Laporan Praktikum Sintesis Metil Salisilat (Methyl Salicylate) PDF

Preview

Summary

Laporan Praktikum Kimia Organik X Sintesis Metil Salisilat Fini Apryanti Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang * Corresponding email : [email protected] [email protected] Masuk 07 Desember 2016; diterima 13 Desember 2016 ABSTRAK Pada pe...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Laporan Praktikum Sintesis Metil Salisilat (Methyl Salicylate) fini apryanti

Related papers Prakt ikum Organik Prischa Haning KIMIA ORGANIK X-2 Sheffara Ismana Laporan Prakt ikum Kimia Organik KELOMPOK II Vanny Efia Triwahyuni 1707111010

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

Sintesis Metil Salisilat Fini Apryanti Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang * Corresponding email : [email protected] [email protected] Masuk 07 Desember 2016; diterima 13 Desember 2016

ABSTRAK Pada percobaan ini, sintesis metil salisilat dilakukan untuk mempelajari prinsip sintesis senyawa ester dan mempraktekkan metode sintesis metil salisilat. Metil salisilat merupakan senyawa ester yang diperoleh dari reaksi esterifikasi antara asam salisilat dengan metanol. Reaksi yang terjadi dibantu oleh katalis asam sulfat (H2SO4) yang akan bereaksi dengan asam salisilat sehingga gugus karboksil terprotonasi. Tahapan selanjutnya, terjadi adisi alkohol dan transfer proton ke gugus karboksil, serta diakhiri dengan deprotonasi dan eliminasi air. Pada akhir reaksi, katalis yang bereaksi dilepaskan kembali dengan penambahan natrium karbonat yang akan mengikat ion hidrogen dari katalis tersebut. Hasil yang diperoleh dari percobaan ini adalah 1,35 gram metil salisilat yang berupa zat cair berwarna orange dalam fasa minyak. Berdasarkan hasil uji sifat kimia, metil salisilat mengalami reaksi saponifikasi dengan penambahan asam kuat NaOH menghasilkan endapan garam metilsalisilat dan metanol. Key word: ester, esterifikasi, metil salisilat, katalis, saponifikasi

ABSTRACT In this experiment, the synthesis of methyl salicylate aims to study the synthesis of the principles and practice ester synthesis method metilsalisilat. Methyl salicylate is an ester compound obtained from the reaction between salicylic acid esterification with methanol. The reaction that occurs is assisted by the catalyst of sulfuric acid (H2SO4) which will react with salicylic acid so protonated carboxyl groups. The next stage, occurs alcohol adduct and proton transfer to the carboxyl group, and ending with deprotonation and elimination of water. At the end of the reaction, the catalyst that reacts released again with the addition of sodium carbonate that will bind the hydrogen ions from the catalyst. Results obtained from these experiments is methyl salicylate in the form of orange-colored liquid substance in the oil phase. Based on the test results of the chemical, methyl salicylate undergo saponification reaction with a strong acid addition salt deposits NaOH produce methyl salicylate and methanol.

Key word: ester, esterification, methyl salicylate, catalyst, saponification

PENDAHULUAN Ester merupakan senyawa turunan asam karboksilat dengan rumus umum RCOOR’. Ester merupakan senyawa turunan dari asam karboksilat dimana ion hidrogen pada gugus hidroksil digantikan oleh radikal hidrookarbon. Ester bersifat volatil dan mudah larut dalam pelarut organik. Ester yang memiliki 3 sampai 5 atom karbon dapat larut dalam air dan selebihnya tidak larut dalam air Ester merupakan satu-satunya senyawa turunan alkana yang dapat mengalami hidrolisis membentuk asam karboksilat dan alkohol. Selain itu, ester dapat Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

1

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

bereaksi dengan amonia membentuk amida dan alkohol; mengalami transesterifikasi dengan alkohol menghasilkan ester yang berbeda; serta bereaksi dengan pereaksi grignard. Ester banyak ditemukan di alam dalam beberapa minyak nabati dan hewani. Senyawa-senyawa ester memiliki aroma harum yang khas dan menyerupai beberapa tumbuhan[1]. Tabel 1. Contoh ester dengan aroma khas tumbuhan[1] Jenis Ester Etil format Isopentil asetat Etil butirat Metil salisilat Propil asetat n-oktil asetat Metil butirat

Tumbuhan Rum Pisang Nanas Sarsaparila Pir Jeruk manis Apel

Reaksi esterifikasi adalah reaksi pembuatan ester dari suatu asam karboksilat dengan suatu alkohol menggunakan katalis asam. Reaksi ini merupakan reaksi dapat balik(reversibel) dimana laju esterifikasi dari suatu asam karboksilat bergantung pada halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Reaksi esterifikasi terdiri dari tiga tahapan, yaitu protonasi gugus karboksil; adisi alkohol dan transfer proton ke gugus karboksil; serta deprotonasi dan eliminasi air[2].

Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

2

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

Gambar 1. Mekanisme reaksi esterifikasi[2] Metil salisilat disebut juga asam-2-hidroksi benzoat metil ester. Metil salisilat adalah suatu senyawa organik yang memiliki cincin aromatik dan merupakan turunan dari metil ester atau asam salisilat. Bentuk fisik metil salisilat adalah cairan berwarna kuning kemerahan dengan bau wintergreen. Metil salisilat merupakan oksidator yang kuat, bersifat asam dan alkalis. Metil salisilat mempunyai rumus molekul C8H8O3, memiliki massa molekul relatif 152,15 g/mol, tekanan uap 5,24, titik didih 214-224 °C, titik leleh -8,6 °C, dan memiliki kelarutan dalam alkohol. Metil salisilat dapat dibuat melalui reaksi kondensasi asam salisilat dan metanol[3].

Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

3

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

Gambar 2. Mekanisme reaksi pembentukan metil salisilat[3] Prinsip kerja metode refluks adalah pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi, namun akan kembali didinginkan pada kondensor sehingga pelarut yang tadinya dalam bentuk uap akan mengembun pada kondensor dan turun lagi ke dalam wadah reaksi sehingga pelarut akan tetap ada selama reaksi berlangsung. Sementara itu, aliran gas N2 diberikan agar tidak ada uap air atau gas oksigen yang masuk, terutama pada senyawa organologam untuk sintesis senyawa anorganik karena sifatnya reaktif[4]. Prinsip eksraksi cair-cair (ekstraksi pelarut) adalah memisakan komponen kimia di antara dua fasa pelarut yang tidak saling bercampur dimana sebagian konponen larut pada fasa pertama dan sebagian larut pada fasa kedua. Lalu kedua fasa zat yang mengandung zat terdispersi dikocok dan didiamkan sampai terjadi pemisahan sempurna hingga terbentuk dua lapisan fasa cair. Ekstraksi cair-cair didasarkan pada perbedaan kelarutan untuk memisahkan komponen suatu campuran dengan mengontak cairan lain[5]. Reaksi esterifikasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut antara lain sebagai berikut[6]: a. Waktu Reaksi Semakin lama waktu reaksi maka kemungkinan kontak antar zat semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika kesetimbangan reaksi sudah tercapai Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

4

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

maka dengan bertambahnya waktu reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil. b. Pengadukan Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan reaksi terjadi sempurna. Sesuai dengan persamaan Arrhenius : dimana, T = Suhu absolut ( ºC) R = Konstanta gas umum (cal/gmol ºK) E = Tenaga aktivasi (cal/gmol) A = Faktor tumbukan (t-1) k = Konstanta kecepatan reaksi (t-1) Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi. Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat penting mengingat larutan minyak-katalis metanol merupakan larutan yang immiscible. c. Katalisator Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar. Pada reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan biasanya menggunakan konsentrasi katalis antara 1- 4 % berat sampai 10 % berat campuran pereaksi. d. Suhu Reaksi Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Bila suhu naik maka harga k makin besar sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar. Saponifikasi adalah reaksi hidrolisis lemak oleh basa kuat yang menghasilkan sabun mentah dan alkhol. Lemak pada reaksi ini umumnya berupa senyawa ester. Saponifikasi disebut juga reaksi penyabunan. Mekanisme reaksi saponifikasi melibatkan kesetimbangan pemutusan ikatan ester oleh basa kuat. Pada tahap pertama, ion hidroksida dari basa kuat menyerang gugus karbonil ester menghasilkan produk intermediet yan g disebut ortoester. Pada tahap ke-dua, terjadi pemutusan alkoksida menghasilkan asam karboksilat. Pada tahap ketiga, asam karboksilat melepaskan ion hidrogen dan menangkap kation dari basa kuat membentuk endapan garam karboksilat. Sementara itu, ion hidrogen akan ditangkap oleh basa konjugat membentuk alkohol. Untuk memisahkan sabun (garam karboksilat) dari alkohol dapat ditambahkan garam NaCl sehingga sabun akan tergumpalkan menjadi sabun padat yang memisah dari alkohol[7].

Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

5

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

Gambar 3. Mekanisme reaksi saponifikasi[7]

METODOLOGI Alat dan bahan Bahan kimia yang digunakan dalam percobaan ini adalah 3,45 gram asam salisilat (C7H6O3, sebagai reaktan), 30 ml metanol (CH2OH, sebagai reaktan), 11 ml asam sulfat (H2SO4, sebagai katalis yang akan mempercepat reaksi), batu didih (untuk mengurangi letupan atau bumping saat campuran direfluks akibat perbedaan titik didih reaktan), 25 ml natrium bikarbonat 5% (NaHCO3, sebagai zat pengekstrak untuk mengikat ion hidrogen dari katalis asam sulfat), dan 1 ml natrium hidroksida 10% (NaOH, untuk menghidrolisis metil salisilat dalam reaksi saponifikasi dan untuk memastikan hasil yang diperoleh adalah metil salisilat). Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah gelas arloji (sebagai tempat untuk menimbang asam salisilat), neraca analitik (untuk menimbang asam salisilat, botol sampel, dan metil salisilat), spatula (untuk membantu memindahkan bahan dan mengaduk), Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

6

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

gelas beaker 250 mL (untuk menampung zat cair sementara), gelas ukur 100 mL (untuk mengukur volume metanol, asam sulfat, dan natrium karbonat), seperangkat alat refluks (untuk merefluks reaktan dan katalis, sehingga memberikan tambahan energi dan mempercepat gerakan molekul sehingga reaksi cepat berlangsung), pipet tetes (untuk menambahkan asam sulfat), dan corong pisah (untuk memisahkan metil salisilat dari air berdasarkan perbedaan massa jenisnya setelah mengekstrak larutan dengan natrium karbonat), tabung reaksi (sebagai tempat untuk uji sifat kimia metil salisilat berupa hidrolisis dengan NaOH 10%), mantel pemanas (untuk memanaskan larutan pada uji sifat kimia metil salisilat), botol vial (untuk menampung metil salisilat hasil sintesis), dan botol semprot (untuk menampung akuades). Prosedur kerja Sintesis metil salisilat Asam salisilat 0,025 mol (3,45 gram) dimasukkan ke dalam labu alas bulat. Metanol (30 ml) ditambahkan ke dalam labu alas bulat. Asam sulfat pekat (11 ml) ditambahkan ke dalam labu alas bulat sedikit demi sedikit sambil digoyangkan. Campuran reaktan tersebut ditambahkan dengan batu didih dan direfluks selama 1 jam. Campuran didinginkan selama kurang lebih setengah jam sampai suhu ruang, kemudian dimasukkan ke dalam corong pisah. Natrium karbonat (25 ml) dimasukkan ke dalam corong pisah. Corong pisah dikocok sambil dibuka krannya setiap beberapa kali pengocokan sampai tidak ada lagi gas yang keluar. Corong pisah dipasang pada statif dan campuran zat di dalamnya dibiarkan sampai membentuk dua lapis fasa (fasa organik dan fasa air). Fasa organik yang berada pada lapisan bawah dikeluarkan dari corong pisah dan ditampung pada botol vial. Fasa organik tersebut adalah metil salisilat. Selanjutnya, metil salisilat ditimbang pada neraca analitik. Uji sifat kimia metil salisilat Metil salisilat (5 tetes) dimasukkan ke dalam tabung reaksi. NaOH (1 ml, 10%) ditambahkan ke dalam tabung reaksi, kemudian dipanaskan selama 5 menit. Selanjutnya diamati perubahan yang terjadi pada campuran metil salisilat dan NaOH. HASIL DAN PEMBAHASAN Sintesis metil salisilat Hasil yang diperoleh pada percobaan ini adalah senyawa metil salisilat sebanyak 1,35 gram dengan rendemen sebesar 35,49%. Persen rendemen ini menunjukkan bahwa dari 100 gram metil salisilat yang seharusnya diperoleh berdasarkan perhitungan reaktan, hanya 35,49 gram yang dapat diperoleh pada percobaan. Rendahnya persen rendemen pada percobaan ini dapat dibebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah katalisator, suhu, pengadukan, maupun waktu reaksi. Apabila keempat faktor tersebut belum diberikan secara optimal, maka reaksi esterifikasi tidak akan berlangsung sempurna sehingga metil salisilat belum tersintesis secara keseluruhan. Metil salisilat berupa zat cair berwarna kuning kemerahan yang berada pada fasa organik (minyak). Metil salisilat diperoleh dari reaksi antara asam salisilat dan metanol dengan bantuan katalis asam sulfat. Melalui pemanasan pada refluks, metil salisilat akan bereaksi terlebih dahulu dengan katalis sehingga gugus karboksilatnya terprotonasi. Kemudian metil salisilat terprotonasi diadisi dengan metanol dan terjadi transfer proton ke gugus karbonil. Pada keadaan ini larutan yang terbentuk masih terlihat satu fasa (homogen) dan berwarna ungu muda. Setelah dilakukan ekstraksi dengan penambahan natrium bikarbonat, maka natrium bikarbonat tersebut akan mengikat ion hidrogen dari katalis Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

7

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

sehingga terjadi deprotonasi dan eliminasi air (natrium karbonat menarik air) yang dibuktikan dengan terbentuknya dua lapis fasa. Lapisan atas adalah fasa air yang mengandung natrium bikarbonat dan katalis. Lapisan bawah adalah fasa organik yang merupakan metil salisilat. Metil salisilat berada pada lapisan bawah karena memiliki massa jenis yang lebih besar dibandingkan massa jenis air, ρmetil salisilat = 1,44 gram/cm3, ρair = 1,00 gram/ cm3[8].

Gambar 4. Mekanisme reaksi pembentukan metil salisilat Uji sifat kimia metil salisilat Berdasarkan hasil uji sifat kimia metil salisilat dengan penambahan natrium hidroksida, terbentuk endapan berwarna putih dengan jumlah yang lebih banyak setelah dipanaskan. Reaksi antara metil salisilat dan natrium hidroksida ini disebut sebagai reaksi saponifikasi (penyabunan). Saponifikasi merupakan reaksi antara lemak (ester) dengan basa kuat yang menghasilkan sabun dan alkohol[9]. NaOH akan terionisasi, dan ion hidroksida akan menyerang gugus karbonil ester menghasilkan intermediet. Kemudian terjadi pemutusan alkoksida menghasilkan asam karboksilat. Asam karboksilat ini nantinya akan melepaskan in hidrogen dan menangkap kation alkali dari basa kuat membentuk garam karboksilat (sabun). Sementara itu, ion hirogen akan ditangkap oleh basa konjugat membentuk alkohol. Pada percobaan ini, metil salisilat merupakan lemaknya dan natrium hidroksida merupakan basa kuatnya. Sementara itu, endapan putih yang terbentuk merupakan sabun (garam metil salisilat) dan filtratnya merupakan metanol. Apabila garam metil salisilat dieliminasi dari filtratnya, maka aroma khas dari larutan akan hilang. Hal itu terjadi karena aroma khas pada larutan merupakan karakter dari metil salisilat.

Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

8

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

Gambar 5. Mekanisme saponifikasi metil salisilat dengan NaOH KESIMPULAN Senyawa ester dapat disintesis dari asam karboksilat dan alkohol dengan katalis asam kuat melalui reaksi esterifikasi. Pada percobaan ini, sintesis senyawa metil salisilat dilakukan dengan mereaksikan asam salisilat dengan metanol dengan bantuan katalis asam sulfat pekat untuk mempercepat reaksi. Esterifikasi dalam pembentukan metil salisitat berlangsung melalui tiga tahapan, yaitu protonasi gugus karboksil; adisi alkohol dan transfer proton ke gugus karboksil; serta deprotonasi dan eliminasi air. Pada akhir reaksi, penambahan natrium bikarbonat berfungsi untuk mengikat H+ dari katalis asam sulfat yang bereaksi dengan reaktan pada awal reaksi. Pada percobaan ini, diperoleh metil salisilat sebanyak 1,35 gram dengan rendemen sebesar 3549%. Metil salisilat merupakan zat cair berwarna kuning kemerahan yang memiliki berat jenis lebih besar dai air. Uji sifat kimia metil salisilat menunjukkan bahwa metil salisilat dapat mengalami reaksi saponifikasi (penyabunan) dengan penambahan basa kuat NaOH membentuk dua fasa, yaitu endapan berwarna putih yang merupakan garam salisilat (sabun) dan cairan tidak berwarna (metanol).

Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

9

Laporan Praktikum Kimia Organik

X

DAFTAR PUSTAKA [1] Hamerton, I., Chemistry of Technology of Cyanate Ester Resins, 2012, Springer Science and Bussiness Media, USA. [2] Freas, Raymond, Benzoic and Tolule Acid with Lower Alcohols, 2016, Eschenbach Printing Company, Amsterdam. [3] Thompson, Robert, Illustrated Guide to Home Chemistry Experiment, 2008, O’Reilly Media Imc., USA. [4] Meijere, Armin de, Sciences of Synthesis : Nouben – Weyl Methods of Molecular Transformations, 2014, Spinger Sciences and Business Media, USA. [5] Hanson, C., Recent Advances in Liquid-Liquid Extraction, 2013, Elsevier, USA. [6] Maharani, Hikmah Nurul, Zuliyana, Pembuatan Metil Ester (Biodiesel) dari Minyak Dedak dan Metanol dengan Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi, 2010, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Semarang. [7] Gebelin, Charles G., Chemistry and Our World, 2005, Wm. C Brown Publishers, USA. [8] Zatz, Joel L., Maria Glaucia Teixeira, Pharmaceutical Calculations, 2013, John Willey and Sons, USA. [9] Kent, James A., Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology, 2013, Springer Science and Bussiness Media, New York.

Finiapryanti_ Pure and Industrial Chemistry_University f Brawijaya

10...