Path: Top > S2-Theses > Chemistry-FMIPA > 2016

STUDI KOMPUTASI TAHAP AWAL MEKANISME REAKSI PIROLISIS GRAMIN DAN HARMAN

Master Theses from JBPTITBPP / 2017-09-27 15:39:49
Oleh : AJENG RAHAYU (NIM : 20514003), S2 - Chemistry
Dibuat : 2016, dengan 7 file

Keyword : indole, gramine, harmane, pyrolysis, DFT.

Salah satu turunan alkaloid yang merupakan bahan kajian para ilmuwan adalah indol. Pada isolasi senyawa turunan indol telah ditemukan antara lain gramin (3 dimetilaminometilindol) yang berasal dari Cephaelis stipulacea serta harman (1-metil-9H-pirido[3,4-b]indol) yang berasal dari daun dan kulit Ophiorrhiza communis. Pada suhu 1050–1650 K, indol dapat mengalami pirolisis menghasilkan benzil sianida, o-tolunitril, sertam-tolunitril. Senyawa-senyawa tersebut memiliki manfaat sebagai prekursor penting untuk obat-obatan. Kajian pirolisis indol tersebut dilakukan baik secara eksperimen maupun komputasi. Pada penelitian ini dilakukan kajian mekanisme reaksi pirolisis indol secara komputasi. Selanjutnya informasi hasil komputasi tersebut digunakan untuk mengkaji mekanisme reaksi pirolisis tahap awal dari turunan indol yaitu gramin dan harman. Pada reaksi pirolisis diuji dengan metode DFT menggunakan perhitungan B3LYP dengan basis set 6-31G(d). Data hasil pirolisis indol berupa o-tolunitril serta m-tolunitril dibandingkan dengan penelitian komputasi yang telah dilakukan sebelumnya. Persentase perbedaan relatif terhadap hasil penelitian ini memiliki nilai terbesar pada TS6 yaitu sebesar 35,795%. Persentase perbedaan relatif terkecil terdapat pada E10 yaitu sebesar 7,456%. Rata-rata persentase perbedaan relatif terhadap hasil penelitian ini yaitu sebesar 18,161%. Pirolisis indol menghasilkan benzil sianida berlangsung melalui dua tahap yaitu migrasi hidrogen dan pemutusan ikatan C-N. Studi termodinamika menunjukkan bahwa reaksi pirolisis dari indol, gramin, dan harman pada tahap migrasi hidrogen memiliki energi aktivasi berturut-turut sebesar 44,279 kkal/mol; 44,183 kkal/mol dan 58,010 kkal/mol. Pada tahap berikutnya berupa pemutusan ikatan C-N, energi aktivasinya berturut-turut sebesar 39,935 kkal/mol; 40,314 kkal/mol dan 31,454 kkal/mol. Perhitungan tetapan laju reaksi dilakukan pada suhu 298,15 K dan 1100 K. Pada setiap satuan waktu reaksi untuk pirolisis indol, tahap migrasi hidrogen pada reaksi pertama memiliki nilai tetapan laju reaksi sebesar 5,491x10-22 s-1 untuk suhu 298,15 K dan 1,264x104 s-1 untuk suhu 1100 K. Tahap pemutusan ikatan C-N pada reaksi kedua memiliki nilai tetapan laju reaksi sebesar 3,161x10-19 s-1 untuk suhu 298,15 K dan 3,926x105 s-1 untuk suhu 1100 K. Pada pirolisis gramin, tahap migrasi hidrogen pada reaksi pertama memiliki nilai tetapan laju reaksi sebesar 6,870x10-22 s-1 untuk suhu 298,15 K dan 1,227x105 s-1 untuk suhu 1100 K. Tahap pemutusan ikatan C-N pada reaksi kedua memiliki nilai tetapan laju reaksi sebesar 9,013x10-20 s-1 untuk suhu 298,15 K dan ii 3,396x105 s-1 untuk suhu 1100 K. Pada pirolisis harman, tahap migrasi hidrogen pada reaksi pertama memiliki nilai tetapan laju reaksi sebesar 5,738x10-33 s-1 untuk suhu 298,15 K dan 9,455 s-1 untuk suhu 1100 K. Tahap pemutusan ikatan C-N pada reaksi kedua memiliki nilai tetapan laju reaksi sebesar 1,040x10-11 s-1 untuk suhu 298,15 K dan 2,072x107 s-1 untuk suhu 1100 K. Pada setiap reaksi pirolisis, tahap migrasi hidrogen memiliki nilai tetapan laju reaksi yang lebih kecil dibandingkan tahap pemutusan ikatan C-N. Tetapan laju reaksi pada tahap pertama untuk harman memiliki nilai paling kecil. Hal ini sesuai dengan nilai energi aktivasinya yang paling besar. Harman memiliki gugus aromatis yang menyebabkan struktur paling stabil. Tetapan laju reaksi pada tahap kedua untuk harman memiliki nilai paling besar. Hal ini sesuai dengan nilai energi aktivasinya yang paling kecil. Adanya efek resonansi menyebabkan hal tersebut terjadi.

Deskripsi Alternatif :

One of the alkaloid derivatives that have been widely explored by scientist is indole. From indole’s derivatives has been found another compound isolation such as; gramine (3-Dimethylaminomethyindole) which is from Cephaelis stipulacea and harmane (1-methyl-9H-pyrido[3,4-b]indole) which came out from leaf and bark of Ophiorrhiza communis. In the temperature range of 1050-1650 K, indoles may undergo pyrolysis to produce benzyl cyanide, o-tolunitrile, and m-tolunitrile. The compounds have benefits as an important precursor for drugs. Pyrolysis study was done both experimentally and computationally. This research also analyzes the mecanism reaction of indole pyrolysis with the computational study. The information of computational results are used to study the initial steps of pyrolysis reaction mechanism from gramine and harmane. In the pyrolysis reaction will be tested by using a DFT method and B3LYP calculation with the 6-31G(d) basis set. To determine the accuracy of the results of the indole pyrolysis becomes o-tolunitrile and m-tolunitrile in this study, then are compared with the computational study that has been done. The relative difference percentage to the results of this research have the greatest value on TS6 is equal to 35.795%. While the percentage of the smallest relative differences found in the E10 is equal to 7.456%. From these data it can be calculated the average percentage of difference relative to the results of this research that is equal to 18.161%. Pyrolysis of indole produced benzyl cyanide going through two steps, hydrogen migration and the bond cleavage of C-N. Thermodynamic studies show that the pyrolysis reaction of indole, gramine, and harmane on hydrogen migration step has a activation energy 44.279 kcal/mol; 44.183 kcal/mol and 58.010 kcal/mol respectively. In the bond cleavage of C-N step, the activation energy, respectively for 39.935 kcal/mol; 40.314 kcal/mol and 31.454 kcal/mol. The reaction rate constant calculations carried out in the temperature of 298.15 K and 1100 K. In the indole pyrolysis, the hydrogen migration in the first step has a reaction rate constant value 5.491x10-22 s-1 in the temperature of 298.15 K and 1.264x104 s-1 in the temperature of 1100 K. The bond cleavage of C-N in second step has a reaction rate constant value 3.161x10-19 s-1 in the temperature of 298.15 K and 3.926x105 s-1 in the temperature of 1100 K. In the gramine pyrolysis, the hydrogen migration in the first step has a reaction rate constant value 6.870x10-22 s-1 in the temperature of 298.15 K and 1.227x105 s-1 in the temperature of 1100 K. iv The bond cleavage of C-N in second step has a reaction rate constant value 9.013x10-20 s-1 in the temperature of 298.15 K and 3.396x105 s-1 in the temperature of 1100 K. In the harmane pyrolysis, the hydrogen migration in the first step has a reaction rate constant value 5.738x10-33 s-1 in the temperature of 298.15 K and 9.455 s-1 in the temperature of 1100 K. The bond cleavage of C-N in second step has a reaction rate constant value 1.040x10-11 s-1 in the temperature of 298.15 K and 2.072x107 s-1 in the temperature of 1100 K. At each pyrolysis reaction, hydrogen migration step has a reaction rate constant value which is smaller than bond cleavage of C-N step. The reaction rate constant for first step of harmane has the smallest value. This statement is similar with the value of the greatest activation energy. This is due to an aromatic group in harmane has led to the most stable structure. While the reaction rate constant in second step for harman has the greatest value. This is in accordance with the smallest value of activation energy. The resonantion effects cause this to happen.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing :Muhamad A. Martoprawiro, Ph.D, Editor: Alice Diniarti

File PDF...