## Optimalisasi waktu reaksi kondensasi antara vanilin dan p-nitroasetofenon dalam katalis asam
(Optimization of condensation reaction time between vanillin and p-nitroacetophenone in acid catalysts)

## Indyah Sulistyo Arty dan Dini Rohmawati
Jurdik Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Yogyakarta (UNY), Kampus Karangmalang, Sleman, DI Yogyakarta 55281 faks. (0274) 548203 dan e-mail: dini_rohmawati@mail.uny.ac.id
diterima 2 Desember 2013, disetujui 3 Februari 2014

## Abstrak
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  eksperimen  yang  bertujuan  untuk  memperoleh  waktu  optimal  dalam sintesis senyawa kalkon melalui reaksi kondensasi aldol silang. Bahan awal yang dipergunakan adalah vanilin dan p-nitroasetofenon  dengan  katalis  asam.  Penelitian  ini  dimulai  dengan  mereaksikan  vanilin  dan  p-nitroasetofenon dalam  katalis  HCl  serta  adanya  aliran  gas  nitrogen.  Optimalisasi  waktu  reaksi  dilakukan  dengan  variasi  waktu,  3 jam,  5  jam  dan  7  jam.  Produk  reaksi  direkristalisasi  dengan  pelarut  campuran  akuades  :  etanol  (1:1).  Produk rekristalisasi kemudian dicek dengan KLT menggunakan eluen n-heksana : etil asetat (4:1). Hasil penelitian berupa kristal  dan  serbuk  produk  dengan  rentang  berat  dan  rendemen  sesuai  waktu  reaksi  (3  jam,  5  jam,  dan  7  jam) adalah 0,16 gram: 5,387%; 0,48 gram: 16,162% dan 0,43 gram: 14,478%. Waktu optimal untuk reaksi ini adalah 5 jam.
Kata kunci: kondensasi, vanilin, p-nitroasetofenon, kalkon, katalis asam

## Abstract
This  study  was  an  experimental  study  aimed  to  obtain  the  optimal  time  in  the  synthesis  of  chalcone compounds  through  cross  aldol  condensation  reaction.  The  starting  materials  used  were  vanillin,  p- nitroacetophenone, and acid catalyst. The study began by reacting vanillin and p-nitroacetophenone in HCl catalyst and the flow of nitrogen. The optimalization of reaction time was done  in some variation of time, 3 hours, 5 hours and  7  hours.  The  reaction  products  were  recrystallized  with  solvents  mixture  aquades:  ethanol  (1:1). Recrystallization product then checked by TLC using mixed eluents n-hexane: ethyl acetate (4:1). The products of the  study  were  powder  with  the  appropriate  weight  range  and  yield  of  the  reaction  time  (3  hours,  5  hours  and  7 hours)  was  0.16  g:  5.387%,  0.48  grams:  16.162%  and  0.43  grams:  14.478%.  the  optimum  time  for  this  reaction was 5 hours.
Key words: condensation, vanillin, p-nitroacetophenone, acid catalyst

## Pendahuluan
Senyawa  kalkon  (Gambar  1)  banyak  diteliti dan  dikembangkan  oleh  para  peneliti  karena memiliki  banyak  aktivitas  biologi  diantaranya antinosiseptif,  antikanker,  antiangiogenik  dan sitotoksis  [1-4].  Pemanfaatan  lain  dari  senyawa ini  adalah  sebagai  bahan  awal  dalam  sintesis
senyawa  lain,  seperti  senyawa  heterosiklik  dan flavanon.
Ketersediaan kalkon hasil isolasi yang masih sedikit dengan manfaat begitu banyak, memacu perkembangan metode sintesis untuk memperoleh  senyawa  tersebut  dengan  hasil
maksimal.  Salah  satu  metode  yang  banyak dipergunakan  adalah  reaksi  kondensasi  aldol silang,  yang  berlangsung  dengan  adanya  basa hidroksida  atau  alkoksida  dalam  pelarut  protik, terutama  ketika  aldehida  tersebut  tidak memiliki hidrogen α ,    dengan  membentuk  enol  atau enolat  [5].  Tipe  reaksi  ini  biasanya  berlangsung dalam kondisi asam atau basa. Kekuatan katalis asam  atau  basa  bergantung  pada  subtrat (dalam hal ini reaktan) dan kemudahan nukleofil terbentuk serta reaktivitas gugus karbonil sendiri. Katalis  asam  atau  basa  untuk  reaksi  ini umumnya  yang  mudah  terlarut  dalam  media reaksi  dan  digunakan  dalam  jumlah  melebihi stoikiometri.  Beberapa  katalis  basa  yang  sering dipergunakan  diantaranya  adalah  NaOH,  KOH, Ba(OH) 2 ,  dan  LiOH.H 2 O.  Katalis  asam  yang sering  dipergunakan  adalah  HCl,  SOCl 2 /EtOH, dan  BF 3 .  HCl  secara  in  situ  dapat  diperoleh dengan  sistem  katalis  SOCl 2 /EtOH  [6].  Katalis
asam  lain  yang  dapat  dipergunakan  adalah H 2 SO 4 dalam  bentuk  aerosol  [7].  Metode  yang paling  sering  adalah  mengaplikasikan  HCl  atau NaOH dengan etanol jenuh.
Reaktivitas  bahan  awal  tergantung  pada gugus fungsional yang dimiliki senyawa tersebut [1].  Kondisi  reaksi  turut  menentukan  hasil sintesis. Urutan produk  hasil  kondensasi mengikuti  urutan  yang  diharapkan  sesuai dengan  pengaruh  substituen  penarik-elektron yang  terikat  pada  cincin  aromatis  [8].  Reaksi kondensasi  aldol  silang  dapat  berlangsung dalam  kondisi  reaksi  baik  temperatur  rendah (temperatur  kamar)  maupun  temperatur  yang agak  tinggi  [9].  Keberadaan  gas  nitrogen  yang dialirkan dapat menciptakan kondisi reaksi yang lebih  stabil  sehingga  diharapkan  senyawa kalkon  hasil  sintesis  yang  diperoleh  dengan hasil yang memuaskan.
.

## Gambar 1. senyawa kalkon
Reaksi  dalam  katalis  asam  terjadi  karena gugus  karbonil  bertindak  sebagai  nukleofil kemudian menginisiasi protonasi dan
membentuk  suatu  karbokation  (enol).  Protonasi oksigen karbonil berlangsung dalam
kesetimbangan yang sangat cepat (Gambar 2).
Gambar 2. mekanisme pembentukan enol
p-Nitroasetofenon, memiliki gugus karbonil dan  atom  H- α ,  dapat  mengalami  kondensasi dengan  suatu  aldehida  lain  untuk  membentuk senyawa  aldol.  Vanilin  merupakan  senyawa aldehida  aromatik  yang  juga  memiliki  gugus hidroksi dan metoksi. Senyawa ini mengandung gugus  karbonil,  namun  tidak  memiliki  atom  H- α pada  strukturnya.  Keberadaan  atom  H- α dan gugus karbonil pada senyawa-senyawa tersebut memungkinkan  terjadinya  reaksi  kondensasi antara  nitroasetofenon  dan  vanilin  dengan katalis asam.
Mekanisme  reaksi  yang  terjadi  antara  p- nitroasetofenon  dan  vanilin  dalam  katalis  asam disajikan  pada  Gambar  3.  Gugus  karbonil  baik pada p-nitroasetofenon maupun vanilin, bertindak  sebagai  nukleofil  dan  menginisiasi protonasi dan membentuk enol. Adanya pergeseran  muatan  menyebabkan  salah  satu intermediat  bertindak  sebagai  karbanion  yang menyerang karbokation sehingga pada akhirnya akan  terbentuk  ikatan  dan  membentuk  produk melalui proses dehidrasi.
C CH 3 O O 2 N C CH 3 OH O 2 N HO O C H 3 CO H H C CH 3 OH O 2 N H C H OH HO C H OH HO H 3 CO H 3 CO C CH 2 OH O 2 N C CH 2 OH O 2 N C H HO OH OCH 3 C C H 2 O O 2 N C H OH OH OCH 3 H -H 2 O C C H O R 1 R 2 C H OH OCH 3
Gambar 3. Mekanisme reaksi nitro-asetofenon dan vanilin dalam katalis asam

## Metode Penelitian
Bahan yang dipergunakan adalah vanilin, p-nitroasetofenon,  etanol,  HCl  pekat,  gas nitrogen, dan akuades dalam grade pro analisa.
Analisa  produk  melalui  uji  kemurnian  dengan kromatografi  lapis  tipis  dan  penentuan  struktur menggunakan spektrofotometer inframerah.
Vanilin  (26,5  mmol)  dan  p-nitroasetofenon  (30 mmol)  dilarutkan  dalam  etanol  yang  dijenuhkan dengan  HCl  bersamaan  dengan  dialirkannya gas  nitrogen  ke  dalam  campuran  reaksi. Pengadukan  dilakukan  selama  beberapa  waktu (variasi  waktu:  3,  5,  7  jam).  Pengadukan dihentikan  setelah  noktah  produk  reaksi  sudah tampak    dominan.  Kemudian  campuran  reaksi dituangkan  ke  dalam  air  es  dan  diaduk  sampai
terbentuk  kristal.  Setelah  dibiarkan  beberapa lama  campuran  reaksi  disaring  dan  kristalnya dimurnikan  secara  rekristalisasi  menggunakan pelarut  campuran  akuades  :  etanol  (1  :  1). Produk  pemurnian  kemudian  dicek  dengan kromatografi  lapis  tipis  dalam  eluen  campuran etil asetat : n-heksana (1:4). Analisis lebih lanjut dilakukan menggunakan spektrofotometer IR.

## Hasil dan Diskusi
Reaksi  kondensasi  aldol  silang  antara vanilin  dan  p-nitroasetofenon  dalam  katalis asam  dilakukan  dengan  tiga  waktu  berbeda,  3
jam,  5  jam  dan  7  jam.  Data  hasil  reaksi  dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Data hasil reaksi kondensasi vanilin dan p-nitroasetofenon.
No Waktu Reaksi Warna Wujud Titik Leleh 1 3 jam Putih kekuningan Serbuk 66 ºC 2 5 jam Kuning Serbuk 76ºC-78ºC 3 7 jam Kuning tua Serbuk 76ºC-78ºC
Produk  reaksi  tersebut  selain  di  uji  titik lelehnya  juga  dilakukan  analisis  menggunakan kromatografi lapis tipis dengan eluen n-heksana dan etil asetat (4 : 1). Sebelum dilakukan uji titik leleh terlebih dahulu produk reaksi direkristalisasi  menggunakan  pelarut  campuran
akuades  dan  etanol  dengan  perbandingan  1:1. Besarnya  rendemen  memperhitungkan  baik jumlah  mol  maupun  berat  vanilin  dan  p- nitroasetofenon serta produk reaksi secara teori. Ketiga data tersebut disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Data berat, rendemen dan harga R f produk reaksi No Produk Reaksi Berat (gram) Rendemen (%) R f 1 3 jam 0,16 5,387 - 2 5 jam 0,48 16,162 0,511 3 7 jam 0,43 14,478 0,21 dan 0,53
Besarnya  rendemen  yang  diperoleh  untuk produk reaksi memberikan jumlah yang signifikan  terhadap  perubahan  waktu,  yaitu persentase  tertinggi  pada  waktu  5  jam. Meskipun  memberikan  rendemen  yang  kurang memuaskan  (5-16%),  hal  ini  menunjukkan bahwa  reaksi  kondensasi  aldol  silang  antara vanilin dengan p-nitroasetofenon dapat berlangsung  dalam  suasana  asam.  Jumlah produk  yang  demikian  pula  dimungkinkan karena  reaksi  yang  berjalan  secara  setimbang, sehingga dapat diketahui bahwa kesetimbangan pada  reaksi  ini  pada  waktu  5  jam  (sesuai dengan  besarnya  rendemen).  Analisis  dengan spektrofotometer  IR  yang  dilakukan  untuk mengetahui  gugus  fungsi  yang  khas  pada produk reaksi. Ketiga produk reaksi memberikan
spektra yang hampir sama disajikan pada Tabel 3.  Serapan-serapan  yang  telah  dirangkum dalam  Tabel  3.  memberikan  kemiripan  antara ketiga  nitrokalkon  produk  reaksi  dengan  kalkon tak tersubstitusi.
Pergeseran
serapan sendiri dimungkinkan  karena  produk  memiliki  tiga substituen  sedangkan  kalkon  taktersubstitusi tidak  memiliki  substituen  (-NO 2 ,  -OCH 3 ,  dan  – OH).  Beberapa  serapan  muncul  pada  ketiga produk  namun  tidak  muncul  pada  serapan kerangka  kalkon.  serapan  tersebut  termasuk serapan karakteristik untuk beberapa substituen yang tidak dimiliki kerangka kalkon, yaitu (-NO 2 , -OCH 3 ,  -C-H  metil  dan  –OH.  Data-data  yang dibandingkan  juga  memiliki  kemiripan.  Adanya gugus  hidroksi  pada  vanilin  sendiri  juga
memberikan  pengaruh  pada  spektra  ketiga produk  reaksi  dengan  melebarnya  serapan absopsi  di  daerah  3000cm -1 ,  demikian  pula
dengan adanya gugus metil. Kemiripan- kemiripan tersebut memungkinkan bahwa ketiga produk  reaksi  adalah  senyawa  nitrokalkon.

## Tabel 3. Perbandingan spektra inframerah kalkon taktersubstitusi dengan nitrokalkon
Gugus fungsi Bilangan gelombang (cm -1 ) Kalkon TakTersubstitusi Produk 3 jam Produk 5 jam Produk 7 jam -C=O 1666 1689,64 (kuat) 1689,64 (kuat) 1689,64 (kuat) C=C aromatik 1608 1604,77 1604,77 1604,77 -C-H aromatik 3084 3109,25 3109,25 3109,25 C=C  terkonjugasi –C=O 1592 1527,62 (kuat) 1527,62 (kuat) 1527,62 (kuat) -NO 2 - 1342,46 1342,46 1342,46 -O-CH 3 - 1257,59 1257,59 1257,59 -C-H metil - 2924,09 2854,65 2924,09 2854,65 2924,09 2854,65 -OH - 3600-3200 (melebar) 3600-3200 (melebar) 3600-3200 (melebar)

## Kesimpulan
Penelitian  menunjukkan  bahwa  sintesis senyawa kalkon dengan vanilin dan p- nitroasetofenon  dapat  dilakukan  dalam  katalis HCl  dengan  adanya  aliran  gas  nitrogen. Rendemen  produk  reaksi  3  jam,  5  jam,  dan  7 jam  berturut-turut  adalah  5,387%;  16,162%  dan 14,478%.  Sedangkan  waktu  optimal  reaksi kondensasi  aldol  silang  dalam  suasana  asam untuk reaksi ini adalah 5 jam.

## Ucapan Terima Kasih
Penelitian  ini  didanai  oleh  DIPA  UNY  dalam skim  penelitian  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu Pengetahuan  Alam Pengembangan Ilmu.

## Pustaka
[1]   R. Corréa, B. P. Fenner, F. dC. Buzzi, V. C. Filho,  dan  R.  J.  Hunes,  Z.  Naturforsch,  63c (2008) 830-836.
[2]  S. Syam, S. I. Adelwahab, M. A. Al-Mamary, dan  M.  Mohan,  Molecules,  17  (2012)  6179- 6195.
[3]    R.  Karki,    Y.  Kang,  C.  H.  Kim,  K.  Kwak,  J. Kim,  dan  E.  Lee,  Bull.  Korean  Chem.  Soc., 33 (9) (2012) 2925-2929.
[4]  N. Harmastuti, R. Herowati, D. Susilowati, H. D.  Pranowo,  S.  dan  Mubarika,  S,  Indo.  J. Chem., 12(3) (2012) 261-267.
[5]   M. B. Smith dan J. March, March’s Advancd Organic  Chemistry:  Reactions,  Mechanism, and Structure, Sixth Edition, John Wiley and Sons, New Jersey, 2009.
[6]  O. Petrov, Y. Ivanova, dan M. Gerova, Catal. Commun 9 (2008) 315-316.
[7] M. T. Casale, A. R. Richman, M. J. Elrod, R. M. Garland, M. R. Beaver, dan M. A. Tolbert, J. Atmos. Env. 41 (2007) 6212-6224.
[8]  A.  Dhakshinamoorthy,  M.  Opanasenko,  J. C ě jka,  dan  H.  Garcia,  Adv.  Synth.  Catal., 355 (2013) 247-268.
[9].    A.  F.  Rahman,  R.  Ali,  Y.  Jahng,  dan  A.  A. Kadi, Molecules 17(2012) 571-583.