PEMBUATAN SIKLOHEKSANON

[Penulis: Lusi Oksri Dona]

[10513058; 02; IV]

lusicacibelpy@ymail.com

Abstrak

                Sikloheksanol dapat disentesis menjadi sikloheksanon. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi oksidasi sikloheksanol menggunakan oksidator natrium kipoklorit. Reaksi oksidasi dilakukan dalam suasana asam dengan penambahan asam asetat. Asam asetat akan mengaktivasi natrium hipoklorit, sehingga dihasilkan asam hipoklorit yang bereaksi lebih lanjut dengan reaksi E₂ sehingga menghasilkan produk keton (sikloheksanon ) dan ion klorida. Sikloheksanon yang diperoleh dapat dioksidasi kembali dengan oksidator kuat KMnO₄ sehingga menghasilkan asam adipat._.

                 

Kata kunci: oksidasi, oksidator, sikloheksanol, sikloheksanon, asam adipat.

Abstract

Cyclohexanol can be synthesized into cyclohexanone. The reaction is cyclohexanol oxidation reaction using sodium hypoclorite oxidant. Oxidation  reaction carried out under acidic conditions with the addition of acetic acid.acetic acid activates sodium hypoclorite, to produce hyposlorous acid wich reacts further with E₂ reaction to produce ketone ( cyclohexanone ) and chloride ion. Cyclohexanone obtained can be oxidized back with strong oxidizing agents KMnO₄ resulting adipat acid.

Keywords: oxidation, oxidizing, cyclohexane, cyclohexanone, adipat acid.

1.    PENDAHULUAN

Pembuatan sikloheksanon dari sikloheksanol, merupakan reaksi oksidasi alkohol sekunder alisiklik menjadi keton alisiklik dengan oksidator kalium dikromat dalam suasana asam.

Reaksi oksidasi alkohol dengan Cr(VI) paling banyak digunakan, namun senyawa Cr(VI) bersifat karsinogen pada sistem pernafasan. Oleh karena itu, pada percobaan ini digunakan oksidator natrium hipoklorit. Reaksi oksidasi ini berlangsung lebih cepat dalam suasana asam, sehingga ditambahkan asam asetat yang fungsinya dapat mengubah natrium hipoklorit menjadi asam hipoklorit yang nantinya dapat bereaksi lebih lanjut dengan reaksi E_2, sehingga menghasilkan produk keton dan ion klorida.

Asam adipat adalah sejenis asam karboksilat yang merupakan bahan dasar pembuatan Nylon 6.6. Pembuatan asam adipat biasanya dilakukan dengan mengoksidasi sikloheksanol atau sikloheksanon dengan oksidator asam nitrit, HNO₂. Namun penggunaan asam nitrit menimbulkan emisi gas N₂O yang dapat menyebabkan menipisnya lapisan ozone. Karena itu pada percobaan ini digunakan oksidator KMnO₄.

2.      METODE PERCOBAAN

Sintesis Sikloheksanon dari Sikloheksanol

Sebanyak 8 ml (0,075 mol) sikloheksanol dimasukan kedalam labu Erlenmeyer 250 ml. Campuran 4 ml asam asetat dengan 115 ml larutan pemutih ditempatkan dalam corong pisah 250 ml. Campuran ditambahkan ke dalam labu yang berisi larutan sikloheksanol secara perlahan sambil di goyangkan pelan. Selama penambahan, suhu dijaga sekitar 40-50⁰C. Apabila suhu di atas 50⁰C masukan larutan ke dalam penangas es. Waktu penambahan campuran 15-20 menit. Labu Erlenmeyer digoyangkan secara berkala selama 20 menit berikutnya agar reaksi berlangsung sempurna. Lalu ditambahkan indikator timol biru. Secara perlahan sambil digoyangkan, ditambahkan 15 – 20 mL larutan NaOH 6 M. Kemudian campuran reaksi dimasukan ke dalam labu bundar 250 mL, dan ditambahkan batang pengaduk magnet. Terhadap larutan ini diakukan distilasi sederhana dalam penangas air sampai diperoleh distilat sebanyak 40 ml. Distilat kemudian dimasukan ke dalam corong pisah dan dijenuhkan dengan garam NaCl 10 g, lalu diekstraksi dua kali masing-masing menggunakan 15 mL eter. Fasa organik dan air dipisahkan. Fasa organik (sikloheksanon+eter) ditambahkan 3 g natrium sulfat anhidrat dan didistilasi di atas penangas air pada pemanas listrik. Dikumpulkan fraksi didih pada suhu (154-156)⁰C. Untuk menentukan kemurniannya diukur indeks bias dan di hitung % rendemennya.

Oksidasi Sikloheksanon menjadi Asam Adipat

Sebanyak 2,5 g sikloheksanon dan 7,7 g KMnO4 dimasukan ke dalam labu Erlenmeyer 250 mL, ditambahkan 32 mL air, lalu goyangkan. Suhu dipertahankan sampai 30⁰C kemudian ditambahkan 1 mL larutan NaOH 3 M. Kenaikan suhu diamati pada termometer. Pada saat suhu mencapai 45⁰C (15 menit), laju proses oksidasi dipelankan dengan mendinginkan labu dalam air es, dijaga suhu pada 45 C selama 20 menit. Tunggu sampai ada sedikit kenaikan suhu (47⁰C) dan suhu diturunkan kembali (25 menit). Kemudian dipanaskan campuran reaksi sambil digoyangkan di atas pemanas untuk menyempurnakan reaksi dan mengendapkan mangan dioksida (warna coklat). Jika permanganat masih ada, ditambahkan natrium bisulfit. Campuran reaksi disaring dengan corong Buchner. Filtrat yang diperoleh diuapkan di atas pemanas listrik sampai volume mencapai 8 mL dan larutan berwarna jernih. Apabila larutan masih berwarna, ditambahkan sedikit karbon aktif, lalu disaring kembali, dicuci dengan sedikit air. Filtratnya diuapkan kembali sampai volume sekitar 8 mL. Larutan kemudian diasamkan dengan menambahkan HCl pekat sampai pH 1 – 2 (digunakan kertas pH universal), lalu ditambahkan sedikit asam berlebih sampai terbentuk kristal. Kristal yang diperoleh disaring dengan corong Buchner dan di cuci dengan sedikit air dingin/es. Kemudian ditentukan titik leleh asam adipat (t.l. 152⁰C– 153 ⁰C).

3.      HASIL DAN PEMBAHASAN

Sintesis Sikloheksanon dari Sikloheksanol

Alkohol sekunser dapat dioksidasi menjadi keton. Pembuatan sikloheksanon dilakukan dengan cara mengoksidasi sikloheksanol menjadi sikloheksanon menggunakan oksidator natrium hipoklorit ( NaClO ). Biasanya oksidasi dilakukan dengan oksidator kalium dikromat karena kalium dikromat ( K₂Cr₂O₇ ) merupakan oksidator kuat. Namun, kalium dikromat berbahaya dan bersifat karsinogen pada system pernafasan dan produk tereduksinya, yaitu Cr (III) juga berbahaya dan beracun bagi lingkungan. Oleh karena itu, pada percobaan ini digunakan oksidator NaOCl yang lebih murah dan mudah diperoleh.

Reaksi oksidasi ini dilakukan dalam suasana asam, dengan penambahan asam asetat. Larutan asam asetat akan mengaktivasi NaOCl dan terbentuklah HClO,

HClO ini merupakan oksidator sebenarnya yang akan bereaksi lebih lanjut dengan sikloheksanol melalui reaksi E₂. HClO yang terdiri dari ion kloronium yaitu Cl⁺, akan tereduksi menjadi ion Cl^- dengan menerima 2 elektron dari sikloheksanol. Demikian, sikloheksanol teroksidasi menjadi sikloheksanon.

                Saat penambahan asam asetat pada campuran sikloheksanol dan larutan pemutih dilakukan secara perlahan dan di jaga suhu sekitar ( 40 – 50 ) ⁰C. Asam asetat ini akan memberikan suasana asam pada reaksi  dan berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi. Apabila saat penambahan suhu larutan melewati 50⁰C , segera dimasukan ke dalam penangas es, karena jika suhu diatas itu akan terjadi pemutusan ikatan antara molekulnya, sehingga sikloheksanon tidak terbentuk. Begitu juga apabila suhu dibawah 40⁰C, reaksi oksidasi sikloheksanol tidak berlangsung sempurna. Setelah penambahan, labu Erlenmeyer digoyang secara berkala selama 20 menit agar reaksi berlangsung sempurna.

Kedalam campuran larutan ditambahkan timol biru dan NaOH. Penambahan NaOH ini bertujuan untuk menetralkan larutan yang bersuasana asam yang ditunjukan dengan perubahan warna indikator. Larutan ini kemudian dipindahkan ke dalam labu bundar 250 ml dan didistilasi. Kedalam labu, dimasukan batu didih  untuk mengurangi letupan-letupan pada proses distilasi. Distilasi bertujuan untuk memurnikan sikloheksanon yang masih mengandung zat pengotor yang berasal dari hasil reaksi oksidasi dan penambahan indikator beserta NaOH saat penetralan larutan. Sikloheksanon yang memiliki titik didih lebih rendah dari zat pengotor lebih dulu menguap. Proses penguapan ini dilakukan dengan pemanasan pada labu destilasi. Sikloheksanon akan menguap dan uap tersebut akan melewati  kondensor yang mendinginkan uap sikloheksanon sehingga terkondensasi atau berubah dari wujud uap menjadi wujud cair, sehingga dapat ditampung di labu distiat atau labu Erlenmeyer. Saat distilasi suhu diperhatikan agar tidak melewati titik didih sikloheksanon, agar distilat yang diperoleh murni sikloheksanon.  

                Distilat yang diperoleh dimasukan ke dalam corong pisah dan dijenuhkan dengan NaCl. Penjenuhan ini berfungsi untuk menurunkan kelarutan produk organik, agar sikloheksanon yang terbentuk keluar dari lapisan air. Kemudian, distilat ini diekstraksi dua kali masing-masing dengan 15 mL eter. Sikloheksanon memiliki kepolaran yang rendah, sehingga sikloheksanon akan terpisah dengan lapisan air dan  larut dalam eter yang juga memiliki kepolaran rendah. Eter dan lapisan air memiliki berat jenis yang berbeda. Akibat perbedaan berat jenis ini, terbentuk dua lapisan pada corong pisah. Dimana lapisan bawah merupakan fasa organik (eter+sikloheksanon) yang memiliki berat jenis lebih besar dibandingkan lapisan air. Setelah dilakukan ekstraksi dengan corong pisah, di peroleh fasa organik.               

                Fasa organik selanjutnya ditambahkan  natrium sulfat anhidrat untuk menyerap sisa air yang masih terdapat pada campuran sikloheksanon dengan eter. Untuk memperoleh sikloheksanon murni tanpa kandungan eter dilakukan distilasi di atas penangas air pada pemanas listrik.   Fraksi distilat yang dikumpulkan adalah fraksi didih pada suhu ( 154 – 156)⁰C.  Kemudian diukur indeks biasnya untuk memeriksa kemurnian sikloheksanon yang diperoleh lalu disaring vakum sehingga diperoleh kristal sikloheksanon.

          Indeks bias sikloheksanon diperoleh 1.4415 (literatur : 1.447). Galat indeks bias sikloheksanon hasil percobaan yaitu 0.38%. Massa kristal sikloheksanon diperoleh sebanyak 3, 7912 gram. Berdasarkan reaksi di bawah ini, massa teoritis sikloheksanon adalah 7, 6994 gram. Persentase rendemennya yaitu 49, 24 %.

         Indeks bias sikloheksanon berbeda dengan literatur. Hal ini disebabkan karena sikloheksanon masih mengandung eter atau zat pengotor. Persentase rendemen tidak mencapai 100% menunjukan bahwa sikloheksanon yang diperoleh belum murni.  Reaksi kemungkinan kurang berjalan sempurna karena suhu larutan harus dijaga konstan pada rentang ( 40-50 )⁰C. Suhu larutan kemungkinan masih kurang optimum sehingga proses oksidasi sikloheksanon belum terjadi secara menyeluruh. NaOCl mungkin terdekomposisi. Selain itu, proses pemisahan diduga masih kurang baik. Eter kemungkinan masih terbawa dalam produk atau larutan yang didistilasi masih kurang jenuh.

Oksidasi Sikloheksanon menjadi asam adipat

Asam adipat dapat diperoleh dari reaksi oksidasi sikloheksanon dengan oksidator KMnO₄.

          Pada percobaan ini, saat menambahkan oksidator kuat KMnO₄ suhu larutan harus konstan 30^0­C. Setelah ditambahkan larutan NaOH, suhu larutan dijaga konstan 45⁰C. Kemudian campuran reaksi dipanaskan sambil digoyang untuk menyempurnakan reaksi oksidasi dan mengendapkan MnO₂ ( warna coklat ) . Jika masih terdapat warna ungu pada larutan yang menandakan larutan masih mengandung kalium permanganat, maka ditambahkan natrium bisulfit ( NaHCO3 ). Setelah disaring vakum, diambil filtratnya untuk diuapkan. Jika larutan masih berwarna, ditambahkan karbon aktif yang berfungsi untuk menyerap zat warna pada larutan. Penambahan karbon aktif sebaiknya hanya sedikit karena kemampuan adsorpsi karbon aktif cukup baik. Larutan yang sudah tidak berwarna akan ditambahkan larutan HCl pekat sampai pH 1-2 untuk memperoleh kristal asam adipat. Kristal disaring dengan corong Buchner dan cuci dengan air es  lalu ditentukan titik leleh dan persentase rendemennya.

          Titik leleh asam adipat hasil percobaan adalah ( 152-154 )⁰ C (literatur : ( 152-153 )⁰C). Massa kristal asam adipat yang diproleh 0, 872 gram. Prensentase rendemennya adalah 99.65 %. Titik leleh asam adipat yang diperoleh sama dengan literatur dan presentase rendemennya hampir 100 %, sehingga dapat disimpulkan asam adipat yang diperoleh murni asam adipat.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Pimpinan Praktikum Kimia Organik, Ibu Deana Wahyuningrum. Juga kepada para asisten praktikum yang senantiasa membimbing para mahasiswa Program Studi Kimia dalam melaksanakan praktikum ini. Tidak lupa kepada rekan-rekan mahasiswa, yaitu  Furika Arkani, Shinta Ellisya Fauzia, Novira Chandisa, Indah Wulansari, Muhammad Hairuddin, Novita Sari Sinambela, Ivan Kurniawan,  yang telah bekerja sama dalam melakukan percobaan ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Reusch, William. Alcohol Reactivity - Chemirty. http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/alcohol2.htm

[2]Susianah. Pemisahan senyawa organic .http://blogs.itb.ac.id/susianah/2012/11/04/kafein-dalam-teh-laporan-praktikum-kimia-organik/, 2012.