PROPOSAL PRAKTIKUM

SINTESIS OBAT

PENGARUH KATALIS DAN SUHU TERHADAP JUMLAH RENDEMEN PADA SINTESIS METIL 3-NITROBENZOAT DENGAN METODE NITRASI

Disusun oleh :

Eugenius Yogia128114073Ayaga Divadi

128114075Dui Sostales

128114085Yudha Prabowo128114087Malvin Choco

128114088Diah Fani Gita

128114091FST A/ Golongan A2/ Kelompok 2LABORATORIUM KIMIA ORGANIK

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2015BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pada praktikum kali ini, dilakukan sintesis Metil 3-Nitrobenzoat menggunakan metode nitrasi. Benzena akan ternitrasi bila direaksikan dengan HNO3 pekat. Seperti dalam reaksi halogenisasi, nitrasi aromatik adalah reaksi 2 tahap. Tahap pertama (tahap lambat) adalah proses penyerangan elektrofil yang berupa +2NO2. Hasil serangannya adalah suatu ion benzenonium, yang mengalami pelepasan H+ dengan cepat ditahap kedua. H+ ini akan kembali pergabung dengan HSO4- untuk kembali membentuk H2SO4 (Fessenden, 1986).

Nitrasi aromatik merupakan reaksi yang penting dalam perindustrian. Hasilnya yang berupa senyawa nitro aromatis merupakan komponen kunci intermediet organik (Sarvari, 2010). Fungsi dari Metil 3-Nitrobenzoat ini adalah sebagai senyawa intermediet pada sintesis obat Lenalidomid yang merupakan turunan dari obat Talidomide (Feng, 2008). Dalam praktikum ini dilakukan variasi katalis (dari asam sulfat menjadi asam klorida) karena nitrasi diperkirakan dapat dikatalisis antara lain dengan menggunakan asam sulfat dan asam klorida dengan pertimbangan sifat keasaman. Sedangkan dilakukan variasi suhu agar dapat mengetahui apakah nitrasi dapat berlangsung dalam 30-400C.

Metil benzoat merupakan starting material dari sintesis Metil 3-Nitrobenzoat. Metil benzoat tidak tersedia, sehingga dilakukan sintesis metil benzoat dengan metode esterifikasi Fischer terhadap asam benzoat menggunakan metanol dengan katalis H2SO4. Kemudian dalam sintesis Metil 3-Nitrobenzoat, metil benzoat yang telah disintesis sebelumnya dinitrasi dengan donor ion nitronium berupa HNO3 dengan variasi katalis berupa asam sulfat (H2SO4) dan asam klorida (HCl) dalam suhu 10C dan suhu 30-400C.B. Rumusan Masalah

1. Apakah variasi katalis dan variasi suhu mempengaruhi jumlah rendemen yang didapatkan dalam sintesis Metil 3-Nitrobenzoat?

C. Tujuan

1. Untuk mengetahui pengaruh variasi suhu dan variasi katalis terhadap jumlah rendemen yang didapatkan dalam sintesis Metil 3-Nitrobenzoat D. Manfaat

1. Untuk memberikan informasi dalam bidang sintesis senyawa Metil 3-Nitrobenzoat mengenai pengaruh suhu dan katalis terhadap rendemen yang didapatkanE. Keaslian Penelitian

Telah dilakukan sintesis Metil 3-Nitrobenzoat dengan katalis H2SO4 dalam suhu 10C, namun belum pernah dilakukan atau dipublikasikan sintesis Metil 3-Nitrobenzoat dengan katalis asam klorida dan suhu 50C.BAB IIA. Tinjauan Pustaka

1. Metode

Prinsip dari Esterifikasi yaitu alkohol bereaksi reversibel dengan asam dan akan membentuk ester. Pada reaksi ini melibatkan penggantian gugus hidroksil dari asam oleh gugus alkil dari alkohol (Murray,1977).

Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada halangan stearik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Kuat asam karboksilat hanya berperanan kecil dalam laju pembentukan ester (Fessenden, 1986).

Reaksi esterifikasi merupakan reaksi berdasarkan adanya radikal karboksil karena asam amino mempunyai radikal karboksil bebas, pemanasan asam amino dan alkohol dengan menggunakan asam klorida atau asam sulfat sebagai katalis dapat membentuk ester (Sumardjo 2009).

Esterifikasi Fischer adalah proses pembentukan ester dengan pemanasan pada refluks asam karboksilat dan alkohol dengan adanya katalis asam kuat, seperti H2SO4, ArSO3H2 atau HCl (Brown et al, 2008).

Esterifikasi Fischer terjadi karena penyerangan nukelofil alkohol pada gugus karbonil dari asam karboksilat membentuk intermediet tetrahedral. Hilangnya intermediet tetrahedral membentuk gugus karbonil dan membentuk ester dan H2O (Mayo et al, 2010).

Nitrasi merupakan reaksi penggabungan subtituen nitrogen pada cincin aromatik. Dalam reaksi ini, ikatan C-H aren dan reagen yang digunakan, asam nitrat dapat saling berikatan dengan mudah. Selain itu, reaksi nitrasi juga dapat membentuk ion nitronium (NO2+) yang sangat reaktif. Cara yang paling umum dilakukan pada reaksi ini adalah dengan melarutkan substrat dalam asam sulfat ( terjadi proses eksotermik), dilanjutkan dengan penambahan HNO3 secara perlahan, dan akan terbentuk ion nitronium. Nitrasi merupakan reaksi eksotermik yang tinggi, dan dapat dikontrol dengan penambahan HNO3 (Caron,2011).

Nitrasi metil benzoat untuk membuat metil-m-nitrobenzoat merupakan reaksi elektrofilik subtitusi pada aromatik, dimana proton pada cincin aromatik diganti dengan gugus nitro. Reaksi subtitusi aromatik terjadi ketika substrat aromatik bereaksi dengan reagen elektrofilik yang cocok. Dalam reaksi nitrasi terjadi protonasi asam sulfat terhadap asam nitrit dan terbentuk ion nitrosonium. Suhu merupakan faktor dalam menentukan kecepatan reaksi nitrasi, semakin tinggi suhu semakin besar pula jumlah produk dinitrasi yang terbentuk dalam reaksi (Pavia, 2005).2. Bahan- bahan yang digunakan

a. Metanol

Metanol merupakan larutan berwarna jernih, berbau seperti Alcohol. Metanol mudah larut dalam air dingin dan panas. Berat molekul metanol ialah 32.04 g/mol dan memiliki berat jenis seberat 0.7915. Titik didih metanol ialah 64.5 oC dan titik leleh metanol ialah -97.8 oC (Sciencelab, 2005).

b. AquadestAquadest merupakan cairan tidak berwarna dan tidak berbau. Aquadest memiliki berat jenis sebesar 1, berat molekul seberat 18.02 g/mol. Titik didih yang dimiliki aquadest sebesar 100 oC (Sciencelab, 2005).

c. CaCl2 anhidratKalsium klorida anhidrat berbentuk kristal, tidak berbau, tidak berwarna dan memiliki rasa asin. Kalsium klorida memiliki berat molekul 110.99 g/mol dan berat jenis 2.15. titik didih kalsium klorida anhidrat ialah 1670 oC dan titik leleh sebesar 772 oC. Kalsium klorida mudah larut dalam acetone, air digin, air panas dan larut dalam asam asetat dan alcohol (Sciencelab, 2005).

d. Dietil eter

Dietil eter berupa cairan dan tidak berwarna. Titik didih dietil eter sebesar 34 oC dan titik leleh sebesar -116 oC. Berat jenis dari dietil eter sebesar 0.71 (ReAgent, 2004).

e. Metil BenzoatMetil benzoate merupakan cairan yang memiliki berat molekul sebesar 136.14 g/mol dan berat jenis sebesar 1.094. Titik didih metil benzoate 199 oC dan titik leleh -12.3 oC. Metil benzoate mudah larut dalam air (Sciencelab, 2005).

f. Natrium KarbonatNatrium karbonat berupa padatan bewarna putih, tidak berbau dan memiliki rasa alkalin. Berat molekul dari natrium karbonat sebesar 105.99 g/mol dan berat jenis sebesar 2.532. Natrium karbonat mudah larut dalam air panas, gliserol, dan sedikit larut dalam air dingin serta tidak larut dalam aseton dan alkohol (Sciencelab, 2005).

g. Asam Nitrat

Asam nitrat merupakan cairan dan tidak berwarna. Titik didh asam nitrat sebesar 121 oC dan titik leleh sebesar -41.6 oC. Asam nitrat larut dalam air dingin, air panas, dan dietil eter (Sciencelab, 2005).

h. Asam Sulfat

Asam sulfat berupa cairan yang tidak berwarna dan dan berbau. Berat molekul asam sulfat sebesar 98.08 g/mol. Asam sulfat memiliki berat jenis 1.84. titik didih asam sulfat 270 oC dan titik leleh sebesar -35 oC. Asam sulfat larut dalam air dingin dan atil alcohol (Sciencelab, 2005).

i. Asam KloridaBerbentuk cairan berbau pedas dan mampu mengiritasi, bersifat asam kuat tidak berwarna. Memiliki titik lebur 108.58 C. Larut dalam air dingin, air panas, dietil eter. Sangat reaktif dengan logam. Reaktif dengan agen oksidasi, bahan organik, alkali, air. Bereaksi dengan air terutama ketika air ditambahkan ke produk. (Sciencelab, 2005). B. Landasan Teori

Prinsip dari Esterifikasi yaitu alkohol bereaksi dengan asam dan akan membentuk ester dengan melibatkan penggantian gugus hidroksil dari asam oleh gugus alkil dari alcohol. Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada halangan stearik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Esterifikasi Fischer adalah proses pembentukan ester dengan pemanasan pada refluks asam karboksilat dan alkohol dengan adanya katalis asam kuat. Esterifikasi Fischer terjadi karena penyerangan nukelofil alkohol pada gugus karbonil dari asam karboksilat membentuk intermediet tetrahedral. Hilangnya intermediet tetrahedral membentuk gugus karbonil dan membentuk ester dan H2O.

Nitrasi merupakan reaksi penggabungan subtituen nitrogen pada cincin aromatik. Dalam reaksi nitrasi akan terbentuk ion nitronium (NO2+) yang dihasilkan dari penambahan HNO3 secara perlahan ke dalam substrat dan katalis. Nitrasi metil benzoat untuk membuat metil-m-nitrobenzoat merupakan reaksi elektrofilik subtitusi pada aromatik, dimana proton pada cincin aromatik diganti dengan gugus nitro. Dalam reaksi nitrasi terjadi protonasi asam sulfat terhadap asam nitrit dan terbentuk ion nitrosonium.C. HipotesisPerubahan penggunaan katalis dan suhu saat terjadi reaksi pada sintesis Metil 3-Nitrobenzoat berpengaruh terhadap jumlah rendemen yang dihasilkan.BAB IIIMETODE PENELITIAN

A. Prinsip Metode

a. Reaksi Esterifikasi FischerProses pembentukan ester yang terjadi karena penyerangan nukelofil alcohol pada gugus karbonil dari asam karboksilat sehingga membentuk intermediet hasil akhir ester dan H2O.b. Reaksi NitrasiReaksielektrofiliksubtitusipadaaromatik, dimana proton pada cincin aromatic diganti dengan gugus nitro (-NO2).B. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan yakni erlenmeyer, timbangan, labu alas bulat, batu didih, kondensor Alihn, pendingin Liebigh, pipa bengkok, pipa alonga, corong pisah, rotary evaporator, corong Buchner, kertas saring, mantel heater, statif dan klem.

Bahan yang digunakan antara lainasam benzoat, metanol, asam sulfat,asam klorida,aquadest,dietil eter, natrium karbonat10%,asam nitrat, natrium klorida, kalsium klorida anhidrat, cracked ice.C. Cara Kerja

1. Sintesis Metil Benzoat

Ditimbang 20 g asam benzoat, kemudian ditambah dengan 100 ml metanol dalam labu alas bulat 250 ml, lalu didinginkan dalam ice bath. Ditambah dengan 6 ml H2SO4, campur hingga homogen. Dimasukkan tiga batu didih ke dalam labu tersebut, lalu direfluks selama 1 jam.Labu tersebut lalu didinginkan kemudian didekantir, dan dimasukkan ke dalam corong pisah yang berisi 100 ml air. Labu dicuci dengan 100 ml dietil eter lalu dimasukkan ke dalam corong pisah tadi, kemudian digojog. Fase air dikeluarkan dari corong pisah. Penggojogan dilakukan sebanyak tiga kali dengan penambahan 100 ml air pada masing-masing penggojogan.Pada fase dietil eter ditambahkan 100 ml Na2CO3 10%, digojog kemudian keran corong pisah dibuka untuk membuang gas yang terbentuk. Penggojogan dihentikan ketika sudah tidak ada lagi gas yang terbentuk. Lapisan Na2CO3 dipisahkan dari lapisan dietil eter. Lapisan dietil eter dicuci dengan larutan NaCl jenuh lalu ditambah CaCl2 anhidrat secukupnya. Setelah 10 menit, larutan tersebut didekantir dan dimasukkan ke dalam Erlenmeyer. Sebanyak 20 ml dietil eter dituangkan untuk mendekantir kembali.Selanjutnya larutan hasil dekantir diuapkan dengan rotary evaporator. Hasil evaporasi ditambahkan dengan 12 gr CaCl2 anhidrat lalu dipanaskan selama 5 menit. Larutan dipindahkan dalam labu alas bulat kemudian diletakkan dalam mantel heater dan dilakukan didestilasiReaksi Esterifikasi Fischer Pembentukan Metil BenzoatReaksiUmum

MekanismeReaksi

B. Sintesis Metil 3-Nitrobenzoat

Dengan katalis H2SO4 dan suhu 10 oC

Asam sulfatsebanyak 2 mL dilarutkan dalam metanol 2 mL kemudian dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer dan didinginkan hingga suhu 0oC. Kemudian campuran asam asetat dan metanol tersebut ditambahkan dengan 1 grammetil benzoat kemudian didinginkan hingga 10 oC dan ditambah dengan 1.3 mL campuran larutan 0.65 mL H2SO4dan0.65 mL HNO3. Selanjutnya, larutan diaduk selama 15 menit, suhu tetap dijaga dalam keadaan 10 oC. Larutan kemudian dicampur dengan 7.5 g cracked ice dan akan terbentuk solid. Kemudian, larutan difiltrasi dengan corong Buchner. Filtrat yang ada di corong Buchner kemudian dibilas dengan metanol. Selanjutnya, kertas saring yang ada filtrat kemudian diangkat dan diletakkan di atas kertas kering. Filtrat yang berbentuk kristal kemudian dipindahkan dengan menggunakan spatula. Kristal dicuci dengan menggunakan 5 mL metanol dingin dan diaduk dalam keadaan dingin. Selanjutnya, dilakukan penyaringan dengan menggunakan corong Buchner dan dipindahkan dengan menggunakan kertas saring. Dengan katalis H2SO4 dan suhu 30-40oCAsam sulfat sebanyak 2 mL dilarutkan dalam metanol 2 mL kemudian dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer dan didinginkan hingga suhu 0 oC. Kemudian campuran asam sulfat dan metanol tersebut ditambahkan dengan 1 gram metil benzoat. Selanjutnya,ditambah dengan 1.3 mL campuran larutan 0.65 mL H2SO4 dan 0.65 mL HNO3. Lalu larutan diaduk selama 15 menit dan dipanaskan pada rentang suhu 30-40 oC di atas waterbath.Dimasukkan 7.5 g cracked ice dan akan terbentuk solid. Kemudian, larutan difiltrasi dengan corong Buchner. Filtrat yang ada di corong Buchner kemudian dibilas dengan metanol. Selanjutnya, kertas saring yang ada filtrat kemudian diangkat dan diletakkan di atas kertas kering. Filtrat yang berbentuk kristal kemudian dipindahkan dengan menggunakan spatula. Kristal dicuci dengan menggunakan 5 mL metanol dingin dan diaduk dalam keadaan dingin. Selanjutnya, dilakukan penyaringan dengan menggunakan corong Buchner dan dipindahkan dengan menggunakan kertas saring. Dengan katalis HCl dan suhu 10 oC

Asam klorida sebanyak 2 mL dilarutkan dalam metanol 2 mL kemudian dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer dan didinginkan hingga suhu 0 oC. Kemudian campuran asam asetatdan metanol ditambahkan dengan 1 gram metil benzoat kemudian didinginkan hingga 10 oC dan ditambah dengan 1.3 mL campuran larutan 0.65 mL asam klorida dan 0.65 mL HNO3. Selanjutnya, larutan diaduk selama 15 menit, suhu tetap dijaga dalam keadaan 10 oC. Larutan kemudian dicampur dengan 7.5 g cracked ice dan akan terbentuk solid. Kemudian, larutan difiltrasi dengan corong Buchner. Filtrat yang ada di corong Buchner kemudian dibilas dengan metanol. Selanjutnya, kertas saring yang ada filtrat kemudian diangkat dan diletakkan di atas kertas kering. Filtrat yang berbentuk kristal kemudian dipindahkan dengan menggunakan spatula. Kristal dicuci dengan menggunakan 5 mL metanol dingin dan diaduk dalam keadaan dingin. Selanjutnya, dilakukan penyaringan dengan menggunakan corong Buchner dan dipindahkan dengan menggunakan kertas saring. Dengan katalis HCl dan suhu 30-40 oCAsam klorida sebanyak 2 mL dilarutkan dalam metanol 2 mL kemudian dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer dan didinginkan hingga suhu 0 oC. Kemudian campuran asam asetatdan metanol tersebut ditambahkan dengan 1 gram metil benzoat. Selanjutnya, ditambah dengan 1.3 mL campuran larutan 0.65 mL asam klorida dan 0.65 mL HNO3. Lalu larutan diaduk selama 15 menit dan dipanaskan pda rentang suhu 30-40 oC.Dimasukkan 7.5 g cracked ice dan akan terbentuk solid. Kemudian, larutan difiltrasi dengan corong Buchner. Filtrat yang ada di corong Buchner kemudian dibilas dengan metanol. Selanjutnya, kertas saring yang ada filtrat kemudian diangkat dan diletakkan di atas kertas kering. Filtrat yang berbentuk kristal kemudian dipindahkan dengan menggunakan spatula. Kristal dicuci dengan menggunakan 5 mL metanol dingin dan diaduk dalam keadaan dingin. Selanjutnya, dilakukan penyaringan dengan menggunakan corong Buchner dan dipindahkan dengan menggunakan kertas saring.

Reaksi Pembentukan Metil 3-Nitrobenzoat

2. Justifikasi Metil 3-Nitrobenzoat

Analisis terhadap Metil 3-Nitrobenzoat yang telah dihasilkan dari sintesis sebelumnya dilakukan dengan justifikasi kualitatif dan kuantitatif. Uji kualitatif meliputi uji organoleptis (warna, bentuk, bau) dan pengukuran titik lebur yang hasilnya kemudian dibandingkan dengan literatur. Sedangkan uji kuantitatif dilakukan dengan perhitungan rendemen Metil 3-Nitrobenzoat hasil sintesis.a. OrganoleptisDilakukanpemeriksaanorganoleptis (bau, warna, danbentuk) terhadapMetil 3-Nitrobenzoat hasilsintesis.Hasilkemudiandibandingkandenganliteratureb. Titik LeburMetil 3-Nitrobenzoat yang didapatkandari proses sintesis dimasukkan kedalam pipa kapiler alat melting apparatus. Ukur titik didih Metil 3-Nitrobenzoat yang didapat. Hasil kemudian dibandingkan dengan literature.c. KelarutanMetil 3-Nitrobenzoat yang didapatkandari proses sintesis ditambahkan dengan toluen, aseton, metanol, aquades, HCl, dan NaOH. Diamati tingkat kelarutannya, hasil kemudian dibandingkan dengan literatur.d. PerhitunganRendemen

Perhitungan rendemen dilakukan melalui persamaan:

Daftar Pustaka

Brown, W., et al., Organic Chemistry, 5th edition, Brooks/Cole-Cengaging Learning, USA, p.633.

Caron, Stphane, 2011, Practical Synthesic Organic Chemistry : Reactions, Principles, and Techniques, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, p.256.

Feng, 2008, Synthesis of Lenalidomide, Chinesse Journal of Pharmaceutical, China, p.1.Fessenden, 1986, Kimia Organik Jilid 2, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta, hal. 83, 470-471.

Firth, D., 2001, Nitration Reactions in The Manufacture of Pharmaceutical Intermediate, Samedan LTD, United Kingdom, p. 132-139.K.L. Williamson, 1994, Macroscale and Microscale Organic Experiments, Second Edition, Houghton Mifflin.Kilway, K.V., 2007, Nitration of Methyl Benzoate, University of Missouri, Kansas City, p.1-3.

Mayo, D.W., et al., 2010, Microscale Organic Laboratory : with Multistep and Multiscale Syntheses, 5th edition, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, p.197.

Murray, R.S. Peter, 1977,Principles of Organic Chemistry : A Modern and Comprehensive Text for Schools and Colleges, 2nd edition,Heinemann Educational Books, Oxford, p.177.

Nomura, G., 2007, Synthesis of Methyl m-Nitrobenzoate (also methyl 3-nitrobenzoate), Georgia Perimeter College, Georgia, p. 1-3.

Pavia, L. Donald, 2005, Introduction to Organic Laboratory Techniques : A Small Scale Approach, Brooks/Cole-Thomson Learning, USA, p.352-354.

ReAgent, 2004, Diethyl Eter LRG MSDS, ReAgent, Runcom, p. 2.

Sarvari, H.M., Tavakolian M., Ashenagar S., 2010, Nitration Of Aromatic Compounds Using Alumina Sulfuric Acid (ASA) As a Novel Heterogenous System and Mg (NO3)2.6H2O as Nitrating Agent In Water, Iranian Journal of Science & Technology, Shiraz University, Iran, p. 215.

Sciencelab, 2005, Material Safety Data Sheet Calcium Chloride Anhydrous MSDS, Sciencelab, Texas, p. 3.

Sciencelab, 2005, Material Safety Data Sheet Methanol MSDS, Sciencelab, Texas, p. 3.

Sciencelab, 2005, Material Safety Data Sheet Methyl Benzoate MSDS, Sciencelab, Texas, p. 3.

Sciencelab, 2005, Material Safety Data Sheet Nitric Acid, 70% MSDS, Sciencelab, Texas, p. 3.

Sciencelab, 2005, Material Safety Data Sheet Sodium Carbonate MSDS, Sciencelab, Texas, p. 3.

Sciencelab, 2005, Material Safety Data Sheet Sulfuric Acid MSDS, Sciencelab, Texas, p. 3.

Sumardjo, D., 2009, Pengantar Kimia, EGC, Jakarta, hal. 142-143.

Williamson, K.L., 1994, Macroscale and Microscale Organic Chemistry Experiments, 2nd edition, Houghton Mifflin, Boston, p.385._1486546243.cdx

_1486546245.cdx

_1486546246.cdx

_1486546244.cdx

_1486546242.cdx