Laporan Praktikum KI2251 Senyawa Organik Polifungsi Percobaan 07 BEBERAPA REAKSI TRANSFORMASI GUGUS FUNGSI PADA VANILIN
Nama
: Lutvia Putri Septiane
NIM
: 10513029
Kelompok
: II
Tanggal Percobaan
: 17 Maret 2015
Tanggal Pengumpulan
: 24 Maret 2015
Asisten
: Kak Vina
LABORATORIUM KIMIA FISIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2015
A. JUDUL PERCOBAAN Beberapa Rekasi Transformasi Gugus Fungsi pada Vanilin B. 1. 2. 3. 4. 5.
TUJUAN PERCOBAAN Mereduksi vanilin menjadi vanilil alkohol Mengoksidasi vanilin mnejadi asam vanilat Menhasilkan atau membuat 5-bromovanilin dari brominasi vanilin Membuat vanilil asetat dengan melalui esterifikasi vanilin Menentukan rendemen, titik leleh, nilai Rf, spektru, FTIR dari vanilil alkohol, asam vanilat, 5-bromovanilin dan vanilil asetat
C. DATA PENGAMATAN A. Reduksi Vanilin Menjadi Vanilil Alkohol Massa vanilin = 0,3846 gram Volume NaOH = 2,5 mL Massa NaBH4 = 0,075 gram (1,95 mmol) Massa produk sebelum rekristalisasi = 0,23 gram Massa produk setelah rekristalisasi = tidak diperoleh padatan Titik leleh sebelum rekristalisasi = 80 – 82 ℃ Titik leleh setelah rekristalisasi Hasil uji KLT Senyawa Vanilin Produk sebelum rekristalisasi Produk setelah rekristalisasi
Noda 1 Noda 2 Noda 1 Noda 2
= tidak diperoleh padatan = Jarak Noda (cm) 1,1 0,35 0,9 0,3 0,95
B. Oksidasi Vanilin Menjadi Asam Vanilat B.1 Penyiapan Perak Oksida B.2 Pembuatan Asam Vanilat Massa produk sebelum rekristalisasi Titik leleh sebelum rekristalisasi
C. Brominasi Vanilin Menjadi 5-Bromovanilin
= 0,12 gram = 202 ℃
Jarak Eluen (cm) 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9
Massa produk sebelum rekristalisasi = 0,03 gram Titik leleh sebelum rekristalisasi = 140 ℃ Hasil uji KLT antara vanilin, produk B, dan produk C Senyawa Vanilin Produk B Produk C
Jarak Noda (cm) 1,4 0,4 1,4
Jarak Eluen (cm) 4 4 4
D. Esterifikasi Vanilin Menjadi Vanilil Asetat Massa vanilin = 0,3055 gram Volume NaOH = 5 mL Volume anhidirida asetat = 0,8 mL (18 tetes) Massa produk sebelum rekristalisasi = tidak diperoleh padatan Massa produk setelah rekristalisasi = tidak diperoleh padatan Titik leleh sebelum rekristalisasi = tidak diperoleh padatan Titik leleh setelah rekristalisasi = tidak diperoleh padatan Hasil uji KLT = Senyawa Vanilin Produk sebelum rekristalisasi Produk setelah rekristalisasi
Data dari kelompok lain Massa vanilin Volume anhidirida asetat Massa produk sebelum rekristalisasi Massa produk untuk rekristalisasi Massa produk setelah rekristalisasi
Jarak Noda (cm) 1,05 1,1 -
= 0,308 gram = 1 mL = 0,4496 gram = 0,34 gram = 0,009 gram
Jarak Eluen (cm) 3,95 3,95 3,95
Titik leleh setelah rekristalisasi
= 74 – 78 ℃ = 77 – 78 ℃
Hasil uji KLT
=
Titik leleh sebelum rekristalisasi
Senyawa Vanilin Produk sebelum rekristalisasi Produk setelah rekristalisasi
Jarak Noda (cm) 1,1 1,6 1,7
D. PENGOLAHAN DATA A. Reduksi Vanilin Menjadi Vanilil Alkohol 1. Massa teoritis produk Vanilil Alkohol 1 mol Massa teoritis = 0,3846 gram x 152 gram gram 2. Rendemen produk sebelum rekristalisasi massa hasil percobaan % Rendemen = massa teoritis % Rendemen =
0,23 gram 0,39 gram
x
Jarak Eluen (cm) 4 4 4
1 1
x 154,17
x 100%
x 100% = 58,97%
Untuk massa rendemen produk setelah rekristalisasi tidak diperoleh 3. Galat nilai titik leleh produk A ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = x 100% ¿ ¿ ¿ 113 ℃−80 ℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿
x 100% = 29,2%
¿ 113 ℃−82℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿
x 100% = 27,43%
Jadi, galat titik leleh adalah 27,43% −¿ 29,2% Untuk titik leleh produk setelah rekristalisasi tidak diperoleh 4. Nilai Rf
gram mol
= 0,39
Rf =
jarak tempuh noda jarak tempuh pelarut 1,1 cm 3,9 cm
Rfvanilin =
= 0,282
Dengan cara perhitungan yang sama, maka diperoleh nilai Rf dari masing-masing noda
Senyawa Vanilin Produk sebelum rekristalisasi Produk setelah rekristalisasi
Noda 1 Noda 2 Noda 1 Noda 2
Jarak Noda (cm) Jarak Eluen (cm) 1,1 3,9 0,35 3,9 0,9 3,9 0,3 3,9 0,95 3,9
B. Oksidasi Vanilin Menjadi Asam Vanilat 1. Massa teoritis produk asam vanilat 1 mol Massa teoritis = 0,152 gram x 152 gram gram 2. Massa produk sebelum rekristalisasi massa hasil percobaan % Rendemen = massa teoritis % Rendemen =
0,12 gram 0,16815 gram
x
1 1
x 100%
x 100% = 71,36%
3. Nilai galat titik leleh produk B ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿ ¿ 210 ℃−202 ℃∨¿ ¿ % Galat = x 100% = 3,81% ¿ ¿ 4. Nilai Rf Rf =
jarak tempuh noda jarak tempuh pelarut =
1,4 cm 4 cm
= 0,35
Rfproduk B =
0,4 cm 4 cm
= 0,1
Rfvanilin
x 168,15
x 100%
gram mol
Rf 0,282 0,089 0,231 0,077 0,243
= 0,16815
C. Brominasi Vanilin Menjadi 5-Bromovanilin 1. Massa teoritis produk 5-bromovanilin 1 mol Massa teoritis = 0,228 gram x 152 gram gram 2. Massa produk sebelum rekristalisasi massa hasil percobaan % Rendemen = massa teoritis % Rendemen =
0,03 gram 0,3456 gram
x
1 1
x 231
gram mol
= 0,3465
gram mol
= 0,3899
x 100%
x 100% = 8,68%
3. Nilai galat titik leleh produk B ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿ ¿ 164 ℃−140℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿
x 100%
x 100% = 14,63%
4. Nilai Rf Rf =
jarak tempuh noda jarak tempuh pelarut =
1,4 cm 4 cm
= 0,35
Rfproduk B =
1 , 4 cm 4 cm
= 0,35
Rfvanilin
D. Esterifikasi Vanilin Menjadi Vanilil Asetat 1. Massa teoritis produk asam vanilat 1 mol Massa teoritis = 0,3055 gram x 152 gram
x
1 1
x 194
gram 2. Massa produk sebelum rekristalisasi Tidak diperoleh data 3. Nilai galat titik leleh produk B Tidak diperoleh data 4. Nilai Rf jarak tempuh noda Rf = jarak tempuh pelarut Rfvanilin
=
1,05 cm 3,95 cm
= 0,266
Dengan cara perhitungan yang sama, maka diperoleh nilai Rf dari masing-masing noda
Senyawa Vanilin Produk sebelum rekristalisasi Produk setelah rekristalisasi
Jarak Noda (cm) 1,05 1,1 -
Data dari kelompok lain 1. Massa teoritis produk asam vanilat Massa teoritis = 0,308 gram x
1 mol 152 gram
gram 2. Massa produk sebelum rekristalisasi massa hasil percobaan % Rendemen = massa teoritis % Rendemen =
0,4496 gram 0,3931 gram
0,009 gram 0,3931 gram
x
1 1
x 100%
x 100%
x 100% = 2,289%
4. Nilai galat titik leleh produk D sebelum rekristalisasi ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿ ¿ 77 ℃−74 ℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿
x 100% = 3,89%
¿ 77 ℃−78 ℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿
x 100% = 1,29%
Jadi, galat titik leleh adalah 1,29% −¿
x 100%
3,89%
5. Nilai galat titik leleh produk D setelah rekristalisasi ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿ ¿ 77 ℃−77 ℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿
x 194
x 100% = 114,37%
3. Massa produk setelah rekristalisasi massa hasil percobaan % Rendemen = massa teoritis % Rendemen =
Jarak Eluen (cm) 3,95 3,95 3,95
x 100% = 0%
x 100%
Rf 0,266 0,291 -
gram mol
= 0,3931
¿ 77 ℃−78 ℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿
x 100% = 1,29%
Jadi, galat titik leleh adalah 0% −¿ 6. Nilai Rf jarak tempuh noda Rf = jarak tempuh pelarut Rfvanilin
=
1,1 cm 4 cm
1,29%
= 0,275
Dengan cara perhitungan yang sama, maka diperoleh nilai Rf dari masing-masing noda Senyawa Vanilin Produk sebelum rekristalisasi Produk setelah rekristalisasi
Jarak Noda (cm) 1,1 1,6 1,7
Jarak Eluen (cm) 4 4 4
Rf 0,275 0,4 0,425
E. PEMBAHASAN Vanilin merupakan senyawa yang memiliki beberapa gugus fungsi yang reaktif, yang dapat ditransformasi menjadi gugus fungsi lainnya menghasilkan beberapa senyawa turunannya yang bermanfaat. Vanilin memiliki rumus molekul C8H8O3, dan dengan strukturnya sebagai berikut:
Dan jika dilihat dari struktur kimianya, vanilin merupakan senyawa fenol tersubsitusi gugus metoksi pada posisi orto dan gugus aldehida pada posisi para. Sehingga vanilin dikelompokkan sebagai senyawa antioksidan. Pada percobaan ini, pertama akan dilakukan reduksi vanilin menjadi vanilil alkohol. Untuk mereduksi vanilin menjadi vanilin alkohol diperlukan NaBH4 dan NaOH. NaOH di sini berfungsi sebagai nukleofil untuk menyerang H dari gugus hidroksi pada vanilin. Kemudian, NaBH4 ini berfungsi sebagai reagen yang menghasilkan ion H- yang akan meyerang C karbonil pada gugus aldehid vanilin. Kemudain penambahan HCl berguna sebagai sumber atom H untuk membuat gugus alkohol dan kemudian akan terbentuk endapan produk. Mekanisme reaksi yang terjadi adalah:
Dari percobaan ini tidak dihasilkan produk yang diinginkan, yaitu produk vanilil alkohol. Hal ini dibuktikan dengan hasil uji titik leleh dan nilai Rf pada uji KLT. Titik leleh yang dihasilkan adalah 80 – 82 ℃ dan galatnya adalah 27,43% −¿ 29,2%. Benar-benar besar. Dan jika dilihat dari literatur, nilai 80 – 82 ℃ merupakan titik leleh yang mendekati titik leleh vanilin. Kemudian, dari hasil uji KLT dapat dilihat bahwa nilai Rf antara produk, baik yang sebelum rekristalisasi dan sesudah rekristalisasi memiliki nilai Rf yang sama. Walaupun dari hasil uji KLT terdapat noda produk yang berada di bawah, tapi kemudian naik dan ada noda samar-samar yang sejajar dengan noda vanilin. Selain dibuktikan dari uji titik leleh dan KLT, produk sejak awal terbentuknya kristal diduga merupakan vanilin, karena padatan atau kristal yang dihasilkan berwarna putih, mirip dengan vanilin. Produk yang dihasilkan juga lumayan banyak. Produk yang diinginkan tidak dibentuk dapat dikarenakan reaksi yang belum sempurna, mungkin juga pada penambahan NaBH 4 yang belum sempurna, pengadukan yang terlalu kuat ataupun terlalu lemah. Kemudian, percobaan yang dilakukan adalah mengoksidasi vanilin menjadi asam vanilat. Dalam mengoksidasi vanilin menjadi asam vanilat, vanilin direaksikan dengan endapan padatan Ag2O bebas larutan. Mekanisme reaksi yang terjadi adalah:
Pada percobaan ini Ag2O harus dibuat terlebih dahulu. Setelah terbentuk, maka direaksikan dengan vanilin dalam suasana basa. NaOH di sini berfungsi sebagai nukleofil untuk menyerang H dari gugus hidroksi pada vanilin, dan terbentuk garam. Lalu, akan terbentuk asam vanilat dan endapan Ag yang berbentuk cermin perak. Padatan asam vanilat terbentuk karena adanya penambahan HCl yang berfungsi untuk menetralkan campuran dari yang awalnya dalam keadaan basa.
Dari hasil percobaan, akhirnya diperoleh produk asam vanilat dengan rendemen yang cukup besar juga, yaitu 71,36%. Kemudian titik lelehnya adalah 202 ℃ dengan galat tidak mencapai 5%, yaitu 3,81%. Untuk nilai Rf juga memiliki perbedaan dengan nilai Rf vanilin, dari noda yang tampak juga noda asam vanilat lebih rendah daripada noda vanilin. Hal ini dapat membuktikan bahwa asam vanilat bersifat lebih polar dibandingkan dengan vanilin. Percobaan yang ketiga adalah brominasi vanilin menjadi 5-bromovanilin. Mekanisme yang terjadi adalah:
Pada percobaan ini, vanilin direaksikan dengan air brom dengan metanol yang berfungsi sebagai pelarut. Menurut mekanisme reaksi, ikatan π pada cincin benzena akan menyerang brom melalui adisi nukleofilik. Karena gugus hidroksi (OH) merupakan gugus pengarah orto, para. Tapi, posisi para dari OH telah terisi oleh gugus aldehid pada vanilin. Oleh sebab itu Br akan teradisi pada posisi orto. Hasil percobaan menunjukkan bahwa produk yang diinginkan, yaitu 5-bromovanilin tidak terbentuk. Hal ini dibuktikan dari uji KLT yang manghasilkan bahwa noda antara vanilin dengan produk sejajar, yang artinya nilai Rfnya sama dan mengindikasikan bahwa produk yang dihasilkan masih berupa vanilin. Tapi, pada uji titik leleh, menunjukkan nilainya mulai mendekati nilai titik leleh 5-bromovanilin, dengan galat yang dihasilkan adalah 14,63%. Tapi, dilihat dari uji KLT, produk tersebut adalah vanillin. Nilai titik lelehnya lebih tinggi dibandingkan dengan literatur titik leleh vanilin, mungkin dapat disebabkan dalam produk mash terdapat pengotor, ataupun sisa dari brom yang direaksikan. Poduk tidak terbentuk bisa disebabkan pada reaksi dengan air-brom kurang sempurna, lalu pengamatan pada saat perubahan warna brom masih belum tepat. Yang terakhir, adalah esterifikasi vanilin menjadi vanilil asetat. Dengan mekansime reaksi adalah:
Tapi, pada percobaan ini, tidak berhasil mendapatkan produk vanilil asetat. Padatan dari campuran reaksi juga tidak terbentuk. Hal ini dapat disebabkan karena anhidrida asam asetat yang digunakn sudah terkontaminasi, yang ditandai dengan warna campuran larutan menjadi sangat orange. Jika dilihat dari uji KLT juga, campuran larutan sejajar nodanya dengan vanilin. F. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahawa produk vanilil alkohol, 5-bromovanilin, dan vanilil asetat tidak berhasil diperoleh. Yang diperoleh adalah produk asam vanilat dengan nilai rendemennnya 71,36%, nilai titik lelehnya 202 ℃ dengan galat 3,81% dan nilai Rfnya adalah 0,1 di mana asam vanilat bersifat lebih polar dibandingkan dengan vanilin. G. DAFTAR PUSTAKA D,A, Skoog, west, D.M Holler, F.J, Fundamentals of Analytical Chemistry, 5th edition, Saunders College Publishing , New York, 1988. Page 579-585 Mayo, D.W., Fike, R.M., Forbes, D.C., Microscale Organic Laboratory: with Multistep and Multiscape Synthesis, 5th edition, John Willey & Sons, New York, 2011.
