Laporan Praktikum Kimia Organik SINTESIS ORGANIK MULTITAHAP: SINTESIS BENZOKAIN
(bagian C dan D) Penulis: Hestin Permatasari NIM 10510035;kelas 01;kelompok D
[email protected]
Abstrak Percobaan sintesis organik multitahap: sintesis benzokain ini mempunyai target sintesis benzokain. Benzokain dipersiapkan dengan esterifikasi asam p-aminobenzoat dengan etanol. Namun terlebih dahulu perlu disintesis senyawa p-asetotoluida dari toluidin, kemudian disintesis senyawa asam pasetamidobenzoat dari p-asetotoluida, setelah itu dilakukan sintesis senyawa asam p-aminobenzoat dari asam p-asetamidobenzoat, dan terakhir dilakukannya sintesis benzokain dari asam paminobenzoat. Namun pada laporan ini hanya akan dilaporkan hasil percobaan sintesis asam paminobenzoat menggunakan reaksi hidrolisis dan sintesis benzokain menggunakan reaksi esterifikasi. Hasil percobaan menunjukkan pada sintesis asam p-aminobenzoat menghasilkan kristal seberat 0,363 gram dengan galat titik lelehnya adalah 1,5-2.1%. Pada percobaan sintesis ester etil p-aminobenzoat tidak didapatkan kristal yang cukup untuk dikarakterisasi.
Kata kunci: benzokain, asam p-aminobenzoat, sintesis multitahap, esterifikasi, hidrolisis.
Abstract Experiment of multistep organic synthesis: benzocain synthesis intent on synthesis of benzocaine. Benzocain was prepared in this experiment by the direct estherification of p – Aminobenzoic Aminobenzoic acid with absolute ethanol. Shyntesis of benzocain from toluidin is a four step reaction. First step is acylation on amino group. Second step is oxidation of methyl group. Third step is hydrolysis of scetyl group. Fourth step is estherification of p-amninobenzoic acid. This report will just report the third and fourth step. Result of this experiment shows 0.363 g p-aminobenzoic acid with melting point error is 1.52.1% and too little amount of benzocain to caracterization. Keywords: benzocain, p-aminobenzoic acid, multistep organic synthesis, estherification, hydrolysis.
1. PENDAHULUAN Selama ratusan tahun d aun ’semak -coco’ telah lama digunakan oleh masyarakat pedalaman untuk zat stimulan ringan. Zat di dalam daun tersebut diduga dapat meningkatkan daya tahan tubuh dan stamina. Sedangkan para kimiawan meneliti zat apa yang terdapat dalam daun koka tersebut dan zat yang dapat meningkatkan stamina dan daya tubuh mereka itu adalah cocaine. Namun, senyawa tersebut memiliki dua kelemahan utama yaitu dosis letalnya melebihi kerugian dosis pain-killernya dan dapat menyebabkan kerusakan permanen pada sistem saraf. Maka dibuatlah senyawa analognya yang sifat toksiknya lebih kecil namun efesiensi penyembuhan yang setara dengan kokain. Dan dimulailah penelitian dan perkembangan ilmu pengetahuan mengarah pada penemuan zat anestesi local “benzokain”. Pada benzokain tidak terdapat gugus amina tersier sehingga sifatnya kurang aktif
daripada novokain. Oleh karena itu, benzokain lebih banyak digunakan. Benzokain digunakan untuk meredakan nyeri dan gatal-gatal yang disebabkan luka bakar, gigitan atau sengatan serangga, racun tanaman, luka kecil atau goresan. Benzokain termasuk dalam kelompok obat yang dikenal sebagai anestesi topikal lokal. Cara kerjanya ialah mematikan ujung saraf di kulit. Obat ini tidak menyebabkan hilang kesadaran seperti obat bius yang umumnya digunakan untuk operasi. operasi. Pada percobaan ini, akan dilakukan sintesis organik multitahap yang bertujuan akhir menghasilkan senyawa benzokain. Namun sebelum menghasilkan senyawa benzokain, dihasilkan asam p-aminobenzoat. Asam p-aminobenzoat dan turunannya ini banyak digunakan untuk pembuatan pewarna, bahan perasa, dan bahan pengawet. Selain itu, asam ini juga merupakan bagian dari asam folat atau vitamin B10.[4]
(Gambar asam folat)
jam. dan diamkan hingga terbeentuk endapan. Campuran reaksi dinetralkan dengan Na 2CO3 10% tetes demi tetes hingga pH sekitar 8. Diekstraksi dengan 2x8 mL air. Fasa organik dikeringkan dengan ditambahkan natrium sulfat anhidrat. Kemudian disaring dan filtratnya ditampung dalam (Gambar asam p-aminobenzoat) erlenmeyer. Dilakukan penguapan metilen klorida di dalam lemari asam. Padatan yang terbentuk direkristalisasi dengan pelarut etanol:air. Kristal yang terbentuk disaring dengan corong Buchner. Setelah kering, kristal tersebut ditimbang dan diukur titik leleh serta spektrum IRnya.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Percobaan
Dan di bawah ini adalah gambar benzokaine sebagai target reaksi:
Pada percobaan pertama yaitu sintesis asam p-aminobenzoat didapatkan massa kristal seberat 0 0,363 gram yang memiliki titik leleh 185-186 C. Sedangkan pada sintesis ester etil p-aminobenzoat (benzokain) tidak didapatkan kristal. Namun kristal asam p-aminobenzoat yang didapat belum sempat dilakukan karakterisasi selain titik leleh. 3.2 Pengolahan Hasil
Sintesis asam p-aminobenzoat:
2. METODE PERCOBAAN
2.1 Sintesis Asam P-Aminobenzoat
#Mol asam p-asetomidabenzoat:
0,927 g asam p-aminobenzoat dan 4,635 mL HCl 6M dimasukkan ke dalam labu bundar 25 mL yang terdapat batu didih. Kemudian direfluks selama 30 menit dan didinginkan hingga suhu kamar. Campuran reaksi dipindahkan ke dalam labu erlenmeyer 50 mL. Labu bundar dibilas dengan 2,5 mL air dingin dan dimasukkan ke dalam labu yang berisi campuran reaksi. Amoniak pekat ditambahkan tetes demi tetes hingga pH 7-8. 1 mL asam asetat glasial ditambahkan untuk setiap 30 mL campuran. Campuran diaduk dan didinginkan dalam penangas es. Kristal yang terbentuk disaring dengan corong Buchner. 2.2 Sintesis Ester Etil P-Aminobenzoat
#Sesuai dengan persamaan reaksi, maka mol asam p-aminobenzoat sama dengan mol asam paminobenzoat. Sehingga, berat teoritis dari asam paminobenzoat adalah:
#Dengan demikian, rendemen sintesis asam paminobenzoat adalah:
# %galat titik lelehnya adalah: t
20
0
n = n - 0,00045(27-20 C) 0,420 g asam p-aminobenzoat dan 3,192 mL etanol p.a. dimasukkan ke dalam labu bundar 25 mL. Campuran diaduk hingga larut sempurna. Selama pengadukan, campuran ditambahkan tetes demi tetes 0,3192 mL H 2SO4 pekat hingga terbentuk endapan. Kemudian direfluks selama 1
0
0
= 189 C - 0,00315 C 0
= 188,99685 C % galat =
| |
=
| |
Jadi galat titik lelehnya adalah 1.6 - 2.1% 3.3 Pembahasan
Asam p-aminobenzoat dapat disinetsis dengan berbagai cara, diantaranya:
Namun pada percobaan ini, asam p-aminobenzoat disintesis dari toluidin melalui tiga tahapan reaksi, yaitu, yang pertama adalah akilasi pada gugus amino, kemudian tahap kedua adalah oksidasi pada gugus metil, dan tahap yang ketiga adalah hidrolisis gugus asetil. Dan yang akan dibahas labih lanjut pada laporan ini adalah percobaan tahap ketiga atau tahapan hidrolisis gugus asetil. Secara umum, reaksi yang terjadi adalah:
Sesuai dengan reaksi di atas, pada tahap pertama, amina pada p-toluidin adalah nukleofilik karena nitrogen pada amina mempunyai satu pasangan electron bebas. Sehingga dengan mudah akan bereaksi dengan gugus karbonil dan turunannya. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah reaksi subtitusi nukleofilik. Selanjutnya yang dilakukan adalah akilasi pada gugus amino dengan memproteksi gugus NH 2 pada p-toluidin. Perlunya proteksi ini dikarenakan amida kurang
bisa dioksidasi oleh permanganate dibandingkan amina. Pada tahap yang kedua atau tahap oksidasi gugus metil pada asetotoluida. Tahap ini melibatkan serangan oksidator pada ikatan C-H yang berbatasan dengan cincin benzene, dengan digunakannya KMnO4 sebagai oksidator maka reaksi secara sederhana adalah sebagai berikut:
Tahap kedua akan menghasilkan asam pasetamidobenzoate. P-asetamidobenzoate pada tahap kedua akan digunakan pada tahap ketiga. Pada tahap ketiga ini akan dilakukan hidrolisis pada gugus amida dengan menggunakan katalis asam. Amida adalah turunan dari asam karboksilat dengan ammonia. Amida dapat dibuat dengan beberapa cara, diantaranya: 1. Mereaksikan asam klorida dengan ammonia atau amina 2. Asetat anhidrida dengan ammonia atau amina 3. Ester dengan amina atau ammonia 4. Asam karboksilat dengan ammonia atau amina. Pemilihan ammonia atau amina pada pembuatan amida menentukan substitusi nitrogen pada produk amida. Amida adalah yang paling kurang reaktif bila dibandingkan turunan karboksilat yang lain dan secara umum stabil di air. Sehingga, satu-satunya subtitusi nukleofilik yang mungkin terjadi pada amida adalah hidrolisis, walaupun amida lebih sulit dihidrolisis daripada ester. Reaksi hidrolisis amida dengan katalis asam secara umum adalah sebagai berikut:
Sedangkan mekanisme reaksi pada hidrolisis amida adalah sebagai berikut[4]: -tahap 1: amida terprotonasi oleh larutan asam -tahap 2: molekul air menyerang gugus karbonil yang terprotonasi untuk memberikan intermediet tetrahedral -tahap 3: oksigen memberikan satu pasangan elektronnya sehingga membentuk kembali gugus karbonil dan terbentuk pula ammonia -tahap 4: terlepasnya ammonia memberikan gugus karbonil yang terprotonasi -tahap 5: transfer pasangan electron dari ammonia akan memberikan produk
Dalam bentuk gambar, mekanisme reaksi yang terjadi[4]:
Tahap ketiga ini menghasilkan asam paminobenzoat yang akan digunakan pada percobaan selanjutnya. Bila sebelumnya sudah dipaparkan tentang mekanisme reaksi dari percobaan sintesis asam paminobenzoate, maka selanjutnya akan dijelaskan tentang fungsi reagen dan prosedur percobaan. Asam p-asetamidobenzoat adalah sebagai precursor atau sumber amida yang akan dihidrolisis dan HCl adalah sebagai katalis asam yang digunakan. Kemudian setelah mencampurkan precursor dan katalis, dilakukan refluks, refluks bertujuan untuk memperbesar L/V di enriching section, sehingga mengurangi jumlah equibrium stage yang diperlukan untuk product quality yang ditentukan, atau, dengan jumlah stage yang sama, akan menghasilkan product quality yang lebih baik. Sedangkan ammonia digunakan sebagai penerima proton agar produk bisa dihasilkan. Produk yang didapatkan dari hasil sintesis yang didapatkan sebanyak 0.363 gram dengan besarnya %rendemen sebesar 50.63%. dan setelah dilakukan karakterisasi pengukuran titik leleh, besarnya titik leleh produk yang dihasilkan adalah 0 185-186 C dengan %galat sebesar 1.6 - 2.1%. Pada percobaan selanjutnya, yaitu sintesis benzokain atau etil p-aminobenzoat disiapkan pada percobaan ini menggunakan esterifikasi langsung dari asam p-aminobenzoat dari percobaan sebelumnya dengan etanol. Yang secara umum reaksi esterifikasinya adalah sebagai berikut[3]:
Dan mekanisme reaksi sintesis benzokain yang terjadi adalah sebagai berikut[3]:
Mekanisme sintesis benzokain terjadi dalam enam tahap reaksi seperti pada gambar di atas. Pada tahap pertama, katalis asam memprotonasi oksigen pada karbonil, yang akan membuat muatan positif pada atom oksigen. Kemudian, electron pada ikatan π akan berpindah ke atom oksigen untuk menetralkan muatan positif. Hal ini membuat terjadinya muatan positif pada karbon dan salah satu pasangan electron bebas pada oksigen di etanol untuk membentuk ikatan dengan karbon pada karbonil. atom oksigen pada etanol kemudian terprotonasi oleh basa konjugasi dari katalis asam. Kemudian katalis asam memprotonasi gugus – OH pada asam karboksilat untuk membuatnya menjadi leaving grup yang lebih baik. Gugus H2O yang baru terbentuk kemudian terpisah dan meninggalkan muatan positif pada karbon yang dinetralkan pada step yang sama oleh pasangan elektron bebas pada oksigen di gugus – OH lain yang membentuk sebuah ikatan π dengan karbon kembali. Hal ini mengakibatkan muatan positif pada oksigen dan basa konjugasi akan mengalami deprotonasi gugus – OH yang akan membuat atom oksigen bermuatan netral. Reaksi ini akan menghasilkan benzokain dan air. Dikarenakan jumlah larutan natrium karbonat yang ditambahkan tidak terlalu banyak, hanya secara kasar sama dengan volume air dan ethanol. Dengan keadaan demikian, banyak dari benzokain nonionic yang terbentuk pada percobaan ini sehingga membuatnya tidak terlarut dan beberapa natrium sulfat dan natrium paminobenzoate yang tidak berekasi dimungkinkan mengendap. Untuk itulah dilakukan ekstraksi dengan metilen klorida. Kemudian setelah menguapkan metilen klorida, rekristalisasi menggunakan etanol-air bertujuan untuk memperoleh produk benzokain yang lebih murni. Pada percobaan ini, tidak didapatkan Kristal. Sebenarnya terbentuk padatan, namun massa yang dihasilkan sangatlah kecil sehingga tidak dapat ditimbang maupun dikarakterisasi.
4. KESIMPULAN Hasil percobaan pada sintesis asam paminobenzoat menghasilkan kristal seberat 0,363 gram dengan galat titik lelehnya adalah 1,5-2.1%. Pada percobaan sintesis ester etil p-aminobenzoat tidak didapatkan kristal.
UCAPAN TERIMAKASIH Pertama-tama saya panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Kedua saya ucapkan terima kasih kepada orang tua saya. Ketiga saya ucapkan kepada bu Deana yang telah membimbing kami selama praktikum kimia organik. Selanjutnya saya ucapkan terima kasih kepada teman teman kelompok empat yang telah bekerja sama menyelesaikan modul demi modul percobaan di praktikum kimia organik. Kemudian saya ucapkan terima kasih kepada setiap asisten yang telah membantu kami menyelesaikan setiap modul dalam percobaan di praktikum kimia organik. Dan terima kasih kepada setiap pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu saya dalam penyelesaian laporan ini. Dan juga ucapan terima kasih kepada akuades (kimia’10) atas segala bantuannya.
DAFTAR PUSTAKA [1]Wilcox, C.F. and Wilcox, M. F. 1998. Experimental Organic Chemistry. A Small Scale Approach, Prentice Hall Inc: New Jersey. p. 489 . [2]Solomon, graham. 2011. “Organic Chemistry”. United states: John Wiley and Sons.p.789-801
[3]www.personal.psu.edu/users-writting-clip. diakses pada tanggal 23 Maret 2012
[4]http://web.uccs.edu/bgaddis/chem338/expt21_1 corr.htm. diakses pada tanggal 23 Maret 2012
