SKRIPSI
SINTESIS N-(3-BROMOFENIL)PIRAZINA-2KARBOKSAMIDA DAN N-(4BROMOFENIL)PIRAZINA-2-KARBOKSAMIDA DENGAN METODA YAMAGUCHI FIRST AMBAR WATI NRP. 1412 100 087 Dosen Pembimbing Prof. Mardi Santoso, Ph.D. JURUSAN KIMIA Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016
FARHANAH
FINAL PROJECT
SYNTHESIS OF N-(3-BROMOPHENYL)PIRAZINE-2CARBOXAMIDE AND N-(4BROMOPHENYL)PIRAZINE-2-CARBOXAMIDE USING YAMAGUCHI METHOD FIRST AMBAR WATI NRP. 1412 100 087 Supervisor Prof. Mardi Santoso, Ph.D. CHEMISTRY DEPARTMENT Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2016
FARHANAH NRP. 1409 100 021
SINTESIS N-(3-BROMOFENIL)PIRAZINA-2KARBOKSAMIDA DAN N-(4BROMOFENIL)PIRAZINA-2-KARBOKSAMIDA DENGAN METODA YAMAGUCHI
SKRIPSI
Disusun sebagai Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana pada Program Studi S-1 Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Oleh :
First Ambar Wati NRP. 1412 100 087 Surabaya, 12 Februari 2016
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2016
iii
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat ALLAH SWT yang telah memberikan taufik, serta hidayahNya sehingga Tugas Akhir yang berjudul “SINTESIS N-(3-BROMOFENIL)PIRAZINA2-KARBOKSAMIDA DAN N-(4BROMOFENIL)PIRAZINA-2-KARBOKSAMIDA DENGAN METODA YAMAGUCHI” dapat diselesaikan. Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Mardi Santoso, Ph.D, selaku dosen pembimbing atas waktu, bimbingan, motivasi, nasehat, dan semua ilmu yang bermanfaat selama penyusunan Tugas Akhir. 2. Prof. Dr. Taslim Ersam, selaku Kepala Laboratorium Kimia Bahan Alam dan Sintesis Jurusan Kimia FMIPA ITS atas bantuan, arahan, motivasi, dan nasehat selama Tugas Akhir. 3. Prof. Dr. Didik Prasetyoko, M.Sc selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam ITS. 4. Dr.Ir. Endah Mutiara Marhaeni Putri, M.Si selaku dosen wali yang telah memberikan bantuan, arahan, dan semangatnya selama masa perkuliahan di Jurusan Kimia FMIPA ITS. 5. Lidya Tumewu, M.Farm, Apt. dari Institute of Tropical Disease (ITD) Universitas Airlangga atas bantuan analisa dengan Spektrofotometer NMR. 6. Kaliawan, S.T., dari Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang atas bantuan analisa Spektrometer Massa (ESI). 7. Ibu, Kakek, Nenek, Adik dan keluarga atas dukungan, do’a serta semangat yang tiada henti. 8. Teman-teman keluarga besar Lab. NPCS, keluarga besar HIMKA RANGERS, keluarga External Affair HIMKA, keluarga PSDM Ranger, keluarga ‘anak bapak’, keluarga 7 ikan , keluarga IKAHIMKI, semua teman-teman
viii
terdekat, dan semua teman-teman yang saya sayangi dan menyayangi saya yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu. Terima kasih atas segala bentuk perhatian, do’a, bantuan dan semangatnya dalam membantu penulis selama penyusunan naskah Skripsi. 9. Teman-teman yang telah berjuang bersama sejak masuk kuliah, SPECTRA, terima kasih karena tetap bersama, selalu menyemangati, saling mendoakan dan sebagainya. 10. Berbagai pihak yang membantu pelaksanaan dan penyusunan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari Tugas Akhir ini jauh dari kesempurnaan. Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini mampu memberikan konstribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan serta memberi inspirasi bagi pembaca untuk pengembangan lebih lanjut.
Surabaya, 12 Februari 2016
Penulis
ix
DAFTAR ISI i
HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN
iv vi vii
viii x xii
xiv xv 1 1 5 6
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang 1.2 Perumusan masalah 1.3 Tujuan penelitian BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Asam pirazina-2-karboksilat (15) 2.2 2,4,6-Triklorobenzoil klorida (13) 2.3 4-Dimetilaminopiridin (14) 2.4 Trietilamina (21) 2.5 3-Bromoanilina (16) 2.6 4-Bromoanilina (17) 2.7 Tetrahidrofuran 2.8 Pirazina-2-karboksamida (3) 2.9 Pemisahan dan pemurnian hasil sintesis 2.10 Identifikasi struktur hasil sintesis 2.10.1 Spektroskopi Inframerah 2.10.2 Spektroskopi resonansi magnetik inti (NMR)
x
7 7 7 8 8 9 9 9 9 10 12 12 14
2.10.3 Spektroskopi massa (ESI) BAB III. METODOLOGI 3.1 Alat dan bahan 3.1.1 Alat 3.1.2 Bahan 3.2 Prosedur penelitian 3.2.1 Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-
16 19 19 19 19 20 20
karboksamida (18) 3.2.2 Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-
karboksamida (19)
21
BAB IV. PEMBAHASAN 4.1 Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) 4.2 Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19)
23
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
43 43 43
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN BIODATA PENULIS
45 51
23 33
59
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 4.1 Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Sintesis turunan pirazina-5-kloro-24 karboksamida (10-12) Sintesis 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) 8 Sintesis 5-kloro-N-(klorofenil)pirazina-2- 10 karboksamida (22) 16 Skema alat spektrometer NMR Diagram penyemprotan larutan pada MS (ESI) 17 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(323 bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(324 bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18), setelah penambahan asam pirazina-2karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida (13) yang pertama. Hasil pemantauan KLT sintesis N-(325 bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) setelah setelah penambahan asam pirazina-2karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida (13) yang kedua. Hasil uji KLT hasil pemurnian N-(326 bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dengan kromatografi kolom gravitasi Hasil uji kemurniann N-(3- 26 bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) hasil sintesis Spektra 1H NMR N-(3-bromofenil)pirazina-2- 28 karboksamida (18) hasil sintesis menggunakan katalis asam sulfat Spektra 13C NMR N-(4-bromofenil)pirazina29 2-karboksamida (18) hasil sintesis
xii
Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12
Gambar 4.13
Gambar 4.14
Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18
Spektra IR N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) hasil sintesis Spektra massa N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) hasil sintesis Mekanisme reaksi pembentukan Nfenilpirazina-2-karboksamida (18-19) Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19), setelah penambahan asam pirazina-2karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida (13) yang pertama Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19), setelah penambahan asam pirazina-2karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida (13) yang kedua Hasil uji kemurnian KLT N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) hasil sintesis Spektra 1H NMR N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) hasil sintesis Spektra 13C NMR N-(4-bromofenil)pirazina2-karboksamida (19) hasil sintesis Spektra IR N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) hasil sintesis Spektra massa N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) hasil sintesis
xiii
30 31 32 33 34
35
36
37 38 40 41
DAFTAR TABEL Tabel 1.1
Nilai MIC (µg/mL) (µmol/L) senyawa (11) dan (12) terhadap Mycobaceterium tuberculosis H37RV
Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 4.1
Data Serapan IR Data Pergeseran Kimia pada 1H-NMR Data Pergeseran Kimia pada 13C-NMR
Tabel 4.2
Perbandingan data 1H-NMR senyawa hasil sintesis (18-19) Perbandingan data 13C-NMR senyawa hasil sintesis (18-19)
xiv
4
13 15 15 39 39
DAFTAR LAMPIRAN A. Skema kerja
51
1. Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) 2. Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) B. Perhitungan 1. Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-
karboksamida (18) 2. Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19)
xv
51 53 55 55 56
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tuberkulosis (TB) adalah penyakit menular yang disebabkan oleh Mycobacterium tuberculosis dan merupakan salah satu ancaman global (Kratky dkk, 2013). Bakteri ini dapat menyerang beberapa organ, terutama paru-paru (Kementerian Kesehatan Republik Indonesia, 2015). Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) (2014) menyatakan bahwa diperkirakan ada 9 juta penderita tuberkulosis, 1,5 juta meninggal dan 360 ribu di antaranya adalah penderita HIV. Kasus tuberkulosis terbesar ditemukan di Asia yakni sekitar 56%. Indonesia menduduki peringkat ke lima didunia dengan jumlah penderita tuberkulosis sebesar 410.000-520.000 dan jumlah kematian sebesar 36.000 pada tahun 2013. Menteri Kesehatan RI menyatakan bahwa Indonesia memiliki kemajuan luar biasa dalam pengelolaan program pengendalian TB yang efektif, yakni sejak strategi penggunaan DOTS (Directly Observed Treatment Shortcourse) atau strategi pengobatan jangka pendek dengan tingkat keberhasilan pengobatan TB lebih dari 90% dan tingkat deteksi kasus TB baru di atas 70% yang secara konsisten telah tercapai (Departemen Kesehatan, 2013). Strategi DOTS berisi lima komponen yang dua diantaranya menunjukkan pengobatan dengan menggunakan Obat Anti Tubekulosis (OAT) (PMK RI, 2013) Obat Anti Tubekulosis (OAT) lini pertama yang digunakan untuk pengobatan adalah: isoniazid (H) (1), rifampisin (R) (2), pirazinamida (Z) (3), streptomisin (S) (4) dan ethambutol (E) (5). Kelima obat tersebut aktif terhadap bakteri, tetapi efektifitasnya perlahan berkurang akibat resistensi bakteri terhadap obat tersebut (Evangelopoulos dkk, 2014). Resistensi terhadap obat adalah masalah kesehatan masyarakat yang serius. Hal ini menyebabkan terjadinya kasus multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB) atau resisten obat ganda atau yang tidak responsif minimal terhadap isoniazid (1) dan rifampisin (2)
1
2 dengan atau tanpa OAT lini pertama lainnya (Chen dkk, 2015). Masalah yang paling ditakuti adalah adanya resistensi terhadap seluruh obat TB (TDR-TB) dan kasus pertama tercatat di India (Jandourek dkk, 2014). HO O
H OH OH
O OH
O NH
O
O N
NH2
N
O
N H
O
(1)
N
N
OH O
O
(2)
H3C OH
HO
HO
HO
O
N
O HO
O
NH2
HO H2N OH
N NH2
N
N HO
HN
CH3
(4)
(3)
NH2
H2N
HO N
H N
CH3
H3C
N H
(5) OH
N
(6)
Pirazina (6) dan turunannya digunakan sebagai obat antivirus, anti kanker dan anti mikobakterial (Manzeera, 2013). Pirazinamida (PZA) (3) adalah salah satu OAT lini pertama yang merupakan komponen penting dalam fase intensif pengobatan jangka pendek pada pendertia tuberkulosis. PZA (3) mampu
3 bekerja dalam lingkungan asam dan memiliki sinergi yang baik dengan rifampicin (1) (Dolezal dkk, 2011). Servusova dkk (2013) berhasil mensintesis senyawasenyawa anti TBC dengan bahan dasar asam 5-hidroksipirazina2-karboksilat (7) sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 1.1. Reaksi asam 5-hidroksipirazina-2-karboksilat (7) dengan tionil klorida diperoleh asil klorida (8), yang direaksikan dengan nukleofil amina (9-10) dan trietilamina dalam aseton sehingga diperoleh pirazina-5-kloro-2-karboksamida (11-12). Reaksi berjalan dalam dua tahap. Hasil menunjukkan bahwa Nfenilpirazina-2-karboksamida (11) memiliki aktifitas antimikobakterial yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan Nbenzilpirazina-2-karboksamida (12). N-(4-bromofenil)-5kloropirazina-2-karboksamida (11f) memiliki MIC 3,13 µg/mL sedangkan N-(4-bromobenzil)-5-kloropirazina-2-karboksamida (12f) memiliki MIC 12,5 µg/mL. Selain itu, adanya subtituen bromo pada N-(4-bromofenil)-5-kloropirazina-2-karboksamida (11f) dan N-(4-bromobenzil)-5-kloropirazina-2-karboksamida (12f) menyebabkan senyawa (11f) dan (12f) lebih aktif terhadap Mycobacterium tuberculosis dibandingkan pirazinamida (3) yang memiliki MIC 12,5-25 µg/mL dan dapat dilihat pada Tabel 1.1. MIC (minimum inhibitory concentration) adalah konsentrasi terendah antimikroba dalam menghambat pertumbuhan mikroorganisme.
4 O
O
N
N OH
Cl SOCl2
HO
N
DMF, toluena
Cl
N
(8)
(7)
H2N
TEA, Aseton
a. R = 2-Cl, b. R = 3-Cl, c. R = 2,4-OCH3 d. R = 2-F e. R = 3-NO2 f. R = 4-Br Cl
n R
n = 0 (9) n = 1 (10) O R
N N H
N
n
n = 0 (11) n = 1 (12)
Gambar 1.1 Sintesis turunan pirazina-5-kloro-2-karboksamida (11-12) Tabel 1.1 Nilai MIC (µg/mL) (µmol/L) senyawa (11) dan (12) terhadap Mycobaceterium tuberculosis H37RV MIC (µg/mL) MIC (µg/mL) Senyawa Senyawa (µmol/L) (µmol/L) 0,78 (3) 25 (89) (11a) (12a) 3,13 (12) 25 (89) (11b) (12b) >100 >100 (11c) (12c) 6,25 (25) 25 (94) (11d) (12d) 3,13 (11) >100 (11e) (12e) 3,13 (10) 12,5 (38) (11f) (12f) PZA (3) 12,5-22,5 (102-203) Metode Yamaguchi pertama kali digunakan Inanaga dkk (1979) untuk sintesis laktona dan ester rantai panjang. Kawanami dkk (1981) mensintesis S-ester tiokarboksilat yang melibatkan
5 reaksi antara asam karboksilat, tiol, trietilamina, pereaksi Yamaguchi (13) dan DMAP (14). Sebagai kesinambungan dari percobaan sebelumnya untuk pengembangan senyawa-senyawa anti tuberkulosis, dilakukan pengembangan sintesis senyawa-senyawa berdasarkan modifikasi struktur PZA (3). Pada penelitian ini, asam pirazina-2karboksilat (15) diubah menjadi anhidrida menggunakan 2,4,6triklorobenzoil klorida (pereaksi Yamaguchi) (13) karena harganya yang lebih murah dibandingkan tionil klorida yang cukup mahal. Pereaksi ini tetap efektif dalam pembentukan anhidrida yang kereaktifannya hampir sama dengan asil klorida (8). Anhidrida kemudian direaksikan dengan senyawa turunan anilina, yakni 3-bromoanilina (16), 4-bromoanilina (17) dengan katalis 4-dimetilaminopiridina (14). Produk yang dihasilkan merupakan senyawa N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dan N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) dan yang dapat digunakan sebagai obat anti tuberkulosis. Cl
O
O N Cl
Cl
Cl
N
OH
N
N
(14)
(13)
(15)
Br
NH2
(16)
Br
NH2
(17)
1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan uraian di atas maka permasalahan yang diangkat dalam penelitian adalah apakah pirazina-2-karboksamida (3) berupa N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dan N(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) dapat disintesis dari
6 asam pirazina-2-karboksilat (15) dengan menerapkan metode Yamaguchi? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian adalah untuk menerapkan metode Yamaguchi sebagai alternatif sintesis pirazina-2-karboksamida berupa berupa N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dan N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19).
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Asam pirazina-2-karboksilat (15) Asam pirazina-2-karboksilat (15) berbentuk serbuk padat putih tidak berbau, memiliki rumus molekul C5H4N2O2. Senyawa ini juga dikenal dengan nama asam pirazinoat. Asam pirazina-2karboksilat (15) memiliki massa molekul 124,1 g/mol dan titik leleh 222-225ºC (Fishersci, 2015). Asam pirazina-2-karboksilat (15) berperan sebagai senyawa antimikrobia intraselular aktif (Zimic dkk, 2012). Zhang dkk (2003) melaporkan bahwa asam pirazina-2-karboksilat (15) merupakan asam lemah (pKa 2,9) yang bertindak sebagai senyawa yang menghancurkan membran bakteri (Lu dkk, 2011; Fernandes dkk, 2014). 2.2 2,4,6-Triklorobenzoil klorida (13) 2,4,6-Triklorobenzoil klorida (13) berbentuk cairan berwarna kuning dengan massa molekul relatif 243,89 g/mol, titik didih 107-108ºC, dan massa jenis 1,561 g/cm3. Senyawa ini larut dalam hampir semua pelarut organik (Ewin dan Pertusati, 2013). 2,4,6-Triklorobenzoil klorida (13) digunakan pertama kali oleh Yamaguchi dkk (1979) untuk mensintesis laktona cincin besar sehingga senyawa ini dikenal dengan pereaksi Yamaguchi. Kawanami dkk (1981) mensintesis S-ester tiokarboksilat yang melibatkan pereaksi Yamaguchi, asam karboksilat, tiol, trietilamina dan DMAP (14). Dhimitruka dan Santalucia Jr. (2005) selanjutnya melaporkan pemanfaatan reaksi Yamaguchi untuk sintesis inhibitor asam aspartat Lux-S. Seebach dan Sutter (1983) melaporkan bahwa pereaksi Yamaguchi (13) dapat disintesis dari 1,3,5-triklorobenzena (20) sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.3
7
8 Cl
Cl
BuLi
OH
CO2 Cl
Cl
(20)
Cl
O
O
SOCl2
Cl
Refluks, 24 jam Cl
Cl
Cl
Cl
(13)
Gambar 2.1 Sintesis 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) 2.3 4-Dimetilaminopiridin (14) 4-Dimetilaminopiridin atau DMAP (14) berbentuk padatan kristal putih dengan massa molekul relatif sebesar 122,17 g/mol. Senyawa ini memiliki rumus molekul C7H10N2, titik didih 162ºC, dan titik leleh 110ºC (Sciencelab, 2013). DMAP (14) merupakan basa nukleofilik (pKa 9,70) yang 10.000 lebih aktif dalam mempercepat reaksi asilasi dibandingkan piridina (pKa 5,29), karena gugus dimetilamino (Hofle dkk, 1978). DMAP (14) mudah didapat dengan harga yang terjangkau, Sehingga DMAP (14) secara luas digunakan sebagai katalis (Berry dkk, 2001). 2.4 Trietilamina (21) Trietilamina atau TEA (21) berbentuk cairan jernih yang berbau sangat kuat. Senyawa dengan rumus molekul (CH3CH2)3N ini memiliki massa molekul relatif sebesar 101,1 g/mol dengan titik didih dan titik leleh adalah 89,7ºC dan -115ºC. Trietilamina (21) larut dalam air, metanol dan dietil eter (Sciencelab, 2013). Trietilamina (21) digunakan sebagai akseptor asam dalam sintesis organic. Trietilamina (21) mudah didapat, murah dan mudah dipisahkan dengan cara distilasi. Garam hidroklorida dan hidrobromida dari TEA (21) tidak larut dalam pelarut organik, seperti dietil eter sehingga dapat dipisahkan dari hasil sintesis dengan filtrasi sederhana (Sorgi, 2001).
9
N
(21)
2.5 3-Bromoanilina (16) 3-Bromoanilina (16) berbentuk cairan jernih hingga berwarna kuning. Massa molekul relatif 3-bromoanilina (16) adalah 172,03 g/mol, titik didih dan titik leleh 3-bromoanilina (16) adalah 251ºC dan 17ºC. Senyawa ini tidak larut dalam air tetapi larut dalam eter dan alkohol (Spectrumchemical, 2014). 2.6 4-Bromoanilina (17) 4-Bromoanilina (17) berbentuk padatan kristal berwarna putih dan berbau agak manis (sweetish). Massa molekul relatif dan titik leleh 4-bromoanilina (17) adalah 172,03 g/mol dan 66ºC. Senyawa ini tidak larut dalam air dingin (Sciencelab, 2013). 2.7 Tetrahidrofuran Tetrahidrofuran (THF) memiliki rumus molekul C4H8O dan massa molekul relatif 72,11 g/mol. THF berbentuk cairan jernih dan berbau seperti eter atau fruity. Titik didih dan massa jenis THF adalah 65ºC dan 0,8892 g/cm3 (Sciencelab, 2013). THF merupakan pelarut ramah lingkungan yang relatif tidak beracun dan larut dalam air dalam kondisi tertentu (Cai, 2013). 2.8 Pirazina-2-karboksamida (3) Pirazina (6) adalah salah satu senyawa heterosiklik yang merupakan basa lemah dibandingkan dengan piridina akibat efek induksi atom nitrogen yang kedua. Beberapa turunan pirazina (6) telah digunakan sebagai antioksidan, antimikobakteria dan anti auksin (Dolezal dkk, 2008). Pirazina-2-karboksamida atau pirazinamida (3) merupakan salah satu turunan pirazina (6) yang banyak
10 dilaporkan memiliki potensi sebagai senyawa antimikobakteri. Servusova dkk (2013) berhasil mensintesis 5-kloro-N-(2klorofenil)pirazina-2-karboksamida (22) sebagai senyawa antimikobakteri yang memiliki MIC 0,78 µg/mL terhadap Mycobacterium tuberculosis H37Rv (Servusova dkk, 2015). Sintesis 5-kloro-N-(2-klorofenil)pirazina-2-karboksamida (22) digambarkan pada Gambar 2.3. O
O N
N OH
HO
Cl
SOCl2, DMF, toluena N
Cl
N
Cl H2N
TEA, aseton
Cl O N N H
Cl
N
(22)
Gambar 2.2 Sintesis 5-kloro-N-(2-klorofenil)pirazina-2karboksamida (22) 2.9 Pemisahan dan pemurnian hasil sintesis Reaksi-reaksi senyawa organik memungkingkan diperoleh hasil sintesis yang tidak murni akibat adanya hasil samping dan masih terdapat pereaksi yang belum bereaksi. Proses pemisahan dan pemurnian dilakukan untuk menghilangkan pengotor tersebut. Pemisahan hasil sintesis dapat dilakukan dengan beberapa metode (Furniss dkk, 1989). Filtrasi atau penyaringan adalah teknik pemisahan padatan dari campurannya sehingga didapatkan endapan (residu) dan larutan (filtrat). Teknik filtrasi yang umum digunakan adalah menggunakan kertas saring
11 yang ditempatkan pada corong, sehingga larutan ditarik turun oleh gravitasi melalui kertas saring dan padatan tertinggal pada kertas saring (Pavia dkk, 2001). Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak zat yang diinginkan tanpa melarutkan zat yang lainnya (Sulihono dkk, 2012). Prinsip ekstraksi adalah distribusi komponen campuran terhadap dua pelarut yang tak saling larut (Gilbert dan Martin, 2010; Skoog dkk, 2013). Ekstraksi dapat dilakukan dengan corong pisah (Zhang, 2007). Kromatografi adalah suatu metode pemisahan yang didasarkan pada distribusi senyawa antara dua fasa yakni fasa gerak dan fasa diam. Proses pemisahan pada kromatografi tergantung pada kemampuan senyawa teradsorb pada fasa diam dan kelarutannya terhadap fasa gerak (Pavia, 2001). Kromatografi lapis tipis adalah salah satu teknik kromatografi menggunakan adsorben (fase diam) berupa lempeng kaca atau plat aluminium atau plastik yang terlapisi fasa diam seperti silika gel (Sherma, 1991; Mukhriani, 2014). Pengerjaan kromatografi lapis tipis dapat dilakukan dalam beberapa tahap. Tahap pertama, larutan sampel ditotolkan pada plat KLT, Kemudian pelarut pembawa dari larutan sampel diuapkan sehingga meninggalkan sampel dalam bentuk spot atau pita di plat KLT. Plat selanjutnya ditempatkan dalam wadah tertutup yang berisi pelarut dengan (fasa gerak). Pelarut bergerak vertikal ke atas sepanjang plat KLT sehingga komponenkomponen dari sampel berjalan dengan laju yang berbeda akibat interaksinya dengan lapisan silika pada plat KLT (fasa diam) dan pergerakan pelarut (fasa gerak). Pelarut yang tersisa pada plat KLT selanjutnya diuapkan dan didapatkan spot atau noda. Kromatogram sampel dapat dicirikan dengan jumlah dan lokasi spot atau noda yang dihasilkan. Sampel dapat diidentifikasi dengan membandingkan kromatogram sampel dengan kromatogram pembanding (Striegell dan Hill, 1996). Noda pada plat KLT dapat ditampakkan dengan menggunakan sinar UV dan
12 uap iod. KLT juga sering digunakan untuk memantau reaksi dan mengidentifikasi pembentukan hasil reaksi dalam sintesis organik (Dillon, 2012). Jenis kromatografi yang lain adalah kromatografi kolom yang menggunakan silika gel dalam kolom sebagai fasa diam dan pelarut sebagai fase gerak. Sampel yang dimurnikan ditempatkan pada ujung kolom. Pelarut (eluen) kemudian dialirkan secara kontinu ke dalam kolom. Eluen melalui kolom dengan adanya gravitasi pada kromatografi kolom gravitasi. Molekul-molekul senyawa akan dibawa ke bagian bawah kolom dengan kecepatan yang berbeda-beda. Cairan yang keluar dari kolom ditampung dan diuji dengan KLT untuk mengetahui hasil pemisahannya (Kristanti dkk, 2006). Uji titik leleh digunakan untuk mengidentifikasi dan mengetahui kemurnian senyawa. Pengujian dilakukan dengan menempatkan sejumlah kecil bahan yang dipanaskan perlahanlahan dalam alat khusus yang dilengkapi dengan termometer atau termokopel, koil pemanas dan lensa pembesar untuk mengamati sampel. Titik leleh menunjukkan kemurnian senyawa. Senyawa organik murni umumnya memiliki titik leleh yang tajam dengan rentang tidak melebihi sekitar 0,5°C (Pavia dkk, 2001; Furniss, 1989). 2.10 Identifikasi Struktur Hasil Sintesis 2.10.1 Spektroskopi Inframerah Sinar inframerah memiliki bilangan gelombang sekitar 12.800-10 cm-l dan panjang gelombang 0,78-1000 µm. Spektra IR dibagi menjadi tiga wilayah yakni inframerah dekat dengan panjang gelombang 0,78- 2,5 µm (bilangan gelombang 128004000 cm-1), inframerah pertengahan dengan panjang gelombang 2,5- 50 µm (bilangan gelombang 4000- 200 cm-1) dan inframerah jauh dengan panjang gelombang 50- 1000 µm (bilangan gelombang 200- 10 cm-1). Panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk identifikasi gugus fungsi senyawa organik
13 terletak pada daerah inframerah pertengahan dengan panjang gelombang 2,5- 15 µm (Skoog dkk, 2013) Molekul cenderung tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi ketika menyerap radiasi inframerah yang memiliki frekuensi yang sesuai. Perubahan energi ketika mengadsorbsi sinar inframerah sekitar 8-40 kJ/mol (Pavia, 2001). Getaran molekul setelah dilewati sinar inframerah dibedakan menjadi dua jenis, yakni tipe ulur (stretching) dan tipe tekuk (bending). Tipe ulur ditandai dengan perubahan secara terus-menerus sepanjang sumbu ikatan antara dua atom. Tipe tekuk ditandai dengan perubahan sudut antara dua ikatan pada molekul. Tipe vibrasi tekuk memiliki empat macam getaran yakni scissoring, rocking, wagging dan twisting (Skoog dkk, 2013). Molekul yang simetris memiliki sifat aktif inframerah yang lebih kecil dari pada molekul asimetris. Vibrasi dari gugus C-C atau N=N akan memberikan pita serapan lemah, hal ini disebabkan perubahan momen dipol senyawa yang relatif kecil (Stuart, 2004). Data serapan dari beberapa gugus fungsi yang dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Data serapan IR Tipe Serapan Gugus fungsi O-H Alifatik dan aromatik N-H Amina sekunder dan tersier C-H Aromatik C-H Alifatik C≡N Nitril C≡C Alkuna C=O Ester C=O Asam Karboksilat C=O Aldehid dan Keton C= Amida C=C Alkena Ar-OR Aromatik R-O-R Alifatik
Daerah Serapan (cm-1) 3600-3000 3600-3100 3150-3000 3000-2850 2400-2200 2260-2100 1750-1700 1740-1670 1740-1660 1720-1640 1670-1610 1300-1180 1160-1060
14 Tidak semua molekul dapat menyerap energi inframerah meskipun inframerah memiliki frekuensi yang sesuai dengan vibrasi senyawa tersebut. Senyawa yang memiliki momen dipol yang mampu mengadsorbsi sinar inframerah (Pavia, 2001). 2.10.2 Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR) Spektroskopi resonansi magnetik inti (NMR) didasarkan pada pengukuran penyerapan radiasi elektromagnetik di wilayah frekuensi radio (4-900 MHz) (Skoog dkk, 2013). Inti yang sering digunakan dalam penentuan struktur senyawa organik adalah 1H dan 13C. Kedua atom tersebut dapat dianalisis menggunakan spektroskopi proton NMR (1H NMR) dan spektroskopi karbon NMR (13C NMR). Informasi yang diberikan oleh spektroskopi 1H NMR adalah jumlah serta susunan atom hidrogen dalam suatu molekul, sedangkan pada spektroskopi 13C NMR memberikan informasi mengenai jumlah dan kerangka karbon pada suatu molekul (Hart dkk, 2003). Spektra 1H NMR menunjukkan tiga parameter yang terkait langsung dengan struktur molekul, yakni pergeseran kimia (δ), konstanta kopling dan integrasi. Pergeseran kimia berhubungan dengan jumlah sinyal dan posisi sinyal, integrasi adalah area puncak atau besaran sinyal dalam spektra NMR yang digunakan untuk mengetahui jumlah proton dari suatu molekul, dan konstanta kopling dapat digunakan mengetahui hubungan dengan ikatan kimia atau proton tetangga (Zhang, 2007). Pergeseran kimia menyatakan perbedaan frekuensi resonansi inti dengan senyawa standar pada spektrometer NMR. Senyawa standar atau referens yang digunakan pada NMR adalah tetrametilsilan, (CH3)4Si atau TMS. Senyawa ini memiliki proton metal yang lebih terlindungi dibandingkan sebagian besar senyawa yang akan diidentifikasi (Pavia, 2001). Pelarut yang digunakan pada identifikasi senyawa menggunakan NMR harus inert, titik didih rendah, murah dan dan tidak memiliki banyak proton. Kloroform terdeteurasi (CDCl3) sering digunakan sebagai pelarut (Silverstein, 2005).
15 Berdasarkan perbedaan nilai pergeseran kimia, sinyal NMR dibedakan menjadi dua daerah, yakni daerah downfield terletak di sumbu-x sebelah kiri dan upfield terletak di sumbu-x sebelah kanan. Frekuensi resonansi meningkat dari upfield ke downfield yang menyebabkan daerah upfield lebih kaya elektron dan lebih terlindungi, sedangkan downfield kurang terlindungi (Zhang, 2007). Data pergeseran kimia pada 1H-NMR dan 13CNMR dapat dilihat pada Tabel 2.2 dan 2.3, skema spektrometer NMR digambarkan pada Gambar 2.5. Tabel 2.2 Data pergeseran kimia pada 1H-NMR Tipe proton δ (ppm) Tipe proton TMS 0 RC=CH R-CH3 0,11-1,2 R-CO-CH3 R2CH2 1,2-1,4 R-O-CH3 R3CH 1,4-1,65 R2C=CHR Ph-CH3 2,2-2,5 Ar H R-CH2-I 3,1-3,3 RCHO R-CH2-Br 3,4-3,6 RCOOH R-CH2-Cl 3,6-3,8 ROH R-CH2-F 4,3-4,4 ArOH R-CH-Cl2 5,8-5,9 R2NH R-S-H 1,0-4,0 O2N-CHR R-S-CHR 2,0-3,0 R-CO-NHR
δ (ppm) 2,3-2,9 2,0-2,7 3,3-3,9 4,9-5,9 6,0-8,0 9,4-10,4 10-12 1-6 6-8 2-4 4,1-4,3 5,0-9,0
Tabel 2 3 Data pergeseran kimia pada 13C-NMR Tipe karbon δ (ppm) Tipe karbon TMS 0 C≡C RCH3 0-30 C=C R2CH2 20-45 C (aromatik) R3CH 30-60 C (heteroaromatik) R4C 30-50 C≡N -OCH3 50-60 C=O (karboksilat) -NCH3 15-45 C=O (aldehida atau keton)
δ (ppm) 75-95 105-145 110-155 105-165 115-125 155-185 185-225
16
Gambar 2.3 Skema alat spektrometer NMR 2.10.3 Spektroskopi massa (ESI) Spektrometri massa merupakan teknik identifikasi yang terutama ditujukan untuk mendapatkan massa relatif suatu molekul (Cappiello, 2007). Prinsip dari spektroskopi massa adalah ionisasi suatu molekul sehingga terbentuk ion. Proses ionisasi dapat dilakukan dengan tumbukan elektron sehingga keluarnya sebuah elektron dan terbentuklah ion molekul [M]+.. Ion molekul yang tidak stabil selanjutnya terpecah menjadi fragmenfragmen yang lebih kecil (Pine, 1988). Electrospray Ionization (ESI) adalah salah satu metode ionisasi dalam spektrometri massa untuk mendapatkan ion molekul. Prinsip ESI adalah penyemprotan suatu aerosol sehingga diperoleh ion molekul (Cappiello, 2007). ESI digunakan pada tekanan atmosfer sehingga sering disebut API (atmospheric pressure ionization). Sampel yang diidentifikasi harus dalam bentuk larutan (biasanya dalam pelarut polar yang volatil) yang dimasukkan ke sumber ion melalui kapiler stainless steel (Silverstein, 2005). Molekul membentuk ion adduct seperti [M+H]+, [M+Na]+ dan [M+K]+ pada ESI ionisasi positif, Dimer atau
17 trimer dari ion-ion tersebut juga sering terdeteksi pada spektra massa seperti [2M+Na]+. Selain itu, ion molekul yang bermuatan dobel dengan beberapa gabungan dari kation juga teridentifikasi seperti [M+Na+H]2+. Ion molekul yang sering terbentuk pada ESI ionisasi negatif, adalah [M-H]- (Eichhorn dan Knepper, 2001).
Gambar 1.4 Diagram penyemprotan larutan pada MS (ESI)
18 “Halaman ini sengaja dikosongkan”
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah pipet ukur, neraca analitis Pioneer, kaca arloji, gelas kimia, pipet tetes, labu erlenmeyer, gelas ukur, pengaduk, mikropipet Socorex, corong, gelas ukur, labu bundar leher tiga, kondensor, termometer, seperangkat alat refluks, corong pisah, statif, pinset, pipa kapiler, hot plate stirrer Cimarec, magnetic stirrer bar, chamber KLT, rotatory evaporator Buchi, plat kromatografi lapis tipis (KLT) aluminium silica gel 60 F254, lampu UV (λ= 254 dan 365 nm), kolom kromatografi, alat ukur titik leleh Fisher John, FTIR – 8400S Shimadzu, spektrometer NMR Jeol Resonance 400 Hz dan spektrometer massa triple quadrupole TSQ Quantum Access Max. 3.1.2 Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah asam pirazina-2-karboksilat (15) (Merck 800615), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) (Sigma-Aldrich 345504), trietilamina (21) (Merck 808352), 4-dimetilaminopiridin (DMAP) (14) (Fluka 39405), tetrahidrofuran (THF) (Merck 109731), 3-bromoanilina (16) (Sigma-Aldrich 180025), 4-bromoanilina (17) (Sigma-Aldrich 100900), natrium bikarbonat (Merck 106329), magnesium sulfat heptahidrat (Merck 105886), aquades, kloroform (Merck 102445), diklorometana (Merck 106050), etil asetat (Merck 109623), n-heksana (Fulltime 671104), silica gel Merck 60 (0,063-0,200 mm) (Merck 107734), natrium hidroksia (Merck 106498) dan asam klorida (Merck 100317).
19
20 3.2 Prosedur Penelitian 3.2.1 Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dilakukan dengan mengadaptasi metode esterifikasi Yamaguchi (Kamadatu dan Santoso, 2015). Larutan asam pirazina-2karboksilat (15) (0,094 gram; 0,76 mmol) dalam 20 mL THF ditambah 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) (117,2 µL; 0,75 mmol) dan trietilamina (21) (104,0 µL; 0,75 mmol), larutan kemudian diaduk pada suhu kamar selama 20 menit. Hasil reaksi selanjutnya ditambah DMAP (14) (0,092 gram; 0,75 mmol) dan 3-bromoanilina (1) (54,4 µL; 0,50 mmol), dan direfluks pada suhu 66ºC selama 1,5 jam (pemantauan reaksi dilakukan dengan KLT)). Asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,094 gram; 0,76 mmol) dalam 20 mL THF, 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) (117,2 µL; 0,75 mmol), trietilamina (21) (104,0 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 gram; 0,75 mmol) selanjutnya ditambahkan pada campuran, dan campuran direfluks lebih lanjut selama 135 menit (pemantauan reaksi dilakukan dengan KLT). Asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,094 gram; 0,76 mmol) dalam 20 mL THF, 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) (117,2 µL; 0,75 mmol), trietilamina (21) (104,0 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 gram; 0,75 mmol) kemudian ditambahkan pada campuran, dan campuran direfluks lebih lanjut selama 135 menit (pemantauan reaksi dilakukan dengan KLT). Hasil reaksi didinginkan sehingga mencapai suhu ruang, kemudian disaring. Filtrat yang diperoleh ditambah 30 mL aquades dingin, kemudian diekstrak dengan diklorometana (2x25 mL). Ekstrak yang diperoleh dicuci berturut-turut dengan larutan HCl 5% (3x25 mL), larutan NaOH 5% (3x25 mL), NaHCO3 (3x25 mL) dan aquades (2x25 mL). Fasa organik kemudian dikeringkan dengan magnesium sulfat anhidrat, diuapkan pada tekanan rendah
21 sehingga diperoleh hasil sintesis yang kemudian dimurnikan dengan kromatografi kolom gravitasi menggunakan eluen kloroform:n-heksana (1:1). Uji kemurnian hasil kromatografi kolom gravitasi dilakukan dengan kromatografi lapis tipis dan titik leleh. Hasil sintesis yang telah murni, ditimbang serta diidentifikasi dengan spektrofotometer inframerah, spektrometer massa, dan spektrometer NMR. 3.2.2 Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) dilakukan dengan mengadaptasi metode sintesis N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18). Larutan asam pirazina2-karboksilat (15) (0,093 gram; 0,75 mmol) dalam 20 mL THF ditambah 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) (117,2 µL; 0,75 mmol) dan trietilamina (21) (104,0 µL; 0,75 mmol), larutan kemudian diaduk pada suhu kamar selama 20 menit. Hasil reaksi selanjutnya ditambah DMAP (14) (0,092 gram; 0,75 mmol) dan 4-bromoanilina (17) (0,087 gram; 0,51 mmol), dan direfluks pada suhu 66ºC selama 5,5 jam (pemantauan reaksi dilakukan dengan KLT). Asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,093 gram; 0,75 mmol) dalam 20 mL THF, 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) (117,2 µL; 0,75mmol), trietilamina (21) (104,0 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 gram; 0,75 mmol) ditambahkan pada campuran, dan campuran selanjutnya direfluks lebih lanjut selama 5,5 jam (pemantauan reaksi dilakukan dengan KLT). Asam pirazina-2karboksilat (15) (0,093 gram; 0,075 mmol) dalam 20 mL THF, 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13) (117,2 µL; 0,75 mmol), trietilamina (21) (104,0 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 gram; 0,75 mmol) kemudian ditambahkan pada campuran, dan campuran direfluks lebih lanjut selama 1 jam (pemantauan reaksi dilakukan dengan KLT). Hasil reaksi didinginkan sehingga
22 mencapai suhu ruang, kemudian disaring. Filtrat yang diperoleh ditambah 30 mL aquades dingin dan diekstrak dengan diklorometana (2x25 mL). Ekstrak yang diperoleh dicuci berturutturut dengan larutan HCl 5% (25 mL), larutan NaOH 5% (25 mL), larutan NaHCO3 5% (25 mL) dan akuades (25 mL). Fasa organik kemudian dikeringkan dengan magnesium sulfat anhidrat, diuapkan pada tekanan rendah sehingga diperoleh hasil sintesis. Uji kemurnian hasil sintesis dilakukan dengan KLT dan titik leleh. Hasil sintesis yang telah murni ditimbang serta diidentifikasi dengan spektrofotometer inframerah, spektrometer massa, dan spektrometer NMR.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dilakukan dengan mengadaptasi metode esterifikasi Yamaguchi (Kamadatu dan Santoso, 2015). Sintesis dilakukan dengan mereaksikan asam pirazina-2-karboksamida (15), 2,4,6triklorobenzoil klorida (13) dan trietilamina (21) dalam THF pada suhu kamar selama 20 menit. Campuran selanjutnya ditambah dengan DMAP (14) dan 3-bromoanilina (16), dan direfluks pada suhu 66ºC. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.1. Keterangan : 1 = asam pirazina2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 3-bromoanilina (16) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:2) 15 menit 45 menit 90 menit Gambar 4.1 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) Hasil pemantauan reaksi dengan KLT menunjukkan bahwa hasil reaksi telah terbentuk setelah direfluks selama 15 menit, yang ditandai dengan adanya noda dengan Rf yang berbeda dari Rf asam-pirazina-2-karboksilat (15) dan 3-bromoanilina (16). Noda kedua pereaksi masih terdapat pada noda hasil reaksi, hal ini menandakan reaksi belum berjalan tuntas. Refluks kemudian dilanjutkan hingga 90 menit, dan hasil pemantauan menunjukkan bahwa masih ada pereaksi yang belum bereaksi. Asam pirazina-223
24 karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina (21), dan DMAP (14) dalam THF ditambahkan pada campuran, dan campuran direfluks lebih lanjut pada suhu 66ºC selama 135 menit untuk memaksimalkan reaksi. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT). Hasil dapat dilihat pada Gambar 4.2. Keterangan : 1 = asam pirazina2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 3-bromoanilina (16)
15 menit 45 menit 90 menit 135 menit
Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:2)
Gambar 4.2 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18), setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4trikklorobenzoil klorida (13) yang pertama Hasil pemantauan dengan KLT menunjukkan bahwa pereaksi yang belum bereaksi semakin berkurang yang ditandai dengan menipisnya noda 3-bromoanilina (16) setelah penambahan pereaksi asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida (13) yang pertama dan reaksi di refluks selama 15 menit. Pada menit ke-45 dan ke-90 menunjukkan bahwa noda dengan Rf yang sama seperti Rf 3-bromoanilina (16) semakin menipis. Refluks dilanjutkan hingga menit ke-135 untuk memastikan reaksi dapat berjalan sempurna. Pada menit ke-135, masih terdapat noda kedua pereaksi pada noda hasil sintesis. Asam pirazina-2-karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina (21) dan DMAP (14) dalam THF kemudian ditambahkan pada campuran,
25 dan campuran direfluks lebih lanjut pada suhu 66ºC selama 135 menit untuk memaksimalkan reaksi. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT). Hasil dapat dilihat pada Gambar 4.3. Keterangan : 1 = asam pirazina2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 3-bromoanilina (16)
15 menit 45 menit 90 menit 135 menit
Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:2)
Gambar 4.3 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18), setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4trikklorobenzoil klorida (13) yang kedua Hasil pemantauan menunjukkan bahwa reaksi belum berjalan tuntas yang ditandai dengan noda 3-bromoanilina (16) yang tipis. Reaksi kemudian dihentikan, hasil reaksi didinginkan sehingga mencapai suhu ruang dan padatan yang diperoleh disaring. Filtrat yang diperoleh ditambah 30 mL akuades, dan kemudian diekstrak dengan diklorometana (2x25 mL). Ekstrak yang diperoleh dicuci dengan larutan HCl 5% (3x25 mL), larutan NaOH 5% (3x25 mL), larutan NaHCO3 5% (3x25 mL) dan akuades (2x25 mL), dikeringkan dengan magnesium sulfat anhidrat dan diuapkan pada tekanan rendah. Residu yang diperoleh selanjutnya dimurnikan dengan kromatografi kolom gravitasi menggunakan eluen n-heksana:kloroform (1:1). Fraksifraksi yang diperoleh pada hasil pemurnian selanjutnya dipantau dengan KLT, dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.4. Fraksi 9-13 digabung, diuapkan pada tekanan
26 rendah dan diuji kemurnian dengan KLT. Gambar 4.5 menunjukkan bahwa hasil pemurnian memberikan noda tunggal yang menandakan sebagai senyawa murni. Hal ini diperkuat dengan uji titik leleh yang menunjukkan titik leleh sebesar 133134ºC. Keterangan : Eluen = n-heksana:kloroform (1:1)
Gambar 4.4 Hasil uji KLT hasil pemurnian N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) dengan kromatografi kolom gravitasi Keterangan : Eluen : a = diklorometana: n-heksana (2:1) b = etil asetat:n-heksana (1:2) c = etil asetat : kloroform (1:2)
a b c Gambar 4.5 Hasil uji kemurnian dengan KLT N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) hasil sintesis Identifikasi hasil sintesis dalam (CDCl3) dengan spektrometer NMR memberikan spektrum 1H-NMR sebagaimana
27 dapat dilihat pada Gambar 4.6 yang sesuai dengan struktur N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18). Spektrum dengan jelas menunjukkan sinyal-sinyal proton aromatik dan NH. Sinyal multiplet pada pergeseran kimia 7,24-7,30 ppm yang merupakan sinyal dari dua proton aromatik. Sinyal duplet pada pergeseran kimia 7,66 (J=7,6 Hz) merupakan sinyal satu proton aromatik dan sinyal triplet pada pergeseran kimia 8,01 merupakan sinyal dari satu proton aromatik. Sinyal triplet pada pergeseran kimia 8,58 ppm dan sinyal duplet pada pergeseran kimia 8,81 (J=2 Hz), dan sinyal singlet pada pergeseran kimia 9,49 merupakan sinyal dari tiga proton heteroaromatik. Sinyal singlet pada pergeseran kimia 9,66 merupakan sinyal proton NH. 13 Spektrum C NMR N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) hasil sintesis (dalam CDCl3) dengan jelas menunjukkan 11 jenis karbon sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.7. Karbon-karbon aromatik menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 118,335; 122,788; 127,908; 130,577; 142,505; 144,803; 147,892 untuk karbon tersier dan pada pergeseran kimia 122,912; 138,529; 144,040 untuk karbon kuartener. Karbon gugus karbonil menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 160,792. Spektrum IR sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.8 dengan jelas memperkuat adanya gugus amida dengan munculnya serapan di FTIR pada bilangan gelombang 3282,95 cm-1 untuk NH sekunder dan 1672,34 cm-1 untuk gugus karbonil. Identifikasi hasil sintesis dengan spektrometer massa (ESI) memberikan spektrum massa ion positif sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.9. Spektrum massa hasil sintesis menunjukkan puncak ion [2M+Na+H]2+ pada m/z 290,969. Massa relatif hasil perhitungan N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) untuk ion [2M+Na+H]2+ yaitu 290,108.
28
Pergeseran kimia (ppm) Gambar 4.6 Spektra 1H NMR N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) hasil sintesis
29
Pergeseran kimia (ppm) Gambar 4.7 Spektra 13C NMR N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) hasil sintesis Sebagai kesimpulan reaksi, asam pirazina-2karboksamida (15) (0,281 gram; 2,26 mmol), 2,4,6triklorobenzoil klorida (pereaksi Yamaguchi) (13) (351,6 µL; 2,25 mmol), trietilamina (21) (312,0 µL; 2,24 mmol), DMAP (14) (0,277 gram; 2,27 mmol) dan 3-bromoanilina (16) (54,4 µL; 0,50 mmol) dalam 60 mL dan diperoleh N-(3-bromofenil)pirazina-2karboksamida (18) berupa padatan kristalin kekuningan dengan massa 0,09 gram atau dengan rendemen 64%. Mekanisme reaksi pembentukan N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) disarankan sebagaimana mekanisme umum Yamaguchi (Kamadatu dan Santoso, 2015) sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.10. Reaksi diawali dengan deprotonasi asam karboksilat (15) oleh trietilamina (21) sehingga terbentuk anion karboksilat yang kemudian menyerang karbonil pada 2,4,6triklorobenzoil klorida (13) melalui mekanisme adisi-eliminasi sehingga terbentuk anhidrida tidak simetri. DMAP (14) selanjutnya bereaksi dengan anhidrida tak simetri (23) dengan mekanisme adisi-eliminasi sehingga diperoleh asil tersubstitusi DMAP (24). Anilina (16-17) menyerang asil tersubstitusi DMAP (24) dengan mekanisme adisi-eliminasi sehingga membentuk karboksamida (18-19).
30
Bilangan gelombang (cm-1) Gambar 4.8 Spektra IR N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) hasil sintesis
Transmitan (%T)
m/z Gambar 4.9 Spektrua massa N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) hasil sintesis
31
Kelimpahan relatif
32
Gambar 4.10 Spektrum massa N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (17) hasil sintesis
33 4.2 Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) dilakukan dengan mengadaptasi metode sintesis N-(3bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18). Sintesis dilakukan dengan mereaksikan asam pirazina-2-karboksilat (15), 2,4,6triklorobenzoil klorida (13) dan trietilamina (21) dalam THF pada suhu kamar selama 20 menit. Campuran selanjutnya ditambahkan dengan DMAP (14) dan 4-bromoanilina (17), dan direfluks pada suhu 66ºC. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.10. Keterangan : 1 = asam pirazina2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 4-bromoanilina (17) Gamba.1
Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:1)
30 menit 1,5 jam 3,5 jam 5,5 jam Gambar 4.11 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19)
Hasil pemantauan reaksi dengan KLT menunjukkan bahwa hasil reaksi telah terbentuk setelah direfluks selama 30 menit, yang ditandai dengan adanya noda dengan Rf yang berbeda dari noda asam-pirazina-2-karboksilat (15) dan 4-bromoanilina (17). Noda kedua pereaksi masih terdapat pada noda hasil reaksi, hal ini menandakan reaksi belum tuntas. Refluks kemudian dilanjutkan hingga 5,5 jam, dan hasil pemantauan menunjukkan bahwa masih ada pereaksi yang belum bereaksi sempurna yang ditandai dengan adanya noda pereaksi. Asam pirazina-2karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina (21) dan DMAP (14) dalam 20 mL THF selanjutnya ditambahkan pada campuran dan campuran direfluks lebih lanjut pada suhu
34 66ºC, untuk memaksimalkan reaksi. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.12. Keterangan : 1 = asam pirazina2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 4-bromoanilina (17) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:1) 30 menit 1,5 jam 5,5 jam Gambar 4.12 Hasil pemantauan dengan KLT sintesis N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19), setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (14), trietilamina (20), DMAP (13) dan 2,3,4trikklorobenzoil klorida (12) yang pertama Hasil pemantauan dengan KLT menunjukkan bahwa pereaksi yang belum bereaksi semakin berkurang yang ditandai dengan menipisnya noda 4-bromoanilina (17) setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4-trikklorobenzoil klorida (13) yang pertama dan reaksi direfluks selama 30 menit. Refluks dilanjutkan hingga 5,5 jam, tetapi noda pereaksi belum sepenuhnya hilang. Asam pirazina-2-karboksilat (15), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (13), trietilamina (21) dan DMAP (14) dalam THF selanjutnya ditambahkan pada campuran, dan direfluks lebih lanjut pada suhu 66ºC selama 1 jam. Reaksi yang berlangsung dipantau dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan memberikan hasil sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.12. Hasil pemantauan menunjukkan bahwa reaksi belum berjalan tuntas yang ditandai dengan noda 4-bromoanilina (16) yang tipis. Reaksi kemudian dihentikan, hasil reaksi didinginkan sehingga dan padatan yang diperoleh disaring. Filtrat yang diperoleh ditambah 30 mL
35 akuades, kemudian diekstrak dengan diklorometana (2x25 mL). Ekstrak yang diperoleh dicuci dengan larutan HCl 5% (25 mL), larutan NaOH 5% (25 mL), larutan NaHCO3 5% (25 mL) dan akuades (25 mL), dikeringkan dengan magnesium sulfat anhidrat dan diuapkan pada tekanan rendah sehingga diperoleh hasil sintesis berupa padatan kekuningan. Keterangan : 1 = asam pirazina2-karboksilat (15) 2 = hasil reaksi 3 = 4-bromoanilina (17) Eluen: Etil asetat:n-heksana (1:1) 1 jam Gambar 4.13 Hasil pemantauan KLT sintesis N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) setelah setelah penambahan asam pirazina-2-karboksilat (15), trietilamina (21), DMAP (14) dan 2,3,4triklorobenzoil klorida (13) yang kedua. Uji kemurnian hasil sintesis menggunakan KLT dengan tiga eluen yang dapat dilihat pada Gambar 4.14 menunjukkan noda tunggal yang menandakan sebagai senyawa murni. Hal ini diperkuat dengan uji titik leleh yang menunjukkan titik leleh sebesar 163-165ºC.
36
Keterangan : Eluen : a = diklorometana: nheksana (2:1) b = etil asetat:n-heksana (1:1) c = etil asetat : kloroform (1:2) a b c Gambar 4.14 Hasil uji kemurniann N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) hasil sintesis Identifikasi hasil sintesis (dalam CDCl3) dengan spektrometer NMR memberikan spektrum 1H-NMR sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.15 yang sesuai dengan struktur N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18). Spektrum dengan jelas menunjukkan sinyal-sinyal proton aromatik dan NH. Dua sinyal doublet pada pergeseran kimia 7,49 ppm (J=9,2 Hz) dan 7,65 ppm (J=9,2 Hz) masing-masing merupakan sinyal dari dua proton aromatik. Sinyal triplet pada pergeseran kimia 8,57 ppm, sinyal duplet pada pergeseran kimia 8,81 (J=2,4 Hz), dan sinyal doublet pada pergeseran kimia 9,49 (J=1,6 Hz), merupakan sinyal dari tiga proton heteroaromatik. Sinyal singlet pada pergeseran kimia 9,65 merupakan sinyal proton NH. 13 Spektrum C NMR N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) hasil sintesis (dalam CDCl3) dengan jelas menunjukkan 9 jenis karbon sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.16. Karbon-karbon aromatik menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 121,42; 132,62; 142,45; 144,80; 147,81 untuk karbon tersier dan pada pergeseran kimia 117,58; 136,38; 144,17 untuk karbon kuartener. Karbon gugus karbonil menunjukkan sinyal pada pergeseran kimia 160,75. Spektrum IR sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.17 dengan jelas memperkuat adanya
37 gugus amida dengan serapan pada bilangan gelombang 3344,68 cm-1 untuk NH sekunder dan 1678,13 cm-1 untuk gugus karbonil. Identifikasi hasil sintesis dengan spektrometer massa (ESI) memberikan spektrum massa ion positif sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.18. Spektrum massa hasil sintesis menunjukkan puncak ion [2M+Na+H]2+ pada m/z 291,032. Massa relatif hasil perhitungan N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) untuk ion [2M+Na+H]2+ yaitu 290,108.
Pergeseran kimia (ppm) Gambar 4.15 Spektra 1H NMR N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) hasil sintesis
38
Pergeseran kimia (ppm) Gambar 4.16 Spektra 13C NMR N-(4-bromofenil)pirazina-2karboksamida (19) hasil sintesis Sebagai kesimpulan reaksi, asam pirazina-2-karboksamida (15) (0,278 gram; 2,25 mmol), 2,4,6-triklorobenzoil klorida (pereaksi Yamaguchi) (13) (351,6 µL; 2,25 mmol), trietilamina (21) (312,0 µL; 2,24 mmol), DMAP (14) (0,276 gram; 2,26 mmol) dan 4-bromoanilina (17) (0,087 gram; 0,51 mmol) dalam 60 mL dan diperoleh N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) berupa padatan kekuningan dengan massa 0,13 gram atau dengan rendemen 93%. Mekanisme reaksi pembentukan N-(4bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) dapat dilihat pada Gambar. Perbandingan data 1H-NMR senyawa hasil sintesis (1819) dapat dilihat pada Tabel 4.10, sedangkan perbandingan data 13 C-NMR senyawa hasil sintesis (18-19) dapat dilihat pada Tabel 4.2.
39 Tabel 4.1 Perbandingan data 1H-NMR senyawa hasil sintesis (1819) Pergeseran kimia (ppm) Proton N-(3bromofenil)pirazina- N-(4-bromofenil)pirazina2-karboksamida (18) 2-karboksamida (19) Ar H 7,24-7,30 (m, 2H) 7,49 (d, 2H) 7,66 ( d, 1H) 7,65 (d, 2H) 8,01 (t, 1H) 8,58 (t, 1H) 8,57 (t, 1H) 8,81 (d, 1H) 8,81 (d, 1H) 9,49 (s, 1H) 9,49 (d, 1H) CONH 9,66 (s, 1H) 9,65 (s, 1H) Tabel 4.2 Perbandingan data 13C-NMR senyawa hasil sintesis (1819) Pergeseran kimia (ppm) Karbon N-(3bromofenil)pirazina- N-(4-bromofenil)pirazina2-karboksamida (18) 2-karboksamida (19) Ar CH 118,34 122,79 121,42 127,91 130,58 132,27 142,51 142,45 144,80 144,80 147,89 147,81 Ar C 122,91 117,58 138,53 136,38 144,04 144,17 C=O 160,79 160,75
40
Transmitan (%T)
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 4.17 Spektra IR N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) hasil sintesis
Kelimpahan relatif
Gambar 4.18 Spektra massa N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) hasil sintesis
m/z
41
42 “Halaman ini sengaja dikosongkan”
DAFTAR PUSTAKA Berry, D. J., DiGiovanna, C. V., Metrick, S. S., & Murugan, R. (2001). Catalysis by 4-dialkylaminopyridines. USA: Reilly Industries. Cai, M. C., Zhang, T., Kumar, R. & Wyman, E. C. (2013). THF Co-solvent Enhances Hydrocarbon Fuel Precursor Yields from Lignocellulosic Biomass. 15, 3140-3145. Capiello, A.,2007. Advance in LC-MS Instrumentation. Journal of Chromatography Library, 72, 1-5. Chen, T., Guo, L., Li, Q., Yu, L., Li, Z., Guo, H., et al. (2015). Lower cytotoxicity, high stability, and long-term antibacterial activity of a poly (methacrylic acid) /isoniazid /rifampin nanogel against multidrug-resistant intestinal Mycobacterium tuberculosis. Materials Science & Engineering C, 58, 659-665 Dhimitruka, I., & Jr, J. S. (2006). Investigation of the Yamaguchi Esterification Mechanism. Synthesis of a Lux-S Enzyme Inhibitor Using an Improved Esterification Method. Organic Letters, 8, 47-50. Dillon, J. T., Aponte, J. C., Tsai, Y.J., & Huang, Y. (2012). Thin layer chromatography in the separation of unsaturated organic compounds. Journal of Chromatography A, 1251, 240. Dolezal, M., Lesnanka, K., Pesko, M., Jampilek, J., & Kral'ova, K. (2008). Pyrazinecarboxamides, Their Synthesis and Evaluation as Potential Herbicides. 12th International Electronic Conference on Synthetic (ECSOC-12). Dolezal, M., Zitko, J., Carillo, C., Eibinova, D., Tauchman, M., Kunes, J., et al. (2011). Substituted N-benzylpyrazine-2-
45
46 carboxamides, Their Synthesis, Hydro-lipophilic Properties and Evaluation of Their Antimycobacterial, and Photosynthesis-inhibiting Activity. 12th International Electronic Conference on Synthetic (ECSOC-12). Evangelopoulos, D., da Fonseca, J. D., & Waddell, S. J. (2014). Understanding anti-tuberculosis drug efficacy: rethinking bacterial populations and how we model them. International Journal of Infectious Diseases, 32, 76-80. Eichhorn, P. & Knepper, P. T. (2001). Electrospray Ionization Mass Spectrometric Studies on the Amphoteric Surfactant Cocamidopropylbetaine. Journal of Mass Spectrometry, 36, 677-684 Ewin R. A. & Pertusati F. (2013). 2,4,6-Trichlorobenzoyl Chloride. e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. Fernandes, J. P. S., Pavan, F. R., Leite, C. Q. F., Felli, V. M. A. (2014). Synthesis and evaluation of a pyrazinoic acid prodrug in Mycobacterium tuberculosis. Saudi Pharmaceutical Journal, 22, 376-380. Fisherci.ca, 2015. Safety Data Sheet 2-Pyrazinecarboxlic Acid (diakses pada 3 Januari 2016). Furniss, B. S., Hannaford, J. A., Smith, P. W., & Tatchell, A. R. (1989). VOGEL's Text Book Of Practical Organic (Fifth ed.). New York: John Wiley & Sons, Inc. Gilbert, J. C. & Martin, S. F., 2010. Experimental Organic Chemistry A Miniscale and Microscale Approach. 5th ed. United State of America: Changage Learning. Hart, H., Craine, L. E., & Hart, D. J., 2003. Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat (11nd ed.).Terjemahan. Jakarta: Erlangga.
47 Hofle, G., Steglich, W., & Vorbruggen, H. (1978). 4Alkylaminopyridines as High Active Acylation Catalysts. Angew. Chem. Int. Ed, 17, 569-583. Inanaga, J., Hirata, K., Saeki, H., Katsuki, T., & Yamaguchi, M. (1979). a rapid esterification by means of mixed anhydride and its application to large-ring lactonization. Bulletin of the Chemical Society, 52, 1989-1993. Jandourek, O., Dolezal, M., Peterova, P., Kubicek, V., Pesko, M., Kunes, J., et al. (2014). N-Substituted 5-Amino-6methylpyrazine-2,3-dicarbonitriles: Microwave-Assisted Synthesis and Biological Properties. molecules , 19, 651671. Kamadatu, L., & Santoso, M. (5 Agustus 2015). Synthesis and Cytotoxicity of 4-Allyl-2-methoxy Phenol Derivatives. The 1st International Seminar on Science and Technology. Surabaya. Kawanami, Y., Dainobu, Y., Inanaga, J., Katsuki, T., & Yamaguchi, M. (1981). Synthesis of Thiol Esters by Carboxylic Trichlorobenzoic Anhydrides. The Bulletin Chemical Society of Japan, 54, 934-944. Kemenkes RI. (2015). Tuberkulosis, Temukan Obati sampai sembuh. Pusat Data dan Informasi Kementrian Kesehatan Republik Indonesia Kratky, M., Vinsova, J., Novotna & M., Stolarikova. (2014). Salicylanilide pyrazinoates inhibit in vitro multidrugresistant Mycobacterium tuberculosis strains, atypical mycobacteria and isocitratelyase. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 53, 1-9.
48 Kristanti, A. N., Aminah, N. S., Tanjung, M., & Kurniadi, B. (2008). Buku Ajar Fitokimia. Surabaya: Airlangga University Press. Lu, P., Haagsma, A. C., Pham, H., Maaskant, J. J., Mol, S., Lill, H., & Bald, D. (2011). Pyrazinoic Acid Decreases the Proton Motive Force, Respiratory ATP Synthesis Activity, and Cellular ATP Levels. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 55, 5354-5357. Manzeera, A. S., Sireesha, P. N., Aswini, M., Rao, P. M., Sree, K. N., & Mallikharjunarao, K. L. (2013). Synthesis and Antiinflammatory Activity of Pyrazine Derivatives. Asian Journal of Research in Pharmceutical Sciences and Biotechnology, 1, 10-15. Mukhriani. (2014). Ekstraksi, Pemisahan Senyawa, Dan Identifikasi Senyawa Aktif. Jurnal Kesehatan Program Studi Farmasi Fakultas Ilmu Kesehatan UIN Alauddin Makassar ,7, 361-367. Pavia, D., Lampman, G., & Kriz, G. (2001). Introduction to Spectroscopy : A Guide for Students of Organic Chemistry (third ed.). USA: Thomson Learning. Pine, S., Hendrickson, J., Cram, D., & Hammond, G. (1988). Kimia Organik 1, Terjemahan Roehyati Joedodibroto dan Susanti W; Purbo-Hadiwidjoyo, Edisi keempat. Bandung: Penerbit ITB. Sciencelab.com, 2013. Material Safety Data Sheet 4Dimethylaminopyridine (diakses pada 3 Januari 2016). Sciencelab.com, 2013. Material Safety Data Sheet Triethylamine (diakses pada 3 Januari 2016).
49 Sciencelab.com, 2013. Material Safety Data Sheet 4-bromoaniline (diakses pada 3 Januari 2016). Sciencelab.com, 2013. Material Safety Data Tetrahydrofuran (diakses pada 3 Januari 2016).
Sheet
Servusova, B., Vobickova, J., Peterova, P., Kubicek, V., Kunes, J., Dolezal, M., et al. (2013). Synthesis and antimycobacterial evaluation of N-substituted 5chloropyrazine-2-carboxamides. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 23, 3589-3591. Sherma, J. & Fried, B. (1991). Handbook of Thin-layer Chromatography. Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals, 29, 1097. Silverstein, R. M., Webster, F. X. & Kiemle, D. J., 2005. Spectrometric Identification of Organic Compounds 7th ed. USA: John Wiley & Sons, Inc. Skoog, A. D., West, M. D., Holler, J. F. & Crouch, R. S. (2013). Fundamentals of Analytical Chemistry. Cengage Learning. Sorgi, K. L. (2001). Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. New York: John Wiley & Sons. Spectrumchemical.com, 2014. TCI America Safety Data Sheet 3Bromoaniline (diakses pada 3 Januari 2016). Striegel, M. F., & Hill, J. (1996). Thin-Layer Chromatography for Binding Media Analysis. Los Angeles: The Getty Conservation Institute. Stuart, B., 2004. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. USA: John Wiley & Sons, Ltd.
50 WHO. (2014). Global Tuberculosis Report 2014. WHO. Zhang, C., 2007. Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. Zimic, M., Fuentes, P., Gilman, H. R., Gutierrez, H. A., Kirwan, D., & Sheen, P. (2012). Pyrazinoic Acid Efflux Rate in Mycobacterium Tuberculosis is a better proxy of Pirazinamide Resistance. Tuberculosis (Edinb), 92, 84-91.
LAMPIRAN A SKEMA KERJA 1. Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) Larutan asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,094 g; 0,76 mmol) dalam 20 mL THF
Trietilamina (21) (104 µL; 0,75 mmol)
2,4,6triklorobenzoil klorida (13) (17,2 µL; 0,75 mmol)
Diaduk pada suhu ruang selama 20 menit Ditambahkan DMAP (14) (0,092 g; 0,75 mmol) dan 3-bromoanilina (16) (54,4 µL; 0,50 mmol) Direfluks pada suhu 66ºC selama 135 menit (reaksi dipantau dengan KLT) Ditambahkan larutan asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,094 g; 0,76 mmol) dalam 20 mL THF, trietilamina (21) (104 µL; 0,75 mmol), 2,4,6triklorobenzoil klorida (13) (107,2 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 g; 0,75 mmol) Direfluks pada suhu 66ºC selama 135 menit (reaksi dipantau dengan KLT) Ditambahkan larutan asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,093 g; 0,75 mmol) dalam 20 mL THF, trietilamina (21) (104 µL; 0,75 mmol), 2,4,6triklorobenzoil klorida (13) (107,2 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 g; 0,75 mmol) Direfluks pada suhu 66ºC selama 1 jam (reaksi dipantau dengan KLT Hasil reaksi disaring Filtrat*
Residu
51
52
Filtrat* Ditambahkan 30 mL akuades dingin Diekstraksi dengan diklorometana (2x25 mL) Fasa organik
Fasa air
Dicuci dengan larutan HCl 5% (3x25 mL), NaOH 5% (3x25 mL), NaHCO3 5% (3x25 mL) dan akuades (2x25 mL) Dikeringkan dengan MgSO4 anhidrat dan diuapkan pada tekanan rendah Dimurnikan dengan kromatografi kolom gravitasi menggunakan eluen kloroform:n-heksana (1:1) N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18)** ** diuji kemurnian dengan KLT dan titik leleh dan diidentifikasi struktur dengan spektroskopi inframerah, spketroskopi NMR dan spektroskopi massa (ESI)
53 2. Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Larutan asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,093 g; 0,75 mmol) dalam 20 mL THF
Trietilamina (21) (104 µL; 0,75 mmol)
2,4,6triklorobenzoil klorida (13) (17,2 µL; 0,75 mmol)
Diaduk pada suhu ruang selama 20 menit Ditambahkan DMAP (14) (0,092 g; 0,75 mmol) dan 4-bromoanilina (17) (0,0867 g; 0,51 mmol) Direfluks pada suhu 66ºC selama 5,5 jam (reaksi dipantau dengan KLT) Ditambahkan larutan asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,093 g; 0,75 mmol) dalam 20 mL THF, trietilamina (21) (104 µL; 0,75 mmol), 2,4,6triklorobenzoil klorida (13) (107,2 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 g; 0,75 mmol) Direfluks pada suhu 66ºC selama 5,5 jam (reaksi dipantau dengan KLT) Ditambahkan larutan asam pirazina-2-karboksilat (15) (0,093 g; 0,75 mmol) dalam 20 mL THF, trietilamina (21) (104 µL; 0,75 mmol), 2,4,6triklorobenzoil klorida (13) (107,2 µL; 0,75 mmol) dan DMAP (14) (0,092 g; 0,75 mmol) Direfluks pada suhu 66ºC selama 1 jam (reaksi dipantau dengan KLT)
Hasil reaksi disaring Filtrat*
Residu
54
Filtrat* Ditambahkan 30 mL akuades dingin Diekstraksi dengan diklorometana (2x25 mL) Fase organik
Fasa air
Dicuci dengan larutan HCl 5% (25 mL), NaOH 5% (25 mL), NaHCO3 5% (25 mL) dan akuades (25 mL) Dikeringkan dengan MgSO4 anhidrat dan diuapkan pada tekanan rendah N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19)** ** diuji kemurnian dengan KLT dan titik leleh dan diidentifikasi struktur dengan spektroskopi inframerah, spektroskopi NMR dan spektroskopi LAMPIRAN B massa (ESI)
55 LAMPIRAN B PERHITUNGAN 1. Sintesis N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) Tahap pertama Cl
O
O
O
O
Cl
N
N OH
3
3
3
Cl
3
N
O
+
+
Cl
N
+
N
Cl
3
Cl
Cl
NH
3Cl
m 2,24 mmol 2,24 mmol 2,24 mmol r 2,24 mmol 2,24 mmol 2,24 mmol
2,24 mmol
s Tahap 2
2,24 mmol
-
-
Br
O O
O
Br
Cl
H3C
CH3 N
N
3
N N H
3
O
+
+ + O
N N
Cl
Cl
NH2 N
H3C
Cl
CH3 N
3
O
+
3 Cl
Cl
N H
m 2,24 mmol r 0,50 mmol
0,50 mmol 2,24 mmol 0,50 mmol 0,50 mmol 0,50 mmol 0,50 mmol
s 1,74 mmol
-
1,74 mmol 0,50 mmol 1,74 mmol
mol N-(3-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (18) =0,50 mmol Mr N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (17) =278,12 g/mol Massa (17) teoritis = 0,50 mmol x 278,12 g/mol = 139,06 mg = 0,14 g
56 Massa (17) yang diperoleh = 0,09 g massa yang diperoleh Rendemen (17) = x 100% massa teoritis 0,09 g 0,14 g
=
x 100%
= 64% 2. Sintesis N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) Tahap pertama Cl
O
O
O
OH
3
3
3
Cl
3
N
Cl
O
+
+
Cl
N
+
N
Cl
3
m 2,24 mmol 2,24 mmol 2,24 mmol r 2,24 mmol 2,24 mmol 2,24 mmol -
s
O
N
N
-
Cl
Cl
NH
3Cl
2,24 mmol
-
2,24 mmol
Tahap kedua Br O O
O
Br
Cl
H3C
CH3 N
N
3
N N H
3
O
+
+ + O
N N
Cl
Cl
N
H3C N
NH2
Cl
CH3
3
O
+
3 Cl
Cl
N H
m 2,24 mmol r 0,51 mmol
0,51 mmol 2,24 mmol 0,51 mmol 0,51 mmol 0,51 mmol 0,51 mmol
s 1,73 mmol
-
1,73 mmol 0,51 mmol 0,51mmol
57 mol N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) =0,51 mmol Mr N-(4-bromofenil)pirazina-2-karboksamida (19) =278,12 g/mol Massa (18) teoritis = 0,51 mmol x 278,12 g/mol = 141,84 mg = 0,14 g Massa (18) yang diperoleh = 131,4 mg = 0,13 g Rendemen (16) =
=
massa yang diperoleh x x 100% massa teoritis 0,13 g 0,14 g
= 93 %
x 100%
58 ”Halaman ini sengaja dikosongkan”
BIODATA PENULIS Penulis bernama First Ambar Wati, lahir di Sidoarjo pada tanggal 07 November 1994, merupakan anak pertama dari dua barsaudara. Pendidikan formal yang telah ditempuh oleh penulis yaitu di SDN Mulyodadi, SMPN 1 Wonoayu, dan SMAN 1 Wonoayu. Pada tahun 2012, penulis lulus dari jenjang SMA dan melanjutkan pendidikan di jurusan Kimia ITS melalui jalur SNMPTN Tulis dengan Nomor Registrasi Pokok 1412100087. Selama menjadi mahasiswa, penulis cukup aktif dalam kegiatan berorganisasi. Penulis pernah aktif dalam Himpunan Mahasiswa Kimia (HIMKA) sebagai staff Departemen HUBLU (2013-2014) dan sebagai kepala Departemen External Affair (2014-2015). Selain itu, penulis juga tergabung dalam tim pemandu tosca jurusan kimia ITS. Penulis juga aktif dalam Ikatan Himpunan Kimia Mahasiswa Indonesia (IKAHIMKI) sebagai staff Departemen Biokimia 2014-2016. Penulis pernah melakukan kerja praktik di PUSDIKLAT MIGAS CEPU dalam laboratorium minyak bumi. Karena ketertarikan penulis di bidang kimia organik, penulis tergabung dalam laboratorium Kimia Bahan Alam dan Sintetis di bawah bimbingan Prof. Dr. Mardi Santoso Ph.D. Semoga hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan memberikan inspirasi untuk kemajuan ilmu pengetahuan, khususnya dalam bidang kimia organik. Penulis dapat dihubungi melalui email
[email protected]. 59
60 “Halaman ini sengaja dikosongkan”
