Studi Reaksi Kopling Oksidatif Isoeugenol, Guaiakol, dan ...

Studi Reaksi Kopling Oksidatif Isoeugenol, Guaiakol, dan Isoeugenol-Guaiakol dengan Bantuan Katalis FeCl3 dan Katalis Fe-Montmorilonit dan

Uji Aktivitasnya sebagai Antioksidan

Widajanti Wibowo1, A. Herry Cahyani2 dan Boy Ardika Putra3

Departemen Kimia, FMIPA UI, Kampus UI Depok 16424 [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak

Pada penelitian ini, pembentukan senyawa dimer dari isoeugenol, guaiakol dan isoeugenol dengan guaiakol telah dilakukan dengan bantuan katalis FeCl3 dan Fe-MMT. Katalis heterogen Fe -MMT, dibuat dengan melarutkan Na-MMT dalam larutan FeCl3 0,3 M dan kemudian diaduk dengan stirrer selama 24 jam dan dilakukan pencucian endapan sampai bebas ion klorida. Endapan kemudian dikeringkan pada suhu 105oC selama 24 jam. Katalis hasil sintesis telah dikarakterisasi dengan FTIR dan XRD. Katalis dibuat dari MMT, yang dipisahkan sebagai fraksi 1, hasil fraksionasi bentonit alam berasal dari jambi. Fraksi 1 bentonit alam mempunyai nilai % smetite paling besar yaitu 79,11 % hal ini mengindikasikan bahwa pada fraksi 1 banyak mengandung MMT. Na-MMT dibuat dengan impregnasi MMT dengan larutan NaCl. Katalis FeCl3 dan Fe-MMT ini selanjutnya diaplikasikan untuk reaksi oksidatif kopling untuk sintesis dimer senyawa guaiakol dengan isoeugenol. Reaksi oksidatif kopling dilakukan dengan variasi pelarut. Produk hasil reaksi katalis Fe-MMT dan FeCl3 dianalisis menggunakan kromatografi lapis tipis dan LC-MS. Analisis kualitatif kromatografi lapis tipis menunjukkan bahwa telah berhasil menghasilkan komponen senyawa baru dan munculnya node baru pada plat kromatografi. Sedangkan kromatogram LC-MS menunjukkan telah berhasil menghasilkan senyawa dimer . Hasil identifikasi menunjukkan adanya senyawa dimer isoeugenol yaitu dehidrodiisoeugenol dengan m/z = 327 dan waktu retensi 18,83 menit. Dari uji aktivitas antioksidan, diketahui senyawa produk mempunyai kemampuan antioksidan lebih tinggi dibandingkan dengan isoeugenol, yaitu nilai IC50 isoeugenol sebesar 20,05 μg/mL dan produk sebesar 15,209 μg/mL dengan katalis FeCl3, Sedangkan nilai IC50 produk dengan katalis Fe-MMT sebesar 9,5454 µg/mL.

Kata kunci : isoeugnol, guaiakol, FeCl3, Fe-MMT, bentonit, antioksodan

Abstract

Studies on oxidative coupling reactions of isoeugenol, guaiakol and isoeugenol with guaiakol were conducted in the presence of FeCl3 and Fe-Montmorillonite (Fe-MMT) as catalysts. The MMT was obtained from mineral bentonite, origin area Jambi, by separating the fraction which had the highest smetite value of 79,11%. This MMT was first transformed into Na-MMT by impregnating with a solution of NaCl 1M under stirring for 24 hour, which was carried out three times. The Na-MMT was washed with demineralized water until free of Cl- ions. After that the Na-MMT was transformed into Fe-MMT by impregnating with a solution of FeCl3 0,3 M under stirring 24 hour, which was carried out three times. The Fe-MMT was washed with demineralized water until free of Cl-, dried at 1050C for 24 hour, and was characterized by FT-IR and XRD methods to confirm the MMT structure. The AAS analysis was carried out to determine the content of Na+ and Fe3+ in the catalyst. In this study, the oxidative coupling reactions were conducted on isoeugenol, guaiacol and isoeugenol with guaiacol using Fe-MMT catalyst, compared with using FeCl3. The oxidative coupling products were identified by thin layer chromatography (TLC), which showed new compounds. The LC-MS analysis showed the formation of coupling compounds of isoeugenol, identified as dehidrodiisoeugenol with the m / z value of 327, meanwhile the coupling compounds of guaiacol was identified having the m/z value of 247 and the coupling of isoeugenol with guaiacol having the m/z value of 287. From the activity of antioxidant test result, if concludes that a product compound of dehidrodiisoeugenol has the ability to produce higher antioxidant. Than isoeugenol, which can produce IC50 20,05 ppm of isoeugenol and can produce 15,209 ppm with FeCl3 catalyst. However, the product with product IC50 with Fe-MMT catalyst can produce 9,5454 ppm.

Keyword : Isoeugenol, Guaiacol, Antioxidant, Catalyst, Fe-MMT, Bentonite

1. PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara yang mempunyai keanekaragaman hayati yang tinggi. Sejak dulu, berbagai tanaman yang ada di Indonesia telah digunakan oleh masyarakat desa maupun kota sebagai obat tradisional. Meskipun belum diketahui kandungan senyawa kimia yang aktif sebagai obat, saat ini telah banyak dilakukan penelitian-penelitian terhadap senyawa kimia yang terdapat pada tanaman. Salah satu golongan senyawa kimia yang banyak

terdapat pada tanaman adalah golongan fenolik. Senyawa fenolik merupakan senyawa bahan alam yang banyak dijumpai dalam tanaman. Dalam industri makanan dan kosmetik senyawa fenolik berperan sebagai penghasil aroma yang khas sedangkan dalam industri farmasi dan kesehatan banyak digunakan sebagai antioksidan, antikanker, antimikroba dan lain-lain.Beberapa senyawa fenolik yang sering dijumpai dan bermanfaat antara lain eugenol, isoeugenol, katekin, dan menthol.

Studi reaksi..., Boy Ardika Putra, FMIPA UI, 2013

Senyawa fenolik memiliki struktur yang khas yaitu memiliki satu atau lebih gugus hidroksil yang terikat pada satu atau lebih cincin aromatik benzena sehingga senyawa ini juga memiliki sifat yang khas yaitu dapat teroksidasi. Adanya sifat ini memungkinkan suatu senyawa fenolik dapat membentuk senyawa baru yang lebih aktif. Pada penelitian-penelitian sebelumnya telah berhasil melakukan sintesis untuk mengoksidasi senyawa fenolik yaitu dimer dari eugenol menggunakan katalis enzim peroksidase yang berasal dari tanaman sawi hijau tetapi pada penelitian ini untuk sintesis senyawa fenolik yaitu dimer dari isoeugenol dan guaiakol menggunakan katalis FeCl3 dan katalis Fe-Montmorilonit.

Guaiakol dan isoeugenol merupakan senyawa fenolik, tetapi isoeugenol memiliki rantai samping propenil. Kopling isoeugenol yang memiliki rantai samping propenil dapat menghasilkan senyawa lignan. Reaksi oksidatif kopling senyawa fenolik diawali dengan terbentuknya radikal fenoksi yang beresonansi dalam posisi orto, para dan meta pada cicin benzena. Kopling antara dua radikal fenoksi akan menghasilkan senyawa dimer.

Senyawa dimer dari fenolik ini belakangan diketahui juga memiliki aktivitas biologis tertentu seperti antioksidan. Aplikasi pada penelitian ini digunakan untuk melihat aktivitas antioksidan. Suatu senyawa dapat dikatakan sebagai antioksidan apabila senyawa tersebut mampu menghambat terjadinya reaksi oksidasi terhadap suatu substrat dimana konsentrasi yang dibutuhkan oleh zat tersebut untuk menghambat lebih kecil dari konsentrasi substrat yang telah teroksidasi. Proses oksidasi dapat terjadi karena adanya spesi oksigen yang reaktif, seperti singlet oksigen, peroksi radikal dan hidroksi radikal. Dengan terjadinya reaksi oksidasi tersebut dapat mengakibatkan terbentuknya suatu radikal bebas yang aktif yang mana dapat menyebabkan kerusakkan pada sel, protein dan lemak. Disinilah peran dari suatu antioksidan dimana ia mampu melengkapi kekurangan elektron pada radikal bebas yang aktif sehingga membuatnya menjadi stabil. Selain itu, ia juga mampu menghambat terjadinya stress oksidatif yaitu dengan menghambat pembentukkan radikal bebas. Oleh karena itu, saat ini semakin banyak dikembangkan produksi senyawa bioaktif mengacu pada proses yang terjadi secara alami di dalam tumbuhan. Pembentukan dimer dari senyawa turunan fenolik seperti isoeugenol dan guaiakol dapat terjadi melalui reaksi oksidasi kopling.

Untuk melakukan reaksi oksidatif kopling maka diperlukanlah suatu katalis agar reaksi yang terjadi berjalan lebih cepat dan produk dimer yang terbentuk lebih banyak. Reaksi oksidatif kopling akan berjalan lebih baik ketika menggunakan katalis homogen tetapi dalam proses pemisahan antara katalis dan produk sangat sulit karena keduanya memiliki fasa yang sama. Untuk mengatasi hal terebut maka digunakanlah suatu katalis heterogen tetapi memiliki

kemampuan yang hampir sama dengan katalis homogen. Oleh sebab itu maka digunakan katalis FeCl3 yang diimobilisasi pada montmorilonit.

2. METODE PENELITIAN

2.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian

Departemen Kimia FMIPA Universitas Indonesia dari bulan Febuari sampai dengan Mei 2012. 2.2 Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan gelas yang biasa digunakan dalam laboratorium yaitu gelas piala 2 L, gelas piala 500 ml, gelas piala 250 ml, dan gelas piala 100 ml, batang pengaduk,labu ukur 10 ml, 25 ml, 50 ml, 100 ml, dan 500 ml, mortar, magnetic stirrer,neraca analitik, oven, tabung dan alat sentrifug,tabung reaksi, termometer, pipet ukur, plat KLT, kertas saring, pipet kapiler, botol vial, penangas, cawan penguap, kaca arloji dan labu ekstraksi. Alat uji yang digunakan untuk analisa dan karakterisasi adalah AAS, FT-IR, LC-MS, XRD dan XRF. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain bentonit alam dari daerah Jambi, natrium klorida (NaCl), etil asetat, isoeugenol, guaiakol, n-heksana, silika gel, DPPH 0,2 mM, metanol, aquabides, aquademin, AgNO3, Na2SO4 anhidrat, FeCl3.6H2O dan HF. 2.3 Fraksinasi Sedimentasi Bentonit

Sebanyak 50 gram bentonit dimasukkan kedalam gelas beker dan ditambahkan 1 Liter akuades. Campuran tersebut diaduk dengan stirrer selama 30 menit kemudian didiamkan selama 5 menit. Endapan yang terbentuk dipisahkan dengan dekantasi. Endapan ini disebut sebagai fraksi satu (F1). Suspensi sisa fraksi satu didiamkan kembali selama 30 menit. Endapan yang didapat ialah fraksi dua (F2). Suspensi sisa fraksi dua didiamkan kembali selama 2 jam, Endapan yang didapat ialah fraksi tiga (F3). Suspensi sisa fraksi tiga didiamkan kembali selama ± 24 jam dan endapan yang didapat adalah fraksi 4 (F4). Endapan dari masing masing fraksi ini kemudia dikeringkan dalam oven dengan suhu 105 0C. Endapan digerus dan diayak hingga ukuran 200 mesh dan hasil ayakan dikarakterisasi dengan XRD dan FT-IR.

2.4 Preparasi Na-Montmorilonit

Sebanyak 30 gram bentonit fraksi satu disuspensikan ke dalam 900 mL larutan NaCl 1 M. Pengadukan suspensi dengan stirrer selama 12 jam. Dekantasi campuran dan diambil endapannya. Endapan tersebut didispersikan kembali dengan 900 mL NaCl 1 M. Dilakukan pengdukan dengan stirrer


kembali selama 12 jam, lalu endapan didekantasi. Endapan dicuci dengan akuabides beberapa kali. Filtrat diuji dengan menambahkan AgNO3 0,5 M beberapa mL sampai yakin tidak terbentuk endapan putih AgCl. Setelah dilakukan pencucian, endapan kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 60 0C. Endapan digerus dan Na-MMT yang diperoleh dikarakterisasi dengan FT-IR.

2.5 Pembuatan Katalis Fe-montmorilonit

Fe-Montmorilonit dapat dibuat dengan cara menambahkan Na- Montmorilonit ke dalam larutan Fe (III)-Klorida 0,3 M. Kemudian suspensi yang dihasilkan distirrer selama 24 jam pada suhu ruang. Lalu padatan berwarna disaring dan dicuci dengan aquabides sampai bebas ion klorida. Setelah itu, dikeringkan pada suhu 105oC pada kondisi vakum kemudian dikarakterisasi dengan FT-IR.

2.6 Reaksi Oksidatif Kopling Guaiakol-Isoeugenol

Sebanyak 1,148 gram isoeugenol ditambah 0,1 gram Fe-montmorilonit Kemudian ditambahkan pelarut metanol 30 % sebanyak 20 ml. Reaksi berlangsung selama 2 jam dengan cara menstirrer campuran tersebut pada suhu 50oC. Setelah 2 jam reaksi berlangsung, campuran larutan tersebut ditambahkan larutan HCl 1 M. Setelah itu, campuran tersebut diekstrak dengan etil asetat (3 x 25 ml) lalu fasa organik yang mengandung isoeugenol dicuci dengan air (3 x 25 ml). Hasil yang dapat dikeringkan dengan padatan Na2SO4 anhidrat dan dikonsentratkan dengan menggunakan alat ‘rotatory evaporator’. Hasil akhirnya dikarakterisasi dengan TLC, LC-MS.

2.7 Isolasi Produk Reaksi

0,1 gram katalis Fe-montmorilonit direaksikan dengan 0,8687 gram guaiacol dan 1,1494 gram isoeugenol. Reaksi dilakukan dalam larutan metanol 30 %. Kemudian diaduk selama 120 menit dan selanjutnya reaksi didiamkan selama 5 menit kemudian ditambahkan larutan HCl 0,1 M. Untuk mengekstraksi produk berwarna ini, dilakukan ekstraksi dengan pelarut etil asetat. Fasa organik (etil asetat) dipisahkan dari fasa air. Air yang masih tersisa dihilangkan dengan menambahkan Na2SO4 anhidrat. Ekstrak yang diperoleh kemudian dipekatkan dengan cara menguapkan pelarutnya menggunakan rotatory evaporator.

2.8 Uji KLT dan Pemisahan Komponen Campuran Produk

Uji KLT dilakukan untuk mengetahui berapa komponen yang terdapat di dalam senyawa hasil reaksi. Uji ini dilakukan dengan menggunakan pelarut n-heksana : etil asetat dengan perbandingan yang paling optimum (4:1). Hasil uji KLT digunakan untuk

mengidentifikasi secara kualitatif berapa banyak komponen dalam senyawa hasil reaksi. Untuk memisahkan komponen produk. Digunakan KLT preparatif. Plat KLT preparatif dibuat dengan menggunakan kaca bersih dan kering. Kemudian kaca itu dituangkan campuran silika gel dengan air sampai merata dan dibiarkan mengering. Plat yang telah kering, selanjutnya dipakai untuk KLT dengan perbandingan etil asetat dengan n-heksana yang optimal. Kemudian spot yang didapat dikeruk, dilarutkan dalam etil asetat dan kemudian disaring untuk memisahkan produk dari silika gel. Lalu cairan dibiarkan menguap pada suhu ruang. Kemudian hasilnya dianalisis menggunakan instrumentasi LC-MS.

2.9 Uji Aktivitas sebagai Antioksidan

Aktivitas antioksidan dari isoeugenol, guaiacol dan larutan isolat yang mengandung dimer isoeugenol-guaiacol (dalam metanol) yang terbentuk dilakukan dengan menggunakan metoda DPPH scavenging . Metoda yang digunakan berdasarkan yang digunakan oleh Haiyan Wang et al (2008). Semua sampel yang akan kita uji aktivitasnya dipersiapkan dengan beberapa konsentrasi yaitu 1000 ; 100 ; 50 ppm. Hal ini bertujuan untuk membandingkan bagaimana aktivitas antioksidan dari semua sampel dengan konsentrasi yang sama. Setelah itu dipersiapkan larutan 0,2 mM DPPH (1,1-diphenyl-2-picryldidrazol) dalam metanol Untuk uji antioksidan sampel, 2 mL sampel (hasil produk isoeugenol, guaiakol dan larutan isolat yang mengandung dimer isoeugenol-guaiakol ditambahkan 1 mL larutan DPPH. Untuk kontrol terdiri dari 2 mL metanol dan 1 mL DPPH. Masing-masing campuran tersebut diaduk setelah ditambahkan DPPH kemudian dimasukkan ke dalam kuvet dan dibiarkan selama 30 menit pada temperatur ruang dalam keadaan gelap. Setelah itu, diukur absorbannya dengan UV pada panjang gelombang 517 nm. Pengukuran ini dilakukan sebanyak dua kali. Untuk menghitung efek scavenging menggunakan persamaan berikut

% efek scavenging = x 100 %

Dimana A0 adalah absorban kontrol yaitu DPPH tanpa sampel, A adalah absorban sampel dan DPPH.

3 HASIL PEMBAHASAN

3.1 Fraksinasi Sedimentasi

Tujuan utama dari fraksinasi sedimentasi adalah untuk memisahkan komponen non lempung yang terdapat dalam bentonit sehingga diperoleh fraksi dengan kandungan montmorilonit tinggi. Pengotor yang mungkin terdapat dalam bentonit adalah kwarsa, kalsit, feldspar kaolinit, dan lain-lain. Pengotor-


pengotor yang memiliki massa jenis lebih besar akan mengendap (tersedimentasi) lebih awal. Oleh karena itu sampel harus difraksinasi terlebih dahulu sehingga didapatkan bentonit dengan kandungan montmorilonit yang tinggi dan diharapkan terbebas dari pengotor.

Sebelum dilakukan sedimentasi, bentonit yang telah didispersikan dalam aquades distrirer selama 30 menit dengan tujuan agar semua partikel terdistribusi sempurna (Irwansyah, 2007). Selanjutnya suspensi bentonit didiamkan dan difraksinasi berdasarkan waktu dan rentang waktu yang diambil pada penelitian ini adalah 5 menit, 30 menit, 120 menit dan fraksi sisa. Pemilihan rentang waktu tersebut berdasarkan pada kecepatan penambahan ketebalan sedimen.

Endapan hasil fraksinasi F1,F2,F3 dan F4 dikeringkan dalam oven pada suhu 1050C dengan tujuan untuk mengurangi kadar air yang terperangkap antar lembar sehingga didapatkan bentonit dengan kadar air yang sangat rendah yang selanjutnya digerus dan dikarakterisasi menggunakan XRD dan FTIR. Hasil analisis XRD fraksi bentonit dapat dilihat pada Gambar.1 di bawah ini.

Gambar.1Difraktogram fraksinasi sedimentasi bentonit

Untuk menentukan fraksi mana yang dapat digunakan pada perlakuan selanjutnya dalam penelitian ini maka tiap fraksi dari data XRD dilakukan analisis dengan menentukan fraksi mana yang mengandung montmorillonit tinggi. Dengan menggunakan metode biscaye komposisi relatif clay dapat ditentukan karena komposisinya sebanding dengan luas area peak dikalikan faktor berat biscaye (Heath, et.al). Komposisi clay yang dianalisis adalah smectite atau montmorillonit(S), illite(I), chlorite(C), kaolinite(K). Dari hasil analisis diperoleh komposisi clay untuk tiap-tiap fraksi seperti terlihat pada Table 1 berikut:

Tabel.1 Data hasil analisis XRD hasil fraksinasi bentonit alam

Bentonit Smectite (%) IIIlite(%) Chlorite(+Kaolinite) (%) F1 79.1 9.514 11.38 F2 74.6 6.13 19.26 F3 73.6 15.39 10.95 F4 72.6 14.18 13.16

Dari Table 1 dapat disimpulkan bahwa fraksi (F1) mengandung smectite paling tinggi yaitu 79,11% sedangkan kandungan illite dan chlorite tidak terlalu tinggi dibandingkan fraksi yang lain. Berdasarkan data ini maka perlakuan selanjutnya menggunakan sampel fraksi 1. 3.2 Sintesis Na-Montmorilllonite (Na-MMT)

Sebelum disintesis menjadi Fe-MMT, dilakukan

penyeragaman kation di antara interlayer bentonit fraksi satu dengan ion Na+. Penyeragaman kation Na+ di antara interlayer akan memperbesar daya mengembang bentonit tersebut, sehingga akan mempermudah dalam proses interkalasi. Na-bentonit bersifat lebih mengembang karena ion Na+ yang berada di permukaan bentonit akan berasosiasi dengan daerah yang mengalami defisiensi muantan positif pada salah satu lembar saja, sehingga di antara lembaran akan terpisah cukup jauh dan memungkinkan interaksi dengan air lebih banyak dan meningkatkan kestabilan. Proses penyeragaman kation pada interlayer bentonit ini dilakukan agar proses pertukaran kation dari ion Na+ menjadi ion Fe3+

dapat dilakukan dengan mudah. 3.3 Pembuatan Katalis Fe-MMT

Setelah dilakukan proses penyeragaman kation, barulah proses pembentukan katalis Fe-montmorillonit dapat dilakukan. Proses pembuatan katalis dengan melarutkan 5 gram Na-montmorillonit dalam 500 mL larutan FeCl3 0,3 M. Proses dilakukan dua kali dengan larutan FeCl3 0,3 M yang baru agar semua kation Na dapat tertukar dengan kation Fe dan agar campuran menjadi lebih homogen. Katalis harus bebas klorida, maka dari itu pencucian endapan dilakukan berulang kali sampai tidak ada lagi klorida yang bersisa setelah diuji dengan AgNO3. Kemudian endapan yang sudah bebas klorida, dikeringkan pada suhu 105oC sampai endapan kering seutuhnya. Pengeringan pada suhu 105oC bertujuan untuk menghilangkan sisa air yang masih terikat dalam katalis.

Kemudian Fe-MMT dianalisis kadar Fe yang terkandung dalam MMT. Hal ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar logam Fe yang telah terikat sempurna dalam katalis heterogen. Analisa ini dilakukan dengan menggunakan instrumen spektroskopi serapan atom (AAS). Sebelum dianalisis dengan AAS, perlu dilakukan proses destruksi basah terhadap katalis hasil sintesis. Destruksi dilakukan dengan melarutkan 0,5 gram katalis hasil sintesis dalam 10 mL asam fluorida dan dipanaskan pada suhu 110oC selama 2 jam. Kemudian ditambahkan 20 mL larutan HNO3 2 %, disaring filtratnya dan diencerkan dengan aquades. Berikut data hasil analisis dengan menggunakan AAS yang digambarkan pada Tabel 2 dibawah ini.


Tabel 2. Data hasil analisis AAS destruksi

katalis Fe-MMT

Konsentrasi (ppm)

Absorbansi

1,5 0,0814 2 0,1121 3 0,1745 6 0,2999

Gambar 2 Kurva standar hasil analisis AAS

Dari kurva AAS diperoleh persamaan garis yaitu y = 0,05 x + 0,008 dan absorbansi Fe-MMT sebesar 0,1829 mengindikasikan bahwa Fe telah berhasil terimobilisasi dalam montmorilonit. Kemudian data absorbansi diplot dalam persamaan garis didapat konsentrasi logam Fe yang terkandung dalam montmolilonit yang digunakan sebesar 3,498 ppm, hal ini mengindikasikan bahwa Fe telah berada di permukaan interlayer montmorilonit, sehingga diharapkan Fe dapat digunakan sebagai katalis yang baik untuk mengisolasi isoeugenol dan guaiakol.

Setelah itu, dilakukan karakterisasi FT-IR terhadap katalis Fe-MMT untuk melihat peak yang muncul pada spektrum FT-IR katalis tersebut dan membuktikan bahwa tidak ada perubahan struktur dari montmorillonit setelah terjadi proses pertukaran kation dari Na menjadi Fe. Spektrum FT-IR katalis Fe-MMT dapat dilihat pada Gambar.3 dibawah ini.

Gambar.3 Spektrum FTIR katalis Fe-montmorillonit

Dari Gambar 3 terlihat spektrum Fe-montmorilonit yang hampir sama dengan Na-Montmorilonit dan perbedaan hanya pada intensitasnya saja. Perbedaan intensitas tersebut dikarenakan interlayer montmorilonit sudah terdapat kadungan baru di dalamnya. Pada Fe-montmorilonit intensitasnya lebih besar dibandingkan dengan Na-montmorilonit. Hal ini menandakan bahwa Fe-montmorilonit, telah terimobilisasi pada interlayer montmorilonit yang dapat menggantikan ion Na+. Berdasarkan literatur, katalis Fe-montmorillonit mempunyai pita νOH and δOH dari H2O yang terdapat pada daerah 3446 and 1643 cm−1 dan juga terdapat pita adsorpsi pada 1040 cm−1 yang menunjukkan vibrasi ulur Si–O. Spektrum IR katalis Fe-montmorillonit hasil sintesis menunjukkan vibrasi ulur Al-OH yang berada pada daerah panjang gelombang v = 3630 cm-1 yang tampak dengan jelas. Pada spektum IR ini juga ditunjukkan vibrasi Si-O yang berada pada daerah panjang gelombang v = 1642,64 cm-1 dan ikatan Al-O pada daerah panjang gelombang v = 790,81 cm-1

3.4 Isolasi Produk Reaksi

Isolasi Produk reaksi oksidatif kopling antara senyawa guaiakol dengan senyawa isoeugenol dialkukan dengan menggunakan katalis logam Fe-Montmorillonit. Reaksi oksidatif kopling dilakukan dalam beaker glass yang dilengkapi dengan hotplate stirrer. Larutan distirrer dan dipanaskan pada suhu 70oC. Lalu campuran larutan ditambahkan HCl 0,1 M dan dilakukan ekstraksi dengan etil asetat. Penambahan HCl bertujuan untuk mendekomposisi ion ion klorida yang tersisa selama proses reaksi oksidtaif kopling berlangsung. Kemudian larutan hasil ekstraksi dengan larutan etil asetat dan dikonsentratkan dengan rotatory evaporator dan dianalisis dengan menggunakan KLT dan LC-MS.Hasil reaksi oksidatif kopling dapat dilihat pada Tabel.3 di bawah ini. Berdasarkan massa awal isoeugenol dan guaiakol murni yang diperoleh, dapat dihitung % yield dari masing masing produk.


Tabel.3 Hasil reaksi oksidatif kopling dengan katali Fe-MMT

Produk Hasil Reaksi

Warna % Yield

Isoeugenol

Pelarut Kuning 94,46 %

tanpa

pelarut

Kuning

pucat 82,62 %

Guaiakol

Pelarut Coklat

pekat 62,35 %

tanpa

pelarut Merah 50,61 %

Isoeugenol

+

Guaiakol

Pelarut Kuning

keemasan 59,38 %

tanpa

pelarut Orange 87,99 %

3.5 Uji KLT dan Pemisahan Komponen Campuran Produk

Analisis KLT (Kromatografi Lapis Tipis) dilakukan untuk mengetahui jumlah komponen senyawa dalam produk kasar, dimana kolom dibuat dalam bentuk lapisan tipis. Proses pemisahannya berdasarkan perbedaan distribusi masing masing komponen dalam suatu campuran, ke dalam fasa gerak dan ffasa diamnya.

Komponen senyawa dalam produk kasar dapat dilihat dari munculnya node yang terdapat pada plat KLT dari masing masing hasil produk kasar. Kemudian dari masing masing node yang terbentuk, dapat dihitung nilai Rf (faktor retensi) produk tersebut. Nilai Rf dapat didefinisikan dalam bentuk sebagai berikut.

(2)

Analisis KLT pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan fase diam berupa plat dari silika danfase gerak berupa campuran larutan n-heksana dengan larutan etil asetat dengan perbandingan 4 : 1. Perbandingan 4 : 1 digunakan karena dengan perbandingan inilah pemisahan komponen dari senyawa produk hasil reaksi oksidatif kopling terpisah secara sempurna berdasarkan tingkat kepolarannya (Zastya M, 2008).Dari hasil analisis KLT ini, diperoleh data bahwa isoeugenol hasil reaksi oksidatif kopling muncul 3 spot baru pada plat silika. Kemudian dari node spot tersebut, dapat ditentukan nilai Rf dari masing masing senyawa hasil reaksi oksidatif kopling. Tabel.4 di bawah ini merupakan data nilai Rf dari masing masing senyawa.

Tabel.4 Nilai Rf dari berbagai produk hasil oksidatif kopling

Produk Kopling Nilai Rf

Isoeugenol Pelarut

0,64 ; 0,54

dan 0,48

tanpa pelarut 0,589

Guaiakol Pelarut

0,625 dan

0,542

tanpa pelarut 0,60 dan 0,50

Isoeugenol +

Guaiakol

Pelarut 0,50

tanpa pelarut 0,50

3.6 Analisis Liguid Kromatografi Mass Spektrometri (LC-MS)

Analisis LC-MS pada penelitian ini dilakukan menggunakan instrumentasi di laboratorium kesehatan daerah DKI Jakarta. Eluen yang digunakan adalah campuran air + asam format + asetonitril serta campuran 0,1 % asam format + asetonitril. Preparasi sampel dilakukan dengan cara melarutkan sampel ke dalam pelarut dengan perbandingan volume 1 : 4. Pelarut yang digunakan dalam analisis LC-MS ini adalah campuran antara 50 % metanol + 50% air dengan asam format + 5 mM larutan ammonium asetat. Setelah dilakukan preparasi, sampel siap dilakukan analisis LC-MS. Identifikasi lebih lanjut terhadap kandungan dimer pada isoeugenol dan guaiakol dilakukan dengan menggunakan Liquid Chromatography Mass Spectrum (LCMS), dimana terdapat puncak yang dominan pada isoeugenol pelarut tersebut yaitu dengan waktu 18,83 menit menunjukkan berat molekul yang sama dengan dimer isoeugenol, yaitu 327, dengan perhitungan 2 x 164 (Mr isoeugenol) – Mr H2 = 326. Adapun spektrum fragmentasinya dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini

Gambar 4 Kromatogram LC-MS produk hasil reaksi


Gambar 5 Spektrum Fragmentasi senyawa produk kopling isoeugenol.

Berdasarkan spektrum fragmentasinya, diduga bahwa senyawa pada waktu retensi 18,83 menit merupakan senyawa produk kopling isoeugenol. Kemungkinan senyawa yang terbentuk dimer dari isoeugenol merupakan senyawa dehirodiisoeugenol atau phenol, 4-[2,3-dihydro-7-methoxy-3-methyl-5-(1-propenyl)-2-benzofuran]-2-methoxy yang merupakan hasil penggabungan pada posisi 8,3’. Secara teori penggabungan pada posisi 8,3’ dapat terjadi karena reaksi dikontrol oleh Fe dimana reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh Fe, karena energi ikat O dengan H dengan enargi ikat Fe dengan H lebih kuat sehingga melonggarkan ikatan O dengan H sehingga mudah putus, dan Fe memiliki orbital 3d yang dapat menarik H radikal untuk mengisi orbital d yang masih kosong sehingga mengakibatkan terjadinya O radikal yang akan mengalami konjugasi pada isoeugenol kemudian akan mengalami resonansi pada radikal fenoksi. Identifikasi terhadap kandungan dimer pada guaiakol dilakukan dengan menggunakan Liquid Chromatography Mass Spectrum (LCMS), dimana terdapat puncak yang dominan pada guaiakol pelarut maupun guaiakol tanpa pelarut tersebut yaitu dengan waktu 16,611 menit menunjukkan berat molekul yang sama dengan dimer guaiakol, yaitu 247 menunjukkan puncak ion molekuler (M+) yang berarti berat molekul senyawa tersebut adalah 246. Berdasarkan spektrum fragmaentasinya, produk kopling guaiakol pada waktu retensi 16,611 menit seperti terlihat pada Gambar 6

Gambar 6 Kromatogram LC-MS produk kopling

guaiakol

Gambar 7 Spektrum fragmentasi senyawa produk

kopling guaiakol pada waktu retensi 16,611 menit.

Menurut Prolessara Prasodjo (2006), menunjukkan bahwa dimer dari guaiakol merupakan senyawa 4,4’-biguaiakol yang merupakan hasil penggabungan pada posisi para-para. Pada waktu retensi 16,611 menit diduga bahwa dimer dari guaiakol merupakan senyawa 4,4’-biguaiakol yang merupakan hasil penggabungan pada posisi para-para. Dimana hasil LCMS menunjukkan adanya nilai MS yang mengarah pada berat molekul senyawa tersebut yaitu = 247. Dimer guaiakol pada posisi para-para lebih stabil dibandingkan pada posisi orto-para dan orto-orto. Hal ini disebabkan, karena pada posisi para-para, gugus-gugusnya saling berjauhan sehingga hambatan ruangnya lebih kecil dan dapat terjadi karena reaksi dikontrol oleh Fe dimana reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh Fe, karena energi ikat O dengan H dengan enargi ikat Fe dengan H lebih kuat sehingga melonggarkan ikatan O dengan H sehingga mudah putus, dan Fe memiliki orbital 3d yang dapat menarik H radikal untuk mengisi orbital d yang masih kosong sehingga mengakibatkan terjadinya O radikal yang akan mengalami konjugasi pada isoeugenol kemudian akan mengalami resonansi pada radikal fenoksi.

3.7 Uji Aktivitas sebagai Antioksidan

Pengujian aktivitas antioksidan dilakukan dengan metode radical scavenger yang berdasarkan pada kemampuan suatu senyawa untuk menangkap radikal dari larutan DPPH. Larutan DPPH ini menghasilkan warna ungu karena adanya radikal bebas pada atom N yang dapat membentuk diazo,


dimana absorbansi maksimumnya pada 517 nm (Atyka, 2011). Larutan DPPH ini bertindak sebagai radikal bebas yang akan menerima hidrogen dari donor hidrogen (antioksidan).

Reaksi yang terjadi antara DPPH dengan suatu senyawa antioksidan akan membentuk senyawa DPPH yang tereduksi dan akan menyebabkan terjadinya perubahan warna pada larutan dari berwarna ungu menjadi berwarna kuning (Szwagjier, 2005). Pada penelitian ini dilakukan pengujian aktivitas antioksidan terhadap senyawa standar isoeugenol, standar guaiakol, dan dimer produk hasil reaksi. Konsentrasi yang digunakan dalam pengujian ini anatara lain 50 ppm, 75 ppm, 100 ppm dan 1000 ppm. Pada pengujian aktivitas antioksidan ini digunakan larutan kontrolnya adalah campuran antara larutan DPPH dengan metanol. Hasil reaksi antara DPPH dengan masing masing konsentrasi larutan dan larutan kontrol diukur absorbansinya pada panjang gelombang 517 nm. Berikut data persen (%) inhibisi dari senyawa isolat isoeugenol, guaiakol dan produk dimernya.

Tabel 5 % Inhibisi senyawa isolat isoeugenol dan produk dimer

Konsentrasi

(ppm)

% inhibisi

Isoeugenol

std

Dimer

isoeugenol

(solv)

Dimer

isoeugenol

(non solv)

50 21,07 45,97 45,23

75 57,77 58,36 59,36

100

1000

78,78

84,45

71,99

92,69

71,25

91,57

Tabel 6% Inhibisi senyawa isolat guaiakol dan produk dimer

Konsentrasi

(ppm)

% inhibisi

Guaiakol

std

Dimer

guaiakol

(solv)

Dimer

guaiakol

(non solv)

50 30,46 45,97 45,23

75 51,47 59,86 61,59

100

1000

75,63

81,95

72,24

90,21

71,5

86,25

Tabel 7 % Inhibisi produk dimer isoeugenol dengan guaiakol

Konsentrasi

(ppm)

% inhibisi

Dimer isoeu +

guai (solv)

Dimer isoeu +

guai (non solv)

50 42,5 40,89

75 67,29 65,18

100

1000

70,76

89,34

70,14

90,71

Dari uji aktivitas antioksidan yang dilakukan, senyawa produk dimer dari isoeugenol memiliki nilai IC50 yang lebih kecil dibandingkan dengan senyawa isolat iseugenolnya yaitu sebesar 9,5454 µg/mL sedangkan IC50 untuk senyawa isolatnya sebesar 20,05 µg/mL. Kemudian senyawa produk dimer dari guaiakol (tanpa pelarut) memiliki nilai IC50 yang lebih kecil dibandingkan dengan senyawa isolat guaiakolnya yaitu sebesar 3,421 µg/mL sedangkan IC50 untuk senyawa isolatnya sebesar 11,49 µg/mL. Sementara senyawa produk dimer dari guaiakol (menggunakan pelarut) memiliki nilai IC50 yang lebih kecil yaitu sebesar 2,683 µg/mL.

Sementara itu, senyawa produk dimer dari isoeugenol dengan guaiakol (menggunakan pelarut) memiliki nilai IC50 yang lebih kecil dibandingkan dengan produk dimer iseugenol dengan guaiakol (tanpa pelarut) yaitu sebesar 7,8048 µg/mL sedangkan IC50 untuk dengan produk dimer iseugenol dengan guaiakol (tanpa pelarut) sebesar 8,333 µg/mL. Berikut perbandingan nilai IC50 yang ditunjukkan pada Gambar.8, Gambar.9 dan Gambar 10 d ibawah ini.

Gambar.8 Perbandingan nilai IC50 senyawa isoeugenol dengan produk dimernya


Gambar.9 Perbandingan nilai IC50 senyawa guaiakol dengan produk dimernya

Gambar.10 Perbandingan nilai IC50 produk dimer isoeugenol dengan guaiakol menggunakan pelarut dan tanpa pelarut

Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa

senyawa produk dimer isoeugenol (menggunakan pelarut) yang dihasilkan mengalami peningkatan aktivitas antioksidan dibandingkan senyawa isolatnya. Sedangkan senyawa produk dimer guaiakol yang dihasilkan yang memiliki aktivitas antioksidan yang lebih tinggi adalah produk dimer yang disintesis dengan menggunakan pelarut. Sementara itu, produk dimer isoeugenol dengan guaiakol (menggunakan pelarut) memiliki aktivitas antioksidan yang lebih tinggi dibandingkan dengan produk dimer yang tanpa pelarut.

4. KESIMPULAN

Fraksi 1 mempunyai nilai % smetite paling besar dari hasil fraksinasi bentonit. Katalis heterogen Fe-montmorillonit dapat digunakan untuk reaksi oksidatif kopling antara guaiakol dan isoeugenol. Konsentrasi logam Fe yang terkandung dalam katalis heterogen Fe-montmorillonit adalah sebesar 3,498 ppm berdasarkan data analisis spektroskopi serapan atom. Penggunaan katalis heterogen Fe-montmorillonit memberikan perbedaan yang signifikan dari segi warna produk yang dihasilkan. Hasil uji aktivitas antioksidan menunjukkan bahwa produk dimer isoeugenol dan produk dimer guaiakol yang disintesis menggunakan pelarut memiliki aktivitas antioksidan yang lebih tinggi, sedangkan produk dimer isoeugenol+guaiakol (menggunakan pelarut) memiliki

aktivitas antioksidan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan produk dimer isoeugenol+guaiakol (tanpa pelarut).

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada : Dr. rer. nat.Widayanti Wibowo dan Dr. Ir. Antonius Herry Cahyana, selaku dosen Pembimbing Penelitian yang telah mendanai penelitian dan memberikan gagasan serta saran dalam penelitian ini.

DAFTAR ACUAN

Kiss, A .A., G. Rothenberg, & A.C. Dimian. 2007. “Green” Catalyst for Enhanced Biodiesel Technology, University of Amsterdam

Serio, M.D., R. Tesser, L.Pengmei & E.Santacesaria.2007.Heterogeneous Catalyst for biodiesel Production. Energy and Fuels. 22 (1) : 207-217

Satterfield, C.N. 1991. Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice, second edition. Mc Graw-Hill Inc, USA : xvi +554.

Khalaf, H. A., G. A. Mekhemer, A.K. Nohman & S.A. A. Mansour.2007. Phosphated Alumina Catalysts: Surface Properties and Reactivity towards 2-PrOH Decomposition. Monatshefte fur Chemie.138 (7) : 641–648.

Twigg, M.V (Ed).1989.Catalyst Handbook. 2th edition.Wolfe Publishing Ltd

Hudiyono, Sumi. 1998. Teori Dasar Enzim. FMIPA Kimia UI.

Nurofik. 2008. Reaksi Oksidasi Katalitik gugus OH sekunder pada 2-butanol menggunakan katalis Ti-O2-Al2O3. Skripsi Sarjana Kimia UI.

“Bragg’s Law and Diffraction : How waves reveal the atomic structure of crrystals”. http://www.eserc.stonybrook.edu/ProjectJava/Bragg/ (28 Januari 2012, pukul 14.00).

“XRF”. http://omega.physics.uoi.gr/xrf/english/the_xrf_technique.htm (28 Januari 2012, pukul 16.55).

Sudjadi. 1985. Penentuan Struktur Senyawa Organik. Jakarta: Ghalia Indonesia

Day, R.A. & A.L. Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif edisi 6th. Jakarta : Erlangga.

“Bentonite”. http://id.wikipedia.org/wiki/bentonite (28 Januari 2012, pukul 17.05)

“Coupling Reaction”. http://en.wikipedia.org/wiki/Coupling_reaction (28 Januari 2012, pukul 18.45).

“Heck Reaction”. http://en.wikipedia.org/wiki/Heck_reaction (28 Januari 2012, pukul 19.15).

“Suzuki Reaction”. http://en.wikipedia.org/wiki/Suzuki_reaction (28 Januari 2012, pukul 20.10).


“Guaiacol”.http://www.caymanchem.com/app/template/Product.vm/catalog/70430 (28 Januari 2012, pukul 22.10).

“Eugenol”.http://www.pesticideinfo.org/Detail_Chemical.jsp?Rec_Id=PC33197 (29 Januari 2012, pukul 07.15).

M. Alizadeh et al. / Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 194 (2003) 283–287.

Smith, Gerard V. & Notheisz, Ferenc. 2007. Heterogeneous Catalyst in Organic Chemistry. Academic Press. Page : 2-5.

M. Mora et al. / Journal of Colloid and Interface Science 302 (2006) 568–575.

Merly, Siti. 2005. “Dimerisasi Senyawa Eugenol oleh Enzim Peroksidase dan Uji Aktivitasnya sebagai Antioksidan. Karya Utama Sarjana Departemen Kimia : FMIPA UI.

Marisa, Zastya. 2008. “Pembentukan Dimer Eugenol dengan Katalis Enzim Lakase dan Uji Aktivitasnya sebagai Antioksidan”. Karya Utama Sarjana Departemen Kimia : FMIPA UI.

Jannah, Idoh R. 2006. “Optimasi Kondisi Reaksi Oksidasi Senyawa Fenolik Guaiakol yang Dikatalisis dengan Eznzim Peroksidase dari Brokoli (Brassica oleracea Var. Italica). Karya Utama Sarjana Departemen Kimia : FMIPA UI.

“Guaiacol”. http://en.wikipedia.org/wiki/Suzuki_reaction (29 Januari 2012, pukul 10.15).

“Eugenol”. http://en.wikipedia.org/wiki/Suzuki_reaction (29 Januari 2012, pukul 10.25).

Yurudu, C, S. Unlu C, Atici O. Ece Ö I dan Gungor N. (2005). Synthesis and characterization of HDA/NaMMT organoclay. Bull. Mater. Sci., Vol. 28, No. 6, October 2005, pp. 623–628. Indian Academy of Sciences. Istanbul Technical University. Turkey.

Irwansyah. (2007). Modifikasi Bentonit Menjadi Organoclay Dengan Surfaktan Heksadesiltrimetilamonium Bromida Melalui Interkalasi Metode Ultrasonik. Departemen kimia. FMIPA Universitas Indonesia.

Meyrs, Drew. (1999). Surfaces, interfaces and colloids: Principles and applications, Second edition. John Willey & Sons, Inc, New York.

Fessenden dan Fessenden. 1991. “Kimia Organik. Jilid 1 Edisi ketiga”. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Olad, A and Rashidzadeh, A. 2008. Preparation and anticorrosive properties of PANI/Na-MMT and PANI/O-MMT nanocomposites. Progress in Organic Coatings. Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Tabriz, Tabriz, Iran.

Unno et al. 2007. Metabolic Characterization of Newly Isolated Pseudomonas nitroreducens Jin1 Growing on Eugenol and Isoeugenol. J.

Agric. Food Chem. Department of Environmental Science and Engineering and International Environmental Research Center, Gwangju Institute of Science and Technology, Gwangju, Korea.

Hinedi, Z.R et al. 1993. Chemisorption of Benzene on Cu-Montmorillonitr as Characterized by FTIR and 13C MAS NMR. Clay and Clays Minerals, vol. 41, No.1, 87-94. Florida and California, USA.

Ke Li et al. 2011. Isolation, Characterization, and Antioxidant Activity of Bromophenols of the Marine Red Alga Rhodomela confervoides. J. Agric. Food Chem, No. 59, 9916-9921. Qingdao, RRC and Iowa City, USA.

Velioglu, Y.S et al. 1998. Antioxidant Activity and Total Phenolics in Selected Fruits, Vegetables, and Grain Products. J. Agric. Food Chem, No. 46, 4113-4117. Food Research Program, Agriculture and Agri-Food Canada, Pacific Agri-Food Research Centre, Summerland, British Columbia V0H 1Z0, Canada

Fleming, Ian & Williams, D.H,M.A., Ph. D., Sc D. 1980. Spectroscopic Methods in Organic Chemistry. Third Edition. McGraw Hill Boo


Studi Reaksi Kopling Oksidatif Isoeugenol, Guaiakol, dan ...

Documents

Transcript of Studi Reaksi Kopling Oksidatif Isoeugenol, Guaiakol, dan ...