LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK FARMASI

SINTESA ASAM BENZOAT

 

Disusun oleh :

BiliaAyuSeptiani                    (F1F115046)

Asisten Laboratorium :

1.     Nurmawati Lase               (F1C114010)

2.     Eka Lusya Wahyuni         (F1C114015)

3.     Rivi Ikhsan Qasthari        (F1C114022)

4.     Nesya El Hikmah             (F1C114041)

Dosen Pengampu :

1.     Dr. rer. nat. Muhaimin, S.Pd., M.Si.

2.     Elisma, M.Farm., Apt.

3.     Havizur Rahman, M.Farm., Apt.

LABORATORIUM AGROINDUSTRI DAN TANAMAN OBAT

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS JAMBI

2017

PERCOBAAN VI

SINTESA ASAM BENZOAT

I.     Tujuan

Mahasiswa dapat mensintesis asam benzoat dan menentukan titik lelehnya.

 II.  DasarTeori

Asam benzoat pertama kali ditemukan pada abad ke-16 destilasi kering setah kemenyan pertama kali dideskripsikan oleh nostraelamus (1556) dan selanjutnya oleh alekus podemontanus (1560) dan Blasse de Visenese (1596). Sustu von liebis dan friederich weihler berhasil menentukan struktur asam benzoat pada tahun 1832, mereka yang meneliti bagaimana asam hipurat berhubungan dengan asam benzoate.

Asam benzoat ( C₇H₆O₂/C₆H₅COOH) adalah padatan Kristal berwarna putih dan merupakan asam karboksilat aromatic yang paling sederhana. Nama asam ini berasal dari sam benzoin (setah kemenyan), yang terdahulu merupakan satu-satunya sumber asam benzoat. Asam lemah ini beserta garam turunannya digunakan sebagai pengawet makanan. Asam benzoat adalah precursor yang penting dalam sistesis banyak bahan-bahan kimia lainnya.

Asam hidroksi benzoat bisa terdapat sebagai isomer orto, meta dan para. Isomer orto adalah asam salisilat dan turunan-turunannya misalnya natrium salisilat , ester dari gugus karboksilnya seperti metil salisilat dan ester dari gugus hidroksilnya seperti asetosal. Sebagai contoh isomer para adalah nipasol dan nipagin, sedangkan isomer meta dan turunannya hampir tidak digunakan dalam farmasi (Sudjadi,2008).

     MenurutDepkes RI (1979) karakteristik asam benzoat yaitu :

Sinonim                : Acidum Benzoicum

Rumus Kimia       : C₇H₆O₂

Bobot Molekul     : 122,12

Pemerian              :  Hablur halus dan ringan, tidak berwarna, tidak berbau.

Kelarutan             : Larut dalam lebih kurang 350 bagian air, dalam lebih              kurang 3  bagian etanol (95%) p, dalam 8 bagian kloroform p dan dalam 3 bagian eter p.

Identifikasi           : Didihkan 100 mg dengan 100 mg kalsium karbonat p   dan 5 ml air, saring. Pada filtrat tambahkan larutan besi (III) klorida p, terbentuk endapan kuning coklat.

Jarak lebur          : 121^o sampai 124^o

Sisa pemijaran    : Tidak lebih dari 0,1%

Khasiat                 : Antiseptikum ekstern, antijamur

Struktur               :

Gambar.1 struktur asam benzoate.

Sumber. Sudjadi. 2008

Asam benzoat diproduksi secara komersial dengan oksidasi parsial toluene dengan oksigen. Proses ini dikatalisis oleh kobalt ataupun mangan naftenat. Proses ini menggunakan bahan-bahan baku yang murah, menghasilkan rendemen yang tinggi, dan dianggap sebagai ramah lingkungan.

Gambar.2 oksidasi toluene menjadi asam benzoate.

Asam benzoat adalah zat pengawet yang sering dipergunakan dalam saos dan sambal. Asam benzoat disebut juga senyawa antimikroba karena tujuan penggunaan zat pengawet ini dalam kedua makanan tersebut untuk mencegah pertumbuhan khamir dan bakteri terutama untuk makanan yang telah dibuka dari kemasannya. Jumlah maksimum asam benzoat yang boleh digunakan adalah 1000 ppm atau 1 gram per kg bahan (day dan underwood, 1988).

Asam benzoat (C₆H₅COOH) adalah padatan kristal berwarna putih dan merupakan asam karboksilat aromatik yang paling sederhana. Nama asam ini berasal dari gum benzoin (getah kemenyan), yang dahulu merupakan satu-satunya sumber asam benzoat.  Asam lemah ini beserta garam turunannya digunakan sebagai pengawet makanan. Asam benzoat adalah prekursor yang penting dalam sintesis banyak bahan-bahan kimia lainnya.  Asam benzoat adalah zat pengawet yang sering dipergunakan dalam saos dan sambal. Asam benzoat disebut juga senyawa antimikroba karena tujuan penggunaan zat pengawet ini dalam kedua makanan tersebut untuk mencegah pertumbuhan khamir dan bakteri terutama untuk makanan yang telah dibuka dari kemasannya. Jumlah maksimum asam benzoat yang boleh digunakan adalah 1000 ppm atau 1 gram per kg bahan (Zaid, et al., 2014).

Pembatasan penggunaan asam benzoat ini bertujuan agar tidak terjadi keracunan. Konsumsi yang berlebihan dari asam benzoat dalam suatu bahan makanan tidak di anjurkan karena jumlah zat pengawet yang masuk kedalam tubuh akan bertambah dengan semakin banyak dan seringnya mengkonsumsi. Lebih-lebih lagi jika dibarengi dengan konsumsi makanan awetan lain yang mengandung asam benzoat.  Asam benzoat mempunyai senyawa ADI 5 mg/kg berat badan. Asam benzoat berdasarkan bukti-bukti penelitian menunjukan mempunyai toksinitas yang sangat rendah baik terhadap manusia ataupun hewan. Pada manusia, dosis toksiknya adalah 6 mg/Kg berat badan melalui injeksi kulit tetapi untuk pemasukan melalui mulut sebanyak 5 mg sampai 10 mg/hari dan selama beberapa hari asam benzoat dalam tubuh tidak mempunyai efek negatif ataupun merugikan terhadap kesehatan (Astawan, et al., 2015).

Sama seperti nitril ataupun amida lainnya, benzonitril dan benzoamida dapat dihidrolisis menjadi asam benzoat ataupun basa konjugasinya dalam keadaan asam atau basa. Disproporsionisasi benzaldehida yang diinduksikan oleh basa dalam reaksi canizaro akan menghasilkan sejumlah asam benzoat dan benzil alkohol dengan jumlah yang sama banyak. Benzil alkohol tersebut kemudian dapat dipisahkan dari asam benzoat dengan menggunakan metode pemisahan destliasi. Bromo benzena juga dapat diubah menjadi asam benzoat dengan karbonasi zat antara fenil magnesium bromida. Benzil alkohol dapat direfluks dengan penambahan kalium permanganat (KMNO₄) atapun oksidator lainnya dalam air. Campuran ini kemudian disaring untuk memisahkan  mangan oksida dari campuran, setelah itu didinginkan pada suhu ruangan untuk mendapatkan asam benzoat (Hart, 2003).

III. Alat Dan Bahan

3.1 Alat

a.    Labu alas bulat 200 ml

b.    Pendingin (kondensor)

c.    Gelas ukur

d.    Pipet tetes

e.    Spatula

f.     Bunsen

g.    Corong

h.    Erlenmeyer

i.     pH universal

j.     Kaki tiga

k.    Melting point apparatus

     3.2 Bahan

 IV.           Prosedur Percobaan

          

 V.           Hasil dan Pembahasan

Asam benzoate merupakan bahan pengawet yang biasa di tambahkan pada makanan ataupun minuman. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya pertumbuhan mikroorganisme yang dapat mempercepat terjadinya penguraian sehingga menyebabkan makanan cepat rusak atau basi. Asam benzoate umumnya akan efektif pada pH 2,5- 4,0.

Struktur Kimia Asam Benzoat

Nama lain              : Asam benzenakarboksilat, Karboksibenzena,

Rumus Moleku     : C₆H₅COOH atau C₇H₆O₂

Struktur    : 

-      Struktur kristal           :Monoklinik

-      Bentuk molekul          :Planar

-      Momen dipol               :1,72 D dalam Dioksida

     Sifat Kimia :

-      Rumus molekul        :C₆H₅COOH

-      Massa molar            :122,12 g/mol

-      Penampilan              :Padatan kristal tak berwarna

:atau jarum putih.

-       Bau                         :Sedikit berbau benzaldehid

 atau benzoin

-      Densitas                  :1,32 g/cm³, padat

-      Titik leleh                :122,4 °C (395 K)

-      Titik didih               :249 °C (522 K)

-      Kelarutan dalam air :Terlarutkan (air panas)

 3,4 g/l (25 °C).

-      Keasaman (pK_a)        :4,21

Pada dasarnya bAsam Benzoat juga memiliki struktur yang terdiri dari gugus OH dan O yaitu sebagai berikut :

Gambar.3 struktur asam benzoate.

Sumber : Sudjadi. 2008.

Untuk semua metode sintesis, asam benzoat dapat dimurnikan dengan rekristalisasi dari air, karena asam benzoat larut dengan baik dalam air panas namun buruk dalam air dingin. Penghindaran penggunaan pelarut organik untuk rekristalisasi membuat eksperimen ini aman. Pelarut lainnya yang memungkinkan meliputi asam asetat, benzena, eter petrolium, dan campuran etanol dan air.

Perlakuan	Hasil
-2 gr KMn04 di tambahkan dengan aquadest 50 mL. -Ditambahkan NaOH 10 % sebanyak 10 mL -Ditambahkan toluene 3 mL	-Berwarna ungu pekat -Tetap berwarna ungu pekat -Berbau menyengat,terbentuk 2 lapisan seperti minyak dan berwarna ungu pekat

Tujuan dari penambahan aquadest adalah untuk mengencerkan KMn04 agar KMn04 dapat larut dengan sempurna yang menghasilkan larutan yang berwarna ungu pekat. Sedangkan penambahan NaOH adalah ditujukan untuk membuat larutan menjadi basa. Sedangkan penambahan toluene ditujukan agar didapati material dasar dari Kristal asam benzoate sehingga di dapati senyawa asam benzoat. Hal ini dikarenakan pada dasarnya asam benzoate dibuat dari oksidasi toluene  dalam suasana basa. Dimana toluene akan dioksidasi dengan KMnO4 sehingga terbentuk kalium benzoat.

Mekanisme yang terjadi pada saat pembentukan asam benzot adalah sebagai berikut :

Gambar.4 mekanisme sntesa asam benzoate.

   Pada reaksi diatas Kmn0₄ akan mengalami reduksi (yang mengoksidasi ion mnO₄^- ). Toluena memiliki struktur cincin benzena yang memiliki gugus alkil berupa CH₃. Struktur ini akan membuat toluena mudah teroksidasi oleh KMnO₄  yang merupakan oksidator kuat. Dalam proses pembuatan larutan KMnO₄ harus dilakukan secara hati-hati karena sifatnya yang sensitif terhadap cahaya dan juga mudah bereaksi dengan senyawa lain.       

Perlakuan	Hasil
-Direfluks pada suhu 60°C selama 45 menit. -Diasamkan dengan menambahkan asam sulfat 20%. -Ditambahkan NaHSO4 ± 18 ml.	-Tetap berwarna ungu. -Larutan menjadi asam. -Menjadi bening tetapi masih sedikit keruh.

Reaksi oksidasi dapat berjalan dengan cepat jika dibantu dengan pemanasan sehingga harus di refluks. Metode refluks ini digunakan agar senyawa yang bereaksi tidak hilang karena adanya penguapan yang terjadi selama proses pemanasan. Dimana senyawa yang di refluk ini akan teroksidasi kembali oleh kondensor, selama 45 menit agar tidak ada kalium permanganat yang tersisa. Selanjutnya di lakukan pendinginan agar didapatkan hasil yang diinginkan menggunakan es batu. Hal ini bertujuan untuk mempercepat terjadinya reaksi pada larutan sehingga menyebabkan perubahan bentuk menjadi padatan yang diinginkan yaitu berbentuk Kristal jarum berwarna putih.

Adapun Prinsip dari metode refluks adalah pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi, namun akan didinginkan dengan kondensor sehingga pelarut yang tadinya dalam bentuk uap akan mengembun pada kondensor dan turun lagi ke dalam wadah reaksi sehingga pelarut akan tetap ada selama reaksi berlangsung.

Alat refluks dan bagian-bagiannya adalah sebagai berikut:

Gambar.5 alat refluks

Sumber: Sudjadi. 2008.

Fungsi bagian-bagian alat refluks yaitu :

a.    Labu alas bulat

Berfungsi sebagai tempat menampung sampel dan pelarut

b.    Pemanas

Untuk memanaskan sampel

c.    Kondensor

Berfungsi sebagai pendingin uap serta mempercepat pengembunan

d.    Selang air masuk

Sebagai tempat masuknya air ke dalam kondensor

e.    Selang air keluar

Sebagai media keluarnya air dari kondensor menuju labu alas bulat

Kemudian larutan yang telah yang telah dipanaskan ditambahkan larutan asam sulfat 20 % yang membuat larutan menjadi asam. Hal ini terjadi karena asam sulfat merupakan asam kuat yang biasanya dikatakan asam pekat yang dapat membuat larutan menjadi asam sehingga terjadi reaksi pada larutan. Dimana  reaksi yang terbentuk dari penambahan asam sulfat ini adalah sebagai berikut :

Dimana juga terjadi reaksi sebagai berikut  :

C₆H₅CH₃ + 2KmnO₄ → C₆H₅COOH + K₂O + 2MnO₂ + H₂O

Pada saat praktikum, toluene ditambahkan KMnO₄ sebanyak 2 gr kemudian ditambahkan NaOH 10% 10 ml dan air 50 ml. Dalam larutan tersebut terjadi reaksi disproporsinasi, yaitu reduksi dan oksidasi yang terjadi secara bersamaan pada zat yang sama. Pada larutan tersebut terjadi perubahan redoks pada Mn (VI) sebagian dioksidasikan menjadi asam benzoat. Berikut ini adalah reaksinya.

4 MnO₄^- _(l) + 4 OH _{(l)         →}       4 MnO₄²_(l)^-   + O_2(g)+ 2H₂O_(l)

3MnO₄^2- _(l)+ 2H₂O_(l)        →      2MnO₄^-_(l) + 4 MnO_2(l)  + OH^-_(l)

Reaksi ini berlangsung dalam suasana basa. Dimana Suasana basa dibuat dengan dilakukannya penambahan NaOH. Seperti yang diketahui NaOH berfungsi sebagai katalis .Sedangkan zat pengoksidator dalam reaksi adalah KMnO_4. Dimana kalium bikromat yang telah terbentuk ketika dilarutkan dalam HCl akan terbentuk asam benzoat seperti reaksi diatas . Kemudian dilakukan penambahan NaHSO₃ yang bertujuan untuk menghilangkan kelebihan asam dimana ketika ditambahkan warna larutan menjadi sedikit bening namun masih agak keruh.

Perlakuan	Hasil
-Dipanaskan selama 15 menit di penangas air -Disaring dan dikeringkan kristal yang terbentuk -Bobot kristal kering	-Warna menjadi sangat bening -Terbentuk Kristal -2,32 gr

Tujuan dari dilakukannya pemanasan kembali adalah untuk menghilangkan kekeruhan pada larutan . Kemudian disaring larutan yang telah dipanaskan tersebut hingga kristal dan air terpisah kemudian dikeringkan. Kemudian bobot kristal ditimbang dan diperoleh hasil sebesar 2,32 gram.

erlakuan	Hasil
-Rendemen -Titik leleh	-26,319 % -116,4 – 124,5◦C

Kemudian dilakukan perhitungan % rendemen dan didapatkan hasil rendemen sebesar 26,319%. Artinya senyawa yang diperoleh merupakan senyawa asam benzoate yang kurang murni sebab menurut literatur % rendemen yang murni yaitu dibawah 100% dan lebih dari 50%.

Kemudian pengujian yang terakhir yaitu titik leleh dimana pada pengujian titik leleh diuji dengan menggunakan melting point apparatus. Prinsip dari pada melting Point Apparatus adalah pertama, menyalakan melting point apparatus dengan memutar pemutar suhu hingga 20 derajat celcius/menit. Kedua, ketika suhu pada termometer mencapai 60% dari titik lebur/titik leleh pada suatu senyawa murni yang sudah ditetapkan oleh ilmuwan, maka pemutar suhunya harus diturunkan hingga mencapai 10 derajat celcius/menit. Ketiga, jika pada termomoter suhunya sudah mencapai suhu titik lebur/titik leleh pada suatu senyawa murni yang sudah ditetapkan oleh ilmuwan ( misal : titik lebur/titik leleh asam benzoat murni adalah 122.4 derajat celcius  "kemudian dikurangi 15 derajat celcius" berarti pada suhu 107.4 derajat celcius pada senyawa asam benzoat ). Maka pada pemutar suhu harus diputar kekiri hingga 1 derajat celcius/menit.

Diperoleh hasil titik leleh dari asam benzoate yang dihasilkan sebesar 116,4 – 124,5◦C , hal ini sesuai dengan literatur dimana menurut literatur titik leleh asam benzoat yaitu 122,4 ◦C hal ini membuktikan bahwa kristal yang diperoleh merupakan Kristal yang murni.

Adapun prinsip dari sintesa asam benzoate ini adalah berdasarkan reaksi oksidasi dimana KMnO4 dilarutkan dalam aquadest dan ditambahkan dengan NaOH 20 % agar membuat larutan menjadi basa, kemudian ditambahan toluene agar didapati material dasar dari Kristal asam benzoate sehingga di dapati senyawa asam benzoat.

Pada percobaan ini terdapat beberapa kesalahan dalam perlakuan sintesa asam benzoate yaitu : dalam penggunaan larutan asetofenon daalam bentuk larutan sehingga terjadi kesulitan dalam pengkristalan. Pengatasan ini dapat diatasi dengan mengganti larutan dengan KMnO4, aquadest, Naoh 10%, Toluena, asam sulfat 20% dan NaHSO3 sehingga didapati kristal, dengan berbentuk seperti Kristal jarum yang berwarna putih.

 VI.         Kesimpulan dan Saran

6.1 kesimpulan

Sintesa asam benzoat dapat dilakukan dengan oksidasi tolune dalam suasana basa. Dimana toluena dioksidasi oleh KMnO4 akan terbantuk kalium benzoat kemudian setelah dilarutka dalam HCL akan terbentuk asam benzoat.

       Oksidasi toluen menjadi asam benzoat

Titik leleh yang diperoleh 116,4- 124,5°C, menurut literatur titik leleh asam benzoat 122,4°C, sehingga dapat disimpulkan bahwa kristal yang diperoleh dari percobaan adalah kurang murni dikarenakan titik lelehnya kurang dari titik  leleh yang terdapat pada literatur.

6.2 Saran

Dalam pembuatan asam benzoat ini sebaiknya digunakan bahan yang murni agar kristal asam benzoat yang dihasilkan juga murni dan diharapkan agar praktikan dapat melakukan dan mengetahui bagaimana proses sintesa asam benzoate sehingga praktikum dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan.

DAFTAR PUSTAKA

Astawan,  W., Hasanah, Z.A dan Diyan, D. 2015. Analisis dan identifikasi Asam Benzoat

dengan menggunakan esetofenon. Jurnal frmasi Indonesia. Volume 2 : 122-130.

Depkes RI . 1979. Farmakope Indonesia Edisi III. Jakarta : Departemen

Kesehatan Republik Indonesia.

Day, R.A., Underwood, A.L. 1998. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga.

Hart, H. 2003. Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat. Jakarta: Erlangga.

Sudjadi. 2008. Analisis Kuantitatif Obat. Yogyakarta :Gadjah Mada University

Press.

Zaid, T., Frienly,W dan Fatimawali. 2014. Analisis senyawa asam benzoat pada kecap

manis produksi  lokal kota manado. Jurnal Ilmiah Farmasi. Volume 3 : 37-42.