## SINTESIS STEARAMIDA DARI ASAM STEARAT DAN UREA MENGGUNAKAN PELARUT CAMPURAN : PENGARUH TEMPERATUR DAN WAKTU REAKSI

## SYNTHESIS OF STEARAMIDE FROM STEARIC ACID AND UREA USING MIXED SOLVENT: THE EFFECT OF TEMPERATURE AND REACTION TIME
Muhammad Syukri* dan Zuhrina Masyithah Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
*Email : anti_hacker87@yahoo.co.id

## Abstrak
Surfaktan  merupakan  suatu  molekul  yang  memiliki  gugus  hidrofilik  dan  gugus  lipofilik  sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Stearamida merupakan salah satu jenis surfaktan non-ionik. yang banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui waktu dan suhu optimum sintesis stearamida dari  asam stearat dan urea dengan katalis zirkonium (IV) klorida dalam pelarut campuran. Pada penelitian ini, akan diamati pengaruh temperatur dan waktu reaksi terhadap sintesis surfaktan stearamida yang di sintesis dari asam stearat dan  urea  dengan  katalis  zirkonium  (IV)  klorida  dalam  pelarut  campuran.  Penelitian  ini  dilakukan pada temperatur 45°C, 55°C, 65°C, 75°C, 85°C dan 95°C, waktu reaksi selama 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam, 6 jam , 7 jam dan 8 jam, rasio mol substrat 1:6 (b/b), pada rasio pelarut 2:1 (v/v), berat katalis 3% (%b), dan kecepatan pengadukan 250 rpm. Berdasarkan penelitian ini didapatkan kondisi yang optimal pada suhu 85 o C dan waktu reaksi 3 jam.
Kata kunci : stearamida, asam stearat, surfaktan, suhu, waktu.

## Abstract
Surfactant  is  a  molecule  which  has  hydrophilic  group  and  a  lipophilic  group  which  can  unify  a mixture consisting of water and oil. Stearamide is one kind of surfactant non-ionic which has used on any aplication. This study aims to know about optimum of temperature and time on synthesis of stearamide from stearic acid and urea with zirconium (IV) chloride in mixed solvent. This study will be observed the effect of temperature and reaction time on the  synthesis of  stearamide surfactant from stearic acid and urea with zirconium (IV) chloride as catalyst in mixed solvent. This research was conducted at temperature of 45°C, 55°C, 65°C, 75°C, 85°C and 95°C, reaction time of 1 hr, 2 hr, 3 hr, 4 hr, 5 hr, 6 hr, 7 hr and 8 hr, substrate molar ratio at 1:6 (w/w), solvent ratio at 2:1 (v/v), weight of  catalyst 3% (%w), and stirring  speed at 250 rpm.  Based on this research, the  optimum condition to synthesis stearamide surfactant was obtained at 85 o C and reaction time at 3 hours.
Keywords : stearamide, stearic acid, surfactant, temperature, time.

## Pendahuluan
Surfaktan  memiliki  gugus  hidrofilik  (biasa disebut  bagian  kepala,  dan  yang  suka  air)  dan hidrofobik  (yang  disebut  bagian  ekor,  yang  tidak suka air). Surfaktan dapat digunakan sebagai bahan penggumpal,  pembusaan,  dan  emusifier  oleh industri  farmasi,  kosmetik,  kimia,  pertanian  dan pangan  serta  industri  produk  perawatan  diri ( personal care product ) [1].

## Gambar 1. Diagram Skematik dari Sebuah Molekul Surfaktan [2]
Molekul  dari  pada  surfaktan  memiliki  struktur ampifilik yang memiliki kemampuan tarik menarik kepada  air  dan  minyak.  Bagian  hidrofilik  biasanya
memiliki gugus -COOH, -SO 3 H, dan rantai polioxi etilen, sementara bagian lipofilik  memiliki gugus – Si, CF, dan rantai polioxi propilen. Ketika hidrofilik memiliki  gaya  tarik  yang  lebih  kuat  dibanding lipofilik,  ini  menandakan  surfaktan  yang  larut terhadap air dan demikian sebaliknya [3].
Stearamida  merupakan  salah  satu  asam  lemak amida  primer  dengan  rumus  molekul  C 18 H 37 NO. Stearamida  dapat  dibuat  dalam  skala  besar  dan biasanya  tersedia  dalam  bentuk  butiran  berbentuk tepung.  Stearamida  pada  suhu  kamar  berwujud kristal  yang  jernih  berwarna  putih.  Stearamida memiliki  temperatur  maksimum  220  ° C [4].
Penggunaan  asam  stearat  telah  banyak  digunakan pada  sintesis  surfaktan  karena  asam  stearat  dapat diperoleh  dalam  jumlah  besar  dari  turunan  minyak nabati  seperti  minyak  kelapa  sawit.  Selain  itu
minyak nabati merupakan bahan yang paling sering ditemukan dan murah [5].
Hal  yang  perlu  diperhatikan  dalam  proses ekstraksi adalah senyawa  yang  memiliki kepolaran yang  sama  akan  lebih  mudah  tertarik  dan  terlarut dengan  pelarut  yang  memiliki  tingkat  kepolaran yang  sama.  Penelitian  ini  menggunakan  pelarut campuran antara isopropil alkohol dengan heksana. Penggunaan  pelarut  campuran  ini  dipilih  karena berdasarkan  kelarutan  bahan  baku  dan  produk terhadap  pelarut  dimana  produk  amida  yang dihasilkan dan monoetanolamina ternyata lebih larut dalam pelarut alkohol yang bersifat polar sedangkan asam lemak murni kurang larut dalam pelarut polar tetapi  lebih  larut  dalam  pelarut  non  polar  seperti heksana [6].
Pada  penelitian  ini,  akan  disintesis  surfaktan stearamida  dengan  reaksi  amidasi  antara  asam stearate  dan  urea.  Katalis  yang  digunakan  adalah katalis  logam  zirkonium  (IV)  klorida  karena keberadaannya yang cukup melimpah dan kemampuan mereka yang dpat bekerja dengan baik dalam semua pelarut dan mudah untuk di recycle .

## Teori
Surfaktan  memiliki  kegunaan  yang  sangat bervariasi,  mulai  dari  bahan  deterjen,  farmasi, kosmetik,  tekstil,  makanan,  plastik  dan  lainnya. Gugus  hidrofilik  pada  surfaktan  bersifat  polar  dan gugus  lipofiliknya  bersifat  non  polar.  Surfaktan klasik diproduksi dari bahan baku petrokimia. Untuk ke depannya, bahan baku  fosil akan berkurang dan produk  dengan  bahan  baku  yang  terbarukan  akan menjadi  lebih  penting  [7].  Surfaktan  alami  adalah jenis  surfaktan  yang  disintesis  dari  bahan  alami. Sumbernya dapat berasal dari  tanaman atau hewan dan  produknya  didapat  melalui  beberapa  proses pemisahan,  seperti:  ekstraksi,  presipitasi,  atau distilasi.  Surfaktan  dimana  salah  satu  struktur utamanya,  bagian  kepala  ataupun  ekor  hidrofobik, didapat dari bahan alami biasanya disebut surfaktan alami [8].
Berdasarkan gugus hidrofiliknya, surfaktan digolongkan menjadi 4 yaitu [5] :
1. Surfaktan anionik
2. Surfaktan kationik
3. Surfaktan nonionik
4. Surfaktan amfoter

## Asam Stearat
Asam  stearat  berbentuk  kristal  putih  atau kekuningan,  sedikit  berbau,  serta  memiliki  rasa seperti  lemak.  Metode  pembuatan  asam  stearat meliputi  hidrolisis  lemak  atau  hidrogenasi  asam lemak  tak  jenuh  (misalnya  asam  oleat),  kemudian dilanjutkan  dengan  metode  isolasi,  seperti  distilasi fraksinasi  ataupun  kristalisasi.  Konsentrasi  asam stearat  tertinggi  diperoleh  dari  hidrogenasi  asam lemak tak jenuh [11]. Asam stearat merupakan salah satu jenis asam lemak jenuh, yang mana asam lebih
jenuh lebih stabil daripada asam lemak tidak jenuh [12].

## Urea
Urea  secara  komersial  diproduksi  melalui dehidrasi  ammonium  karbamat  (NH 2 COONH 4 ) pada  tekanan  dan  suhu  tinggi.  Amonium  karbamat diperoleh langsung melalui reaksi ammonia dengan karbon  dioksida.  Kedua  reaksi  tersebut  biasanya dilakukan  secara  simultan  pada  reaktor  bertekanan tinggi.  Belakangan  ini,  urea  digunakan  secara komersial sebagai suplemen pakan ternak. Aplikasi penting  lainnya adalah pada pembuatan resin,  lem, pelarut,  dan  beberapa  obat.  Urea  diklasifikan sebagai senyawa tidak beracun [13].

## Stearamida
Stearamida  merupakan  salah  satu  asam  lemak amida  primer  dengan  rumus  molekul  C 18 H 37 NO. Stearamida  dapat  dibuat  dalam  skala  besar  dan biasanya  tersedia  dalam  bentuk  butiran  berbentuk tepung.  Stearamida  pada  suhu  kamar  berwujud kristal  yang  jernih  berwarna  putih.  Stearamida memiliki  temperatur  maksimum  220  °C  dan stearamida  banyak  digunakan  pada  aplikasi  seperti produksi karet.
Asam lemak amida, seperti stearamida, kebanyakan  digunakan  pada  produksi  kain  anti  air melalui  reaksi  dengan  formaldehid,  piridin,  dan asam  klorida  untuk  menghasilkan  garam  kuartener [9]. Stearamida dapat dihasilkan juga dengan reaksi antara  asam  stearat  dan  urea,  berikut  adalah reaksinya :
Urea   +   Asam stearat  Stearamida + Air + Karbon dioksida
CO(NH 2 ) 2 + 2C 17 H 35 OOH  2C 17 H 37 NO + H 2 O + CO 2

## Metode Bahan dan Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain labu leher tiga, refluks kondensor, termometer, erlenmeyer,  corong  pisah,  gelas  ukur,  gelas  kimia, neraca  analitik,  pipet tetes, hot  plate dan magnetic stirrer.
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  asam  stearat,  urea,  zirkonium  (IV)  klorida (ZrCl 4 ).    Pelarut  :  heksana  dan  2-propanol.  Bahan analisis : KOH, phenolphthalein dan HCl.

## Prosedur Reaksi Amidasi
Asam stearat sebanyak 5 g dimasukkan ke dalam labu  leher  tiga.  Ditambahkan  pelarut  heksana  :  2- propanol (1:1) dengan rasio pelarut : substrat (urea : asam  stearat)    (b/b)  6:1.  Kemudian  di  masukkan katalis zirkonium (IV) klorida dengan kosentrasi 3% terhadap berat asam stearat (% b).
Dipanaskan  dengan  labu  leher  tiga  dengan pemanas hot  plate pada variasi  suhu operasi  45°C,
55°C,  65°C,  75°C,  85°C  dan  95°C.  dan  diaduk dengan  kecepatan  putar  250  rpm.  Kemudian direaksikan  dengan  variasi  waktu  operasi  1  jam,  2 jam, 3  jam, 4  jam, 5  jam, 6  jam, 7  jam  dan 8  jam. Setelah  itu  campuran  disampling  tiap  1  jam. Dihitung persen konversi.

## Hasil dan Pembahasan
Pengaruh  Temperatur  Reaksi  Terhadap  % Konversi Asam Stearat
Gambar 2. Pengaruh Temperatur Reaksi Terhadap %

## Konversi Asam Stearat
Pengamatan sintesis  stearamida pada Gambar 2 menunjukkan  pengaruh  temperatur  terhadap  asam stearat. Diperoleh temperatur optimum pada suhu 85 o C  memberikan  konversi  terbaik  yaitu  mencapai 91,30%,  dan  mengalami  fluktuasi  pada  temperatur 45, 55, 65, 75 dan 95 o C. Persen konversi terendah pada 55 o C sebesar 85,77%.
Pengaruh Waktu Reaksi  Terhadap %  Konversi Asam Stearat
Gambar  3.  Pengaruh  Waktu  Reaksi Terhadap  % Konversi Asam Stearat pada Temperatur Reaksi 85 o C
Pengamatan sintesis  stearamida pada Gambar 3 menunjukkan pengaruh waktu reaksi terhadap asam stearat.  Persen  konversi  terbesar  yang  diperoleh yaitu  pada  waktu  reaksi  3  jam  dengan  persentase
konersi sebesar 91,30%. Persen konversi mengalami peningkatan dari waktu reaksi 1 jam menuju 3 jam. Namun, mengalami penurunan seiring bertambahnya waktu reaksi hingga 8 jam.
Hal  ini  disebabkan  karena  terjadinya  reaksi samping  seperti  saponifikasi  [14].  Sedangkan berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Wang, dkk.  [13],  peningkatan  waktu  reaksi  tidak memberikan  hasil yang  signifikan  terhadap perolehan amida [13]. Dari keterangan di atas dapat disimpulkan  diperoleh  waktu  reaksi  optimum selama 3 jam untuk sintesis stearamida.

## Kesimpulan
Adapun kesimpulan penelitian ini adalah :
1. Kondisi reaksi terbaik pada penelitian ini untuk sintesis surfaktan stearamida yaitu waktu reaksi 3 jam dan temperatur reaksi 85 o C.
2. Kondisi  reaksi  terbaik  pada  penelitian  ini memberikan konversi sebesar 91,30 %.

## Daftar Pustaka
[1]   A.  S.  Ma’as,  Katalis,  Bali  :  Universitas Udayana, 2011.
[2]   Adisalamun,  Pengembangan  Proses  Produksi Alkil  Pologlikosida  (APG)  dari  Glukosa  dan Pati Sagu, Tesis, Fakultas Teknologi Agrikultur, Institut Pertanian Bogor, 2012.
[3]   E. A. J. Al-Mulla, W. M. Z. W. Yunus, N. A. B.  Ibrahim,  And  M.  Z.  A.  Rahman,    Difatty Acyl  Urea  from  Corn  Oil  :  Synthesis  and Characterization. Department Chemistry, Faculty of Science, University Putra Malaysia, 2010.
[4]   J. M. Pestman, Carbohydrate-Derived
Surfactants  Containing  an  N-Acylated  Amine Functionality  :  Fundamental  Aspects  and Practical Applications, Disertasi Rijksuniversiteit Groningen, 1998. [5]   J.  R.  Oppusungu,  V.    R.  Siregar  dan  Z. Masyithah,  Pengaruh  Jenis  Pelarut  Dan Temperatur  Reaksi  pada  Sintesis  Surfaktan Dari  Asam  Oleat  Dan  N-Metil  Glukamina Dengan  Katalis  Kimia,  Jurnal  Teknik  Kimia USU, Vol. 4, No. 1 (2015).
[6]  K.  Holmberg,  Natural  Surfactants,  Current Opinion in Colloid & Interfase Science, 2001, 6 : 148-159.
[7]   M.  A.  Liebert,  Final  Report  on  the  Safety Assessment  of  Oleic  Acid,  Lauric  Acid, Palmitic  Acid,  Myristic  Acid,  and  Stearic Acid, M. A. Liebert Publishers, USA, 1987.
[8]   N. P. Awasthi and R P Singh, Lipase-catalyzed Synthesis  of  Fatty  Acid  Amide  (Erucamide) Using  Fatty  and  Urea,  Department  of  Oil, 2007.
[9]   R.  E.  Kirk  and  D.  Othmer,  Kirk-Othmer Encyclopedia  of  Chemical  Technology,  John Wiley & Sons : New York, 2014.
[10]  R.  J.  Fessenden  dan  J.  S.  Fessenden,  Kimia Organik,  Edisi  Ketiga,  Jilid  2,  Erlangga  :
Jakarta, 1986.
[11]  S. Aisyah, Produksi Surfaktan Alkil
Poliglikosida  (APG)  dan  Aplikasinya  pada Sabun  Cuci  Tangan  Cair,  Tesis,  Fakultas Teknologi Agrikultur, Institut Pertanian Bogor, 2011.
[12]  T. Zhu, C. L. Yuan, Z. Z. Xu, M. X. Fan, H. Y. Liu,  and  Y.  H  Xie,  Study  On  Characteristics and Harm Of Surfactants, Journal of Chemical and  Pharmaceutical  Research,  2014,  6  (7): 2233-2237.
[13]  X.  Wang,  Scalable  Synthesis  Of  Oleoyl Ethanolamide  by  Chemical  Amidation  In  A Mixed Solvent, J Am Oil Chem Soc, 2016, 93
: 125-131.
[14]  Z.  Masyithah,  Optimasi  Sintesis  Surfaktan Alkanolamida  dari  Asam  Laurat  dengan Dietanolamina dan N-Metil Glukamina Secara Enzimatik,  Disertasi,  Universitas  Sumatera
Utara, 2010.