Senyawa Heterosiklik: Sintesis Senyawa Indol

  Abstrak. Senyawa indol merupakan senyawa yang penting dalam bidang biologi, khususnya mekanisme reaksi di dalam tubuh. Senyawa indol dapat diperoleh dengan mereaksikan suatu senyawa hidrazin dengan suatu aldehid ataupun keton

Kata kunci: Amina dan reaksinya, Penataan ulang Fischer, Reaksi pada karbonil

 

Prinsip percobaan

Sintesis indol dari keton dinamakan sintesis Fischer, sesuai nama penemunya. Sintesis indol dari keton ataupun aldehid ini melibatkan reaksi siklik pada akhirnya, dan ada tahapan dimana gugus karbonil mengalami adisi dari amina primer dan sekunder masing-masing membentuk imina dan enamina. Kemudian, penambahan asam berlebih menjadikannya aminoasetal yang lebih stabil ketika membentuk siklik indol.

Pembuatan

Kristal fenilhidrazin

Pertama kali disiapkan Kristal asetofenon 2.4 dinitrofenilhidrazon dengan melarutkan 0,007 mol asetofenon dan 0,007 mol 2,4 dinitrofenilhidrazon dalam etanol hangat yang mengandung asam asetat glasial selama 15 menit (untuk produk 1,2,3,4 tetrahidrokarbazol digunakan 0,025 sikloheksanon dan 0,025 2,4 dinitrofenilhidrazon). Kemudian, pembentukan Kristal diinduksi dengan didinginkan sampai suhu kamar baru kemudian diletakkan dalam penangas es dan dinding gelas kimia digesek dengan batang pengaduk. Produk disaring dan direkristalisasi dengan etanol dan direkristalisasi dengan etanol untuk reagen asetofenon dan methanol untuk reagen sikloheksanon.

Kristal indol

Kristal yang terbentuk dipakai untuk sintesis berikutnya menggunakan asam polifosfat. Asam polifosfat terlebih dahulu dipanaskan sampai suhunya mencapai 100⁰C, baru kemudian setelah api disingkirkan, Kristal tadi dimasukkan perlahan-lahan pada suhu yang masih tinggi sambil diaduk. Setelah semua Kristal dimasukkan, 50 mL air dingin kemudian ditambahkan, Kristal indol memisah sebagai Kristal putih. setelah semua asam polifosfat melarut dalam air, Kristal 2-fenil indol disaring Buchner. 

Hasil dan pembahasan

Ketika asetofenon ditambahkan dengan nitrofenilhidrazin, diperlukan asam asetat glasial dalam pelarut etonol, ini menyebabkan protonasi pada oksigen karbonil dan lepas sebagai gugus H₂O. Etanol diperlukan sebagai pelarut untuk memudahkan gugus H₂O lepas, karena sifatnya yang polar. Kemudian, larutan dihangatkan untuk memberikan energi pada pembentukan rangkap C-N menggantikan gugus karbonil yang tadi. Sedangkan pendinginan dalam penangas es berguna untuk memperkecil kelarutannya dalam etanol dan menjadikannya Kristal 2,4 dinitrofenilhidrazon. Bila belum terbentuk juga Kristal, bagian dalam dapat digesek untuk mempercepat terbentuknya inti Kristal di dalam gelas kimia tersebut. Produk kemudian dikristalisasi dengan etanol dan Kristal yang terbentuk disaring kembali dengan corong Buchner. Akan tetapi, dalam percobaan, hanya sedikit sekali Kristal yang dapat disaring, sehingga tidak dapat disaring dengan corong Buchner. Hal ini mungkin disebabkan karena kurang optimalnya keadaan reaksi dan masih ada Kristal yang terlarut di dalam campuran berwarna merah antara asetofenon dengan nitrofenilhidrazin.

 Kemudian, Kristal 2,4 dinitrofenilhidrazon yang terbentuk direaksikan dengan asam yang lebih kuat dibanding asam asetat glasial, yaitu asam polifosfat. Ketika suatu senyawa fenilhidrazon direaksikan dengan suatu asam, nitrogen yang berikatan rangkap dengan karbon bertindak sebagai nukleofil menyerang proton pada karbon beta, dan terjadi penataan ulang pada ikatan rangkap, mulanya pada nitrogen dan karbon, kini menjadi ikatan rangkap C-C. Ketika karbon rangkap menjadi nukleofil menyerang benzene, terjadi penataan ulang kembali, menjadikan nitrogen yang satunya lagi menjadi rangkap dengan benzene, menyerang kembali karbon yang sebelumnya rangkap, terbentuk aminoasetal. Aminoasetal dalam kondisi dipanaskan akan lebih stabil melepaskan NH_3(g), terbentuklah senyawa turunan indol yang diinginkan. Ketika ditambahkan air, indol yang merupakan senyawa yang memiliki sifat basa sangat lemah, tidak mampu bereaksi asam-basa dengan air dan melarut, sehingga kristal indol akan segera terbentuk ketika air dimasukkan ke larutan. Sedang kristal indol tidak melarut, asam polifosfat yang sangat polar kemudian melarut dalam air, membuatnya terpisah dengan kristal indol. 

Mekansime dan kondisi yang serupa diterapkan pada sintesis 1,2,3,4 tetrahidrokarbazol menggunakan reagen sikloheksanon. Ada beberapa kesalahan yang terjadi ketika menyintesis kristal indolnya yaitu, ketika asam polifosfat disiapkan, tidak digunakan perbandingan dengan reagen yang ada, akan tetapi menambahkannya sesuai dengan yang ada di modul, sehingga berat rendemen sangat dipengaruhi oleh berat pengotor yang terbawa dalam kristal tersebut. Sedangkan untuk kristal yang pertama, galat titik lelehnya besar yang mungkin dikarenakan belum murninya kristal indol, masih mengandung pelarut etanol sehingga titik lelehnya lebih kecil. Kedua uji yaitu titik leleh dan rendemen ternyata masih belum merepresentasikan kristal indol murni yang didapat.

Setelah uji titik leleh, selanjutnya dilakukan dengan uji kelarutannya dalam air, asam klorida dan asam sulfat. Kedua indol melarut baik di dalam asam sulfat, kurang baik di asam klorida, dan tidak larut di dalam air. Seperti yang telah dibahas bahwa indol merupakan senyawa basa lemah yang hanya dapat bereaksi membentuk garam ketika direaksikan dengan asam kuat saja, yaitu asam sulfat. Ketika garam terbentuk, senyawanya akan larut baik di dalam larutan.                    

Mekanisme sintesis senyawa turunan fenil indol

Kristal 2,4 dinitrofenilhidrazon

Kristal indol

Mekanisme sintesis 1,2,3,4 tetrahidrokarbazol

 

Kristal sikloheksanon 2,4 dinitrofenilhidrazon

Kristal 1,2,3,4 tetrahidrokarbazol

 

A. Sintesis 2-Fenilindol

Berat aseton 2,4-dinitrofenilhidrazon                                      = 0.082 gr

Titik leleh 2,4-dinitrofenilhidrazon                                           = 115 ^oC

Berat 2-fenilindol (dari 0.032 gram 2,4-dinitrofenil hidrazon)   = 0.019 gr

Titik leleh 2-fenilindol                                                             = 110 ^oC

B. Sintesis 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol

Berat  sikloheksanon 2,4-dinitrofenilhidrazon                          = 1.25 gr

Titik  leleh 2,4-dinitrofenilhidrazon                                          = 130 ^oC

Berat 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol (dari 0,634 gram hidrazon)  = 0.659 gr

Titik leleh 1,2,3,4 tetrahidrokarbazol                                      = 119 ^oC

PENGOLAHAN DATA

A. Senyawa turunan 2-Fenilindol

Mol hidrazon = mol indol

Massa indol teoretis = 0,029 gram

Rendemen =  

Galat titik leleh :  

                         

B. Senyawa 1,2,3,4-tetrahidrokarbazol

Mol hidrazon = mol indol

Massa indol teoretis = 0,603

Rendemen =                            

Galat titik leleh :    

Kesimpulan

Rendemen indol dari turunan 2-fenil indol yaitu 41,80 %

Rendemen indol dari 1,2,3,4 tetrahidrokarbazol yaitu 109,2%

Kedua hasil tidak merepresentasikan kristal indol murni, karena mesih mengandung zat pengotor lain ataupun pelarut. Dari uji kelarutan, indol dapat larut baik dalam asam sulfat, kurang larut dalam asam klorida, dan tidak larut dalam air.

daftar pustaka

[1] Helmkamp, G.K., and Johnson, Jr., H.W., “Selected Experiments in Organic Chemistry,” H. Freeman and Company, San Fransisco & London, 1964, p.120-122

[2] Roberts. Gilbert, Rodelwalt, Wingrove, “Modern Experimental Organic Chemistry,” 4^thed. CBS College Publishing, 1985. P 572-618