BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Lemak dan Minyak
Lemak dan minyak merupakan salah satu kelompok yang termasuk golongan lipida. Satu sifat yang khas dan mencirikan golongan lipida (termasuk lemak dan minyak) adalah daya larutnya dalam pelarut organik (misalnya eter, benzen, chloroform) atau sebaliknya ketidak larutannya dalam pelarut air. Lemak dan minyak secara kimiawi adalah trigliserida yang merupakan bagian terbesar dari kelompok lipida. Trigliserida ini merupakan senyawa hasil kondensasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak (Sudarmadji dan Haryono, 1989).
O O
C
OH
R1
O
O +
O
C
R2
H , OH
-
O
C
+
(R1), (R2) dan R3-C
O
OH
OH OH
R3
Trigliserida (Lemak)
Asam lemak
Gliserol
Gambar 2.1. Hasil Hidrolisis Trigliserida menjadi Asam Lemak dengan Gliserol (Bahl, 2004).
Lemak dan minyak tidak larut dalam air dan sedikit larut dalam alkohol, terutama minyak dengan berat molekul rendah, kecuali minyak jarak (castor oil). Minyak dan lemak dapat larut sempurna dalam eter, hidrokarbon, benzena, karbon disulfida dan pelarut-
Universitas sumatera utara
pelarut organik lainnya. Kelarutan minyak atau lemak dalam suatu pelarut ditentukan oleh sifat polaritas asam lemaknya. Asam lemak yang bersifat polar cenderung larut dalam pelarut polar, sedangkan asam lemak non polar larut dalam pelarut non polar. Sebagai contoh ialah asam lemak berantai pendek (misalnya asam butirat) pada lemak susu bersifat polar cenderung larut dalam air sedangkan asam lemak berantai karbon panjang tidak larut dalam air. Sifat dan daya kelarutan ini digunakan sebagai dasar praktek pada pengujian-pengujian analitis dan ekstraksi minyak dengan pelarut. Sifat minyak dan lemak yang larut dalam pelarut tertentu dipergunakan dalam pengolahan minyak secara komersil. Daya kelarutan asam asam lemak biasanya lebih tinggi dari komponen gliseridanya dan dapat larut dalam pelarut organik yang bersifat polar dan non polar. Semakin panjang rantai karbon maka minyak dan lemak tersebut semakin sukar larut (Ketaren, 2008).
2.2 Oleokimia
Oleokimia pada dasarnya merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari trigliserida menjadi asam lemak dan gliserin serta turunan asam lemak baik dalam bentuk ester, amida, sulfat, sulfonat, alkohol, alkoksi, maupun sabun. Asam lemak bersama-sama dengan gliserol merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipida pada makhluk hidup. Asam lemak ini mudah dijumpai dalam minyak masak (minyak goreng), margarin atau lemak hewan dan dapat menentukan nilai gizinya. Secara alami, asam lemak bisa berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun yang terikat dari gliserida. Asam lemak merupakan salah satu dasar oleokimia (Tambun, 2006).
Oleokimia merupakan turunan gliserol dengan asam lemak yang berubah dalam bentuk turunannya yang digunakan baik sebagai surfaktan, detergen, polimer, aditif bahan bakar dan sebagainya. Bahan dasar oleokimia seperti gliserol, asam lemak, amina asam lemak dan alkohol dapat diperoleh dengan mengubah lipida baik yang berasal dari hewan maupun tumbuhan menjadi gliserol dan turunan asam lemak. Penggunaan terbesar dari asam lemak adalah dengan mengubahnya menjadi alkohol asam lemak, plastik dan nilon
Universitas sumatera utara
(hampir mencapai 40% dari total penggunaannya). Penggunaan terbesar berikutnya sebesar 30% untuk dijadikan sabun, detergen, kosmetik. Asam lemak juga digunakan sebagai bahan dasar pembuatan resin dan cat sekitar 15% sisanya digunakan dalam industri pembuatan ban, tekstil, kulit kertas, pelumas dan lilin (Richtler and Knaut, 1984). Diagram alur oleokimia dapat digambarkan pada tabel 2.1. dibawah ini!
Tabel 2.1. Diagram Alur Proses Oleokimia dari Bahan Oleokimia dan Turunan Oleokimia
Bahan Dasar
Dasar Minyak atau Lemak menjadi
Bahan Dasar Oleokimia Asam Lemak Amina Asam Lemak Alkohol Asam Lemak
Minyak / Lemak
Amina Asam Lemak
Metil Ester Asam Lemak
Gliserol
Turunan Oleokimia Diikuti reaksi-reaksi seperti : Aminasi Klorinasi Dimerisasi Epoksidasi Etoksidasi Guebetisasi Hidrogenasi Kuarternisasi Sulfasi Transesterifikasi Esterifikasi Saponifikasi
Propilen, ParafindanEtilen Sumber
: Richtler and Knaut, 1984 : Alami : Sintesis
2.3.Asam Lemak dan Turunannya
Asam lemak merupakan asam karboksilat alifatis berantai panjang. Asam yang mempunyai berat molekul yang paling besar didalam molekul gliserida juga merupakan bagian yang
Universitas sumatera utara
reaktif. Hingga dapat dimengerti bahwa asam lemak mempunyai pengaruh besar terhadap lemak dan minyak. Asam lemak yang menyusun lemak ini dapat dibedakan antara asam lemak jenuh dan tak jenuh. Asam lemak disebut jenuh bila semua atom C dalam rantainya diikat tidak kurang daripada dua atom H, hingga dengan demikian tidak ada ikatan rangkap. Asam-asam lemak jenuh yang telah dapat diidentifikasi sebagai bagian dari lemak mempunyai atom C4 hingga C26. Adapun struktur umum rantai karbon dari asam lemak jenuh adalah sebagai berikut:
R
H
H
H
C
C
C
H
H
H
O C OH
Asam-asam lemak yang didalamnya rantai karbonnya mengandung ikatan rangkap. Derajat ketidakjenuhan dari minyak tergantung pada jumlah rata-rata dari ikatan rangkap didalam asam lemak.Pada asam lemak tak jenuh, masih dibedakan antara asam lemak yang mempunyai bentuk “non-conjugated” yaitu ikatan rangkap dalam rantai C selalu dipisahkan oleh dua ikatan tunggal. Bentuk yang lain adalah asam yang “conjugated”, dimana antara atom-atom C tertentu terdapat ikatan tunggal dan ikatan rangkap berganti-ganti.
R
H
H
H
C
C
C
O
C OH
H
Rantai karbon dari asam lemak tak jenuh
R
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
O C
R
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
O C OH
OH
Rantai asam lemak yang “non-conjugated” (tak terkonjugasi)
H
Rantai asam lemak yang “conjugated” (terkonjugasi) (Sastrohamidjojo, 2005).
Universitas sumatera utara
Hampir semua asam lemak yang terdapat dalam alam mempunyai jumlah atom karbon yang genap karena asam ini dibiosintesis dari gugus asetil berkarbon dua dalam asetil koenzim A.
jumlah atom karbon genap
dua atom karbon O banyak tahap 8 CH3C SCoA asetil koenzim A
CH3(CH2)14CO2H asam palmitat (Fessenden dan Fessenden, 1986).
Asam lemak jenuh dan tidak jenuh yang penting, terdapat dalam minyak dan lemak dapat dilihat dalam tabel 2.2 dan 2.3 berikut:
Tabel 2.2. Asam Lemak Jenuh yang Terdapat dalam Lemak dan Minyak
Titik Asam lemak jenuh
Rumus molekul
Sumber (Asal)
cair o
( C)
n- Butirat
CH3(CH2)2COOH
n-Kaproat
CH3(CH2)4COOH
n-Kaprilat
CH3(CH2)6COOH
Kaprat
CH3(CH2)8COOH
Laurat
CH3(CH2)10COOH
Miristat
CH3(CH2)12COOH
lemak susu sapi, mentega
mentega, minyak kelapa, minyak kelapa sawit Domba
-7,6
-1,5
1,6
susu sapi dan kambing, minyak kelapa, minyak kelapa sawit
susu, minyak inti sawit, spermaseti, mnyak laural, minyak kelapa
minyak pala, susu ternak, dan lemak
31,5
44
58
nabati; minyak babi dan minyak
Universitas sumatera utara
ikan hiu Palmitat
CH3(CH3)14COOH
Stearat
CH3(CH3)16COOH
sebagian besar terdapat dalam lemak hewani dan minyak nabati Domba
64
69,4
Tabel 2.3. Asam Lemak Tidak Jenuh yang Terdapat dalam Lemak dan Minyak
Asam lemak tak
Rumus molekul
jenuh
Sumber
Titik cair
(asal)
( C)
o
minyak Palmitoleat
CH3(CH2)5=CH(CH2)7COOH
kacang
33
dan jagung disebagian
Oleat CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH (Omega 9)
besar minyak dan
14
lemak Minyak biji
Linoleat CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH (Omega 6)
kapas,
biji
lin,
biji
-11
poppy Minyak Linolenat (Omega 3)
CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
perilla, biji
-
lin
Universitas sumatera utara
(Ketaren, 2008).
2.3.1 Asam Laurat
Asam laurat atau disebut juga dengan asam dodekanoat merupakan asam lemak jenuh yang tersusun dari 12 atom karbon. Asam laurat mengandung hidrokarbon non Polar pada bagian ekornya dan gugus karboksilat yang Polar pada bagian kepala sehingga dapat berinteraksi dengan air. Asam laurat merupakan satu diantara tiga asam lemak jenuh yang paling banyak dijumpai daripada asam miristat,asam palmitat dan asam stearat. Asam laurat paling banyak dijumpai pada cinnamon (80-90%),minyak kelapa (40-60%) dan minyak inti sawit(40-50%). Asam laurat banyak digunakan pada pembuatan sabun,sampo,kosmetik dan bahan aktif permukaan lainnya. Adapun struktur dari asam laurat adalah sebagai berikut. O
C11H23C OH
Gambar 2.2. Struktur Asam Laurat Sifat-sifat asam laurat adalah sebagai berikut: -rumus molekul
: C12H24O2
-Berat molekul : 200,31 gr/mol -Densitas
: 0,869 gr/cm3
- Titik didih
: 225 oC
-Titik lebur
: 44oC
- kristal serbuk berwarna putih
Universitas sumatera utara
- tidak larut dalam air,1 gram larut dalam 1ml alkohol, 2,5 ml dalam propil alkohol dan larut sempurna dalam benzena dan eter (Anonimous,1976).
2.4. Ester
Ester adalah turunan asam karboksilat yang gugus OH dari karboksilnya diganti gugus OR dari alkohol. Ester mengandung gugus karbonil dan satu ikatan eter dengan karbon karbonil (Wilbraham dan Matta, 1992).
Rumus Umum O
R
C O
R
Gambar 2.3. Rumus Umum Ester
Ester dapat diperoleh dari asam organik yang di reaksikan dengan alkohol. Pembentukan air pada reaksi esterifikasi, selalu OH nya berasal dari asam, sebab reaksi senyawa organik bersifat molekular, meskipun asam karboksilat terionisasi sedikit, tetapi alkohol tidak terionisasi.
Ester dari asam organik memiliki sifat: •
Berupa larutan bila massa rumusnya tidak terlalu besar
•
Larutan yang netral, tidak berwarna, lebih mengkilat dibandingkan air dan berbau harum
•
Senyawa yang massa rumusnya rendah dapat larut dalam air tapi sangat sedikit, lebih banyak larut dalam alkohol dan eter
•
Titik didih relatif rendah, dibandingkan titik didih asam atau alkohol yang menyusunnya (Besari dkk, 1982).
2.4.1. Esterifikasi
Universitas sumatera utara
Reaksi esterifikasi adalah suatu reaksi antara asam karboksilat dan alkohol membentuk ester. Turunan asam karboksilat membentuk ester asam karboksilat. Ester asam karboksilat ialah suatu senyawa yang mengandung gugus –CO2R dengan R dapat berupa alkil
maupun aril. Esterifikasi dikatalisis asam dan bersifat dapat balik
(Fessenden dan Fessenden ,1986).
Menurut Besari dkk (1982), reaksi esterifikasi dapat dilakukan dengan reaksi-reaksi berikut ini: 1. Asam karboksilat ditambah dengan alkohol
O
O H3C
C
+
OH
H3C
C2H5OH
Asam asetat
etanol
C
H2O
+
OC2H5
etil asetat
air
2. Alkil halida ditambah garam dari suatu asam karboksilat O CH3I
O
AgOC
+
Metil Iodida
CH3
H 3C
garam argentum
C
OCH3
metil asetat
AgI
+
argentum iodida
3. Anhidrida asam ditambah dengan alkohol O CH3
C O
CH3
O
O
+ C2H5OH
CH3
C
C
+
CH3
C
OH
OC2H5
O
Anhidrida asetat
etanol
asam asetat
etil asetat
4. Asil halida ditambah dengan alkohol O
O H3C
C
Cl
Asil klorida
+ C2H5OH Etanol
H3C etil asetat
C
OC2H5
+
HCl
asam klorida
Universitas sumatera utara
5. Alkohol ditambah dengan amida O
O C2H5OH
Etanol
+ H3C
C
amida
NH3 +
NH2
H3C
OC2H5
C
amoniak etil asetat
Salah satu contoh dari reaksi pembuatan ester adalah reaksi esterifikasi antara hidroxylethyl albizia benth oil dengan anhidrida maleat dengan bantuan katalis HCl menghasilkan maleanised hydroxyethyl albizia benth oil amide. Dimana hidroxyethyl albizia benth oil merupakan hasil reaksi dari albizia benth oil dengan dietanolamina. Reaksi esterifikasi dilanjutkan terhadap maleanised hydroxyethyl albizia benth oil amide dengan penambahan anhidrida ftalat yang menghasilkan senyawa maleanised albizia benth oil polyesteramide, seperti reaksi berikut ini : (Akintayo et al,2012). O O
C O
R1
O
C O
R2
O
C
R3
Albizia Benth Oil
+
CH2 CH2 OH 3 HN CH2 CH2 OH
dietanolamina O C
H3C (CH2)3 CH2 CH CH CH2 CH CH CH2 (CH2)4 CH2 CH2
CH2 CH2 OH
+
N
O
CH2 CH2 OH
O
O
anhidrida maleat
Hidroksietil Albizia Benth Oil Amida (HEABOA) HCl O O
H3C (CH2)3CH2 CH CH CH2 CH CH CH2 (CH2)4 CH2 CH2 C N
O CH2 CH2 O
C
COOH
+
O
C
C
O
CH2 CH2 OH
anhidrida ftalat
Maleanised HEABOA
O CH2 CH2 O
C
COOH
O
H3C (CH2)3CH2 CH CH CH2 CH CH CH2 (CH2)4 CH2 CH2 C
Maleanised albizia benth oil poliesteramida (MA-ABOPEA)
N
CH2 CH2 O
C
COOH
O
Universitas sumatera utara
Gambar 2.4. Reaksi pembentukan maleanised albizia benth oil polyesteramide 2.5. Amida
Amida umumnya dibuat dengan jalan mereaksikan suatu klorida asam dengan amina, amonia, amina monosubstitusi atau amina disubstitusi. Pemberian nama senyawa amida yaitu dengan mengganti akhiran –oat atau –at dari asam karboksilat dengan –amida. Jika atom nitrogen suatu amida berikatan dengan gugus alkil atau aril, maka gugus yang berikatan pada amida ditunjukkan dengan N- (Riswiyanto,2009).
Bentuk
sederhana
dari
amida
O
sebagai
O
C
R
adalah
R
O
R
C
berikut:
C
N NH2 Amida sederhana
Gugus Amida
NHR Amida tersubstitusi
Gambar 2.5. Bentuk-Bentuk Amida (Fessenden dan Fessenden,1986).
Amida juga dapat dibuat dari reaksi ammonia atau amina dengan turunan asam karboksilat, ester terutama metil ester dan anhidrida asam. Jika ester digunakan sebagai bahan baku, terbentuk alkohol sebagai hasil samping reaksi. Jika digunakan anhidrida, hasil sampingnya adalah asam karboksil (Wilbraham,1992).
Amida siklik mempunyai nama khusus, yaitu diberi akhiran –laktam sebagai pengganti dari gugus lakton yang di dalam cincinnya mengandung atom nitrogen(Riswiyanto, 2009). .
Universitas sumatera utara
O
α
α β
NH
O
γ
NH ε
H3C β−butirolaktam
ε−kaprolaktam
Gambar 2.6. Contoh Amida Siklik
2.5.1. Reaksi Amidasi
Amida disintesis dari derivat asam karboksilat dan amonia atau amina yang sesuai. Reaksi pembuatan amida secara umum dapat digambarkan sebagai berikut: (Fessenden dan Fessenden,1986) O
R C Cl
R'2NH
klorida asam O
O
O
R'2NH RCNR'2
R CO CR anhidrida O
amida R'2NH
RCOR ester
Reaksi antara monoetanolamin dengan metil ester asam lemak untuk membentuk alkanolamida telah banyak dikembangkan untuk pembuatan Stearamida (amida asam lemak) yang banyak digunakan dalam kosmetik dan sabun kecantikan (Urata and Takaishi, 1998).
Apabila senyawa amina direaksikan dengan ester, reaksi akan terjadi pada suhu tinggi, tetapi sangat lambat sekali apabila dilakukan pada suhu rendah dan tanpa bantuan katalis basa Lewis seperti NaOCH3yang lebih kuat dari trietilamin. Reaksi amidasi antara amina dan ester dengan bantuan katalis NaOCH3 dapat berlangsung
Universitas sumatera utara
o
o
pada suhu 100 -120 C, sedangkan apabila tidak menggunakan katalismaka reaksi o
o
dapat berlangsung pada suhu 150 -250 C (Gabriel, 1984).
Pembuatan amida antara lain : 1. Reaksi asam karboksilat dengan amoniak OH
O
CH3
+
C
NH3
CH3
C
O
CH3
OH
C
OH
+
HOH
NH2
NH2
asetat amoniak
asetamida
asam air
2. Dalam perdagangan didapat dari garam amoniumnya dipanaskan pada temperatur 100 -200 oC O
O
CH3
100-200 oC
C
CH3
+
C
ONH4
H 2O
NH2
amonium asetat
asetamida
air
3. Dengan mereaksikan anhidrida asam dengan amoniak O
H3C
C
+
O H3C
O
O
H
H3C
NH2
CH3
+
C
C
OH
NH2
O
anhidrida asetat
amoniak
C
asetamida
asam asetat
4. Dengan menghidrolisa senyawa nitril, yakni pada reaksi sebelum terbentuknya asam karboksilat, terbentuk dahulu amida sebagai salah satu hasil antara. O
CH3 C
N
+
H2O
CH3
C NH2
Metil sianida
Air
asetamida
O
CH3 C
+
H2O
CH3
NH2
Asetamida
O C
+
NH3
OH
air
asam asetat
amoniak
Universitas sumatera utara
(Besari dkk, 1982)
2.5.2.Etanolamina
Etanolamina amoniak,
(NH2-(CH2)2-OH) mampu
merupakan
mengabsorpsi CO2
cairan yang higroskopis,
kental,
dan larut dalam air,
metanol
aseton.Etanolamina dikenal juga dengan nama 2-Aminoethanol,
berbau serta
Monoethanolamine,
Ethylolamine,β-Amino Ethyl alcohol dan β–Hydroxylethylamine. Etanolamina dapat digunakan untuk menghilangkan CO2, H2S dari gas alam ataupun gas lainnya. Etanolamina dapat juga digunakan sebagai sintesis pembuatan surfaktan (Anonimous,1976). Reaksi dari etilen oksida dengan amonia menghasilkan etanolamina yang digunakan untuk menghilangkan hidrogen sulfida dan karbon dioksida dan gas alam.
NH3
+
H2C
CH2 O
H2N-CH2-CH2OH Etanolamina
Gambar 2.7. Reaksi Pembuatan etanolamina (Bailey,1985).
2.5.3.Dietanolamina
Pada umumnya, dietanolamina berbentuk cairan kental, sedikit berbau amoniak dan larut dalam air, metanol, serta aseton. Dietanolamina diproduksi bersamaan dengan monoetanolamina dan trietanolamina melalui amonolisis etilen oksida. Dietanolamina dapat digunakan sebagai emulsifier, dalam pembuatan surfaktan, agen pendispersi, dalam bidang kosmetik dan juga dalam bidang farmasi (Anonimous,1976).
Universitas sumatera utara
Dietanolamina adalah senyawa yang terdiri dari gugus amina dan dialkohol. Dialkohol menunjukkan adanya dua gugus hidroksil pada molekulnya. Dietanolamina juga dikenal
dengan
nama
bis(hydroxyethyl)amine,
diethylolamine,
hydroxtdiethylamine,
diolamine dan 2,2-iminodiethanol.
NH3 + H2C
CH2
H2N-CH2CH2OH + HN-CH2CH2OH + HOH2CH2C-N CH2CH2OH
O
Amoniak Etilen Oksida
Etanolamina
Dietanolamina
CH2CH2OH CH2CH2OH
Trietanolamina
Gambar 2.8. Reaksi pembuatan dietanolamina (Bailey, 1985). Sifat-sifat dietanolamina adalah sebagai berikut : a. Rumus molekul
: C4H11NO2
b. Berat molekul
: 105,1364 g/mol
c. Densitas
: 1,090 g/cm3
d. Titik leleh
: 28ºC (1atm)
e. Titik didih : 268,8ºC (1atm) f.
Kelarutan
: H2O, alcohol, eter
Dietanolamina banyak digunakan dalam produk kosmetik dan detergen karena mampu menciptakan tekstur yang lembut dan foaming agent (Wikipedia,2007).
2.5.4. Alkanolamida
Alkanolamida adalah surfaktan bukan ionik dimana gugus hidroksil yang dimilikinya tidak cukup hidrofilik untuk membuat alkanolamida larut dalam air dengan sendirinya.
Universitas sumatera utara
Alkanolamida digunakan sebagai bahan pembusa (foom boosting)
dalam
pembuatan
shampoo (Nuryanto,2002).
Untuk membuat senyawa alkanolamida dengan menggunakan dietanolamina melalui reaksi amidasi langsung dengan trigliserida akan menghasilkan senyawa alkanolamida yang memiliki dua gugus hidroksi (poliol) seperti yang telah dilakukan oleh penelitian sebelumnya (Anasri, 2009).
Alkanolamida adalah surfaktan bukan ionik dimana gugus hidroksil yang dimilikinya tidak cukup hidrofilik untuk membuat alkanolamida larut dalam air dengan sendirinya. Alkanolamida digunakan sebagai bahan pembusa (foom boosting) dalam pembuatan shampoo.
Jenis alkanolamida yang paling penting adalah dietanolamida. Senyawa Netanol alkil amida adalah senyawa yang termasuk dalam golongan asam lemak yang dapat dimanfaatkan sebagai surfaktan dalam produk detergen, kosmetik dan tekstil. Senyawa ini dapat dibuat dengan mereaksikan asam lemak sawit destilat dengan senyawa yang mengandung gugus atom Nitrogen seperti alkanolamina (Nuyanto, dkk, 2002). Sifat kimia dari suatu senyawa alkanolamida sangat bervariasi, tergantung dari panjang cincin hidrokarbon dan sifat substituen pada atom nitrogen (Bilyk et al, 1992).
2.5.5. Monoetanolamida
Monoetanolamida asam lemak memiliki banyak kegunaan khususnya dalam detergen dan kosmetik. Fungsi utama dari monoetanolamida adalah sebagai penstabil busa, meningkatkan viskositas dan emulsifier. Secara komersial metil ester asam lemak atau trigliserida dengan monoetanolamina dapat menghasilkan monoetanolamida pada temperatur dan tekanan tetentu seperti gambar 2.3 berikut (Rahman, 2003) :
Universitas sumatera utara
O O
O
O
C O
R1
C O
R2 +
C
R3
OH O 3 H2N
H2C
H2C
OH
R1, R2 dan R3
C
CH2 CH2 OH
+
N
OH
H
Trigliserida
Monoetanolamina
Monoetanolamida
OH
Gliserol
Gambar 2.9. Reaksi Pembentukan Monoletanolamida (Hughes and Lew, 1970)
2.5.6. Dietanolamida
Dietanolamida pertama kali diperoleh dengan mereaksikan dua mol dietanolamina dengan satu mol asam lemak. Senyawa ini diberi nama kritchevsky sesuai dengan nama penemunya. Bahan baku yang digunakan dalam produksi dietanolamida dapat berupa asam lemak, trigliserida atau metil ester. Dietanolamida biasanya diproduksi secara kimia konvensional pada temperature 150oC selama 6-12 jam (Herawan,1999).
Berikut merupakan reaksi pembuatan dietanolamida: O O
C
R1
OH
O
O
CH2 CH2 OH O
C
R2 + 3HN
O O
C
R1, R2 dan R3 CH2 CH2 OH
C
CH2 CH2 OH
+
N
OH
CH2 CH2 OH OH
R3
trigliserida dietanolamina dietanolamida Gambar 2.10. Reaksi pembuatan dietanolamida(Hugles and Lew, 1970).
gliserol
Universitas sumatera utara
2.6. Anhidrida Asam
Anhidrida asam berasal dari dua asam karboksilat yang melepaskan satu molekul air. Anhidrida berarti tanpa air. Anhidrida dinamai dengan menambahkan kata anhidrida di depan nama asamnya. Anhidrida dari asam monokarboksilat berwujud cair, sedangkan asam dikarboksilat dan asam karboksilat aromatik berwujud padat (Wilbraham dan Matta, 1992).
O O CH3COCCH3 Gambar 2.11. Anhidrida Asam
IUPAC
: anhidrida asam etanoat
Trivial
: anhidrida asam asetat
(Fessenden dan Fessenden, 1986).
Asam anhidrida lebih reaktif dibandingkan dengan ester, tetapi reaksinya dengan nukleofil kurang reaktif dibandingkan dengan asil halida. Air menghidrolisis anhidrida kembali menjadi asam. Reaksinya dengan alkohol menghasilkan ester, sedangkan dengan amonia menghasilkan asam (Hart, 1990).
2.6.1. Tatanama Anhidrida
Anhidrida dinamai dengan menambahkan kata anhidrida di depan nama asamnya. Salah satu anhidrida asam ialah anhidrida asetat : O H3C
C
O O
C
Anhidrida asetat (td 139,5oC)
CH3
(Wilbraham dan Matta, 1992).
Universitas sumatera utara
2.6.2. Pembuatan Anhidrida
Dengan sedikit kekecualian, anhidrida asam tidak dapat dibentuk langsung dari asam karboksilat induknya, tetapi harus dibuat dari derivat asam karboksilat yang lebih reaktif. Satu jalur ke anhidrida ialah dari klorida asam dan suatu karboskilat.
R-C-Cl
-
+
O
O
O
O
O-C-R'
R-C-O-C-R'
suatu klorida asam suatu ion karboksilat
+
Cl-
suatu anhidrida
Jalur lain pembuatan anhidrida ialah dengan mereaksikan asam karboskilat dan anhidrida asetat. Suatu reaksi reversible terjadi antara suatu asam karboskilat dan suatu anhidrida. Letak kesetimbangan dapat digeser ke kanan dengan menyuling asam asetat segera setelah asam ini terbentuk (Fessenden dan Fessenden, 1986).
2.6.3. Reaksi Anhidrida
Beberapa asam dikarboksilat tertentu mudah melepas air dalam pemanasan apabila dapat membentuk cincin beranggota lima atau enam. Misalnya : O
O
C OH
H2C H2C
OH C O
Asam suksinat
kalor
H2C
C O
H2C
H2O
C O
anhidrida suksinat
air
Universitas sumatera utara
O
O
C
C
OH
kalor
H2O
O
OH C
C
O
O
Asam ftalat
anhidrida ftalat
air
Anhidrida asam dari asam monokarboksilat berwujud cair, sedangkan asam dikarboksilat dan asam karboksilat aromatik berwujud padat (Wilbraham dan Matta, 1992).
Reaksi pembuatan anhidrida asam umumnya berlangsung antara asil klorida dengan garam dari asam karboksilat. Sifat kimia anhidrida asam sama dengan klorida asam, namun anhidrida bereaksi sedikit lebih lambat daripada klorida asam. Anhidrida bereaksi dengan air menghasilkan asam, dengan amina menjadi amida, dengan alkohol membentuk ester, dan dengan LiAlH4 menghasilkan alkohol primer. O
O
C R
C O
R
anhidrida asam
H2O
R'OH
NH3
LiAlH4
O
O
O
O
C
C
C
C
R
OH asam
R
NH2 amida
R
OR' ester
R
OH LiAlH4 C H
aldehida
R
H H
alkohol primer
Gambar 2.12 Reaksi-reaksi Anhidrida Asam (Riswiyanto, 2009)
Universitas sumatera utara
2.6.4 Anhidrida Ftalat
Anhidrida ftalat disebut juga 1,3-Isobenzofurandione. Dengan rumus molekul C8H4O3, berat molekul 148,11 dan titik lebur 130,8oC. Larut dalam alkohol. O
O
O
Gambar 2.13. Anhidrida Ftalat (Anonimous, 1967)
2.7.Surfaktan
Surfaktan atau surface active agent merupakan senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan air. Molekul surfaktan apa saja mengandung suatu ujung hidrofobik (satu rantai hidrokarbon atau lebih) dan suatu ujung hidrofilik (biasanya, namun tidak harus, ionik). Jumlah hidrokarbon dari suatu molekul surfaktan harus mengandung 12 atau lebih atom karbon agar efektif.
O
Ekor hidrofobik
Ekor hidrofilik
Gambar 2.14. Lambang Umum Surfaktan (Fessenden dan Fessenden,1986). Berdasarkan gugus hidrofiliknya, surfaktan diklasifikasikan menjadi 4 golongan yaitu (Rosen,2004) :
a. Surfaktan anionik -
Jenis surfaktan yang paling besar
-
Tidak bereaksi dengan jenis surfaktan lain
Universitas sumatera utara
-
Sensitif terhadap air sadah atau hard water. Derajat sensitifitasnya : asam karboksilat > pospat > sulfat (sulfonat).
-
Rantai pendek polioksietilen antara gugus anionik dan hidrokarbon meningkatkan kemampuan untuk bereaksi terhadap garam.
-
Rantai pendek polioksipropilen antara gugus anionik dan hidrokarbon meningkatkan kelarutan dalam pelarut organik.
-
Jenis sulfat mudah terhidrolisa oleh asam-asam dalam proses autokatalitik.
Contohnya adalah
-
Sabun karboksilat
RCOO-
-
Sulfonat
RSO3-
-
Sulfat
RO SO3-
-
Phospat
ROPO(OH)2O-
b. Surfaktan kationik -
Jenis surfaktan yang banyak jumlahnya setelah anionik dan nonionik.
-
Pada umunya tidak bereaksi dengan jenis anionik.
-
Mempunyai sifat indeks bias yang lebih tinggi dibanding surfaktan jenis lain.
-
Mempunyai sifat adsorpsi permukaan yang baik . Contohnya adalah
-
Heksa decil trimetilamonium bromida CH3(CH2)15N+(CH3)3Br-
-
Dodecilamina hidroklorida
CH3(CH2)11NH3+Cl-
c. Surfaktan non-ionik -
Merupakan surfaktan kedua terbesar.
-
Dapat bereaksi dengan semua jenis surfaktan.
-
Sensitif terhadap air sadah.
-
Berbeda dengan surfaktan ionik, sifat fisik-kimia surfaktan ini tidak terpengaruh oleh penambahan elektrolit.
-
Sifat fisik-kimia senyawa etoksilat sangat tergantug pada temperatur. Contonya adalah :
Universitas sumatera utara
-
Polioksietilen-p-tertocyl phenyleter C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H
d. Surfaktan ampoterik ( Zwitter ion) Surfaktan zwitter ion mengandung muatan yang berbeda dan dapat membentuk surfaktan amfoter. Perubahan muatan terhadap pH pada surfaktan ampoterik mempengaruhi pembentukan busa, pembasahan, sifat detergen dan lainnya. Contohnya adalah : N-Dodesil-N,N-Dimetil
C12H25N+(CH3)2CH2COO- ( Porter, 1994).
Senyawa yang mengandung bagian hidrofilik dan hidrofobik, umumnya disebut sebagai zat amphiphilic. Keseimbangan hidrofilik-lipofilik (HLB = hidrophilic-lipophilic balance) dari suatu zat amphiphilic cukup penting dalam fenomena kelarutan dan emulsifikasi (Winsor, 1956).
Nilai HLB dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
HLB = 20 1
S A
Dimana S adalah bilangan penyabunan dan A adalah bilangan asam (Martin, 1960).
Griffin (1949), merancang sebuah skala sembarang nilai sebagai ukuran keseimbangan hidrofilik-lipofilik (HLB = Hydrophilic-Lipophilic Balance) dari zat aktif permukaan. Dengan sistem nomor ini, kemungkinan untuk membuat berbagai rentang HLB yang optimal untuk setiap kelas surfaktan dapat dilihat pada gambar berikut:
Universitas sumatera utara
