hidrogen alfa terhadap dua gugus pengaktif (gugus penarik elektron, seperti C = O atau C = N) menggunakan suatu senyawan basa sebagai katalis diadisi mudah mengalami dekarboksilasi. Pada umumnya, dekarboksilasi dan eliminasi terjadi secara bersamaan (Carey and Sundberg, 1977). Dekarboksilasi ialah hilangnya CO

  2 dari gugus karboksil. Pada umumnya asam karboksilat membutuhkan pemanasan yang tinggi untuk mengalami dekarboksilasi ini.

  Dekarboksilasi terjadi karena adanya penataulangan enam elektron dari bentuk transisi cincin siklik sehingga menghasilkan karbondioksida dan suatu enol. Bentuk enol sebagai hasil dekarboksilasi ini selanjutnya akan mengalami tautomerisasi keto-enol. _{O O H O H O O}

  tautomerasi CO _{HO C O C C H 2 HO CH C 2 C O O H}

  2 asam malonat asam asetat

  

Gambar 12. Dekarboksilasi pada asam malonat dan tautomerasi keto-enol

(Brown and Poon, 2005).

  H. Ekstraksi Pelarut Ekstraksi pelarut atau disebut juga ekstraksi cair merupakan metode pemisahan yang paling baik dan popular. Penyebab utamanya adalah bahwa pemisahan ini dapat dilakukan baik dalam tingkat makro dan mikro. Prinsip metode ini berdasarkan pada ditribusi zat terlarut dengan perbandingan tertentu antara dua pelarut yang tidak saling bercampur seperti benzene, karbontetraklorida, kloroform. Batasannya adalah zat terlarut dapat ditransfer pada jumlah yang berbeda dalam kedua fase terlarut. Teknik ini dapat dipergunakan untuk kegunaan preparative, pemurnian, pemisahan serta analiasis pada semua skala kerja.

  Prinsup dasar ekstraksi pelarut mengikuti hukum distribusi Nernst; jika [X

  1 ]

  adalah konsentrasi zat terlarut dalam fase 1 dan [X

  2 ] adalah konsentrasi zat terlarut dalam fase 2, maka perbandingan X

  1 , X 2 didapat; KD = , dimana KD

  adalah koefisien partisi. Partisi atau koefisen ditribusi ini tidak tergantung pada konsentrasi total zat terlarut pada kedua fase tersebut.

  Perbandingan distribusi (D) dapat dilakukan dengan memperhitungkan konsentrasi total sat di dalam kedua fase. Perbandingan ditribusi terssebut dinyatakan sebagai berikut: D = Jika tidak terjadi asosiasi, disosiasi dan polemirisasi pada fase tersebut maka disebut keadaan ideal dimana KD sama dengan D. Mekanisme ekstaksi memungkinkan interaksinya dengan fase organik. (Khopkar.1990.)

  Katalis merupakan suatu bahan yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia tanpa diubah dalam keseluruhan reaksi kimia. Namun tidak berarti tidak terlibat dalam reaksi, katalis berada dalam bentuk yang sama sebelum dan sesudah reaksi berlangsung.

  Reaksi kondensasi knoevenagle melibatkan suatu katalis basa. Katalis basa tersebut akan bereaksi dengan hidrogen alfa untuk membentuk ion enolat. Ion enolat ini kemudian akan bereaksi dengan karbonil dari aldehid. (Bruice,1998).

  I. Rekristalisasi Rekristalisasi merupakan metode pemurnian suatu zat padat dengan cara melarutkan zat padat tersebut dengan pemanasan pada pelarut yang sesuai dan kemudian mendinginkan larutan tersebut. Dengan memanaskan larutan, kelarutan zat akan ditingkatkan. Saat larutan dingin, kelarutan akan berkurang secara cepat dan senyawa mulai mengendap (Bresnick, 1996). Dengan demikian rekristalisasi adalah suatu cara memurnikan zat padat dengan jalan mengkristalkan kembali dari cairan pelarut atau campuran cairan pelarut yang sesuai (Reksohadiprojo, 1975).

  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, 1996).

  J. Uji Pendahuluan Uji pendahuluan dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari senyawa hasil reaksi, biasanya meliputi pemeriksaan organoleptis, pemeriksaan kelarutan, pemeriksaan titik lebur, dan kromatografi gas.

  1. Pemeriksaan organoleptis Pemeriksaan organoleptis memuat paparan mengenai sifat zat yang meliputi wujud, rupa, warna, rasa, bau. Dengan pemeriksaan organoleptis dapat diketahui ciri fisik dari senyawa baru. Sehingga pemeriksaan organoleptis dapat dijadikan sebagai pentunjuk awal dalam pemeriksaan senyawa hasil sintesis dengan membandingkanya dengan standar dan diharapkan sesuai dengan yang tercantum dalam standar.

  Pernyataan dalam pemeriksaan organoleptis tidak cukup kuat dijadikan syarat baku, tetapi meskipun demikian secara tidak langsung dapat membantu penilaian pendahuluan terhadap mutu zat yang bersangkutan (Anonim, 2001).

  2. Pemeriksaan kelarutan

  Pemeriksaan kelarutan senyawa dilakukan untuk mengetahui sifat fisik suatu zat. Selain itu, uji kelarutan dapat digunakan untuk identifikasi atau determinasi kemurnian dari senyawa tersebut dengan membandingkannya dengan standar dan diharapkan sesuai dengan yang tercantum dalam standar.

  (Jenkins et al, 1965).

  Istilah kelarutan tidak saja merupakan standar atau uji kemurnian dari suatu zat, tetapi lebih dimaksudkan sebagai informasi dalam penggunaan, pengolahan, dan peracikan bahan, kecuali apabila disebutkan khusus dalam judul tersendiri dan disertai cara ujinya secara kuantitatif. Pernyataan bagian dalam kelarutan berarti 1 gram zat padat atau 1 ml zat cair dalam sejumlah ml pelarut (Anonim,2001).

  Tabel II. Istilah kelarutan zat menurut Farmakope Indonesia IV (Anonim, 1995)

  Jumlah bagian pelarut yang Istilah kelarutan diperlukan untuk melarutkan 1 bagian zat

  Sangat mudah larut Kurang dari 1 Mudah larut 1 sampai 10

  Larut 10 sampai 30 Agak sukar larut 30 sampai 100

  Sukar larut 100 sampai 1.000 Sangat sukar larut 1.000 sampai 10.000 Praktis tidak larut Lebih dari 10.000

  3. Pemeriksaan titik lebur Titik lebur adalah proses perubahan fisika pada suhu tertentu yang mengakibatkan padatan mulai berubah menjadi cair pada tekanan 1 atmosfer.

  Jika 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 (Brandstatter, 1971).

  Pemeriksaan titik lebur merupakan aspek yang sangat penting, yang seringkali dilakukan dalam penelitian sintesis suatu senyawa. Pemeriksaan titik lebur dapat memberikan informasi mengenai kemurnian dari suatu produk hasil sintesis. Pada umumnya suatu senyawa mempunyai kemurnian yang baik bila jarak leburnya tidak lebih dari 2°C. Rentangan lebih besar dari harga ini dapat dikatakan senyawa kurang murni (MacKenzie, 1967).

  K. Spektroskopi Massa Untuk Penentuan Struktur Kimia

  1. Pengertian Molekul-molekul organik dalam spektrometri massa, ditembak dengan elektron berenergi tinggi. Penembakan elektron pada suatu molekul menyebabkan pelepasan elektronnya dan terbentuknya ion molekuler.

  70 eV e + M 2e +

  M Energi yang dibutuhkan untuk penembakan tersebut bervariasi, namun sering digunakan adalah sebesar 70 eV. Pemecahan molekul dengan elektron berkekuatan 7-15 eV tidak menghasilkan pecahan-pecahan molekul yang dapat diidentifikasi, sedangkan dengan elektron diatas 70 eV akan menghasilkan fragmen yang sulit diidentifikasi, karena massa relatif pecahannya sangat kecil.

  Ion molekuler merupakan suatu radikal kation, suatu spesies yang kehilangan satu elektronnya sehingga bermuatan positif parsial (Bruice, 1998). Ion-ion molekuler ini tidak stabil dan pecah menjadi fragmen kecil, baik berbentuk radikal bebas maupun ion-ion lain. Fragmen yang bermuatan positif ini akan terdeteksi. Sedangkan fragmen-fragmen netral yang dihasilkan (molekul tak bermuatan atau radikal) tidak dapat dideteksi dalam spektrometer massa (Sastrohamidjojo, 2001).

  Spektrum massa adalah alur kelimpahan (abundance, jumlah relative fragmen bermuatan positif yang berlainan) versus nisbah muatan/massa (m/e atau m/z) dari fragmen-fragmen tersebut. Muatan ion yang diditeksi spectra massa adalah M+1; nilai dari massa partikel versus kelimpahan relative partikel itu. (Fessenden dan Fessenden 1986 ).

  2. Pola fragmentasi molekul

  a. Pemutusan ikatan secara homolitik dan heterolitik Suatu analait di analisis menggunakan Elektron Impact akan bermuatan positif dengan kehilangan satu elektron. Jika terdapat atom elektronegatif seperti oksigen, sulfur, nitrogen maka muatan positif ini akan berada dalam atom-atom elektronegatif. Jiaka tidak terdapat dalam atom-atom elektronegatif maka sulit ditentukan secara pasti letaknya. Dua tipe fragmentasi dapat dilihat pada spektra massa etanol, seperti gambar di bawah ini.

  

Gambar 13. spektra massa etanol

  Proses fragmentasi adalah sebagai berikut : a.1 Pemutusan ikatan homolitik diawali dengan adanya heteroatom seperti oksigen, sulfur, nitrogen, base peak atau peak dasar bisanya diberikan oleh molekul yang mengandung heteroatom. a.2 Suatu elektron akan terpisah, suatu radikal akan terbentuk. Elekron satunya lagi akan bergabung dengan electron tanpa berpasangan dari heteroatom, maka akan terbentuk ikatan rangkap; heteroatom ini akan bermuatan positif a.3 Kehilangan molekul radikal terbesar adalah yang paling disukai

  m

  dalam fragmentasi, untuk etanol peak dasar / = 31 dengan

  z

  kehilangan molekul radikal CH

_{H C C OH OH}

_{H H C C} 3 . _H ³ _H ³ H

• m/z: 45,03 m/z: 46,04 _H
_{2 H C C OH} ^{H C OH} ₂₃

  3 m/z : 31 m/z: 46,04

  Gambar 14. Pemutusan homolitik pada etanol Untuk beberapa molekul spektra didominasi oleh pemutusan homolitik dibandingkan heterolitik

  H ₃ ^{C H 2 C OH} m/z: 46,04

^H

^{3 C CH 2 +} OH m/z = 29 Gambar 15. Pemutusan heterolitik pada etanol

  Mekanisme pemutusan homolitik diperjelas lewat mekanisme berikut: