Sintesis nitrofianil ((e) –1-((5-nitrofuran-2-il)metilena)-4-propionil semikarbazida) dari nitrofurazon dan propionil klorida - USD Repository
SINTESIS NITROFIANIL ((E)-1-((5-NITROFURAN-2-IL) METILENA)-4-PROPIONILSEMIKARBAZIDA) DARI NITROFURAZON DAN PROPIONIL KLORIDA SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu Farmasi
Oleh: JR. Filian Perdana
NIM: 058114055
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009
SINTESIS NITROFIANIL ((E)-1-((5-NITROFURAN-2-IL) METILENA)-4-PROPIONILSEMIKARBAZIDA) DARI NITROFURAZON DAN PROPIONIL KLORIDA SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu Farmasi
Oleh: JR. Filian Perdana
NIM: 058114055
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009
Skripsi SINTESIS NITROFIANIL ((E)-1-((5-NITROFURAN-2-IL) METILENA)-4-PROPIONILSEMIKARBAZIDA) DARI NITROFURAZON DAN PROPIONIL KLORIDA
Yang diajukan oleh : JR. Filian Perdana
NIM: 058114055 telah disetujui oleh: Dosen Pembimbing Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si
Pengesahan Skripsi Berjudul SINTESIS NITROFIANIL ((E)-1-((5-NITROFURAN-2-IL) METILENA)-4-PROPIONILSEMIKARBAZIDA) DARI NITROFURAZON DAN PROPIONIL KLORIDA
Oleh : JR. Filian Perdana
NIM : 058114055 Dipertahankan di hadapan Panitia Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma
Pada tanggal : 31 Juli 2009 Mengetahui
Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma
Dekan (Rita Suhadi, M. Si., Apt.)
Pembimbing : (Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si.) Panitia Penguji : tanda tangan 1. Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si …………………….
2. Jeffry Julianus, M. Si …………………….
3. Dra. M.M. Yetty Tjandrawati, M. Si …………………….
PERSEMBAHAN EVERY GOOD AND PERFECT GIFT IS FROM ABOVE.
(JAMES 1:17)
WITH GOD, ALL THINGS ARE POSSIBLE.
Dedicated to:
Mom, Dad, Sister
(for love, care, and prayer)
My Brother
(who have stayed in heaven,
I love you, even though we’ve never had our time together)
And her,
(who will come along with me,
for the rest of my life)
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta,
29 Juli 2009 Penulis
JR. Filian Perdana
PRAKATA
Yang pertama dan terutama, puji dan syukur setinggi-tingginya kepada Bapa di Surga atas rahmat, rencana dan penyelenggaran-Nya yang begitu dahsyat dan mengagumkan, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sintesis Nitrofianil ((E)-1-((5-nitrofuran-2-il)metilena)-4-propionilsemikarba- zida) dari Nitrofurazon dan Propionil Klorida ” sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar sarjana pada Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam penulisan skripsi ini, penulis mendapatkan bantuan dari banyak pihak, dan pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada :
1. Rita Suhadi, M.Si., Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.
2. Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si. selaku dosen pembimbing atas bimbingan, pengarahan, motivasi dan kesabarannya selama penyusunan skripsi ini.
3. Jeffry Julianus, M. Si. selaku penguji atas segala bimbingan, motivasi, masukan, kritik, dan sarannya.
4. Dra. M.M. Yetty Tjandrawati, M. Si selaku penguji atas segala bimbingan, motivasi, masukan, kritik, dan sarannya.
5. Yohanes Dwiatmaka, M. Si. selaku Kepala Laboratorium Farmasi atas bantuannya sehingga penulis dapat bekerja di laboratorium dengan lancar
6. Mas Parlan, Mas Kunto, dan Mas Bimo atas bantuannya selama peneliti bekerja di laboratorium.
7. David dan Yoyok, atas kebersamaan yang tak terbeli dan sebagai teman seperjuangan dalam penelitian ini dan dalam segala situasi.
8. Lulu dan Nia, yang telah memberikan dukungan, motivasi, dan kebersamaannya.
9. Iman, Agus, dan Alfa atas kemurahan hati dan bantuannya dalam penyusunan skripsi ini.
10. Boris, Probo, Coco, dan Bob atas bantuan dan dukungan selama penyusunan skripsi ini.
11. Vita, Tami, Ade, Aya, Lina, Retha, Tyas, Agung, Ferry, Totok, Donald, Roni, Wisely, Inus, Nixon, Made, Berto, Lia, Omega, Ong, Rio, dan teman- teman angkatan 2005 lain yang telah menjadi motivasi selama ini.
12. Untuk seseorang yang selama ini menemani, memberi semangat, motivasi dan kasih sayangnya kepada penulis di saat suka dan duka.
13. Teman-teman angkatan 2006, 2007, dan 2008 yang secara tidak langsung telah menjadi motivasi bagi penulis untuk menyelesaikan penelitian ini.
14. Segenap rekan dan pihak-pihak yang membantu namun tidak dapat disebutkan satu persatu.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa karya penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat diperlukan oleh penulis demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangsih yang bermanfaat pada perkembangan ilmu pengetahuan.
Yogyakarta, 29 Juli 2009 Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. ii HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv PERSEMBAHAN .................................................................................................... v PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................... vii PRAKATA ......................................................................................................... viii DAFTAR ISI ............................................................................................................ x DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
INTISARI PENELITIAN .................................................................................... xvi
ABSTRACT ........................................................................................................ xvii
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1 A. Latar Belakang .............................................................................................
1 1. Permasalahan ......................................................................................
4 2. Keaslian penelitian ..............................................................................
4 3. Manfaat penelitian ..............................................................................
4 B. Tujuan Penelitian .........................................................................................
5 BAB II PENELAAHAN PUSTAKA ...................................................................... 6
A. Substitusi Nukleofilik Asil ........................................................................... 6 B. Reaksi Schotten-Baumann ...........................................................................
7 C. Amida ...........................................................................................................
8 D. Sintesis Klorida Asam .................................................................................. 9
E. Asam Propanoat .........................................................................................
19 2. Bahan penelitian ................................................................................
23 Spektroskopi Inframerah ............................................................................ 23 F. Analisis Hasil .............................................................................................
22 E. Elusidasi Struktur .......................................................................................
22 5. Uji pendahuluan ................................................................................
3. Sintesis Propionil Klorida ................................................................. 21 4. Sintesis Nitrofianil ............................................................................
21
1. Sintesis 5-nitro-2-furfuraldiasetat ..................................................... 20 2. Sintesis Nitrofurazon ........................................................................
20 D. Tata Cara Penelitian ................................................................................... 20
C. Alat dan Bahan Penelitian .......................................................................... 19 1. Alat penelitian ...................................................................................
10 F. Tionil Klorida .............................................................................................
19 B. Definisi Operasional Penelitian ................................................................. 19
18 BAB III METODE PENELITIAN ........................................................................ 19 A. Jenis Penelitian ...........................................................................................
17 K. Hipotesis ....................................................................................................
13 Spektroskopi Inframerah (IR) .................................................................... 13 J. LANDASAN TEORI .................................................................................
12 I. Elusidasi Struktur .......................................................................................
11 H. Nitrofurazon ...............................................................................................
11 G. Propionil Klorida .......................................................................................
23
1. Data organoleptis ..............................................................................
23
2. Identifikasi struktur senyawa hasil sintesis ....................................... 23 3. Perhitungan rendemen.......................................................................
23 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 24
A. Sintesis Nitrofurazon dan Mekanisme Reaksi ........................................... 24 B. Sintesis Nitrofianil .....................................................................................
26 C. Uji Pendahuluan .........................................................................................
28 1. Uji Organoleptis ................................................................................
28
2. Uji Titik Lebur .................................................................................. 29
3. Uji Kromatografi Lapis Tipis ............................................................ 29 D. Elusidasi Struktur .......................................................................................
31 Spektroskopi inframerah ............................................................................ 31 E. Rendemen ..................................................................................................
36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 38 A. Kesimpulan ................................................................................................
38 B. Saran ..........................................................................................................
38 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 39 LAMPIRAN ........................................................................................................... 41 BIOGRAFI PENULIS ........................................................................................... 46
DAFTAR TABEL
Tabel I. Korelasi antara gugus fungsi dengan frekuensi ....................................... 16 Tabel II. Perbandingan organoleptis senyawa hasil sintesis dengan nitrofurazon sebagai pembanding ................................................................................ 28 Tabel III. Perbandingan interpretasi spektrum nitrofurazon dan senyawa hasil sintesis ..................................................................................................... 36
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur senyawa asam P-aminosalisilat dan Benzamidosalisilat ......... 3 Gambar 2. Reaksi asilasi amina menjadi amida ..................................................... 7 Gambar 3. Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik asil antara amina primer dengan asetil klorida (Carey, cit.,Pangesti, 2002) ................................ 8 Gambar 4. Struktur etanamida ................................................................................ 9 Gambar 5. Reaksi umum sintesis klorida asam dari asam karboksilat ................... 9 Gambar 6. Reaksi antara suatu klorida asam dan suatu nukelofil ........................ 10 Gambar 7. Struktur nitrofurazon ........................................................................... 12 Gambar 8. Penomoran atom nitrogen pada struktur nitrofurazon ........................ 17 Gambar 9. Mekanisme reaksi sintesis nitrofianil .................................................. 18 Gambar 10. Reaksi umum pembentukan senyawa imin ....................................... 24 Gambar 11. Protonasi gugus karbonil aldehid sehingga elektrofilisitasnya meningkat ........................................................................................ 24 Gambar 12. Protonasi amina primer pada semikarbazida. .................................... 25 Gambar 13. Mekanisme reaksi pembentukan senyawa nitrofurazon. .................. 25 Gambar 14. Proses ikatan amina primer dengan propionil klorida....................... 26
Gambar 15. Reaksi pembentukan nitrofianil dan reaksi pengikatan HCl oleh NaOH. .............................................................................................. 28
Gambar 16. Hasil pemeriksaan dengan KLT ........................................................ 30 Gambar 17. Interaksi hidrogen intramolekul antara atom O dan H pada nitrofurazon ...................................................................................... 32 Gambar 18. Spektrum inframerah senyawa nitrofurazon ..................................... 33 Gambar 19. Spektrum inframerah senyawa hasil sintesis..................................... 35 Gambar 20. Mekanisme reaksi NaOH terhadap propionil klorida ....................... 37
INTISARI PENELITIAN
Senyawa nitrofianil diharapkan sebagai agen antibakteri nitroheterosiklik yang efektif terhadap bakteri Gram positif dan Gram negatif. Subtituen metilen hidrazin karboksamida pada posisi C2 dan gugus amida menyebabkan aktivitas antibakterinya meningkat dibandingkan dengan antibiotik nitrofuran.
Sintesis nitrofianil dilakukan dengan mereaksikan senyawa nitrofurazon dan propionil klorida dalam larutan natrium hidroksida 5%. Senyawa hasil sintesis kemudian diisolasi dan diuji secara kualitatif menggunakan uji organoleptis, uji titik lebur, uji kromatografi lapis tipis, elusidasi struktur dengan spektroskopi inframerah, dan spektroskopi resonansi magnet inti. Parameter keberhasilan penelitian ini adalah didapatkannya rendemen nitrofianil.
Senyawa yang dihasilkan dari penelitian ini berupa serbuk halus berwarna coklat tua dan berbau khas. Senyawa ini memiliki profil bercak pada KLT yang berbeda dengan bercak pada KLT nitrofurazon. Hasil elusidasi struktur dengan spektroskopi inframerah menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis adalah nitrofianil. Dari hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa nitrofianil dapat disintesis dengan starting material nitrofurazon dan propionil klorida dalam larutan natrium hidroksida 5% dengan rendemen 14,93%. Kata kunci : nitrofianil, nitrofurazon, sintesis
ABSTRACT
Nitrofianyl is expected as a nitroheterocyclic antibiotic which is effective against a number of Gram-negative and Gram positive-bacteria. The methylene hydrazine carboxamide group in C2 position of the furan ring and amide group increases its activity.
Nitrofianyl was synthesized by reacting nitrofurazon and propionyl chloride in solution of sodium hydroxide 5%. The result was isolated and qualitatively analyzed using organoleptic test, melting point determination, thin layer chromatography, structure determination using infrared (IR) and nuclear magnetic resonance (RMI) spectroscopy. The succeed parameter of this study was obtained based on the rendemen of nitrofianyl.
The result of this study was dark brown powder and spesific odor. The thin layer chromatography test gave the difference between nitrofurazon’s and the product’s spot. Structure’s elucidation with IR spectroscopy showed that the product was nitrofianyl. The whole complete results concluded that nitrofianyl could be synthetized using nitrofurazon and propionyl chloride in solution of sodium hydroxide 5%, and gave rendemen for about 14,93%.
Keywords : nitrofianyl, nitrofurazone, synthesis
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Senyawa golongan 2-nitrofuran telah diketahui mempunyai aktifitas
bakteriostatik dan bakteriosida (Lednicer dan Mitscher, 1975). Senyawa-senyawa nitroheterosiklik ini berperan cukup penting karena resistensi mikroorganisme terhadap antibiotik
β-laktam dan turunan sulfonamida telah banyak dilaporkan (Jawetz dan Adelberg, 1996).
Obat-obat golongan nitroheterosiklik, seperti nitrofuran, nitrotiazol, dan nitroimidazol telah banyak digunakan untuk pengobatan penyakit yang disebabkan bakteri maupun protozoa secara luas. Obat-obat golongan nitrofuran memiliki aplikasi klinis dan non-klinis dengan menunjukkan spektrum yang luas.
Nitrofuran diketahui bekerja dengan cara merusak DNA bakteri yang disebabkan reduksi dari gugus nitronya (Tehrani, Zarghi, dan Fathali, 2003). Beberapa senyawaan (misalnya nitrofuraldehid semikarbazon) efektif sebagai obat antikuman secara lokal dan digunakan dalam pembalutan luka serta hampir tidak mengalami penyerapan (Jawetz dan Adelberg, 1996).
Nitrofurazon adalah salah satu senyawa turunan nitrofuran yang berperan sebagai antibakteri dan digunakan pada infeksi kulit (Tehrani, et. all, 2003). Nitrofurazon sendiri merupakan obat yang efektif terhadap beberapa
dysentery bacillus, colon bacillus, paralyphoid bacyllus, dan lain-lain)
(Vardanyan dan Hruby, 2006). Oleh karena pentingnya peranan obat ini secara klinis, maka disintesis senyawa turunan nitrofurazon untuk meningkatkan aktivitas antibakterinya.
Dari suatu senyawa furfural, telah dilakukan modifikasi struktur dengan mensubstitusi gugus nitro dan ester pada posisi 5 dan 2 pada cincin furan yang menghasilkan 5-nitro-2-furfuraldiasetat. Hal ini dilakukan karena diketahui bahwa modifikasi struktur 5-nitrofuran pada posisi 2 dapat meningkatkan efektivitas serta aktivitas antibakteri secara luar biasa (Powers, 1975). Atas dasar pernyataan tersebut, maka disintesis senyawa turunan nitrofurazon yang dinamakan nitrofianil ((E)-1-((5-nitrofuran-2-il)metilena)-4-propionilsemikar-bazida) yang merupakan hasil sintesis dari reaksi antara nitrofurazon sebagai starting material dan propionil klorida sebagai agen pengasilasi.
Propionil klorida dipilih karena senyawa ini merupakan senyawa pengasilasi di mana terdapat gugus asil di dalamnya yang memiliki karbon karbonil bersifat parsial positif. Oleh karena terdapat atom N pada nitrofurazon yang memiliki pasangan elektron bebas, maka kemungkinan serangan atom N dengan mekanisme pemberian pasangan elektron bebasnya kepada gugus propionil dapat terjadi. Modifikasi yang dilakukan dengan menambahkan gugus propionil pada nitrofurazon merupakan penerapan dari teori yang dikemukan oleh Powers tersebut di atas, sehingga diharapkan penambahan gugus ini dapat meningkatkan efektivitas serta aktivitas antibakteri nitrofurazon. Menurut Mester, Hikichi, Hansz, dan Blumenfeld, (1990) menyatakan bahwa aktivitas obat turunan
5-nitrofuran meningkat seiring dengan peningkatan lipofilisitasnya. Lipofilisitas ini berkaitan dengan interaksi hidrofobik yang lebih baik terhadap reseptor enzim.
Jika dilihat dari nilai C logP, nitrofurazon memiliki C logP sebesar 0,204 sedangkan nitrofianil memiliki C logP sebesar 1,257. Maka, dengan meningkatnya nilai C logP, lipofilisitas nitrofianil lebih tinggi dibandingkan dengan nitrofurazon, sehingga aktivitas antibakteri nitrofianil pun akan lebih baik dari nitrofurazon. Modifikasi asam p-aminosalisilat menjadi benzamidosalisilat dengan cara substitusi satu atom H yang terikat pada atom nitrogen di ujung pada senyawa asam p-aminosalisilat terbukti dapat meningkatkan aktivitas antibakterinya yang bersifat bakteriostatis terhadap bakteri tuberkulosis.
C O O R C O O H O H O H N H 2 H N A SA M P-A M IN O SA LISILA T BEN ZAM ID O SA L ISILA T O Gambar 1. Struktur senyawa asam P-aminosalisilat dan Benzamidosalisilat (Ebel, 1992).
Nitrofianil, senyawa yang diharapkan dalam sintesis ini sebagai hasil dari penambahan gugus asil pada nitrofurazon, merupakan senyawa baru yang proses sintesisnya belum pernah dilakukan. Maka, dalam sintesis senyawa turunan dasar-dasar reaksinya maupun elusidasinya. Elusidasi dari senyawa ini dilakukan dengan spektroskopi IR.
1. Permasalahan
Dari latar belakang di atas, masalah yang muncul dapat dirumuskan sebagai berikut : Apakah senyawa nitrofianil ((E)-1-((5-nitrofuran-2-il)metilena)-4- propionilsemikarbazida) dapat disintesis dari starting material nitrofurazon dan propionil klorida? 2.
Keaslian penelitian
Sejauh pengamatan peneliti, penelitian tentang sintesis nitrofianil belum pernah dilakukan. Penelitian ini merupakan sintesis lanjutan dari nitrofurazon.
3. Manfaat penelitian
Penelitian ini dapat bermanfaat sebagai berikut:
a. Manfaat metodologis. Penelitian ini diharapkan dapat mengetahui apakah dari prosedur penelitian yang dilakukan menghasilkan senyawa nitrofianil.
b. Manfaat praktis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan data ilmiah tentang modifikasi senyawa nitrofurazon sebagai senyawa antibakteri sehingga didapatkan nitrofianil ((E)-1-((5-nitrofuran-2-il)metilena)-4- propionilsemikarbazida).
B.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan apakah nitrofianil dapat disintesis dari nitrofurazon dan propionil klorida.
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Substitusi Nukleofilik Asil Reaksi subsitusi adalah reaksi di mana suatu atom, ion, atau gugus
disubstitusikan untuk menggantikan atom, ion, atau gugus lain (Fessenden dan Fessenden, 1986). Reaksi substitusi nukleofilik asil merupakan suatu reaksi penggantian suatu gugus yang terikat pada gugus asil dengan suatu nukleofilik (Pangesti, 2002).
Asam karboksilat dan turunannya memiliki gugus karbonil. Gugus inilah yang berperan dalam kebanyakan reaksi dari senyawa-senyawa tersebut. Dengan adanya gugus ini di dalam suatu molekul dapat menentukan sifat reaktivitas yang khas dari senyawa tersebut. Dalam hal ini, ada 2 fungsi gugus karbonil, yaitu: (a) memberikan sisi terhadap penyerangan nukleofil, dan (b) menaikkan keasaman atom hidrogen pada atom karbon alpha (Finar cit., Jung, 2001).
Elektronegativitas yang lebih besar dari oksigen karbonil dibandingkan karbon karbonil menyebabkan gugus karbonil menjadi polar. Hal ini menyebabkan karbon karbonil mengemban muatan parsial positif dan memudahkannya untuk diserang oleh nukleofil.
Suatu turunan asam karboksilat akan menjalani reaksi substitusi nukleofilik asil asalkan nukleofil yang menyerang merupakan basa yang lebih kuat dibandingkan substituen yang terikat pada gugus asil dalam reaktan (Bruice, 1998).
Subsitusi nukleofilik asil berlangsung melalui dua tahap reaksi, dengan pembentukan intermediate tetrahedral. Secara umum, keseluruhan kecepatan reaksi dipengaruhi oleh kecepatan kedua tahap reaksi tersebut, tetapi tahap pertama lebih penting. Pada tahap pertama, terjadi pembentukan intermediate tetrahedral. Ini dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti adanya gugus penarik elektron, stabilisasi muatan negatif yang terjadi, dan terhalanginya oleh kehadiran gugus-gugus besar. Pada tahap kedua, tergantung kebasaan gugus perginya (Morrison dan Boyd cit., Jung, 2001).
Subsitusi nukleofilik asil dapat berlangsung melalui katalis basa. Basanya
- akan mengubah nukleofil lemah HY menjadi Y yang lebih kuat, misalnya H
basa CN, atau basanya sendiri ( OH) dapat bertindak sebagai reagen nukleofilik kuat. Di samping itu, asam sanggup mengaktifkan atom karbon karbonil terhadap serangan nukleofil, secara serentak dapat pula mengurangi
- –
konsentrasi nukleofil yang berhasil guna, misalnya CN + HA HCN + A ,
- RNH
2 + HA RNH 3 + A (Sykes, 1985).
B.
Reaksi Schotten-Baumann
Metode Schotten-Baumann merupakan metode sederhana dari asilasi amina menjadi amida secara kuantitatif. Pada cara ini, campuran dari amina, larutan basa (NaOH atau Na
2 CO 3 ) dan asil halida berlebihan diaduk atau dikocok
bersama-sama. Reaksinya adalah sebagai berikut: RNH + CH COCl + NaOH RNHCOCH + NaCl + H O
2
3
3
2 Gambar 2. Reaksi asilasi amina menjadi amida Pasangan elektron menyendiri pada atom nitrogen merupakan kunci dalam pembentukan amida melalui asilasi amina. Reaksi ini berlangsung melalui serangan nukleofilik dari amina primer atau sekunder pada gugus karbonil dari
- asil klorida, yang selanjutnya diikuti oleh pelepasan Cl dan proton. Mekanisme reaksinya seperti terlihat pada persamaan reaksi yang ditunjukkan oleh gambar 5.
Gugus karbonil pada amida relatif lebih stabil daripada gugus karbonil pada asil klorida, anhidrida, atau eter. Amida yang diperoleh dari turunan asam karboksilat tersebut terbentuk dengan cepat dan menghasilkan rendemen yang tinggi.
CH H CH H CH H 3 3 3 O C O R N C O R N C R N
- Cl
Cl H Cl H
H amina asetil klorida primer - H O H R N C CH 3 N-alkilasetamida
- 21,5º C dan titik didihnya 85,8º C. Dapat campur dengan air. Larut dalam alkohol, eter, dan kloroform (Anonim, 1989).
- 1
- 1
- 1 cm disebut inframerah dekat (Sastrohamidjojo, 2007).
- 1
- 1 -1
- 1
- 1
- 1
- 1
- 1
- CH
- CH
Gambar 3. Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik asil antara amina primer dengan asetil
klorida (Carey, cit.,Pangesti, 2002)
C.
Amida
Suatu amida ialah suatu senyawa yang mempunyai suatu nitrogen trivalen yang terikat pada suatu gugus karbonil. Suatu amida diberi nama dari nama asam karboksilat induknya, dengan mengubah imbuhan asam …-oat (atau –at) menjadi
O
CH3CNH2
Gambar 4. Struktur etanamida
Suatu amida mengandung nitrogen yang mempunyai sepasang elektron menyendiri dalam suatu orbital terisi. Cukup masuk akal untuk mengharapkan amida bereaksi dengan asam, seperti amina; namun amida tidak bereaksi dengan asam. Amida merupakan basa sangat lemah dengan pK b bernilai 15-16 (Fessenden dan Fessenden, 1986).
D.
Sintesis Klorida Asam
Klorida asam dapat diperoleh langsung dari asam karboksilat induknya melalui reaksi dengan tionil klorida (SOCl
2 ) atau zat penghalogen aktif lain, seperti
fosforus triklorida (PCl ):
3 O
O HCl
SO RCCl
SOCl
2
2 RCOH
suatu klorida suatu asam asam karboksilat
O O
3 RCOH PCl
RCCl
3 H PO
3
3 Gambar 5. Reaksi umum sintesis klorida asam dari asam karboksilat Halida asam adalah yang paling reaktif di antara semua derivate asam karboksilat. Ion halida merupakan gugus pergi yang baik. Terikat pada karbon positif dari gugus karbonil, ion ini lebih mudah ditukargantikan daripada bila terikat pada karbon alkil. Dalam mekanisme umum di bawah ini untuk reaksi antara suatu klorida asam dan suatu nukleofil, perhatikan bahwa penukargantian Cl
2. Reaksi itu
N
⎯ bukanlah penukargantian sederhana seperti sebuah reaksi S terdiri dari dua tahap: (1) adisi nukleofil pada gugus karbonil, disusul oleh (2)
eliminasi ion klorida. Hasil reaksi ini ialah suatu substitusi asil nukleofilik, yang
berarti “substitusi nukleofilik pada suatu karbon asil (RCO −).”
O O O (2) eliminasi (1) adisi
R C Cl Cl R C Cl R C
Nu Nu Nu
Gambar 6. Reaksi antara suatu klorida asam dan suatu nukelofil
(Fessenden dan Fessenden, 1986) E.
Asam Propanoat
Asam propanoat merupakan senyawa golongan karboksilat, dengan rumus struktur C H O . Bobot molekul senyawa ini adalah 74,08; merupakan cairan
3
6
2
berminyak; berbau tajam dan tengik; memiliki bobot jenis 0,99336. Titik lelehnya
F. Tionil Klorida
Tionil klorida memiliki struktur SOCl ; memiliki bobot molekul 118,98;
2
merupakan senyawa tidak berwarna sampai kuning pucat atau kemerahan; berasap; bau menyengat. Memiliki bobot jenis 1,638, titik leleh -104,5ºC, dan titik didih 76ºC. senyawa ini akan terdekomposisi bila dipanaskan di atas 140ºC dan menghasilkan Cl
2 , SO 2 , S
2 Cl 2 . Hidrolisis dengan air membentuk SO 2 dan HCl.
Dapat campur dengan benzen, kloroform, dan karbon tetraklorida (Anonim, 1989).
G. Propionil Klorida
Propionil klorida merupakan salah satu starting material dalam penelitian sintesis nitrofianil ini. Propionil klorida adalah golongan halida asam yang merupakan senyawa derivat asam karboksilat. Halida asam adalah senyawaan organik yang mengandung gugus halokarbonil, mempunyai formula umum RCO- X, dimana X adalah atom halogen (florin, klorin, bromin, iodin, dan astatin) dan R dapat berupa alifatik, alisiklik, aromatik, H, dan sebagainya (Anonim, 2008).
Propionil klorida dapat disintesis dari asam propanoat dan tionil klorida (SOCl
2 ). Reaksi terjadi melalui jalur substitusi nukleofilik asil di mana asam
karboksilat pertama-tama diubah menjadi suatu klorosulfit, sebagai senyawa antara, dengan mengganti gugus –OH pada asam dengan gugus pergi yang jauh lebih baik. Kemudian, klorosulfit bereaksi dengan suatu ion nukleofilik klorida (McMurry, 2003)
Propionil klorida memiliki stuktur kimia C
3 H
5 ClO dengan bobot molekul O
80 C. Propionil klorida mudah terdekomposisi dan terlarut dalam air atau alkohol (Anonim, 1989).
H.
Nitrofurazon
Nitrofurazon adalah suatu imida yang dibuat dari semikarbasida dan aldehid. Gugus nitro adalah pada posisi alfa sehinga diskoneksi C-N menjadi furaldehid yang cukup murah adalah cara yang baik (Warren, cit., Baswara, 2008). Nitrofurazon adalah kristal berbentuk jarum, bewarna kuning, dengan titik
o
leleh 236-240
C, berasa pahit. Bila terpapar udara dalam waktu yang cukup lama, warnanya akan berunah menjadi gelap. Nitrofurazon sangat sedikit larut dalam air (1 : 4200). Sedikit larut dalam alkohol (1 : 590). Larut dalam larutan alkalin dengan warna orange tua. Tidak larut dalam eter, nitrofurazon merupakan antimikrobal dan anti infeksi topikal (Anonim, 1989).
H N NH 2 O N 2 C N C O H O
Gambar 7. Struktur nitrofurazon
Nitrofurazon merupakan senyawa antibiotik turunan nitrofuran yang memiliki spektrum luas terhadap bakteri Gram positif dan negatif. Nitrofurazon dapat disintesis dari starting material 5-nitro-2-furfural diasetat dan semikarbazida HCl dalam suasana sedikit asam (pH 3-4) berdasarkan reaksi pembentukan imin (Baswara, 2008).
I. Elusidasi Struktur
Elusidasi struktur suatu molekul organik dapat menggunakan spektroskopi. Dalam hal ini dapat digunakan spektroskopi ultra violet (UV),
1
13
spektroskopi infra merah (IR), resonansi magnet inti (RMI proton dan karbon), dan spektrometri massa. Dalam hal ini, spektrum UV menguji susunan sistem kromofor dari suatu zat. Spektrum IR dapat memberikan informasi tentang gugus- gugus fungsional yang penting. Berdasarkan spektrum RMI, dapat diketahui penyusunan atom-atom hidrogen dan akhirnya spektrum massa tidak hanya membantu menentukan berat molekul di samping perhitungan rumus molekul saja, tetapi juga petunjuk bagi gugus-gugus fungsional dan penyelidikan kerangka molekul. Dengan demikian penggunaan keempat metode spektroskopi dengan referensi menyempurnakan pemantapan struktur molekul (Samhoedi, cit., Jung, 2001).
Spektroskopi Inframerah (IR)
Penggunaan spektroskopi inframerah pada bidang kimia organik hampir
menggunakan daerah 650 – 4000 cm . Daerah dengan frekuensi lebih rendah 650
cm disebut inframerah jauh dan daerah dengan frekuensi lebih tinggi dari 4000
Bila sinar inframerah dilewatkan melalui cuplikan senyawa organik, maka sejumlah frekuensi diserap sedang frekuensi yang lain diteruskan/ditrans-misikan tanpa diserap. Jika persen transmisi atau persen absorbansi diplotkan terhadap frekuensi maka akan dihasilkan suatu spektrum inframerah (Sastrohamidjojo,
Energi dari kebanyakan vibrasi molekuler akan mengacu pada daerah inframerah pada spektrum elektromagnetik. Vibrasi molekuler bisa dideteksi dan diukur pada spektrum inframerah. Posisi dari suatu gelombang serapan pada spektrum dapat diekspresikan dalam mikron (
µm) atau yang lebih sering dijumpai
dalam bentuk resiprokal dari panjang gelombang (cm ). Daerah spektrum
inframerah berada pada 4000 cm pada akhir frekuensi tinggi dan 625 cm pada akhir frekuensi rendah (Williams dan Fleming, cit., Baswara, 2008). Daerah
antara 1400-4000 cm , bagian kiri spektrum inframerah, merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus-gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh modus uluran atau rentangan.
Daerah di kanan 1400 cm seringkali sangat rumit karena bank modus rentangan maupun modus tekukan mengabsorbsi di situ. Dalam daerah ini biasanya korelasi antara pita dan suatu gugus fungsional spesifik tak dapat ditarik dengan cermat, namun tiap senyawa organik mempunyai serapan yang unik di sini. Oleh karena itu, bagian spektrum ini disebut daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun bagian kiri spektrum nampaknya sama untuk senyawa-senyawa yang mirip, daerah sidikan haruslah pula cocok antara dua spektrum, agar dapat disimpulkan bahwa kedua senyawa itu sama (Fessenden dan Fessenden, 1986).
Inti-inti atom yang terikat oleh ikatan kovalen mengalami getaran (vibrasi) atau osilasi (oscillation), dengan cara serupa dengan dua bola yang terikat oleh suatu pegas. Bila molekul meresap radiasi inframerah, energi yang diserap menyebabkan kenaikan dalam amplitudo getaran atom-atom yang terikat itu. Jadi Energi yang terserap ini akan dibuang dalam bentuk panas bila molekul itu kembali ke keadaan dasar) (Fessenden dan Fessenden, 1986).
Suatu ikatan dalam sebuah molekul dapat mengalami berbagai macam osilasi; oleh karena itu suatu ikatan tertentu dapat menyerap energi pada lebih dari satu panjang gelombang. Misalnya,suatu ikatan O-H menyerap energi pada kira-
kira 3330cm (3,0 µm); energi pada panjang gelombang ini dapat menyebabkan kenaikan vibrasi ulur (stretching vibration) ikatan O-H itu. Suatu ikatan O-H itu
juga menyerap energi pada kira-kira 1250cm (8,0 µm); energi pada panjang gelombang ini menyebabkan kenaikan vibrasi tekuk (bending vibration) (Fessenden dan Fessenden, 1986).
Molekul yang tersusun dari banyak atom mempunyai sangat banyak frekuensi vibrasi. Setiap ragam vibrasi yang berbeda mungkin dapat memberikan pita serapan yang berbeda. Sejumlah vibrasi yang mempunyai frekuensi sama maka pita-pita serapannya akan saling tumpang tindih (Sastrohamidjojo, 2007).
Korelasi antara vibrasi beberapa gugus fungsi dan frekuensi (bilangan gelombang) ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel I. Korelasi antara gugus fungsi dengan frekuensi
Jenis vibrasi Frekuensi (cm
) Intensitas C-H ulur (stretch) 3000 – 2850 tajam
3 (bending) 1450 – 1375 sedang
2 (bending) 1465 sedang
Alkena (stretch) 3100 – 3000 sedang (keluar bidang) 1000 – 650 tajam Aromatik (stretch) 3150 – 3050 tajam (keluar bidang) 900 – 690 tajam Alkuna (stretch) ± 3300 tajam Aldehid 2900 – 2800 lemah 2800 – 2700 lemah C=C Alkena 1680 – 1600 sedang-lemah Aromatik 1600 – 1475 sedang-lemah C
≡C Alkuna 2250 – 2100 tajam C=O Aldehid 1740 – 1720 tajam Keton 1725 – 1705 tajam Asam karboksilat 1725 – 1700 tajam Ester 1750 – 1730 tajam Amida 1670 – 1640 tajam Anhidrida 1810 – 1760 tajam Klorida asam 1800 tajam C-O Alkohol, eter, ester asam 1300 – 1000 tajam Karboksilat, anhidrida O-H Alkohol, fenol Bebas 3650 – 3600 sedang Ikatan –H 3500 – 3200 sedang Asam karboksilat 3400 – 2400 sedang N-H Amida primer & sekunder dan 3500 – 3100 sedang (bending) 1640 – 1550 sedang-tajam C-H Amina 1350 – 1000 sedang-tajam C=N Imina dan oksim 1690 – 1640 lemah-tajam C
≡N Nitril 2260 – 2240 sedang X=C=Y Allena, keten, isosianat, 2270 – 1450 lemah-tajam Isotiosianat NO
2 Nitro 1550 & 1350 tajam
S=O Sulfon, sulfonilklorida 1375 – 1300 tajam Sulfat, sulfonamide 1200 – 1140 tajam C-X Florida 1400 – 1000 tajam Klorida 800 – 600 tajam Bromida, iodide 667
J.
LANDASAN TEORI
Nitrofianil dapat disintesis berdasarkan reaksi substitusi nukleofilik asil (SNA). Dalam hal ini, yang berperan sebagai nukleofil adalah nitrofurazon, yaitu pada gugus amidanya. Nukleofilisitas nitrofurazon dikarenakan adanya lone pair
electron yang terdapat di atom N pada gugus amidanya. Sintesis nitrofianil terjadi
dengan adanya serangan dari gugus amida Nitrofurazon terhadap gugus asil, yaitu pada atom karbon karbonilnya yang bermuatan parsial positif dan akan membentuk ikatan sigma baru.
Gugus asil yang direaksikan berasal dari propionil klorida. Oleh karena ketidaktersediaan propionil klorida di pasaran, maka senyawa ini disintesis dengan mereaksikan asam propanoat dengan tionil klorida.
N
1 H N NH 2 O N 2 C N C O H N N
2
3 O
Gambar 8. Penomoran atom nitrogen pada struktur nitrofurazon
Dalam reaksi sintesis nitrofianil, gugus aktif nitrofurazon yang menyerang propionil klorida adalah gugus N bernomor 3 (N ), dan bukan N yang bernomor 2
3
(N
2 ). Hal ini disebabkan karena gugus N 3 nitrofurazon tidak mengalami resonansi.
Yang mengalami resonansi adalah gugus N
2 , karena gugus N 2 merupakan gugus
yang lebih tersubstitusi dibandingkan dengan N
3 . Substitusi pada N
2
menyebabkan elektron pada N
2 lebih mudah digunakan untuk beresonansi dengan Dalam sintesis nitrofianil, gugus N pada nitrofurazon akan menyerang
3
atom karbon karbonil pada gugus asil dari propionil klorida. Mekanisme reaksinya sebagai berikut:
O O H H H O N NaOH
2 O N O
2 N N O N NH
2 N N Cl
Cl O H O
Propionil klorida Nitrofurazon
H
H O N2 O
N
N NaCl H O2 N O O Nitrofianil
Gambar 9. Mekanisme reaksi sintesis nitrofianil
K.
Hipotesis
Hipotesis yang diharapkan dari penelitian ini adalah nitroianil dapat disintesis dari nitrofurazon dan propionil klorida.
BAB III METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian Penelitian ini termasuk penelitian deskriptif non-eksperimental karena
tidak dilakukan perlakuan terhadap subyek uji dan hanya memaparkan fenomena yang terjadi.
B.
Definisi Operasional Penelitian
1. Starting material: merupakan senyawa yang digunakan dalam sintesis yang merupakan senyawa awal, dalam hal penelitian ini adalah furfural.
2. Molekul target: merupakan senyawa yang diharapkan terbentuk pada penelitian yaitu nitrofianil ((E)-1-((5-nitrofuran-2-il)metilena)-4- propionilsemikarbazida).
C.
Alat dan Bahan Penelitian
1. Alat penelitianSeperangkat alat gelas yang lazim untuk kegiatan sintesis, penangas es, penangas mantel, drupple plate, pompa vakum, pengaduk magnetik, waterbath, pendingin Alihn, neraca analitik, seperangkat alat untuk sistem identifikasi yaitu: spektrofotometer inframerah (Shimadzu IR Prestige 21),
1
spektrofotometer RMI (H RMI JOEL-MY60), dan alat uji titik leleh (Electrothermal).
2. Bahan penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah furfural, asam p- toluensulfonat (Merck, for synthesis), semikarbazida HCl (Merck, for
synthesis), asam propanoat, tionil klorida, etanol (Brataco, teknis), kalium
hidroksida (Brataco, teknis), dimetil formamida (Merck, p.a.), aquades (laboratorium Kimia Organik USD, teknis), dan kertas saring (laboratorium Kimia Organik USD).
D.
Tata Cara Penelitian
1.Sintesis 5-nitro-2-furfuraldiasetat
Campuran asam nitrat pekat (4,3 ml) dan asam sulfat pekat (0,3 ml)
o
ditambahkan bertetes-tetes pada 45 ml asam asetat anhidrida pada suhu -5 C
o
sampai 5
C. Ke dalam larutan ini ditambahkan furfural sebanyak 5,2 ml, dalam kondisi yang sama. Campuran diaduk dalam pendingin es selama 1
o o
jam. Kemudian ditambahkan 40 ml air pada suhu 10 -15
C. Selanjutnya ditambahkan larutan NaOH 25% hingga pH mencapai 3,5-4,5 pada suhu 15°- 25°C. Campuran kemudian dipanaskan pada suhu 50°-55°C selama 1 jam. dilakukan pengadukan konstan. Endapan yang terbentuk dicuci dengan air dingin dan direkristalisasi dengan etanol (Baswara, 2008).
2. Sintesis Nitrofurazon
Sebanyak 3,91 mmol (0,95 g) 5-nitro-2-furfural diasetat dicampur dengan etanol-air (7:9) ditambahkan asam p-toluensulfonat 25% sebanyak 2 tetes hingga pH 3-4 kemudian dipanaskan pada 70°C selama 20 menit. Semikarbazida HCl 8,52 mmol (0,62 g) dilarutkan dalam 3 ml aquades, kemudian ditambahkan dan reaksi dilanjutkan selama 40 menit. Endapan hasil sintesis dicuci dengan aquades, kemudian dicuci dengan alkohol panas. Suspensi disaring dengan corong Buchner panas, kemudian endapan yang tersaring dikeringkan. Endapan tersebut dicuci dengan eter hingga eter hasil cuciannya berwarna jernih dan selanjutnya dikeringkan serta ditimbang (Baswara, 2008).
3. Sintesis Propionil Klorida