Kelompok 1 - Reaksi Substitusi Elektrofilik Dalam Sintesis C-4-Metoksifenilkaliks [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK 1 KELOMPOK 1 REAKSI SUBSTITUSI ELEKTROFILIK DALAM SINTESIS C-4 METOKSIFENILKALIKS [4] RESORSINARENA



Dosen Pengampu: Dr. Sri Retno Dwi Ariani, M.Si.



Praktikan: Alita Selvi Prihantoro (K3319008) Indah Wahyuni (K3319037) Iqbal Candra Maulana (K3319040) Sahda Nabilah Qurrotul’aini (K3319061)



PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2020



I. JUDUL Reaksi Substitusi Elektrofilik dalam Sintesis C-4-Metoksifenilkaliks [4] Resorsinarena II. TUJUAN Mahasiswa dapat melakukan sintesis senyawa kaliksarena melalui reaksi substitusi elektrofilik aromatik. III. DASAR TEORI Reaksi substitusi elektrofilik aromatik merupakan reaksi dimana satu atau lebih atom hidrogen pada cincin aromatik digantikan oleh elektrofil. Kerapatan elektron π yang tinggi pada inti benzena dapat menyebabkan benzena dapat menarik spesies yang bermuatan positif (elektrofil), sehingga benzena mudah sekali mengalami reaksi substitusi elektrofilik. Sebagian besar reaksi substitusi elektrofilik pada senyawa aromatik terjadi melalui mekanisme ion arenium. Mekanisme tersebut berlangsung dalam dua tahap, yaitu: 1) Serangan elektrofil pada cincin benzena menghasilkan zat antara (intermediet) bermuatan positif yang disebut ion benzenonium. 2) Pelepasan gugus pergi dari ion benzenonium menghasilkan produk. Kaliksarena



(Calixarenes)



merupakan



suatu



kelompok



senyawa



makromolekul siklik yang tersusun atas satuan-satuan senyawa aromatik yang saling terhubung melalui jembatan metina membentuk suatu rongga dengan gugus aktif di dalamnya. Salah satu jenis kaliksarena adalah turunan resorsinol atau kaliks [4] resorsinarena yang dapat disintesis dari resorsinol (atau senyawa turunannya) dan berbagai jenis aldehid, baik alifatik maupun aromatik dengan katalis asam. Jenis aldehid yang berbeda akan menghasilkan struktur jembatan metina yang berbeda yang apada akhirnya akan menghasilkan struktur kaliksarena yang berbeda pula (Tim Dosen Kimia Organik 1, 2020). Pada reaksi substitusi elektrofilik, spesies penyerang dan gugus perginya adalah suatu elektrofil (asam menurut konsep Lewis). Pada dasarnya, perubahan yang terjadi pada reaksi substitusi elektrofilik adalah suatu elektrofil (asam menurut konsep Lewis) membentuk sebuah ikatan baru dengan atom karbon substrat dan salah satu substituen pada karbon tersebut lepas tanpa membawa



pasangan elektronnya. Elektrofilnya dapat berupa ion positif, atau ujung positif suatu dipol, atau dipol terinduksi. Pada mekanisme reaksi substitusi elektrofilik senyawa aromatik, jika spesies penyerang berupa ion positif (misalnya E+), maka serangan pada senyawa aromatik (misalnya benzena) akan menghasilkan karbokation yang tahapan umumnya adalah sebagai berikut.



Senyawa aromatik adalah suatu tipe senyawa yang memperoleh kestabilan cukup banyak oleh delokalisasi elektron phi. Suatu senyawa yang bersifat aromatik harus siklik dan datar (Fessenden, 1986). Reaksi substitusi elektrofilik tidak hanya terjadi



pada senyawa aromatik monosiklik (benzena, fenol,



resorsinol) tetapi juga pada polisiklik (naftalena dan senyawa heteroaromatis seperti finol dan tiofena). Reaksi penting dalam substitusi aromatik elektrofilik antara lain reaksi nitrasi aromatik, halogenasi aromatik, sulfonasi aromatik, asilasi serta alkilasi reaksi Friedel-Crafts (Subandi, 2010). Rongga hidrofobik yang dimiliki menyebabkan kaliks [4] resorsinarena berfungsi sebagai molekul inang dalam sistem inang tamu. Kaliks [4] resorsinarena banyak digunakan sebagai komponen membran elektroda selektif ion perak dan agen pelarut NMR Kiral. Peningkatan pemanfaatan turunan kaliksarena ini dilakukan melalui fungsionalisasi gugus gugus aktifnya (Handayani, 2013). Metode refluks adalah metode ekstraksi cara panas (menurunkan pemanasan dalam prosesnya). Refluks merupakan ekstraksi dengan pelarut pada temperatur titik didihnya selama waktu tertentu dan jumlah tertentu yang relatif konstan dengan adanya pendinginan balik. Prosedur refleks meliputi pencampuran sampel dengan pelarut selektif, pemanasan larutan sampel, kondensasi uap ke dalam campuran atau larutan panas. Dan kedua proses pemanasan serta pendinginan /kondensasi yang berlangsung berulang (Jaya, 2017). Prinsip metode refluks ialah pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi namun akan didinginkan dengan kondensor refluks



dan turun lagi ke dalam reaksi sehingga akan tetap ada selama reaksi berlangsung. Rangkaian alat refluks :



Keterangan dan fungsi alat : 1. Statif untuk menyangga kondensor dan labu alas bulat. 2. Klem untuk menahan labu alas bulat dan kondensor. 3. Labu alas bulat sebagai wadah atau bejana sampel yang akan dipanaskan. 4. Kondensor spiral untuk mendinginkan uap larutan. 5. Selang masuk sebagai penghubung air menuju sirkulator melalui kondensor. 6. Selang keluar sebagai penghubung keluarnya air dari kondensor menuju penampung 7. Sirkulator sebagai alat untuk sirkulasi air. 8. Hot plate unuk memanaskan sampel dalam labu alas bulat. 9. Batu didih untuk mencegah terjadinya bumping. 10. Penampung untuk menampung hasil proses refluks. IV. ALAT DAN BAHAN Alat yang digunakan dalam percobaan reaksi substitusi elektrofilik dalam sintesis C-4 metoksifenilkaliks [4] resorsinarena, yaitu perangkat refluks, kertas saring, pemanas, kaca arloji, tabung reaksi, gelas beker, alat pengaduk, dan temperatur.



Bahan yang digunakan dalam percobaan reaksi substitusi elektrofilik dalam sintesis C-4 metoksifenilkaliks [4] resorsinarena, yaitu resorsinol, etanol absolut, fenilmetoksi benzaldehid, HCl pekat, dan akuades. V.



PROSEDUR KERJA Prosedur kerja pada percobaan reaksi substitusi elektrofilik dalam sintesis C-4 metoksifenilkaliks [4] resorsinarena, yaitu merangkai alat refluks. Kemudian melarutkan 1,36 gram kristal resorsinol 10 mmol kedalam 75 ml etanol absolut. Lalu menambahkan 1,21 ml fenilmetoksi benzaldehid 10 mmol. Mengaduk larutan hingga tercampur. Selanjutnya, menambahkan 1 ml HCl pekat, mengaduknya hingga tercampur rata dan mulai menjalankan proses refluks selama 1 jam sampai terbentuk endapan. Menghentikan proses refluks dan mendinginkannya. Menyaring endapan kemudian mencuci dengan etanol:air = 1:1. Mengeringkan endapan hingga mendapat berat konstan. Menentukan melting point.



VI.



HASIL PENGAMATAN A. Tabel Hasil Pengamatan No.



Cara Kerja



Hasil Pengamatan



1.



Merangkai alat refluks.



• m kristal resorsinol : 1,36 gram



2.



Melarutkan 1,36 gram



• v etanol absolut : 75 ml



kristal resorsinol 10 mmol



• V fenilmetoksi benzaldehid 10



kedalam 75 ml etanol absolut. Lalu



• v HCl pekat : 1 ml



menambahkan 1,21 ml



• m kaliksarena + kertas saring :



fenilmetoksi benzaldehid



3.



4.



mmol : 1,21 ml



0,93 gram



10 mmol.



• m kertas saring : 0,34 gram



Mengaduk larutan hingga



• Suhu pemanasan 115oC



tercampur.



• Etanol absolut : bening



Menambahkan 1 ml HCl



• Fenilmetoksi



pekat, mengaduknya hingga tercampur rata dan mulai menjalankan proses



benzaldehid



:



kuning pudar • Etanol + fenilmetoksi benzaldehid



5.



refluks selama 1 jam



: bening, timbul asap



sampai terbentuk endapan



+ HCl pekat : timbul gelembung • Setelah refluks + pendinginan :



Menghentikan proses refluks dan



6.



endapan putih, filtrat coklat



mendinginkannya.



• Disaring : endapan krem



Menyaring endapan



• Dicuci dengan etanol dan air (1:1)



kemudian mencuci dengan



: endapan putih • Warna awal setelah didiamkan 3



etanol:air = 1:1. 7.



Mengeringkan hingga



endapan



mendapat



berat



hari : krem • Warna setelah meleleh : merah



konstan. 8.



kecoklatan



Menentukan melting point.



• Kristal



resorsinol



:



coklat



mengkilap • Kristal resorsinol + etanol absolut : coklat • Melting point :302oC B. Perhitungan 1. Menentukan volume 4-metoksibenzaldehid m



v = ρ , dimana m : massa resorsinol 𝜌 : massa jenis 4-metoksibenzaldehid 1,36 gram



v = 1,121 gram/ml = 1,2132 ml 2. Menentukan endapan kaliksarena a. m teori = n x Mr, dimana n kaliksarena : 2,5 x 10-3 mol = 2,5 x 10-3 mol x 912 g/mol = 2,28 gram b. m percobaan = (m kaliksarena + kertas saring) – m kertas saring = 0,93 gram – 0,34 gram = 0,59 gram 3. Menentukan rendemen Rendemen



=



(m kaliksarena+kertas saring)−m kertas saring m teori



x 100%



=



0,59 𝑔𝑟𝑎𝑚 2,28 gram



x 100%



= 25,877 % VII.



PEMBAHASAN Percobaan ini berjudul “Reaksi Substitusi Elektrofilik dalam Sintesis C-4Metoksifenilkaliks [4] Resorsinarena” dan memiliki tujuan agar mahasiswa dapat melakukan sintesis senyawa kaliksarena melalui reaksi substitusi elektrofilik aromatik. Prinsip dasar percobaan ini yaitu reaksi substitusi elektrofilik merupakan suatu reaksi organik dimana sebuat atom (biasanya hidrogen) yang hanya terikat pada sistem aromatik diganti dengan elektrofil. Elektrofil adalah reagen yang menyukai atau mencari pusat negative yang memiliki elektron berlebih. Reaksi yang paling umum terjadi pada senyawa aromatik adalah substitusi atom atau gugus lain terhadap hidrogen pada cincin. Reaksi substitusi elektrofilik terjadi pada senyawa aromatis polisiklik seperti naftalena dan senyawa heteroaromatis seperti furon, pirol, dan tiofena. Gambar reaksi umum:



Prinsip kerja percobaan ini yaitu merangkai alat refluks. Kemudian melarutkan 1,36 gram kristal resorsinol 10 mmo yang berwarna coklat mengkilap kedalam 75 ml etanol absolut yang berwarna bening, menghasilkan larutan coklat. Lalu menambahkan 1,21 ml fenilmetoksi benzaldehid 10 mmol yang berwarna kuning pudar. Mengaduk larutan hingga tercampur, menghasilkan larutan bening dan timbul asap. Selanjutnya, menambahkan 1 ml HCl pekat, mengaduknya hingga tercampur rata menghasilkan timbulnya gelembung dan mulai menjalankan proses refluks selama 1 jam sampai terbentuk endapan. Menghentikan proses refluks dan mendinginkannya, terdapat endapan putih dan filtrat coklat. Menyaring endapan yang didapatkan endapan berwarna krem kemudian mencuci dengan etanol:air = 1:1, diperoleh



endapan putih. Selanjutnya endapan yang telah dicuci tadi dikeringkan hingga mendapat berat konstan, warnanya berubah menjadi krem. Saat dilelehkan warnanya berubah menjadi merah kecoklatan. Kemudian diperoleh massa kertas saring dan endapan kalikserena sebesar 0,93 sedangkan massa kertas saringnya sendiri sebesar 0,34 gram serta diperoleh melting point sebesar 302 o



C. Reaksi yang terjadi pada percobaan ini adalah :



4-resorsinol + 4-metoksibenzaldehid



kaliksarena / C-4-metoksifenilkaliks



[4] resorsiarena



Apabila dalam reaksi tersebut dimasukkan jumlah mol masing-masing zat yang bereaksi maka akan dihasilkan:



Berdasarkan perhitungan dan reaksi di atas dapat diketahui bahwa kaliksarena yang dihasilkan sebanyak 2,5 mmol dengan perbandingan koefisien sebagai berikut : resorsinol



:



4



:



4-metoksibenzaldehid 4



:



kaliksarena



:



1



Berdasarkan percobaan diperoleh melting point kaliksarena sebesar 302 oC. Menurut teori, melting point kaliksarena yaitu > 300 oC. Sehingga percobaan ini telah sesuai dengan teori. Sedangkan massa kaliksarena berdasarkan percobaan diperoleh sebesar 0,59 gram. Setelah dilakukan perhitungan diperoleh rendemen sebesar 25,877%. Berdasarkan teori, rendemen yang harus diperoleh adalah 90,35%. Dari percobaan diperoleh kaliksarena bewarna merah kecokelatan sedangkan menurut teori warna kaliksarena yang seharusnya yaitu putih. Oleh karena itu ada beberapa percobaan yang tidak sesuai dengan teori hal ini karena tumpahnya endapan dalam kertas saring dan kurangnya ketelitian saat menyaring endapan. Fungsi penambahan zat dan perlakuan pada percobaan ini adalah : 1.



Etanol berfungsi sebagai pelarut resorsinol.



2.



HCl pekat berfungsi sebagai katalis.



3.



4-metoksibenzaldehid berfungsi sebagai bahan utama atau zat yang akan direaksikan



4.



Resorsinol sebagai bahan yang disintesis.



5.



Campuran etanol dan air digunakan untuk mencuci endapan.



6.



Magnetic stirrer sebagai pengaduk dan mempercepat reaksi pada saat proses refluks



7.



Pencucian endapan menggunakan etanol dan air berfungsi untuk menghilangkan zzat-zat pengganggu yang masih terdapat dalam endapan



8.



Pemasukan endapan ke dalam eksikator berfungsi untuk mengeringkan endapan sehingga dapat memperoleh berat konstan.



VIII.



KESIMPULAN 1. Reaksi substitusi elektrofilik aromatik merupakan reaksi dimana satu atau lebih atom hidrogen pada cincin aromatik digantikan oleh elektrofil. 2. Kaliksarena merupakan suatu kelompok senyawa makromolekul siklik yang tersusun atas satuan-satuan senyawa aromatik yang saling terhubung melalui jembatan metina membentuk suatu rongga dengan gugus aktif di dalamnya. 3. Hasil percobaan: a. Volume 4-metoksibenzaldehid = 1,2132 ml b. Massa kaliksarena = 0,59 gram c. Rendemen = 25,877%, percobaan tidak sesuai teori karena berdasarkan teori, rendemen yang harus diperoleh adalah 90,35%. d. Melting point = 302oC, perobaan sudah sesuai teori karena menurut teori, melting point kaliksarena yaitu > 300 oC. e. Warna kaliksarena = merah kecokelatan, percobaan tidak sesuai teori karena menurut teori warna kaliksarena seharusnya putih. 4. Reaksi yang terjadi: 4-resorsinol + 4-metoksibenzaldehid [4] resorsiarena



kaliksarena / C-4-metoksifenilkaliks



IX. DAFTAR PUSTAKA Fessenden, dkk. (1986). Kimia Organik I. Jakarta : Erlangga Handayani, Desi Suci, dkk. (2013). Sintesis dan Karakterisasi C-4 hidroksi-3Metoksifenilkaliks[4]



Resorsinarena



Sukfonat



Al-Chemy.



Jurnal



Penelitian Kimia. Vol IX (2) Hart atau Suminar Achmadi; (1987), Kimia Organik, Suatu Kuliah Singkat. Jakatra: Penerbit Erlangga. Jaya, Firman. (2017). Produk-produk Lebah Madu dan Hasil Olahannya. Malang : UB Press Morrison & Boyd, 1970., Organic Chemistry, 2nd. Ed., Worth Publishers, Inc. Subandi. (2010). Kimia Organik. Yogyakarta : Dee Publish Tim Dosen Kimia Organik 1. (2020). Petunjuk Praktikum Organik I. Surakarta : Lab Kimia FKIP UNS



X.



LAMPIRAN Empat Laporan Individu Praktikum Kimia Organik I Berjudul Reaksi Substitusi



Elektrofilik



Resorsinarena.



dalam



Sintesis



C-4-Metoksifenilkaliks



[4]