PRAKTIKUM ORGANIK 2
SULFONASI SENYAWA AROMATIK Yoga Yoga Pratama*, Adventus Adventus Reno, A!ata A!ata S", #$ara O%tav!a, O%tav!a, &es' A"N"A, A"N"A, Ir(anda P", P", Ma's'ara), M!sna(at!, M!rna T", Nurs!a, Sar!na L", S!t! N"S", Nov!tar!a Program Studi Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Tanjungpura, Jl. Prof. r. !. !adari "a#a#i $mail% pratama&oga'()&a*oo.+o.id
ASTRAK Telah dilakukan percobaan tentang pembuatan natrium benzensulfonat dan pembuatan asam asam p-toluensulfonat p-toluensulfonat melalui reaksi reaksi sulfonasi pada pada senyawa aromatik. aromatik. Reaksi sulfonasi adalah reaksi substitusi elektrofilik pada senyawa aromatik. Tujuan dari percobaan ini adalah melakukan reaksi sulfonasi pada senyawa aromatik dan memurnikan senyawa organik yang dihasilkan dengan kristalisasi. Metode yang digunakan dalam pembuatan natrium benzensulfonat adalah dengan mereaksikan suatu senyawa aromatik aromatik yaitu benzen dengan dengan asam sulfat berasap (H ! %& %& !" "#-!"$ 'aH"$& dan 'al dengan proses kristalisasi. )embuatan asam p-toluensulfonat adalah dengan mereaksikan suatu senyawa aromatik yaitu toluena dengan asam sulfat& 'aH"$ sebagai penetral suasana asam dan 'al sebagai senyawa untuk proses penggaraman penggaraman melalui melalui metode refluks refluks untuk optimalisasi optimalisasi reaksi. *ristal *ristal natrium benzensulfonat benzensulfonat dan kristal asam p-toluensulfonat yang dihasilkan adalah kristal berwarna putih kekuningan. )embuatan natrium benzensulfonat benzensulfonat diperoleh kristal sebanyak ', -'- gram -'- gram dan asam p-toluensulfonat p-toluensulfonat sebanyak (,/ gram. Kata kunci: Kristalisasi, sulfonasi, refluks
I"PEN&A+ULUAN II" Sen&a#a aromatik adala* sen&a#a organik &ang mengandung +i+in 0en1ena dalam molekuln&a atau &ang mempun&ai sifat kimia &ang seperti 0en1ena. 2en1ena adala* sen&a#a aromatik &ang +ukup sta0il aki0at delokalisasi delokalisasi elektron p*i. 2en1ena merupakan suatu anggota dari kelompok 0esar sen&a#a aromatik. 3ara paling muda* menentukan apaka* sen&a#a ini adala* sen&a#a aromatik atau 0ukan adala* dengan menentukan posisi a0sorpsi dalam spektrum nomor ole* proton &ang terikat pada atom4atom +in+in. Proton &ang terikat ke ara* luar +in+in aromatik sangat kuat terperisai dan men&erap jau* ke0a#a* medan di0andingkan ke0an&akan proton,
0iasan&a le0i* dari 5 ppm 6 !art, dkk, (77'8 Fessenden dan Fessenden, (795:. III. Pada dasarn&a reaksi sulfonasi adala* proses &ang men&e0a0kan men&e0a0kan gugus ;S<! menjadi terikat pada atom kar0on dalam sen&a#a kar0on. Istila* sulfonasi terutama digunakan untuk men&atakan reaksi4reaksi &ang menggunakan menggunakan pereaksi sulfonasi &ang umum seperti asam sulfat. Sulfonasi merupakan sala* satu jenis reaksi su0stitusi elektrofilik aromatik &ang meli0atkan pengga0ungan pengga0ungan gugus asam sulfonat dalam molekul atau ion 6Fessenden dan Fessenden, (799:. I=. Kristalisasi adala* peristi#a pem0entukan partikel4partikel partikel4partikel 1at padat dari suatu fasa &ang *omogen. Tujuan utama
PRAKTIKUM ORGANIK 2
dari kristalisasi adala* untuk mendapatkan kemurnian &ang tinggi. >upa dan ukuran partikel kristal menentukan perole*an kristal 63a0e,(799:. =. Tujuan dari per+o0aan kali ini adala* untuk mema*ami reaksi sulfonasi pada sen&a#a aromatik &aitu 0en1en dan toluena serta mema*ami reaksi su0stitusi elektrofilik &ang meli0atkan pemurnian sen&a#a dengan teknik kristalisasi. Adapun prinsip dari per+o0aan kali ini adala* pem0uatan natrium 0en1ensulfonat dapat dilakukan dengan mereaksikan sen&a#a aromatik &aitu 0en1en dengan asam sufat 0erasap, "a!3<, dan "a3l 0erdasarkan reaksi sulfonasi dengan proses kristalisasi. Pem0uatan asam p4toluensulfonat dengan mereaksikan asam sulfat dengan toluena melalui metode refluks dengan di0antu ole* penam0a*an "a!3< dan "a3l untuk proses penjenu*an dan penetralan. =I. Aplikasi dari per+o0aan ini adala* natrium 0en1ensulfonat dan asam p4 toluensulfonat, dapat di0uat se0agai 0a*an o0at4o0atan dan untuk industri farmasi dan se0agai 0a*an pem0uat lem. II" III" METO&OLO-I I." A$at ?. Alat4alat &ang digunakan dalam per+o0aan kali ini adala* 0atang pengaduk, 0otol semprot, gelas 0eaker, 0ulp, +orong, gelas kimia, perangkat refluks, erlenme&er, ka+a arloji, pipet volume, spatula, 0atang pengaduk, dan pemanas .I" a)an ?II. 2a*an4 0a*an &ang digunakan dalam per+o0aan ini adala* 0en1ena, asam sulfat, "a!3< , "a3l, dan toluena. ?III. .I" #ara Ker/a ." Pem0uatan Natr!um ensensu$onat ?=I. Asam sulfat ( ml dimasukkan ke dalam la0u 0ulat, lalu ditam0a*kan sedikit ?=II. demi sedikit 0en1en se0an&ak ' ml. Su*u +ampuran dijaga 0erkisar antara
4' 3. Jika seluru* 0en1en suda* 0ereaksi sempurna kemudian +ampuran didinginkan. 3ampuran reaksi kemudian ditam0a*kan sejumla* air se+ara perla*an4 la*an. Jika terdapat endapan penåan dilakukan. Setela* itu larutan di netralkan dengan menam0a*kan padatan "a!3< . "a3l kemudian ditam0a*kan se0an&ak 9 gram dan dipanaskan *ingga seluru* "a3l larut dan disaring dalam keadaan panas dengan kertas saring. Selanjutn&a di0iarkan filtrat *ingga dingin agar terjadi kristalisasi natrium 0en1ensulfonat. ?=III. .I." Pem0uatan Asam 12 to$uensu$onat ??. Asam sulfat /,5 ml dimasukkan kedalam la0u 0ulat dan ditam0a*kan 7,( ml toluena. 3ampuran kemudian diaduk perla*an4la*an *ingga *omogen. 3ampuran kemudian di refluks sam0il diaduk dengan +ara menggo&angkan perla*an selama sekitar / menit atau sampai tidak terli*at lagi adan&a lapisan taluen. ??I. 3ampuran kemudian dituang ke dalam /- ml air dalam gelas kimia ( ml. Kemudian larutan dinetralkan dengan menam0a*kan "a!3< . an kemudian ditam0a*kan ( gram "a3l padat, diaduk *ingga semua garam larut . Kemudian dinginkan larutan dalam es dan kristal &ang ter0entuk kemudian di saring dengan kertas saring. Kristal &ang ter0entuk kemudian di0ilas dengan "a3l jenu*. ??II. >ekristalisasi kemudian dilakukan dengan melarutkan padatan kristal asam toluensulfat *ingga tepat larut dan dijenu*kan dengan "a3l *ingga larut. @arutan kemudian didinginkan dengan air es, dan kristal &ang ter0entuk kemudian di+u+i dengan metanol. ??III. ??I=. ??=. ??=I. ??=II. ??=III. ??I?.
PRAKTIKUM ORGANIK 2
???. ???I. ???II.
a ?@II. ?@III. Kedalam (.
...III" Rang%a!an A$at
?@I=.
la0u
n (
0ulat ???I=.
/ m@
m
dimasuk
@
kan !/S<'
!
pekat
/
0erasap,
S
lalu
<
ditam0a
'
*kan
?@=.
'
sedikit demi
m
sedikit
@
0en1ene .
0 e n 1 e
???=.
am0ar (.( >angkaian Alat >efluks ???=I. ...II" +ASIL &AN PEMA+ASAN
n e
.( !asil ?@=II. ?@=III. idingin ???=III.
a. Pem0uatan "atrium
/
2en1ensulfonat N
.L"
Pe$a%ua n
kan
?@=I. ?@I?. 0 e n
.LI"
P e n g
1 e n e
a m a t
s u d
PRAKTIKUM ORGANIK 2
a
m
*
@
0
6
e
!
r
/
e
<
a
:
k
@III.
s
@I=.
"
i
a
s
!
e
3
m
<
p
u
@. .
@I.
itam0a *ka
@II.
r
'
n
a (
g
r
sejumla*
a
air
m
se+ara
@
perla*an 4la*an,
'.
@=I.
itam0a
@=II.
*kan
"a3l.
,
isaring
-
(
dalam
'
keadaan
panas.
-
B
dinetralk an
@=.
m '
m
g
@
. @=III.
B
M a s
-
s a
PRAKTIKUM ORGANIK 2
k k
r
e
i
r
s
t
t
a
a
s
l i
s
s
a
a
r
s
i
i
n
n
g
a t
r
,
i
-
u
5
m
9
@I?.
-
0
p
e
!
n 1
@?.@?I.
i0iarkan
-. filtrate menjadi dingin
@?II.
5 a
e
g
s
a
u
r
l
n
f t
o
e
n
r
a
j
t
a d i
@?III. 0. Pem0uatan Asam p4toluensulfonat
PRAKTIKUM ORGANIK 2
L.I" L."
Per$a%uan
L.I" +
a
m
s
e
!$ @?I?. /
n
N
@?=II.@?=III. i (
masukk
,
an
5
!/S<'
m
dan
@
Toluen
!
kedala
/
m la0u
S
0ulat /-
<
m@
'
it d e n g a n m a g
p
n
e
e
k
ti
a
+
t @??.
s
7
ti
,
r
(
e
m
@??I. @??II. irefluks / sam0il diaduk
@
@??I=.@??=. itam0a
t
r @??=I. /
*kan
-
o
sedikit
m
l
demi
@
u
sedikit
!
e
!/<
/
dan
<
n @??III. s e l a m a /
"a!3<
@??=II.
( g " a ! 3 <
PRAKTIKUM ORGANIK 2
@??=III. @??I?. itam0a '
@???I. (
*kan
"a3l
g
dan
@???II.
diaduk
!ingga
@???. idingin
*
kan
o
+ampur
m
an
o
dalam
g
es0atu.
e n
PRAKTIKUM ORGANIK 2
@???III. @???I=.
isa
@???=.
( g
,
+orong 0un+*ner
@???=I.
C
dan di0ilas dengan
p! 9
- ring larutan dengan
larutan "a3l jenu*. @???=II. @???=III. ire C kristalisasi dan
C ?3.
-
g
g
dijenu*kan dengan "a3l. @???I?.
r a
idi
m
nginkan dan disaring ?3I. ?3II. i+u+i
?3=.
k
?3III. d
ri
5 kristal &ang
e
s
ter0entuk
n
t
g
a
a
l
n
B
m
k
e
e
t
r
*
t
a
a
n
s
o
%
l
(
?3I=. 0
,
e
C
r
a
g
t
r
k
a
e
m
r
?3=I. k
t
ri
a
s
s
t
%
a
PRAKTIKUM ORGANIK 2
l% ( , /
eksoterm adala* reaksi &ang melepaskan panas dari sistem ke lingkungan. Fungsi penam0a*an air adala* untuk mengikat elektrofil 0erle0i* &ang tidak 0erikatan dengan gugus aril dan mem0entuk asam sulfat. >eaksi &ang terjadi adala*
g 3I.
!/< B S<
→
!/S<'
r a m .#II" ?3=III. Sen&a#a aromatik adala* sen&a#a organik &ang mengandung +i+in 0en1en dalam molekuln&a. Sifat4sifat dari sen&a#a aromatik adala* nonpolar, se*ingga tidak larut dalam pelarut polar tetapi larut dalam pelarut nonpolar seperti eter, dan *eksana. Sen&a#a aromatik dapat mengalami reaksi su0stitusi elektrofilik atau &ang 0iasan&a dise0ut dengan reaksi sulfonasi. Sulfonasi sering 0ereaksi dengan konsentrasi dari asam sulfat tetapi dapat juga dengan asam sulfat 0erasap 6aintit*, (77': .#I." Pem0uatan natr!um 0en3ensu$onat 3. Pem0uatan natrium 0en1ensulfonat dilakukan dengan mereaksikan ( ml asam sulfat dan 0en1ena ' ml. Asam sulfat pekat digunakan se0agai pen&um0ang elektrofil &aitu S< B &ang akan 0erikatan dengan gugus aril &ang diperole* dari 0en1en &ang ditam0a*kan inila* &ang dise0ut dengan reaksi sulfonasi. >eaksi ini 0erlangsung pada su*u 4- 3, su*u ini adala* su*u optimum untuk reaksi antara 0en1en dan asam sulfat pekat 0erasap. Kemudian +ampuran didinginkan untuk mem0uat keadaan supernat agar +epat ter0entuk kristal. @arutan &ang tela* dingin kemudian ditam0a*kan air, pada saat ditam0a*kan air terjadi panas. Panas ini terjadi karena reaksi 0erlangsung eksoterm. >eaksi
3II. Setela* penam0a*an air, kemudian dilakukan penåan untuk memisa*kan padatan &ang mungkin ter0entuk dan untuk memisa*kan pengotor dari filtrat &ang akan digunakan untuk pem0uatan natrium 0en1ensulfonat. Setela* disaring filtrat kemudian ditam0a*kan "a!3< untuk menetralkan suasana asam dari larutan karena penggunaan asam sulfat pekat 0erasap. "a!3< adala* suatu padatan &ang 0ersifat 0asa se*ingga sangat +o+ok digunakan untuk menetralkan suasana asam dalam filtrat. Kemudian setela* penam0a*an "a!3< filtrat kemudian ditam0a*kan dengan "a3l. Tujuan dari penam0a*an "a3l adala* untuk men&um0angkan ion "aB untuk 0erikatan dengan nukleofil, selain itu "a3l digunakan untuk proses penggaraman dan pengkristalan dan juga ion 3l dari "a3l akan mengikat !B. Kemudian +ampuran dipanaskan *ingga semua "a3l larut. 3ampuran kemudian disaring dalam keadaan panas karena dalam keadaan panas larutan adala* larutan jenu*, penåan juga 0ertujuan untuk meng*ilangkan pengotor &ang mungkin masuk dalam larutan. Selanjutn&a larutan &ang disaring kemudian didinginkan agar mem0antu proses ter0entukn&a kristal. 2erat kristal &ang didapatkan dengan kertas saring se0erat '(,(//gram, sedangkan 0erat kertas se0erat ,-59-gram dan 0erat kristal &ang didapat se0an&ak ', -'gram. #III" Pem0uatan Asam 12 to$uensu$onat
PRAKTIKUM ORGANIK 2
3I=. Pem0uatan asam p4 toluensulfonat dilakukan dengan mereaksikan /,5 ml asam sulfat pekat dan toluena 7,( ml. @alu diaduk perla*an. Pengadukan dilakukan untuk meng*omogenkan larutan. +ampuran kemudian direfluks. >efluks adala* metode untuk mensintesis sen&a#a organik &ang 0ersifat volatil atau muda* menguap. Tujuan dari refluks adala* untuk mengoplimalkan reaksi. Prinsip dari refluks adala* pengoptimalan reaksi dengan menggunakan pemanasan pada suatu sen&a#a &ang volatil dimana gas &ang di*asilkan akan didinginkan menggunakan suatu kondensor &ang tela* di alirikan air dingin se*ingga gas &ang ter0entuk kem0ali menjadi +air dan ditampung di la0u refluks lagi. >efluks dilakukan selama / menit *ingga tidak ada lapisan toluen lagi. 3=. Setela* direfluks kemudian larutan di +ampurkan dengan air. Air 0erfunsi untuk mengikat S< B 0erle0i*. Setela* penam0a*an air kemudian larutan ditam0a*kan "a!3< &ang 0ertujuan untuk mentralkan larutan &ang ter0entuk, karena "a!3< merupakan suatu padatan &ang 0ersifat 0asa dan dapat menetralkan suasana larutan &ang 0ersifat asam. Pada saat ditam0a* "a!3< larutan 0er0ui* dan 0er0au seperti lem. 2ui* ini terjadi karena ada gas 3
3=II. Kristal &ang ter0entuk kemudian dilarutkan dengan air untuk mengikat S<B 0erle0i* dan kemudian dijenu*kan dengan "a3l dan disaring untuk meng*ilangkan pengotor, kemudian kristal &ang ter0entuk di+u+i dengan metanol untuk menarik komponen polar dan pelarut &ang masi* tertinggal di kristal. Kristal &ang didapat adala* kristal &ang 0er#arna puti* kekuningan. 3=III. Kristal adala* padatan &ang molekul4molekuln&a tersusun dalam suatu susunan &ang teratur dan simetris. Kristalisasi adala* proses pem0entukan partikel4partikel 1at padat dari suatu fasa &ang *omogen. Kristalisasi dari larutan dikategorikan se0agai sala* satu proses pemisa*an &ang efisien. Se+ara umum tujuan kristalisasi adala* meng*asilkan produk kristal dengan kuantitas seperti &ang di*arapkan. Sala* satu s&arat terjadin&a kristalisasi adala* terjadin&a kondisi supernaturasi 6Pugu*, S, /:. 3I?. Pada per+o0aan kali ini kristal dari asam p4toluensulfonat &ang di*asilkan adala* kristal &ang 0er#arna puti* kekuningan dan 0erat kristal &ang didapat se0an&ak (,/ gram. Menurut >ot* dan 2las+ke, (799 ,ada 0e0erapa faktor &ang 0erperan penting dalam pertum0u*an kristal, diantaran&a adala*% 3?. 3?I. 3?II.
a" Ke$e(at/enu)an
3?III. Kele#atjenu*an adala* larutan &ang memiliki konsentrasi &ang tingi dari suatu larutan &ang normal. 0" Pem0entu%an !nt! 3?I=. Pem0entukan inti dapat dirangsang dengan penggerusan dinding #ada* atau adan&a partikel de0u &ang mungkin mem0antu pem0entukan inti kristal melalui adsor0si partikel pada permukaan. 4" Pertum0u)an %r!sta$ #." Pertum0u*an kristal adala* 0ertam0a* 0esarn&a kristal &ang ter0entuk
PRAKTIKUM ORGANIK 2
se+ara spontan. Pertum0u*an kristal ini menentukan 0entuk endapan. d" Pengaru) su)u #.I" Kelarutan akan semakin 0ertam0a* dengan 0ertam0a*n&a su*u. e" Pematangan #.II" Pematangan kristal ditandai dengan mem0esarn&a partikel4partikel, peru0a*an fisik dan kimia lainn&a. "Pengenda1an 3?=III. Ada dua *al &ang men&e0a0kan terjadin&a pengendapan &aitu pem0entukan larutan padat dan inklusi 1at pada +ela*4+ela* pada #aktu pengkristalan. 3?I?. #.." Me%an!sme Rea%s! 3??I. "atrium 2en1ensulfonat 3??II.
< ! < S < !B
S<
B
!S< B !S<'
4
<
!S<
!S< !
-H
!S<
!
+
!S<
"aS< !3l B
!
B
"a
3l
4
B
Natrium Benzensulfonat
3??III. Mekanisme reaksi &ang terjadi adala* asam sulfat pekat 0erasap akan mengalami pelepasan atom *idrogen karena tertarik ole* ion S< 4 se*ingga mem0entuk dua ion &aitu anion asam sulfat &ang terala* ke*ilangan ( atom *idrogen dan kation asam sulfit &ang tela* 0erikatan dengan atom *idrogen dari ! /S<'. Kemudian ketika di tam0a*kan 0en1en maka sala* satu ikatan rangkap dari 0en1en akan teresonansi menjadi 0en1en &ang 0ermuatan negatif dan dapat menarik elektrofilik &aitu !S< 4. Kemudian setela* penam0a*an "a3l maka atom *idrogen &ang a#aln&a 0erikatan dengan elektrofil
terlepas dan di su0stitusikan dengan ion "aB dan atom *idrogen &ang terlepas 0erikatan dengan 3l 4. 3??I=. #.." Asam 12to$uensu$onat 3??=I.
3!.
3!.
3!.
B
!S<.
3!.
B B
!
!
!S<.
!S<.
-H
+
3!.
3!. B
"a
!3l B
! !S<.
4
3l
B
"aS< .
!S<.
3??=II. 3??=III. Mekanisme reaksi &ang terjadi adala* ketika toluena di reaksikan dengan asam sulfat maka akan terjadi delokalisasi elektron pada gugus 0en1en pada toluen dan mem0entuk suatu muatan negatif &ang dapat menarik suatu elektrofil &aitu !S<.Ketika toluena akan mengikat !S< akan menempati posisi para karena 3! pada 0en1en adala* pengara* para dan terjadi keadaan transisi &aitu keadaan dimana terjadin&a resonansi pada gugus 0en1en pada toluena. Kemudian sala* satu atom *idrogen dari gugus 0en1en pada toluena terlepas dan tersu0stitusi ole* ion "a B ketika direaksikan dengan "a3l. Ion *idrogen &ang tadi telpeas akan 0erikatan dengan 3l 4 . #..I." SIMPULAN 3???. per+o0aan ini adala*
Kesimpulan dari
a. pem0uatan natrium 0en1ensulfonat dan asam p4toluensulfonat dapat dilakukan dengan menggunakan reaksi sulfonasi &aitu dengan mereaksikan asam sulfat dan suatu sen&a#a aromatik seperti 0en1en dan toluena. 0. Kristal &ang di*asilkan pada pem0uatan natrium 0en1ensulfonat adala*
PRAKTIKUM ORGANIK 2
0er#arna puti* dan 0eratn&a se0esar ', -'- gram. Sedangkan kristal dari *asil pem0uatan asam p4toluensulfonat adala* kristal &ang 0er#arna puti* kekuningan dan 0erat kertas &ang didapatkan se0an&ak (./ gram.
3???I?. 3?@. 3?@I. 3?@II.
3???I.
3?@III.
#...II" &atar Pusta%a
3?@I=.
3???III.3a0e, M3, (79-,D
3?@=.
3???I=.aintit*, J, (77',D Kamus @engkap Kimia %
LXCV.I
3???=. Fessenden, >.J dan Fessenden, J.S, (77/,DKimia
2a*anD,
3?@=I.
LXCV.I
3?@I?. 3@. 3@I. 3@II.
3???=II. >ot*, !.J dan 2las*+ke, , (799,D Analisis FarmasiD, A2% Sarjono, dan Slamet, UM. Press, ogjakarta
3@III.
3???=III. Pugu*, S, /,D Studi $ksperimental Pemurnian aram "a3l dengan 3ara rekristalisasiD, vol ((, no./, Unitas
3@=.
3@I=.
CLVI.
