18
STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA SINTESIS VANILIN DENGAN ELEKTRODA Pt, Grafit dan STAINLESS STEEL Inas Priasti Siwi 1 , Sunardi 2 , Widajanti Wibowo 3 1. Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia 2. Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia 3. Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia Email : [email protected], [email protected] Abstrak Permintaan vanillin yang terus meningkat baik dari industri maupun farmasi, mendorong para peneliti untuk mencari metode sintesis vaniliin yang efektif dan efisien. Pada penelitian ini, dilakukan sintesis vanillin dari bahan isoeugenol dengan metode elektrokimia dengan menggunakan elektroda Pt, Grafit dan Stainless steel. Sebagai studi awal dilakukan penentuan nilai potensial oksidasi dari masing-masing elektroda kerja dengan metode voltametri siklik. Dilanjutkan dengan penentuan kondisi optimum untuk memperoleh % yield yang maksimum. Dengan menggunakan elektroda platina, didapatkan % yield sebesar 34,4 % dari cis- isoeugenol, dan 30,72 % dari trans-isoeugenol. Sedangkan dengan elektroda grafit 10,14 % untuk cis isoeugenol dan 12,4 % untuk trans-isoeugenol. Hasil elektrolisis di karakterisasi dengan instrumen FTIR dan GC-MS. Spektra FTIR menunjukan puncak pada bilangan gelombang sekitar 1700 cm -1 yang menunjukan daerah khas karbonil dan 2 puncak vibrasi C-H khas aldehid pada 2730 cm -1 dan 2860 cm -1 . Sedangkan, hasil MS menunjukkan pola fragmentasi vanilin pada nilai m/z 152, 151,137,109,81,51, dan 15. Abstract The increased demand on Vanilla both from industries and pharmaceuticals, encourage researchers to find the effective and efficient methods of synthesis vaniliin. In this study, vanillin was synthesized from isoeugenol by the electrochemical method using Pt , Grafit and Stainless Steel electrodes . A preliminary - study was conducted to obtain the oxidation potential value of each working electrode by cyclic voltametric method. Then, the optimum conditions were determined to obtain the maximum % yield. With the platinum electrode, % yield was obtained from cis-isoeugenol, and 28,69 % from trans-isoeugenol. Meanwhile with the graphite electrodes, 7,21 % yield was obtained from cis isoeugenol and 10,51 % from the trans-isoeugenol. FTIR spectra showed peaks at wave number around 1700 cm-1 which shows a typical area of the carbonyl and two vibration peaks typical aldehyde C-H at 2730 cm -1 and 2860 cm-1. Meanwhile, the results of MS showed the fragmentation pattern of vanillin on the value of m / z 152, 151,137,109,81,51, and 15. Keywords : cis- isoeugenol; electrooxidation ; synthesis of vanillin ;trans-isoeugenol. 1. Pendahuluan Vanilin (4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid) merupakan senyawa kimia yang sering digunakan sebagai peraisa pada makanan dan pada konsentrasi yang tinggi dapat digunakan Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA SINTESIS VANILIN DENGAN ELEKTRODA Pt, Grafit dan STAINLESS

STEEL

Inas Priasti Siwi 1, Sunardi2, Widajanti Wibowo3

1. Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia

2. Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia

3. Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia

Email : [email protected], [email protected]

Abstrak

Permintaan vanillin yang terus meningkat baik dari industri maupun farmasi, mendorong para peneliti untuk mencari metode sintesis vaniliin yang efektif dan efisien. Pada penelitian ini, dilakukan sintesis vanillin dari bahan isoeugenol dengan metode elektrokimia dengan menggunakan elektroda Pt, Grafit dan Stainless steel. Sebagai studi awal dilakukan penentuan nilai potensial oksidasi dari masing-masing elektroda kerja dengan metode voltametri siklik. Dilanjutkan dengan penentuan kondisi optimum untuk memperoleh % yield yang maksimum. Dengan menggunakan elektroda platina, didapatkan % yield sebesar 34,4 % dari cis- isoeugenol, dan 30,72 % dari trans-isoeugenol. Sedangkan dengan elektroda grafit 10,14 % untuk cis isoeugenol dan 12,4 % untuk trans-isoeugenol. Hasil elektrolisis di karakterisasi dengan instrumen FTIR dan GC-MS. Spektra FTIR menunjukan puncak pada bilangan gelombang sekitar 1700 cm-1 yang menunjukan daerah khas karbonil dan 2 puncak vibrasi C-H khas aldehid pada 2730 cm-1 dan 2860 cm-1 . Sedangkan, hasil MS menunjukkan pola fragmentasi vanilin pada nilai m/z 152, 151,137,109,81,51, dan 15.  

Abstract The increased demand on Vanilla both from industries and pharmaceuticals, encourage researchers to find the effective and efficient methods of synthesis vaniliin. In this study, vanillin was synthesized from isoeugenol by the electrochemical method using Pt , Grafit and Stainless Steel electrodes . A preliminary - study was conducted to obtain the oxidation potential value of each working electrode by cyclic voltametric method. Then, the optimum conditions were determined to obtain the maximum % yield. With the platinum electrode, % yield was obtained from cis-isoeugenol, and 28,69 % from trans-isoeugenol. Meanwhile with the graphite electrodes, 7,21 % yield was obtained from cis isoeugenol and 10,51 % from the trans-isoeugenol. FTIR spectra showed peaks at wave number around 1700 cm-1 which shows a typical area of the carbonyl and two vibration peaks typical aldehyde C-H at 2730 cm -1 and 2860 cm-1. Meanwhile, the results of MS showed the fragmentation pattern of vanillin on the value of m / z 152, 151,137,109,81,51, and 15.

Keywords : cis- isoeugenol; electrooxidation ; synthesis of vanillin ;trans-isoeugenol.

1. Pendahuluan

Vanilin (4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid) merupakan senyawa kimia yang sering

digunakan sebagai peraisa pada makanan dan pada konsentrasi yang tinggi dapat digunakan

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 2: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

sebagai antioksidan 1. Secara alami senyawa vanilin dapat diperoleh dengan cara isolasi dari buah

vanilla (Vanilla planifolia Andrews). Namun, seiring dengan laju pertumbuhan penduduk dan

kebutuhan dunia akan bahan pengharum dan pewangi makanan, minuman dan bahan kosmetika

maka selain dihasilkan dari isolasi buah vanilla sebagian besar kebutuhan akan vanilin di dunia

dibuat secara sintesis 2 . Tingginya pangsa pasar vanilin sintesis ini disebabkan oleh

ketidakmampuan produsen vanilin alami untuk mencukupi kebutuhan konsumen dan faktor harga

yang sangat mahal. Saat ini perbandingan harga vanilin sintesis dengan vanili alami adalah 1:

1 0 s a m p a i 1 : 1 5 3.

Di lain sisi, Indonesia merupakan negara produsen minyak cengkeh terbesar, yaitu 108.500

ton pada tahun 2014 (Data BPS) dapat memanfaatkan minyak cengkeh untuk sintesis vanilin.

Isoeugenol merupakan salah satu komponen dari minyak cengkeh (Syzygium aromaticum)

dengan kandungan sekitar 5-15%. Selain cengkeh, isoeugenol juga dapat diperoleh dari tanaman

biji pala. Isoeugenol juga dapat diperoleh dari hasil isomerisasi eugenol berupa pemindahan posisi

ikatan rangkap. Senyawa isoeugenol sendiri memiliki lebih dari satu gugus fungsional, yaitu alil

(-CH=CH-CH3), hidroksi dan cincin benzena. Gugus tersebut memungkinkan isoeugenol menjadi

bahan dasar sintesis berbagai senyawa lain yang bernilai lebih tinggi seperti isoeugenol asetat,

benzil isoeugenol, metil eugenol, isoeugenol metil eter, vanilin dan sebagainya 4 .

Selain diekstrak dari tanaman, sejak awal tahun 1900-an, vanilin diproduksi secara besar-

besaran dari bahan dasar lignosulfat yang merupakan limbah pabrik kertas atau pulp. Ada

beberapa cara sintesis vanilin yaitu: (1)Vanilin dapat disintesis dari coniferin, glukosida coniferil

alkohol dioksidasi oleh kalium bikromat dalam medium asam, (2) reaksi Reimer-Tiemaan dari

Guaiokol yang dikatalisis dengan katalis transfer fase/PTC: [18]-Crown Ether-6 5, (3) sintesis

vanilin dari eugenol melalui isoeugenol dengan katalis heterogen superbasa γ-Al2O3 /NaOH/Na

dan katalis transfer fasa [18]-Crown Ether-6 6, (4) elektrooksidasi lignin dengan selektif

elektrokimia 7.

Kini sintesis senyawa organik dapat dilakukan menggunakan sistem elektrokimia sehingga

tidak diperlukan oksidator maupun katalis. Sebelumnya Parpot, et.al (1999) 8 telah melakukan

elektrooksidasi Kraft-Lignin menjadi vanilin dengan elektroda Pt, Ni, dan Cu. Pada penelitian ini

akan dilakukan sintesis vanilin dari cis-isoeugenol dan trans-isoeugenol dengan cara elektrokimia.

Posisi ikatan rangkap pada isoeugenol dapat tepat untuk langsung dioksidasi dengan pemutusan

ikatan sigma membentuk gugus aldehida. Elektroda yang digunakan adalah elektroda Pt, grafit,

dan stainless steel.

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 3: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

2. Tinjauan Teoritis

Isoeugenol

Isoeugenol merupakan senyawa turunan eugenol, dan terdapat di dalam banyak minyak

atsiri. Isoeugenol komersil merupakan campuran dari isomer cis dan trans. Senyawa ini

merupakan bahan dasar dalam industry parfum, industry perasa pada makanan dan minuman.

Oksidasi isoeugenol dan turunannya menghasilkan vanili dan turunannya yang sesuai.

Sifat-sifat isoeugenol adalah sebagai berikut :

Nama lain : 2-metoksi-4-(1-propenil)fenol

Rumus molekul : C10H12O2

Berat molekul : 164,20 g/mol

Isomer cis

Titik didih 11mmHg : 133º C

Berat jenis (20ºC) :1,088 g/mL

Indeks bias (20ºC) : 1,5724

Isomer trans

Titik didih12mmhg : 140º C

Titik lebur : 33º C

Berat jenis (20º C) : 1,087 g/mL  

Indeks bias (20º C) : 1,5778

Vanilin

Vanilin pertama kali diisolasi dari ekstrak vanila kering pada tahun 1858 oleh kimiawan

Prancis Nicholas-Theodore Gobley, namun masih belum murni.Sedangkan produksi vanilin di

industri pertama kali dilakukan oleh dua kimiawan Jerman, Ferdinand Tiemann dan Wilhelm

Haarmann, dengan material awal coniferin yang ditemukan pada pohon pinus. Vanilin merupakan

senyawa yang memiliki tiga gugus fungsi yaitu hidroksi, cincin benzena, dan aldehida. Vanilin

banyak digunakan sebagai perasa dalam makanan, aroma pada parfum serta antioksidan. Struktur,

sifat fisika dan kimia dari vanilin adalah sebagai berikut:

Gambar 1.struktur cis-isoeugenol

Gambar 2.struktur trans-isoeugenol

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 4: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Nama IUPAC : 4-hidroksi-3-metoksi benzaldehida

Rumus molekul : C8H8O3

Berat Molekul : 152,15 gr/mol

Bentuk fisik : padatan putih hingga kekuningan

Titik leleh : 80 ºC

Titik didih : 285 ºC

Berat jenis : 1,05 gr/cm3

Kelarutan : Sedikit larut dalam air, larut dalam etanol, dietil eter dan aseton,

sangat larut dalam benzena dan petroleum eter.

Elektrosintesis

Proses elektrosintesis memiliki keuntungan yaitu cakupan yang sangat luas untuk

memungkinkan terjadinya reaksi reduksi dan oksidasi. Keuntungan yang lain yaitu lebih sedikit

kebutuhan tenaga, lebih sedikit menghasilkan limbah berbahaya, penghapusan atau

meminimalkan pengotor, penyederhanaan proses sedemikian sehingga reaksi kimia berlangsung

lebih sederhana, penggunaan bahan dasar lebih murah, kemurnian hasil sangat tinggi,

peningkatan keuntungan dan pengurangan pengeluaran (Weinberg, 2002). Metoda elektrosintesis

tidak memerlukan oksidator dan juga katalis sebab elektroda dapat berfungsi sebagai tempat

oksidasi/reduksi dan pada masa yang sama dapat berfungsi sebagai katalis. Conway (1986),

mengemukakan bahwa senyawa organik banyak yang dapat mengalami reaksi melalui

mekanisme perpindahan muatan di permukaan elektroda material padat. Logam dan oksidanya

mempunyai sifat alami katalitis aktif, perihal ini reaksi organik berlangsung lebih efisien melalui

reaksi molekular biasa dan elektroda juga menunjukkan perilaku katalitis.

3. Metode Penelitian

3.1 Alat dan Bahan

Pada Penelitian ini alat-alat yang digunakan adalah peralatan kaca seperti; gelas

piala,pipet ukur, magnetic bar, stirrer, labu ukur,gelas ukur, botol timbang, botol aquades,

desikator,sel elektrokimia, batang pengaduk, potensiostat, voltmeter, amperemeter dan power

supply. Untuk instrumentasi digunakan GC-MS dan FTIR.

Gambar 3. struktur vanilin

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 5: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Bahan-bahan yang digunakan dalam sel eletrokimia adalah cis- isoeugenol dan trans-

isoeugenol, vanilin standar, metanol, garam elektrolit TBAP, Elektroda kerja Pt, Grafit dan

Stainless steel, Pt spiral, Elektroda Ag/AgCl, Natrium sulfat anhidrat, membran pemisah,

alumunium foil. Bahan untuk KLT adalah n-heksana, etil asetat dan plat KLT.

3.2 Studi Elektrokimia Isoeugenol dengan Elektroda Kerja Pt, Grafit, dan Stainless steel

Sel voltametri disiapkan terdiri atas elektroda Ag/AgCl sebagai elektroda pembanding,

platina spiral sebagai elektroda penunjang, dan Pt atau Grafit atau stainless steel sebagai elektroda

kerja. Sebanyak 5 mL larutan cis- atau trans- isoeugenol 0,1 M, 5 mL larutan TBAP dalam

metanol 0,1 M dimasukan ke dalam kompartemen. Profil voltametri siklik isoeugenol diamati

pada rentang potensial -1000 mV hingga 1000 mV dengan laju penyapuan 100mV/s.

3.3 Elektrolisis cis-dan trans- Isoeugenol pada Potensial Tetap dengan Elektroda Pt

Menggunakan 2 Kompartemen

Disiapkan kompartemen yang terdiri dari 2 tabung terpisah. Salah satu tabung berisikan

larutan anoda yang terdiri dari 10 mL TBAP 0,1 M, cis- atau trans- isoeugenol 0,1 M 10 mL dan

2 mL H2SO4 0,01 M. Sedangkan larutan katoda terdiri dari 10 mL TBAP 0,1 M. Pengukuran

dilakukan pada suhu ruang dengan menggunakan sistem 3 elektroda yaitu : Elektroda Ag/ AgCl

sebagai elektroda pembanding, Pt spiral sebagai elektroda penunjang dan Pt atau grafit sebagai

elektroda kerja. Kompartemen dibatasi oleh membran pemisah. Elektrolisis dilakukan dengan

variasi overpotensial 100 mV hingga 400 mV, serta variasi waktu dari 30 menit hingga 180 menit

untuk setiap elektroda kerja (Pt dan grafit ) baik dengan starting material cis- ataupun trans-

isoeugenol.

4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Studi Elektrokimia cis- dan trans- Isoeugenol dengan Elektroda Kerja Pt, Grafit, dan

Stainless steel

Pada studi perilaku elektrokimia cis- dan trans- Isoeugenol, dilakukan metode voltametri

siklik pada rentang potensial -1000 mV hingga 1000 mV dengan laju penyapuan 100mV/s

terhadap larutan TBAP 0,1 M dengan dan tanpa penambahan isoeugenol. Sistem elektrokimia

yang digunakan terdiri dari elektroda Ag/ AgCl sebagai elektroda pembanding, Pt spiral sebagai

elektroda penunjang dan Pt kasa atau grafit atau stainless steel debagai elektroda kerja.

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 6: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Berikut ini merupakan voltamograf dari perilaku elektrokimia cis- dan trans-isoeugenol

dengan menggunakan elektroda Platina:

 

Gambar 4.Siklik voltamograf TBAP dalam metanol (sebagai background); TBAP + cis- isoeugenol

 Gambar 5. Siklik voltamograf TBAP dalam metanol (sebagai background); TBAP + trans- isoeugenol

Pada senyawa cis- isoeugenol muncul puncak oksidasi pada potensial 0,406 V, sedangkan

untuk senyawa trans-isoeugenol terdapat puncak oksidasi pada 0,408 V. Penambahan isoeugenol

meningkatkan puncak arus untuk evolusi H2 dan O2. Pada potensial sekitar 0,7 V hingga 1

V ,baik pada cis- maupun trans- isoeugenol, terjadi kenaikan arus secara terus menerus. Hal ini

disebabkan karena adanya evolusi H2O membentuk O2 dan H+. Berikut ini merupakan reaksi

evolusi H2O pada anoda :

2H2O → 4H++ O2+ 4e-

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 7: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Perilaku elektrokimia cis-dan trans- Isoeugenol menggunakan elektroda garfit dapat dilihat

pada voltamograf berikut :

 Gambar 6. Siklik voltamograf TBAP dalam metanol (sebagai background); TBAP + cis- isoeugenol

 Gambar 7.Siklik voltamograf TBAP dalam metanol (sebagai background); TBAP + trans- isoeugenol

 

Pada senyawa cis- isoeugenol muncul puncak oksidasi pada potensial 0,536 V, sedangkan

untuk senyawa trans-isoeugenol terdapat puncak oksidasi pada 0,538 V. Perilaku elektrokimia

cis-dan trans- Isoeugenol menggunakan elektroda stainless steel dapat dilihat pada voltamograf

berikut :

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 8: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

 Gambar 8. Siklik voltamograf TBAP dalam metanol (sebagai background); TBAP + cis- isoeugenol

 

 

Gambar 9.Siklik voltamograf TBAP dalam metanol (sebagai background); TBAP + trans- isoeugenol Pada studi elektrokimia cis- dan trans- isoeugenol menggunakan stainless steel masing-

masing menunjukkan puncak oksidasi pada 0,568 V dan 0,560 V. Baik dari starting material

cis- maupun trans- menunjukan puncak oksidasi yang bertumpuk dengan puncak oksidasi

elektroda stainless stee nya. Hal ini kemungkinan adanya kompetisi pada reaksi oksidasi

senyawa isoeugenol dengan stainless steel.

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 9: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

4.2 Elektrolisis cis-dan trans- Isoeugenol pada Potensial Tetap dengan Elektroda Pt

Menggunakan 2 Kompartemen

Potensial oksidasi cis- dan trans isoeugenol divariasikan dari 100 mV overpotensial

hingga 300 mV overpotensial. Berikut % corr area FTIR yang diperoleh dari masing- masing

variasi :

Pada variasi overpotensial, hasil elektrolisis baik dari starting material cis- maupun trans-

isoeugenol luas corr area terbesar ditunjukkan pada overpotensial 200 mV. Setelah didapatkan

overpotensial yang optimum, dilanjutkan dengan penentuan waktu elektrolisis yang optimum.

Waktu elektrolisis di variasikan dari 30 hingga 180 menit. Berikut % corr area FTIR yang

diperoleh dari masing- masing variasi :

Tabel 1. % corr area FTIR hasil variasi potensial oksidasi cis-isoeugenol dengan elektroda Pt

Tabel 2.% corr area FTIR hasil variasi potensial oksidasi trans-isoeugenol dengan elektroda Pt

Tabel 3.% corr area FTIR hasil variasi waktu oksidasi cis-isoeugenol dengan elektroda Pt

 

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 10: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Dari data penentuan potensial dan waktu optimum pada reaksi oksidasi menggunakan Pt

baik cis- maupun trans- isoeugenol menunjukan kondisi optimum terjadi pada 200 mV

overpotensial dengan lama waktu 150 menit. Hasil elektrolisis baik dari starting material cis

maupun trans isoeugenol dengan 200 overpotensial selama 150 menit, masing- masing di

karakterisasi dengan instrumen GC-MS (lampiran). Pada hasil elektrolisis cis-isoeugenol

dengan 200 mV overpotensial selama 150 menit, menghasilkan % yield sebesar 34,4 %,

dan % konversi sebesar 43,72 %. Sedangkan untuk elektrolisis trans-isoeugenol dengan

kondisi yang sama memiliki % yield sebesar 30,72% dan % konversi sebesar 43,78 %.

4.3 Elektrolisis cis-dan trans- Isoeugenol pada Potensial Tetap dengan Elektroda Grafit

Menggunakan 2 Kompartemen

Potensial oksidasi cis- dan trans isoeugenol divariasikan dari 100 mV overpotensial

hingga 300 mV overpotensial. Berikut % corr area FTIR yang diperoleh dari masing- masing

variasi :

Tabel 5.% corr area FTIR hasil variasi potensial cis-isoeugenol dengan elektroda Grafit

Tabel 4.% corr area FTIR hasil variasi waktu oksidasi trans-isoeugenol dengan elektroda Pt

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 11: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Tabel 6.% corr area FTIR hasil variasi potensial trans-isoeugenol dengan elektroda Grafit

Pada variasi overpotensial, hasil elektrolisis baik dari starting material cis- maupun trans-

isoeugenol luas % corr. area terbesar ditunjukkan pada overpotensial 200 mV. Setelah

didapatkan overpotensial yang optimum, dilanjutkan dengan penentuan waktu elektrolisis yang

optimum. Waktu elektrolisis di variasikan dari 30 hingga 180 menit. Berikut % corr area FTIR

yang diperoleh dari masing- masing variasi :

Tabel 7.% corr area FTIR hasil variasi waktu oksidasi cis-isoeugenol dengan elektroda Grafit

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 12: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Tabel 8.% corr area FTIR hasil variasi waktu oksidasi cis-isoeugenol dengan elektroda Grafit

Dari data penentuan potensial dan waktu optimum pada reaksi oksidasi menggunakan

grafit baik cis- maupun trans- isoeugenol menunjukan kondisi optimum terjadi pada 300 mV

overpotensial dengan lama waktu 180 menit. Hasil elektrolisis baik dari starting material cis

maupun trans isoeugenol dengan 300 overpotensial selama 180 menit, masing- masing di

karakterisasi dengan instrument GC-MS (Lampiran) . Pada hasil elektrolisis cis-isoeugenol

dengan 300 mV overpotensial selama 180 menit, menghasilkan % yield sebesar 10,14 %,

dan % konversi sebesar 12,9 %. Sedangkan untuk elektrolisis trans-isoeugenol dengan

kondisi yang sama memiliki % yield sebesar 12,4 % dan % konversi sebesar 25,62 %.

4.4 Reaksi Umum Oksidasi Isoeugenol Menjadi Vanilin pada Permukaan Elektroda

Kerja

Reaksi oksidasi isoeugenol manjadi vanilin merupakan reaksi oksidasi yang disertai

pemutusan ikatan pada gugus alil menjadi gugus aldehida. Reaksi yang terjadi pada permukaan

elektroda kerja adalah sebagai berikut:

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 13: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

   Gambar 10. Reaksi oksidasi isoeugenol menjadi vanilin.

Alil yang putus akan membentuk senyawa intermediet berbentuk diol terlebih dahulu.

Terbentuknya diol akan mempermudah terjadinya pemutusan ikatan sigma pada C-C 9. Tahap

pertama adalah baik cis- maupun trans akan terjadi pelepasan elektron dari ikatan π pada ikatan

rangkap alil membentuk kation radikal. Air yang berperan sebagai nukleofilik akan menyerang

kation radikal tersebut disertai dengan pelepasan proton untuk membentuk radikal benzil yang

bermuatan netral. Kemudian terjadi penyerangan kedua oleh nukleofilik dan akan membentuk

diol sebagai intermedietnya. Pemutusan ikatan sigma C-C pada diol menjadi 2 molekul aldehida

akan disertai oleh pelepasan 4 elektron dan 4 proton 10 .

4.5 Hasil Karakterisasi dengan FTIR

 Gambar 11. Spektra FTIR hasil elektrolisis

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 14: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Pada bilangan gelombang 3417 cm-1 menunjukan serapan dari strecing gugus O-H.

Bilangan gelombang 2963 cm-1 adalah serapan untuk C-H sp3 streching. Bilangan gelombang

2874 cm-1 dan 2736 cm-1 menunjukan khas untuk vibrasi –C-H pada aldehid yang muncul sebagai

dua puncak. Bilangan gelombang 1693 cm-1 menunjukan C=O khas dari karbonil. Pada bilangan

gelombang 1607cm-1 dan 1469 cm -1 menunjukan daerah serapan C=C aromatik. Bilangan

gelombang 1464 cm-1 merupakan stretching daripada C-H dari vinil. 1036 dan 1214 cm-1

menunjukan daerah serapan C-O-C dari metoksi sedangkan pada bilangan gelombang 1093 cm-1

merupakan serapan C-O dari fenol.

4.6 Pola fragmentasi Vanilin

Hasil fragmentasi dari vanilin menurut hasil Mass Spectroscopy (MS) adalah 152, 151,

137, 109,81, 51,dan 15.

 Gambar 12. Spektra m/z fragmentasi vanilin

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 15: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Berikut pola fragmentasi yang mungkin terjadi pada vanilin :

 Gambar 13. Pola fragmentasi vanilin

5. Kesimpulan

1. Dari studi perilaku oksidasi cis- dan trans isoeugenol di dapatkan potensial oksidasi

dari cis dan trans dengan elektroda Pt masing-masing adalah 0,406 V dan 0,408 V.

Sedangkan menggunakan elektroda grafit masing-masing adalah 0,536 V dan 0,538 V

2. Kondisi optimum untuk oksidasi cis-isoeugenol dan trans isoeugenol menggunakan

elektroda Pt adalah dengan 200 mV overpotensial selama 150 menit, dengan

perolehan % yield dari karakterisasi GC MS masing masing sebesar 34,4 % dan

30,72 %.

3. Sedangkan kondisi optimum untuk oksidasi cis- dan trans- isoeugenol dengan

elektroda grafit adalah dengan 300 mV overpotensial selama 180 menit, dengan

perolehan % yield dari karakterisasi GC MS masing-masing sebesar 10,14 % dan

12,4 %.

4. Perbedaan struktur geometri tidak terlalu berpengaruh pada % yield yang dihasilkan.

5. Hasil analisis FTIR menunjukkan munculnya puncak vibrasi karbonil dan dua puncak

vibrasi C-H khas aldehida.

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 16: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

6. Hasil analisis MS menunjukkan pola fragmentasi vanilin pada m/z 152, 151, 137,

109, 81, 51, dan 15.

6. Saran

1. Elektrosintesis dilakukan dengan variasi konsentrasi isoeugenol.

2. Dilakukan pengukuran hasil elektrolisis dengan rentang waktu yang relatif lebih rendah.

3. Penggunaan starting material dengan kadar yang sama.

4. Dilakukan pemisahan dan pemurnian hasil elektrolisis dari senyawa-senyawa produk

samping.

5. Dilakukan elektrolisis menggunakan elektroda stainless steel yang lebih bersifat stabil.

7. Daftar Referensi Heuvel, R.H. H. van den, Fraajie, M. W., Laane,C., Willem J. H. van Berkel. (2001). “Enymatic Synthetis of

Vanillin”. J.Agric. Food Chem.,49,p.2954-2958.

Suwarso,W.P.,Sukri,T.,Wijaya,H. (2002). “Reaksi Penataan Ulang Sigmatropik Hidrogen [1,3] Secara Termal dan Reaksi Penataan Ulang Protopik [1,3] yang dikatalisis oleh Katalis Transfer Fase (PTC), (18)-Crown Ether-6 : Semi-Sintesis vanili dari Eugenol”. Makara Sains,6, (1).

Sistem Informasi Terpadu Pengembagan Usaha Kecil (SIPUK). (2007). Perkebunan Vanili. [Online] Tersedia : http://www.bi.go.id/sipuk/id/?id=4&no=21005&idrb=42501 (10 Mei 2016)

Towaha, Juniaty. (2012). Manfaat Eugenol Cengkeh Dalam Berbagai Industri Di Indonesia. Perspektif Vol. 11 No. 2 /Des 2012. Hlm 79 – 90. Jawa Barat. Balai Penelitian Tanaman Industri dan Penyegar

Budianto, Emil et.al. (2002). Semi-Sintesis Vanili dari Guaiakol via Reaksi Reimer-Tiemann yang Dikatalisis dengan Katalis Transfer Fase/PTC : [18]-Crown Ether-6. MAKARA SAINS, VOL. 6, NO. 2. Depok: FMIPA UI.

Widajanti, Wibowo et.al. (2002). Aplikasi Reaksi Katalisis Heterogen Untuk Pembuatan Vanili Sintetik (3-Hidroksi-2-Metoksibenzaldehida) darii Eugenol (4-Allil-2-Metoksifenol) Minyak Cengkeh MAKARA SAINS, VOL. 6, NO. 3. Depok: FMIPA UI.

Shcmitt, D.et.al. (2015). Highly selective generation of vanillin by anodic degradation of lignin: a combined approach of electrochemistry and product isolation by adsorption. Jerman : Beilstein Journal of Organic Chemistry.

P. Parpot, A.P. Bettencourt, A.M. Carvalho And E.M. Belgsir. (1999). Biomass conversion: attempted electrooxidation of lignin for vanillin production. Portugal: Departamento de QuõÂmica, Universidade do Minho, Largo do PacËo.

Wu, Xin, et.al. (2007). Electrocatalytic Oxidative Cleavage of Electron-Deficient Substituted Stilbenes in Acetonitrile−Water Employing a New High Oxidation Potential Electrocatalyst. An Electrochemical Equivalent of Ozonolysis. Wesleyan University, Middletown.

Hilyatudini (2015). Studi Pendahuluan Elektrooksidasi Isoeugenol menjadi Vanilin menggunakan Elektroda Pt dan BDD. Depok. FMIPA UI.

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 17: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

Lampiran

 Gambar 14 Kromatogram GC-MS hasil elektrolisis cis- isoeugenol dengan elektroda Pt

Gambar 15 Kromatogram GC-MS hasil elektrolisis trans-isoeugenol dengan elektroda Pt

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00

2000000

4000000

6000000

8000000

1e+07

1.2e+07

1.4e+07

1.6e+07

1.8e+07

2e+07

2.2e+07

2.4e+07

2.6e+07

2.8e+07

Time-->

Abundance

TIC: SAMPEL 3.D\data.ms

5.379

5.606 5.651 5.706 5.865 5.935

6.705

6.905

6.987 7.132

7.356

7.387

7.717

8.39115.38715.611

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00

2000000

4000000

6000000

8000000

1e+07

1.2e+07

1.4e+07

1.6e+07

1.8e+07

2e+07

2.2e+07

2.4e+07

2.6e+07

2.8e+07

Time-->

Abundance

TIC: SAMPEL 4.D\data.ms

5.395

5.568 5.662 5.695

5.858

5.940 7.154

7.347

7.750

8.394

15.380

16.072

16.155

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016

Page 18: STUDI ELEKTROOKSIDASI CIS- DAN TRANS- ISOEUGENOL PADA

 Gambar 16 Kromatogram GC-MS hasil elektrolisis cis-isoeugenol dengan elektroda grafit

 Gambar 17 Kromatogram GC-MS hasil elektrolisis trans- isoeugenol dengan elektroda grafit

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00

2000000

4000000

6000000

8000000

1e+07

1.2e+07

1.4e+07

1.6e+07

1.8e+07

2e+07

2.2e+07

2.4e+07

2.6e+07

2.8e+07

Time-->

Abundance

TIC: SAMPEL 2.D\data.ms

5.384

5.638 5.744

5.933

6.900

6.985 7.103

7.300

7.366

7.710

8.384

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00

2000000

4000000

6000000

8000000

1e+07

1.2e+07

1.4e+07

1.6e+07

1.8e+07

2e+07

2.2e+07

2.4e+07

2.6e+07

2.8e+07

Time-->

Abundance

TIC: SAMPEL 1.D\data.ms

Studi Elektrooksidasi ..., Inas Priasti Siwi, FMIPA UI, 2016