Synthesis of Surfactans Dilauroyl Maltose Through Acetilation Reaction of Maltose Followed by Transesterification Reaction With Methyl Laurate
Synthesis of Surfactans Dilauroyl Maltose Through Acetilation Reaction of Maltose Followed by Transesterification Reaction With Methyl Laurate
Sintesis Surfaktan Dilauroil Maltosa Melalui Reaksi Asetilasi Terhadap Maltosa yang Diikuti Reaksi
Transesterifikasi dengan Metil Laurat
Daniel
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Mulawarman University, Jl. Barong Tongkok No.4,
Kampus Gn. Kelua, Samarinda
ABSTRACT
Maltose has been partially acetylated from the reaction of melted maltose and acetic anhydride without solvent
and catalyst to produce maltocyl acetate with the yield of 67%. Lauryc acid can be methanolized using H2SO4 as the
catalyst to produce methyl laurate with the yield of 92%. The transesterification of methyl laurate and maltocyl
acetate in methanol using sodium methoxyde as the catalyst at reflux, yielded a novel compound dilauroyl maltose
after isolated by column chromatography, with the yield of 59%. Methyl laurate, maltocyl acetate, and dilauroyl
maltose were confirmed by FT-IR and 'H-NMR spectroscopy, and the surface tension of dilauroyl maltose solution
was determined by Du-Nuoy tensiometer to obtain the HLB value of 2.67.
Daniel
446 Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 445 - 451
reaksi transesterifikasi antara metil laurat dan maltosil memperkaya jenis surfaktan non toksis terutama dalam
asetat untuk membentuk suatu senyawa dilauroil bidang oleokimia dan karbohidrat yang bermanfaat
maltosa. Diharapkan terjadi reaksi transesterifikasi dalam industri makanan, kosmetika dan sediaan
terhadap gugus asetil pada maltosil asetat secara farmasi.
sempurna atau parsial untuk menghasilkan suatu
surfaktan. METODE PENELITIAN
Untuk mencapai senyawa target tersebut, maka
pembuatan maltosil asetat diperoleh malalui reaksi Bahan
asetilasi maltosa secara selektif dengan asetat anhidrid
dan diikuti reaksi transesterifikasi dengan metil laurat. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini
Secara umum senyawa poliol bila direaksikan adalah: maltosa, asetat anhidrid, asam laurat, metanol,
dengan asetat anhidrid menggunakan pelarut dan bezena, asam sulfat pekat, n-heksana, natrium sulfat
katalis, gugus hidroksil yang ada pada poliol tersebut anhidrous, kloroform, alumina adsorben, silika gel 40
akan mengalami asetilasi. Oleh karena itu, yang menjadi H, metil asetat, natrium metoksida. Semuanya
permasalahan adalah, dapatkah asetilasi terjadi secara diperoleh dari E Merck, sebagai penyaring digunakan
parsial dan selektif terhadap gugus hidroksil primer kertas saring biasa dan kertas saring whatman.
melalui reaksi asetilasi maltosa dengan asetat anhidrid
tanpa menggunakan pelarut dan katalis (hanya dengan Alat
pemanasan pada temperatur titik lebur maltosa)?;
dapatkah dilakukan transesterifikasi antara gugus asetil Alat-alat yang dipergunakan adalah labu leher
pada maltosil asetat dengan metil laurat secara tiga, pendingin bola, pengaduk magnet, batang
sempurna atau secara parsial untuk membentuk suatu pengaduk, timbangan magnet, beaker glass,
surfaktan?. erlenmeyer, satif dan klem, corong pisah, desikator,
Tujuan dari penelitian ini untuk mensintesis oven, kolom pengelusi, plat kromatografi lapis tipis, alat
senyawa surfaktan dilauroil maltosa secara parsial dan destilasi vakum dan rotary evaporator .
selektif pada atom C primer melalui reaksi asetilasi Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia
maltosa dengan asetat anhidrid dan selanjutnya maltosil Organik FMIPA Unmul, uji HLB dilakukan di
asetat yang terbentuk dilakukan reaksi transesterifikasi Laboratorium Formulasi FMIPA USU Medan dan
1
dengan metil laurat. Hasil penelitian ini diharapkan dapat analisis spektroskopi FT-IR maupun H-NMR dilakukan
memberikan sumbangan bagi pengembangan industri di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM
oleokimia maupun kimia pati sebagai bahan dasar Yogyakarta.
pembuatan surfaktan. Dengan demikian dapat
Daniel
Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 445 - 451 447
Daniel
448 Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 445 - 451
1
Gambar 3. Spektrum H-NMR maltosil asetat (DMSO
d6) Gambar 4. Spektrum FT-IR dilauroil maltosa (neat)
kromatografi kolom dengan adsorben alumina 60 G dan didukung dengan vibrasi bending C-H sp3 pada daerah
eluen n-heksana : metil asetat = 8 : 2 (v/v). Hasil analisis bilangan gelombang 1438 cm-1. Puncak vibrasi pada
spektorskopi FT-IR memberikan spektrum dengan daerah bilangan gelombang 1728 cm-1 adalah
puncak-puncak serapan pada daerah bilangan regangan gugus karbonil (C=O) dan didukung puncak
gelombang 3388; 2927; 1732; 1637; 1436; 1371; 1247 vibrasi C-O-C pada daerah bilangan gelombang
dan 721 cm-1 (Gambar 4). Kemudian dari hasil analisis 1247 cm-1, dan puncak serapan ini dengan bentuk
spektroskopi 1H-NMR memberikan puncak-puncak puncak tumpul (terpecah dua) menunjukkan ada dua
pergeseran kimia pada daerah = 0,8 ppm; 1,2 ppm; gugus C-O-C sebagai gugus diester pada maltosil
2,2 ppm; 3,7 ppm dan 5,1 ppm (Gambar 5). asetat. Dan serapan pada daerah bilangan gelombang
Harga critical micelle concentration (CMC) dari 1371 cm-1 adalah serapan khas untuk CH3 dan
dilauroil maltosa dapat diketahui dengan menggunakan serapan pada daerah bilangan gelombang 1438 cm-1
data-data tegangan permukaan yang diukur dengan adalah serapan khas untuk CH2.
tensiometer Du Nuoy pada suhu kamar. Melalui Senyawa maltosil asetat ini didukung oleh
perhitungan diperoleh faktor koreksi 0,88 dan spektrum 1H-NMR dalam pelarut DMSO d6
selanjutnya diplotkan pada kurva semilogaritma memberikan puncak-puncak pergeseran kimia
diperoleh harga CMC = 0,0006%. Harga HLB dapat sebanyak tiga lingkungan proton. Pergeseran kimia
dihitung dari harga CMC yang diperoleh yaitu sebesar pada = 2,1 ppm menunjukkan 6 proton dari CH3 pada
2,67. kedua gugus -OH primer yang terasetilasi dari
senyawa maltosa. Pada = 3,8 ppm adalah
Pembahasan menunjukkan 4 proton dari gugus -CH2 yang terikat
pada gugus asetil, sedangkan pada = 5,1 ppm
Asetilasi dilakukan terhadap maltosa dengan menunjukkan 10 proton dari C-H yang terikat pada
asetat anhidrid tanpa menggunakan pelarut dan katalis gugus siklik (aromatis) dari maltosil asetat yaitu
hanya dengan pemanasan pada temperatur refluks 140 masing-masing 1H pada atom C1, C2, C3, C4 dan C5.
C selama 6-8 jam akan menghasilkan maltosil asetat. Pembuktian selanjutnya menunjukkan bahwa
Dalam hal ini penggunaan asetat anhidrid dengan terjadinya asetilasi pada posisi atom C primer adalah
perbandingan mol (maltosa : asetat anhidrid = 1 : 2) karena OH pada atom C primer lebih bersifat reaktif
diharapkan agar kedua gugus hidroksil pada posisi atom dari pada OH pada atom C sekunder dan juga OH
C primer dapat terasetilasi secara sempurna membentuk pada posisi atom C primer tidak terlindungi sedangkan
diester dan bukan monoester. OH pada atom C sekunder adalah pada posisi yang
Terbentuknya maltosil asetat tersebut berdasarkan terlindungi. Akibatnya laju reaksi pada gugus
hasil analisis spektroskopi FT-IR memberikan puncak terlindungi (sterik) akan lebih sulit dibanding dengan
-1
serapan pada daerah bilangan gelombang 3386 cm gugus yang tidak terlindungi (Fessenden, 1992).
yang merupakan serapan khas gugus hidroksil Asetilasi -OH pada posisi atom C primer juga
(disebabkan oleh regangan -OH), puncak serapan pada dipengaruhi dengan mengatur kondisi reaksi dengan
daerah bilangan gelombang 2929 cm-1 merupakan perbandingan mol = (maltosa : asetat anhidrid = 1 : 2).
serapan khas dari vibrasi stretching C-H sp3 yang Berdasarkan uraian di atas maka dapat disimpulkan
Daniel
Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 445 - 451 449
Daniel
450 Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 445 - 451
Pembuktian bahwa senyawa dilauroil maltosa dilauroil maltosa tersebut adalah merupakan surfaktan
bersifat surfaktan dari hasil pengukuran tegangan yang dapat digunakan sebagai zat anti busa.
permukaan menggunakan tensiometer cincin Du Nuoy
sebagai berikut: dari grafik tegangan permukaan-Vs-log UCAPAN TERIMA KASIH
C (Gambar 6) dapat dilihat tegangan permukaan
menurun sejalan dengan menaiknya konsentrasi larutan Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada tim
dilauroil maltosa dalam air, dan akhirnya menjadi instrumentasi laboratorium kimia organik dan biokimia
konstan walaupun konsentrasi dilauroil maltosa FMIPA Universitas Mulawarman dan kepada tim dan
bertambah, yang disebabkan dilauroil maltosa tersebut staf laboratorium kimia organik FMIPA USU yang telah
membentuk misel. Hal ini memperlihatkan bahwa banyak membantu dalam penelitian ini dari awal
dilauroil maltosa adalah suatu surfaktan dimana sebagai sampai selesai dan memberi kesempatan untuk
gugus hidrofilik adalah hidroksil dan gugus ester mengembangkan metode ini.
sedangkan hidrokarbon adalah gugus lipofilik.
DAFTAR PUSTAKA
KESIMPULAN
1. Ahmad, S. and J. Igbal, J., 1987, J. Org. Chem.,
Asetilasi gugus hidroksil dapat terjadi secara 57, 7, 2001-2007.
selektif pada posisi atom C primer terhadap maltosa 2. Akbas, H., Mehmet, I., and Sidim, T., 2007, J.
dengan asetat anhidrid dalam perbandingan mol 1 : 2 Surfactants Deterg., 3, 1, 77.
yang dilakukan dalam suasana bebas air tanpa pelarut 3. Brahmana, H.R., Dalimunthe, R., and Ginting, M.,
maupun katalis menghasilkan maltosil asetat dengan 1998, "Pemanfaatan Asam Lemak Bebas Minyak
rendemen hasil reaksi sebesar 67%. Dilauroil maltosa Kelapa Sawit Dan Inti Sawit Dalam Pembuatan
dapat disintesis melalui transesterifikasi maltosil asetat Nilon 9-9 dan Ester Sorbitol Asam Lemak",
dengan metil laurat menggunakan katalis NaOCH3 dan Laporan RUT III Kantor Menteri Negeri Riset dan
pelarut metanol pada suhu refluks dengan rendemen Teknologi, Dewan Riset Nasional, Jakarta.
hasil sebesar 59%. Senyawa dilauroil maltosa yang 4. Fessenden, R.J. and Fessenden, J. S., 1992,
diperoleh ternyata mampu untuk menurunkan tegangan "Kimia Organik", Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga,
permukaan, dan nilai CMC dilauroil maltosa adalah Jakarta.
nd
0,0006% dengan harga HLB = 2,67 di mana senyawa 5. Fennema, R.O., 1985, "Food Chemistry", 2 ed.
Marcel Dekker. Inc., New York.
Daniel
Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 445 - 451 451
6. Hamilton, R.J., 1989, "Esterification and 13. Meffert, A., 1984, J. Am. Oil. Chem. Soc., 61, 2,
Interesterfication", Proceding of Palm Oil 255.
Development Conference Chemistry Technology 14. Ozgul, S. and Turkay, S., 2003, J. Am. Oil. Chem.
and Marketing PORIM International, Kuala Lumpur, Soc., 70, 145.
Malaysia, 67. 15. Pavia and Donald, 1976, Introduction for Organic
7. Haumann, B.F., 1997, Inform., 8, 10, 1004-1011. Laboratory Techniques, Saunders Company,
8. Hellberg, P., Bergstrom, K., and Holmberg, K., 2006, Philadelphia, 113.
J. Surfactants Deterg., 3, 1, 81. 16. Solomons, T.W.G., 1994, Fundamental of Organic
9. House, H.O., 1972, "Modern Synthetic Reaction", Chemistry , 4th Ed., by John Willey & Sons, Inc.,
W.A. Benjamin, Menlo Park, California. Canada.
10. Lauridsen, J.B., 1976, J. Am. Oil. Chem. Soc., 53, 6, 17. Stilbert, E.K., Cummings, J.L., and Talley, P.J.
400-407. 1956, U.S. Pat., 2, 755, 260.
11. Maag, H., 1984, J. Am. Oil. Chem. Soc., 61, 2, 259- 18. Van Haften, J.L., 1979, J. Am. Oil. Chem. Soc., 56,
267. 11, 831A-835A.
12. Martin, A.N., Swarbrick, J., and Cammarata, A., 19. Yee, L.N. and Akoh, C.C., 2007, J. Am. Oil. Chem.
th
1993, "Physical Pharmacy", 4 ed., Lea and Soc., 73, 11, 1370-1384.
Febiger, Philadelphia, 362-379.
Daniel