ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

i SKRIPSI

UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT... FIKRIA MARFUATIN


ii SKRIPSI



iii SKRIPSI



PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dapat dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.

Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.

iv SKRIPSI



KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nyasehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan naskah skripsi dengan judul ”Uji Aktivitas Aluminosilikat Mesopori Hasil Hidrotermal Secara Bertahap dalam Reaksi Asetalisasi”. Naskah skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa untuk mencapai gelar Sarjana Stratum Satu (S-1) pada program studi Kimia, Universitas Airlangga, Surabaya. Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Dr. Hartati, M.Si sebagai dosen pembimbing I dan Ibu Dra. Aning Purwaningsih, M.Si. sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbinganselama penyelesaian naskah skripsi ini. 2. Ibu Dra. Aning Purwaningsih, M.Si.selaku dosen wali yang telah memberikan motivasi, nasehat, serta bimbingan kepada penyusun selama ini. 3. Dr. Purkan, M.Si selaku Ketua Departemen Kimia yang telah banyak memberikan informasi dalam penyelesaian naskah skripsi ini. 4. Bapak dan Ibu dosen, staff, dan karyawan departemen kimia atas didikan, dukungan, bantuan, kritik, saran serta ilmu bermanfaat yang telah diberikan. 5. Keluargaku tercinta bapak Agus Sulistyanto, ibu Siti Mahmudah, yang selalu memberikan motivasi, semangat dan doa yang tiada hentinya demi terselesaikannya naskah skripsi ini. 6. Ega, sepupu yang selalu memberikan motivasi dan dukungan untuk segera

v SKRIPSI



menyelesaikan naskah skripsi ini. 7. Dhio Ramadhan Valdianto, yang selalu menemani, memberikan dukungan dan doa, serta membantu dalam segala hal selama pembuatan naskah skripsi ini. 8. Sahabat-sahabatku tersayang Nurma, Fitri, Ikos, dan Ayuk yang selama ini telah menemani dan mengisi hari-hari kuliah bersama dan juga saling berbagi motivasi dan semangat hingga terselesaikannya naskah ini. 9. Saudara-saudaraku kimia S-1 angkatan 2012 yang telah memberikan dukungan, bantuan dan pengalaman selama menempuh masa perkuliahan. 10. Seluruh warga Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga serta seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam penyelesaian naskah skripsi ini. Penyusun menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan naskah skripsi ini, oleh karena itu penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan penyusunan naskah skripsi.

Surabaya, 21 Juli 2016 Penyusun

vi SKRIPSI



ABSTRAK Nur, Fikria Marfuatin, 2016, Uji Aktivitas Aluminosilikat Mesopori Hasil Hidrotermal Secara bertahap dalam Reaksi Asetalisasi. Skripsi ini dibawah bimbingan Dr. Hartati, M.Si dan Dra. Aning Purwaningsih, M.Si, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

Penelitian ini bertujuan utuk menguji aktivitas katalis aluminosilikat mesopori hasil sintesis dengan metode hidrotermal secara bertahap dalam reaksi asetalisasi pada senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida dan trans-2-heksenal. Terdapat dua katalis aluminosilikat mesopori yaitu Seri I (pemanasan pada suhu 40 °C dengan waktu 6 jam, pada suhu 60 °C 6 jam, dan pada suhu 80 °C 12 jam) dan Seri II (pemanasan pada suhu 40 °C dengan waktu 12 jam, pada suhu 60 °C 12 jam, dan pada suhu 80 °C 12 jam). Katalis aluminosilikat mesopori hasil sintesis yang direaksikan dengan kedua senyawa aldehida dan propilena glikol telah menghasilkan senyawa asetal yang diharapkan yaitu 2-(3,4-dimetoksifenil)-4metil-1,3-dioksolan dari senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida dan 4-metil-2-(pen1-enil)-1,3-dioksolan dari trans-2-heksenal. Hal ini dapat dilihat dari hasil karakterisasi dengan menggunakan GCMS yang menunjukkan adanya fragmentasi pada m/z 223 untuk senyawa asetal dari 3,4-dimetoksibenzaldehida, m/z 155 untuk senyawa asetal dari trans-2-heksenal dan hasil dari KLT.

Kata kunci: 3,4-dimetoksibenzaldehida, trans-2-heksenal, asetalisasi, hidrotermal, katalis asam, aluminosilikat mesopori

vii SKRIPSI



ABSTRACT Nur, Fikria Marfuatin, 2016, Activity Test of Aluminosillicate Mesoporous That has been Made with Hydrothermal Gradually Method in Acetalisation.this script below is supervised by Dr. Hartati, M.Si and Dra. Aning Purwaningsih, M.Si, Department of Chemistry, Faculty of Sains and Teknologi, Airlangga University, Surabaya.

This research is for testing the activity of aluminosillicate mesoporous that made with hydrothermal gradually method as catalyst in acetalisation with 3,4dimetoxybenzaldehyde andtrans-2-hexenal. There are two catalyst, aluminosillicate mesoporous series I (heated at 40 °C in 6 hours, 60 °C 6 hours, and 80 °C 12 hours) and series II (heated at 40 °C in 12 hours, 60 °C 12 hours, and 80 °C 12 hours). Aluminosillicate mesoporous can produce acetal (2-(3,4dimetoxyphenyl)-4-methyl-1,3-dioksolan from 3,4-dimetoxybenzaldehyde and 4methyl-2-(pen-1-enyl)-1,3-dioksolan from trans-2-hexenal) when it is reacted with aldehyde and propilene glicol. This result is proved by GCMS, there is a fragmentation in m/z 224 that show an acetal from 3,4-dimetoxybenzaldehyde, m/z 155 that show an acetal from trans-2-hexenal and from the result of TLC instrument. Key Word: 3,4-dimetoxybenzaldehyde, trans-2-hexenal, acetalisation, hydrothermal, acid catalyst, aluminosillicate mesoporous.

viii SKRIPSI



DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL........................................................................................... . LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI....................................................... . KATA PENGANTAR ...................................................................................... ABSTRAK..................................................................................................... ... ABSTRACT.................................................................................................. .... DAFTAR ISI ..................................................................................................... DAFTAR TABEL ............................................................................................ DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... BAB I PENDAHULULUAN........................................................................... 1.1 Latar Belakang.................................................................................... 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................ 1.3 Tujuan Penelitian.............................................................................. . 1.4 Manfaat Penelitian............................................................................. BAB II TINJAUAN PUSTAKA.…………………………………..…….…. 2.1 Reaksi Asetalisasi..……………………………….……………….... 2.2 Katalis.…………………………………….………….…………….. 2.3 Aluminosilikat……………………………………..……………….. 2.4 Pertukaran Kation.....................…………………………………….. 2.5 Uji Keasaman...................................................................................... 2.5 Kromatografi Lapis Tipis...………………….…………………….. 2.6 Gas Chromatography (GC)................................................................. 2.6 Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS)......................... BAB III METODE PENELITIAN................................................................. 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian........................................................... 3.2 Alat dan Bahan ................................................................................. 3.2.1 Alat penelitian......................................................................... 3.2.1.1 Alat penelitian pertukaran kation......................................... 3.2.1.2 Alat penelitian uji keasaman................................................ 3.2.1.3 Alat penelitian uji aktivitas katalis....................................... 3.2.1.4 Instrumen untuk karakterisasi............................................... 3.2.2 Bahan penelitian...................................................................... 3.3 Diagram alir penelitian..................................................................... 3.3.1 Pertukaran kation...................................................................... 3.3.2 Uji keasaman dengan adsorpsi-desorpsi piridina menggunakan FTIR......................................................................................... 3.3.3 Uji aktivitas katalis dalam reaksi asetalisasi dengan senyawa 3,4-dimetoksi-benzaldehid dan trans-2-heksenal....... 3.4 Prosedur Kerja...................................................................................... 3.4.1 Penukaran kation (ion exchange) pada aluminosilikat mesopori

i ii iii iv v vii viii ix xi xii xiii 1 1 4 4 5 6 6 8 9 11 11 14 15 16 18 18 18 18 18 18 19 19 20 21 21 22 23 24 24

ix SKRIPSI



3.4.2 Uji keasaman dengan adsorpsi-desorpsi piridina menggunakan FTIR....................................................................................... 3.4.3 Uji aktivitas katalis................................................................. 3.4.4 Karakterisasi senyawa asetal dengan menggunakan KLT...... 3.4.5 Karakterisasi senyawa asetal dengan menggunakan GC........ 3.4.6 Karakterisasi senyawa asetal dengan menggunakan GCMS .. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN......................................................... 4.1 Pertukaran Kation (Ion Exchange) pada Aluminosilikat Mesopori..... 4.2 Uji Keasaman..................................................................................... 4.3 Uji Aktivitas Katalis............................................................................ 4.3.1 Sintesis asetal............................................................................. 4.4 Karakterisasi Senyawa Asetal dengan KLT........................................ 4.5 Karakterisasi Senyawa Asetal dengan GC........................................... 4.6 Karakterisasi Senyawa Asetal dengan GCMS...................................... BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................ 5.1 Kesimpulan........................................................................................... 5.2 Saran..................................................................................................... DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... LAMPIRAN

24 25 26 26 27 28 28 30 35 36 38 40 40 48 48 49 50

x SKRIPSI



DAFTAR TABEL

No.

Judul

4.2

Jumlah asam Brønsted dan asam Lewis......................................

Halaman

31

xi SKRIPSI



DAFTAR GAMBAR

No.

Judul

2.1.1 2.1.2 2.2 2.5

Reaksi umum asetalisasi.......................................................... Mekanisme reaksi asetalisasi.................................................. Struktur aluminosilikat............................................................. Spektra FT-IR piridina sampel hasil sintesis melalui metode hidrotermal dan rasio molar yang berbeda................................ Kromatogram GC hasil reaksi antara gliserol dengan asetaldehid................................................................................. Instrumen uji keasaman............................................................. Skema reaksi keseluruhan pertukaran kation dan pembentukan sisi asam brønsted............................................... Katalis aluminosilikat mesopori yang telah ditukar kation........ Spektra ir asam lewis dan asam brønsted katalis aluminosilikat mesopori hasil adsorpsi dan desorpsi piridina... Ikatan piridina dengan katakis yang menunjukkan terbentuknya sisi asam brønsted............................................... Ikatan piridina dengan katakis yang menunjukkan terbentuknya sisi asam lewis................................................... Seperangkat alat sintesis asetal.................................................. Mekanisme reaksi asetalisasi dari 3,4-dimetoksibenzaldehid menjadi 2-(3,4-dimetoksifenil)-4-metil-1,3-dioksolan.............. Mekanisme reaksi asetalisasi dari trans-2-heksenal menjadi 4metil-2-(pen-1-enil)-1,3-dioksolan.......................................... Hasil klt (a) larutan standart 3,4-dimetoksibenzaldehida (b) senyawa asetal hasil sintesis.................................................. Hasil klt (a) larutan standart trans-2-heksenal (b) senyawa asetal hasil sintesis................................................................ Kromatogram GCMS hasil sintesis asetal dari 3,4dimetoksibenzaldehida............................................................... Spektra massa hasil analisis dengan menggunakan GCMS (2(3,4- dimetoksifenil)-4-metil-1,3-dioksolan)............................. Pola fragmentasi hasil analisis senyawa 2-(3,4-dimetoksifenil)4-metil-1,3-dioksolan dengan menggunakan gcms............................................................................................. Kromatogram GCMS hasil sintesis asetal dari trans-2heksenal............ Spektra massa hasil analisis dengan menggunakan GCMS (4-metil-2-(pen-1-enil)-1,3dioksolan)........................................

2.7 3.1 4.1.1 4.1.2 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.3 4.3.1 4.3.2 4.4.1 4.4.2 4.5.a 4.5.b 4.6 4.7.a 4.7.b

Halaman 6 8 10 13 16 19 29 30 31 32 33 35 36 37 38 39 42 42 43 44 45

xii SKRIPSI



DAFTAR LAMPIRAN

No. 1 2 3 4 5 6 7

Judul Analisis perhitungan massa senyawa aldehida dan propilena glikol Hasil uji keasaman aluminosilikat mesopori Seri I dengan menggunakan FTIR Hasil uji keasaman aluminosilikat mesopori Seri II dengan menggunakan FTIR Perhitungan jumlah sisi asam Lewis dan Brønsted Perhitungan nilai Rf pada hasil karakterisasi KLT Hasil karakterisasi GC Hasil karakterisasi GCMS

xiii SKRIPSI



BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Penggunaan senyawa asetal dalam bidang industri semakin tinggi setiap

tahunnya. Pada umumnya, senyawa asetal banyak digunakan dalam aktivitas sehari-hari, contoh pengaplikasiannya yaitu berfungsi sebagai surfaktan dan bahan adiktif pada makanan dan minuman (Bauer dkk., 1990).Asetal juga merupakan suatu reaktan penting yang digunakan untuk sintesis steroid, obat-obatan, dan pewangi (Li dkk., 2004). Secara umum sintesis asetal merupakan reaksi antara aldehid dan alkohol dengan menggunakan katalis asam.Kekuatan aktivitas katalis menjadi suatu syarat untuk menjadikan senyawa asam tersebut dapat dijadikan sebagai katalis dalam sintesis asetal. Menurut Ajaikumar dan Pandurangan. (2008), propilen glikol merupakan suatu senyawa yang dapat berperan sebagai alkohol dalam reaksi asetalisasi dan propilen glikol lebih baik digunakan dalam reaksi tersebut karena adanya gugus alkil pada senyawa ini dapat menigkatkan sifat nukleofiliknya, sehingga pada penelitian ini alkohol yang digunakan adalah propilena glikol. Senyawa asetalbanyak digunakan oleh berbagai industri, sebagai contoh pada industri kosmetik, pewangi, deterjen, dan farmasi. Karena banyaknya kebutuhan akan senyawa dengan kandungan asetal ini, banyak juga yang tidak memperhatikan dampak pada lingkungan sekitar akibat proses pembuatannya. Katalis asam yang digunakan pada umumnya adalah asam klorida, asam sulfat, dan asam p – toluenasulfonat (Bruckner., 2010) yang merupakan jenis katalis

1 SKRIPSI



2

homogen. Adanya limbah asam dari katalis homogen dapat menyebabkan polusi pada lingkungan termasuk korosi pada pabrik kimia (Climent dkk., 2004). Beberapa peneliti telah berhasil mereaksikan berbagai jenis alkohol dan aldehid dengan menggunakan katalis homogen dan memperoleh hasil yang baik, akan tetapi karena dengan penggunaan katalis homogen tersebut dapat memberikan dampak buruk bagi lingkungan, maka lebih dianjurkan untuk menggunakan katalis heterogen.Oleh karena alasan tersebut, maka katalis asam heterogen lebih diinginkan dan menjadi solusi sebagai katalis yang aman untuk reaksi asetalisasi, karena sifatnya yang kurang korosif dan lebih mudah dalam hal pemisahan produk dan pemulihan katalis. Katalis merupakan senyawa yang dapat meningkatkan kecepatan laju reaksi suatu reaksi tanpa ikut bereaksi didalamnya, yang berarti setelah terjadinya reaksi, katalis dapat terbentuk kembali diakhir reaksi. Katalis berperan untuk menurunkan energi aktivasi dengan jalan mengubah mekanisme reaksi, yaitu dengan menambah tahap-tahap reaksi. Katalis diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fasa yang sama dengan reaktannya. Kelemahan dari katalis asam homogen ini adalahdapat menghasilkan limbah asam dalam jumlah besar, bersifat korosif, dan hal tersebut dapat menyebabkan pencemaran lingkungan (Fumin dkk., 2015). Jenis katalis yang kedua yaitu katalis heterogen. Katalis heterogen merupakan katalis yang mempunyai fasa yang berbeda dengan reaktan dan produk dalam suatu reaksi. Keunggulan dari katalis heterogen adalah mudahnya proses pemisahan dari sisa reaktan dan produk serta ketahanannya terhadap temperatur

SKRIPSI



3

tinggi. Oleh sebab itu, pada penelitian ini digunakan katalis heterogen dalam proses asetalisasi. Aluminosilikat banyak dimanfaatkan sebagai katalis terutama pada jenis aluminosilikat mesopori. Hal tersebut dikarenakan oleh besarnya luas permukaan dan ukuran pori dari aluminosilikat mesopori (Tanaka dkk., 2008). Aluminosilikat mesopori memiliki luas permukaan yang tinggi dan struktur pori yang baik sehingga dapat digunakan pada proses pemisahan dan berperan sebagai katalisis, khususnya untuk reaksi dengan molekul besar (Li dkk., 2006). Aluminosilikat merupakan suatu senyawa geopolimer yang terdiri dari aluminium oksida (Al2O3) dan silikon dioksida (SiO2). Saat ini, telah banyak penelitian yang difokuskan dalam mengembangkan struktur meso aluminosilikat dengan kandungan alumunium dan stabilitas hidrotermal yang tinggi (Biz dkk., 1999). Dalam pembuatan aluminosilikat mesopori tersebut, dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya yangdigunakan dalam penelitian ini yaitu aluminosilikat mesopori hasil sintesis melalui metode hidrotermal secara bertahap. Oleh karena beberapa kelebihan dari katalis aluminosilikat mesopori diatas, maka pada penelitian ini dilakukan penggunaan katalis aluminosilikat mesopori hasil sintesis melalui metode hidrotermal secara bertahap untuk reaksi asetalisasi. Dalam penelitian ini digunakan dua katalis

yaitu aluminosilikat

mesopori Seri I (pemanasan pada suhu 40 °C dengan waktu 6 jam, pada suhu 60 °C 6 jam, dan pada suhu 80 °C 12 jam), Seri II (pemanasan pada suhu 40 °C dengan waktu 12 jam, pada suhu 60 °C 12 jam, dan pada suhu 80 °C 12 jam), dan senyawa aldehida yaitu 3,4-dimetoksibenzaldehida dan trans-2-heksenal untuk

SKRIPSI



4

dikonversi oleh katalis tersebut dalam reaksi asetalisasi. Pemakaian katalis ini tidak lepas dari tahap pertukaran kation dan uji keasaman terlebih dahulu untuk memastikan keaktifan sisi asam dari katalis tersebut dengan menggunakan metode adsorpsi-desorpsi piridina dengan FTIR. Dengan adanya aluminosilikat mesopori hasil sintesis melalui metode hidrotermal bertahap ini, maka aluminosilikat mesopori ini dapat digunakan sebagai katalis

yang lebih aman dan

menguntungkanuntuk reaksi asetalisasi. 1.2

Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang, dapat dirumuskan permasalahan sebagai

berikut. 1.

Bagaimanakah cara uji aktivitas aluminosilikat mesopori hasil hidrotermal secara bertahap dalam reaksi asetalisasi?

2.

Bagaimanakah kemampuan katalis aluminosilikat mesopori dalam mengkonversi senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida dantrans-2-heksenal menjadi asetal?

1.3.

Tujuan Penelitian

1.

Mengetahui cara uji aktivitas aluminosilikat mesopori hasil hidrotermal secara bertahap dalam reaksi asetalisasi.

2.

Mengetahui

kemampuan

katalis

aluminosilikat

mesopori

dalam

mengkonversi senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida dantrans-2-heksenal menjadi asetal.

SKRIPSI



1.4

5

Manfaat Penelitian Manfaat dari adanya penelitian ini adalah penggunaan aluminosilikat

mesopori hasil sintesis melalui metode hidrotermal secara bertahap dapat digunakan sebagai katalis dalam reaksi asetalisasi, dan juga dengan keberhasilan penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu referensi metode sintesis, dan dapat diterapkan pada bidang yang sesuai.

SKRIPSI



BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1

Reaksi Asetalisasi Reaksi asetalisasi pada umumnya reaksinya hampir sama dengan reaksi

esterifikasi yaitu reaksi yang terjadi antara alkohol dengan asam yang menghasilkan ester dengan air (Groggin., 1985). Menurut R. Graham Cooks. (2006) Asetalisasi adalah strategi perlindungan yang paling penting bagi gugus karbonil dan berperan penting dalam sintesis organik. Hal tersebut dikarenakan produk asetal memiliki stabilitas yang lebih tinggi dari basa kuat, pereaksi grignard, oksidator kuat dibandingkan senyawa karbonil asalnya. Aldehid dan keton merupakan gugus yang dilindungi dalam bentuk asetal pada reaksi organiknya (Theodora dkk., 1991). Senyawa aldehid sangat mudah untuk teroksidasi, sehingga hal tersebut dapat dicegah degan mengubah aldehid menjadi asetal (Rowe, 2005). Asetal merupakan produk akhir dari reaksi asetalisasi (Shinde dkk., 2012), yang mana secara umum asetal dapat dibuat melalui reaksi senyawa karbonil dan alkohol dengan adanya katalis asam Brønsted atau lewis (Augustine, 2012). Asetal juga merupakan suatu reaktan penting yang digunakan untuk sintesis sintesis steroid, obat-obatan, dan pewangi (Li dkk., 2004). Reaksi asetalisasi secara umum dapat dilihat pada Gambar 2.1.1. H

R

O

R

R'OH, H+

R'

O O

R'

Gambar 2.1.1 Reaksi Umum Asetalisas

6 SKRIPSI



7

Jonathan dkk (2012) mengatakan bahwa reaksi asetalisasi yang merupakan reaksi antara aldehid dengan alkohol tersebut terdiri dari dua tahap, yaitu pembentukan hemiasetal yang dilanjutkan dengan pembentukan asetal sebagai produk akhir jika ditambahkan katalis asam. Pembentukan asetal dapat terjadi dengan adanya suatu asam lewis sebagai katalis (Philip., 1994), dan air yang terbentuk selama reaksi dapat dihilangkan melalui distilasi azeotrop menggunakan perangkap Dean-Stark (William., 1993). Ion karbonium terbentuk setelah senyawa karbonil bereaksi dengan H+ pada katalis. Adanya ion karbonium tersebut yang memungkinkan terjadinya reaksi dengan gugus hidroksi pada alkohol sehingga terbentuk hemiasetal. Tahap selanjutnya yaitu hemiasetal terprotonasi membentuk intermediet yang menyebabkan gugus hidroksi lain dari alkohol berikatan yang disertai dengan pelepasan molekul air dan proton sehingga terbentuk senyawa asetal. Dalam perkembangannya, telah dibuat juga alternatif katalis untuk reaksi asetalisasi seperti dari senyawa organologam (Luche., 1978), dan senyawa anorganik (Lu dkk., 1995). Mekanisme reaksi asetalisasi dapat dilihat pada Gambar 2.1.2

SKRIPSI



8

Tahap pertama : Pembentukan hemiasetal

Tahap kedua : Pembentukan asetal

H+ HO OMe

OMe

OH2

OMe

OMe

OMe OMe

OMe

MeOH H Gambar 2.1.2 Mekanisme Reaksi Asetalisasi 2.2

Katalis Katalis adalah substansi yang dapat meningkatkan laju reaksi pada suatu

reaksi kimia yang mendekati kesetimbangan dimana katalis tersebut tidak terlibat secara permanen (Augustine, 1996). Menurut Brady (1990), katalis merupakan senyawa yang dapat meningkatkan kecepatan laju reaksi suatu reaksi tanpa ikut bereaksi didalamnya, yang berarti setelah terjadinya reaksi, katalis dapat terbentuk kembali diakhir reaksi. Katalis berperan untuk menurunkan energi aktivasi dengan jalan mengubah mekanisme reaksi, yaitu dengan menambah tahap-tahap reaksi.

SKRIPSI



9

Katalis diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fasa yang sama dengan reaktannya. Kelemahan dari katalis homogen ini adalah katalis ini sulit untuk dipisahkan setelah penggunaannya dalam suatu reaksi. Selain itu, katalis homogen juga dapat menghasilkan limbah asam dalam jumlah besar, bersifat korosif, dan hal tersebut dapat menyebabkan pencemaran lingkungan (Zhang dkk., 2015). Katalis heterogen adalah katalis yang mempunyai fase yang berbeda dengan reaktan dan produk dalam suatu reaksi. Keunggulan dari katalis heterogen adalah mudahnya proses pemisahan dari sisa reaktan dan produk serta ketahanannya kuat terhadap temperatur tinggi (Brady, 1990). Akan tetapi, katalis heterogen juga memiliki kekurangan yaitu aktivitasnya lemah dan cepat untuk mengalami deaktivasi (Zhang dkk., 2015). Contoh katalis asam heterogen yaitu katalis aluminosilikat mesopori yang akan digunakan dalam penelitian ini. Katalis asam lain yang pernah digunakan dalam reaksi asetalisasi contohnya yaitu asam ptoluena sulfonat (PTSA), monmorillonit, dan zeolit. Aktivitas katalis juga dapat menurun seiring dengan penggunaannya. Umur katalis ini ditentukan oleh deaktivasi dan selektivitas katalis dalam mengkatalisis suatu reaksi (Rylander, 1985). Menurut Hudghes (1984), penyebab deaktivasi katalis ada tiga antara lain; peracunan, pencemaran, dan penggumpalan. 2.3

Aluminosilikat Aluminosilikat merupakan suatu senyawa yang terdiri dari alumina

(Al2O3) dan silikon (SiO2). Menurut Rowles. (2003), aluminosilikat terbentuk dari

SKRIPSI



10

penggantian ion Si4+ dalam silikat oleh ion Al3+. Substitusi silikon tertravalen dengan aluminium trivalen menyebabkan kekurangan muatan yang harus ditambahkan dengan adanya kation lain seperti H+, Na2+, Ca2+, dan sebagainya. Pada umumnya silikon dan alumina memiliki kelompok elemen yang sangat berlimpah di kerak bumi, akan tetapi di alam, silikon dan alumina ini tidak ditemukan dalam bentuk unsur murninya (Favero dkk., 1996). Mereka bergabung dengan oksigen dan berasal dari berbagai rantai, cincin, lapisan dan memiliki susunan tiga dimensi. Dengan demikian, meskipun semua jenis aluminosilikat memiliki komposisi kimia dasar yang sama, sifat fisika dan kimianya berbeda, contohnya aluminosilikat yang berasal dari tanah liat dengan yang berada pada zeolit, dan juga aluminosilikat mesopori, akan memiliki perbedaan yang sangat menonjol

(Antonio

dkk.,

2014).Gambar

2.2

merupakan

struktur

dari

aluminosilikat.

O

O

O

Si O

O

Si

Al O

O

O

O

O

O

Si

Al O O

O

O

O

Gambar 2.2 Struktur Aluminosilikat Aluminosilikat merupakan polimer anorganik yang juga diketahui sebagai geopolimer (Joseph, 1989). Aluminosilikat pada umumnya bersifat amorf dan memiliki struktur tiga dimensi yang dihasilkan dari polimerisasi monomer aluminosilikat dalam larutan alkali (Rowles dkk., 2003).

SKRIPSI



11

Secara umum, aluminosilikat merupakan suatu bahan yang penting yang aplikasinya digunakan sebagai adsorben, pelunak air, dan proses katalisis penguatan mekanik dan termal karena daerah permukaannya yang luas, stabilitas termal/hidrotermalnya sangat baik, selektivitas bentuk, dan kemampuan superior pertukaran ion (Antonio dkk., 2014). Pada penelitian ini akan digunakan aluminosilikat mesopori. Secara umum aluminosilikat mesopori memiliki dinding pori yang amorf. Beberapa contoh material aluminosilikat mesopori adalah MSUS yang disintesis dari bibit zeolit (Triantafyllidis et al, 2007), MCM-41 (Li et al, 2006), SBA-15 yang secara 2 dimensi berbentuk heksagonal (Li et al, 2010). 2.4

Pertukaran Kation (Cation Exchange) Pertukaran kation perlu dilakukan untuk menukar kation yang terdapat

pada katalis dengan sebuah resin yang mengandung H+ agar katalis dapat berfungsi sebagai katalis asam. Resin yang mengandung H+ ditukar dengan kation yang terdapat pada katalis dengan cara direfluks pada suhu 60°C kemudian dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu 550°C. Contoh persamaan reaksi pertukaran kation: Na+[AM]-(s) + CH3COONH4(aq)

NH4+[AM]-(s)+ CH3COONa(aq) ∆

+

NH4 [AM]-(s)

H+[AM]-(s) + NH3(g)

2.5 Uji Keasaman dengan Adsorpsi-Desorpsi Piridina -Fourier Transform Infrared (FTIR)Spectroscopy Analisis keasaman dilakukan untuk menganalisis keasaman permukaan suatu senyawa (Khalifah dkk., 2008). Uji keasaman sampel dilakukan dengan adsorpsi-desorpsi piridin dengan menggunakan instrumen Fourier Transform

SKRIPSI



12

Infrared Spectroscopy(FTIR). Jumlah piridin yang teradsorpsi diamati dengan menggunakan teknik spektroskopi inframerah pada daerah 1700-1400 cm-1. Menurut Brønsted-Lowry, asam didefinisikan sebagai zat pemberi proton, sedangkan basa adalah zat penerima proton, sedangkan Lewis mendefinisikan asam sebagai zat akseptor pasangan elektron dan basa didefinisikan sebagai zat pendonor pasangan elektron. Definisi asam-basa dapat digunakan untuk menerangkan pengertian tentang gejala asam-basa yang ditunjukkan sebagai sifat permukaan padatan alumina. Hal ini diperlukan untuk menerangkan gugus aktif pada padatan tersebut, baik berupa gugus asam maupun basa. Pada interaksinya dengan sisi asam Brønsted, molekul piridina terprotonasi dan teradsorp di bilangan gelombang inframerah spesifik sekitar 1540-1545 cm-1, sedangkan interaksinya dengan sisi asam Lewis terjadi karena pembentukan kompleks ikatan koordinasi antara pasangan elektron bebas dari molekul piridin dengan orbital kosong dari permukaan padatan. Interaksi ini memunculkan pita serapan di daerah inframerah antara 1440-1452 cm-1 (Platon dan Thomson, 2003). Berikut contoh gambar data yang didapat hasil analisis uji keasaman dengan adsorpsi-desorpsi FTIR.

SKRIPSI


13

Absorbansi

Absorbansi


Panjang gelombang (cm-1)

Panjang gelombang (cm-1)

Gambar 2.5 Spektra FTIR-piridina sampel hasil sintesis melalui metode hidrotermal dan rasio molar yang berbeda. (A) pada rasio Si/Al=20, (B) pada rasio Si/Al=60 (Eliana dkk., 2013) Jumlah sisi asam Brønsted atau Lewis dihitung berdasarkan persamaan yang telah diperkenalkan oleh Emeis (1993) sebagai berikut : Jumlah sisi asam (mmol/g) = B x L x 10-3 kxg Keterangan : Koefisien asam Lewis (k) = 1.42 cm.mmol-1 Koefisien asam Brønsted (k) = 1.88 cm.mmol-1 B = Luas puncak pita Brønsted atau Lewis(cm-1) L = Luas pelet sampel (cm2) g = massa sampel (g)

SKRIPSI



2.6

14

Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Kromatografi lapis tipis (KLT) adalah salah satu contoh kromatografi

planar. Kromatografi lapis tipis merupakan alat yang menggunakan plat tipis yang dilapisi dengan adsorben seperti silika gel, alumunium oksida, maupun selulosa, dan adsorben inilah yang berperan sebagai fasa diam (Skoog dkk., 1996). KLT memiliki 2 fasa yakni fasa diam dan fasa gerak. Fasa diamnya (Stationary Phase) berbentuk lapisan tipis yang melekat pada gelas/kaca, plastik, dan aluminium, sedangkan fasa geraknya yang pada umumnya disebut jugan dengan eluen, berupa cairan atau campuran cairan, yang merupakan pelarut organik atau air. Fasa diam yang berupa lapisan tipis ini dapat dibuat dengan membentangkan atau meratakan fasa diam (adsorben) diatas plat atau lempeng kaca plastik ataupun aluminium (Marry dkk., 1995). fasa gerak (eluen) yang dipilih

didasarkan

pada

polaritas

suatu

senyawa

sehingga

didapatkan

perbandingan tertentu. Kepolaran suatu eluen dipengaruhi oleh nilai faktor retensi (Rf). Faktor retensi (Rf) merupakan jarak yang ditempuh oleh komponen dibagi dengan jarak yang ditempuh oleh eluen. Berikut adalah rumus faktor retensi (Rf) : (Rf) = jarak yang ditempuh komponen Jarak yang ditempuh eluen Nilai Rf inilah yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi perbedaan dalam suatu senyawa dalam sampel. Jika suatu senyawa memiliki nilai Rf yang besar, maka senyawa tersebut memiliki kepolaran yang rendah, begitu sebaliknya. Hal tersebut dapat terjadi karena fasa diam yang bersifat polar. Jika suatu senyawa

SKRIPSI



15

bersifat polar, maka senyawa tersebut akan tertahan kuat pada fasa diam, sehingga menghasilkan nilai Rf yang rendah (Lipsy, 2010). 2.7

Gas Chromatography (GC) Gas kromatografi merupakan salah satu teknik spektroskopi yang

menggunakan prinsip pemisahan campuran berdasarkan perbedaan kecepatan migrasi komponen-komponen penyusunnya. Gas kromatografi biasa digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang terdapat pada campuran gas dan juga menentukan konsentrasi suatu senyawa dalam fase gas (Fowli dkk., 1998). Kromatografi

gas ini

hampir

sama

dengan distilasi

fraksional,

karena kedua proses tersebut digunakan untuk memisahkan komponen dari campuran terutama berdasarkan pada perbedaan titik didih (tekanan uap). Namun, distilasi fraksional biasanya digunakan untuk memisahkan beberapa komponen dari campuran pada skala besar, sedangkan kromatografi gas (GC) dapat digunakan pada skala yang lebih kecil (Pavia, 2006). Kromatografi gas (GC) merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk pemisahan dan analisis. GC dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran. Dalam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi sebuah senyawa kompleks (Fowli dkk., 1998). Dalam kromatografi gas, fase yang bergerak (atau "mobile phase") adalah sebuah operator gas, yang biasanya gas murni seperti helium atau yang tidak reactive seperti gas nitrogen. Stationary atau fasa diam merupakan tahap mikroskopis lapisan cair atau polimer yang mendukung gas murni, di dalam

SKRIPSI



16

bagian dari sistem pipa-pipa kaca atau logam yang disebut kolom. Instrumen yang digunakan

untuk

melakukan

kromatografi

gas

disebut

gas

chromatograph("aerograph", "gas pemisah") (Skoog dkk., 1991). berikut

kelimpahan

merupakan contoh gambar kromatogram gas chromatography (GC).

Waktu retensi (menit) Gambar 2.5 Kromatogram GC hasil reaksi antara gliserol dengan asetaldehid (Ana dkk., 2015) 2.8

Gas Chromatography Mass Spectrometry (GCMS) Penggunaan kromatografi gas dapat dipadukan dengan spektroskopi

massa. Paduan keduanya dapat menghasilkan data yang lebih akurat dalam pengidentifikasian senyawa yang dilengakapi dengan struktur molekulnya. Saat GC dikombinasikan dengan Mass Spectrometry (MS), akan didapatkan sebuah metode analisis yang lebih bagus. Peneliti dapat menganalisis larutan organik, memasukkannya ke dalam instrumen, memisahkannya menjadi komponen tunggal dan langsung mengidentifikasi larutan tersebut. Selanjutnya, peneliti dapat menghitung analisa kuantitatif dari masing-masing komponen. Tahapan dalam

SKRIPSI



17

analisis suatu sampel dengan menggunakan GCMS antara lain; preparasi sampel, derivatisasi,injeksi, GCseparation, MSdetector, dan scanning (Fowli dkk., 1998).

SKRIPSI



BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1

Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik, Departemen

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Karakterisasi sampel dilakukan di Laboratorium Instrumen, Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya, dan Laboratoriun PT. Gelora Djaja, Surabaya. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Januari sampai dengan bulan Juni 2016. 3.2

Alat dan Bahan Penelitian

3.2.1

Alat penelitian

3.2.1.1 Alat penelitian pertukaran kation Pada tahap pertukaran kation digunakan beberapa alat antara lain refluks, termometer, oven,hotplate, peralatan gelas, stirrer magnetic, labu alas bulat leher tiga, dan timbangan analitik. 3.2.1.2 Alat penelitian uji keasaman Pada tahap uji keasaman digunakan beberapa alat antara lain tabung gelas boro-silikat yang dilengkapi dengan wadah piridina, tabung gas nitrogen yang dilengkapi dengan pengatur aliran gas, mortar agat, timbangan neraca analitik, selang penghubung, cincin baja (cetakan pellet), botol polipropilen, termometer, tubular furnace, dan beberapa peralatan gelas. Gambar 3.1 adalah instrumen yang digunakan dalam uji keasaman:

18 SKRIPSI



19

Gambar 3.1 Instrumen uji keasaman keterangan: 1. mulut tabung 2. selang menuju tabung gas N2 3. kran penutup tabung

4. tabung tempat cairan piridina 5. posisi pelet 6. tubular furnace

3.2.1.3 Alat penelitian uji aktivitas katalis Pada tahap uji aktivitas katalis digunakan beberapa alat antara lain labu alas bulat leher tiga, pengaduk magnetik, pemanas listrik, termometer, alat dean stark, pendingin dengan bentuk spiral, penutup silikon untuk labu alas bulat leher tiga, parafilm,syringe 250 µL dengan jarum sepanjang 10 cm, dan pengaduk magnetik. 3.2.1.4 Instrumen untuk karakterisasi Pada penelitian ini digunakan beberapa instrumen untuk menganalisis hasil dari penelitian ini antara lain Kromatografi Lapis Tipis (KLT), instrumen FTIR,Gas Chromatography (GC) dengan peralatan GC Techcomp 7900 dengan

SKRIPSI



detektor

FID

dan

kolom

yang

digunakan

adalah

20

BD-ASTMD6584,

danGasChromatography Spectrometry Massa (GCMS) dengan peralatan HP 6890 series plus Agilent S/N: US0003614 dengan autoinjector 7683 series Agilent S/N: US00511455, Nist O2 MS library bundle G-1033-A, Mass Selective Detector (MSD) Agilent 5973 Network S/N: US90150009, dan kolom Agilent 19091-433 HP- 5 MS 5% fenil-metil-polisiloksan. 3.2.2

Bahan penelitian Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini antara lain;

aluminosilikat hasil pemanasan secara bertahap Seri I dan Seri II, dua senyawa aldehida yaitu 3,4-dimetoksibenzaldehida dan trans-2-heksenal, ammonium asetat, piridina (C5H5N, Sigma Aldrich, 99%), propilena glikol (C3H8O2, Merck, 99%), nitrobenzena (C6H5NO2, Merck, 99%), etil asetat (CH3CH2OC(O)CH3, Sigma Aldrich, 99%), dan n-heksana (C6H14, Sigma Aldrich, 95%).

SKRIPSI



3.3

Diagram Alir Penelitian

3.3.1

Pertukaran kation

21

Aluminosilikat mesopori Seri I/Seri II hasil sintesis sebanyak 0,5 gram Direfluks dengan 20 mL larutan ammonium asetat 0,5 M pada suhu 60°C selama tiga jam

Aluminosilikat yang telah ditukar ion Dikeringkan pada suhu 80°C 24 jam dan dikalsinasi pada suhu 550°C selama enam jam dalam suasana udara Katalis Aluminosilikat mesopori

SKRIPSI



3.3.2

22

Uji keasaman dengan adsorpsi-desorpsi piridina menggunakan FTIR 10 mg aluminosilikat mesopori Seri I/Seri II Dihaluskan, ditabur tipis pada cetakan pelet, kemudian di press

pelet Diletakkan dalam sample holder, dimasukkan dalam tabung gas, dipanaskan pada suhu 400°C selama empat jam dengan tubular furnace dialiri gas N2. Pelet yang telah dipanaskan Adsorpsi piridina selama satu jam Tabung berisi pelet dan piridina teradsorpsi

Desorpsi piridin selama tiga jam Tabung berisi pelet dan piridina terdesorpsi Didinginkan dan dianalisis dengan FTIR pada panjang gelombang 700-2000 cm-1 Analisis

SKRIPSI



23

3.3.3 Uji aktivitas katalis dalam reaksi asetalisasi dengan senyawa 3,4dimetoksibenzaldehid dan trans-2-heksenal 3,4-dimetoksi-benzaldehida/trans-2-heksenal (1,12 mmol) Propilen glikol (2,15 mmol) Nitrobenzena (100 µL) Katalis aluminosilikat mesopori Seri I/Seri II (0,02 g) Toluena (20 mL) Direfluks pada suhu 105 – 106°C selama empatjam yang dilengkapi dengan alat Dean Stark sampling untuk analisis GC pada 0, 15, 30, 60, 120, dan 240 menit asetal

analisis

1 KLT

SKRIPSI

2 GC

3 GCMS



24

3.4

Prosedur Kerja

3.4.1

Penukaran kation (cation exchange) pada aluminosilikat mesopori Aluminosilikat mesopori hasil sintesis melalui kristalisasi bertahap

sebanyak 0,5 gram direfluks dengan menggunakan 20 mL larutan ammonium asetat 0,5 M pada suhu 60°C selama tiga jam. Aluminosilikat mesopori yang telah ditukar kation kemudian dikeringkan pada suhu 80°C

selama 24 jam dan

dikalsinasi pada suhu 550°C selama enam jam dalam suasana udara. 3.4.2

Uji keasaman dengan menggunakan FTIR

metode

adsorpsi-desorpsi

piridina

Uji keasaman dengan menggunakan metode adsorpsi-desorpsi piridina dengan instrumen FTIR dimulai dengan cara membuat pelet dari sampel yang akan diuji keasamannya, dengan cara menimbang sekitar 10 mg sampel yang kemudian dihaluskan dengan mortar agat. Selanjutnya yaitu memasang cetakan pembuat pelet, lalu menaburkan sampel tipis-tipis hingga habis lalu ditekan pada alat penekan dengan tekanan tidak boleh lebih dari lima ton. Kemudian, pelet yang telah terbentuk ditimbang lalu dimasukkan ke tempat sampel (sample holder). Selanjutnya yaitu mengoleskan tipis-tipis silikon grace pada tutup tempat piridina, kran pada tempat piridina, ujung gelas penghubung, dan kran pada gelas penghubung.Lalu sampel yang telah berada dalam sample holder dimasukkan ke dalam tabung gas tahan panas lalu dipanaskan pada suhu 400°C selama empat jam dengan tubular furnace dialiri gas N2. Setelah dipanaskan selama empat jam, suhu diturunkan hingga suhu kamar. Adsorpsi piridina dilakukan dengan cara meneteskan dua tetes piridina

SKRIPSI



25

diteteskan didekat pelet dalam suasana gas N2. Selanjutnya menunggu hingga piridina kering. Adsorpsi piridinaini dilakukan selama satu jam. Setelah adsorpsi piridina selesai, penjepit dan aliran gas dibuka yang kemudian dilanjutkan dengan proses desorpsi piridina dengansuhu furnace 150 derajat celcius selama tiga jam. Setelah proses desorpsi selesai, dilanjutan dengan menganalisa sampel dengan FourierTransform Infrared (FTIR). Spektra inframerah direkam pada daerah gelombang 700-2000 cm-1 3.4.3

Uji aktivitas katalis Aluminosilikat hasil sintesis secara kristalisasi bertahap, diaktivasi terlebih

dahulu pada suhu 100oC selama 24 jam. Uji aktivitas katalis dilakukan dengan mengetahui aktivitas katalis dalam mengkonversi asetal yang dapat dilakukan dengan cara memasukkan senyawa aldehid yaitu 3,4-dimetoksibenzaldehid dan trans-2-heksenal, masing-masing senyawa aldehid tersebut dimasukkan ke dalam 50 mL labu alas bulat berleher tiga, lalu ditambahkan propilen glikol didalamnya.Kemudian selama reaksi dibutuhkan alat Dean Stark untuk menjebak air yang terbentuk selama reaksi. 1,12 mmol senyawa aldehid, 2,15 mmol propilen glikol, 0,02 g katalis yang telah dikeringkan, 20 mL toluen, dan 100 µL nitrobenzena pada 106°C di refluks selama 4 jam. Analisis sampel dilakukan dengan KLT dan gas chromatography (GC). Pengamatan dengan GC menggunakan hasil dari sampling larutan tersebut. Setelah produk didapatkan, kemudian

dianalisis

dengan

menggunakan

gas

chromatography-mass

spectrometer(GCMS)

SKRIPSI



26

3.5

Karakterisasi Senyawa Asetal

3.5.1

Karakterisasi senyawa asetal dengan menggunakan kromatografi lapis tipis (KLT). Alanisis dengan menggunakan kromatografi lapis ini dilakukan dengan

tujuan untuk mendukung hasil analisis dari GC/GCMS. Cara pengerjaannya yaitu dengan menotolkan sampel pada plat KLT, selanjutnya plat dielusi dengan eluen n-heksana : etil asetat dengan perbandingan (8:2) dan noda yang terbentuk dapat dilihat dibawah lampu UV. 3.5.2

Karakterisasi senyawa asetal dengan gas chromatography (GC). Analisis dengan menggunakan Gas Chromatography (GC) ini digunakan

untuk mengamati besarnya konversi suatu senyawa aldehid menjadi dalam bentuk asetalnya.Pengamatan dengan GC dilakukan selama reaksi asetalisasi berlangsung melalui sampling pada menit ke 0, 15, 30, 60, 120, dan 240. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan syringe 250 µL dengan jarum sepanjang 10 cm sebanyak 200 µL dan sampling sampel melalui tutup silikon yang dipasang pada salah satu mulut labu.Selanjutnya dianalisis menggunakan Gas Chromatography (GC) tech comp 7900 dengan detector detektor FID dan kolom yang digunakan adalah BD-ASTMD6584. Suhu inlet yang berada di dalam detektor diatur pada suhu 250 ºC dan suhu oven diatur pada suhu 80 ºC selama 1 menit dan diprogram sampai suhu 220 ºC dengan laju kenaikan 10 ºC per menit. Volume sampel yang diinjekkan sekitar 1,0 µL dengan laju alir gas pembawa 2 ml per menit.

SKRIPSI



3.5.2 Karakterisasi senyawa asetal dengan chromatography spectrometry massa(GCMS).

menggunakan

27

gas

Analisis dengan menggunakan Gas Chromatography Spectrometry Massa (GCMS) ini berfungsi untuk analisis secara kuantitatif yang hasilnya berupa kromatogram antara m/z dengan intensitas (%) yang dapat menentukan berat molekul dari sampel yang dianalisis. Gas Chromatography Spectrometry Massa(GCMS) yang digunakan untuk analisis penelitian ini menggunakan peralatan HP 6890 series plus Agilent S/N : US0003614 dan kolom Agilent 190915-433 HP- 5MS 5%. proses analisis ini diawali dengan mengatur suhu oven pada 10 ºC selama 1 menit dan diprogram sampai suhu 230 ºC dengan laju kenaikan 10ºC per menit. Kemudian ditahan selama 10 menit di dalam inlet yang menggunakan mode split pada suhu 300ºC, tekanan 10,5 psi, perbandingan rasio split 50 : 1, aliran split 50 ml per menit, aliran total 54,2 ml per menit dengan gas pembawa helium. Volume sampel yang diinjekkan sekitar 1,0 µL.

SKRIPSI



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Pertukaran Kation (Cation Exchange) pada Aluminosilikat Mesopori Dua sampel aluminosilikat mesopori Seri I (pemanasan pada suhu 40 °C

dengan waktu 6 jam, pada suhu 60 °C 6 jam, dan pada suhu 80 °C 12 jam) dan Seri II(pemanasan pada suhu 40 °C dengan waktu 12 jam, pada suhu 60 °C 12 jam, dan pada suhu 80 °C 12 jam)yang telah disintesis melalui metode pemanasan secara bertahap ini tidak dapat langsung digunakan sebagai katalis asam. Hal ini dikarenakan sampel aluminosilikat mesopori yang dihasilkan masih mengandung ion Na+.Oleh karena itu, agar sampel aluminosilikat mesopori ini dapat digunakan sebagai katalis asam, perlu dilakukan pertukaran kation untuk mengganti ion Na+ tersebut. Pertukaran kation dilakukan dengan mereaksikan katalis aluminosilikat mesopori sebanyak 0,5 gram dengan cara direfluks dengan menggunakan 20 mL larutan ammonium asetat (CH3COONH4) 0,5 M pada suhu 60°C selama tiga jam.reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: NH4+[AM]-(s)+ CH3COONa(aq)

Na+[AM]-(s) + CH3COONH4(aq)

Setelah itu, aluminosilikat mesopori yang telah selesai di refluks dan telah dingin, di pisahkan dari filtratnya dengan cara disentrifuge. Lalu setelah terpisah dari filtratnya, aluminosilikat mesoporitersebut

dikeringkan pada suhu 80°C

selama 24 jam dan dikalsinasi pada suhu 550°C selama enam jam dalam suasana udara untuk melepaskan NH3.Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

28 SKRIPSI



NH4+[AM]-(s)

∆

29

H+[AM]-(s) + NH3(g)

Gambar 4.1.1 adalah skema reaksi keseluruhan pertukaran kation dan pembentukan sisi asam Brønsted.

CH3COONH4

-NH3

Kalsinasi pada suhu 550°C

Gambar 4.1.1 Skema reaksi pertukaran kation dan pembentukan sisi asam Brønsted pada aluminosilikat mesopori (Clark danRhodes., 2000)

SKRIPSI



30

Aluminosilikat yang telah ditukar kation ini kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan metode adsorpsi desorpsi piridina untuk mengetahui keasamannya.Gambar 4.1.2 adalah padatan katalis aluminosilikat mesopori yang telah ditukar kation.

Gambar 4.1.2 Katalis aluminosilikat mesopori yang telah ditukar kation 4.2

Uji Keasaman Uji keasaman pada katalis dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sifat

asam dari katalis yang telah ditukar kation.Keasaman dari katalis aluminosilikat mesopori ini dapat diketahui dengan menggunakan metode adsorpsi desorpsi piridina yang kemudian dianalisis dengan menggunakan instrumen FTIR. Metode adsorpsi desorpsi piridina dengan menggunakan instrumen FTIR ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi sisi asam Brønsted dan Lewis yang terdapat pada permukaan suatu katalis asam.Penentuan jumlah sisi asam Brønsted dan sisi asam Lewis dapat dilihat dari adanya ion piridinium yang menghasilkan puncak pada bilangan gelombang sekitar 1545 cm-1 dan ikatan koordinasi piridina yang menghasilkan puncak pada bilangan gelombang sekitar 1450 cm-1. Bilangan gelombang 1490 cm-1 biasanya dihubungkan dengan adsorpsi piridina pada kedua sisi asam Brønsted dan Lewis (Kumar, dkk., 2002).

SKRIPSI



31

Pada proses uji keasaman ini, sampel aluminosilikat mesopori yang telah dibentuk menjadi pelet dimasukkan kedalam tabung gelas tahan panas yang dihubungkan pada tubular furnace dan dipanaskan pada suhu 400 °C selama empat jam. Selanjutnya, proses adsorpsi piridina pada suhu kamar (30 °C) selama satu jam dan dilanjutkan dengan proses desorpsi pada suhu 150 °C selama tiga jam untuk menghilangkan piridina yang terikat secara fisis sehingga dapat diperoleh piridina yang hanya terikat secara kimia saja. Setelah serangkaian proses ini selesai, dapat dilanjutkan dengan analisis menggunakan instrumen IR untuk mengetahui jumlah piridina yang telah teradsopsi. Gambar 4.2.2 adalah hasil uji keasaman pada katalis aluminosilikat mesopori hasil sintesis dengan menggunakan metode pemanasan secara bertahap Seri Idan Seri II.

Absorbansi

Brønsted

Lewis

Seri I

Seri II

Gambar 4.2.2 Spektra IR asam Lewis dan asam Brønsted katalis aluminosilikat mesopori hasil adsorpsi desorpsi piridina

SKRIPSI



32

Spektra IR tersebut menunjukkan bahwa katalis aluminosilikat mesopori Seri I maupun Seri II memiliki sisi asam Brønsted dan asam Lewis.Sisi asam Brønsted dapat diidentifikasi dengan adanya puncak pada bilangan gelombang sekitar 1540-1545 cm-1, hal tersebut dikarenakan adanya ion piridinium yang terbentuk antara piridina dengan gugus silanol yang terdapat pada aluminosilikat mesopori. Gambar 4.2.3 menunjukkan ikatan piridina dengan katalis yang menunjukkan terbentuknya sisi asam Brønsted.

Gambar 4.2.3 Ikatan piridina dengan katalis yang menunjukkan terbentuknya sisi asam Brønsted (Jin dan Li., 2008) sedangkan untuk sisi asam Lewis, dapat diidentifikasi dengan adanya puncak pada bilangan gelombang sekitar 1445-1450 cm-1. Hal tersebut dikarenakan adanya ikatan kompleks koordinasi yang terentuk antara piridina dengan Al3+ pada aluminosilikat mesopori.Gambar 4.2.3 menunjukkan ikatan piridina dengan katalis yang menunjukkan terbentuknya sisi asam Lewis.

SKRIPSI



33

+ Gambar 4.2.4 Ikatan piridina dengan katalis yang menunjukkan terbentuknya sisi asam Lewis (Laymandkk., 2003) dan untuk puncak yang muncul pada bilangan gelombang sekitar 1490 cm-1 merupakan puncak dari kedua sisi asam Brønsted dan asam Lewis. Jumlah sisi asam Brønsted dan Lewis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Emeis, dan dari hasil spektra IR yang telah diperoleh, pada katalis aluminosilikat mesopori Seri I jumlah sisi asam Brønsted sebesar 0,22125 mmol/g dan jumlah sisi asam Lewisnya sebesar 0,15279 mmol/g. Sementara itu, pada katalis aluminosilikat mesopori Seri II, didapatkan jumlah sisi asam Brønsted sebesar 0,12130 mmol/g dan jumlah sisi asam Lewisnya sebesar 0,14026 mmol/g. Analisis perhitungan keasaman katalis ini tercantum pada lampiran. Tabel 4.2 adalah tabel data jumlah sisi asam Brønsted dan sisi asam Lewis beserta luas permukaannya: Tabel 4.2 Jumlah asam Brønsted dan asam Lewis

Seri I

Luas asam Lewis (m2/g) 4.3944

Luas asam Brønsted (m2/g) 8.4248

Jumlah asam Lewis (mmol/g) 0,15279

Seri II

4.9221

5.6356

0,12130

Sampel

SKRIPSI

Jumlah asam Brønsted(mmol/g) 0,22125 0,14026



34

Dari hasil spektra IR tersebut, dapat dilihat bahwa jumlah sisi asam Brønsted dan asam Lewispada aluminosilikat Seri I lebih banyak daripada sisi asam pada aluminosilikat Seri II.Hal ini menunjukkan bahwa semakin lama waktu pemanasan, maka semakin sedikit jumlah sisi asam suatu katalis.hal ini sesuai dengan pernyataan Ozbay dkk (2008) dalam penelitiannya tentang zeolit. Hal tersebut dapat terjadi karena, semakin lama waktu pemanasan, maka akan semakin teratur struktur katalis (Goncalves dkk, 2008), sehingga hal tersebut dapat menyulitkan proses desorpsi piridina. 4.3

Uji Aktivitas Katalis

4.3.1

Sintesis asetal Setelah melewati proses pertukaran kation dan uji keasaman, selanjutnya

dapat diteruskan untuk mengetahui aktivitas katalis aluminosilikat mesopori Seri I dan Seri II dengan menggunakan katalis tersebut dalam reaksi asetalisasi. Pada umumnya, pembentukan senyawa asetal terdiri dari dua tahap, tahap pertama yaitu protonasi oksigen dari gugus karbonil oleh sisi asam Brønsted katalis membentuk hemiasetal dan dilanjutkan dengan pembentukan asetal. Proses sintesis asetal diawali dengan aktivasi katalis yang dilakukan dengan cara di oven dengan suhu 80 °C selama 24 jam. Hal ini perlu dilakukan agar dapat menghilangkan pengotor yang dapat menutupi rongga pada katalis sehingga dapat menyebabkan daya adsorpsi tidak optimal. Dalam sintesis asetal ini, bahan aldehida yang digunakan adalah 3,4-dimetoksibenzaldehida dantrans-2heksenal, dan juga yang berperan sebagai alkoholnya adalah propilena glikol. Kemudian aldehida dan propilena glikol dicampurkan didalam labu alas bulat

SKRIPSI



35

leher tiga beserta dengan katalis aluminosilikat mesopori yang kemudian dilarutkan dengan menggunakan pelarut toluena dan juga ditambahkan nitrobenzena sebagai pembanding untuk analisis GC.Selanjutnya, campuran direaksikan dengan menggunakan alat refluks yang telah dilengkapi dengan alat Dean-Starkapparatus yang berfungsi untuk menjebak H2O yang terbentuk selama reaksi.Hal ini dikarenakan, dalam reaksi asetalisasi, reaksi harus berjalan tanpa adanya H2O didalamnya karena reaksi bersifat reversible.H2O yang telah terjebak di dalam Dean-Starkapparatus dapat dilihat dengan adanya gelembung kecil yang menempel pada dinding Dean-Starkapparatus. Hasil sintesis asetal ini kemudian dapat dianalisis untuk diketahui struktur senyawa yang terbentuk dengan menggunakan instrumen GCMS.Gambar 4.3 adalah seperangkat alat yang digunakan dalam sintesis asetal.

H2O yang terjebak dalam Dean-Stark

Gambar 4.3 Seperangkat alat sintesis asetal

SKRIPSI



36

Sintesis ini dilakukan pada suhu stabil 105-106 °C agar H2O yang terkandung didalamnya dapat menguap dan akhirnya dapat terjebak di dalam Dean-Stark yang didalamnya terisi larutan toluen sehingga diharapkan dapat terpisah selama reaksi asetalisasi berlangsung. Reaksi dilakukan selama 4 jam dengan adanya sampling disetiap menit ke 0, 15, 30, 60 120, dan 240 untuk dikarakterisasikan dengan GC untuk mengetahui perubahan yang terjadi disetiap menitnya. Setelah seluruh proses sintesis ini selesai, hasil yang didapatkan ditaruh didalam botol yang kemudian dikarakterisasikan dengan menggunakan instrumen GCMS untuk mengetahui senyawa apa yang telah terbentuk. Gambar 4.3.1 dan 4.3.2 adalah mekanisme reaksi asetalisasi yang terjadi dengan menggunakan 3,4dimetoksibenzaldehida dan trans-2-heksenal.

Gambar 4.3.1. Mekanisme reaksi asetalisasi dari 3,4-dimetoksibenzaldehid menjadi 2-(3,4-dimetoksifenil)-4-metil-1,3-dioksolan(Hartati., 2015)

SKRIPSI



37

Gambar 4.3.1. Mekanisme reaksi asetalisasi dari trans-2-heksenal menjadi 4-metil-2-(pen-1-enil)-1,3-dioksolan (Hartati., 2015) 4.4

Karakterisasi Senyawa Asetal dengan KLT KLT digunakan untuk menganalisis suatu senyawa berdasarkan beda

kepolarannnya. KLT memiliki 2 fasa yakni fasa diam dan fasa gerak. Fasa diam(Stationary Phase) yang digunakan dalam penelitian ini adalah silika gel (GF254) sedangkan fasa geraknya atau eluennya menggunakan n-heksana : etil asetat dengan perbandingan (8:2). Fasa gerak (eluen) yang dipilih didasarkan pada polaritas suatu senyawa sehingga didapatkan perbandingan tertentu. Sehingga dalam penelitian ini digunakan eluen n-heksana dan etil asetat yang bersifat non polar karena senyawa yang akan dianalisis adalah senyawa asetal yang sifatnya cenderung non polar.

SKRIPSI



38

Hasil analisis dengan menggunakan KLT dapat dilihat pada gambar 4.4.1 dan 4.4.2. Seri I

Seri II

a

a

b

b

Gambar 4.4.1 Hasil KLT(a) larutan standart 3,4-dimetoksibenzaldehida (b) senyawa asetal hasil sintesis. Seri I

a

b

Seri II

a

b

Gambar 4.4.2 Hasil KLT (a) larutan standart trans-2-heksenal (b) senyawa asetal hasil sintesis. Pada hasil analisis KLT pada senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida, terdapat dua noda pada titik b. Noda paling bawah tingginya setara dengan noda pada larutan standart 3,4-dimetoksibenzaldehida. Hal ini menunjukkan bahwa didalam senyawa hasil sintesis tersebut terdapat senyawa aldehida yang belum

SKRIPSI



39

terkonversi menjadi senyawa asetal, sedangkan pada noda paling atas pada titik b merupakan senyawa asetal yang terbentuk. Akan tetapi, Pada hasil analisis KLT pada senyawa trans-2-heksenal, hanya terdapat satu noda pada titik b dan tinggi noda tersebut setara dengan noda pada larutan standart trans-2-heksenal.Hal ini menunjukkan tidak adanya perbedaan antara senyawa yang terdapat pada larutan standart dengan larutan hasil sintesis asetal yang seharusnya menunjukkan adanya senyawa lain, karena pada hasil karakterisasi dengan GCMS, senyawa asetal dari trans-2-heksenal terbentuk.Hal ini dapat terjadi karena faktor eluen yang kurang sesuai dengan senyawa yang dianalisis. Analisis kuantitatif juga dapat dilakukan dari noda yang terbentuk pada plat KLT dengan menghitung nilai dari faktor retensinya (Rf).Nilai Rf inilah yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi perbedaan dalam suatu senyawa dalam sampel. Jika suatu senyawa memiliki nilai Rf yang besar, maka senyawa tersebut memiliki kepolaran yang rendah, begitu sebaliknya. Hal tersebut dapat terjadi karena fasa diam yang bersifat polar. Jika suatu senyawa bersifat polar, maka senyawa tersebut akan tertahan kuat pada fasa diam, sehingga menghasilkan nilai Rf yang rendah (Lipsy, 2010). Analisis perhitungan Rf selengkapnya terdapat pada lampiran.Berikut adalah rumus faktor retensi (Rf) : (Rf) = jarak yang ditempuh komponen Jarak yang ditempuh eluen Nilai Rf pada larutan standart 3,4-dimetoksibenzaldehida sebesar 0,370, dan nilai Rf pada noda paling atas dari senyawa hasil sintesis dengan

SKRIPSI



40

menggunakan katalis aluminosilikat Seri Idan Ser II sebesar 0,833.Hal ini menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis dengan menggunakan katalis aluminosilikat seri I maupun seri II memiliki noda yang lebih nonpolar daripada senyawa aldehidanya.Pada analisis larutan trans-2-heksenal, karena tidak adanya perbedaan tinggi noda antara larutan standartnya dengan hasil sintesis asetalnya, maka hanya dapat dihitung nilai Rf dari satu noda tersebut yaitu sebesar 0,901. 4.5

Karakterisasi Senyawa Asetal dengan GC Analisis kuantitatif untuk mengetahui seberapa besar kemampuan katalis

aluminosilikat mesopori Seri I dan Seri IIuntuk mengkonversi suatu senyawa aldehida menjadi senyawa asetal yaitu dengan menggunakan instrumen GC.Analisis dapat dilakukan dengan cara membuat kurva baku dari luas puncak aldehida yang didapatkan dari hasil kromatogram GC yang semuanya dibagi dengan luas puncak dari nitrobenzena sebagai standar internalnya. Kemudian dari kurva baku tersebut dapat dicari konsentrasi aldehida di awal reaksi dan di waktu tertentu sesuai dengan waktu sampling larutan selama reaksi pembentukan asetal untuk menghitung presentase konversinya. Pada penelitian ini, hasil kromatogram GC tidak menunjukkan adanya puncak nitrobenzena pada larutan standar senyawa aldehida, sehingga dengan tidak adanya puncak yang muncul, maka penghitungan konversi tidak dapat dilakukan.Hal ini dikarenakan kolom pada GC yang digunakan tidak sesuai dengan senyawa yang dianalisis.Hasil analisis GC selengkapnya terdapat di lampiran.

SKRIPSI



4.6

41

Karakterisasi Senyawa Asetal dengan GCMS Senyawa asetal yang telah diperoleh dari 3,4-dimetoksibenzaldehid

maupun trans-2-heksenal setelah melalui proses sintesis selama 4 jam, selanjutnya dapat diketahui struktur senyawa yang terbentuk dengan menggunakan instrumen GasChromatography Spectrometry Massa(GCMS). GCMS merupakan suatu instrumen GC yang dikombinasikan dengan spektroskopi massa (MS). Pada spektraGC,informasipenting yang didapat adalah waktu retensi untuk tiap-tiap senyawa dalam sampel, sedangkanpada spektra MS, bisa diperoleh informasi mengenai massa molekul relatif dari senyawa sampel tersebut. 4.6.1

Karakterisasi senyawa asetal dari 3,4-dimetoksibenzaldehida Berdasarkan hasil kromatogram dari senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida

yang telah disintesis, terdapat empat puncak yang muncul. Puncak pertama yaitupada waktu retensi 3,880 menit menunjukkan puncak nitrobenzena, puncak kedua

pada

waktu

retensi

8,491

menit

menunjukkan

puncak

3,4-

dimetoksibenzaldehida, puncak ketiga dan keempat merupakan puncak yang berhimpit pada waktu retensi 11,387 menit dan 11,439 menit yang merupakan puncak dari senyawa asetalnya. Spektra massa yang berhimpit tersebut menandakan adanya stereoisomer. Spektra massa menunjukkan ion molekul m/z 223 yang sesuai dengan massa molekul relatif dari 2-(3,4-dimetoksifenil)-4-metil1,3-dioksolan.Gambar 4.5.a dan 4.5.b adalah kromatogram hasil sintesis asetal dari 3,4-dimetoksibenzaldehida dan spektra massanya.

SKRIPSI


42

Kelimpahan Relatif (%)


waktu (menit) Gambar 4.5.a Kromatogram GCMS Hasil Sintesis Asetal dari 3,4dimetoksibenzaldehida

Gambar 4.5.b Spektra massa hasil analisis dengan menggunakan GCMS (2(3,4-dimetoksifenil)-4-metil-1,3-dioksolan) SKRIPSI



43

Gambar 4.6 adalah pola fragmentasi 2-(3,4-dimetoksifenil)-4-metil-1,3-dioksolan.

Gambar 4.6 Pola fragmentasi hasil analisis senyawa 2-(3,4-dimetoksifenil)metil-1,3-dioksolan dengan menggunakan GCMS.

SKRIPSI



4.6.2

44

Karakterisasi senyawa asetal daritrans-2-heksenal Berdasarkan hasil kromatogram dari senyawa trans-2-heksenal yang telah

disintesis, terdapat tiga puncak yang muncul. Puncak pertama yaitu pada waktu retensi 3,882 menit menunjukkan puncak nitrobenzena, puncak kedua dan ketiga merupakan puncak yang berhimpit pada waktu retensi menit 3,961 dan 4,031 menit yang merupakan puncak dari senyawa asetalnya. Spektra massa yang berhimpit tersebut menandakan adanya stereoisomer. Spektra massa menunjukkan ion molekul m/z 155 yang sesuai dengan massa molekul relatif dari 4-metil-2(pen-1-enil)-1,3-dioksolan.Gambar 4.7.a dan 4.7.b adalah kromatogram hasil

Kelimpahan Relatif (%)

sintesis asetal dari trans-2-heksenal dan spektra massanya.

waktu (menit) Gambar 4.7.a Kromatogram Hasil Sintesis Asetal daritrans-2-heksenal

SKRIPSI



45

Gambar 4.7.bSpektra massa hasil analisis dengan menggunakan GCMS (4-metil2-(pen-1-enil)-1,3-dioksolan)

SKRIPSI



46

Gambar 4.8 merupakan pola fragmentasi 4-metil-2-(pen-1-enil)-1,3dioksolan.

155.0

Gambar 4.8 Pola fragmentasi hasil analisis senyawa 4-metil-2-(pen-1-enil)-1,3dioksolan dengan menggunakan GCMS.

SKRIPSI



47

Dari hasil spektra GCMS yang telah didapatkan, maka dapat disimpulkan bahwa katalis aluminosilikat mesopori hasil hidrotermal secara bertahap ini dapat mengkonversi senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida dan trans-2-heksenal menjadi senyawa asetal, hal ini dikarenakan hasil spektra GCMS sesuai dengan yang diharapkan atau dapat dikatakan senyawa yang diperoleh sesuai dengan senyawa yang seharusnya terbentuk dalam mekanisme reaksinya.

SKRIPSI



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1.

Cara menguji aktivitas katalis aluminosilikat mesopori hasil sintesis hidrotermal secara bertahap adalah dengan cara melihat kemampuan katalis dalam mengkonversi senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida dan trans-2heksenal menjadi senyawa asetalnya dengan cara menambahkan katalis aluminosilikat mesopori pada senyawa aldehida dan propilena glikol.

2.

Katalis aluminosilikat mesopori Seri I maupun Seri II dapat mengkonversi senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida menjadi 2-(3,4-dimetoksifenil)-4-metil1,3-dioksolan dan senyawa enil)-1,3-dioksolan.

Hal

ini

trans-2-heksenal menjadi 4-metil-2-(pen-1dapat

dibuktikan

dari

hasil

analisis

menggunakan KLT yang ditandai dengan adanya noda yang berbeda dari larutan standart aldehidnya, dan juga dari hasil analisis menggunakan GCMS yang ditandai dengan adanya puncak yang menandakan adanya senyawa asetal yang terbentuk pada m/z 223 untuk senyawa 2-(3,4dimetoksifenil)-4-metil-1,3-dioksolan dan m/z 155 untuk senyawa 4-metil2-(pen-1-enil)-1,3-dioksolan, hal ini sesuai dengan hasil yang diharapkan.

48 SKRIPSI



5.2

48

Saran Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang diperoleh dalam

penelitian ini,

disarankan untuk dilakukan penelitian lebih lanjut untuk

mengetahui kemampuan katalis aluminosilikat mesopori yang digunakan berulang dalam mengkonversi senyawa aldehida menjadi senyawa asetalnya agar dapat mencapai tujuan green chemistry.

SKRIPSI



50

DAFTAR PUSTAKA Ajaikumar, S., & Pandurangan, A. (2008).Reaction of Benzaldehyde with Various Aliphatic Glycols in The Presence Of Hydrophobic Al-MCM41: A Convenient Synthesis of Cyclic Acetals, Journal of Molecular Catalysis A:R Chemical, 290(1), 35-43. Augustine, J.K., bombron, A., Sauer, W.H.B., Vijaykumar, P., 2012, Highly Efficienct And Chemoselective Acetalisation and Thioacetalization of Aldehydes Catalyzed by Propylphosphonic Anhydride (T3P) at Room Temperature, Tetrahedron Letters, Vol.53, Hal 5030-5033. Augustine, R.L., 1996, Heterogenous Catalysis for Chemist, Marcel Dekker, New york. Bauer, K., Garbe, D., Surburg, H., 1990, Common Fragrance and Flavor Materials:Preparation, Properties and Uses, VCH Publishers, New York. Biz, S., White, M.G., 1999, Syntheses of Aluminosilicate Mesostructures with High Aluminum Content,J. Phys. Chem. B., 103, Hal 8432-8442. Groggin, P.H., 1985, Unit Processes in Organic Synthesis, McGrow Hill Book Company Inc, New York. Bruckner, R., 2010, Organic Mechanisms Reactions, Stereochemistry and Synthesis, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. Clark, J.H., dan Rhods, C.N., 2000, Clean Synthesis Using Porous Inorganic Solid Catalysts And Supported Reagents, The Royal Society by Chemistry, Hal 1-5. Climent, M.J., Corma, A., Velty, A., 2004, Synthesis of Hyacinth, Vanilla, and Blossom Orange Fragrances: The Benefit of Using Zeolites and Delaminated Zeolites AsCatalysts, Appl. Catal. A., 263, Hal 155–161. Cooks, R. G., Chen, H., Eberlin, M. N., Zheng, X., Tao, W.A., 2006, Polar acetalization and transacetalization in the gas phase: the Eberlin reaction,Chem. Rev.,106(1), Hal 188-211. Corma, A., Corell, C., Llopis, E., Martinez, A., Perez, P., J., 1994, Proposed Pore Volume Topology of Zeolite MCM-22 Based on Catalytic Tests (A2782), Appl. CataL A Gen, Vol.115, Hal 121-134. Davidovits, J., 1989, Geopolymers and Geopolymeric Materials, J Therm. Anal, Vol 35, Hal 429-441.

SKRIPSI



51

Emeis, C.A., 1993, Determination of Integrated Molar Extinction Coefficients for Infrared Absorption of Pyridine Adsorbed on Solid Acid Catalysts, Journal of Catalysis, Vol. 141, Hal. 347-354. Favero, G.,and Jobstraibizer, P., 1996, The Distribution of Aluminium in The Earth: from Cosmogenic to Sial Evolution, Coord. Chem.Rev, 149, Hal 367-400. Fowlis, and Ian, A., 1998, Gas Chromatography Analytical Chemistry by Open Learning, John Wiley & Sons Ltd, Chichester. Jin, F., and Li, Y., 2008, a FTIR and TPD Examination and Distributive Propertise of Acid Sites on ZSM- zeolite as a Probe Molecule, Catalysis Today, Hal 7 Goncalves, M.L., Dimitrov, L.D., Jorda˜o, M.H., Wallau, M., Urquieta-Gonza´lez, E.A., 2008, Synthesis of Mesoporous ZSM-5 by Crystallisation of Aged Gels in The Presence of Cetyltrimethylammonium Cations,Catalysis Today, 133-135, Hal 67-79 Khalifah, S.N., and Prasetyoko, D., 2008, Sintesis dan Karakterisasi Zsm-5 Mesoporous dengan VariasiRasio Sio2/Al2o3, Journal of Indonesia Zeolites, No. 2, Vol 7, Hal 1411-6723 Kumar, N., Nieminem, V., Demirkan, K., Salmi, T., Murzin D.Yu., Laine, E., 2002, Effect of Synthesis Time and Mode Stirring on Psycochemical and Catalytic Propertise Of ZSM-5 Zeolite Catalyst, Journal of Applied Catalysis, 235, Hal 113-123 Layman, K.A., Ivey, M.M., Hemminger, J.C., 2003, Pyridine Adsorption and Acid/Base Complex Formation on Ultrathin Films of ɤ-Al2O3on NiAl (100), J. Phys. Chem, 107, Hal 8538-8546 Li, D.M., Shi, F., Peng, J.J., Guo, Sh., Deng, Y.Q., 2004, Application of Functional Ionic Liquids Possessing Two Adjacent Acid Sites for Acetalization of Aldehydes,J. Org. Chem., 69(10), Hal 3582–3585. Lipsy, P., 2010, Thin Layer Chromatography Characterization of the Active Ingredients in Excedrin and Anacin, Department of Chemistry and Chemical Biology, Stevens Institute of Technology, USA. Lu, T., Yang, J., Sheu, L. J., 1995, An Efficient Method for The Acetalization of Alfa BetaUnsaturated Aldehydes, Journal of Organic Chemistry, 60, Hal 2931-2934.

SKRIPSI



52

Luche, J.L., and Gemal, A.L., 1979, Lanthanoids In Organic Synthesis. 5. Selective Reductions Of Ketones In The Presence Of Aldehydes, Journal of the American Chemical Society, 101, Hal 5848-5849. Mokaya, R.,and Jones, W., 1997,Post-Synthesis Grafting of Al onto MCM-41, Chem. Commun, Hal 2185-2186. Pavia, D.L., Gary, M.L., George S.K., Randall G.E., 2006, Introduction to OrganicLaboratory Techniques, 4th Edition, Thomson Brooks/Cole, Belmont. Platon, A., andThomson. W.J., 2003,Quantitative Lewis/ Brønsted Ratios Using DRIFTS, Applied CatalysisIndustrial Engineering Chemistry Research, Vol. 42, Hal. 5988-5992. Rowe, D.J., 2005, Chemistry and Technology of Flavours and Fragrances, CRS Press Blackwell Publishing Ltd, Canada. Rowles, M., O'connor, B., 2003, Chemical Optimisation of The Compressive Strength of Aluminosilicate Geopolymers Synthesised by Sodium SilicateActivation of Metakaolinite, Journal of Materials Chemistry, 13(5), Hal 1161-1165. Rylander, P.N., 1985, Hydrogenation Methods, Academic Press Inc, London. Shinde, P.V., Labade, V.B., Gujar, J.B., Shingate, B.B., Shingare, M.S., 2012, Bismuth Triflate Catalyzed Solvent-Free Synthesis Of 2,4,6-Triaryl Pyridines andAn Unexpected Selective Acetalization of Tetrazolo[1,5-A]-quinoline-4- carbaldehydes,Tetrahedron Letters, 53(12), Hal 1523–1527. Skoog, D.A., West, D.M., Holler FJ., 1991, Fundamental of Analytical Chemistry, Seventh Edition, Saunders College Publishing, New York. Skoog D.A, West DM, Holler FJ., 1996, Fundamentals of Analytical Chemistry, 7th edition, Saunders College Publishing, New York. Zhang, F., Shi, J., Jin, Yan., Fu, Y., Zhong, Y., Zhu, Weidong., 2015, Facile Synthesis of MIL-100(Fe) Under HF-Free Conditions and Its Application in The Acetalization of Aldehydes with Diols.Chemical Engineering Journal, 259, Hal 183–190.

SKRIPSI



Lampiran 1 a.

Menghitung senyawa 3,4-dimetoksibenzaldehida

mol =

gram Mr

, mol x 1000 = mmol

1,12 mmol x Mr = mg 1,12 mmol x 166 = 185,92 mg Gram =

182,92 mg 1000

= 0,1829 gram

b. Menghitung senyawa Trans-2-heksenal mol =

gram Mr

, mol x 1000 = mmol

1,12 mmol x Mr = mg 1,12 mmol x 98 = 109,76 mg Gram = c.

109,76 mg 1000

= 0,1097 gram

Menghitung propilen glikol

mol =

gram Mr

, mol x 1000 = mmol

2,15 mmol x Mr = mg 2,15 mmol x 76 = 163,4 mg Gram =

163,4 1000

Volume =

SKRIPSI

= 0,1634 gram

massa sampel 0,1634 gram = = 0,1571 cm3= 0,1571 ml massa jenis 1,04 gram/cm3



Lampiran 2 Hasil Uji Keasaman Aluminosilikat Mesopori Seri I dengan Menggunakan FTIR

SKRIPSI



Lampiran 3 Hasil Uji Keasaman Aluminosilikat Mesopori Seri II dengan Menggunakan FTIR

SKRIPSI



Lampiran 4 Perhitungan jumlah sisi asam Lewis dan Brønsted Nama sampel SERI 1 SERI 2

massa luas pelet jenis sisi sampel asam (gr) 0.0159 0.785 lewis bronsted 0.0194 0.785 lewis bronsted

Rumus perhitungan jumlah sisi asam (mmol/g)

range bil luas asam gelombang 1442-1456 1543-1550 1440-1454 1539-1556

4.3944 8.4248 4.9221 5.6356

= B x L x 10-3

kxg Keterangan : Koefisien asam Lewis (k) = 1.42 cm.mmol-1 Koefisien asam Brønsted (k) = 1.88 cm.mmol-1 B = Luas puncak pita Brønsted atau Lewis(cm-1) L = Luas pelet sampel (cm2) g = massa sampel (g) Jumlah sisi asam Lewisseri 1 (mmol/g)

= 4,3944 x 0,785 x 10-3 1,42 x 0,0159 = 0,15279

Jumlah sisi asamBrønsted seri 1 (mmol/g) = 8,4248 x 0,785 x 10-3 1,88 x 0,0159 = 0,22125 Jumlah sisi asam Lewisseri 1 (mmol/g)

= 4.9221 x 0,785 x 10-3 1,42 x 0,0159 = 0,14026

SKRIPSI



Jumlah sisi asamBrønsted seri 1 (mmol/g) = 5.6356 x 0,785 x 10-3 1,88 x 0,0159 = 0,12130

SKRIPSI



Lampiran 5 Perhitungan Nilai Rf Pada Hasil Karakterisasi KLT (Rf) = jarak yang ditempuh komponen Jarak yang ditempuh eluen Sampel

Larutan standart 3,4dimetoksibenzaldehida

Jarak tempuh

Jarak tempuh

komponen

eluen

2 cm

5,4 cm

4,5 cm

5,4 cm

4,5 cm

5,4 cm

5,5 cm

6,1 cm

5,5 cm

6,1 cm

5,5 cm

6,1 cm

3,4-dimetoksibenzaldehida Seri I 3,4-dimetoksibenzaldehida Seri II Larutan standart Trans-2-heksenal Trans-2-heksenal Seri I Trans-2-heksenal Seri I

SKRIPSI



Perhitungan nilai Rf pada noda paling atas hasil sintesis asetal dari 3,4dimetoksibenzaldehida: (Rf) = 4,5 cm 5,4 cm = 0,833

Perhitungan nilai Rf pada noda dari larutan standart 3,4-dimetoksibenzaldehida: (Rf) = 2 cm 5,4 cm = 0,685 Perhitungan nilai Rf pada noda dari larutan standart Trans-2-heksenal: (Rf) = 5,5 cm 6,1 cm = 0,901

SKRIPSI



Lampiran 6 Hasil karakterisasi GC

Lar.STD 3.4 dimetoksi 0.5M Chrom. File Name

: C/D-7900E\ChrData\Lar.STD 3.4 dimetoksi 0.5M

Method Name

: Fulfuraldehid (Area Normalization)

Instrument Condition : Inst. Model Detector Inlet Coloumn Oven

: GC7900; Equip.code : : FID, Temp = 250C, Range = 1 : PIP, Temp = 250 C : BD - ASTMD6584 : 80C (1min) ->[10C/min, 220C(10min)]

General Result Compound Name 1 Toluen 2 3.4 dimetoksi TOTAL

Nos

SKRIPSI

R.Time

Height

1.295 1125831 6.789 584994 1710825

Area

Area%

127444511 88.88456 15937540 11.11544 143382051 100

Type BB BB



Lar.STD Trans 0.5M Chrom. File Name

: C/D-7900E\ChrData\Lar.STD Trans 0.5M

Method Name




General Result Compound Name 1 Toluen 2 Trans TOTAL

Nos

SKRIPSI

R.Time

Height

0.943 1140653 5.131 11329 1151982

Area

Area%

137684410 99.96874 43059 0.03126 137727469 100

Type BB BB



Seri 1 trans 0 Chrom. File Name

: C/D-7900E\ChrData\Seri 1 trans 0

Method Name




General Result Compound Name 1 Toluen 2 3 Trans TOTAL

Nos

SKRIPSI

R.Time

Height

1.115 1127343 3.625 8509 5.208 29721 1165573

Area

Area%

134771480 99.89398 25757 0.01909 117282 0.08693 134914519 100

Type BB BP PB



Seri 1 3.4 0 Chrom. File Name

: C/D-7900E\ChrData\Seri 1 3.4 0

Method Name




General Result Compound Name 1 Toluen 2 3 3.4 dimetoksi 4 TOTAL

Nos

SKRIPSI

R.Time

Height

1.046 1133479 3.621 5768 6.869 530688 9.213 262233 1932168

Area

Area%

129552535 88.33687 17436 0.01189 13775341 9.39287 3312069 2.25837 146657381 100

Type BB BB BB BB



Seri 1 3.4 240 Chrom. File Name

: C/D-7900E\ChrData\Seri 1 3.4 240

Method Name



SKRIPSI




Lampiran 7 Hasil Karakterisasi Senyawa Hasil Sintesis Dimetoksibenzaldehida dengan Menggunakan GCMS

SKRIPSI

Asetal

dari

3,4-



SKRIPSI



SKRIPSI



SKRIPSI



Lampiran 7 Hasil Karakterisasi Senyawa Hasil Sintesis Asetal dari trans-2-heksenal dengan Menggunakan GCMS

SKRIPSI



SKRIPSI



SKRIPSI



SKRIPSI



SKRIPSI



Lampiran 8 Perhitungan larutan standar 

Pembuatan larutan standar 3,4-dimetoksibenzaldehida

0,1662 gram 3,4-dimetoksibenzaldehida yang dilarutkan dengan toluena dalam labu ukur 10 ml kemudian dikocok hingga homogen kemudian diambil sebanyak 1 ml, dimasukkan kedalam labu ukur 10 ml, ditambahkan nitrobenzena sebanyak 50 µL dan toluena sampai tanda batas kemudian dikocok hingga homogen.



Pembuatan larutan standar Trans-2-heksenal

0,1025 gram Trans-2-heksenal yang dilarutkan dengan toluena dalam labu ukur 10 ml kemudian dikocok hingga homogen kemudian diambil sebanyak 1 ml, dimasukkan kedalam labu ukur 10 ml, ditambahkan nitrobenzena sebanyak 50 µL dan toluena sampai tanda batas kemudian dikocok hingga homogen. Diketahui : Mr 3,4-dimetoksibenzaldehida = 116,17 (kemurnian 99%) Mr Trans-2-heksenal

= 98,10(kemurnian 95%)

Konsentrasi larutan induk 

3,4-dimetoksibenzaldehida 99

1

0,1662 x (100) x (116,17) x ( 

10

) = 0,0990 M (0,1 M)

Trans-2-heksenal 95

1

0,1025 x (100) x (98,10) x (

SKRIPSI

1000

1000 10

) = 0,1034 M (0,1 M)


ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

Recommend Documents