Sintesis Vanilin dari Eugenol
Abdu Ravi Zakaria – 14315038
Vanilin merupakan suatu bahan perisa yang paling sering digunakan dalam makanan, vanilin atau 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehida adalah suatu senyawa organik dengan rumus molekul C8H8O3 dengan gugus fungsional aldehid, eter dan fenol. Secara fisik, vanilin merupakan kristal putih atau kekuningan yang mempunyai bau, aroma, dan rasa yang khas.
Gambar 1 Struktur VanilinGambar 1 Struktur Vanilin
Gambar 1 Struktur Vanilin
Gambar 1 Struktur Vanilin
Vanilin dapat diproduksi secara alami dengan cara mengekstrak vanilin dari kacang vanili. Unsur utama dari kacang vanili adalah vanilin, asam vanilat, p-hidroksibenzaldehid, dan p-asam hidroksibenzoat yang memberikan flavor alami lembut yang tidak dimiliki oleh vanilin sintetik, namun kadar vanilin dalam kacang vanili sangat kecil yaitu berkisar antara 1,5-3% saja sehingga tidak mampu untuk memenuhi permintaan pasar yang sangat tinggi. Oleh karena itu berkembanglah vanilin sintetik yang dapat dibuat dengan menggunakan beberapa subsrat tertentu seperti eugenol (berasal dari minyak cengkeh), lignin (berasal dari limbah kayu), dan guaikol.
Gambar 2 Struktur GuaikolGambar 2 Struktur GuaikolGambar 3 Struktur EugenolGambar 3 Struktur Eugenol
Gambar 2 Struktur Guaikol
Gambar 2 Struktur Guaikol
Gambar 3 Struktur Eugenol
Gambar 3 Struktur Eugenol
Gambar 4 Struktur Monomer LigninGambar 4 Struktur Monomer Lignin
Gambar 4 Struktur Monomer Lignin
Gambar 4 Struktur Monomer Lignin
Selama ini Indonesia dikenal sebagai penghasil minyak cengkeh terbesar didunia yang menguasai 63% pasar dunia dengan tingkat produksi rata-rata 1500 ton/tahun, oleh karena itu di Indonesia sendiri, penggunaan minyak cengkeh (senyawa eugenol-nya) sebagai subsrat untuk produksi vanilin sintetik sangat menguntungkan. Selain ketersediaan bahan baku yang melimpah, produksi vanilin dari eugenol mempunyai jalur reaksi yang sederhana. Sintesis vanilin dari eugenol harus melalui proses isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol kemudian dilanjutkan dengan oksidasi untuk membentuk vanilin.
Jalur sintesis vanilin dari eugenol adalah sebagai berikut
Gambar 5 Sintesis Vanilin dari EugenolGambar 5 Sintesis Vanilin dari Eugenol
Gambar 5 Sintesis Vanilin dari Eugenol
Gambar 5 Sintesis Vanilin dari Eugenol
Eugenol akan mengalami reaksi isomerisasi menjadi isoeugenol dengan bantuan katalis RhCl3.3H2O dalam etanol. Seteleah didinginkan, isoeugenol akan dicampur dengan nitrobenzen sebagai oksidator dengan katalis 18-crown eter-6 dan H2O2 dengan katalis methyltrioxorhenium (MTO). Reaksi oksidasi menggunakan oksidator nitrobenzen pada suhu 130 C selama 3 jam dapat menghasilkan vanilin sebanyak 53,8% pada pemanasan dengan cara konvensional, sementara pemanasan dengan menggunakan gelombang mikro, diperoleh vanilin sebanyak 86,10%. Rendemen vanilin yang dihasilkan pada oksidasi dengan KMnO4 dan katalis 18-crown eter-6 lebih rendah daripada nitrobenzen, yaitu sebesar 22,9%.
Setelah dilakukan refluks, campuran isoeugenol dan oksidator kemudian diekstraksi menggunakan dietil eter dengan penambahan HCl. Setelah ekstraksi selesai, pelarut kemudian diuapkan dan dibiarkan mengkristal pada suhu kamar sehingga diperoleh vanilin dalam bentuk serbuk dengan kemurnian yang diperoleh dapat mencapai 99,16%.
Selain eugenol, lignin juga dapat dimanfaatkan sebagai subsrat untuk memproduksi vanilin. Lignin biasanya diperoleh dari limbah industri yang memanfaatkan kayu sebagai bahan baku seperti industri kertas. Suntesis vanilin dari lignin dapat dilakukan melalui proses oksidasi lignin (asam lignosulfonat) dari limbah cair pabrik kertas pada kondisi basa. Vanilin yang diperoleh dari bahan ini berkisar 5-10%. Selain dengan cara kimia, sintesis vanilin dari lignin dapat dilakukan melalui proses biologis menggunakan beberapa jenis bakteri seperti Bacillus sp. dan Pseudomonas sp. Berikut ini merupakan skema produksi vanilin dari lignin
Gambar 6 Skema Produksi Vanilin dari LigninGambar 6 Skema Produksi Vanilin dari Lignin
Gambar 6 Skema Produksi Vanilin dari Lignin
Gambar 6 Skema Produksi Vanilin dari Lignin
Lignin harus mengalami depolimerisasi terlebih dahulu, reaksi depolimerisasi dapat dimulai dengan kehadiran oksidan pada pH basa, temperatur tinggi dan tekanan tinggi. Oksidator yang dapat digunakan untuk reaksi depolimerisasi lignin ini diantaranya adalah nitrobenzen, tetapi meskipun rendemen yang dihasilkan cukup tinggi, nitrobenzen cukup mahal dan produk samping yang dihasilkan berbahaya serta sulit untuk dipisahkan, oksidator lain yang dapat digunakan adalah CuO dan O2 dengan katalis CuSO4. Lignin yang telah terdepolimerisasi kemudian diberi penambahan asam sehigga terjadi pengendapan residu lignin, sementara larutan senyawa fenolik sebagai ekstrak akan diekstraksi lebih lanjut menggunakan pelarut organik seperti benzen, toluen, diklorometan, dll. Senyawa fenolik yang diperoleh kemudian akan dimurnikan lebih lanjut sehingga diperoleh vanilin murni.
Referensi
Bulan, Rumondang. 2004. Reaksi Asetilasi Eugenol dan Oksidasi Metil Isoeugenol. Medan : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
Fache, Maxence, Bernard Boutevin dan Sylvain Caillol. 2015. Vanilin Production from Lignin and Its Use as a Renewable Chemical. Jurnal ACS Sustainable Chemisrty & Engineering 2016, 4, 35-46.
Mulyono, Egi. 2012. Perancangan Proses Produksi Isoeugenol dan Vanilin dari Eugenol Minyak Daun Cengkeh. Bogor : Institut Pertanian Bogor.
Abdu ravi zakaria - 14315038
1
[Author Name]
