LAPORAN PRAKTIKUM SINTESIS SENYAWA ORGANIK

Judul : SINTESIS PARA NITROASETANILIDA

Tujuan Percobaan : Mempelajari reaksi nitrasi senyawa aromatis.

Pendahuluan

Senyawa p-nitroasetanilida merupakan senyawa turunan asam karboksilat yang

termasuk dalam golongan amida sekunder (RCONHR’). Beberapa nama lain dari p-

nitroasetanilida antara lain N-(4-nitrofenil) asetamida, p-asetamidonitrobenzen, N-Asetil-4-

nitroanilin. Senyawa ini berbentuk kristal prisma yang berwarna kuning pucat. Dalam

industri, p-nitroasetanilida, digunakan sebagai bahan baku untuk mensistesis p-nitroanilina,

yang umum digunakan sebagai zat pewarna. Jika diamati struktur molekulnya, maka akan

terlihat bahwa gugus yang terikat pada atom N (R’) mengandung inti benzena. Sehingga

senyawa ini dapat juga dikategorikan kedalam senyawa benzena terdisubstitusi. Kedua

substituent pada senyawa ini adalah gugus –NO2 (gugus nitro) dan gugus –NHCOCH3 (gugus

asetilamina). Senyawa p-nitroasetanilida ini memiliki 2 buah isomer posisi, yaitu : o-

nitroasetanilida dan m-nitroasetanilida. Suatu isomer para (p) lebih simetris dan dapat

membentuk kisi kristal yang lebih teratur jika dibandingkan dengan kedua isomer lainnya

dalam keadaan padatan. Selain itu, kedua isomer tersebut lebih sulit terbentuk. Hal ini

menyebabkan isomer para lebih stabil dalam perolehannya (Indri, 2011).

Anilin tidak dapat di nitrasi dengan campuran nitrasi biasa (asam sulfat), karena

bersifat terbakar dan anilin akan teroksidasi. Namun, kesulitan ini dapat diatasi dengan

menggunakan kelebihan dari asam sulfat atau dengan melindungi gugus amino dari reaksi

asetilasi karena kelompok asetilamido, CH3CONH-. Asetilamido memiliki orto yang sama

dan para mengarahkan pengaruh sebagai NH2-. Asetanilidaa siap mengalami nitrasi dan

Paraf Asisten

memberikan warna p-nitroasetanilida yang pucat jika dicampur dengan kuning o-

nitroasetanilida. Rekristalisasi dari etanol mudah dilakukan karena senyawa orto lebih larut,

dan p-nitroasetanilida murni dihidrolisis untuk p-nitroanilin (Raheem, 2010).

Hidrokarbon aromatik dapat dinitrasi, yaitu atom hidrogennya diganti dengan gugus

nitro (NO2) menggunakan asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat. Asam sulfat yang

digunakan berfungsi untuk melengkapi medium asam secara kuat dan mengubah asam nitrat

menjadi ion nitrosonium yang sangat reaktif dan merupakan agen nitrasi. Mekanisme

substitusi aromatik melibatkan serangan elektrofil ion NO2+ terhadap inti aromatik untuk

menghasilkan ion karbonium (I): kemudian pemindahan proton ke ion bisulfat, zat yang

sangat basis dalam campuran reaksi. Nitrasi biasanya terjadi pada temperatur yang sangat

rendah. Pada temperatur tinggi dapat terjadi kehilangan bahan karena terjadi oksidasi oleh

asam nitrat. Nitrobenzena dapat diubah oleh campuran asam nitrat dan asam sulfat pekat

menjadi kira-kira 90% m-dinitrobenzena dan sejumlah kecil isomer ortho dan para, kemudian

dieliminasi dengan proses rekristalisasi (Tim penyusun, 2014).

Mekanisme Reaksi

Tahap 1 : Pembentukan nitronilin

O

N+H

O

O

+ H O S

O

O

O HH

O-

H

N+

O

O

+ HSO4-

Tahap 2 :

NH

O

+ N+

O

O

NH

O

N+

O-

O

NH

O

N+

O-

O

+

+

NH

O

H

N+

O-

O

HSO4-

NH

O

N+

O-

O

Alat

Erlenmeyer 100 mL, batang pengaduk, beaker glass, penangas es, pipet tetes, gelas ukur 10

ml, corong Buchner, kertas saring, vacuum pump, corong biasa, cawan petri.

Bahan

Asetanilida, asam asetat glasial, asam sulfat pekat, asam nitrat pekat

Prosedur Kerja

a. Skema kerja

- dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer 100 ml.

- ditambahkan ke dalamnya 4 ml asam asetat glasial dan 8 ml asam sulfat

pekat dan dinginkan labu dalam air es.

- dicampur hati-hati masing-masing 2 ml asam nitrat pekat dan asam sulfat

pekat dalam erlenmeyer yang lain kemudian dinginkan labu dalam air es.

- diteteskan campuran nitrasi ini tetes demi tetes ke dalam labu erlenmeyer

yang berisi asetanilid sambil diaduk dan dijaga temperatur agar tidak lebih

dari 10˚C.

- di keluarkan labu dari air es dan biarkan selama 1 jam.

- di itu tuangkan ke dalam gelas beker 250 ml yang berisi 100 ml air dan

beberapa potong es.

- diaduk perlahan-lahan kristal p-nitroasetanilid akan memisah dan biarkan

selama 15 menit.

- disaring kristal dengan corong buchner, cuci beberapa kali dengan air es

kemudian lakukan rekristalisasi dengan etanol.

- dikeringkan di oven pada temperatur 100oC, timbang dan tentukan titik

lelehnya.

b. Prosedur kerja

Masukkan 4 g asetanilid ke dalam labu erlenmeyer 100 ml. Tambahkan ke dalamnya

4 ml asam asetat glasial dan 8 ml asam sulfat pekat. Dinginkan labu dalam air es. Sementara

itu dalam labu erlenmeyer 100 ml lain yang terpisah, campur hati-hati masing-masing 2 ml

asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat kemudian dinginkan labu dalam air es.

Teteskan campuran nitrasi ini tetes demi tetes ke dalam labu erlenmeyer yang berisi

asetanilid sambil diaduk dan temperatur dijaga agar tidak lebih dari 10˚C. Apabila penetesan

telah selesai keluarkan labu dari air es dan biarkan selama 1 jam. Setelah itu tuangkan ke

dalam gelas beker 250 ml yang berisi 100 ml air dan beberapa potong es. Aduk perlahan-

lahan, kristal p-nitroasetanilid akan memisah dan biarkan selama 15 menit. Saring kristal

4 g Asetanilid

Hasil

dengan corong buchner, cuci beberapa kali dengan air es kemudian lakukan rekristalisasi

dengan etanol. Keringkan di oven pada temperatur 100oC, timbang dan tentukan titik

lelehnya.

Waktu yang dibutuhkan

No. Perlakuan Waktu

1. Persiapan alat dan bahan 15 menit

2. Proses refluks 30 menit

3. Pengadukan 10 menit

4. Penyaringan dan pengeringan 25 menit

5. Uji titik lebur 15 menit

6. Proses rekristalisasi 35 menit

7. Proses penyaringan kembali 10 menit

8. Pencucian endapan 5 menit

9. Pengeringan kristal 10 menit

10. Penimbangan 5 menit

11. Uji titik lebur 15 menit

Total 2 jam 55 menit

Data dan Perhitungan

No. Data Jumlah

1. Massa p-nitroasetanilida

yang diperoleh

0,9 gram

2. Titik leleh 209 oC

Perhitungan

Berat molekul asetanilida : 135,16 g/mol

Mol =

= 0,015 mol

Asetanilida p-nitroasetanilida + o-nitroasetanilida

M 0,015 - -

B 0,015 0,015 0,015

S 0 0,015 0,015

Berat molekul p-nitroasetanilida = 180,16 g/mol

Berat p-nitroasetanilida = 0,015 mol x 180,16 g/mol

= 2,70 gram

Berat p-nitroasetanilida yang diperoleh = 0,9 gram

Rendemen =

x 100% = 33.33 %

Hasil

NO. GAMBAR PERLAKUAN HASIL

1.

Pencampuran pertama Larutan berwarna

coklat

2.

Reaksi asam nitrat pekat

dan asam sulfat pekat

Larutan tidak berwarna

3.

Didinginkan

+ larutan campuran asam

+ nitrat pekat dan asam

sulfat pekat

+es

Larutan berwarna

kuning keruh terdapat

kristal putih

4.

Didiamkan 15 menit Terbentuk dua fasa :

Bagian atas :

kuning bening

Bagian bawah :

terbentuk endapan putih

kekuningan

5.

Hasil buncner pertama Kristal berwarna putih

6.

Rekristalisasi 1 Larut dalam etanol

7.

Filtrat rekristalisasi filtrat berwarna kuning

sedikit putih dan

sebagian membentuk

padatan

8.

Kristal hasil rekristalisasi Kristal berwarna putih

kekuningan

Pembahasan Hasil

Praktikum kali ini adalah untuk mensintesis senyawa p-nitroasetanilida dengan

menggunakan metode reaksi nitrasi senyawa aromatis. Pembuatan senyawa p-nitroasetanilida

ini menggunakan senyawa asetanilida.

Disebabkan karena asetanilida termasuk golongan amida, maka asetanilida mudah

terhidrolisis dalam larutan asam dan basa. Sehingga dalam reaksi pembentukan p-

nitroasetanilida, asetanilida dilarutkan dulu dalam asam asetat glasial, dimana senyawa ini

tidak mengandung air. Sehingga fungsi asam asetat glasial dalam reaksi ini adalah untuk

mencegah hidrolisis dari asetanilida. Selain termasuk golongan amida, asetanilida dapat pula

digolongkan ke dalam senyawa benzena tersubtitusi, dengan substituenya berupa gugus asetil

(-NHCOCH3). Penambahan asam asetat glasial ini juga diikuti oleh penembahan asam sulfat

pekat. Warna larutan yang dihasilkan adalah coklat tua. Fungsi penambahan asam sulfat

pekat ini adalah agar kelarutan semakin besar akibat interaksi molekul yang semakin cepat.

Kelarutan semakin cepat dikarenakan adanya panas yang dihasilkan dari asam sulfat tersebut.

Setelah itu dialkukan pendinginan. Tujuan dilakukannya pendinginan ini adalah agar tidak

terjadi reaksi oksidasi pada gugus karbonil sehingga struktur asetanilida tidak berubah. Hal

ini karena asetanilida akan di substitusi elektrofil, sehingga produk yang dihasilkan atau

molekul target yang diharapkan sesuai.

Dibuat dalam erlenmeyer lainnya yaitu campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat

pekat kemudian didinginkan. Pembuatan campuran larutan ini adalah untuk membentuk

elektrofil ion nitronium. Perbandingan volume antara dua komponen ini adalah 1:1. Hal ini

dikarenakan jika senyawa asam sulfat berlebih direaksikan maka akan terjadi reaksi sulfonasi.

Selanjutnya adalah mereaksikan kedua larutan dalam erlenmeyer tersebut. Saat

pencampuran ini dilakukan maka reaksi yang terjadi ini disebut dengan reaksi nitrasi. Ion

nitronium (NO2+) menyerang cincin benzena dari asetanilida. Mekanisme penyerangan oleh

ion nitronium inilah yang dikenal sebagai reaksi nitrasi. Hasilnya berupa senyawa antara ion

benzonium dan pada akhir reaksi akan dihasilkan p-nitroasetanilida dan asam (H3O+). Selama

reaksi berlangsung antara campuran nitrasi dengan asetanilida, suhu harus benar-benar dijaga

tidak lebih dari 10oC. Hal ini dilakukan agar kemungkinan terbentuknya salah satu isomer

dari p-nitroasetanilida yaitu o-nitroasetanilida lebih kecil. Reaksi ini berjalan secara

eksotermis sehingga bila ada sedikit energi yang berupa panas, maka o-nitroasetanilida

kemungkinan terbentuknya lebih besar. Selain menjaga suhu, penambahan larutan nitrasi ke

dalam campuran yang berisi asetanilida juga harus dilakukan secara perlahan. Hal ini

dilakukan untuk mencegah terjadinya reaksi dinitrasi dan terbentuknya p-nitroanilina. Setelah

dilakukan penetesan maka campuran larutan didiamkan selama 1 jam dan warna larutan tetap

coklat tua. Penambahan air dan es dilanjutkan setelah proses pendiaman tersebut sehingga

larutan berwarna kuning keruh dan terbentuk kristal putih. Perlakuan ini dilakukan karena

isomer orto dapat larut dalam air dingin, sedangkan isomer para tidak dapat larut dalam air

dingin (membentuk endapan berupa kristal). Selanjutnya dilakukan penyaringan

menggunakan corong Buchner. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan kristal p-

nitroasetanilida. Kemudian dari hasil penyaringan diperoleh padatan (residu) berwarna putih

yang merupakan senyawa p-nitroasetanilida sedangkan filtrat merupakan senyawa o-

nitroasetanilida. Kristal atau endapan p-nitroasetanilida dicuci dengan air es beberapa kali

hingga asam hilang. Hal ini dimaksudkan untuk melarutkan isomer orto yang mungkin masih

terdapat pada kristal atau endapan.

Proses rekristalisasi terhadap residu yang diperoleh dilakukan pada tahap selanjutnya

yaitu dengan melarutkannya dalam etanol . Pemilihan etanol sebagai pelarut dalm proses

rekristalisasi ini didasarkan pada perbedaan sifat melarutkan dari etanol. Pada keadaan panas

etanol dapat melarutkan kristal p-nitroasetanilida, sedangkan pada keadaan dingin etanol tidak

dapat melarutka kristal p-nitroasetanilida. Sehingga pada keadaan dingin kristal akan terbentuk

kembali ( rekristalisasi ). Setelah dilarutkan maka dilakukan penyaringan dan filtrat yang

diperoleh dikeringkan dalam oven. Pengeringan ini dilakukan pada suhu yang sedikit tinggi

sehingga diperoleh massa kristal yaitu 0,9 gram dengan warna putih kekuningan dan titik

lelehnya adalah 209oC. Berdasarkan literatur, senyawa p-nitroasetanilida berwarna kuning pucat

dengan titik leleh 214oC-216oC. Perbedaan ini dapat terjadi disebabkan akibat adanya kontaminasi

dari kristal o-nitroanilina. Senyawa o-nitroanilina ini berwarna kuning dan terbentuk akibat

adanya atau terlalu banyaknya jumlah ion H+ yang menyebabkan terjadinya hidrolisis dari

nitroasetanilida dan senyawa o-nitroanilina ini tidak dapat dipisahkan dari p-nitroasetanilida

dengan rekristalisasi.

Kesimpulan

Sintesis senyawa p-nitroasetanilida dilakukan dengan prinsip reaksi nitrasi yang terjadi

pada cincin aromatis yaitu substitusi elektrofilik. Substitusi yang terjadi adalah atom H dengan

gugus nitro pada cincin aromatis. Substitusi ini terjadi karena adanya penyerangan oleh ion

nitronium yang dapat dibuat dari reaksi asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat terhadap cincin

benzene pada asetanilida, yang menghasilkan produk berupa campuran dari senyawa p-

nitroasetanilida dan o-nitroasetanilida. Pemisahan antara senyawa p-nitroasetanilida dan o-

nitroasetanilida. Dilakukan dengan metode rekristalisasi sehingga diperoleh massa p-

nitroasetanilida adalah 0,9 gram dengan titik leleh 209.

Referensi

Indri, Anietta. dan Windysari. 2011. Sintesis p-Nitroasetanilida. Makalah. Tidak

Dipublikasikan. Surabaya: Universitas Airlangga

Raheem, Dotsha J. 2010. Preparation of p-nitroaniline. Irak: Universitas Salahaddi

Tim penyusun petunjuk praktikum sintesis senyawa oraganik. 2013. Petunjuk Praktikum

Sintesis Senyawa Organik. Fmipa unej: Jember

Saran

Praktikum harus lebih dilakukan dengan teliti dan berhati-hati agar hasil penelitian dapat

signifikan.

Nama Praktikan

Rika Yulianti