Isomerisasi Stereoselektif Eugenol menjadi trans-Isoeugenol terkatalisis oleh Kompleks Nikel Fosfin

1.Abstract

Indonesia adalah penghasil utama minyak cengkeh (mengandung 80-90% eugenol) di dunia dan sebagian besar diekspor tanpa proses pengolahan, sehingga produk turunannya yang bernilai lebih tinggi dan aplikasinya lebih luas harus dipenuhi dari impor. Isoeugenol merupakan produk isomerisasi dari eugenol dan dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan vanili, farfum, obat antiseptik dan analgesik, serta penstabil dan antioksidan pada industri plastik dan karet.

Isomerisasi senyawa kelompok fenilpropenoid seperti eugenol merupakan topik yang masih diminati hingga saat ini. Reaksi tersebut telah sejak lama dilakukan secara stoikiometri menggunakan katalis KOH dan NaOH, namun persen konversi dan selektivitasnya masih rendah, temperatur reaksi tinggi, waktu reaksi lama, serta residu basa kuat yang kurang ramah lingkungan. Katalis homogen berbasis logam transisi akhir yang telah digunakan untuk isomerisasi eugenol antara lain RhCl3, RuCl2(PPh3)3, RuCl2(?6-p-cymene)(PPh3), [(dppb)Pt(C6F5)(H2O)](OTf), dan PdCl2(PPh3)2. Sedangkan katalis heterogen yang telah digunakan antara lain K2CO3/Al2O3, KF/Al2O3, MgAl-LDH dan NiAl-LDH, NbMCM-41, Zeolit HY dan Pt/?-Al2O3, kompleks Ru(II) terimobilisasi pada polistirena dan hidrotalsit.

Logam transisi akhir lain yang relatif lebih murah dan melimpah seperti Ni juga memiliki kemampuan membentuk hidrida logam yang berperan penting pada isomerisasi ikatan rangkap. Spesi aktif katalisnya adalah kompleks Ni(0) yang ditambahkan langsung atau secara in situ dengan fosfin sebagai ligannya. Gogsig et al. menggunakan Ni(cod)2/DPPF, dan Kuntz et al. menggunakan Ni(0)-TPPTS-CN yang diperoleh secara in situ dari NiSO4 menggunakan reduktor NaBH4. Kedua kompleks Ni(0) di atas menggunakan prekursor yang sangat reaktif dan tidak stabil terhadap kontak dengan udara sehingga penanganannya lebih sulit. Kende et al. menggunakan Ni(PPh3)3 yang diperoleh secara in situ dari pre-katalis NiCl2(PPh3)2 dan reduktor Zn untuk reaksi homokopling benzil klorida. Pre-katalis dan reduktor tersebut tahan terhadap kontak udara, murah, dan penanganannya mudah. Berdasarkan hal ini, Ni(PPh3)3 yang diperoleh secara in situ dari NiCl2(PPh3)2 dan Zn juga memiliki potensi yang baik sebagai katalis untuk isomerisasi eugenol. Mekanisme reaksinya dipelajari melalui studi komputasi sebagai pembanding data eksperimen.

2.Keywords
isoeugenol, isomerisasi, Nikel fosfin, DFT
3.Objective

Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh data ilmiah berupa persen konversi dan selektivitas eugenol menjadi isoeugenol terkatalis oleh Ni(PPh3)n. Produk isomerisasi eugenol, yaitu isoeugenol memiliki nilai jual yang tinggi serta merupakan bahan baku berbagai industri kimia terutama industri pembuatan vanili yang kebutuhannya sangat tinggi di dunia. Kondisi reaksi seperti rasio katalis terhadap reaktan, temperatur, waktu reaksi, jenis pelarut, dan reduktor divariasikan sehingga diketahui kondisi optimalnya. Melalui studi komputasi menggunakan teori DFT, diharapkan dapat dipelajari mekanisme reaksinya.

4.Methodology

Penelitian secara eksperimen dilakukan melalui 3 tahap, yaitu: (1) sintesis dan/atau aktivasi pre-katalis Ni(II), (2) uji katalitik pada reaksi isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol, dan (3) karakterisasi produk isomerisasi. Selain itu juga dilakukan studi komputasi untuk mempelajari mekanisme reaksi tersebut.
Perhitungan secara komputasi sebagian besar telah dilakukan dengan High Performance Computer (HPC) di Institut Teknologi Bandung menggunakan software Gaussian 09. Metode Becke three-parameter hybrid yang dikombinasikan dengan fungsi korelasi LYP (B3LYP) digunakan untuk teori DFT dengan basis set 6-31G(d,p) untuk semua atom. Basis set LANL2DZ digunakan pada atom Ni untuk menghitung tingkat energi yang lebih akurat.

5.Team

Leo Saputra, Aep Patah, Muhamad A. Martoprawiro*, Yessi Permana*

6.Computation plan (required processor core hours, data storage, software, etc)

Software GAUSSIAN 09

7.Source of funding
LPDP (beasiswa S2 a.n. Leo Saputra), sedangkan fasilitas Lab sebagian didanai oleh Riset KK ITB, Hibah Desentralisasi DIKTI
8.Target/outputs
Publikasi ilmiah di jurnal internasional terindeks Scopus
9.Date of usage
22/03/2016 - 22/07/2016
10.Gpu usage
-
11.Supporting files
prop_1458527359.pdf
12.Created at
21/03/2016
13.Approval status
approved