Jurnal Pendidikan Kimia Vol. 8, No. 3, Desember 2016, 203-206 ISSN:2085-3653 http://jurnal.unimed.ac.id/2012/index.php/jpk

## Preparationof Fe-Chitosan Schiff Base Complex
Boy Chandra Sitanggang * ; Basuki Wirjosentono dan Mimpin Ginting
Prodi Ilmu Kimia, Pascasarjana, Universitas Sumatera Utara, Medan *Korespondensi: byboychandra@yahoo.com
Abstrak. Basa  Schiff  kitosan  (BS)  disintesis  melalui  reaksi  antara  kitosan  dengan  salisilaldehid, selanjutnya basa Schiff (BS) direaksikan dengan Fe membentuk komplek Fe-basa Schiff kitosan (BSF). Pembentukan  basa  Schiff  dikonfirmasi  menggunakan  spektroskopi  FT-IR  pada  bilangan  gelombang 1604,77 cm -1 untuk gugus imina. Kitosan larut dalam larutan asam sementara basa Schiff kitosan larut sebagian. Kemudian serapan  Fe diuji menggunakan ICP-MS pada variasi waktu 1, 2, 3, 4 dan 5 jam (BSF 1, BSF2, BSF 3, BSF 4, BSF 5) memberikan hasil masing masing 269,98, 289, 311,8, 361,06, 492,51 ppm.
Kata kunci: kitosan, basa Schiff kitosan, komplek Fe
Abstract. Chitosan Schiff base (BS) was synthesized through reaction of chitosan with salycilaldehyde, next,  chitosan  Schiff  base  (BS)  reacted  with  Fe  to  form  Fe-chitosan  Schiff  base  complex  (BSF).  The presence of Schiff base confirmed by FT-IR at 1604,77 cm -1 for imine group. Chitosan soluble in acidic solution  while  chitosan  Schiff  base  partially  dissolve.  Subsequently,  absorption  of  Fe  was  determine with  ICP-MS  at  1,  2,  3,  4,  5  hours  (BSF  1,  BSF2,  BSF  3,  BSF  4,  BSF  5)  resulting  269,98,  289,  311,8, 361,06, 492,51 ppm.
Keywords: chitosan, chitosan Schiff base, Fe complex

## PENDAHULUAN
Kitin dan kitosan bersal dari eksoskeleton crustacea seperti  udang  dan  kepiting  yang biasanya  merupakan  limbah  industri.  Kitin merupakan  polisakarida  yang  disusun  oleh unit  N-asetil  glukosamin  sementara  kitosan tersusun  atas  kopolimer  N-asetil  glukosamin dan  N-glukosamin  dengan  derajat  deasetilasi 50  %  atau  lebih  dan  larut  dalam  asam  encer (Rinaudo, 2006).
Gugus  amina  primer  pada  unit  N- glukosamin kitosan dapat dimodifikasi secara kimia.  Reaksi  antara  amina  primer  dengan suatu aldehida akan menghasilkan basa Schiff. Penelitian  terbaru,  Kandile et  al. (2015), menghasilkan  basa  Schiff  kitosan  dengan pertama tama mereaksikan N-amino- phtalimida  dan  terephtaldehida  dilanjutkan dengan reaksi terhadap kitosan dalam larutan asam  asetat  2%.  Hasilnya  dalam  bentuk hidrogel  yang  kemudian  diuji  sifat  adsorbsi ion  logam  (II).  Antony et  al. (2013), mensintesis  basa  Schiff  kitosan  dengan aldehida  yang  digunakan  adalah  isatin kemudian dibentuk kompleks dengan beberapa logam. Sementara itu, Guinesi et al. (2006),  menyelidiki  pengaruh  beberapa parameter  reaksi  terhadap  derajat  substitusi basa  Schiff  kitosan  salisilaldehida  didapatkan kondisi terbaik pada rasio molar salisilaldehida  dengan  amina  primer  sebesar 1,5 : 1, pada suhu 55 o C, dengan waktu reaksi 18 jam.
Karakteristik  suatu  material  magnetik selalu hadir bersamaan dengan sifat konduktivitas listrik. Material organik lainnya yang  diteliti  sebagai  penyerap  gelombang mikro  adalah  makromolekul  basa  Schiff  dan kompleks  logam  basa  Schiff.  Poli  basa  Schiff terkonjugasi yaitu poli p -phenilen diamin dan poli m -phenilen  diamin  disintesis  dan didoping  dengan  iodin  lalu  dikarakterisasi, magnetisasi komplek yang dihasilkan bergantung  pada  konsentrasi  iodin  yang didoping (Li et al. , 1996). Di  sisi  lain  kitosan  memiliki  keunggulan bersifat biodegradabel sehingga ramah lingkungan,  non  toksik,  densitas  rendah, mudah  ditangani  dan  sumbernya  melimpah. Namun,  biopolimer  kitosan  memiliki  sifat magnetik  dan  konduktivitas  sangat  rendah sehingga  perlu modifikasi kimia dan menambahkan ion logam untuk meningkatkan magnetik dan serapan gelombang mikronya Indonesia  dengan  2/3  wilayahnya  laut memiliki  potensi  produk  kelautan  sangat besar  namun  pemanfaatnnya  belum  optimal. Oleh  karenanya,  penelitian  terhadap  potensi produk  industri  kelautan  bernilai  tambah perlu  diperkuat  untuk  menuju  kekuatan maritim dunia.

## METODE
Preparasi basa schiff kitosan.
Preparasi basa Schiff kitosan dilakukan sesuai
metode  Guinesi et  al .  (2006),  yang dimodifikasi.  Sebanyak  1,0  g  (0.0062  mol) kitosan ditimbang kemudiandilarutkan dalam 63  mL  asam  asetat  0,15  mol/L,  aduk menggunakan  magnetik  stir  selama  3  jam pada suhu 25 0 C (1). Selanjutnya sebanyak 1,13 g  (0,0093  mol)  salisilaldehid  ditimbang, laludilarutkan  dalam  10  mL  etanol  (2). Kemudian  ditambahkan  (2)  ke  (1)  secara perlahan laludiaduk dengan magnetik stir dan direfluks  selama  24  jam  pada  suhu  55 o C. Hsail reaksi kemudian disaring dengan kertas saring.  Dibilas  dengan  akuades  dilanjutkan bilasan  dengan  etanol  (p.a)  beberapa  kali. Hasil reaksi dituang ke dalam cawan petri lalu dikeringkan  dalamoven  pada  suhu  60 o C selama  24  jam.  Hasil  reaksi  dikeringkan dalam desikator. Kemudian dilakukan karakterisasi FT-IR, kadarair, kelarutan.
Preparasi  komplek  Fe-basa  schiff kitosan. Sebanyak  0,42  g  (0,0015  mol)  basa Schiff  kitosan  dtimbang  dan  dilarutkan  ke dalam  10  ml  etanol  (3).  Kemudian  sebanyak FeCl 3 0,24  g(0,0015  mol)  dilarutkanke  dalam 10  ml  etanol  (4).  Ditambahkan  (4)  ke  (3) kemudian  direfluks  pada  suhu  55 o C  pada variasi  waktu  1,  2,  3,  4,  5  jam.  Saring  selagi panas, dibilas dengan etanol berkali kali. Lalu dikeringkan  selama  24  jam    pada  suhu  60 o C selanjutnyadimasukan ke desikator.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Preparasai  basa  schiff  kitosan. Basa Schiff  yang  dihasilkan  berupa  gel  yang mengembang, setelah dikeringkan dalam oven didapatkan  film  tipis  dengan  bentuk  tidak
menentu  berwarna  kuning  pucat  dengan kadar air 4,61%. Sebelumnya kadar air kitosan sebesar 5.42%.
Preparasi  komplek  Fe-basa  schiff kitosan. Basa  Schiff  yang  didapatkan sebelumnya  di  bentuk  komplek  sesuai prosedur  3.4.  didapatkan  film  tipis  tak beraturan berwarna kuning kehitaman dengan kadar  air  BSF  1,  BSF  2,  BSF  3,BSF  4,  BSF  5 berurutan adalah 4,01 %, 4,59 %, 4,84 %, 4,21 %, 4,13 %.
Reaksi  pembentukan  komplek  yang mungkin terjadi. Reaksi berlangsung dalam suasana  asam  karena pelarut  yang digunakan adalah  asam  asetat  1%  pada  saat  yang  sama berfungsi  menjadi  katalis.  Reaksi  diawali protonasi  karbonil  kemudian  nukleofil N dari kitosan  menyerang  elektrofil  C  pada  C=O. Perpindahan  proton  menetralkan  muatan  N membentuk intermediet karbinolamin. Selanjutnya  adalah  dehidrasi  intermediet karbinolamin  menghasilkan  ion  iminium. Deprotonasi  iminium  menghasilkan  imina dan  membentuk  kembali  katalis  asam.  Imina yang  terbentuk  dikenal  sebagai  basa  Schiff kitosan.
Selanjutnya  logam  Fe  menerima  donasi pasangan elektron bebas dari gugus –OH dan C=N membentuk dua koordinasi menghasilkan komplek Fe-basa Schiff kitosan. Terdapat  berbagai  kemungkinan  bentuk komplek  yang  dapat  terjadi.  Secara  ringkas reaksi  pembentukan  basa  Schiff  kitosandan komplek  Fe-basa  Schiff  kitosan  ditunjukan pada Gambar 1.
O OH NH 2 OH O OH NH OH O O O x y + x y O OH N OH O OH NH OH O O O OH O OH FeCl 3 x O OH OH O OH NH OH O O O N OH FeCl 3 y CH 3 COOH 1 % 55 °C
Gambar 1. Skema pembentukan basa Schiff kitosan dan komplek Fe-basa Schiff kitosan.
Pengujian dengan FTIR. Hasil analisis spektroskopi FT-IR untuk kitosan memberikan  puncak  vibrasi  pada  daerah bilangan  gelombang  3425,58  cm -1 dan 2924,09 cm -1 merujuk pada gugus OH dan CH streching  serta  menunjukan  tumpang  tindih dengan  pita  N-H 2 .  Pada  1597,06  cm -1 menunjukan  N-H  bending.  Sementara  pada 1381,03  cm -1 dan  1327.03  cm -1 secara berurutan menunjukan CH 3 deformasi dan C- N  stretching  dari  gugus  amina.  Vibrasi stretching  C-O-C    pada  1033,85  dan  dua  pita karakteristik  polisakarida  pada  1087,85  cm -1 dan  894,97  cm -1 yang  menunjukan  C-O stretching dari β(1 → 4) glikosidik (Demetgul et al , 2007; Guinesi et. al , 2006). Pada spektrum FT-IR  untuk  basa  Schiff  (BS)  pita  serapan pada  1604,77  cm -1 menunjukan  karakteristik vibrasi C=N dari imina yang sebelumnya tidak ditemukan  pada  kitosan.  Pada  pita  1543,05 cm -1 menunjukan  karakter  C=C  aromatis, 1249,87  cm -1 C-O  phenolik,  786,96  cm -1 C-H stretching dari cincin aromatis. Sementara itu pada  komplek  Fe-  basa  Schiff    kitosan  (BSF) menampilkan  pita  serapan  khas  yang  tidak terdapat  di  spektra  kitosan  maupun  basa Schiff  yang  menunjukan  vibrasi  O-Fe  dan  N- Fe pada 470,63 cm -1 dan 370,33 cm -1 (Anan et al., 2011; Antony et al. , 2013; Demetgul et al. , 2007;  Guinesi et  al. ,  2006;  Kandile et  al. , 2015; Santos et al. , 2005).
Kelarutan basa schiff dalam beberapa  pelarut. Untuk  mengetahui kelarutan  basa  Schiff  yang  dihasilkan  dicoba dengan  beberapa  pelarut.  Seperti  yang ditunjukan  dalam  tabel1.,  pada  pelarut  non polar  seperti  kloroform  dan  heksan,  kitosan maupun basa Schiff kitosan tidak larut hal ini sesuai dengan prinsip like disolve like. Dalam pelarut  polar  seperti  etanol,  kitosan  dan  basa Schiff  kitosan  juga  tidak  larut  hal  ini  dapat dijelaskan bahwa didalam pelarut etanol tidak terjadi protonassi amina. Perbedaan kelarutan terjadi pada larutan asam asetat 1% dan asam klorida 1%. Kitosan diketahui secara luas larut dalam  asam  berair  (Cervera et  al. ,  2004). Tetapi  perubahan  struktur  pada  basa  Schiff kitosan mempengaruhi kelarutan dalam asam lemah.  Bila  basa  Schiff  kitosan  dilarutkan dalam  larutan  asam  seperti  asam  asetat  1% dan  asam  klorida  1%    memberi  kelarutan sebagian.
Kelarutan  kitosandalam  asam  asetat  1% dan asam klorida 1% terjadi karena protonasi gugus –NH 2 pada posisi C- 2 pada unit D-
glukosamin sehingga polisakarida ini berubah menjadi polielektrolit dalam media asam(Rinaudo, 2006).
Setelah  disintesis  menjadi  basa  Schiff kitosan–NH 2 diposisi  C-  2  pada  unit  D- glukosamin  berubah  menjadi  C=N  (imina) aromatis  sehingga  tidak  terjadi  protonasi. Tetapi  tidak  semua  unit  –NH 2 membentuk imina  sehingga  masih  bisa  terprotonasi sebagian  dan  itulah  sebabnya  basa  Schiff dalam  asam  asetat  1%    dan  asam  klorida  1% hanya larut sebagian.
Kadar  serapan  Fe  terhadap  waktu pada  basa  schiff. Kadar  serapan  Fe  dalam basa  schiff  diukur  menggunakan  ICP-MS Perkin  Elmer  Nexion  300x.  Fe-basa  Schiff yang terbentuk dibilas minimal tiga kali untuk melarutkan  FeCl 3 yang  tidak  bereaksi. Kecenderungan  kadar  Fe  yang  terdapat  pada basa Schiff meningkat sesuai dengan lamanya waktu.  Untuk  waktu  reaksi  1,  2,  3  jam didapatkan  kadar  Fe  269,98,  289,0,  311,8 ppm  kemudian  naik  signifikan  pada  waktu reaksi  4  dan  5  jam  yaitu  361.06  dan  492,51 ppm.
Tabel  1. Kelarutan  kitosan  dan  basa  Schiff  kitosan dalam beberapa pelarut.
No. Pelarut Kelarutan Basa Schiff Kitosan 1. Heksan Tidak larut Tidak larut 2. Kloroform Tidak larut Tidak larut 3. Etanol Tidak larut Tidak larut 4. HCl 1% Larut sebagian larut 5. Asam asetat 1%  Larut sebagian Larut
Dengan  kata  lain  kadar  Fe  maksimum 492,51  ppm  didapatkan  pada  varian  waktu  5 jam,  seperti  ditunjukan  dalam  gambar  4.5. Waktu kontak antar partikel berbanding lurus dengan  absorbsi  Fe  dan  pembentukan koordinasi  Fe-basa  Schiff  kitosan.  Bila  waktu kontak  divariasikan  lebih  lama  maka  akan didapatkan  waktuoptimum  untuk  serapan  Fe dan  pada  akhirnya  serapan  akan  menurun disebabkan  oleh  jenuhnya  kapasitas  serapan Fe oleh basa Schiff. Kemampuan  basa  Schiff  kitosan  dalam menyerap logam Fe tidak terlepas dari sifat Fe yang  dapat  menerima  elektron  bebas.dari gugus  gugus  fungsi  yang  memiliki  pasangan elektron  bebas  yaitu  -OH,-  NH 2 dan  C=N (imina)  membentuk  koordinasi  (Anan et  al., 2011;  Antony et  al. ,  2013;  Effendy,  2013;
Kandile et al. , 2015).
Gambar 2. Konsentrasi Fe vs waktu pada komplek Fe-basa Schiff BSF1, BSF2, BSF3, BSF4, BSF5

## KESIMPULAN
Basa  Schiff  terbentuk  dari  reaksi  kitosan dengan  salisilaldehid  yang  terkonfirmasi  dari hasil  FTIR  pada  bilangan  gelombang  1604,77 untuk  C=N.  Kelarutan  kitosan  berubah dibandingkan basa Schiff, kitosan larut dalam asam  sementara  basa  Schiff  hanya  larut sebagian  dalam  asam.  Serapan  maksimum logam Fe pada basa Schiff terjadi pada waktu 5 jam yaitu 492.51 ppm.

## DAFTAR PUSTAKA
Anan,  N.  A.,  Hassan,  S.  M.,  Saad,  E.  M.,
Butler,  I.  S.  &  Mostafa,  S.I.  2011. Preparation,  Characterization  And  pH- etric Measurements Of 4- hydroxysalicylidenechitosan  Schiff-base Complexes  Of  Fe(III),  Co(II),  Ni(II), Cu(II), Zn(II), Ru(III), Rh(III), Pd(II) and Au(III). Carbohydrate Research,  346: 775–793 Antony,  R.,  Manickam,T.  D.,  Saravanan,  K., Karuppasamy,  K.  &  Balakumar,  S.  2013. Synthesis, Spectrochemical Characterisation And Catalytic Activity Of Transition  Metal  Complexes  Derived From  Schiff  Base  Modified  Chitosan. Spectrochimica  Acta  Part  A:  Molecular and  Biomolecular  Spectroscopy,  103: 423–430 Cervera,  M.  F.,  Heinamaki,  J.,  Rasanen,  M.,
Maunu,  S.L.,  Karjalainen,  M.,  Acosta, O.M.N.,  Colarte  A.I.  &  Yliruusi,  J.,  2004. Solid-state  Characterization  Of  Chitosans Derived From Lobster Chitin, Carbohydrate Polymers, 58 : 401–408 Demetgul, C. & Serin, S. 2007. Synthesis And Characterization  Of  A  New  Vic-dioxime Derivative  Of  Chitosanand  Its  Transition Metal Complexes. Carbohydrate Polymer,
72: 506-512 Effendi,  2013. Perspektif  Baru  Kimia Koordinaasi, Indonesian Academic Publishing
Guinesi,  L.  S.  &  Eder  T.G.C.  2006.  Influence Of  Some  Reactional  Parameters  On  The Substitution  Degree  Of  Biopolymeric Schiff Bases Prepared From Chitosan And Salicylaldehyde.  Carbohydrate  Polymers, 65: 557–561
Kandile, N. G., Mohamed, H.M., & Mohamed, M.I.  2015.  New  Heterocycle  Modified Chitosan  Adsorbent  For  Metal  Ions  (II) Removal From Aqueous Systems. International  Journal  of  Biological Macromolecules, 72: 110–116
Li  ,  W.  &  Wan,  M.  1996.  Electrical  And Magnetic Properties Of Conjugated Schiff Base  Polymers. Journal  of  Applied
Polymer Science , 62 : 941-950 Rinaudo,  M.  2006.  Chitin  And  Chitosan: Properties  And  Applications. Progres  in Polymer Science , 31: 603–632
Santos, J. E. D., Dockal, E. R. & Cavalheiro, E. T.G. 2005. Synthesis And Characterization  Of  Schiff  Bases  From Chitosan And Salicylaldehyde Derivatives.
Carbohydrate  Polymers, 60:277–282