BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Permasalahan lingkungan adalah topik serius untuk ditindaklanjuti karena dampaknya yang cukup parah menimbulkan berbagai permasalahan lainnya yang mengancam kehidupan manusia. Salah satu permasalahan yang timbul adalah pencemaran lingkungan oleh limbah bahan kimia, baik yang berasal dari industri, laboratorium, maupun sektor domestik. Selain industri, laboratorium kimia yang banyak menggunakan bahan-bahan kimia merupakan salah satu penghasil limbah bahan kimia terbanyak. Sebagai upaya penyelamatan lingkungan, berbagai pekerjaan penelitian dan proses industri dewasa ini dikembangkan ke arah kimia hijau (green chemistry) yang lebih ramah lingkungan, termasuk pada pekerjaan sintesis senyawa baru. Dampak suatu reaksi kimia terhadap manusia dan lingkungan, misalnya eutrofikasi dan perubahan iklim dipengaruhi oleh banyak faktor. Dampak tersebut tidak hanya disebabkan oleh pereaksi dan senyawa pembantu reaksi saja, tetapi juga oleh energi yang diperlukan untuk proses tersebut. Sebagai contoh, dampak total yang diakibatkan oleh suatu reaksi diilutrasikan pada Gambar 1.1
Dampak terhadap manusia dan lingkungan
1
2
3
4
Tahapan optimasi Gambar 1.1 Dampak reaksi kimia terhadap manusia dan lingkungan
Pada keadaan 1 menunjukkan dampak besar terhadap manusia dan lingkungan. Pada keadaan 2 dampak mulai berkurang dengan mengaplikasikan beberapa prinsip kimia hijau. Pada keadaan 3, usaha lebih lanjut dalam meningkatkan efisiensi reaksi dan penggunaan bahan dasar yang terbarukan, dampak suatu reaksi terhadap manusia dan lingkungan dapat ditekan lagi hingga ke keadaan minimal yaitu pada keadaan 4 (Kunarti dkk.,2010). Sintesis suatu senyawa yang sesuai dengan prinsip kimia hijau dinamakan green-synthesis. Salah satu metode yang digunakan adalah metode solvent-free dengan teknik grinding (penumbukan). Keunggulan metode solvent-free ini adalah meminimalisir dihasilkannya limbah, dan mengurangi penggunaan pelarut. Makromolekul
kaliks[4]resorsinarena
termasuk
salah
satu
jenis
kaliksarena, yaitu kelompok senyawa oligomer siklik yang mengandung cincin aromatis dalam suatu deret siklis yang dihubungkan oleh suatu gugus jembatan (Gambar1.2).
Gambar 1.2 Struktur umum kaliks[4]resorsinarena
Kelompok senyawa ini mempunyai geometri yang unik yaitu berongga pada bagian pusatnya dan dapat berbentuk seperti mangkuk sehingga dapat digunakan dalam system host-guest (inang-tamu). Oleh karena itu, kaliksarena telah dimanfaatkan untuk berbagai keperluan di antaranya sebagai adsorben logam Cd2+, Hg+ dan Hg2+ (Sardjono, 2007), sensor elektrokimia (McMahon, 2003), kaliks[4]arena mengikat ion alkali secara selektif (Ludwig dan Dzung, 2002), ptertbutilkaliks[8]arena sebagai membran cair
dan penstabil polimer organik
(Perrin dkk, 1993) . Kaliks[4]resorsinarena disintesis menggunakan resorsinol dan suatu aldehida dalam suasana asam. Berbagai aldehida telah terbukti berhasil diubah menjadi kaliks[4]resorsinarena, di antaranya aldehida-aldehida yang diperoleh dari berbagai bahan alam potensi lokal Indonesia, seperti sinamaldehida, vanilin dan anisaldehida (Sardjono, 2007). Beberapa jenis katalis digunakan untuk sintesis kaliks[4]resorsinarena di antaranya adalah HCl, asam p-toluensulfonat dan kompleks lantanida (Deleersnyder dkk.,2007). Minyak sereh (citronella oil) adalah salah satu minyak atsiri yang paling banyak dihasilkan di Indonesia. Komponen utama minyak sereh adalah sitronelal, suatu aldehida monoterpena alifatis. Sitronelal tidak dapat digunakan secara langsung untuk sintesis kaliks[4]resorsinarena karena adanya gugus alkena yang mempunyai reaktivitas
tinggi pada reaksi polimerisasi, sehingga bersaing dengan reaksi pembentukan kaliks[4]resorsinarena. Oleh karena itu, gugus alkena ini perlu diderivatisasi menjadi gugus yang tidak reaktif terhadap reaksi polimerisasi. Salah satu senyawa turunan sitronelal adalah hidroksisitronelal (3,7-dimetil -7-hidroksi -octanal) yang disebut juga king of parfum. Kaliks[4]resorsinarena yang disintesis dari resorsinol dan
hidroksisitronelal
dinamakan
C-2,6-dimetil-6-
hidroksiheptilkaliks[4]resorsinarena (CDHHK4R). Selama ini, sintesis berbagai makromolekul kaliks[4]resorsinarena dilakukan melalui metode refluks. Metode ini memerlukan suhu reaksi yang cukup tinggi (78oC), waktu reaksi yang sangat panjang (15-24 jam), dan jumlah pelarut yang berlimpah (Sardjono, 2007). Hal tersebut tentu dapat membahayakan keselamatan lingkungan. Dengan demikian, digunakannya metode lain untuk mensintesis kaliks[4]resorsinarena yang lebih ramah lingkungan (green synthesis) tentu sangat diperlukan. Sintesis kaliks[4]resorsinarena dengan metode yang lebih ramah lingkungan telah dilakukan oleh Roberts dkk. (2001) dan Deleersnyder dkk. (2007) melalui reaksi bebas pelarut (solvent-free) dengan mereaksikan resorsinol, benzaldehida
dan
katalis
asam
p-toluensulfonat
menjadi
C-
Benzalkaliks[4]resorsinarena. Sintesis C-Benzal kaliks[4]resorsinarena (CBK4R) ini dilakukan dengan teknik penggerusan campuran resorsinol, benzaldehida dan katalis asam p-toluensulfonat dalam suatu mortar hingga terbentuk pasta dengan waktu reaksi selama satu jam. Hasil analisis MS, 1H-NMR dan
13
C-NMR
menunjukan adanya keberhasilan dari sintesis CBK4R dengan metode tersebut.
Shumba (2007) mengungkapkan bahwa reaksi solvent-free merupakan salah satu reaksi yang termasuk dalam mekanokimia dimana energi mekanik yang dihasilkan dapat menginisiasi reaksi kimia. Teknik mekanokimia dapat dilakukan dengan grinding (penumbukan) menggunakan mortar. Metode solvent-free diharapkan juga
dapat
diterapkan
hidroksisitronelal.
untuk
Melalui
mensintesis
metode
kaliks[4]resorsinarena
solvent-free
ini
diharapkan
dari
sintesis
makromolekul baru tersebut dapat berlangsung lebih ramah lingkungan. Reaksi sintesis beberapa senyawa kaliks[4]resorsinarena menggunakan metode solvent-free di antaranya C-vanilinkaliks[4]resorsinarena (CVK4R), Csinamalkaliks[4]resorsinrena
(CSK4R)
dan
C-anisalkaliks[4]resorsinarena
(CAK4R). Terdapat beberapa faktor yang berpengaruh terhadap hasil dari suatu reaksi, di antaranya adalah perbandingan komposisi pereaksi dan jumlah katalis (Nurmawati,2010). Oleh karena itu optimasi kondisi reaksi untuk memperoleh hasil reaksi yang paling baik dilakukan dengan melakukan variasi komposisi pereaksi dan jumlah katalis asam p-toluensulfonat yang digunakan.
1.2 Rumusan Masalah Masalah
dalam
penelitian
sintesis
kaliks[4]resorsinarena
dari
7-
hidroksisitronelal menggunakan metode solvent-free dirumuskan sebagai berikut ini: a.
Apakah kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal dapat disintesis menggunakan metode solvent-free?
b.
Bagaimana hasil karakterisasi FTIR, MS (Mass spectroscopy), UV-Vis, TGDTA,
13
C-NMR dan
1
H-NMR senyawa kaliks[4]resorsinarena dari 7-
hidroksisitronelal yang disintesis menggunakan metode solvent-free ? c.
Jika berhasil, bagaimana kondisi optimum sintesis kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal yang disintesis menggunakan metode solvent-free?
d.
Bagaimana perbandingan kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal yang disintesis menggunakan metode solvent-free dan refluks berdasarkan metrik kimia hijau?
1.3 Pembatasan Masalah Penelitian Batasan masalah dalam penelitian yang dilakukan adalah: a. Karakterisasi yang digunakan dalam analisis senyawa kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal yang dihasilkan dari sintesis menggunakan metode solvent-free adalah karakterisasi MS (Mass spectrometry), FTIR, UV-vis, 1
H-NMR, 13C NMR dan TG-DTA.
b. Optimasi kondisi sintesis kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal dilakukan dengan variasi komposisi hidroksisitronelal dan persentase katalis asam p-toluensulfonat.
1.4 Asumsi Pada sintesis kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal dengan metode solvent-free diasumsikan bahwa kecepatan dan kekuatan penggerusan selama homogenisasi resorsinol dan 7-hidroksisitronelal adalah sama.
1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk melakukan sintesis dan karakterisasi golongan senyawa kaliksarena turunan resorsinol atau kaliks[4]resorsinarena dari senyawa aldehida turunan sitronelal yaitu 7-hidroksisitronelal menggunakan metode bebas pelarut (solvent-free) yang bersifat ramah lingkungan. Manfaat dari penelitian ini adalah dihasilkannya kaliks[4]resorsinarena baru dari suatu aldehida yang berasal dari senyawa bahan alam yaitu 7-hidroksisitronelal dengan suatu cara yang ramah lingkungan.
1.6 Tempat Penelitian Sintesis makromolekul kaliks[4]resorsinarena dari 7-hidroksisitronelal menggunakan metode solvent-free dilaksanakan di Laboratorium Riset Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI sedangkan karakterisasi FTIR, TG-DTA dan UV-Vis kaliks[4]resorsinarena hasil sintesis dilakukan di Laboratorium Kimia Instrumen Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI Bandung. Karakterisasi MS (Mass spectrometry) dilaksanakan di Laboratorium Kimia Organik Bahan Alam ITB Bandung, dan untuk karakterisasi 1H NMR dan Kimia LIPI Serpong.
13
C NMR Pusat Penelitian
