SINTESIS SENYAWA
1,4-BIS [(2-HIDROKSI-3-METOKSI-5-
FORMALDEHID-FENIL)-METIL]
PIPERAZIN DARI BAHAN
DASAR VANILIN
DAN UJI AKTIVITASNYA SEBAGAI
ZAT ANTIOKSIDAN
Susy Yunita Prabawati*, Andika Fajar Setiawan, Arini Fawzia Agustina
Program Studi Kimia, Fakultas
Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta
Tujuan
penelitian ini adalah membuat antioksidan dari bahan dasar vanilin. Sifat
penelitian ini adalah eksperimen atau sintesis. Senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin disintesis dengan
metode hasil modifikasi
sintesis dari Chi
et al. Sintesis ini dilakukan
dengan reaksi mannich menggunakan piperazin sebagai amina skunder. Sintesis ini
dilakukan untuk meningkatkan aktivitas antioksidan dari vanilin. Meningkatnya
aktivitas antioksidan dapat dilakukan dengan menambahkan suatu
gugus pendonor elektron
pada posisi orto
dan para dari
gugus hidroksi pada cincin
benzena vanilin.
Latar
belakang yang mendorong dilakukannya penelitian aini adalah pola hidup manusia
pada zaman ini dan meningkatnya polusi pada lingkungan ini. Manusia banyak yang
menyukai makanan instan sehingga radikal yang masuk ke tubuh manusia semakin
banyak. Radikal ini dapat dinetralkan oleh antioksidan dengan mendonorkan
elktron dari antioksidan, kemudian antioksidan melakukan resonansi untuk tetap
stabil.
Peralatan yang
digunakan meliputi alat
gelas laboratorium, seperangkat
alat refluks, evaporator Buchi,
timbangan elektronik, pemanas
dan pengaduk magnet, mantel heater,
alat penentu titik
lebur (elektrotermal 9100), spektrofotometer infra merah
(IR, Shimadzu 8201 PC), spektronik 20 dan spektrofotometer resonansi magnet inti (1H-NMR, JEOL-MY500).
Bahan
yang digunakan adalah piperazin anhidrat, formaldehida, vanilin, benzena kering,
kloroform p.a., metanol p.a., dan DPPH.
Sintesis
Senyawa 1,4-bis [(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin dilakukan
dengan mengambil sebanyak 15 mmol
vanilin (2,2821 g)
dan 15 mmol
formaldehida (0,45 g) dilarutkan
dalam 50 mL benzena
kering kemudian ditambahkan
7,5 mmol piperazin (0,646 g).
Campuran direfluk selama 20 jam. Hasil
refluk tersebut disaring dan residu yang didapatkan kemudian
direkristalisasi dengan pelarut kloroform-metanol.
Senyawa hasil
sintesis di uji
kemurniannya dengan mengukur
titik lebur. Senyawa murni
tersebut kemudian ditentukan struktur senyawanya dengan spektrometer IR dan
1H-NMR.
Uji
Aktivitas Antioksidan dengan Metode DPPH larutan induk
dari 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin dibuat
dengan konsentrasi 2 mM menggunakan pelarut
kloroform. Larutan induk tersebut diencerkan hingga mendapatkan
variasi konsentrasi 0,2; 0,4; 0,6; dan 1 Sintesis Senyawa 1,4-Bis mM.
Masing-masing larutan diambil
0,5 mL untuk ditambahkan
pada larutan DPPH yang telah
disediakan dalam kuvet
(4,5 mL) sehingga
total larutan yang
akan diuji adalah 5 mL.
Selanjutnya, larutan divortek selama 30 detik dan diinkubasi pada suhu kamar
selama 45 jam.
Setelah 45 jam,
absorbansi larutan diukur
dengan spektrofotometer visibel pada panjang gelombang 530 nm. Perlakuan yang
sama juga dilakukan pada
larutan kontrol (0,5
mL kloroform dalam
4,5 mL larutan
DPPH). Selanjutnya data absorbansi
yang diperoleh diolah
dan diperoleh grafik
untuk menentukan harga IC50.
Penentuan aktivitas
antioksidan dilakukan melalui
perhitungan nilai IC50 (inhibitory concentration
50%) yaitu nilai
yang menggambarkan besarnya konsentrasi sampel yang
dapat menghambat radikal
bebas sebesar 50%
yang diperoleh melalui persamaan regresi linier antara
konsentrasi sampel (X) dengan persen inhibisi (Y).
Reaksi
yang terjadi pada penelitian ini adalah reaksi antara 1 molekul piperazin, 2
molekul vanilin, dan 2 molekul formaldehid yang merupakan reaksi Mannich ganda.
Reaksi ini menjadikan 2 molekul vanilin akan
terikat pada 1 molekul piperazin yang dijembatani oleh gugus metil. Mekanisme
reaksi terjadi dalam
dua tahap. Tahap
pertama adalah tahap pembentukan ion
iminium dari peperazin
dan formaldehida. Mekanisme reaksi
yang terjadi disajikan pada Gambar 1 berikut.
Pada
mekanisme reaksi tahap pertama ini terjadi reaksi subtitusi nukleofilik dari
atom N
dari piperazin ke
C karbonil dari
formaldehid. Atom nitrogen
memiliki pasangan elektron bebas
(PEB) sehingga bersifat
nukleofilik, sedangkan C
karbonil pada formaldehid bersifat
elektrofilik karena kuatnya
elektronegativitas dari atom O
sehingga awan elektron akan lebih
mengarah pada atom O yang menyebabkan atom C bersifat elektrofil.
Pada
mekanisme reaksi tahap kedua ini
terjadi reaksi subtitusi elektrofilik pada cincin aromatis
dari vanilin. Elektrofil
berasal dari ion
iminium yang terbentuk
pada reaksi tahap pertama. Selain membentuk senyawa target, reaksi ini
juga menghasilkan 2 ion H+. Produk reaksi menghasilkan suatu padatan putih
dengan rendemen 67,49 % dan titik lebur
245-2470C.
Hasil
analisis dengan IR dalam penelitian ini:
|
Gugus
|
Panjang
gelombang Cm-1
|
|
O-H
|
3425,58
|
|
C-H
tak jenuh aromatik
|
3086,11
|
|
C=C
aromatik
|
1589,34
|
|
C=O aldehid
|
1681,93
|
|
C-H
|
2831,50 dan 2769,78
|
|
C-N
|
1311,59
|
|
C-O
|
1141,86
|
Spektrum 1H-NMR
dari produk hasil
sintesis menunjukkan adanya
5 lingkungan. Kelima lingkungan
tersebut masing-masing berada pada pergeseran kimia (δ) 3,8336;
3,9387; 7,1775; 7,3565;
dan 9,7808 ppm. Peak dengan
pergeseran kimia 3,8336 ppm merupakan
peak yang menyatakan proton
dari dua jembatan metilen (N-CH2)
dengan integrasi setara
dengan 4 hidrogen. Peak pada
pergeseran kimia 3,9387 ppm yang setara dengan 6 hidrogen
merupakan peak dari proton pada gugus metoksi (-OCH3). Peak pada pergeseran
kimia 7,1775 ppm merupakan peak yang menyatakan 2 hidrogen pada cincin benzena
yang berada pada atom karbon nomor 6 sedangkan peak pada pergeseran kimia
7,3565 ppm merupakan peak dari 2 hidrogen dari atom karbon nomor 4
pada cincin benzena.
Pada pergeseran kimia
9,7808 terdapat peak
yang menyatakan 2 hidrogen yaitu
hidrogen dari gugus aldehid
(-CHO). Berikut ini adalah spektra 1H-NMR
dari senyawa hasil
sintesis dan integrasinya
dengan proton pada senyawa hasil sintesis.
Munculnya
peak pada pergeseran kimia 3,8336 ppm yang merupakan peak dari lingkungan proton
jembatan metilen (N-CH2-).
Adanya peak ini
dalam spektra menunjukkan bahwa
telah terjadinya reaksi
sehingga piperazin terikat
diantara dua molekul vanilin
yang dijembatani oleh
jembatan metilen. Bedasarkan interprestasi
di atas maka dapat dipastikan
bahwa senyawa hasil
sintesis merupakan senyawa target yang diharapkan yaitu 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin.
Uji aktivitas
antioksidan dilakukan dengan
metode DPPH. Metode
ini menggunakan radikal DPPH
sebagai radikal yang
akan bereaksi dengan
senyawa antioksidan. Akibat
reaksinya dengan senyawa
antioksidan, warna larutan DPPH akan
mengalami degradasi (Molyneux,
2004). Proses degradrasi warna larutan
berbanding lurus dengan konsentrasi senyawa antioksidan. Vanilin
dan senyawa turunan vanilin 1,4-bis [(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin
direaksikan dengan radikal
DPPH dalam pelarut
kloroform.
Pengukuran
dilakukan pada λ maks yaitu 530 nm dan
diperoleh waktu reaksi optimal yaitu
untuk vanilin 21 jam sedangkan untuk
senyawa 1,4-bis [(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin yaitu
45 jam.
Berdasarkan
data dari tabel tersebut terlihat bahwa
kemampuan senyawa 1,4-bis [(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin
dalam menghambat DPPH
lebih baik dari
vanilin. Pada konsentrasi yang
relatif kecil, yaitu 0,2 mM, senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil]
piperazin mampu menghambat
DPPH hingga 22,689%,
sangat jauh perbedaannya
dengan kemampuan vanilin
yang hanya mampu
menghambat 5,042%.
Senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin
yang merupakan turunan vanilin
memiliki mekanisme
penghambatan terhadap radikal DPPH yang sama dengan vanilin. Reaksi
antara radikal DPPH dengan senyawa 1,4-bis [(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin
ditunjukkan pada gambar berikut.
Stabilisasi
senyawa dengan resonansi:
Perbedaan
kapasitas penetralan radikal DPPH yaitu nilai IC50 dari senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil]piperazin lebih
rendah dari vanilin. Hal ini dapat diartikan bahwa senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin lebih aktif sebagai
zat antioksidan jika dibandingkan dengan vanillin.
Kesimpulan
Berdasarkan
hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa Senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin
dapat disintesis menggunakan
bahan dasar vanilin,
piperazin, dan formaldehida melaui mekanisme reaksi Mannich
dengan rendemen 67,49 %. Berdasarkan uji aktivitas antioksidan metode DPPH
diketahui bahwa senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin
memiliki aktivitas
antioksidan yang lebih
tinggi dari vanilin.
Nilai IC50 dari
senyawa 1,4-bis
[(2-hidroksi-3-metoksi-5-metanal-fenil)-metil] piperazin
adalah 0,661 mM
lebih rendah dari nilai IC50 dari vanilin yaitu 3,158 mM.
No comments:
Post a Comment