SINTESIS ASETANILIDA Bulan Tahta Alfina*, Lailatus S a’idah, Muthia Na ila Rachmah, Lalu Habiburrahman AKS, dan Yoang E Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Pengetahuan Alam Universitas Brawijaya *Alamat: Jl. Veteran Telp. (0341)575838, Fax. (0341) 575835 Malang 65145 Email: kimia_ub@brawijaya.
[email protected] ac.id
Abstrak
Pada era globalisasi, globalisasi, dunia pendidikan berkembang pesat. Asetanilida Asetanilida banyak banyak dibutuhkan dalam dunia pendidikan khusunya untuk penelitian. Senyawa ini merupakan bahan baku pembuatan obat-obatan, bahan pembantu dalam industri cat dan karet. Oleh karena itu diperlukan sintesis asetanilida dengan metode dan proses tertentu untuk mencukupi kebutuhan. Asetanilida merupakan senyawa amida aromatis atau senyawa turunan karboksilat. Asetanilida dapat dibuat dengan mereaksikan anilin dengan asam asetat melalui metode refluk dan rekristalisasi. Dalam sintesis asetanilida, senyawa anilin dan asam asetat direfluk . Selanjutnya dilakukan rekristalisasi dengan pelarutan kristal pada air panas, penambahan etanol dan penyaringan dengan corong buchner. Kristal asetanilida berbentuk padatan putih dengan titik lebur 114 o C. Senyawa ini larut dalam dalam etanol dan HCl tetapi tidak larut dalam air. Kata kunci : asetanilida, refluks, rekristalisasi.
Abstract
In the era of globalization, world of education is growth rapidly. Acetanilide much needed in the world of education especially for research. This compound is a raw material f or medicines, supplies the paint industry and rubber. So, we need methods to process synthesis of acetanilide. Acetanilide is an aromatic amide compounds . Acetanilide can be prepared by reacting aniline with acetic acid through refluxing method and recrystallization. In synthesis of acetanilide, compound aniline and acetic acid refluxed. Then recrystallization with the dissolving crystals in hot water, addition of ethanol and filtration with a Buchner funnel. Crystal of acetanilide shaped white solid with a melting point of 114 o C. This compound are soluble in ethanol and HCl but but not soluble in water. Key word : asetanillides, refluks, recrystallization.
1. PENDAHULUAN
Senyawa asetanilida merupakan bahan baku yang dapat menunjang industri kimia. Kebutuhan akan senyawa ini semakin meningkat sehingga dilakukan berbagai cara dalam memperoleh senyawa ini. Anilin merupakan senyawa kimia dengan rumus C 5H6 NH2 yang digunakan sebagai bahan dasar dalam sintesis asetanilada yang direaksikan dengan asam asetat. Pada sintesis senyawa ini biasanya digunakan metode pemanasan agar kedua senyawa dapat bereaksi sempurna. Mula – mula anilin bereaksi dengan asam asetat membentuk suatu amida dalam keadaan transisi, kemudian diikuti dengan reduksi H 2O membentuk asetanilida. Asetanilida merupakan senyawa turunan asetil amina aromatis yang digolongkan sebagai amida primer, dimana satu atom hidrogen pada anilin digantikan dengan satu gugus asetil. Asetinilida berbentuk butiran berwarna putih tidak larut dalam minyak parafin dan larut dalam air dengan bantuan kloral anhidrat. Metode ini merupakan metode awal yang masih digunakan karena lebih ekonomis. Anilin dan asam asetat berlebih 100 % direaksikan dalam sebuah tangki yang dilengkapi dengan pengaduk. Reaksi berlangsung sela ma 6 jam pada suhu 150oC – 160oC. Produk dalam keadaan panas dikristalisasi dengan menggunakan kristalizer. Berdasarkan uraian diatas maka untuk memperdalam pengetahuan tentang asetinili da maka dilakukanlah percobaan tentang sintesis asetinilida. Sintesis organik adalah suatu percobaan untuk membuat senyawa yang diinginkan melalui suatu reaksi kimia. Sebelum melakukan sintesis organik perlu diperhatikan beberapa langkah dalam merancang sintesis tersebut. Langkah yang harus dipersiapkan meliputi pengenalan tentang produk yang diinginkan, bahan baku sintesis produk, serta cara mensintesisnya. Oleh karena itu diperlukan pemahaman mengenai proses pembentukan ikatan. Proses sintesis dapat dikatakan berhasil dan berjalan dengan baik bergantung pada banyaknya produk, ketersediaan bahan awal, dan proses yang dilakukan (3). Asetanilida merupakan suatu amida dengan bentuk berupa padatan kristal putih dengan massa jenis 1,21 gram/mL , titik lebur 113˚C-114˚C, titik didih 305˚C, berat molekul 135,17 gram/mol . Sangat larut dalam alkohol, sedangkan kelarutan dalam air adalah 0,53 g dalam 100 mL dan kelarutan dalam eter adalah 7 gram dalam 100 mL (4). Asetanilida atau sering disebut phenilasetamida memiliki rumus molekul C6H5 NHCOCH3. Asetanilida pertama kali ditemukan oleh Friedel Kraft pada tahun 1872 dengan cara mereaksikan asethopenon dengan NH 2OH sehingga terbentuk asethopenon oxime yang kemudian dengan bantuan katalis dapat diubah menjadi asetanilida (6). Terdapat beberapa proses pembuatan asetanilida, yaitu
(2)
:
a. Pembuatan asetanilida dari asam asetat anhidrid dan anilin. Larutan anilin dan 1,4 bagian asam asetat anhidrid berlebih 150% dengan konversi 90% dan yield 65%, direfluks hingga tidak ada anilin yang tersisa pada temperatur 30˚C-110˚C. 2 C6H5 NH2 + (CH2CO)2O → 2 C6H5 NH2COCH3 + H2O
Campuran hasil reaksi disaring kemudian kristal dipisahkan dari air panasnya dengan proses pendinginan. Sedangkan filtratnya digunakan kembali. Penggunaan asam asetat anhidrid dapat diganti dengan asetil klorida.
b. Pembuatan asetanilida dari aniline dan asam asetat. Metode ini merupakan metode awal yang masih digunakan karena ekonomis jika dibandingkan dengan semua proses pembuatan asetanilidalain. Anilin dan asam asetat direaksikan dalam sebuah tangkiyang dilengkapi dengan pengaduk. Reaksi berlangsung selama 8 jam pada suhu 150˚C-160˚C dan tekanan 2,5 atm dengan yield mencapai 98% dan konversi 99,5%. Hasil produk dalam keadaan panas dikristalisasi dengan menggunakan kristalizer untuk membentuk butiran Kristal asetanilida. Reaksi yang terjadi meliputi : C6H5 NH2 + H2C=C=O → C6H5 NH2COCH3
c. Pembuatan asetanilida dari ketene dan aniline. Ketena dalam wujud gas dicampur ke dalam aniline dibawah kondisi yang memungkinkan terbentuknya asetanilida dengan konversi 99%. Ketena direaksikan dengan aniline didalam reaktor packed tube pada temperature 400˚C-625˚C dan pada tekanan 2,5 atm. Reaksi yang terjadi meliputi : C6H5 NH2 + CH3COOH→C6H5 NH2COCH3 + H2O
Sebuah turunan asetil lebih mudah diperoleh dengan mereaksikan asam asetat anhidrida dengan aniline. Secara teori, asetanilida sederhana adalah dengan mereaksikan aniline dengan asam asetat anhidrid. Anilin merupakan amina aromatis primer. Reaksi substitusi terhadap amina aromatis dapat berupa substitusi pada cincin benzene atau substitusi pada gugus amina. Asetilasi amina aromatis primer atau sekunder banyak dilakukan dengan asam klorida dalam suasana basa atau dengan cara mereaksikan amina dengan asetat anhidrida. Aniline primer bereaksi dengan asetat anhidrida panas menghasilkan turunan mono asetat (amida). Persamaan reaksi antara aniline dan asetat anhidrida menghasilkan asetanilida (8) .
` Rekristalisasi merupakan proses pengulangan kristalisasi agar diperoleh zat murni atau kristal yang lebih murni. Senyawa organic yang berbentuk Kristal diperoleh dari suatu reaksi biasanya tidak murni. Mereka masih terkontaminasi sejumlah kecil senyawa yang terjadi selama reaksi. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengkristalan kembali dengan mengurangi kadar pengotor. Rekristalisasi didasarkan pada perbedaan kelarutan senyawa dalam suatu pelarut tunggal atau campuran. Senyawa ini dapat dimurnikan dengan cara rekristalisasi menggunakan pelarut yang sesuai, misalnya air, alcohol, eter, benzene, petroleum eter, ligrolin, karbon bisulfida, kloroform, aseton, dan asam asetat glacial (5). Prinsip rekristalisasi adalah pemurnian padatan organic dari zat pengotor melalui beberapa tahap yaitu melarutkan padatan organic dengan pelarut yang sesuai dalam keadaan panas kemudian disaring dan didinginkan kembali sehingga dapat terbentuk Kristal. Factor-faktor yang mempengaruhi terbentuknya Kristal pada saat rekristalisasi adalah temperature dan bibit Kristal. Selain itu factor penentu keberhasilan proses kristalisasi adalah pemilihan zat pelarut. Pelarut yang baik, sebaiknya memiliki gradien temperatur yang besar dalam sifat
kelarutannya, titik didih pelarut dibawah titik lebur senyawa yang akan dikristalkanm bersifat inert (tidak bereaksi) terhadap senyawa yang akan dikristalkan (1). 2. EKSPERIMEN Alat
Alat yang digunakan dalam sintesis asetanilida meliputi serangkaian set refluks yang berupa kondensor, labu alas bulat, pompa air,serta thermometer, dan untuk penyaringan menggunakan corong Buchner dan kertas saring. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan untuk sintesis asetanilida yaitu aniline, asam asetat glasial, etanol, NaOH, dan HCl. Metode Percobaan
Metode pembuatan senyawa asetanilida yaitu dengan mereaksikan asam asetat dan aniline, dalam reaksi dua senyawa tersebut aka nada reaksi substitusi nukleufilik pada gugus karbonil. Dan metode pemurnian menggunakan metode rekristalisasi, yaitu pemurnian atu pemisahan yang didasarkan pada perbedaan kelarutan antara senyawa yang diinginkan dengan pengotornya. Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam sintesis asetanilida adalah langkah pertama dipipet aniline 10mL dengan menggunakan pipet ukur dan bola hisap. Kemudian dimasukkan ke dalam labu alas bulat leher tiga. Dipipet asam asetat glasial 10mL dengan menggunakan pipet ukur dan bola hisap. Dimasukkan ke dalam labu alas bulat yang telah berisi aniline. Salah satu leher labu alas bulat ditutup dangan tutupnya, salah satu yang lain ditutup dengan thermometer, dan leher yang bagian tengah untuk disambungkan dengan kondensor refluks. Dirangkai set alat refluks yang berupa, heat mantle, kondensor, pompa ait, termometer, klem dan statif. Dipanaskan akuades 100mL didalam gelas kimia dengan menggunakan penangas air. Setelah proses refluks selama 1 jam, campuran dipindahkan ke dalam Erlenmeyer yang dibawahnya terdapat air dingin. Dipisahkan antara larutan dengan padatan yang terbentuk dengan menggunakan corong buchner. Dimasukkan larutan padatan tersebut kedalam air panas yang telah disiapkan, ditambahkan ethanol sebesar 5mL dan ditambahkan karbon aktif sebesar 0,5 gram. Kemudian disaring menggunakan corong buchner yang dibawah erlenmeyernya diberi air dingin untuk proses rekristalisasi. Disaring kembali menggunakan corong buchner untuk memisahkan padatan asetanilida. Padatan yang diperoleh dioven selama 15 menit kemudian didesikator. Dilakukan pengovenan dan didesikator kembali hingga massa yang diperoleh konstan atau memiliki selisih 0,01 gram. Dilakukan uji fisika dengan mengamati bentuk, warna, titik lebur dan kelarutannya. Pengunjian titik lebur menggunakan melting point apparatus dengan memasukkan padatan kedalam pipa kapiler. Pengujian kelarutan dengan melarutkan padatan asetanilida ke dalam akuades, dan ethanol. Dilakukan uji kimia dengan mereaksikan padatan asetanilida dengan NaOH dan HCl. Padatan asetanilida dimasukkan ke dalam gelas kimia kemudian ditambahkan 5mL NaOH dan dipanaskan selama 2 menit. Padatan asetanilida dimasukkan ke dalam gelas kimia
ditambahkan 5mL akuades dan 4mL HCl, dipanaskan selama 2 menit dan ditambahkan dengan FeCl3. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Mekanisme reaksi sintesis asetanilida yang terjadi antara anilin dan asam asetat glasial melalui reaksi substitusi nukleofilik adalah sebagai berikut
Mekanisme substitusi nukleofilik senyawa anilin bertindak sebagai nukleofil pada atom N yang memiliki kelektronegatifan yang lebih tinggi, sedangkan asam asetat glasial sebagai gugus fungsi dari senyawa asam karboksilat merupakan elektrofil yang terletak pada atom C yang lebih elektropositif. Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik antara senyawa anilin dan asam asetat glasial terdiri dari dua tahap yaitu adisi nuklofil pada gugus asam karboksilat, satu pasang elektron bebas pada ailin menyerang gugus asam karboksilat pada karbokation (C +) tersier. Kemudian terbentuknya keadaan zat antara atau intermediet melalui pembentukan kembali ikatan rangkap dari atom karbon oleh muatan negatif dan satu pasang elektron bebas pada atom oksigen. Pemurnian asetanilida dilakukan dengan rekristalisasi, yaitu suatu metode yang memisahkan pengotor dari produk dengan melarutkan padatan organik dengan pelarut yang sesuai dalam keadaan panas kemudian disaring dan didinginkan kembali sehingga dapat terbentuk Kristal. Pada uji sifat kimia asetanilida, penambahan NaOH sebagai basa kuat dapat melarutkan kristal asetanilida dengan pemanasan dan pengadukan. Reaksi yang terjadi pada pelarutan kristal asetanilida dengan NaOH yaitu
Sedangkan pada uji kelarutan dengan penambahan asam (HCl), asetanilida tidak dapat larut dalam HCl, Hal tersebut diakibatkan kurangnya waktu pemanasan dan kurang kuatnya pengadukan karena berdasarkan smith, 2010, asetanilida akan larut apabila dilarutkan dalam asam pekat. Reaksi yang seharusnya terjadi pada asetanilida yang di reaksikan dengan HCl pekat yaitu
Pada percobaan sintesis asetanilida, diperoleh hasil uji kelarutan kristal asetanilida sama dengan pernyataan smith, 2010 yang menyatakan bahwa asetanilida tidak dapat larut dalam air. Hal ini disebabkan oleh perbedaan kepolaran antara kedua zat tersebut. Asetanilida bersifat non-polar sedangkan air bersifat polar. Suatu senyawa organik akan larut dalam pelarut organik. Oleh karena itu, kristal asetanilida dapat sedikit larut di etanol yang bersifat semipolar, terjadi gaya tarik antar molekul di dalam kedua senyawa yang mampu mengikat kuat molekul-molekul di dalamnya sehingga dapat mempengaruhi ikatan antarkedua senyawa tersebut. Smith,2010, juga menyatakan bahwa asetanilida larut dalam etanol, asam dan basa kuat, saat dilarutkan dengan etanol, asetanilida larut dalam etanol, begitu juga dengan basa kuat(NaOH), namun ketika dilarutkan dengan asam kuat (HCl), asetanilida tidak larut. Hal tersebut diakibatkan kurangnya waktu pemanasan dan pengadukan yang kurang kuat sehingga mengakibatkan asetanilida tidak dapat larut dalam asam kuat (HCl). Titik leleh kristal asetanilida ditentukan dengan menggunakan melting point apparatus diperoleh sebesar 1140C, mendekati dengan titik leleh kristal asetanilida menurut smith, 2010 sebesar 1150C serta asetanilida yang diperoleh berbentuk kristal putih dengan massa 3,3 gram sehingga rendemen sebesar 22% hasil tersebut kurang dari 100% karena kurang maksimalnya pemanasan dari campuran aquades, etanol, asetanilida dan karbon aktif saat dilakukan penyaringan panas sehingga dimungkinkan asetanilida tersaring pada corong buchner bersama karbon aktif dan zat pengotor.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan sintesis asetanilida, mekanisme substitusi nukleofilik senyawa anilin bertindak sebagai nukleofil pada atom N yang memiliki kelektronegatifan yang lebih tinggi, sedangkan asam asetat glasial sebagai gugus fungsi dari senyawa asam karboksilat merupakan elektrofil yang terletak pada atom C yang lebih elektropositif. Mekanisme reaksi substitusi nukleofilik antara senyawa anilin dan asam asetat glasial terdiri dari dua tahap yaitu adisi nuklofil pada gugus asam karboksilat, satu pasang elektron bebas pada ailin menyerang gugus asam karboksilat pada karbokation (C +) tersier. Terbentuknya keadaan zat antara atau intermediet melalui pembentukan kembali ikatan rangkap dari atom karbon oleh muatan negatif dan satu pasang elektron bebas pada atom oksigen..Asetanilida yang diperoleh berwujud kristal putih dengan massa 3,3 gram yang memiliki rendemen sebesar 22% serta
titik leleh 1140C. Kristal asetanilida larut dalam etanol dan NaOH dan HCl dengan pemanasan tinggi dan pengadukan secara kuat.
5. DAFTAR PUSTAKA
1) Chang, R., 2004, Kimia dasar Jilid 1, Erlangga, Jakarta. 2) Delvira, 2011, Pra-prancangan Pabrik Pembuatan asetanilida dari anilin dan Asam asetat dengan Kapasitas Produksi 2500 ton/tahun , USU Respirator, Sumatra. 3) Eriyanto, D., 2009, Sintesis Asetanilida,http://www.iptek.net.id/md, diakses 18 Mei 2013. 4) Morrison, R.T. and Boyd, R.N., 1992, Organik Chemistry 5th Edition, Brook cole, London. 5) Oxtoby, D.W., 2011, Prinsip-prinsip Kimia Modern, Erlangga, Jakarta. 6) Pudjatmaka, A.H., 2002, Kamus Kimia, Balai Pustaka, Jakarta. 7) Redasani, V.K., V. S. Kumawat, R. P. Kabra, P. Kansagara, S. J. Surana, 2010, Applications of Green Chemistry in Organik Synthesis, Dist-Dhule, India, vol.2, no.3, hal 1856-1859.
TUGAS JURNAL PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK “SINTESIS ASETANILIDA”
Disusun oleh anggota kelompok 6 :
Bulan Tahta alfina Lailatus Sa’idah Muthia Naila Rachmah Lalu Habib AKS Yoang Enggaling
(115090200111009) (115090201111011) (115090207111021) ( ) (115090200111033)
Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Brawijaya Malang 2013
