150317-Laporan Praktikum KI2251-Sintesis Senyawa Turunan Indol

Laporan Praktikum KI2251 Senyawa Organik Polifungsi Percobaan 06 SENYAWA HETEROSIKLIK: Sintesis Senyawa Turunan Indol

Nama

: Lutvia Putri Septiane

NIM

: 10513029

Kelompok

: II

Tanggal Percobaan

: 10 Maret 2015

Tanggal Pengumpulan

: 17 Maret 2015

Asisten

: Kak Astri Kak

LABORATORIUM KIMIA ORGANIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2015

I. JUDUL PERCOBAAN Senyawa Heterosiklik: Sintesis Senyawa Turunan Indol II. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mensintesis senyawa turunan 2-fenilindol, yaitu asetofenon fenilhidrazin dan fenilindol 2. Mensintesis senyawa turunan 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol 3. Menentukan rendemen, titik leleh, nilai Rf, FTIR dan NMR dari produk sintesis senyawa turunan 2-fenilindol dan senyawa turunan 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol 4. Membandingkan 2 metode sintesis senyawa turunan 2-fenilindol, yaitu dengan menggunakan siklisasi dengan ZnCl2 anhidrat dan dengan siklisasi menggunakan asam sulfat pekat III.DATA PENGAMATAN 1. Sintesis Senyawa Turunan 2-Fenilindol Hasil KLT = Untuk yang Cara II Jarak tempuh pelarut = 3,9 cm Jarak tempuh noda fenilhidrazin= 1,8 cm Jarak tempuh noda asetofenon hidrazon = 2,9 cm Jarak tempuh noda fenilindol = 3 cm Untuk yang Cara II Jarak tempuh pelarut = 3,75 cm Jarak tempuh noda fenilhidrazin= 1,2 cm Jarak tempuh noda asetofenon hidrazon = 2,7 cm Jarak tempuh noda fenilindol = 2,6 cm 1. Tahap I Sintesis Asetofenon Fenilhidrazon  Massa sebelum rekristalisasi = 1,66 gram  Massa setelah rekristalisasi = 0,81 gram  Titik leleh setelah rekristalisasi = 98 ℃ – 100 ℃ 2. Sintesis 2-Fenilindol (i) Cara I: Siklisasi dengan ZnCl2 Anhidrat  Massa produk = 0,3 gram  Titik leleh = 101 ℃ – 102 ℃ (ii) Cara II: Siklisasi dengan Asam Sulfat Pekat  Massa produk = 0,6032 gram  Titik leleh = 87 ℃ – 88 ℃ 2. Sintesis Senyawa Turunan 1,2,3,4-Tetrahidrokarbazol  Massa sebelum rekristalisasi = 0,55762 gram  Massa sesudah rekristalisasi = 0,1141 gram  Titik leleh Cara II= 68 ℃



Titik leleh Cara I = 62 ℃ – 64 ℃



Hasil KLT= Jarak tempuh pelarut = 4 cm Jarak tempuh noda fenilhidrazin= 1,2 cm Jarak tempuh noda asetofenon hidrazon = 2,7 cm Jarak tempuh noda 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol = 3 cm

3. Uji Kelarutan Senyawa 2-fenilindol 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol

A.

Air Tidak larut Tidak larut

Kelarutan HCl encer Sedikit larut Sedikit larut

H2SO4 Larut Larut

IV. PENGOLAHAN DATA Sintesis Senyawa Turunan 2-Fenilindol 1. Tahap I Sintesis Asetofenon Fenilhidrazon  Diketahui bahwa: nasetofenon = nfenilhidrazin = nasetofenon fenilhidrazon = 0,014 mol  Sehingga diperoleh massa teoritis nasetofenon fenilhidrazon adalah masetofenon fenilhidrazon = nasetofenon fenilhidrazon x Mrasetofenon fenilhidrazon gram masetofenon fenilhidrazon = 0,014 mol x 198 mol 

masetofenon fenilhidrazon = 2,772 gram Maka %Rendemen produk asetofenon fenilhidrazon sebelum rekristalisasi adalah massa hasil percobaan % Rendemen = x 100% massa teoritis % Rendemen =



1,66 gram 2,772 gram

x 100%

% Rendemen = 59,88% Maka %Rendemen produk asetofenon fenilhidrazon setelah rekristalisasi adalah



% Rendemen =

massa hasil percobaan massa teoritis

% Rendemen =

0,81 gram 2,772 gram

x 100%

x 100%

% Rendemen = 29,221% % Galat titik leleh ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿ ¿ 106 ℃−98℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿ ¿ 106 ℃−100 ℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿

x 100%

x 100% = 7,55%

x 100% = 5,66%

Jadi, galat titik leleh adalah 5,66% −¿

7,55%

2. Sintesis 2-Fenilindol (i) Cara I: Siklisasi dengan ZnCl2 Anhidrat  Massa asetofenon fenilhidrazon = 0,5 gram Massa ZnCl2 = 0,1751  Menghitung mol asetofenon fenilhidrazon dan ZnCl2 0,5 gram - nasetofenon fenilhidrazin = 198 gram = 2,525 x 10-3 mol mol

-



n ZnC l

2

=

0,1751 gram gram 136,29 mol

= 1,2847 x 10-3 mol (menjadi reaksi

pembatas) Sehingga diketahui bahwa n ZnC l n2-fenilindol = = 1,2847 x 10-3 mol 2

 Dapat diperoleh massa teoritisnya adalah m2-fenilindol = n2-fenilindol x Mr m2-fenilindol = 1,2847 x 10-3 mol x 193 

gram mol

m2-fenilindol = 0,24795 gram Maka %Rendemen produk 2-fenilindol adalah massa hasil percobaan % Rendemen = x 100% massa teoritis

% Rendemen = 

0,3 gram 0,24795 gram

x 100%

% Rendemen = 120,9% % Galat titik leleh ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿ ¿ 96 ℃−101℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿

x 100% = 5,2%

¿ 96 ℃−102℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿

x 100% = 6,25%

Jadi, galat titik leleh adalah 5,2% −¿

x 100%

6,25%

(ii) Cara II: Siklisasi dengan Asam Sulfat Pekat  Massa asetofenon fenilhidrazon = 1,008 gram  Menghitung mol asetofenon fenilhidrazon 1,008 gram gram nasetofenon fenilhidrazon = =5,091 x 10-3 mol (menjadi reaksi 198 mol



pembatas) V H SO mH







2

4

2

SO4

pekat = 1 mL pekat = 1 mL x 1,84

nasam sulfat pekat =

1,84 gram gram 98 mol

gram mL

= 1,84 gram

= 0,0188 gram

n2-fenilindol = nasetofenon fenilhidrazon = 5,091 x 10-3 mol Dapat diperoleh massa teoritisnya adalah m2-fenilindol = n2-fenilindol x Mr gram m2-fenilindol = 5,091 x 10-3 mol x 193 mol m2-fenilindol = 0,98254 gram Maka %Rendemen produk 2-fenilindol adalah massa hasil percobaan % Rendemen = x 100% massa teoritis % Rendemen =

0,6032 gram 0,98254 gram

x 100%



% Rendemen = 6.139% % Galat titik leleh ¿ nilai teoritis−nilai hasil percobaan∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿

x 100%

¿ 96 ℃−87 ℃∨¿ ¿ % Galat = x 100% = 9,37% ¿ ¿ ¿ 96 ℃−88 ℃∨¿ ¿ % Galat = ¿ ¿

x 100% = 8,33%

Jadi, galat titik leleh adalah 8,33% −¿ B.

9,37%

Sintesis Senyawa Turunan 1,2,3,4-Tetrahidrokarbazol  Diketahui bahwa n1,2,3,4-tetrahidrokarbazol = nsikloheksanon n1,2,3,4-tetrahidrokarbazol = 0,025 mol  Sehingga diperoleh massa teoritis m1,2,3,4-tetrahidrokarbazol = n1,2,3,4-tetrahidrokarbazol x Mr1,2,3,4-tetrahidrokarbazol gram n1,2,3,4-tetrahidrokarbazol = 0,025 mol x 171,24 mol 

masetofenon fenilhidrazon = 4,281 gram Maka %Rendemen produk sebelum rekristalisasi adalah massa hasil percobaan % Rendemen = x 100% massa teoritis % Rendemen =



0,55762 gram 4,281 gram

x 100%

% Rendemen = 13,025% Maka %Rendemen produk setelah rekristalisasi adalah massa hasil percobaan % Rendemen = x 100% massa teoritis % Rendemen =

0,1141 gram 4,281 gram

x 100%

% Rendemen = 2,665% C.

Hasil Uji KLT Dengan persamaan Rf =

jarak tempuh noda jarak tempuh pelarut

, maka dapat diperoleh nilai Rf

1. Sintesis Senyawa Turunan 2-Fenilindol (i) Menggunakan Cara I : Siklisasi dengan ZnCl2 Anhidrat

Rffenilhidrazin

=

1,8 cm 3,9 cm

= 0,4615

Rfasetofenon fenilhidrazon

=

2,9 cm 3,9 cm

= 0,7435

=

3 cm 3,9 cm

= 0,7692

Rf2-fenilindol

(iii) Menggunakan Cara II: Siklisasi dengan Asam Sulfat Pekat 1,2 cm Rffenilhidrazin = 3,75 cm = 0,32 Rfasetofenon fenilhidrazon Rf2-fenilindol

=

2,7 cm 3,75 cm

= 0,72

=

2,6 cm 3,75 cm

= 0,693

2. Sintesis Senyawa Turunan 1,2,3,4-Tetrahidrokarbazol 1,2 cm Rffenilhidrazin = 4 cm = 0,3 2,7 cm 4 cm

Rfasetofenon fenilhidrazon = Rf2-fenilindol

=

3 cm 4 cm

= 0,675 = 0,75

V. PEMBAHASAN Pada percobaan ini dilakukan sintesis senyawa-senyawa turunan indol, yaitu asetofenon fenilhidrazin dan 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol. Keduanya melalui dua tahapan. Pada tahapan kedua, senyawa turunan indol yang akan disintesis dengan memilih salah satu cara dari dua cara yang ada, yaitu dengan siklisasi dengan ZnCl 2 dan siklisasi menggunakan asam sulfat pekat. Pada sintesis turunan 2-fenilindol, maka dilakukan tahap pertama terlebih dahulu, yaitu pembentukan asetofenon fenilhidrazon. Pada saat asetofenon ditambahkan dengan fenilhidrazon, maka diperlukan asam asetat glacial dalam pelarut etanol. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya protonasi pada oksigen karbonil dan akan terlepas sebagai gugus H2O. Sebagai pelarut, etanol dibutuhkan untuk membantu dan memudahkan gugus H2O lepas, karena sifat etanol yang polar. Untuk berlangsungnya reaksi, maka campuran dipanaskan untuk memberika energi pada pembentukan rangkap C – N yang akan menggantikan gugus karbonil yang sebelumnya. Lalu setelah reaksi selesai, yaitu pada saat tidak ada lagi padatan, atau padatan yang ada sebelumnya terlarut seluruhnya, maka dilakukan pendinginan pada campuran larutan. Pendinginan dalam penangas es ini berfungsi

untuk memperkecil kelarutan produk di dalam etanol, serta untuk membuat kristal produk asetofenon fenilhidrazon terbentuk. Apabila Kristal belum mulai terbentuk, maka dinding labu atau gelas kimia yang digunakan digosok perlahan dengan menggunakan batang pengaduk kaca. Hal ini bertujuan untuk menginisiasi terbentuknya kristal. Lalu, kristal yang telah terbentuk perlu direkristalisasi lagi dengan menggunakan etanol panas. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan pengotor-pengotor yang mungkin masih terdapat dalam kristal, jadi dengan kata lain, rekristalisasi bertujuan untuk membuat kristal semakin murni. Mekanisme reaksi pembentukan asetofenon fenilhidrazon dari sikloheksanon fenilhidrazin adalah sebagai berikut:

Selanjutnya, dari kristal asetofenon fenilhidrazon terbentuk, maka kristal direaksikan dengan asam yang lebih kuat jika dibandingkan dengan asam asetat glasial, yaitu asam sulfat pekat dan ZnCl2. Ketika suatu senyawa fenilhidrazon direaksikan dengan suatu asam, nitrogen yang berikatan rangkap dengan karbon bertindak sebagai nukleofil yang akan menyerang proton pada karbon beta. Lalu akan terjadi penataan ulang pada ikatan rangkap, yaitu yang awalnya ikatan rangkap berada pada nitrogen dan karbon, kini ikatan rangkap menjadi berada pada C – C. Dan ketika karbon menjadi rangkap, maka karbon akan menjadi nukleofil yang akan menyerang benzene. Lalu terjadi penataan ulang lagi, menjadikan nitrogen yang satunya rangkap dengan benzene dan akan menjadikan nitrogen yang satunya lagi berikatan rangkap dengan benzene. Ikatan rangkap ini akan menyerang kembali karbon yang sebelumnya rangkap dan terbentuklah aminoasetal. Aminoasetal apabila dipanaskan akan lebih stabil dan mudah untuk melepaskan NH3(g). Karena lepasnya NH3(g) itulah maka akan terbentuk senyawa turunan indol. Untuk memperoleh senyawa turunan indol yang lebih murni, maka indol ditambahkan air. Ketika ditambahkan air, indol yang merupakan senyawa yang bersifat basa sangat lemah, tidak mampu untuk bereaksi asam-basa dengan air sehingga indol tidak akan larut. Oleh karena itu,

kristal indol akan terbentuk ketika dimasukkan air ke dalam larutan. Ketika kristal indol ini tidak terlarut, keadaan asam yang sangat polar akan menyebabkan air larut dan kristal indol akan terpisah. Penambahan air berguna untuk memisahkan senyawa-senyawa asam yang ditambahkan sehingga dapat diperoleh murni produk kristal 2-fenilindolnya saja. Berikut ini mekanisme pembentukan 2-fenilindol dari siklisasi asetofenon fenilhidrazon dengan ZnCl2:

Sedangkan mekanisme pembentukan fenilhidrazon dengan asam sulfat pekat:

2-fenilindol

dari

siklisasi

asetofenon

Mekanisme yang terjadi pada pembentukan senyawa turunan 1,2,3,4tetrahidrokarbazol sama dengan mekanisme pembentukan 2-fenilhindol. Mekanisme yang terjadi dalam pembentukan 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol dari siklisasi asetofenon fenilhidrazon dengan ZnCl2:

Dan Mekanisme yang terjadi dalam pembentukan 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol dari siklisasi asetofenon fenilhidrazon dengan asam sulfat pekat adalah:

Dari hasil yang diperoleh, rendemen yang diperoleh masih jauh dari nilai literatur, hal ini juga mungkin karena reaksi terjadi kurang sempurna. Kemudian titik leleh yang diperoleh memiliki galat yang cukup besar dari nilai literatur. Hal ini menunjukkan bahwa produk yang diperoleh merupakan produk yang belum murni, masih terdapat pengotor-pengotor. Hal ini juga dibuktikan dari hasil uji KLT yang menunjukkan bahwa tidak diperoleh senyawa turunan indol dan 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol yang murni karena nilai Rf pada produk menunjukkan nilai yang sama dengan reaktan, yang mengindikasikan bahwa produk yang diperoleh belum murni. Kemudian dilakukan uji kelarutan dengan menggunakan air, HCl encer dan H2SO4. Senyawa indol akan larut pada H2SO4¸sedikit larut dalam HCl encer dan tidak larut dalam air. Hal ini dikarenakan indol merupakan bas lemah yang hanya bereaksi dengan asam kuat saja untuk membentuk garam VI. KESIMPULAN Dari hasil percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Rendemen 2-fenilindol dengan menggunakan siklisasi dengan ZnCl2 adalah 120,9%, dan dengan menggunakan siklisasi dengan asam sulfat pekat adalah 6.139% serta rendemen 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol adalah 2,665% 2. Dari hasil uji titik leleh, dan juga uji KLT dapat diindikasikan bahwa senyawa turunan indol yang diperoleh belum murni