Laporan Praktikum KI2152 PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK Percobaan 7 & 8 STEREOKIMIA: Sintesis Asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat dari L-fenilalanin KEISOMERAN GEOMETRI: Pengubahan Asam Maleat menjadi Asam Fumarat Nama
: Aviv Sigit Cahyono
Nim
: 10513035
Kelompok
: Kelompok III
Tanggal Percobaan
: Selasa, 28 September 2015
Tanggal Pengumpulan
: Selasa, 06 Oktober 2015
Asisten
: Jefri (20514062)
LABORATORIUM KIMIA ORGANIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2015
I. Tujuan Percobaan STEREOKIMIA: Sintesis Asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat dari L-fenilalanin: 1. Menentukan titik leleh dan persen galat Asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat 2. Menentukan rotasi spesifitk dari Asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat KEISOMERAN GEOMETRI: Pengubahan Asam Maleat menjadi Asam Fumarat: 1. Menentukan massa total teoritis dan persen recorvery asam fumarat 2. Menentukan titik leleh dan persen galat asam maleat dan asam fumarat 3. Menentukan persen rendemen asam maleat dan asam fumarat II. Prinsip Percobaan Stereokimia adalah studi mengenai tata ruang atom-atom dalam molekul, bagaimana atom-atom tersusun dalam ruang tiga dimensi membentuk molekul. Stereoisomer adalah molekul yang berbeda hanya dalam penataan/susunan ikatannya dalam ruang tiga dimensi atau isomer yang yang mempunyai atom yang terikat satu sama lain tetapi berbeda dalam orientasi tiga dimensi atom-atom tersebut dalam ruang. Atom karbon yang memiliki empat gugus yang berbeda terikat padanya disebut sebagai atom khiral. Enantiomer memiliki sifat fisik dan kimia yang sama, kecuali interaksi senyawa tersebut terhadap cahaya pada bidang terpolarisasi atau interaksi dengan molekul khiral lainnya. Diastereomer adalah stereoisomer yang bukan enantiomer. Struktur ruang atom-atom dalam molekul seringkali sangat menentukan sifat-sifatnya. Bila dua gugus yang reaktif adalah cis dan trans satu terhadap yang lainnya, maka perbedaan geometri kadang-kadang mudah ditunjukkan secara kimia, seperti halnya asam maleat dan asam fumarat, yaitu masing-masing cis-asam butenadionat dan trans-asam butenadionat. Dalam kimia, isomerisme cis-trans atau isomerisme geometric adalah sebuah bentuk stereoisomerisme yang menjelaskan orientasi gugus-gugus fungsi dalam sebuah molekul. Secara umum, isomer seperti ini mempunyai ikatan rangkap yang tidak dapat berputar. Selain itu, isomer ini juga muncul dikarenakan struktur cincin molekul yang menyebabkan perputaran ikatan sangat terbatas. Terdapat dua bentuk isomer cis-trans, ketika gugus substituent berorientasi pada arah yang sama diastereomernya disebut cis, sedangkan pada area yang berlawanan disebut trans. Isomer cis-trans memiliki sifat fisika yang berbeda yang disebabkan oleh bentuk molekul atau momen dipol secara keseluruhan. Bila dua gugus yang reaktif adalah cis dan trans satu terhadap yang lainnya, maka perbedaan geometri dapat ditunjukkan secara kimia. Perubahan isomer geometri dapat terjadi melalui penentuan ikatan rangkap yang untuk sementara waktu diubah menjadi ikatan tunggal, dimana ikatan tunggal
dapat berlangsung putaran bebas. Pengubahan isomer geometri dari satu ke yang lain III.
dilakukan melalui pembentukan senyawa antara yang bersifat ion atau radikal bebas. Data Pengamatan Percobaan 7 Massa L-fenilalanin = 0,832 gram Titik leleh produk dari asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat = 119 oC Massa kristal asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat = 0,320 gram Polarisasinya = -0,4 Panjang Tabung = 20 cm = 2 dm Percobaan 8 Massa anhidrida maleat = 15 gram Massa asam maleat = 1,99 gram Massa asam fumarat sebelum rekristalisasi = 4,69 gram Massa asam fumarat setelah rekristalisasi = 2,43 gram Tleleh asam maleat = 135,6 oC Tleleh asam fumarat = 280 oC Pengukuran spectrum UV-Vis pada asam maleat : 221 nm, 232 nm, 249 nm, 263 nm. Pengukuran spectrum UV-Vis pada asam fumarat : 221 nm, 232 nm, 249 nm, 263 nm, 274 nm.
IV.
Pengolahan Data
Percobaan 7 Rotasi Spesifik Dik : c = 1,4 [α] =
=
l=2 100 x α cxl [ 100 x (−0,4 ) ] 1,4 x 2
= -14,29
% galat titik leleh asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat : ¿ rendemen−teoritis∨ ¿ teoritis x 100 % = ¿ ¿ 119−121∨ ¿ 121 = ¿
x 100 % = 1,65 %
Percobaan 8 Rendemen total teoritis = massa asam maleat + massa asam fumarat
= 1,99 gram + 4,69 gram = 6,68 gram % Rendemen asam fumarat = (massa sebelum rekristalisasi / rendeman total) x 100% = (4,69 / 6,68) x 100 % = 70,21 % % Rendemen asam maleat = (massa sebelum rekristalisasi / rendeman total) x 100% = (1,99 / 6,68) x 100 % = 29,79 % % Recovery asam fumarat = (massa setelah rekristalisasi / massa sebelum rekristalisasi) x 100% = (2,43 / 4,69) x 100% = 51,81 % % Galat titik leleh asam maleat = |rendemen-teoritis| / teoritis x 100% = |135,6-135| / 135 x 100% = 0,44 % % Galat titik leleh asam fumarat = |rendemen-teoritis| / teoritis x 100% = |280-287| / 287 x 100% = 2,43 % V. Pembahasan Pada percobaan stereokimia: Sintesis asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat dari L-fenilalanin. Ketika dimasukkan 0,832 gram L-fenilalanin di labu erlenmeyer yang telah ditambahkan larutan H2S4 yang bersifat sangat korosif. Larutan diaduk dengan pengaduk magnet agar sampel dapat tercampur dengan baik. Kemudian larutan didinginkan dengan penangas es dan di jaga suhunya 3-5 oC. Ketika larutan sudah dingin ditambahkan ke dalam larutan tetes demi tetes larutan NaNO2. Tetapi NaNO2 adalah zat pengoksidasi kuat sehingga sangat berpengaruh dalam penambahan larutan tersebut. Suhu tetap di jaga agar tidak terbentuk asap coklat nitrogen oksida yang dihasilkan pada saat penambahan. Waktu penambahan larutan NaNO2 berlangsung selama 45 menit. Setelah proses penambahan selesai, pengadukan campuran reaksi tetap dilakukan dan larutan pada labu erlenmeyer ditutup dengan kertas aluminium foil dengan diberi lubang kecil untuk keluarnya gas. Larutan yang diperoleh pada percobaan di atas didinginkan hingga 0,5 oC agar hasil yang diperoleh lebih maksimal. Penangas es digunakan kembali dan ditambahkan NaCl serta
aseton. Hal ini dilakukan agar suhu penangas es bisa lebih rendah. Endapan yang diperoleh di saring dengan penyaring vakum menggunakan corong Buchner. Sehingga diperoleh massa Asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat sebesar 0,320 gram. Kemudian asam 2-hidroksi-3fenilpropanoat di ukur titik lelehnya diperoleh sebesar 119 oC. Berdasarkan literatur asam 2hidroksi-3-fenilpropanoat memiliki titik leleh yakni 121 oC. sehingga titik leleh yang diperoleh dari asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat tidak berbeda jauh dengan data literatur. Hasil sintesis yang diperoleh dari asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat sangat kecil. Hal ini mungkin karena terjadi kesalahan pada saat penambahan larutan, alat yang digunakan tidak bersih sehingga adanya senyawa-senyawa lain yang mengganggu jalannya reaksi, terjadi kesalahan ketikan menjaga suhu agar tetap konstan dan sebagainya. Kemudian dilakukan pengukuran rotasi spesifik dengan menggunakan polarimeter (c = 1,4). Nilai polarisasi yang diperoleh dalam percobaan ini sebesar -0,4. Nilai polarisasi yang bagus adalah 0. Karena pada mekanismenya reaksinya adalah SN 1 pada pecobaan sintesisasam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat. Di reaksi SN 1 terdapat tahap karbokahonasi (pembuatan atom C jadi karbokation) yang membuatnya dapat di serang dari dua arah yang berbeda. Pada SN 1 senyawa akan memutar ke kanan atau ke kiri sehingga campuran senyawa 50:50. Pada percobaan ini, di peroleh hasil -0,4 sehingga senyawanya lebih dominan memutar ke arah kiri. Mekanisme reaksi sintesis asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat dari L-fenilalanin sebagai berikut:
Reaksi SN 1 :
Reaksi Gugus Tetangga :
Pada percobaan keisomeran geometri ini dilakukan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat. Sebelum dilakukan pengubahan menjadi asam fumarat terlebih dahulu dilakukan pembuatan asam maleat yang menggunakan anhidrat maleat sebagai bahan utama dalam percobaan ini. Anhidrat maleat ditambahkan pada air suling yang telah dididihkan. Dalam hal ini air suling berfungsi sebagai pelarut sehingga mempermudah terjadinya pembukaan ikatan pada senyawa siklik dari anhidrat maleat dan terbentuk karbokation. Mekanisme reaksinya sebagai berikut:
Ketika dilakukan perhitungan, persen rendemen asam maleat yang diperoleh 29,79 %. Nilai rendemen yang diperoleh dapat dikatakan cukup kecil dan hal ini menunjukkan bahwa tingkat efisien proses yang dilakukan juga kecil. Hal ini juga dapat dilihat dari kristal asam maleat yang terbetuk sekitar 1,99 gram. Dengan % rendemen yang diperoleh sebesar 29,79 %, hal ini dapat disebabkan oleh proses pemanasan yang kurang stabil dan proses pengkristalan yang kurang sempurna atau kristal tidak semua terkumpul dalam kertas saring,
sehingga saat dilakukan penimbangan diperoleh massa kristal yang berbeda dengan massa awal dari anhidrida maleat yaitu 15 gram. Berdasarkan literatur titik leleh asam maleat adalah 135 oC. Sedangkan titik leleh asam maleat yang diperoleh dalam percobaan ini sebesar 135,6 oC. hal ini menunjukkan bahwa senyawa yang diperoleh pada percobaan diperkirakan adalah senyawa maleat. Karena titik leleh maleat yang diperoleh dalam percobaan tidak berbeda jauh dengan data literatur asam maleat. Kelarutan asam maleat dalam air adalah sekitas 44,1 gr/100 gr air pada 25 oC. sehingga sebagian asam maleat lainnya larut dalam air yang kemudian digunakan untuk mengubah asam maleat menjadi asam fumarat. Mekanisme reaksinya sebagai berikut:
Pada percobaan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat, larutan filtrat maleat dari proses sebelumnya ditambahkan HCl pekat dan direfluks perlahan-lahan selama 10 menit. Dalam hal ini HCl berfungsi sebagai katalis yang digunakan untuk memprotonasi salah satu gugus karbonil sehingga ikatan rangkap pada atom karbon dapat beresonansi dan terjadi rotasi pada ikatan tunggal. Ikatan tunggal tersebut beresonansi kembali dan ion H + dihasilkan lagi dari reaksi pada tahap keempat. Kemudian terbentuk endapan kristal asam
fumarat dari larutan panas setelah dilakukan refluks. Larutan didinginkan pada suhu kamar dan direkristalisasi dengan air. Pada tahap rekristalisasi digunakan air sebagai pelarut yang sesuai agar asam fumarat yang termasuk senyawa polar sehingga akan larut dalam pelarut polar juga. Persen rendemen asam fumarat yang diperoleh dalam percobaan adalah 70,21 % dan persen recovery asam fumarat adalah 51,81 %. Nilai rendemen pada asam fumarat sangat besar sehingga tingkat efisiensi pembentukan asam fumarat juga lebih tinggi dibandingkan asam maleat sebesar 29,79 %. Hal ini dapat dilihat dari Kristal asam fumarat yang terbentuk yakni 4,69 gram. Sehingga rendemen total teoritis yang diperoleh dari data diatas di mana untuk massa asam maleat dan massa asam fumarat adalah 6,68 gram. Hasil ini diperoleh dari massa asam maleat sebesar 1,99 gram dan massa asam fumarat 4,69 yang telah dijumlahkan. Pengukuran titik leleh asam fumarat yakni 280 oC. sedangkan berdasarkan literatur asam fumarat menyublim pada suhu 287 oC. Ketika dilakukan pengukuran spectrum UV-Vis pada asam maleat : 221 nm, 232 nm, 249 nm, 263 nm dan pengukuran spectrum UV-Vis pada asam fumarat : 221 nm, 232 nm, 249 nm, 263 nm, 274 nm. Panjang gelombang pada asam maleat dan asam fumarat hampir sama tetapi panjang gelombang yang diukur dengan menggunakan spectrum UV-Vis pada asam fumarat memiliki 5 panjang gelombang sampai pada 274 nm. Sedangkan pada asam maleat panjang gelombangnya ada 4 ketika dilakukan pengukuran dengan spectrum UV-Vis yakni sampai panjang gelombang 263 nm. Adanya perbedaan bahwa titik leleh asam lebih tinggi dari titik leleh asam maleat. Pada persen galat titik leleh asam maleat diperoleh sebesar 0,44 %. Sedangkan persen galat titik leleh asam fumarat diperoleh sebesar 2,43 %. Hal ini disebabkan oleh senyawa yang berisomer trans cenderung lebih stabil sehingga diperlukan kalor yang cukup besar untuk memutuskan ikatan pada atom-atomnya. Selain itu kestabilan senyawa yang berisomer cis dan trans dapat dijelaskan dengan ikatan hidrogen. Asam maleat (senyawa cis) memiliki ikatan hidrogen intramolekul yang merupakan ikatan hidrogen yang terjadi dalam asam fumarat (senyawa
trans)
satu
molekul.
membentuk
Sedangkan
pada
ikatan intermolekul yang
merupakan ikatan hidrogen yang terjadi antar molekul-molekul satu sama
lain. Senyawa yang membentuk ikatan hidrogen intermolekul cenderung lebih stabil sehingga titik lelehnya lebih tinggi dibandingkan dengan senyawa yang membentuk ikatan hydrogen intramolekul. Selain itu rintangan sterik asam maleat lebih besar daripada asam fumarat sehingga lebih stabil dan ikatan hidrogen pada asam fumarat lebih banyak daripada asam maleat sehingga asam fumarat lebih stabil. VI.
Kesimpulan Dari hasil percobaan stereokimia: Sintesis Asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat dari Lfenilalanin. Pada titik leleh asam 2-hidroksi-3-fenilpropanoat diperoleh sebesar 119 oC dan persen galat titik leleh diperoleh sebesar 1,65 %. Untuk nilai rotasi spesifik asam 2-hidroksi-
3-fenilpropanoat diperoleh sebesar -14,29. Dari hasil percobaan pada percobaan keisomeran geometri ini dilakukan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat. Pada nilai rendemen massa total teoritis diperoleh sebesar 6,68 gram dan persen recovery asam fumarat diperoleh sebesar 51,81 %. Sedangkan titik leleh asam maleat adalah 135,6 oC dan titik leleh asam fumarat adalah 280 o
C. Untuk persen galat asam maleat adalah 0,44 % dan persen galat asam fumarat adalah 2,43
%. Persen rendemen asam maleat dan asam fumarat yang diperoleh sebesar 29,79 % dan 70,21 %. VII.
Daftar Pustaka Mayo, D.W., Pike, R.M., Forbes, D.C. (2011), Microscale Organic Laboratory: with Multistep and Multiscale Synthesis, 5 th edition, John Wiley & Sons, New York. Hal. 153-154, 412. Pasto, D., Johnson, C., Miller, M. (1992). Experiments and Techniques in Organic Chemistry, Prentice Hall Inc., New Jersey. Hal. 488-490. Williamson (1990), Macroscale and Microscale Organic Experiments, 3 edition, Boston. Halaman 707-707.
rd
