## SINTESIS PALMITOIL DAN LAUROIL ETANOLAMIDA MENGGUNAKAN PELARUT CAMPURAN : PENGARUH TEMPERATUR DAN WAKTU REAKSI

## SYNTHESIS OF PALMITOYL AND LAUROYL ETHANOLAMIDES USING MIXED SOLVENT: THE EFFECT OF TEMPERATURE AND REACTION TIME
Muhammad Ashari*, Nur Annisa, Zuhrina Masyithah Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
*Email: muhammadashari180@gmail.com

## Abstrak
Surfaktan  merupakan  suatu  molekul  yang  memiliki  gugus  hidrofilik  dan  gugus  lipofilik  sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Alkanolamida merupakan salah satu jenis surfaktan nonionik yang banyak dimanfaatkan dalam berbagai keperluan. Pada penelitian ini,  akan  diamati  pengaruh  temperatur  dan  waktu  reaksi  terhadap  sintesis  surfaktan  palmitoil etanolamida dari asam palmitat dan lauroil etanolamida dari asam laurat dengan katalis zirkonium (IV) klorida dalam pelarut campuran. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan reaksi amidasi pada temperatur 55 o C, 65 o C, 75 o C, 85 o C dan 95 o C, waktu reaksi selama 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam dan 5 jam, rasio  mol substrat 1:10, jam pada rasio pelarut 2:1 (v/b), konsentrasi katalis 5% (b/b), dan kecepatan pengadukan 250 rpm. Palmitoil dan lauroil etanolamida kemudian dianalisis dengan Spektrofotometri FT-IR. Berdasarkan penelitian ini didapatkan kondisi yang optimal pada suhu  55 o C  untuk  sintesis  surfaktan  palmitoil  etanolamida  dan  temperatur  65 o C  untuk  sintesis surfaktan lauroil etanolamida, dan waktu reaksi 3 jam untuk masing-masing surfaktan.
Kata kunci : Alkanolamida, asam laurat, asam palmitat, monoetanolamina, surfaktan

## Abstract
Surfactant  is  a  molecule  which  has  hydrophilic  group  and  a  lipophilic  group  which  can  unify  a mixture consisting of water and oil. Alkanolamide is a type of widely used nonionic surfactant for various  purposes.  In  this  study,  we  observed  the  effect  of  temperature  and  reaction  time  on  the synthesis  of  palmitoyl  ethanolamide  surfactant  from  palmitic  acid and  lauroyl  ethanolamide from lauric acid with zirconium (IV) chloride as catalyst in mixed solvent. This research was conducted using amidation reaction at temperature variation of 55 o C, 65 o C, 75 o C, 85 o C and 95 o C, reaction time variation of 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, and 5 hours, mole substrate ratio at 1:10, solvent ratio at 2: 1 (v / b), catalyst concentration 5% (w/w), and stirring rate at 250 rpm. Then the product was analyzed by FT-IR spectrophotometry. Based on this research, the optimum condition to synthesis palmitoyl ethanolamide surfactant was obtained at 55 o C and temperature 65 o C to synthesis lauroyl ethanolamide surfactant at reaction time of 3 hours for both of them.
Keywords : Alkanolamide, lauric acid, palmitic acid, monoethanolamine, surfactant

## Pendahuluan
Molekul  surfaktan  merupakan  zat  aktif permukaan  dengan  dua  sifat  yang  berbeda.  Bagian kepala bersifat polar dan bagian rantai alkil bersifat non-polar [5]. Molekul surfaktan pada bagian kepala disebut  bagian  hidrofilik  dan  bagian  ekor  disebut hidrofobik (Gambar 1). Bagian kepala dapat berupa kelompok  anionik,  kationik,  zwitterion  (amfoter) maupun  kelompok  nonionik  sedangkan  ekornya adalah rantai hidrokarbon [14].
Gambar 1. Struktur Surfaktan
Surfaktan  menyebabkan  penurunan  tegangan permukaan  yang  signifikan  atau  mengurangi tegangan  permukaan  antara  dua  cairan.  Dengan menambah sejumlah kecil surfaktan, akan menyebabkan  berkurangnya  tegangan  permukaan dan  keadaan  antarmuka  akan  berubah.  Surfaktan dapat  diaplikasikan  sebagai  agen  pembasah, pengemulsi dan agen pembusa. Surfaktan memiliki sifat  tegangan  permukaan  dan  orientasi  adsorpsi, sehingga membentuk dispersi, pembusaan, flokulasi, desinfeksi, dekontaminasi. Surfaktan juga banyak dimanfaatkan dalam industri pertambangan, tekstil,  pencetakan,  farmasi,  lingkungan,  makanan, kosmetik,  pengolahan  karet,  industri  pengolahan logam dan kertas [1].
Kelapa sawit  ( Elaeis guineensis, jacq ) adalah salah  satu  tanaman  perkebunan  yang  menjadi sumber devisa bagi Indonesia. Produksi kelapa sawit sebesar  11,08  juta  ton  tiap  tahunnya  dari  luas perkebunan  kelapa  sawit  sebesar  5  juta  hektar. Produksi surfaktan dari turunan minyak kelapa sawit memiliki  prospek  yang  sangat  cerah  di  Indonesia. Hal  ini  karena  surfaktan  dari  minyak  kelapa  sawit memberikan nilai tambah sampai 20 kali lipat lebih tinggi  dibandingkan  dengan  harga  CPO  ( Crude Palm Oil ) saat ini [13].
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.  Dengan  demikian,  campuran  alkohol  dan heksana  disarankan  menjadi  pelarut  terbaik  untuk reaksi penengahan  karena campuran tersebut dapat melarutkan  semua  komponen  yang  diperlukan  dan menghasilkan produk paling banyak [16].
Pada  penelitian  ini,  akan  disintesis  surfaktan alkanoamida yaitu palmitoil etanolamida dan lauroil etanolamida  dengan  reaksi  amidasi  antara  asam palmitat dan asam laurat dari turunan minyak sawit dengan  monoetanolamina.  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.
Berdasarkan gugus hidrofiliknya, surfaktan digolongkan menjadi 4 yaitu :
1. Surfaktan anionik
2. Surfaktan kationik
3. Surfaktan nonionik
4. Surfaktan amfoter [8]

## Asam Palmitat
Asam  palmitat  merupakan  komponen  utama minyak  dari  pohon  kelapa  sawit  (kelapa  sawit  dan inti  kelapa  sawit)  yang  merupakan  asam  lemak pertama  yang  dihasilkan  pada  proses  lipogenesis (sintesis  asam  lemak)  berupa  asam  karboksilat dengan  ekor  panjang  dan  tidak  bercabang  alifatik jenuh.  Minyak  kelapa  sawit  mengandung  sekitar 50% asam palmitat. Penggunaan asam palmitat yang paling  terkenal  adalah  sebagai  komponen  penting dalam pembuatan sabun. Asam palmitat merupakan
sumber  kalori  penting,  namun  memiliki  daya antioksidasi yang cukup rendah [7].

## Asam Laurat
Asam  laurat  atau  asam  dodekanoat  adalah asam  lemak  jenuh  berantai  sedang  yang  tersusun dari  12  atom  C.  Sumber  utama  asam  lemak  ini adalah minyak kelapa, yang dapat mengandung 40- 60%  asam  laurat,  serta  minyak  inti  sawit  ( palm kernel  oil ) yaitu 40-50%  [17].  Asam  laurat banyak digunakan  dalam  industri  kosmetik  yaitu  sebagai pengental,  pelembut,  dan  pelembab.  Selain  itu, karena sifat antimikrobialnya yang baik, asam laurat juga digunakan dalam industri obat-obatan [4].

## Surfaktan Alkanolamida
Asam  lemak  etanolamida  adalah  salah  satu kelas  penting  dalam  kelompok  surfaktan  nonionik yang  banyak  diaplikasikan  sebagai  pelumas, surfaktan,  deterjen,  dan  kosmetik  [11].  Sifat fisikokimia  tergantung  dengan  panjang  rantai hidrokarbon  dan  kelompok  fungsional  pada  rantai. Asam lemak etanolamida secara struktural termasuk dalam alkanolamida asam lemak dan keluarga lipida yang ditemukan secara alami di jaringan tumbuhan dan hewan [10]. Palmitoil etanolamida telah dicatat dapat  digunakan  untuk  mengurangi  reaksi  alergi, menghambat degranulasi sel mast [12], menunjukkan aktivitas antiinflamasi dan mengurangi  sensasi  rasa  sakit  [6],  dan  dapat memberikan efek neuroprotektif pada tikus [2].
Senyawa-senyawa alkilamida digunakan sebagai  obat  maupun  pencegah  penyakit  flu  dan infeksi  saluran  pernapasan  dalam  bidang  farmasi dan kedokteran [3].

## Bahan dan Metode 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 , magnetic stirrer dan Tensiometer du Nouy.

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah asam palmitat, asam laurat, monoetanolamina  (MEA),  zirkonium  (IV)  klorida (ZrCl 4 )  dari  E  Merck.    Pelarut:  n-heksana  dan isopropil  alkohol  dari  E  Merck.  Bahan  analisis  : KOH, phenolpthalein ,  aseton,  dan  HCl  semuanya dari E Merck.

## Prosedur Reaksi Amidasi
Asam  palmitat/asam  laurat  sebanyak  5  mg dimasukkan ke dalam labu leher tiga. Ditambahkan pelarut heksana:isopropil alkohol (1:1) dengan rasio pelarut : substrat (asam palmitat/laurat + monoetanolamina) 2:1 (b/v). Ditambahkan monoetanolamina (MEA) dengan  variasi rasio  mol
asam  palmitat/laurat  :  monoetanolamina  1:10 kemudian  di  masukkan  katalis  zirkonium  (IV) klorida  dengan  kosentrasi  1%  terhadap  berat  asam palmitat/laurat (% b/b).
Dipanaskan  dengan  labu  leher  tiga  dengan pemanas hot plate pada variasi suhu operasi 55 o C, 65 o C, 75 o C,  85 o C dan 95 o C.  dan diaduk dengan kecepatan  putar  250  rpm.  Kemudian  direaksikan dengan variasi waktu operasi 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam dan 5 jam. Selanjutnya dihitung persen konversi untuk setiap variabel.

## Hasil dan Pembahasan
Pengaruh  Temperatur  Reaksi  Terhadap  % Konversi Asam Palmitat dan Asam Laurat
Gambar  2. Pengaruh  Temperatur  Reaksi Terhadap  %  Konversi  Asam  Pamitat  pada Waktu 3 jam
Gambar  3. Pengaruh  Temperatur  Reaksi Terhadap % Konversi Asam Laurat pada Waktu 3 jam
Pengamatan  sintesis  palmitoil  etanolamida pada  Gambar  2  menunjukkan  bahwa  temperatur reaksi  55 o C  memberikan  konversi  terbaik  yaitu mencapai 96,154%, dan mengalami penurunan pada temperatur  65 o C,  75 o C  dan  85 o C.  Namun,
mengalami peningkatan kembali pada temperatur 95 o C.  Persen  konversi  terendah  pada  85 o C  sebesar 84,615%.
Sedangkan  untuk  sintesis  lauroil  etanolamida seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 3 diperoleh konversi terbaik yaitu pada temperatur 65 o C dengan besar konversi 96,931%.
Hasil  ini  terkait  dengan  reaksi  samping  yang dihasilkan dari reaksi seperti transesterifikasi antara reaktan  dengan  etanolamida  dan  asam  lemak dan/atau dehidrasi etanolamida di bawah suhu tinggi [17]. Sehingga reaksi optimum suhu  dipilih 55 o C untuk palmitoil etanolamida dan 65 o C untuk lauroil etanolamida.
Pengaruh Waktu Reaksi  Terhadap % Konversi Asam Palmitat dan Asam Laur
Gambar 4. Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap % Konversi  Asam  palmitat  pada Temperatur Reaksi 55 o C
Gambar 5. Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap % Konversi Asam Laurat pada Temperatur Reaksi 65 o C
Hasil pengamatan sintesis surfaktan ditunjukkan  pada  Gambar  4  dan  Gambar  5.    Pada Gambar 4 dan Gambar 5 diperoleh persen konversi terbesar yaitu pada waktu reaksi 3 jam untuk sintesis palmitoil  etanolamida  dan  lauroil  etanolamida
96.154 92.436 91.026 84.615 91.282 80 85 90 95 100 55 65 75 85 95 Ko n ve rs i (% ) Temperatur ( o C) 94.359 95.769 96.154 95.513 93.975 90 92 94 96 98 100 1 2 3 4 5 K o nv er si (%) Waktu (Jam)
C:\OPUS_7.0.129\PPKS\Mahasiswa\mahasiswa\RUN XVI PALMITAT.0          RUN XVI PALMITAT          Instrument type and / or accessory 01/08/2017 3 2 8 4 .9 4 2 9 1 6 .8 5 1 5 9 4 .6 0 1 3 5 9 .3 1 1 0 7 4 .0 6 1 0 2 9 .7 2 8 6 7 .3 5 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumber cm-1 65 70 75 80 85 90 95 100 T ra n s m it ta n c e [ % ]
Page 1/1
dengan  besar  persen  konversi  masing-masing 96,154% dan 96,931%. Persen konversi mengalami peningkatan dari waktu reaksi 1 jam menuju 3 jam. Namun,  mengalami penurunan ketika waktu reaksi 4 jam dan 5 jam.
Hal  ini  disebabkan  karena  terjadinya  reaksi samping  seperti  saponifikasi  [9].  Sedangkan berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Wang, dkk.  (2016),  peningkatan  waktu  reaksi  tidak memberikan  hasil yang  signifikan  terhadap perolehan amida [16]. Dari keterangan di atas dapat disimpulkan  diperoleh  waktu  reaksi  optimum selama  3  jam  untuk  sintesis  palmitoil  etanolamida dan lauroil etanolamida.

## Hasil Analisa Spektrum FT-IR
Reaksi asam lemak dengan monoetanolamina (MEA) dengan katalis zirkonium IV klorida (ZrCl 4 ) pada  konsentrasi  0,25  (b/b)  dapat  membentuk senyawa  amida.  Senyawa  amida  yang  terbentuk dapat  berfungsi  sebagai  surfaktan.  Adapun  hasil spektrum  surfaktan  alkanoamida  yang  diperoleh ditunjukkan oleh Gambar 6.

## Gambar 6 Analisa FT-IR
Menurut  Silverstein  dan  Webster,  vibrasi untuk  ikatan  C-N  untuk  amina  berada  pada  angka gelombang 1250-1020 cm -1 . Dari hasil uji spektrum FTIR  sampel,  menunjukkan  puncak  resapan  pada daerah bilangan gelombang 867,35 cm -1 menunjukkan  adanya  gugus  N-H  pada  daerah bilangan gelombang  ini  yang  menunjukkan sampel mengandung gugus amida. Sedangkan resapan pada bilangan  gelombang  3284,94  cm -1 menunjukkan adanya  gugus  OH.  Gugus  OH  terdapat  pada senyawa monoetanolamina.
Gambar 6 menunjukkan puncak resapan pada bilangan  gelombang  2916,86  cm -1 menunjukkan adanya gugus C-H [15].

## Kesimpulan
Kesimpulan dari penelitian ini adalah :
1. Kondisi reaksi terbaik pada penelitian ini untuk sintesis  surfaktan  palmitoil  etanolamida  yaitu waktu  reaksi  3  jam  dan  temperatur  reaksi  55 o C.
2. Kondisi reaksi terbaik pada penelitian in untuk sintesis  surfaktan  lauroil  etanolamida  yaitu waktu  reaksi  3  jam  dan  temperatur  reaksi  65 o C.
3. Pengamatan sintesis palmitoil etanolamida ini menunjukkan bahwa pada temperatur reaksi 55 o C  dan  waktu  reaksi  3  jam  memberikan konversi terbaik yaitu mencapai 96,154 %
4. Pengamatan  sintesis  lauroil  etanolamida memberikan konversi terbaik sebesar 96,931% pada temperatur reaksi 65 o C dan waktu reaksi selama 3 jam.
5. Persen  konversi  asam  palmitat  maupun  asam laurat  mengalami  peningkatan  dari  waktu reaksi 1 jam menuju 3 jam. Namun, mengalami penurunan  ketika  waktu  reaksi  4  jam  dan  5 jam.

## Daftar Pustaka
[1]  C. L. Yuan, Z. Z. Xu, M. X. Fan, H. Y. Liu, H. Xie  and  T.  Zhu,  Study  on  characteristics  and harm  of  surfactants,  J.  Chem.  Pharm.  Res. 2014, 6(7): 2233-2237.
[2]  D.  M.  Lambert,  S.  Vandevoorde,  G. Diependaele,  S.  J.  Govaerts,  A.  R.  Robert,
Anticonvulsant activity of N - palmitoylethanolamide, a putative endocannabinoid,  in  mice,  Epilepsia  ,  2001, 42:321–327.
[3]  E.  R.  Gunawan,  D.  Suhendra,  D.  Asnawati,  I M. Sudarma, I. Zulpiani. Sintesis Asam-Asam
Lemak Amida Dari Ekstrak Minyak Inti Buah Nyamplung ( Calophyllum Inophyllum ) Melalui Reaksi Enzimatik, Prosiding Seminar Nasional  Kimia,  2014,  ISBN  :  978-602- 095100-3.
[4]  F.  O.  Nitbani,  Jumina,  D.  Siswanta,  E.  N. Solikhah,  Isolation  and  Antibacterial  Activity Test of  Lauric Acid from Crude Coconut Oil ( Cocos  nucifera L.), Procedia  Chemistry , Universitas  Gadjah  Mada,  Yogyakarta,  2015, Volume 18, Halaman 132-140.
[5]  G. A. Cookey dan O. U. Daniel. Micellization of a Cationic Surfactant in Mixed Aqueous and Non-aqueous  Solvent  System,  J.  App.  Sci. Environ,  Manage,  2015,  JASEM  ISSN  1119 8362.
[6]  G.  Re,  R.  Barbero,  A.  Miolo,  V.  D.  Marzo, Palmitoylethanolamide, endocannabinoids and related cannabimimetic compounds in protection against tissue inflmmation and pain: potential  use  in  companion  animals,  Vet  J, 2007, 173:21–30.
[7]  Irwansyah,  Transformasi  Kitosan  Dan  Asam Palmitat  Menjadi  N-Palmitil  Kitosan,  Tesis, Fakultas  Matematika  Dan  Ilmu  Pengetahuan Alam,  Universitas  Sumatera  Utara,  Medan, 2011.
[8]  J. R. Oppusungu,  V. R. Siregr, 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, 2015, Vol. 4, No. 1.
[9]  J. Zhang, D. Cai, S. Wang, Y. Tang, Z. Zhang, Y.  Liu,  X.  Gao,  Efficient  Method  For  The Synthesis of Fatty Acid Amide from Soybean
Oil Methyl Ester Catalysed by Modified CaO,
The Canadian Journal of Chemical Engineering , 2014, Volume 92, DOI 10.1002/cjce.21948. [10]  K. D. Chapman. Emerging physiological roles for Nacylphosphatidyl
ethanolamine
metabolism  in  plants:  signal  transduction  and membrane  protection,  Chem.  Phys.  Lipids, 2000, 108, 221 −229.
[11]  K.  J.  Liu,  A.  Nag,  dan  J.  F.  Shaw.  Lipase- catalyzed synthesis of fatty acid diethanolamides,  J  Agric.  Food  Chem,  2001, 49:5761–5764.
[12]  L.  Aloe,  A.  Leon,  R.  L.  Montalcini.  A proposed  autacoid  mechanism  controlling mastocyte behavior, Inflm Res (1993) 39:145– 147.
[13]  P.  E.  Fatarina dan B. Pramudono,  Pembuatan Surfaktan  Polyoxyethylene  Dari  Minyak Sawit: Pengaruh Rasio Mono-Digliserida Dan Polyethylen  Glykol, Reaktor, 2009,  Vol.12, No. 3, Hal. 175-182.
[14]  R.  Azarmi  dan  A.  Ashjaran.  Type  and Application  of  some  Common  Surfactant,  J. Chem. Pharm. Res., 2015, 7(2):632-640.
[15]  R.  M.  Silverstein,  et  al.  Spectrometric Identification of Organic Compounds, Seventh Edition, State University of New York, 2005.
[16]  X. Wang, Z. Han, Y. Chen, Q. Jin, X. Wang, Scalable Synthesis Of Oleoyl Ethanolamide by Chemical  Amidation  In  A  Mixed  Solvent, J
Am Oil Chem Soc ,  2016, 93: 125-131.
[17]  Z.  Masyithah,  Optimasi  Sintesis  Surfaktan Alkanolamida  dari  Asam  Laurat  dengan Dietanolamina dan N-Metil Glukamina Secara Enzimatik,  Disertasi,  Universitas  Sumatera
Utara, Medan, 2010.