plagiat merupakan tindakan tidak terpuji - core.ac.uk filememperoleh gelar sarjana farmasi (s....

HALAMAN SAMPUL SINTESIS NITROFURAZON DARI 5-NITRO-2-FURFURAL DIASETAT DAN SEMIKARBAZIDA HIDROKLORIDA DENGAN KATALIS ASAM

P-TOLUENSULFONAT

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)

Program Studi Ilmu Farmasi

Oleh :

Georgius Borisdeva Radite Baswara

NIM : 048114078

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2008

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

HALAMAN JUDUL SINTESIS NITROFURAZON DARI 5-NITRO-2-FURFURAL DIASETAT DAN SEMIKARBAZIDA HIDROKLORIDA DENGAN KATALIS ASAM

P-TOLUENSULFONAT

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)

Program Studi Ilmu Farmasi

Oleh :


NIM : 048114078

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2008

ii


iii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING Skripsi

SINTESIS NITROFURAZON DARI 5-NITRO-2-FURFURAL DIASETAT DAN SEMIKARBAZIDA HIDROKLORIDA DENGAN KATALIS ASAM

P-TOLUENSULFONAT

Yang diajukan oleh


NIM : 048114078

Telah disetujui oleh

Pembimbing

Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si.

Tanggal 18 Juli 2008

iii


HALAMAN PENGESAHAN Pengesahan Skripsi Berjudul

SINTESIS NITROFURAZON DARI 5-NITRO-2-FURFURAL DIASETAT DAN SEMIKARBAZIDA HIDROKLORIDA DENGAN KATALIS ASAM

P-TOLUENSULFONAT

Oleh : Georgius Borisdeva Radite Baswara

NIM : 048114078 Dipertahankan di hadapan Panitia Penguji Skripsi

Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Pada tanggal : 29 Juli 2008

Mengetahui Fakultas Farmasi

Universitas Sanata Dharma Dekan

Rita Suhadi, M. Si.

Pembimbing : Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si. Panitia Penguji : tanda tangan 1. Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si. ……………………. 2. Jeffry Julianus, M. Si. ……………………. 3. Christine Patramurti, M. Si. …………………….

iv


v

HALAMAN PERSEMBAHAN

v


vi

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 karya ilmiah

Yogyakarta, 11 Juni 2008

Penulis,


vi


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Georgius Borisdeva Radite Baswara

No mahasiswa : 048114078

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

“Sintesis Nitrofurazon dari 5-Nitro-2-furfural diasetat dan Semikarbazida HCl dengan Katalis Asam p-Toluensulfonat” Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan memublikasikannya di internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kepada saya selama mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal 17 Agustus 2008

Yang menyatakan G. Borisdeva Radite B.


vii

PRAKATA

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya

penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sintesis Nitrofurazon dari

Starting Material 5-nitro-2-furfural diasetat dan Semikarbazida HCl dengan

Katalis Asam p-Toluensulfonat” 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, Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan penghargaan dan ucapan

terima kasih kepada :

1. Lucia Wiwid Wijayanti, M. Si. selaku dosen pembimbing atas bimbingan

dan pengarahannya baik selama penelitian maupun penyusunan skripsi ini.

2. Jeffry Julianus, M. Si. selaku penguji atas segala masukan, kritik, dan

sarannya.

3. Christine Patramurti, M. Si. selaku penguji atas segala masukan, kritik, dan

sarannya.

4. Yohanes Dwiatmaka, M. Si. selaku Kepala Laboratorium Farmasi atas

bantuannya sehingga penulis dapat bekerja di laboratorium dengan lancar.

5. Mas Parlan, Mas Kunto, dan Mas Bimo atas bantuannya selama peneliti

bekerja di laboratorium Kimia Organik, Kimia Analisis, dan Kimia Analisis

Instrumen.

6. Mia, Dewi, Probo, Robby, dan Vita, rekan seperjuangan dalam penelitian ini

yang selalu membantu.

vii


viii

7. Bob, Coco, Fajar, Edvan, dan Elvan, atas kebersamaannya selama di

laboratorium.

8. Ayu, Ika, Lian, Rosa, Sisil, Leo, Adit, Budiarto, Rudi, Ella, Agung, Yoyo,

Robert, Tintus, Rizky, Brian dan teman-teman angkatan 2004 lain yang telah

banyak membantu dan memotivasi.

9. Mbak Ita, Kiki dan Seli, yang banyak membantu penyusunan skripsi ini.

10. Si kecil Toro yang tidak punya ruang sedikit pun di dunia yang luas ini, atas

inspirasi dan kebahagiaan singkat yang diberikan

11. Segenap rekan dan pihak-pihak yang membantu namun tidak dapat

disebutkan satu persatu.

Akhir kata penulis menyadari bahwa karya penulisan skripsi ini jauh dari

sempurna mengingat keterbatasan kemampuan dan pengalaman yang dimiliki.

Oleh karena itu, saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat diperlukan oleh

penulis demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberikan

sumbangsih yang bermanfaat pada perkembangan ilmu pengetahuan.

Yogyakarta 10 Juni 2008

Penulis

viii


ix

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ............................................................................................ i

HALAMAN JUDUL............................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................ vi

PRAKATA............................................................................................................ vii

DAFTAR ISI.......................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

INTISARI PENELITIAN .................................................................................... xvi

ABSTRACT........................................................................................................ xvii

BAB I ...................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

A. Latar Belakang ............................................................................................ 1

1. Permasalahan .......................................................................................... 3

2. Keaslian penelitian .................................................................................. 3

3. Manfaat penelitian................................................................................... 4

B. Tujuan Penelitian ........................................................................................ 4

BAB II..................................................................................................................... 5

PENELAAHAN PUSTAKA .................................................................................. 5

ix


x

A. Nitrofurazon ................................................................................................ 5

1. Reaksi diskoneksi nitrofurazon............................................................... 6

2. Sintesis nitrofurazon (reaksi pembentukan imin) ................................... 6

3. Semikarbazida hidroklorida .................................................................... 8

4. Katalis asam p-toluensulfonat ................................................................. 9

B. Sintesis 5-Nitro-2-furfural Diasetat........................................................... 10

1. Furfural.................................................................................................. 10

2. Reaktivitas cincin furan pada furfural................................................... 12

C. Elusidasi Struktur ...................................................................................... 13

1. Spetroskopi inframerah ......................................................................... 14

2. Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (RMI) ......................................... 16

D. Landasan Teori.......................................................................................... 18

E. Hipotesis.................................................................................................... 20

BAB III ................................................................................................................. 21

METODOLOGI PENELITIAN............................................................................ 21

A. Jenis Penelitian.......................................................................................... 21

B. Definisi Operasional Penelitian ................................................................ 21

C. Alat dan Bahan Penelitian......................................................................... 21

1. Alat penelitian ....................................................................................... 21

2. Bahan penelitian.................................................................................... 22

D. Tata Cara Penelitian .................................................................................. 22

1. Sintesis 5-nitro-2-furfural diasetat ........................................................ 22

2. Sintesis nitrofurazon ............................................................................. 23

x


xi

3. Uji pendahuluan .................................................................................... 23

4. Elusidasi Struktur .................................................................................. 24

E. Analisis Hasil ............................................................................................ 25

1. Data organoleptis .................................................................................. 25

2. Perhitungan rendemen........................................................................... 25

BAB IV ................................................................................................................. 26

HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................................. 26

A. Sintesis 5-Nitro-2-furfural diasetat ........................................................... 26

B. Sintesis Nitrofurazon dan Mekanisme Reaksi .......................................... 28

C. Uji Pendahuluan........................................................................................ 32

1. Uji organoleptis..................................................................................... 32

2. Uji kelarutan.......................................................................................... 33

3. Uji titik lebur ......................................................................................... 33

4. Uji kualitatif nitrofurazon ..................................................................... 34

5. Uji Kromatografi Lapis Tipis................................................................ 35

D. Elusidasi Struktur ...................................................................................... 37

1. Spektroskopi inframerah ....................................................................... 37

2. Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (RMI) ......................................... 42

E. Rendemen.................................................................................................. 46

BAB V................................................................................................................... 47

KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................. 47

A. Kesimpulan ............................................................................................... 47

B. Saran.......................................................................................................... 47

xi


xii

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 48

Lampiran ............................................................................................................... 50

xii


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel I. Korelasi antara gugus fungsi dengan frekuensi ....................................... 15

Tabel II. Perbandingan organoleptis senyawa hasil sintesis dengan nitrofurazon

dan 5-nitro-2-furfural diasetat ................................................................ 32

Tabel III. Perbandingan kelarutan senyawa hasil sintesis dengan kelarutan

nitrofurazon............................................................................................ 33

Tabel IV. Perbandingan interpretasi spektrum 5-nitro-2-furfural diasetat dan

senyawa hasil sintesis............................................................................. 42

Tabel V. Hasil elusidasi struktur senyawa hasil sintesis....................................... 46

xiii


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur nitrofurazon ............................................................................. 5

Gambar 2. Desain diskoneksi nitrofurazon............................................................. 6

Gambar 3. Desain diskoneksi 5-nitro-2-furfuraldehid ............................................ 6

Gambar 4. Reaksi umum pembentukan senyawa imin ........................................... 7

Gambar 5. Adisi amina primer pada senyawa karbonil .......................................... 7

Gambar 6. Proses dehidrasi dan eliminasi proton................................................... 7

Gambar 7. Protonasi amina primer membentuk ion ammonium ............................ 8

Gambar 8. Struktur semikarbazida hidroklorida..................................................... 9

Gambar 9. Struktur asam p-toluensulfonat ........................................................... 10

Gambar 10. Struktur 5-nitro-2-furfural diasetat.................................................... 10

Gambar 11. Reaksi dehidrasi pentosa menjadi furfural (McMurry, 2004)........... 11

Gambar 12. Reaksi aldehid dengan air ................................................................. 11

Gambar 13. Bentuk stabilisasi resonansi dari cincin furan (Hendrickson, 1970). 13

Gambar 14. Proton-proton yang ekivalen secara magnetik dan kimia pada

kloroetana.............................................................................................................. 18

Gambar 15. Reaksi umum sintesis nitrofurazon ................................................... 19

Gambar 16. Reaksi pembentukan asetil nitrit ....................................................... 26

Gambar 17. Proses delokalisasi elektron pada reaksi adisi ion nitronium pada

cincin furan ........................................................................................................... 27

Gambar 18. Pembentukan senyawa 5-nitro-2furfural diasetat.............................. 28

Gambar 19. Hidrolisis senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat menjadi bentuk hidrat

............................................................................................................................... 28

xiv


xv

Gambar 20. Kesetimbangan reaksi antara bentuk hidrat dan bentuk aldehid ....... 29

Gambar 21. Protonasi gugus karbonil aldehid sehingga elektrofilisitasnya

meningkat.............................................................................................................. 30

Gambar 23. Adisi semikarbazida pada 5-nitrofurfuraldehid................................. 31

Gambar 24. Pelepasan proton untuk membentuk senyawa karbinolamin ............ 31

Gambar 25. Proses dehidrasi dan pembentukan ikatan imina .............................. 32

Gambar 26. Perpanjangan gugus kromofor pada nitrofurazon dengan adanya basa

kuat........................................................................................................................ 35

Gambar 27. Hasil pemeriksaan dengan KLT........................................................ 36

Gambar 28. Spektrum inframerah senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat ................ 39

Gambar 29. Interaksi hidrogen intramolekul antara atom O dan H pada

nitrofurazon........................................................................................................... 40

Gambar 30. Spektrum inframerah senyawa hasil sintesis..................................... 41

Gambar 31. Pencacahan tipe proton nitrofurazon................................................. 42

Gambar 32. Spektrum RMI senyawa hasil sintesis (DMSO d6, 60 Hz)............... 44

xv


xvi

INTISARI PENELITIAN

Senyawa nitrofurazon merupakan agen antibakteri nitroheterosiklik yang

efektif terhadap bakteri Gram positif dan Gram negatif. Subtituen metilen hidrazin karboksamida pada posisi C2 menyebabkan aktivitas antibakterinya meningkat dibandingkan dengan antibiotik nitrofuran.

Sintesis nitrofurazon dilakukan dengan mereaksikan senyawa 5-nitrofurfural diasetat dan semikarbazida HCl dengan katalis asam p-toluensulfonat pada suhu 70°C. Senyawa hasil sintesis kemudian diisolasi dan diuji secara kualitatif menggunakan uji organoleptis, uji kelarutan, uji kualitatif nitrofurazon, uji titik leleh, uji kromatografi lapis tipis, elusidasi struktur dengan spektroskopi inframerah, dan spektroskopi resonansi magnet inti. Parameter keberhasilan penelitian ini adalah besarnya rendemen yang didapatkan.

Senyawa yang dihasilkan dari penelitian ini berupa kristal berwarna hijau pucat tidak berbau, larut dalam larutan alkalis, sukar larut dalam alkohol, tidak larut dalam air dan eter. Senyawa ini menunjukkan hasil positif dalam uji kualitatif nitrofurazon, memiliki profil bercak yang berbeda dengan bercak 5-nitro-2-furfural diasetat, dan memiliki titik lebur 229-230°C. Hasil elusidasi struktur dengan spektroskopi inframerah menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis memiliki gugus-gugus fungsional yang sama dengan nitrofurazon, dan dengan spektroskopi RMI menunjukkan bahwa profil proton senyawa hasil sintesis sama dengan profil proton nitrofurazon. Dari hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa nitrofurazon dapat disintesis dengan starting material 5-nitro-2-furfural diasetat dan semikarbazida HCl dengan katalis asam p-toluensulfonat dengan rendemen 46,51%. Kata kunci : nitrofurazon, 5-nitro-2-furfural diasetat, sintesis

xvi


xvii

ABSTRACT

Nitrofurazone is a nitroheterocyclic antibiotic, active against a number of

Gram-negative and Gram positive-bacteria. The methylene hydrazine carboxamide group in C2 position of the furan ring increases it’s activity.

Nitrofurazon was synthesized by reacting 5-nitro-2-furfural diacetate and semicarbazide HCl with p-toluenesulfonic acid catalysist at 70°C. The result was isolated and qualitatively analyzed using organoleptic test, solubility test, qualitative test of nitrofurazone, melting point determination, thin layer chromatography, structure determination using infrared (IR) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Parameter of succeed of this study was the the product’s rendemen.

The result of this study was pale green crystalline solid, odorless, soluble in alkali solution, slightly soluble in alcohol and propilen glycol, insoluble in water and ether. The qualitative test for nitrofurazone showed positive result, and the thin layer chromatography test gave the difference between 5-nitro-2-furfural diacetate’s and the product’s spot. The product’s melting point was 229-230°C. Structure’s elucidation with IR spectroscopy showed that the product’s functional groups was identically with nitrofurazone’s. NMR spectroscopy showed product’s profile of proton was also similar to nitrofurazon’s. Whole complete results concluded that nitrofurazone could be synthetized using 5-nitro-2-furfural diacetate and semikarbazide HCl with p-toluenesulfonic acid catalysist, and gave rendemen for about 46,51%. Keywords : nitrofurazone, 5-nitro-2-furfural diacetate, synthesis

xvii


BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Senyawa nitroheterosiklik, misalnya seperti nitrofuran, nitrotiazol, dan

nitroimidazol, merupakan agen kemoterapetik yang efektif untuk pengobatan

schistosomiasis, amebiasis, dan trichomoniasis pada manusia dan hewan

(Grunberg cit. Wang, Chiu, Muraoka, Michie, and Bryan, 1975). Senyawa-

senyawa nitroheterosiklik ini berperan cukup penting karena resistensi

mikroorganisme terhadap antibiotik β-laktam dan turunan sulfonamida telah

banyak dilaporkan (Jawetz dan Adelderg, 1996). Nitrofurazon termasuk golongan

nitrofuran yang memiliki spektrum luas sebagai agen antibakteri, mencakup

bakteri Gram positif dan Gram negatif dengan pelaporan kasus resistensi yang

jarang.

Dalam konsentrasi yang tinggi, nitrofurazon bersifat bakterisidal,

sedangkan pada konsentrasi yang rendah, nitrofurazon akan bersifat

bakteriostatik. Nitrofurazon efektif terhadap patogen-patogen yang umumnya

menyebabkan infeksi permukaan kulit, termasuk diantaranya Staphylococcus

aureus, Streptococcus, Escherichia coli, Clostridium perfringens, Enterobacter

aerogenes, dan bakteri Proteus (Anonim, 2004). Mekanisme aksi nitrofurazon

belum diketahui secara pasti. Diduga, nitrofurazon bekerja dengan menghambat

beberapa enzim dari bakteri, terutama untuk enzim-enzim yang terlibat di dalam

degradasi glukosa piruvat secara aerob dan anaerob.

1


2

Keberadaan senyawa-senyawa nitroheterosiklik dan turunannya dalam

produk alam sangat langka, untuk itu proses sintesisnya menjadi perlu untuk

dipelajari. Nitrofurazon, suatu turunan nitrofuran, memiliki subtituen metilen

hidrazin karboksamida pada posisi C2 sehingga aktivitas antibakterinya lebih baik

dibanding 5-nitrofurfural. Menurut Warren (1995), nitrofurazon dapat

didiskoneksi pada C=N sehingga didapatkan senyawa 5-nitrofurfural dan

semikarbazida. Senyawa 5-nitrofurfural ini dapat didiskoneksi lagi menjadi

starting material asam nitrat dan furfural. Untuk mencegah terbukanya cincin

furan dalam suasana asam, asam nitrat direaksikan terlebih dahulu dengan asam

asetat anhidrida sehingga membentuk asetil nitrit yang sifatnya lebih mild.

Adanya asam asetat anhidrida ini menyebabkan terjadi reaksi esterifikasi senyawa

hidrat hasil reaksi 5-nitrofurfural dengan air membentuk senyawa 5-nitro-2-

furfural diasetat.

Pada penelitian ini, digunakan furfural sebagai salah satu reaktan.

Furfural dapat diperoleh dari hidrolisis biomassa (tongkol jagung dan sekam padi)

dalam suasana asam. Indonesia sendiri merupakan negara agraris yang sebagian

besar penduduknya adalah petani. Jadi, limbah agrikultur seperti tongkol jagung

dan sekam padi tersedia cukup banyak. Pemanfaatan tongkol jagung dan sekam

padi yang merupakan limbah agrikultur diharapkan dapat meningkatkan nilai

ekonominya, sehingga berperan dalam penemuan jalur sintesis nitrofurazon yang

lebih murah.

Penelitian tentang sintesis nitrofurazon sebelumnya telah dilakukan

dengan berbagai starting material, seperti 5-nitro-2-furfural diasetat dan


3

nitrofurfuraloksim dengan menggunakan HCl dan H2SO4 sebagai katalisator

reaksi (Tehrani, 2003). Penelitian ini juga mengungkapkan bahwa keberadaan

asam yang sangat kuat seperti H2SO4 dan pemanasan berlebihan dapat

mendekomposisi produk yang terjadi.

Menurut Fessenden dan Fessenden (1986), reaksi pembentukan imin dari

aldehid maupun keton bergantung pada pH. Untuk mendapatkan laju reaksi yang

optimum maka pH diatur hingga 3-4. Dalam penelitian ini digunakan katalis asam

p-toluensulfonat (pKa ~-0.6) yang merupakan asam yang lebih lemah dari asam

klorida (pKa ~-7). Penggunaan katalis ini bertujuan untuk mengurangi resiko

terbukanya cincin furan dan terjadinya dekomposisi produk sintesis, sehingga

menghasilkan rendemen yang lebih banyak.

1. Permasalahan

Dari latar belakang di atas, masalah yang muncul dapat dirumuskan

sebagai berikut : apakah senyawa nitrofurazon dapat disintesis dari starting

material 5-nitro-2-furfural diasetat dan semikarbazida HCl dengan katalis asam p-

toluensulfonat?

2. Keaslian penelitian

Sejauh pengamatan peneliti, penelitian tentang sintesis nitrofurazon

dengan katalis asam p-toluensulfonat belum pernah dilakukan. Adapun penelitian

Tehrani (2003) menggunakan katalis asam klorida untuk sintesis nitrofurazon.


4

3. Manfaat penelitian

Penelitian ini bermanfaat dalam menemukan jalur sintesis nitrofurazon

yang baru yaitu dengan penggunaan katalis p-toluensulfonat sehingga diharapkan

akan meningkatkan rendemen sintesis nitrofurazon.

B. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan apakah nitrofurazon dapat

disintesis dari 5-nitro-2-furfural diasetat dan semikarbazida dengan katalis asam

p-toluensulfonat dan mengetahui berapa rendemen produk yang dihasilkan.


BAB II

PENELAAHAN PUSTAKA

A. Nitrofurazon

Golongan nitrofuran adalah senyawaan nitrofuraldehid sintetik yang

bersifat sangat bakterisidal dalam keadaan in vitro bagi banyak kuman Gram-

positif dan Gram-negatif. Sebagian besar nitrofuran tidak dapat dilarutkan dalam

air. 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 berbentuk kristal berwarna kuning pucat, warnanya

semakin gelap dengan paparan cahaya; memiliki titik lebur 236-240°C; berasa

pahit. Nitrofurazon sangat sukar larut dalam air (1:4200), sukar larut dalam etanol

(1:590) dan propilen glikol (1:350); larut dalam larutan basa dengan warna jingga;

praktis tidak larut dalam eter. Nitrofurazon memiliki nilai LD50 (oral) pada tikus

sebesar 0,59 g/kg dan 3,0 g/kg untuk pemberian sub kutan (Anonim, 1989).

OO2N

CH

N

HN

C

O

NH2

Gambar 1. Struktur nitrofurazon

Nitrofurazon merupakan obat yang efektif terhadap beberapa

mikroorganisme Gram positif dan Gram negatif (staphylococci, streptococci,

5


6

dysentery bacillus, colon bacillus, paralyphoid bacyllus, dan lain-lain). Nama lain

obat ini adalah furacin, furacillin, antibioptal, vabrocid, dan lain-lain (Vardanyan

& Hruby, 2006).

1. Reaksi diskoneksi nitrofurazon

Menurut Warren (1995), nitrofurazon dapat disintesis dari 5-nitrofurfural

dan semikarbazida.

O HC NNHCNH2

O

OO2NCH

O

H2NNH

O

NH2

O2N

Nitrofurazon 5-nitrofurfuraldehida semikarbazida

Gambar 2. Desain diskoneksi nitrofurazon

Senyawa 5-nitrofurfuraldehid dapat didiskoneksi lagi menjadi asam nitrat dan

furfural yang relatif murah.

OO2NCH

O

5-nitrofurfuraldehida

O CH

O

HNO3

furfuraldehida asam nitrat

Gambar 3. Desain diskoneksi 5-nitro-2-furfuraldehid

2. Sintesis nitrofurazon (reaksi pembentukan imin)

Reaksi sintesis nitrofurazon adalah reaksi pembentukan imin. Suatu

aldehid apabila direaksikan dengan suatu amina primer akan membentuk senyawa

imin, yaitu senyawa yang mengandung gugusan C=N.


7

O

CHR R NH2

HCH

OH

NH2RH2O

RHC NH

Gambar 4. Reaksi umum pembentukan senyawa imin

Mekanisme untuk pembentukan imina pada hakekatnya merupakan

proses dua tahap. Tahap pertama adalah adisi amina nukleofilik pada karbonil

yang bermuatan positif parsial, yang diikuti dengan lepasnya proton dari nitrogen

dan diperolehnya proton oleh oksigen.

Tahap 1, adisi :

R C

O

R R' NH2

cepatR C R

O

NH2R'

cepatC

OH

R R

NHR'

Gambar 5. Adisi amina primer pada senyawa karbonil

Tahap 2 adalah protonasi gugus OH, yang kemudian dapat lepas sebagai air dalam

suatu reaksi eliminasi.

Tahap 2, eliminasi :

R2C

OH

NHR'

Hcepat

R2C

OH2

NHR'

Hlambat

R2C NHR'

Hcepat

R2C NR'

imina

Gambar 6. Proses dehidrasi dan eliminasi proton

Pembentukan imina adalah suatu reaksi yang tergantung pada pH. Pada

tahap pertama, adisi amina takterprotonkan yang bebas pada gugus karbonil akan

sulit terjadi karena konsentrasi amina bebas menjadi sangat kecil (dapat


8

diabaikan). Jika hal ini terjadi, tahap adisi yang biasanya cepat ini akan menjadi

lambat dan benar-benar menjadi tahap penentu laju dalam rentetan reaksi tersebut.

Reaksi amina primer dalam asam :

R NH2 H R NH3

tidak nukleof ilik

Gambar 7. Protonasi amina primer membentuk ion ammonium

Tahap kedua reaksi itu adalah eliminasi gugus OH yang terprotonkan

sebagai air. Tidak seperti tahap pertama (adisi amina) laju tahap kedua meningkat

dengan bertambahnya konsentrasi asam. Hal ini disebabkan karena -OH

merupakan suatu basa kuat gugus pergi yang jelek, sedangkan -OH2+ merupakan

suatu basa lemah dan gugus pergi yang baik. Bertambahnya keasaman akan

mengakibatkan tahap 2 akan berjalan lebih cepat, tetapi tahap 1 akan menjadi

lebih lambat. Sebaliknya, menurunnya keasaman menyebabkan tahap 1 lebih

cepat dan tahap 2 menjadi lebih lambat (Fessenden dan Fessenden, 1985).

Tehrani (2003) membuktikan bahwa nitrofurazon dapat disintesis dari 5-

nitro-2-furfural diasetat dan semikarbazida HCl dengan katalis asam sulfat dan

asam klorida dengan rendemen berkisar antara 79-92 %. Dalam penelitian tersebut

juga diungkapkan bahwa adanya asam kuat dan waktu reaksi yang panjang dapat

mengakibatkan dekomposisi produk yang terjadi.

3. Semikarbazida hidroklorida

Semikarbazida hidroklorida merupakan salah satu starting material

dalam penelitian ini. Semikarbazida hidroklorida adalah senyawa derivat urea


9

dimana satu gugus amida pada urea digantikan oleh residu dari hidrazin. Garam

hidroklorit dari semikarbazida berbentuk kristal berwarna putih, dengan titik leleh

175°C dan sangat mudah larut di dalam air.

H2NC

NH

O

NH3 Cl

Gambar 8. Struktur semikarbazida hidroklorida

Senyawa ini digunakan dalam preparasi bahan-bahan farmasetik

termasuk antibakteri golongan nitrofuran (furazolidon, nitrofurazon, nitro-

furantoin) dan senyawa lainnya. Semikarbazon merupakan bentuk keton dari

semikarbazida yang didapatkan dari reaksi kondensasi antara suatu keton atau

aldehid dengan semikarbazida (Anonim, 2008).

4. Katalis asam p-toluensulfonat

Katalis merupakan suatu bahan yang dapat meningkatkan laju reaksi

kimia tanpa diubah dalam keseluruhan kimia, namun tidak berarti tidak terlibat

dalam reaksi. Katalis akan berada dalam bentuk yang sama sebelum dan sesudah

reaksi berlangsung. Pada penelitian ini digunakan katalis asam para-

toluensulfonat.

Asam para-toluensulfonat memiliki rumus struktur C7H8O3S. Kristal

asam p-toluensulfonat berbentuk seperti pasir; tidak berwarna; dalam bentuk

cairan berwarna gelap atau tidak berwarna; bersifat sangat mudah larut air dan

sangat higroskopis. Asam p-toluensulfonat digunakan dalam pembuatan pewarna,

obat, dan bahan-bahan kimia lainnya (Anonim, 2003).


10

CH3S

O

O

HO

Gambar 9. Struktur asam p-toluensulfonat

B. Sintesis 5-Nitro-2-furfural Diasetat

Senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat merupakan salah satu starting

material dari sintesis nitrofurazon. Tehrani (2003) pernah melakukan sintesis

senyawa ini menggunakan furfural dan asam nitrat dalam asam asetat anhidrida

dengan katalis asam sulfat.

OO2N

H

HC

O

O

C

C

O

CH3

O

CH3

H

Gambar 10. Struktur 5-nitro-2-furfural diasetat

1. Furfural

Furfural (C4H3OCHO) memiliki bobot molekul 96,06; merupakan cairan

jernih, tidak berwarna, tetapi dapat dengan segera berubah menjadi coklat

kemerahan. Furfural dalam kadar rendah larut dalam air; larut dalam etanol dan

eter. Penyimpanan furfural harus dalam wadah tertutup rapat dan tidak tembus

cahaya (Anonim, 1995). Furfural dapat dibuat dari dehidrasi gula pentosa, yang

dapat ditemukan dalam sekam gandum dan tongkol jagung (McMurry, 2004).

Suharto, Pudjiono, dan Susanto (2007) juga pernah melakukan sintesis furfural


11

dengan bahan baku tandan kosong sawit yang banyak tersedia sebagai limbah

agrikultur.

C5H10O5

H3O

OCHO

pentosa furfural

Gambar 11. Reaksi dehidrasi pentosa menjadi furfural (McMurry, 2004)

Furfural merupakan suatu aldehid. Gugus karbonil pada aldehid bersifat

polar, dengan elektron-elektron dalam ikatan sigma dan ikatan pi. Elektron dalam

ikatan pi tersebut sangat mudah tertarik ke oksigen yang bersifat elektronegatif.

Selain pengaruh atom elektronegatif yang menyebabkan suatu molekul menjadi

polar, kepolaran juga ditentukan oleh momen dipol yang merupakan ukuran

terhadap derajad kepolaran. Momen ikatan dan tetapan dielektrik ikut menentukan

suatu molekul termasuk polar atau nonpolar (Fessenden dan Fessenden, 1986).

Suatu aldehid bereaksi dengan air dan menghasilkan 1,2-diol atau

geminal (gem)-diol (gambar 4). Reaksi hidrasi ini bersifat reversibel dimana suatu

gem-diol dapat mengeliminasi air untuk membentuk aldehid kembali.

R C

O

H

HR C

H

OH

OH

suatu aldehida suatu gem-diol

H2O

Gambar 12. Reaksi aldehid dengan air

Kesetimbangan reaksi antara gem-diol dan aldehid tergantung pada

struktur dari senyawa karbonilnya. Meskipun kecenderungan pada kesetimbangan

adalah membentuk senyawa karbonil untuk alasan sterik, namun untuk beberapa


12

aldehid sederhana cenderung akan membentuk gem-diol. Senyawa gem-diol atau

hidrat yang bersifat stabil juga dikenal, namun lebih bersifat kekecualian. Kloral

hidrat dan formalin adalah contoh senyawa gem-diol atau hidrat yang stabil

(McMurry, 2004; Fessenden dan Fessenden, 1986).

Adisi nukleofilik (air) pada suatu aldehid berjalan lambat dalam air

murni. Adanya katalis asam maupun basa dapat mempercepat laju reaksi tanpa

mengubah kesetimbangan (McMurry, 2004).

2. Reaktivitas cincin furan pada furfural

Cincin furan akan mengalami reaksi subtitusi elektrofilik aromatik

karena furan termasuk senyawa aromatik. Cincin furan memiliki 6 elektron π

dalam sistem terkonjugasi pada orbital p yang saling tumpang tindih. Pada

umumnya heterosiklik bersifat lebih reaktif terhadap elektrofil dibandingkan

dengan cincin benzena. Halogenasi, nitrasi, sulfonasi, dan asilasi Friedel-Crafts

dapat berlangsung apabila berada dalam kondisi reaksi yang tepat. Dibandingkan

dengan pirola dan tiofena, furan merupakan heterosiklik yang lebih reaktif

(McMurry, 2004).


13

O

E

(α)O

E

HO

E

HO

E

H

O

E

(β)O

E

H

O

E

H (memiliki bentukstabilisasi resonansiyang lebih sedikit)

Gambar 13. Bentuk stabilisasi resonansi dari cincin furan (Hendrickson, 1970)

Reaksi substitusi cenderung terjadi pada posisi α, karena reaksi pada

posisi α ini akan membentuk stabilisasi resonansi yang lebih banyak daripada

substitusi pada posisi β.

Suatu heterosiklik akan menjadi senyawa yang sangat reaktif apabila

tidak memiliki gugus penarik elektron (-NO2, -COR, -COOH, dan lain-lain).

Karena reaktivitasnya yang tinggi maka keberadaan elektrofil lemah atau bahkan

asam kuat dapat menyebabkan destruksi cincin furan (Hendrickson, Cram, and

Hammond, 1970).

C. Elusidasi Struktur

Elusidasi struktur suatu molekul organik dapat menggunakan

spektroskopi. Dalam hal ini dapat digunakan spektroskopi ultra violet (UV),

spektroskopi infra merah (IR), resonansi magnet inti (NMR 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 NMR, dapat diketahui

penyusunan atom-atom hidrogen dan akhirnya spektrum massa tidak hanya


14

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).

1. Spetroskopi inframerah

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, 2007).

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-1). Daerah spektrum

inframerah berada pada 4000 cm-1 pada akhir frekuensi tinggi dan 625 cm-1 pada

akhir frekuensi rendah (Williams dan Fleming, 1980). Daerah antara 1400-4000

cm-1, 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-1

seringkali sangat rumit karena bank modus rentangan maupun modus tekukan

mengabsorbsi di situ. Dalam daerah ini biasanya korelasi antara pita dan suatu


15

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).

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-1) Intensitas C-H ulur (stretch) 3000 – 2850 tajam -CH3 (bending) 1450 – 1375 sedang -CH2 (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


16

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 amina (stretch) 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 NO2 Nitro 1550 & 1350 tajam S=O Sulfon, sulfonilklorida 1375 – 1300 tajam Sulfat, sulfonamida 1200 – 1140 tajam C-X Florida 1400 – 1000 tajam Klorida 800 – 600 tajam Bromida, iodida 667

2. Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (RMI)

Spektroskopi resonansi magnet inti (RMI) didasarkan pada penyerapan

gelombang radio oleh inti-inti tertentu dalam molekul organik, apabila molekul ini

berada dalam medan magnet yang kuat.

Dalam suatu spektrum RMI, posisi serapan oleh sebuah proton

bergantung pada kuat netto medan magnet lokal yang mengitarinya. Medan lokal

ini merupakan hasil medan terapan H0 dan medan molekul terimbas yang

mengitari proton itu dan berlawanan dengan medan terapan. Jika medan imbasan

di sekitar proton itu relatif kuat maka medan itu melawan H0 dengan lebih kuat

dan diperluas medan terapan yang lebih besar untuk membawa proton itu agar

beresonansi. Dalam hal ini, proton itu dikatakan terperisai (shielded) dan


17

absorbsinya terletak di atas medan dalam spektrum. Atau sebaliknya jika medan

imbasan di sekitar proton itu relatif lemah, maka medan yang dipakai juga lemah

dan membawa proton ini ke dalam resonansi. Proton itu dikatakan tidak terperisai

(deshielded) dan absorbsinya muncul di atas medan.

Terperisai dan tak-terperisai merupakan istilah relatif. Untuk

memperoleh pengukuran yang kuantitatif diperlukan suatu titik rujukan

(referensi). Senyawa yang dipilih sebagai rujukan adalah tetremetilsilana (TMS),

yang proton-protonnya menyerap pada ujung kanan spektrum RMI.

Atom hidrogen dalam suatu senyawa organik selalu terikat dengan ikatan

sigma, baik pada atom karbon, oksigen, atau atom lain.Medan magnet luar akan

menyebabkan elektron-elektron sigma ini beredar, akibatnya adalah timbulnya

medan magnet molekular kecil yang melawan H0.

Karena medan imbasan melawan medan luar, maka proton yang terikat

secara sigma ini terperisai. Diperlukan kuat medan luar sedikit lebih besar untuk

mengalahkan efek medan imbasan, agar dapat membawa proton tersebut ke dlam

resonansi; oleh karena itu, proton itu menyerap di atas medan dibandingkan

dengan suatu proton hipotesis yang telanjang. Kuat medan imbasan bergantung

pada rapatan elektron di dekat atom hidrogen di dalam ikatan sigma. Makin besar

rapatan elektron, akan makin besar medan imbasan.

Medan magnet yang terimbas oleh elektron pi bersifat berarah

(directional, yakni tak simetris). Karena efek medan molekular yang diimbas oleh

lektron pi bergantung pada arah, maka efek ini disebut efek anisotropik. Efek

anisotropik terjadi sebagai tambahan pada medan-medan molekular yang selalu


18

ada, yang diimbas oleh elektron-elektron ikatan sigma. Adanya medan imbasan

dari elektron pi yang searah dengan medan magnet luar H0 akan membuat proton

menjadi lebih tak terperisai dan menyerap lebih jauh di bawah medan.

Proton yang berada dalam lingkungan magnetik dalam sebuah molekul,

mempunyai geseran kimia yang sama dalam spektrum RMI. Proton-proton

semacam itu disebut proton ekivalen secara magnetik. Proton yang berada dalam

lingkungan magnetik yang berbeda, akan mempunyai geseran kimia yang berbeda

dan dikatakan proton tak ekivalen.

Proton yang ekivalen secara magnetik secara spektroskopi RMI biasanya

sama seperti proton ekivalen secara kimia. Dalam kloroetana, ketiga proton metil

adalah ekivalen secara magnetik dan juga ekivalen secara kimia. Apabila

disubstitusi dengan atom lain, misalnya brom, akan didapatkan satu produk yaitu

1-bromo-2-kloroetana, tidak peduli proton mana yang disubstitusi (Fessenden dan

Fessenden, 1986).

H C

H

CH2Cl

H

Br C

H

H

CH2Clekivalen

Jika H sembarang digantikanoleh Br, hanya diperolehsatu senyawa bromo

Gambar 14. Proton-proton yang ekivalen secara magnetik dan kimia pada kloroetana

D. Landasan Teori

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


19

semikarbazida HCl dalam suasana sedikit asam (pH 3-4) berdasarkan reaksi

pembentukan imin.

OO2NCH(AcO)2

NHCNH2

HO H

CO2N N NHCNH2

H2N

O

5-nitrofurfural diasetat semikarbazida nitrofurazon

O

Gambar 15. Reaksi umum sintesis nitrofurazon

Reaksi pembentukan imin adalah reaksi antara suatu aldehid dengan

amina primer dalam suasana asam. Keasaman merupakan faktor yang penting

dalam proses reaksi ini. Apabila terlalu asam maka nukleofilisitas amina

berkurang sehingga lebih sulit untuk bisa menyerang atom C karbonil. Sedangkan

apabila terlalu basa maka elektrofilisitas atom C karbonil berkurang karena atom

O karbonil tidak terprotonasi.

Data hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya menunjukkan

bahwa dengan katalis asam kuat, seperti asam sulfat (pKa ~-9), serta proses

pemanasan dengan suhu tinggi dalam waktu yang lama justru dapat

mendekomposisi produk yang terjadi sehingga dapat mengurangi rendemen. Oleh

karena itu pada penelitian ini digunakan katalis asam yang lebih lemah dibanding

asam sulfat yaitu asam p-toluensulfonat (pKa~ -0,6). Dengan demikian penelitian

ini bertujuan untuk membuktikan apakah sintesis nitrofurazon dari 5-nitro-2-

furfural diasetat dengan katalis asam p-toluensulfonat dapat memberikan

rendemen yang lebih besar dibandingkan dengan dengan katalis asam sulfat.


20

E. Hipotesis

Nitrofurazon dapat disintesis dari 5-nitro-2-furfural diasetat dan

semikarbazida HCl dengan katalis asam p-toluensulfonat.


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Penelitian ini termasuk penelitian deskriptif non-eksperimental karena

tidak dilakukan manipulasi terhadap subyek uji dan hanya dipaparkan fenomena

yang terjadi yang tidak terdapat hubungan sebab akibat.

B. Definisi Operasional Penelitian

1. Starting material: merupakan senyawa yang digunakan dalam sintesis yang

merupakan senyawa awal, dalam hal penelitian ini adalah senyawa 5-nitro-2-

fufuraldiasetat dan semikarbazida HCl.

2. Katalis: merupakan senyawa yang digunakan untuk meningkatkan laju reaksi

kimia. Dalam penelitian ini digunakan asam p-toluensulfonat.

3. Molekul target: merupakan senyawa yang diharapkan terbentuk pada

penelitian yaitu nitrofurazon.

C. Alat dan Bahan Penelitian

1. Alat penelitian

Seperangkat 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 KLT, seperangkat

instrumen untuk analisis dan identifikasi yaitu: spektrometer inframerah

21


22

(Shimadzu IR Prestige 21), spektrometer RMI (H1 NMR JOEL-MY60), dan alat

uji titik leleh (Electrothermal).

2. Bahan penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah furfural (Merck, GR

for synthesis), asam nitrat (Simac, extra pure), asam sulfat (Merck, p.a.), asam

asetat anhidrida (AnalaR, analytical grade), asam p-Toluensulfonat (Merck, for

synthesis), semikarbazida HCl (Merck, for synthesis), 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, teknis).

D. Tata Cara Penelitian

1. Sintesis 5-nitro-2-furfural diasetat

Campuran asam nitrat pekat (4,3 ml) dan asam sulfat pekat (0,3 ml)

ditambahkan bertetes-tetes pada 45 ml asam asetat anhidrida pada suhu -5oC

sampai 5oC. Ke dalam larutan ini ditambahkan furfural sebanyak 5,2 ml, dalam

kondisi yang sama. Campuran diaduk dalam pendingin es selama 1 jam.

Kemudian ditambahkan 40 ml air pada suhu 10o-15oC. 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. Untuk isolasi produk,

campuran didinginkan pada suhu 10°-15°C sambil dilakukan pengadukan

konstan. Endapan yang terbentuk dicuci dengan air dingin dan direkristalisasi

dengan etanol.


23

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.

3. Uji pendahuluan

a. Uji organoleptis. Hasil sintesis diamati bentuk, warna, dan bau.

b. Uji kelarutan. Dalam tabung reaksi, kurang lebih 10 mg serbuk hasil

sintesis ditetesi aquades hingga kurang lebih 1 ml, bila perlu dilakukan

pengojogan, jika belum larut ditambahkan aquades sampai kurang lebih 2 ml.

Setelah selesai dengan aquades lakukan prosedur yang sama untuk pelarut etanol,

eter dan larutan basa (piridin).

c. Uji titik lebur. Sedikit serbuk hasil sintesis diisikan kedalam tabung

kapiler kemudian dimasukan pada thermophan dengan suhu 220oC (dibawah titik

lebur teoritis nitrofurazon yaitu 236-240oC). Kristal diamati dan dicatat suhu pada

saat pertama hingga semua kristal melebur dengan kenaikan suhu 0,5oC tiap

menit.


24

d. Uji kualitatif nitrofurazon. Sejumlah kristal senyawa hasil sintesis

dilarutkan dalam campuran basa (KOH) 10 mg, alkohol 1 ml, dan

dimetilformamida hingga 10 ml. Warna ungu dari larutan menunjukkan adanya

nitrofurazon.

e. Uji Kromatografi Lapis Tipis. Uji kromatografi lapis tipis dilakukan

dengan sistem fase diam silika gel GF 254 dan dengan fase gerak kloroform,

metanol, ammonia (60:24:3). Senyawa hasil sintesis dan salah satu starting

material (5-nitrofurfural diasetat) sebagai pembanding dilarutkan dengan pelarut

dimetilformamida kemudian ditotolkan ± 10 μl. Plate silika dielusi dalam

chamber hingga 10 cm dari titik penotolan. Visualisasi bercak dengan sinar UV

254 dan UV 365 nm.

4. Elusidasi Struktur

Proses elusidasi struktur senyawa hasil sintesis dengan spektroskopi

inframerah dan resonansi magnet inti pada penelitian ini dilakukan oleh petugas

laboratorium kimia organik Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada,

Yogyakarta. Prinsip kerjanya secara umum adalah sebagai berikut.

a. Spektroskopi inframerah . Sampel sebanyak kurang lebih 0,5-1,0

mg dicampur homogen dengan kurang lebih 100 mg KBr, lalu dikempa dan

dibuat tablet kemudian diukur dengan spektrometer inframerah.

b. Spektroskopi resonansi magnet inti (RMI). Sampel sebanyak

kurang lebih 10-50 mg dimasukkan ke dalam tabung dan ditambah pelarut

heksadeuterio-dimetilsulfoksida {(CD3)2SO} serta 0,5-1,0 tetes tetrametilsilana

(TMS) sebagai standar internal. Sel sampel berupa tabung kecil silindris


25

diletakkan diantara kutub-kutub magnet. Sel sampel dipusingkan, kemudian

didapatkan sinyal resonansi dari spektrometer RMI.

E. Analisis Hasil

1. Data organoleptis

a. Pemeriksaan kemurnian senyawa hasil sintesis berdasarkan

1). Data uji titik lebur

2). Data uji kelarutan

3). Data uji KLT

b. Identifikasi struktur senyawa hasil sintesis berdasarkan

1). Spektrum Inframerah

2). Spektrum Resonansi Magnetik Inti

3). Spektrum Ultra Violet

2. Perhitungan rendemen

Rendemen =berat senyawa hasil percobaan

berat senyawa secara teoritisx 100%


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis 5-Nitro-2-furfural diasetat

Senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat dapat disintesis dengan mereaksikan

furfural dengan campuran asam nitrat nitrat dan asam sulfat dalam anhidrida

asetat berdasarkan reaksi nitrasi. Proses pencampuran dilakukan bertetes-tetes

dalam suhu rendah karena sifat dari asam sitrat dan asam sulfat yang eksotermis

sehingga panas pencampuran yang dihasilkan sangat tinggi. Adanya pendinginan

eksternal dapat mengurangi panas pencampuran yang terjadi.

Apabila asam-asam kuat seperti asam nitrat dan asam sulfat direaksikan

secara langsung dengan furfural dapat menyebabkan terbukanya cincin furan.

Penambahan asam asetat anhidrida dapat membentuk asetil nitrit dengan asam

nitrat sehingga membuat suasana reaksi menjadi lebih mild dan kemungkinan

terbukanya cincin furan semakin kecil.

O

O O

HNO3

H2SO4

O

O

NO2 CH3COOH H2O

asam asetat anhidrida asam nitrat asetil nitrit asam asetat

Gambar 16. Reaksi pembentukan asetil nitrit

Ion nitronium yang dihasilkan dari campuran asam nitrat dan asam sulfat

dalam asam asetat anhidrida akan diserang oleh elektron pi dari cincin furan.

Berdasarkan reaktivitas cincin furan, maka gugus nitro akan terikat pada atom C

posisi α. Hal ini disebabkan karena delokalisasi elektron yang dihasilkan apabila

26


27

gugus nitro terikat pada atom C posisi α lebih besar daripada jika gugus nitro

terikat pada atom C posisi β (gambar 18). Energi yang digunakan pada proses

reaksi akan semakin kecil. Suatu senyawa akan cenderung akan melalui reaksi

dimana tingkatan energi pada bentuk transisinya paling rendah, oleh sebab itu

maka gugus nitro akan terikat pada atom C posisi α bukan β.

CHO

furfural

CHOO2N CH

OO2NCH

OO2N

O

O O O

H

CHO

O

O2N

CHO

O

O2N

H

AcO NO2

AcO NO2

Gambar 17. Proses delokalisasi elektron pada reaksi adisi ion nitronium pada cincin furan

Adanya air hasil sebagai produk dari reaksi pembentukan ion nitronium

dapat menyebabkan sebagian senyawa 5-nitrofurfuraldehid berubah menjadi

bentuk hidrat atau gem-diol. Senyawa ini dapat teresterifikasi karena adanya sisa

asam asetat anhidrida dan anion dari garam asetil nitrit, sisa asam (H2SO4), serta

dengan adanya pemanasan menjadi senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat (gambar

18).

Keberadaan sisa asam setelah proses nitrasi harus dihilangkan, karena

dapat mengakibatkan terbukanya cincin furan. Untuk itu endapan yang terbentuk

dinetralkan dengan natrium bikarbonat. Setelah didapat filtrat yang netral, produk

direkristalisasi dengan etanol agar diperoleh senyawa yang murni.


28

OO2N CH

O

OO2N HCOH

OH

H2OOO2N HC

O

O

C

O

C

O

5-nitrofurfural (5-nitrofuran-2-il)metandiol 5-nitro-2-furfural diasetat

2AcO

Gambar 18. Pembentukan senyawa 5-nitro-2furfural diasetat

B. Sintesis Nitrofurazon dan Mekanisme Reaksi

Nitrofurazon disintesis berdasarkan reaksi pembentukan imin dari

aldehid dan amina primer. Senyawa 5-nitrofurfuraldehid berfungsi sebagai

sumber aldehid (elektrofil) dan senyawa semikarbazida sebagai sumber amina

primer (nukleofil). Pada penelitian ini, senyawa 5-nitrofurfuraldehid yang

digunakan berada dalam bentuk ester yaitu 5-nitro-2-furfural diasetat. Dalam air

dan suasana asam serta dengan adanya pemanasan, senyawa ini dapat terhidrolisis

menjadi bentuk geminal-diol atau hidrat.

OO2NCH

O

O

C

O

C

O

CH3

CH3

OO2NH2O, H

HO

OH 2 CH3COOH

Gambar 19. Hidrolisis senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat menjadi bentuk hidrat

Bentuk hidrat ini cenderung tidak stabil, adanya cincin furan yang

merupakan gugus aromatis dapat membantu menstabilkan muatan positif pada

atom C karbonil pada aldehid. Dengan kata lain, cincin furan memiliki efek


29

induksi positif, artinya memiliki kecenderungan seolah-olah mendonorkan

elektronnya ke atom C karbonil. Hal ini mengakibatkan kesetimbangan akan

bergeser ke bentuk aldehid atau cenderung akan membentuk 5-nitrofurfural

daripada bentuk hidrat. Untuk itu pada penelitian ini 5-nitrofurfural diasetat

dilarutkan terlebih dahulu dengan campuran pelarut (air dan alkohol) selama

kurang lebih 20 menit. Selain untuk memberikan waktu untuk proses pelarutan 5-

nitrofurfural diasetat, juga untuk hidrolisis dan konversi dari bentuk hidrat

menjadi bentuk aldehid.

OO2N

HO

OHOO2N CH

O

H2O

Gambar 20. Kesetimbangan reaksi antara bentuk hidrat dan bentuk aldehid

Katalis yang digunakan pada penelitian ini adalah asam p-toluensulfonat

yang bersifat asam. Katalis ini merupakan asam yang lebih lemah (pKa ~ -0,6)

dibandingkan HCl (pKa ~ -7) maupun H2SO4 (pKa ~ -9), namun memiliki

beberapa keuntungan. Pertama, asam p-toluensulfonat tidak bersifat eksotermis

sehingga memudahkan pengendalian suhu dalam proses pencampuran reaktan.

Kedua, akibat dari keasaamannya yang lebih lemah, maka kemungkinan terjadi

dekomposisi produk oleh asam p-toluensulfonat akan semakin kecil. Sehingga

memungkinkan untuk mendapatkan rendemen nitrofurazon yang lebih banyak.

Adanya katalis asam ini berfungsi untuk memprotonasi atom oksigen pada gugus


30

karbonil aldehid, sehingga elektrofilisitas atom C karbonil akan semakin

meningkat.

OO2NCH

O

H OO2NCH

OH

OO2NCH

OH

Gambar 21. Protonasi gugus karbonil aldehid sehingga elektrofilisitasnya meningkat

Penambahan katalis dilakukan dengan cara bertetes-tetes hingga pH

mencapai 3-4. Pada pH ini reaksi pembentukan imin akan berjalan optimal

(Fessenden dan Fessenden, 1986). Apabila terlalu asam (pH < 3) maka amina

primer pada semikarbazida dapat ikut terprotonasi, sehingga kehilangan sifat

nukleofilisitasnya.

HN NH2

H NH3

tidak nukleof ilik

H2NC

O

NH

H2NC

O

Gambar 22. Protonasi amina primer pada semikarbazida

Pada pH yang tinggi (pH > 4) tahap protonasi dari aldehid akan berjalan

sangat lambat, sehingga laju reaksi menjadi sangat lambat. Pada pH 3-4 sebagian

amina akan terprotonkan, tetapi sebagian lain tidak sehingga dapat menjadi

nukleofil dan menyerang atom C karbonil yang telah terprotonasi, sehingga laju

reaksi keseluruhan menjadi optimal.

Senyawa semikarbazida yang digunakan pada penelitian ini berada dalam

bentuk garamnya, yaitu semikarbazida HCl. Senyawa ini berada dalam bentuk


31

garamnya untuk meningkatkan kelarutannya dalam air. Senyawa yang terlarut

dalam air akan mempercepat laju reaksi karena akan memperbesar kemungkinan

tumbukan antarpartikel reaktan.

Semikarbazida merupakan suatu basa Lewis, dapat mendonorkan

elektronnya pada suatu elektrofil. Amina primer pada semikarbazida dapat

mendonorkan elektron bebasnya untuk membentuk ikatan dengan 5-

nitrofurfuraldehid.

OO2NCH

OH

H2NNH

O

NH2

OO2NCH

OH

NH2NHCNH2

O

Gambar 23. Adisi semikarbazida pada 5-nitrofurfuraldehid

Karena mendonorkan sepasang elektron bebas untuk berikatan dengan gugus

aldehid pada 5-nitrofurfuraldehid maka atom N pada semikarbazida menjadi

bermuatan positif. Untuk itu atom tersebut akan melepaskan satu atom H untuk

menstabilkan diri sehingga membentuk senyawa karbinolamin yang bersifat

netral. Proses adisi nukleofilik ini berjalan relatif cepat

OO2NCH

OH

NH2NHCNH2

O

OO2NCH

OH

NHNHCNH2

O

H

Gambar 24. Pelepasan proton untuk membentuk senyawa karbinolamin

Tahap reaksi berikutnya adalah eliminasi air yang berlangsung relatif

lebih lambat dari tahap adisi. Gugus alkohol pada senyawa karbinolamin

menangkap satu atom H sehingga menjadi gugus pergi yang lebih baik yaitu –


32

OH2+. Proses eliminasi air ini diikuti dengan lepasnya proton dari amina dan

membentuk senyawa imina.

OO2NCH

OH

NHNHCNH2

O

H OO2NCH

OH2

NHNHCNH2

O

OO2N HC NHNHCNH2

H2O

O

H OO2N HC NNHCNH2

O

Gambar 25. Proses dehidrasi dan pembentukan ikatan imina

C. Uji Pendahuluan

1. Uji organoleptis

Uji organoleptis dilakukan untuk mengetahui bentuk, warna, dan bau dari

senyawa hasil sintesis. Perbandingan organoleptis senyawa hasil sintesis dengan

organoleptis 5-nitro-2-furfural diasetat dipaparkan pada tabel berikut.

Tabel II. Perbandingan organoleptis senyawa hasil sintesis dengan

5-nitro-2-furfural diasetat

Organoleptis Senyawa hasil sintesis 5-Nitro-2-furfural diasetat Bentuk kristal kristal Warna hijau pucat cokelat Bau tidak berbau tidak berbau

Data organoleptis di atas menunjukkan antara senyawa hasil sintesis

dengan 5-nitro-2-furfural diasetat, terdapat perbedaan warna antara kedua

senyawa. Perbedaan warna ini dapat disebabkan karena telah terjadi perubahan


33

struktur senyawa dari 5-nitro-2-furfural diasetat yang berwarna cokelat menjadi

senyawa yang berwarna kehijauan. Sehingga mengarahkan kesimpulan bahwa

senyawa hasil sintesis sudah merupakan senyawa yang berbeda dengan 5-nitro-2-

furfural diasetat.

2. Uji kelarutan

Uji kelarutan dilakukan untuk mengetahui kelarutan senyawa hasil

sintesis dalam berbagai pelarut dibandingkan dengan senyawa 5-nitro-2-furfural

diasetat.

Tabel III. Perbandingan kelarutan senyawa hasil sintesis dengan kelarutan nitrofurazon

Pelarut Senyawa hasil sintesis 5-Nitro-2-furfural diasetat Air praktis tidak larut praktis tidak larut Etanol sangat sukar larut larut Eter praktis tidak larut larut Piridin (basa) larut larut

Data kelarutan pada tabel III menunjukkan bahwa kelarutan senyawa hasil sintesis

berbeda dengan 5-nitro-2-furfural diasetat pada kelarutan dalam pelarut etanol dan

eter. Menurut literatur, agen-agen antibiotik golongan nitrofuran memang tidak

larut dalam air dan eter. Hal ini mengarahkan kesimpulan bahwa senyawa hasil

sintesis adalah senyawa nitrofurazon.

3. Uji titik lebur

Uji titik lebur dilakukan untuk mengetahui titik lebur senyawa hasil

sintesis. Sebagai hasil penelitian biasanya dilaporkan berupa jarak lebur (melting

range). Hasilnya dibandingkan dengan jarak lebur nitrofurazon yang terdapat


34

pada literatur (235°-240°C). Hasil pengukuran menunjukkan bahwa jarak lebur

senyawa hasil sintesis adalah 229°-230°C. Data jarak lebur ini menunjukkan

bahwa jarak lebur dari senyawa hasil sintesis berada di bawah jarak lebur

nitrofurazon. Hal ini diduga karena alat dan kondisi percobaan mungkin berbeda

dengan yang terdapat dalam literatur. Namun apabila dilihat dari selisih rentang

jarak leburnya, menurut Mackenzie (1967), senyawa hasil sintesis merupakan

senyawa yang murni. Hal ini ditunjukkan dari selisih 1°C dari rentang titik lebur

pengukuran.

4. Uji kualitatif nitrofurazon

Uji kualitatif nitrofurazon dilakukan menurut United States

Pharmacopeia, caranya dengan melarutkan sedikit kristal nitrofurazon dalam

campuran KOH dalam etanol dengan dimetilformamida. Hasil positif ditunjukkan

dengan warna ungu. Dalam penelitian ini terbentuk warna ungu yang berarti

terdapat nitrofurazon dalam senyawa hasil sintesis.

Adanya basa kuat (KOH) dapat mengabstraksi proton dari amina pada

gugus hidrazin sehingga menyebabkan adanya perpanjangan gugus kromofor.

Gugus auksokrom (–NH2) yang terikat pada kromofor juga dapat mengintensifkan

warna yang terbentuk.


35

OO2N HC N N C

O

NH2

H

OHOO2N H

C N N C

O

NH2 H2O

Gambar 26. Perpanjangan gugus kromofor pada nitrofurazon dengan adanya basa kuat

Keterangan :

: gugus kromofor : gugus auksokrom

5. Uji Kromatografi Lapis Tipis

Uji kromatografi lapis tipis (KLT) dilakukan untuk mengetahui

kemurnian dari senyawa hasil sintesis dan dibandingkan dengan 5-nitro-2-furfural

diasetat. Uji KLT menggunakan fase diam silika gel GF 254 dan fase gerak

kloroform, metanol, dan ammonia (60:24:3) dengan jarak rambat 10 cm dari

penotolan. Visualisasi bercak dilakukan di bawah sinar UV 254 nm dan 365 nm

(Anonim, 2005). Sebenarnya penggunaan silika gel G sebagai fase diam pun

sudah cukup dalam uji KLT ini, karena nitrofurazon sudah merupakan senyawa

yang berwarna, sehingga tanpa visualisasi dengan UV 254 dan 365 nm pun sudah

dapat terlihat. Namun prosedur ini ditempuh untuk memperjelas penampakan

bercak yang terjadi, baik bercak dari senyawa hasil sintesis maupun dari pengotor

apabila ada.


36

A

B

Gambar 27. Hasil pemeriksaan dengan KLT

Keterangan: A = 5-nitro-2-furfural diasetat (pembanding) B = senyawa hasil sintesis Fase diam = silika gel GF 254 Merck®

Fase gerak = kloroform : metanol : ammonia = 60 : 24: 3 (Anonim, 2005)

Senyawa nitrofurazon tidak berfluoresensi pada paparan sinar UV, hal ini

disebabkan karena strukturnya yang tidak rigid. Adanya cincin furan yang

aromatik menyebabkan sinar UV pada bercak akan diabsorbsi oleh senyawa hasil

sintesis sehingga sinar UV tersebut tidak dapat mencapai indikator fluoresensi dan

mengakibatkan bercak tidak berpendar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

terdapat bercak warna kuning yang tidak berfluorensensi pada paparan sinar UV

254 nm dan 365 nm dengan latar belakang fluoresensi hijau terang. Hasil KLT

mengarahkan suatu kesimpulan bahwa senyawa hasil sintesis sudah murni karena

pada penotolan hanya terdapat satu bercak saja. Dari gambar 27 juga dapat


37

diketahui bahwa senyawa hasil sintesis menunjukkan bercak warna kuning dengan

Rf 0,55 sedangkan senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat sebagai pembanding tidak

menampakkan bercak. Hal ini membuktikan bahwa senyawa hasil sintesis sudah

merupakan senyawa yang berbeda dengan 5-nitro-2-furfural diasetat.

D. Elusidasi Struktur

Proses elusidasi struktur yang dilakukan meliputi spektroskopi

inframerah (IR) dan spektroskopi resonansi magnet inti (RMI). Spektroskopi IR

bertujuan untuk mengetahui gugus-gugus fungsional yang terdapat pada senyawa

hasil sintesis, sekaligus membandingkannya dengan gugus-gugus fungsional pada

starting material. Spektroskopi RMI bertujuan mengetahui profil proton dari

senyawa hasil sintesis.

1. Spektroskopi inframerah

Gugus-gugus fungsional pada senyawa hasil sintesis dapat dianalisis

dengan spektroskopi inframerah. Gambar 28 dan 30 menunjukkan hasil elusidasi

senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat dan senyawa hasil sintesis dengan

spektroskopi inframerah. Tabel IV memaparkan perbandingan spektrum senyawa

5-nitro-2-furfural diasetat sebagai starting material dan senyawa hasil sintesis.

Dari spektrum inframerah senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat didapatkan

6 profil pita representatif yang menunjukkan gugus-gugus fungsional pada

senyawa tersebut. Pita A yang melebar di sekitar 3400 cm-1 menunjukkan adanya

vibrasi dari gugus O-H, sedangkan pada senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat tidak


38

terdapat gugus O-H. Kemungkinan munculnya pita vibrasi ini disebabkan oleh

adanya H2O yang terikat pada pelet KBr pada saat preparasi.

Cincin furan ditunjukkan dengan adanya serapan dari vibrasi ulur C-H

yang berada dalam gugus aromatis pada 3132 cm-1 (pita B). Kesimpulan tentang

adanya cincin furan diperkuat dengan adanya serapan yang tajam dan kuat pada

1226 cm-1 dari vibrasi ulur gugus eter (C-O-C) dalam cincin beranggota lima (pita

D). Pita C menunjukkan vibrasi ulur gugus karbonil pada ester dengan serapan

yang tajam dan kuat pada 1759 cm-1. Sedangkan pita vibrasi ulur gugus asetat (C-

C(=O)-O) tumpang tindih dengan pita vibrasi gugus eter (pita D). Pada gambar

tampak bahwa pita D (1226 cm-1) tersebut sedikit melebar ke arah bilangan

gelombang yang lebih kecil. Gugus nitro ditunjukkan oleh pita E1 dan E2. Gugus

nitro memang memberikan dua serapan karena memiliki dua tipe vibrasi ulur

yaitu simetris (pada 1334 cm-1) dan asimetris (1512 cm-1).


39

A

B

C D

Gambar 28. Spektrum inframerah senyawa 5-nitro-2-furfural diasetat

Keterangan : A = pita vibrasi ulur gugus O-H sekitar 3448 cm-1

B = pita vibrasi ulur gugus C-H dalam cincin furan sekitar 3132 cm-1

C = pita vibrasi ulur gugus C=O ester sekitar sekitar 1759 cm-1

D = pita vibrasi ulur gugus CC(=O)O sekitar 1226cm-1 yang tumpang tindih dengan pita vibrasi ulur gugus eter (C-O-C) dalam cincin furan sekitar 1200 cm-1

E1 = pita vibrasi ulur asimetris gugus NO2 sekitar 1512 cm-1 E2 = pita vibrasi ulur simetris gugus NO2 sekitar 1334 cm-1

Dari data hasil analisis spektrum inframerah senyawa hasil sintesis,

didapatkan 6 profil pita representatif yang menginformasikan gugus-gugus

fungsional pada senyawa hasil sintesis. Pita A (ungu) sekitar 3433 cm-1

membuktikan adanya serapan dari gugus N-H pada amida primer. Pita vibrasi ini

tumpang tindih dengan vibrasi ulur interaksi hidrogen intramolekuler atom O dan

H dari nitrofurazon sehingga pita yang tampak menjadi melebar.


40

O HC

NN

CNH2

O

O2N

H

Gambar 29. Interaksi hidrogen intramolekul antara atom O dan H pada nitrofurazon

Adanya pita B (hijau tua) pada 3271-3194 cm-1 semakin membuktikan

keberadaan gugus N-H dari amida, yaitu gugus N-H amida sekunder. Kesimpulan

tentang adanya gugus amida ini diperkuat dengan adanya vibrasi tekuk N-H amida

primer pada profil pita C (hijau muda) yang tumpang tindih dengan vibrasi ulur

gugus C=O dan amida sekunder pada pita D (biru) yang tumpang tindih dengan

vibrasi ulur -NO2. Vibrasi N-H kibasan ke luar bidang juga ditemukan pada

bilangan gelombang 732 cm-1 (pita G).

Pita C yang memiliki intensitas tajam pada 1689 cm-1 menunjukkan

vibrasi ulur C=O dari gugus amida. Adanya gugus –NO2 pada senyawa hasil

sintesis ditunjukkan dengan serapan pita E (oranye) pada bilangan gelombang

1543 cm-1 (asimetris) dan 1350 cm-1 (simetris). Adanya ikatan imina pada

senyawa hasil sintesis ditunjukkan pada pita F (merah) yang memberikan serapan

dengan intensitas cukup tajam pada 1473 cm-1. Pita G (merah muda)

menunjukkan vibrasi ulur gugus eter dalam suatu sistem siklik. Hal ini

membuktikan bahwa terdapat cincin furan pada senyawa hasil sintesis.


41

BC

DE

F

G

H

Gambar 30. Spektrum inframerah senyawa hasil sintesis

Keterangan : A = pita vibrasi ulur gugus N-H amida primer yang tumpang tindih dengan interaksi

hidrogen gugus O-H sekitar 3433 cm-1

B = pita vibrasi ulur gugus N-H amida sekunder sekitar 3271-3194 cm-1

C = pita vibrasi ulur gugus C=O amida sekitar 1689 cm-1

D = pita vibrasi tekuk gugus N-H amida sekunder sekitar 1600-1620 cm-1

E = pita vibrasi ulur gugus NO2 sekitar 1543cm-1 dan 1350 cm-1

F = pita vibrasi ulur gugus C=N sekitar 1473 cm-1

G = pita vibrasi ulur gugus eter siklis sekitar 1149 cm-1

H = pita vibrasi kibasan ke luar bidang gugus N-H sekitar 732 cm-1

Hasil elusidasi struktur senyawa hasil sintesis dengan spektroskopi

inframerah menunjukkan bahwa gugus-gugus fungsi tertentu yang terdapat pada

senyawa hasil sintesis seperti amida dan imina tidak terdapat pada 5-nitro-2-

furfural diasetat. Hal ini berarti senyawa hasil sintesis merupakan senyawa yang

berbeda dengan senyawa awal. Dari hasil elusidasi struktur tersebut juga

menunjukkan bahwa gugus-gugus fungsi yang terdapat pada nitrofurazon


42

ditemukan dalam senyawa hasil sintesis. Hal ini mengarahkan kesimpulan bahwa

senyawa hasil sintesis adalah nitrofurazon.

Tabel IV. Perbandingan interpretasi spektrum 5-nitro-2-furfural diasetat dan senyawa hasil sintesis

Gugus fungsi 5-Nitro-2-furfural diasetat Senyawa hasil sintesis karbonil ada ada

cincin furan ada ada nitro ada ada

amida tidak ada ada imina tidak ada ada

2. Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (RMI)

Keberadaan tipe-tipe proton yang berbeda dari senyawa hasil sintesis

dapat diidentifikasi dengan spektoskopi resonansi magnet inti. Nitrofurazon

memiliki 5 tipe proton dengan pencacahan tipe proton (gambar 32) sebagai

berikut: proton metinil pada ikatan imina (A) akan menunjukkan puncak singlet

pada spektrum dan akan memberikan serapan di bawah medan karena merupakan

proton yang terikat pada karbon yang berhibridisasi sp2.

O HCO2N N

NC

O

N

H

H

H

H H

A B CD E

Gambar 31. Pencacahan tipe proton nitrofurazon

Dua proton pada cincin furan (B dan C) merupakan dua proton yang

tidak ekivalen. Hal ini disebabkan karena subtituen pada posisi cis pada kedua


43

proton berbeda. Gugus NO2 pada posisi cis terhadap proton B bersifat menarik

elektron sehingga karena pengaruh induksi tersebut, kerapatan elektron pada

proton B lebih rendah daripada proton C. Hal ini mengakibatkan proton B lebih

tidak terperisai dan akan menyerap lebih di bawah medan dibanding proton C.

Proton B dan C akan memberikan puncak doublet karena terikat pada gugus

metinil yang saling berikatan secara langsung. Proton pada amina sekunder pada

gugus hidrazin (D) akan menunjukkan puncak singlet. Dua proton pada amida (E)

merupakan proton yang ekivalen, pada spektrum akan ditunjukkan dengan puncak

singlet. Proton E akan memberikan serapan di atas medan karena kedua proton

tersebut paling terperisai. Hasil elusidasi dengan spektroskopi RMI ditunjukkan

pada gambar 32 dan tabel V.

Hasil integrasi luas area di bawah kurva merepresentasikan perbandingan

jumlah proton yang dimiliki senyawa hasil sintesis. Sesuai dengan hasil elusidasi

senyawa hasil sintesis, perbandingan proton A:B:C:D:E senyawa hasil sintesis

adalah 1:1:1:1:2. Data ini sesuai dengan profil proton senyawa nitrofurazon.

Pada data spektrum RMI terdapat 6 sinyal puncak, 5 sinyal merupakan

proton senyawa hasil sintesis dan 1 sinyal yang terletak di paling atas medan

merupakan sinyal proton dari TMS (tetrametilsilana). Jumlah sinyal ini sesuai

dengan pencacahan proton pada nitrofurazon secara teoritis. Data tersebut dapat

diinterpretasikan sebagai berikut : sinyal puncak A mewakili proton A, yaitu

proton yang terikat pada C=N. Proton ini menyerap di paling bawah medan yaitu

pada δ sekitar 7,9 ppm, karena terikat pada karbon yang berhibridisasi sp2.

Adanya medan imbasan yang searah dengan medan magnet luar H0 dari elektron


44

pi pada ikatan C=N akan membuat proton yang terikat atom karbon menjadi tak

terperisai oleh efek anisotropik dan menyerap lebih jauh di bawah medan. Hasil

integrasi luas area di bawah kurva sinyal A menunjukkan bahwa jumlah

protonnya adalah 1.

Gambar 32. Spektrum RMI senyawa hasil sintesis (DMSO d6, 60 Hz)

Keterangan : A = sinyal singlet pada δ sekitar 7,9 ppm menunjukkan 1 proton pada gugus C-H B = sinyal doublet pada δ sekitar 7,8 ppm menunjukkan 1 proton pada gugus C4-H furan C = sinyal doublet pada δ sekitar 7,2 ppm menunjukkan 1 proton pada gugus C3-H furan D = sinyal singlet pada δ sekitar 6,5 ppm menunjukkan 1 proton pada gugus N-H amida E = sinyal singlet pada δ sekitar 3,3 ppm menunjukkan 2 proton pada gugus NH2 amida

Sinyal doublet B (δ sekitar 7,8 ppm) dan C (δ sekitar 7,2 ppm)

menunjukkan bahwa sinyal puncak tersebut merupakan proton-proton yang

terdapat pada cincin furan. Sinyal B yang lebih tidak terperisai menunjukkan


45

proton B dan sinyal C menunjukkan proton C. Proton B menunjukkan geseran

kimia yang lebih besar (lebih jauh ke bawah medan) daripada proton C karena

adanya gugus penarik elektron nitro (NO2) yang terikat pada posisi cis sehingga

kerapatan elektron pada proton tersebut semakin kecil dan semakin tidak

terperisai. Proton-proton ini cenderung menyerap di bawah medan karena adanya

efek anisotropik. Karena berada pada cincin furan yang merupakan senyawa

aromatik, maka terjadinya delokalisasi elektron pada cincin menyebabkan adanya

medan magnet imbasan yang searah dengan medan magnet luar H0, sehingga

mengakibatkan proton-protonnya lebih tidak terperisasi dan menyerap di bawah

medan dibanding proton-proton alkil. Hasil integrasi luas area di bawah kurva B

dan C menunjukkan bahwa jumlah masing-masing proton B dan C adalah 1.

Sinyal D pada δ sekitar 6,5 ppm menunjukkan proton dari amida sekunder

(proton D). Proton ini lebih menyerap di bawah medan dibandingkan dengan

proton amida primer (proton E) karena adanya atom dan gugus yang

elektronegatif yang terikat pada atom N. Hasil integrasi luas area di bawah kurva

sinyal D menunjukkan bahwa jumlah protonnya adalah 1.

Sinyal E pada δ sekitar 3,3 ppm menunjukkan proton E yang menyerap di

paling atas medan. Hal ini disebabkan karena atom N berhibridisasi sp3 dan

cenderung lebih terperisai dibandingkan proton-proton yang lain. Hasil integrasi

luas area di bawah kurva sinyal E menunjukkan bahwa jumlah protonnya adalah

2, hal ini membuktikan bahwa sinyal E memang merepresentasikan proton-proton

pada gugus amida primer.


46

Tabel V. Hasil elusidasi struktur senyawa hasil sintesis dengan spektroskopi RMI

Jenis proton δ (jumlah proton, splitting) Proton atom C pada imina sekitar 7,9 ppm (1, singlet) Proton atom C no. 4 dalam cincin furan sekitar 7,8 ppm (1, doublet) Proton atom C no. 3 dalam cincin furan sekitar 7,2 ppm (1, doublet) Proton gugus amida sekunder sekitar 6,5 ppm (1, singlet) Proton gugus amida primer sekitar 3,3 ppm (2, singlet)

Hasil elusidasi struktur senyawa hasil sintesis dengan spektroskopi RMI

menunjukkan bahwa profil tipe proton nitrofurazon sama dengan profil tipe

proton dari senyawa hasil sintesis. Hasil elusidasi dengan spektroskopi RMI ini

memperkuat kesimpulan dari hasil uji pendahuluan dan elusidasi dengan

spektroskopi inframerah, yaitu bahwa senyawa hasil sintesis merupakan

nitrofurazon.

E. Rendemen

Rendemen yang dihasilkan pada sintesis nitrofurazon dari 5-nitro-2-

furfural diasetat dan semikarbazida HCl dengan katalis asam p-toluensulfonat

adalah 46,51 %. Rendemen ini lebih kecil apabila dibandingkan dengan sintesis

nitrofurazon menggunakan katalis asam sulfat maupun asam klorida. Hal ini dapat

disebabkan karena asam p-toluensulfonat merupakan asam yang lebih lemah

daripada asam klorida dan asam sulfat sehingga kadar H+ yang dihasilkan lebih

kecil. Jadi meskipun dengan katalis asam p-toluensulfonat dapat mengurangi

degradasi produk, tetapi dengan katalis ini membutuhkan waktu reaksi yang lebih

lama dibandingkan dengan katalis asam sulfat dan asam klorida.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Senyawa nitrofurazon dapat disintesis dari 5-nitro-2-furfural diasetat dan

semikarbazida hidroklorida dengan katalis asam p-toluensulfonat dengan

rendemen sebesar 46,51%. Kesimpulan ini diperkuat dengan hasil dari uji-uji

yang telah dilakukan. Hasil-hasil dari uji pendahuluan dan elusidasi struktur

dengan spektroskopi inframerah dan RMI menunjukkan kesimpulan bahwa

senyawa hasil sintesis merupakan senyawa nitrofurazon.

B. Saran

Dilakukan optimasi temperatur dan lama waktu proses reaksi agar

diperoleh kondisi optimal untuk sintesis nitrofurazon dengan katalis asam p-

toluensulfonat sehingga menghasilkan rendemen yang lebih tinggi.

47


DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1989, The Merck Index, 11th edition, 1044, Merck & Co. Inc., New Jersey.

Anonim, 1995, Farmakope Indonesia IV, 1158, Departemen Kesehatan Republik

Indonesia, Jakarta Anonim, 2003, http://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1870.pdf, diakses

tanggal 19 Mei 2008 Anonim, 2005, United States Pharmacopeia 28 The National Formulary, 1383,

United State Pharmacopeial Convention Inc., Rockville Anonim, 2008, http://chemicalland21.com/lifescience/phar/SEMICARBAZIDE%

20HYDROCHLORIDE.htm, diakses tanggal 23 April 2008 Fessenden, R.J. dan Fessenden, J.S., 1986, Kimia Organik, Edisi Ketiga, Jilid 1,

diterjemahkan oleh Pudjaatmaka, A.H, 315-340, Penerbit Erlangga, Jakarta

Fessenden, R.J. dan Fessenden, J.S., 1986, Kimia Organik, Edisi Ketiga, Jilid 2,

diterjemahkan oleh Pudjaatmaka, A.H, 1, 6, 11-13 22-23, Penerbit Erlangga, Jakarta

Hendrickson, J.B., Cram, D.J., and Hammond, G.S., 1970, Organic Chemistry, 3rd

edition, 952-956, McGraw-Hill Book Company, New York Jawetz, E.J.L. dan Adelberg, E.A., 1996, Mikrobiologi untuk Profesi Kesehatan,

Edisi Keenam belas, diterjemahkan oleh Bonang, G., 176-177, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta

Jung, C., 2001, Sintesis Dibenzoil Resorsinol dari Benzoil Klorida dan Resorsinol

melalui modifikasi metode Schotten Baumann, Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, 19-20

McMurry, J., 2003, Fundamental of Organic Chemistry, 5th edition, 407-414,

Brooks/Cole-Thomson Learning Inc., California McMurry, J., 2004, Organic Chemistry, 6th edition, 690-698, 1062-1063,

Brooks/Cole-Thomson Learning Inc., Belmont Sastrohamidjojo, H., 2007, Spektroskopi, Edisi ketiga, 45, 82-85, 99-100, Penerbit

Liberti, Yogyakarta

48


http://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1870.pdf

http://chemicalland21.com/lifescience/phar/SEMICARBAZIDE%25%2020HYDROCHLORIDE.htm

http://chemicalland21.com/lifescience/phar/SEMICARBAZIDE%25%2020HYDROCHLORIDE.htm

49

Silverstein, R.M., Bassler, G.C., and Morill, T.C., 1991, Spectrometric Identification of Organic Compounds, 5th edition, 91-93, 101-128, John Wiley & Sons, Inc., New York

Solomons, T.W.G., 1994, Fundamentals of Organic Chemistry, 4th edition, 654-

657, John Wiley & Sons, Inc., New York Suharto, D., Pudjiono, P., dan Susanto, H., Teknik Pengembangan Furfural dari

Tandan Kosong Sawit pada Digester 1500 L, www.chem.ui.ac.id/seminar-snk2007/Abstrak/20_150507_Daeng%20Suharto.pdf, diakses tanggal 21 Mei 2008

Tehrani, M., Zarghi, A., dan Fathali, S., 2003, A Modified Method for the

Synthesis of Nitrofurazone, Iranian Journal of Pharmaceutcal Research, 67-69, Tehran

Vardanyan, R., dan Hruby, V., 2006, Synthesis of Essential Drug,

http://books.google.com/books?id=Jjc7KYWZdOYC&pg=PA520&dq=nitrofurazone+hruby&sig=Nz9SYfH_pl7D8uLQPBsnKafuGvI#PPA520,M1, diakses tanggal 10 Februari 2008.

Wang, C., Chiu, C., Muraoka, K., Michie, P., dan Bryan, G., 1975, Antibacterial

Activity of Nitropyrroles, Nitrotiophenes, and Aminothiophenes In Vitro, http://aac.asm.org, diakses tanggal 6 November 2007

Weygan, C., 1945, Organic Preparations, 254-255, Interscience Publisher Inc.,

New York Williams, D.H., and Flemming, I., 1980, Spectroscopic Methods in Organic

Chemistry, 3rd edition, McGraw Hill Book Company, Berkshire

49


http://www.chem.ui.ac.id/seminar-snk2007/Abstrak/20_150507_Daeng%20Suharto.pdf

http://www.chem.ui.ac.id/seminar-snk2007/Abstrak/20_150507_Daeng%20Suharto.pdf

http://books.google.com/books?id=Jjc7KYWZdOYC&pg=PA520&dq=nitrofurazone+hruby&sig=Nz9SYfH_pl7D8uLQPBsnKafuGvI#PPA520,M1

http://books.google.com/books?id=Jjc7KYWZdOYC&pg=PA520&dq=nitrofurazone+hruby&sig=Nz9SYfH_pl7D8uLQPBsnKafuGvI#PPA520,M1

http://aac.asm.org/

Lampiran

50


51

Perhitungan Rendemen

p -TsOHC9H9NO7 CH5N3O C6H6N4O4 C2H4O2

5-nitro-2-furfural diasetat semikarbazida nitrofurazon asam asetat

2

0,95 g 0,64 g 0,36 g

1. Perhitungan berat teoritis nitrofurazon

Mol 5-nitro-2-furfural diasetat = 0,95 g / 243,17

= 0,004 mol

Berat teoritis nitrofurazon = 0,004 mol x 198,14

= 0,774 g

2. Rendemen nitrofurazon = (0,36 g / 0,774 g) x 100%

= 46,51%

51


52

Spektrum Inframerah 5-nitro-2-furfural diasetat

52


Spektrum Inframerah Senyawa Hasil Sintesis

53

53


51

Spektrum RMI Senyawa Hasil Sintesis


BIOGRAFI PENULIS

Georgius Borisdeva Radite Baswara lahir di Yogyakarta,

19 September 1986. Anak kedua dari empat bersaudara ini

lulus SD Kanisius Demangan Baru tahun 1998, setelah itu

melanjutkan ke SLTP Pangudi Luhur I Yogyakarta dan

lulus tahun 2001. Setelah menyelesaikan pendidikan di

SMU Kolese de Britto (2001-2004), penulis melanjutkan

kuliah di Universitas Sanata Dharma (2004-sekarang). Selain pernah menjadi

asisten praktikum kimia organik (2006-2008), penulis juga pernah menjadi asisten

praktikum kimia dasar (2007). Prestasi yang pernah didapat penulis di bidang

non-akademis diantaranya : Juara I futsal Pharmacy Performance 2006, Juara I

futsal Pekan Budaya USD 2006, Juara I futsal Squadra Viola Cup 2007, Juara II

sepak bola PEC 2006 dan Juara II Mekatronika Futsal Cup 2008.

52


plagiat merupakan tindakan tidak terpuji - core.ac.uk filememperoleh gelar sarjana farmasi (s....

Documents