Isolasi Etil-p-metoksisinamat dari Kencur (Kaemferia galanga L.) dan Sintesis Asam-p-metoksisinamat: Sintesis Turunannya dan Penetapan Struktur Airlangga Diandra Putra NIM 10512038 ; Kelas 02 ; Kelompok 3
[email protected]
Abstrak Etil p-metoksisinamat adalah senyawa yang terkandung dalam kencur (Kaemferia galanga L.), senyawa ini dapat digunakan sebagai inhibitor untuk pertumbuhan kanker. Ekstrak dari rimpang kencur mempunyai kandungan antioksidan, anti-inflamasi dan analgesik. Etil p-metoksisinamat mudah diisolasi dan dimurnikan karena kadarnya yang cukup tinggi (tergantung spesiesnya) bisa sampai 10%. Isolasi dilakukan dengan cara merefluks serbuk kencur dalam waktu tertentu dan dilanjutkan dengan distilasi sederhana. Isolasi Etil p-metoksisinamat ini menghasilkan 2,53%, titik leleh 49oC-51oC, dan Rf 0,83 (eluen kloroform). Reaksi hidrolisis yang dilakukan pada Etil pmetoksisinamat dilakukan dengan refluks. Kristal yang diperoleh dari hidrolisis memiliki titik leleh 174oC-175oC, dan Rf 0,76 (eluen kloroform). Pembuatan Asam sinamat dilakukan dengan reaksi beserta pemanasan menghasilkan titik leleh 135oC-136oC dan Rf 0,73 (eluen kloroform). Berdasarkan titik leleh yang didapat, dapat disimpulkan kristal yang diperoleh memiliki kemurnian yang cukup tinggi. Kata kunci: Etil p-metoksisinamat, Kaemferia galanga L., Isolasi, Hidrolisis.
Abstract Ethyl p-methoxycinnamate is a compound that can be found in rhizome (Kaemferia galanga L.), this compound effectively inhibit the growth of cancer. The rhizome extract contain antioxidant, anti inflammatory activites, and an analgesic. Ethyl p-methoxycinnamate can be easily isolated and purified because the amount of this compound in rhizome quite a lot (depend on species) up to 10%. Isolation done with reflux-ing rhizome powder for some time and continued by simple distillation. The isolation of Ethyl p-methoxycinnamate giving result 2.53%, melting point 49oC-51oC, and Rf 0.83 (chloroform as eluent). Hydrolysis done to Ethyl p-methoxycinnamate with reflux. The acquired crystal from hydrolysis possess melting point 174oC-175oC, and Rf 0.76 (chloroform as eluent). Synthesis of cinnamic acid done with reaction with heat giving melting point 135 oC-136oC, and Rf 0.73. Based on the melting point, can be said that the acquired crystal have high percentage of purity. Keywords: Ethyl p-methoxycinnamate, Kaemferia galanga L., Isolation, Hydrolysis.
1. PENDAHULUAN Kencur (Kaemferia galanga L.) merupakan tanaman tropis yang banyak tumbuh di kebun dan perkarangan, digunakan sebagai bumbu dapur dan termasuk salah satu tanaman obat tradisional Indonesia. Ekstrak dari rimpang kencur mempunyai kandungan antioksidan, anti-inflamasi dan analgesik. Senyawa kimia yang terkandung didalamnya antara lain etil p-metoksisinamat sebagai komponen utama. Senyawa ini dapat digunakan sebagai inhibitor kanker, pada industri banyak digunakan dalam kosmetika dan dimanfaatkan sebagai obat asma dan anti jamur [1]. Kadar Etil p-metoksisinamat (EPMS) dalam kencur cukup tinggi (tergantung spesiesnya)
bisa sampai 10%, karena itu dengan mudah diisolasi dan dimurnikan. Etil p-metoksisinamat (EPMS) memiliki pusatpusat reaktif yang potensial untuk reaksi kimia, antara lain ikatan rangkap terkonjugasi, cincin aromatik yang diaktifkan oleh gugus metoksi dan gugus fungsi ester. Karenanya dapat dilakukan beberapa reaksi untuk mendapatkan turunannya, antara lain adalah hidrolisis yang menghasilkan Asam p-metoksisinamat. Isolasi Etil p-metoksisinamat (EPMS) dilakukan dengan cara refluks yang dilanjutkan distilasi sederhana, sedangkan hidrolisis Etil p-metoksisinamat (EPMS) dilakukan dengan refluks. Asam sinamat di sintesis dengan reaksi dengan bantuan suhu.
2. METODE PERCOBAAN Isolasi Etil p-metoksisinamat Dimasukkan 30 g serbuk kencur ke dalam labu bundar 250 mL dan ditambahkan 100 mL n-heksana. Dipasang kondensor refluks pada labu bundar dan dilakukan refluks dalam penangas air di atas pemanas listrik selama 30 menit. Disaring campuran kencur yang telah direfluks dalam keadaan panas ke dalam labu bundar 100 mL. Dilakukan distilasi sederhana terhadap filtrat dalam labu bundar tersebut dalam penangas air di atas pemanas listrik sampai tersisa sekitar 10 mL. Didinginkan labu pada suhu kamar, lalu didinginkan dalam penangas es hingga terbentuk kristal berwarna putih. Disaring kristal yang terbentuk dengan corong Büchner. Ditimbang kristal, dihitung rendemennya, dan diukur titik lelehnya. Rekristalisasi dilakukan dengan pelarut n-heksana. Hidrolisis Etil p-metoksisinamat Dilarutkan 2,5 g etil p-metoksisinamat dalam 5 mL etanol dalam labu bundar 100 mL. Ditambahkan 1,25 g NaOH dan 20 mL air, direfluks campuran reaksi selama 30 menit, kemudian didinginkan pada suhu kamar. Dinetralkan HCl encer untuk menghasilkan kristal putih, disaring dengan corong Büchner dan dicuci kristal yang diperoleh dengan air. Diukur titik leleh kristal yang diperoleh. Rekristalisasi dilakukan dengan pelarut metanol. Pembuatan Asam Sinamat Dipanaskan campuran 2 g benzaldehid, 3 g asam malonat, 6 mL piridin, dan 4 testes piperidin dalam gelas kimia di dalam penangas air selama 1 jam. Ditambahkan 20 mL HCl 5 M, didinginkan campuran tersebut pada suhu kamar, dilanjutkan dengan pendinginan di dalam penangas es. Disaring hasil reaksi, dicuci dengan air es, diukur titik leleh hasil penyaringan. Rekristalisasi dilakukan dengan campuran air-etanol. Diukur spektrum NMR-nya. Pemeriksaan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Dilarutkan sampel kristal hasil isolasi dan hasil hidrolisis dalam n-heksana. Ditotolkan menggunakan kapiler pada pelat KLT ukuran 2 x 5 cm, pada jarak 0,7 cm dari bawah. Dimasukkan pelat ke dalam wadah pengembang KLT bertutup yang telah dijenuhkan dengan eluen kloroform. Dilakukan pengamatan noda hasil KLT di bawah sinar lampu UV. Dihitung Rf yang didapat.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Etil p-metoksisinamat Massa kristal dihasilkan 0,759 g dengan %recovery sebesar 2,53%, dan titik leleh 49oC-51oC.
Hidrolisis Etil p-metoksisinamat Titik leleh 174oC-175oC Pembuatan Asam Sinamat Titik leleh 135oC-136oC Pemeriksaan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Tabel 1. Hasil pemeriksaan Rf Sampel Rf 1 Etil p-metoksisinamat 0,83 2 Asam p-metoksisinamat 0,76 3 Asam Sinamat 0,73 Isolasi Etil p-metoksisinamat Isolasi merupakan teknik pemisahan yang dilakukan terhadap komponen senyawa kimia dari campurannya pada tumbuh-tumbuhan atau bahan alam. Isolasi bahan organik dilakukan dengan menggunakan beberapa metode pemisahan untuk memaksimalkan hasil isolasi yang dilakukan. Metode yang paling sering digunakan untuk mengisolasi suatu bahan alam adalah dengan ekstraksi menggunakan pelarut tertentu. Perkolasi merupakan salah satu contoh ekstraksi yang digunakan untuk memisahkan senyawa organik dari suatu bahan alam.
Gambar 1. EPMS Etil p-metoksisinamat (EPMS) adalah salah satu senyawa hasil isolasi rimpang kencur (Kaempferia Galanga L.). EPMS termasuk dalam golongan senyawa ester yang mengandung cincin benzena dan gugus metoksi yang bersifat nonpolar dan juga gugus karbonil yang mengikat etil yang bersifat sedikit polar sehingga dalam ekstraksinya dapat menggunakan pelarut-pelarut yang mempunyai variasi kepolaran yaitu etanol, etil asetat, methanol, air, dan heksana. Perkolasi dilakukan dengan cara merefluks serbuk kencur dengan pelarut n-heksana. Prinsip dari metode refluks adalah pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi, namun akan didinginkan dengan kondensor sehingga pelarut yang tadinya dalam bentuk uap akan mengembun pada kondensor dan turun lagi ke dalam wadah reaksi sehingga pelarut akan tetap ada selama reaksi berlangsung. Fungsi refluks adalah untuk mempercepat reaksi antara pelarut dan zat terlarut (Etil p-metoksisinamat). Semakin lama refluks dilakukan semakin baik pula hasil dari reaksi tersebut. Hasil refluks perlu dipindahkan dalam keadaan panas karena pada suhu kamar, Etil p-metoksisinamat (EPMS) kelarutannya kecil dalam n-heksana. Filtrat
didistilasi sederhana untuk menghilangkan pelarutnya (n-heksana). Labu yang didiamkan dalam suhu kamar akan membentuk kristal karena kelarutan Etil pmetoksisinamat (EPMS) dalam n-heksan pada suhu kamar kecil, digunakan penangas es agar dihasilkan kristal yang lebih banyak lagi. Massa kristal yang didapat adalah 0,759 g dengan %recovery sebesar 2,53%, masih cukup jauh dari 10%, hal ini dikarenakan refluks yang dilakukan masih belum sempurna (waktu yang kurang lama), kristal yang belum terbentuk seluruhnya, pemindahan campuran hasil refluks ke labu bundar untuk distilasi yang tidak sesuai prosedur, dan setiap spesies atau genus, juga setiap kencur itu sendiri memiliki kandungan Etil p-metoksisinamat (EPMS) yang berbeda. Titik leleh yang terukur adalah 49oC-51oC, yang mendekati literatur 48oC-50oC, dapat disimpulkan senyawa tersebut adalah Etil pmetoksisinamat (EPMS) dan memiliki kemurnian yang cukup tinggi. Rekristalisasi dilakukan apabila senyawa yang didapat masih banyak pengotornya (ditandai dengan trayek titik leleh yang lebar dan titik leleh yang jauh dari literatur). n-heksana dipilih sebagai pelarut untuk rekristalisasi karena Etil p-metoksisinamat (EPMS) kelarutannya kecil dalam n-heksana pada suhu kamar, tetapi larut pada suhu tinggi. Hidrolisis Etil p-metoksisinamat Etil p-metoksisinamat (EPMS) memiliki pusatpusat reaktif yang potensial untuk reaksi kimia, antara lain ikatan rangkap terkonjugasi, cincin aromatik yang diaktifkan oleh gugus metoksi dan gugus fungsi ester. Karenanya dapat dilakukan beberapa reaksi untuk mendapatkan turunannya, antara lain adalah hidrolisis yang menghasilkan Asam p-metoksisinamat.
Gambar 2. Asam p-metoksisinamat Reaksi hidrolisis ini dikenal dengan reaksi penyabunan (hidrolisis ester menjadi alkohol dan asam karboksilat dalam keadaan basa), reaksi ini tidak bersifat reversible. OH- dari NaOH akan menyerang karbon dari karbonil pada Etil p-metoksisinamat (EPMS), karena basa yang digunakan adalah basa alkali, maka hasil penyabunan akan berbentuk garam karboksilat. Garam karboksilat ini akan membentuk asam bebas apabila larutan ini dinetralkan dengan asam, dimana pada percobaan ini penetralan dilakukan
dengan penambahan HCl. Asam karboksilat yang terbentuk (Asam p-metoksisinamat) akan berbentuk kristal karena ketidaklarutan akibat perbedaan kepolaran. Titik leleh yang terukur adalah 174oC-175oC, yang mendekati literatur 174oC, dapat disimpulkan senyawa tersebut adalam Asam p-metoksisinamat dan memiliki kemurnian yang cukup tinggi. Pembuatan Asam Sinamat
Gambar 3. Asam Sinamat Reaksi dasar dari pembuatan Asam Sinamat adalah reaksi kondensasi. Reaksi kondensasi merupakan reaksi antara dua molekul atau lebih yang bergabung menjadi satu molekul yang lebih besar dengan atau tanpa hilangnya suatu molekul kecil seperti air. Asam sinamat dapat disintesis dengan reaksi Knoevenagel, yaitu modifikasi dari kondensasi aldol. Kondensasi aldol adalah reaksi organik antara enol atau ion enolat (senyawa alkena dengan gugus hidroksil yang melekat pada karbon berikatan rangkap) dengan senyawa karbonil [2]. Kondensasi ini adalah adisi nukleofilik senyawa hidrogen aktif ke sebuah gugus karbonil yang diikuti reaksi dehidrasi dengan katalis basa yang menghasilkan alpha atau beta enon terkonjugasi (senyawa terkonjugasi alkena dan keton). Benzaldehid disini sebagai senyawa karbonil, dan asam malonat sebagai enol. Reaksi dilangsungkan dalam keadaan panas karena karbonil dengan enol memerlukan tambahan energi untuk melakukan reaksi. Selama pemanasan akan terjadi proses dekarboksilasi dengan melepaskan CO2 untuk membentuk Asam Sinamat, dekarboksilasi ini terjadi karena merupakan proses stabilisasi resonansi antara gugus karboksilat pada produk antara. Piridin digunakan karena merupakan basa lemah, jika digunakan basa kuat maka karbanion yang terbentuk bukan pada posisi atom C alfa, tetapi atom C pada gugus karboksilat. Titik leleh yang terukur adalah 135oC-136oC, yang mendekati literatur 134oC, dapat disimpulkan senyawa tersebut adalah Asam Sinamat dan memiliki kemurnian yang cukup tinggi.
Gambar 4. Pergerakan Elektron dalam Reaksi Pembentukan Asam Sinamat Pemeriksaan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Kromatografi adalah suatu teknik pemisahan molekul berdasarkan perbedaan pola pergerakan antara fasa gerak dan fasa diam untuk memisahkan komponen (berupa molekul) yang berada pada larutan. Molekul yang terlarut dalam fasa gerak, akan melewati kolom yang merupakan fasa diam. Molekul yang memiliki ikatan yang kuat dengan kolom akan cenderung bergerak lebih lambat dibanding molekul yang berikatan lemah. Dengan ini, berbagai macam tipe molekul dapat dipisahkan berdasarkan pergerakan pada kolom. Kromatografi yang digunakan kali ini adalah Kromatografi Lapis Tipis (KLT). Kromatografi ini merupakan salah satu metode pemisahan yang biasanya menggunakan lempeng gelas atau lapisan tipis alumina, silia gel, atau bahan serbuk lainnya. Kromatografi lapis tipis pada umumnya dijadikan metode pilihan pertama pada pemisahan karena prosesnya yang mudah dan cepat. Biasanya pelat KLT menggunakan bahan indicator fluorescence yang dapat memancarkan warna di bawah sinar UV pada panjang gelombang 254 nm. Senyawa yang akan diuji ditotolkan pada pelat KLT, lalu pelat KLT dimasukkan ke dalam wadah tertutup (chamber) yang telah dijenuhkan dengan eluen dan proses KLT pun dijalankan. Pelat akan menyerap sinar UV pada
panjang gelombang tertentu dan akan memberikan penampakan noda di bawah sinar UV. Selain berfungsi sebagai analisis kualitatif, KLT juga menyediakan gambaran kuantitatif kromatografik yang disebut nilai Rf ("retardation factor" atau nilai "ratio-to-front") yang diekspresikan sebagai fraksi desimal. Kristal hasil isolasi (Etil p-metoksisinamat), hasil hidrolisis (Asam p-metoksisinamat), dan hasil sintesis (Asam Sinamat) dilarutkan dengan n-heksana lalu ditotolkan. Etil p-metoksisinamat (EPMS) menunjukkan Rf yang paling besar, dilanjutkan dengan Asam p-metoksisinamat, dan terakhir adalah Asam Sinamat. Bila dilihat dari kepolaran, Asam Sinamat merupakan senyawa yang paling polar diantara ketiga senyawa tersebut, lalu diikuti oleh Asam p-metoksisinamat, dan terakhir paling non-polar adalah Etil p-metoksisinamat (EPMS). Rf yang semakin kecil semakin polar, semakin kecil Rf berarti semakin kecil jarak tempuh dan menunjukkan bahwa semakin tertahan oleh Silika Gel yang bersifat polar. Maka berdasarkan perhitungan Rf, data yang diperoleh sesuai karena Etil pmetoksisinamat (EPMS) yang relatif non-polar berada paling atas dan dilanjutkan oleh Asam pmetoksisinamat dan Asam Sinamat yang paling polar berada paling bawah.
NMR Asam Sinamat
Gambar 5. Spektrum NMR 13C Asam Sinamat
Gambar 6. Spektrum NMR 1H Asam Sinamat
4. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
Tabel 2. Karakterisasi Sampel Sampel Titik Leleh Rf Etil p-metoksisinamat 49oC-51oC 0,83 Asam p-metoksisinamat 174oC-175oC 0,76 Asam Sinamat 135oC-136oC 0,73 %Recovery Etil p-metoksisinamat sebesar 2,53%
[1]
Berdasarkan karakterisasi yang dilakukan, dapat disimpulkan senyawa yang diperoleh dari hasil isolasi (Etil p-metoksisinamat), hidrolisis (Asam pmetoksisinamat), dan sintesis (Asam Sinamat) adalah benar senyawa tersebut yang sesuai karakterisasinya dengan literatur.
UCAPAN TERIMAKASIH Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis banyak mendapat bantuan, doa, serta dukungan dari berbagai pihak. Sebagai bentuk rasa syukur kepada Tuhan YME, penulis ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada: Dr. Deana Wahyuningrum selaku dosen pembimbing praktikum organik atas arahan dan bimbingan yang beliau ajarkan pada penulis; Dr. Lia Dewi Juliawaty selaku dosen pengajar kimia organik atas segala ilmu yang beliau ajarkan pada penulis; Kedua orang tua tercinta, atas segala doa, cinta, kasih sayang, motivasi terbaik yang selalu menyertai dalam kondisi apapun dan dimanapun berada; Asisten praktikum atas perhatian dan ilmu yang telah diberikan selama praktikum pada penulis; Rekan praktikum kelompok 3 sekaligus teman yang inspiratif untuk kebersamaan, inspirasi, dan motivasi selama menimba ilmu di ITB; Pihak-pihak lain yang ikut membantu namun tidak bisa disebutkan satu per satu oleh penulis, baik yang ikut terlibat secara langsung maupun tidak langsung dalam penulisan laporan ini.
[2]
Otih Rostiana, Rosita SMD, Mono Rahardjo dan Taryan (2005), Budidaya Tanaman Kencur, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatika, Yogyakarta. Solomons, T.W.G. dan Fryhle, C.B. (2011), Organic Chemistry, 10th edition, John Wiley & Sons, New York, 876-881.
