STUDI REAKSI ASILASI NAFTALENA DENGAN ASETIL KLORIDA

1

STUDI REAKSI ASILASI NAFTALENA DENGAN ASETIL KLORIDA MENGGUNAKAN KATALIS CAIRAN IONIK

[BMIM]Cl/AlCl3 YANG DIIMPREGNASI PADA SILIKA GEL

Amelia Nurul Rachma, Widyastuti Samadi, dan Riswiyanto Siswoyo

Departemen Kimia, FMIPA UI,Kampus UI Depok 16424

[email protected], [email protected], riswi @ui.ac.id

Abstract

Aromatic ketones as reactive intermediates are used for the production of fine chemicals, especially in the fragrance industry and pharmaceutical industry. On the industrial scale, the use of metal halide types of acids (AlCl3, FeCl3), which are preferred catalysts, creates work-up and effluent problems that cause environmental problems. To minimize the negative impact of the catalyst, alternative catalyst have been looking for and the ionic liquid catalyst as known as a green catalyst have been choice. Previous studies showed that the ionic liquid catalysts showed the effectiveness and has excellent selectivity for a chemical reaction. Thus, in this study, intend to compare the catalytic properties between several catalysts, such as AlCl3, ionic liquid [BMIM]Cl-Silica gel and [BMIM]Cl/AlCl3-Silica gel catalyst, by varying the temperature (room and the controlled temperature between 0ᵒ-5ᵒ C). The acylation reaction of naphthalene with acetyl chloride to produce Acetonaphthone. Determination of the catalytic properties ratio of the catalyst using GCMS, LCMS and FTIR. Acetonaphthone largest amount comes from the acylation reaction with [BMIM]Cl/AlCl3-Silica gel at a controlled temperature 0ᵒ-5ᵒ C amounted to 20.322%. Keywords: Friedel-Crafts acylation, catalyst, ionic liquid, [BMIM]Cl, acetonaphthone

1. PENDAHULUAN

Reaksi asilasi Friedel-Crafts pada senyawa aromatik merupakan metode pilihan

masa kini pada bidang kimia organik untuk mensintesis senyawa keton aromatik.

Senyawa keton aromatik ini dapat digunakan sebagai senyawa intermediet reaktif

Studi reaksi..., Amelia Nurul Rachma, FMIPA UI, 2013

2

untuk menghasilkan produk kimia yang sering digunakan oleh masyarakat umum [1].

Bahkan, senyawa ini merupakan senyawa intermediet dasar dalam industri farmasi,

fragrance, flavor, pewarna dan agrokimia [2].

Secara konvensional, reaksi asilasi elektrofilik dikatalisis oleh asam Lewis (seperti

ZnCl2, AlCl3, FeCl3, SnCl4, dan TiCl4) atau asam protik kuat (seperti HF and H2SO4).

Penggunaan logam halida dalam reaksi asilasi menimbulkan masalah yang terkait

dengan terbentuknya kompleks kuat antara produk keton dengan logam halida itu

sendiri, yang mendorong penggunaan lebih jumlah katalis dari stoikiometri

reagennya. Hasil akhir dari reaksi tersebut biasanya memerlukan reaksi hidrolisis

pada kompleks yang menyebabkan hilangnya katalis dan memberikan jumlah besar

pada limbah buangan yang bersifat korosif [2]. Sehingga, katalis logam halida

dianggap kurang efisien dan membahayakan bagi lingkungan.

Pada umumnya reaksi asilasi memerlukan pelarut berbahaya yang mudah

menguap, waktu reaksi yang cukup lama, sulit untuk di recovery dan dimurnikan

kembali [3]. Oleh karena alasan tersebut, dalam beberapa dekade para ilmuwan

melakukan berbagai penelitian untuk mencari katalis alternatif untuk mendapatkan

reaksi asilasi Friedel-Crafts yang ramah lingkungan dan sesuai dengan tujuan umum

dari ‘Revolusi Hijau’ proses kimia. Selain itu, juga untuk menemukan metode baru

yang dapat meningkatkan efisiensi dari katalis [2].

Cairan ionik merupakan green catalyst menjadi perhatian ilmuwan sebagai katalis

alternatif, terdiri dari anion dan kation senyawa garam dengan kompleksitas yang

tinggi dan struktur kristal yang lemah membuat cairan ionik berwujud cairan. Sifat

fisika dan kimia dapat diatur berdasarkan kombinasi jenis kation dan anion.

Pemilihan kation akan mempengaruhi titik lebur, viskositas, dan stabilitas reduksi

elektrokimia. Pemilihan anion akan mempengaruhi kelarutan dalam air atau pelarut

lain, viskositas, stabilitas thermal, stabilitas oksidasi elektrokimia [4].

Ada tiga komponen penting dari cairan ionik ini. Yaitu, terdapat bagian kation,

anion, dan subtituen alkil (R) yang juga merupakan bagian dari kation. Ketiga

komponen itu bisa divariasikan untuk mendapatkan sifat fisika dan kimia yang

berbeda. Memperpanjang gugus alkil (R) akan menurunkan kelarutan dalam air

dengan cara meningkatkan hidrofobisitas dari kationnya [5]. Komponen cairan ionik

ini terlihat pada Gambar 1.


3

Gbr 1. Kation dan Anion dari Cairan ionik

Studi asilasi Friedel-Crafts menggunakan [BMIM]Cl dilakukan pertama kali oleh

Deng et al. mengenai aplikasi cairan ionik sebagai katalis pada reaksi antara alkohol

dengan asam asetat [6]. Pada pertengahan tahun 2012, Fairuz berhasil melakukan

reaksi asilasi antara toluena dengan asetil klorida dengan katalis [BMIM]PF6 yang di-

impregnasikan pada silika gel [7].

Sebagai katalis, cairan ionik merupakan senyawa yang sangat reaktif sehingga

dalam penggunaannya perlu diimpregnasi pada suatu penyangga atau framework

yang dalam hal ini adalah silika gel. Cairan ionik yang diimpregnasi menjadikannya

suatu katalis heterogen yang akan bersifat lebih selektif sehingga diharapkan produk

dengan jumlah optimum dapat terbentuk. Selain itu, silika gel berperan untuk

memperbesar luas permukaan cairan ionik dan mudah untuk diregenerasi.

Pada penelitian ini, akan dilakukan studi lebih mendalam mengenai efektivitas

cairan ionik sebagai katalis pada reaksi asilasi naftalena dan asetil klorida

menggunakan katalis [BMIM]Cl/AlCl3–Silika gel dengan cara membandingkan produk

akhir, yaitu asetonafton dari hasil reaksi menggunakan tiga katalis berbeda, yaitu

AlCl3, [BMIM]Cl–Silika gel, dan [BMIM]Cl/AlCl3–Silika gel. Reaksi asilasi dilakukan

pada kondisi suhu ruang dan suhu yang dijaga antara 0˚-5˚C.

2. METODE PENELITIAN

2.1. Bahan-Bahan


4

Tetraetilortosilikat, TEOS 99% (Shintetsu), HCl 4 M, 1-buthyl-3-methylimidazolium

chloride, [BMIM]Cl (Merck), Dietyl ether, Naftalena, Asetil Klorida (Merck), Aluminium

Triklorida, Aquademin.

2.2. Sintesis Silika Gel

Silika gel dibuat dengan cara mencampurkan 10 mL TEOS (tetra etil orto silikat),

1,9 mL HCl 4M, dan 6 mL aquademin dalam labu evaporator. Campuran kemudian

dirotavapor selama 3 jam hingga terbentuk sol gel. Sol gel pada dinding labu di ambil

dan didiamkan selama 24 jam. Setelah itu, sol gel dipanaskan dalam oven pada

suhu 110 °C selama 4 jam. Hasilnya ditimbang yang selanjutnya dikarakterisasi

dengan FT-IR.

2.3. Sintesis [BMIM]Cl-SiO2 dengan menggunakan metode impregnasi

Katalis [BMIM]Cl-Silika Gel dibuat dengan cara mencampurkan 0.25 gram

[BMIM]Cl, 1.25 gram silika gel, dan 2.5 mL eter, kemudian diaduk dengan magnetic

stirrer selama 30 menit. Setelah itu, campuran dioven selama 1 jam pada suhu

sekitar 55℃. Hasil reaksi kemudian dikarakterisasi menggunakan FT-IR.

2.4. Penentuan Kondisi Optimum pada Reaksi Asilasi Toluena dengan Asetil Klorida

Menggunakan Katalis [BMIM]PF6-Silika Gel

Uji perbandingan sifat katalisis dari ketiga katalis ini dilakukan melalui reaksi

asilasi naftalena dengan asetil klorida. Reaksi asilasi dengan katalis cairan ionik

[BMIM]Cl/AlCl3-Silika Gel dilakukan pada keadaan yang berbeda, pada suhu kamar

dan suhu yang dikontrol pada 0ᵒ-5ᵒC .

Reaksi asilasi dengan katalis cairan ionik [BMIM]Cl/AlCl3-Silika Gel, dilakukan

dengan cara mencampurkan 0.6106 gram naftalena, 0.17 mL asetil klorida, 2.4 mL

sikloheksana, 0.31 gram AlCl3 dan 0.25 gram katalis [BMIM]Cl-Silika Gel yang telah

dibuat sebelumnya. Campuran kemudian diaduk dengan magnetic stirrer selama 9

jam.


5

Reaksi asilasi dengan katalis AlCl3 dan katalis cairan ionik [BMIM]Cl-Silika Gel

dilakukan pada kondisi suhu dengan hasil terbaik dari uji dengan katalis cairan ionik

[BMIM]Cl/AlCl3-Silika Gel.

Reaksi dengan katalis AlCl3 dilakukan dengan cara mencampurkan 0.6106 gram

naftalena, 0.17 mL asetil klorida, 0.31 gram AlCl3, dan 2.4 mL sikloheksana dalam

botol coklat. Campuran kemudian diaduk dengan magnetic stirrer selama 9 jam.

Reaksi asilasi dengan katalis [BMIM]Cl-Silika Gel, dilakukan dengan cara

mencampurkan 0.6106 gram naftalena, 0.17 mL asetil klorida, 2.4 mL sikloheksana

dan 0.25 gram katalis [BMIM]Cl-Silika Gel yang telah dibuat sebelumnya. Campuran

kemudian diaduk dengan magnetic stirrer selama 9 jam. Hasil reaksi yang terbentuk

kemudian dikarakterisasi menggunakan FT-IR, GC-MS dan LC-MS.

2.5. Karakterisasi

Gugus fungsi dari silika gel maupun hasil impregnasi [BMIM]Cl-Silika gel dianalisis

menggunakan Shimadzu IR Prestige-21. Produk asetonafton yang terbentuk dari

hasil reaksi asilasi Friedel Crafts diidentifikasi menggunakan Fourier Transform

InfraRed (FTIR) untuk menganalisis gugus keton (-C=O). Kemudian dilakukan pula

karakterisasi menggunakan Liquid Chromatograpy Mass Spectroscopy (LCMS)

dengan metode Polarity Mode Positive untuk melihat fragmentasi dari asetonafton

(m/z 171). Selanjutnya karakterisasi menggunakan Gas Chromatography Mass

Spectrometry (GCMS) untuk mendapatkan % produk asetonafton yang terbentuk.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Silika gel dibuat dengan cara mencampurkan 10 mL TEOS (Tetra Etil Ortho

Silikat), 1.9 mL HCl 4M, dan 6.5 mL aquades dalam labu evaporator. HCl berfungsi

sebagai pemberi suasana asam dan juga sebagai katalis asam yang mempercepat

terbentuknya hidrogel. Campuran kemudian dirotavapor selama 3 jam hingga

terbentuk sol gel. Penggunaan rotavapor berfungsi agar pengadukan lebih

sempurna. Sintesis silika gel ini meliputi dua tahap reaksi, yaitu reaksi hidrolisis dan

reaksi kondensasi.

Reaksi hidrolisis menghasilkan silika hidrogel dan etanol sebagai produk

samping. Sol gel yang terbentuk akan menempel pada dinding labu kemudian

dipindahkan ke dalam cawan penguap, setelah itu didiamkan selama 24 jam. Hal ini


6

dilakukan untuk menguapkan alkohol yang merupakan produk samping dan

menstabilkan silika hidrogel yang terbentuk. Setelah itu, sol gel dipanaskan dalam

oven pada suhu 100℃ selama 4 jam bertujuan untuk menguapkan aquades (air)

yang bersisa pada reaksi dan mengubah silika hidrogel menjadi silika gel. Saat

molekul air berkurang, maka permukaan silika gel menjadi lebih luas dan volume pori

silika gel menjadi lebih besar sehingga adsorpsi fisik atau kimia akan menjadi lebih

efektif dan efisien. Dengan pemanasan ini juga, gugus silanol yang sudah tidak

terikat dengan molekul air siap untuk berikatan kovalen dengan gugus fungsi organik

yang dalam penelitian ini adalah N dari cairan ionik [BMIM]Cl. Spektrum FTIR silika

gel ditunjukkan pada Gambar 2.

Gbr 2. Data grafik FTIR silika gel

Terdapat peak baru pada bilangan gelombang 3275.13 cm-1 yang merupakan

peak dari gugus –OH pada gugus silanol (Si-OH). Gugus silanol (Si-OH) stretching

memiliki daerah bilangan gelombang sekitar 3700-3200 cm-1. Selain itu, terlihat juga

peak pada bilangan gelombang 460.99 cm-1 yang menunjukkan vibrasi tekuk dari

gugus siloksan (Si-O-Si). Bilangan gelombang 802.39 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur

simetrik dan pada bilangan gelombang 1089.78 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur

asimetrik dari gugus silokan (Si-O-Si).

Si-O-Si

-OH

Si-OH bebas vibrasi ulur

Si-OH bebas vibrasi tekuk


7

Katalis [BMIM]Cl-Silika Gel dibuat dengan cara metode impregnasi katalis cairan

ionik [BMIM]Cl pada silika gel. Impregnasi dilakukan dengan mencampurkan 0.25 g

[BMIM]Cl, 1.25 g silika gel, dan 2.5 mL eter, kemudian diaduk dengan magnetic

stirrer selama 30 menit. Eter disini berfungsi sebagai cairan yang akan membantu

immobilisasi katalis cairan ionik untuk masuk ke dalam silika gel. Setelah itu,

campuran dioven selama 1 jam pada suhu sekitar 55℃. Hal ini dilakukan untuk

menguapkan sisa eter yang digunakan. Hasil yang terbentuk berwujud serbuk

berwarna putih. Hasil reaksi kemudian dikarakterisasi menggunakan FT-IR.

Impregnasi bertujuan agar katalis yang terbentuk adalah katalis heterogen,

sehingga ini memiliki fasa yang berbeda dengan substrat maka akan lebih mudah

dalam proses pemisahan dari produknya. Selain itu, immobilisasi bertujuan untuk

memperluas permukaan sentuh dari katalis cairan ionik dan untuk menggabungkan

dua sifat menguntungkan. Katalis yang memiliki aktifitas dan selektifitas yang tinggi

ditingkatkan daya ekonomisnya karena dapat diregenerasi karena telah

diimpregnasikan pada silika gel. Interaksi yang terjadi antara silica gel dan katalis

cairan ionik adalah ikatan hidrogen antara atom N dan atom H. Spektrum FTIR dari

hasil impregnasi [BMIM]Cl-silika gel ditampilkan dalam Gambar 3.

Gbr 3. Grafik [BMIM]Cl-Silika gel

Si-OH bebas vibrasi tekuk

Si-OH bebas vibrasi ulur

-Cl

Ikatan N-H


8

Analisa spektrum FTIR impregnasi [BMIM]Cl-Silika gel ditunjukkan pada Gambar

3. Terdapat peak pada daerah bilangan gelombang 3100 cm-1 yang merupakan peak

dari ikatan =C-H stretching pada gugus aromatik, kemudian pada daerah bilangan

gelombang 2966.52 cm-1 yang merupakan peak dari ikatan C-H pada gugus alkil.

Sedangkan pada daerah bilangan gelombang 1570.06 cm-1 menunjukkan bahwa

terdapat ikatan C=C stretching yang berasal dari gugus aromatik. Pada bilangan

gelombang 1465.90 cm-1 menunjukkan bahwa terdapat ikatan C-N stretching pada

gugus aromatik. Pada daerah bilangan gelombang 800-600 cm-1 muncul peak yang

berasal dari gugus -Cl. Seluruh peak tersebut yang disebutkan merupakan peak

yang berasal dari cairan ionik [BMIM]Cl.

Peak yang berasal dari silika gel, ditunjukkan pada daerah bilangan gelombang

3161.33 cm-1 yang berasal dari ikatan O-H pada gugus silanol. Selain itu, terdapat

daerah bilangan gelombang 1083.99 cm-1 yang merupakan peak vibrasi ulur

asimetrik dari gugus siloksan dari struktur tetrahedral dan pada daerah bilangan

gelombang 460.99 cm-1 yang merupakan peak vibrasi tekuk dari gugus siloksan (Si-

O-Si). Sedangkan interaksi antara silika gel dengan [BMIM]Cl ditunjukkan pada

adanya broadening peak dan vibrasi dari ikatan N-H pada bilangan gelombang 3600

cm-1. Perbandingan dari spektrum silika gel dan impregnasi katalis ditunjukkan pada

Gambar 4.

Gbr 4. Grafik Perbandingan silika gel dengan [BMIM]Cl-Siilika gel


9

Setelah sintesis [BMIM]Cl-silika gel dilakukan dilanjutkan dengan uji

perbandingan reaksi asilasi dengan ketiga katalis. Pada reaksi asilasi dengan katalis

[BMIM]Cl/AlCl3-silika gel dilakukan dalam dua kondisi suhu yang berbeda (suhu

kamar dan suhu yang dikontrol 0˚-5˚C) dan menggunakan fraksi mol AlCl3 (XAlCl3)

sebesar 0.57. Hal ini bertujuan agar diperoleh katalis asam Lewis yang lebih stabil

saat [BMIM]Cl dengan AlCl3 membentuk senyawa anion kompleks.

Al2Cl7- adalah asam Lewis dan Cl- adalah basa Lewis. Ratio AlCl3 yang lebih besar

dari pada [BMIM]Cl akan menyediakan konsentrasi Al2Cl7- yang lebih tinggi [3].

Produk yang terbentuk adalah asetonafton, cairan berwarna kuning.

Karakterisasi pertama menggunakan FTIR sebagai uji kualitatif untuk menentukan

gugus keton yang berasal dari produk, asetonafton. Gugus keton dari senyawa

karboksilat berada pada daerah bilangan gelombang 1710-1720 cm-1 [8]. Spektrum

FTIR dari hasil reaksi ditunjukkan pada Gambar 5.

Gbr 5. Spektrum FTIR reaksi asilasi dengan katalis cairan ionik [BMIM]Cl/AlCl3-

Silika Gel pada suhu yang dikontrol 0ᵒ-5ᵒC (kiri) dan suhu kamar (kanan)

Pada Gambar 5 menunjukkan adanya puncak dari vibrasi ikatan –C=O (gugus

keton) pada bilangan gelombang 1715.71 cm-1. Karakterisasi selanjutnya

menggunakan LCMS sebagai uji kualitatif untuk memastikan bahwa gugus keton

berasal dari produk asetonafton, yaitu dilihat dari m/z asetonafton sebesar 170.

Spektrum LC-MS dari hasil reaksi ditunjukkan pada Gambar 6.


10

Gbr 6. Spektrum LCMS reaksi asilasi dengan katalis cairan ionik [BMIM]Cl/AlCl3-

Silika Gel pada suhu yang dikontrol 0ᵒ-5ᵒC (atas) dan suhu kamar (bawah)

Pada Gambar 6 ditemukan puncak asetonafton pada m/z 171.3 dan fragmentasi

yang tepat untuk senyawa asetonafton. Metode yang digunakan pada pengujian

dengan LCMS ini yaitu Polarity mode positive. Selanjutnya dilakukan uji kuantitatif

dengan GCMS. Metode GCMS pada reaksi asilasi dengan katalis [BMIM]Cl/AlCl3-

silika gel menggunakan suhu inlet sebesar 270˚C. Spektrum GCMS hasil reaksi

ditunjukkan pada Gambar 7.

Gbr 7. Spektrum GCMS reaksi asilasi dengan katalis cairan ionik [BMIM]Cl/AlCl3-

Silika Gel pada suhu yang dikontrol 0ᵒ-5ᵒC (kiri) dan suhu kamar (kanan)

Pada Gambar 7 didapatkan puncak dari senyawa asetonafton pada waktu retensi

15.187 (kiri) dan 15.201 (kanan) sesuai dengan hasil fragmentasinya pada m/z 171.

Secara keseluruhan baik uji kualitatif atau pun uji kuantitatif ditunjukkan pada Tabel

1.

13.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023.0024.0025.0026.0027.000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

65000

70000

75000

80000

Time-->

Abundance

[_GCMS_SMT]*TIC: BMIM_CL1.D\ data.ms

12.455

15.185

16.113

16.510

16.934

18.580

18.716

14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

Time-->

Abundance

[_GCMS_SMT]*TIC: BMIM_CL2.D\data.ms

12.427 15.20115.268

16.62116.805

16.90917.99018.562


11

Tabel 1. Perbandingan hasil reaksi asilasi naftalena dengan katalis

[BMIM]Cl/AlCl3-Silika Gel

Suhu

FTIR LCMS GCMS

Luas Area

Puncak –C=O

Luas Area Puncak

Asetonafton %Produk Dari Total

Kamar 2.165 1.9778x105 11.753%

Kontrol

0˚-5˚C 4.36 4.2659x105 20.322%

Pada Tabel 1 menunjukkan bahwa reaksi asilasi pada suhu yang dikontrol pada

0˚-5˚C memiliki luas area dan %produk yang lebih besar dibandingkan dengan reaksi

pada suhu kamar. Maka untuk reaksi berikutnya dengan katalis AlCl3 dan [BMIM]Cl-

silika gel akan berlangsung dalam kondisi suhu yang dikontrol pada 0˚-5˚C.

Reaksi asilasi selanjutnya dilakukan dengan menggunakan masing-masing katalis

AlCl3 dan [BMIM]Cl-silika gel. Hasil akhir reaksi diuji kualitatif dengan FTIR untuk

menentukan gugus ketonnya (-C=O). Spektrum FTIR dari reaksi asilasi ditunjukkan

pada Gambar 8.

Gbr 8. Spektrum FTIR reaksi asilasi pada suhu yang dikontrol 0ᵒ-5ᵒC dengan

katalis cairan ionik AlCl3 (kiri) dan [BMIM]Cl-Silika Gel (kanan)

Pada Gambar 8 terdapat puncak dari gugus keton (-C=O) pada bilangan

gelombang 1715.71 cm-1. Uji kualitatif berikutnya dengan LCMS untuk memastikan

bahwa produk keton yang terbentuk adalah asetonafton dilihat dari puncak m/z-nya

sebesar 171. Namun, dalam penelitian ini untuk hasil reaksi asilasi dengan katalis


12

[BMIM]Cl-silika gel tidak dilakukan karakterisasi dengan LCMS. Spektrum LCMS dari

reaksi ditunjukkan pada Gambar 9.

Gbr 9. Spektrum LCMS reaksi asilasi dengan katalis AlCl3 pada suhu yang

dikontrol 0ᵒ-5ᵒC

Pada Gambar 9 ditemukan puncak m/z 171.2 yang berasal dari asetonafton,

sesuai dengan hasil fragmentasi yang diperoleh. Selanjutnya dilakukan uji kuantitatif

dengan GCMS untuk mendapatkan %produk asetonafton. Metode GCMS yang

digunakan dengan suhu inlet 250˚C. Spektrum GCMS dari reaksi ditunjukkan pada

Gambar 10.

Gbr 10. Spektrum GCMS reaksi asilasi pada suhu yang dikontrol 0ᵒ-5ᵒC: dengan

katalis AlCl3 (kiri) dan dengan katalis cairan ionik [BMIM]Cl-Silika Gel

(kanan)

8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

8000000

9000000

1e+07

1.1e+07

1.2e+07

1.3e+07

1.4e+07

Time-->

Abundance

TIC: ALCL3_U.D\data.ms 9.114

21.272 25.895

8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00

2000000

4000000

6000000

8000000

1e+07

1.2e+07

1.4e+07

Time-->

Abundance

TIC: NON_ALCL3.D\data.ms 9.139

24.443


13

Hasil spektrum GCMS pada Gambar 10 menunjukkan, reaksi asilasi dengan

katalis AlCl3 terdapat puncak asetonafton pada waktu retensi 25.895 sesuai dengan

hasil fragmentasinya. Sedangkan reaksi asilasi dengan katalis cairan ionik [BMIM]Cl-

silika gel tidak menunjukkan adanya puncak dan fragmentasi yang tepat dari

asetonafton. Pada kedua spektrum juga muncul puncak dari naftalena pada waktu

retensi 9.114 (kiri) dan 9.139 (kanan).

Hasil dari uji kualitatif dan kuantitatif dari ketiga reaksi asilasi dengan katalis

berbeda, ditampilkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Perbandingan hasil reaksi asilasi naftalena dengan katalis AlCl3, katalis

cairan ionik [BMIM]Cl-Silika Gel dan [BMIM]Cl/AlCl3-Silika Gel pada suhu

dikontrol 0ᵒ-5ᵒC

Katalis

FTIR LCMS GCMS

Luas Area Puncak

–C=O

Luas Area Puncak

Asetonafton %Produk Dari Total

AlCl3 0.761 9.6162x104 2.171%

[BMIM]Cl-Silika

Gel 1.05 - -

[BMIM]Cl/AlCl3-

Silika Gel 4.36 4.2659x105 20.322%

Tabel 2 menunjukkan bahwa apabila diurutkan nilai luas area dan %produk dari

yang terbesar terbesar, yaitu reaksi asilasi dengan katalis [BMIM]Cl/AlCl3-silika gel

(suhu yang dikontrol pada 0ᵒ-5ᵒC) > katalis [BMIM]Cl/AlCl3-silika gel (suhu kamar) >

AlCl3 (suhu yang dikontrol pada 0ᵒ-5ᵒC) > katalis [BMIM]Cl-silika gel (suhu yang

dikontrol pada 0ᵒ-5ᵒC ). Diihat dari luas area puncak yang terbentuk, nilai yang

dilakukan pada reaksi suhu yang dikontrol pada 0ᵒ-5ᵒC besarnya hampir 2x lipat dari

nilai reaksi yang dilakukan pada suhu kamar.

Reaksi yang berlangsung merupakan reaksi asilasi Friedel-Crafts. Reaksi asilasi

ini merupakan reaksi subtitusi elektrofilik aromatik yang menjadikan gugus asetil

sebagai gugus elektrofil [9]. Pada awal reaksi, AlCl3 akan berperan sebagai asam

Lewis karena memiliki kemampuan sebagai akseptor elektron. Senyawa elektrofil


14

(karbokation) akan berikatan atau tersubstitusi pada naftalena yang akan

membentuk suatu asil naftalena.

Namun, dengan adanya kehadiran katalis cairan ionik terlebih dulu membentuk

senyawa anion kompleks yang memiliki sifat asam Lewis yang lebih asam dan

bentuk yang lebih stabil [10]. Sehingga penarikan elektron dari asetil klorida semakin

mudah dan cepat. [BMIM]Cl juga berfungsi sebagai jembatan yang mendekatkan

fasa padat dari AlCl3 dengan fasa cair dari asetil klorida agar reaksi dapat

berlangsung lebih cepat.

Gbr 11. Mekanisme reaksi asilasi dengan katalis [BMIM]Cl/AlCl3-silika gel

Reaksi asilasi yang hanya menggunakan katalis [BMIM]Cl-silika gel tidak dapat

berlangsung. Karena [BMIM]Cl memiliki sifat basa Lewis, sehingga tidak dapat

menarik elektron dari asetil klorida membentuk karbokation atau suatu senyawa

elektrofil.

O

Cl

O

HCl

O HO

H+

N N

Si

OHO

OH

OH

Si

OH

OH

OSi

OH

OH

OH

N

N

Si

OH

O

OHOH

Si

OH

OHO

Si

OH

OHOH

Al2Cl7-

Al2 Cl8 2-

+


15

4. KESIMPULAN

Sintesis silika gel berhasil dilakukan dengan TEOS sebagai prekursor.

Immobilisasi katalis cairan ionik ke dalam silika gel berhasil dilakukan dengan

metode impregnasi. Penggunaan katalis cairan ionik [BMIM]Cl dalam reaksi asilasi

Friedel-Crafts antara naftalena dan asetil klorida dengan adanya kehadiran AlCl3

sangat berpengaruh. Dilihat dari %produk hasil GCMS terbesar yaitu reaksi asilasi

dengan katalis [BMIM]Cl/AlCl3-silika gel sebesar 20.322%. Reaksi asilasi Friedel-

Crafts antara naftalena dan asetil klorida lebih baik dilakukan pada suhu yang

dikontrol 0ᵒ-5ᵒC. Sifat katalitik dari katalis dari yang terbaik katalis [BMIM]Cl/AlCl3-

silika gel > katalis AlCl3 > katalis [BMIM]Cl -silika gel. Sehingga dapat dikatakan hasil

penelitian sebanding dengan teori yang dinyatakan.

DAFTAR ACUAN [1] Yadav G.D dan A.V. Joshi. 2002. A green route for the acylation of resorcinol with

acetic acid. India.

[2] Sartori, Giovanni and Raimondo Maggi. 2005. Use of Solid Catalysts in Friedel-

Crafts Acylation Reactions. Italy.

[3] Shahnaz Ghassemi, Jeff Dishman, Rebecca Previs. Microwave-Assisted Friedel-

Crafts Reaction in the Presence of Ionic Liquids. Virginia.

[4] Paul J. Dyson and Tilmann J. Geldbach. 2007. Applications of Ionic Liquids in

Synthesis and Catalysis. The Electrochemical Society Interface.

[5] J. Earle, Martyn. dan K.R. Seddon. 2000. Ionic Liquid. Green Solvents For the

Future. UK.

[6] Sang-gi Lee, Jung Hwan Park. 2002. Metallic Lewis acids-catalyzed acetylation of

alcohols with acetic anhydride and acetic acid in ionic liquids: study on reactivity

and reusability of the catalysts. South Korea.

[7] Fairuz. 2012. Studi Reaksi Asilasi Toluena dan Benzena Menggunakan Katalis

Cairan Ionik [BMIM]PF6/AlCl3-Silika Gel. Depok: Departemen Kimia FMIPA UI.

[8] Beni K, Hendrik. 2010. Fourier Transform InfraRed.

[9] Riswiyanto. 2009. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga


16

[10] Dirk De Vos, Charlie Van Doorslaer, Igor Ignatyev, Pascal Mertens, Koen

Binnemans. Catalysis in Ionic Liquids. Faculty of Bioscience Engineering,

K.U.Leuven

[11] Fessenden, Ralph J. dan Joan S. Fessenden. 1986. Kimia Organik. Jakarta:

Erlangga

[12] Jayanti, Purwanita. 2010. Reaksi Subtitusi Nukleofilik Antara Benzil Klorida dan

Kalium Sianida Menggunakan Katalis Silika Gel/[BMIM]Cl. Depok: Departemen

Kimia FMIPA UI.

[13] Linscheid, Michael, dkk. 1994. Application of Liquid Chromatography-Mass

Spectrometry. Britain: IUPAC.

[14] L. Pavia, Donald, dkk. 2001. Introduction to Spectroscopy 4th Edition. United State

of America: Brooks/Cole.

[15] Setyawati, Yuliga. 2012. Studi Reaksi Alkilasi Benzena dengan Diklorometana

Menggunakan Katalis Cairan Organik. Depok: Departemen Kimia FMIPA UI.

[16] Sheldon, Roger. 2001. Catalytic Reactions in Ionic Liquids. Laboratory of Organic

Chemistry and Catalysis, Delft University of Technology, Julianalaan 136, Delft

BL-2628, The Netherlands.

[17] Sunardi. 2005. Penuntun Praktikum Kimia Analisis Instrumentasi. Depok:

Departemen Kimia FMIPA UI.


Documents

STUDI REAKSI ASILASI NAFTALENA DENGAN ASETIL KLORIDA