PENENTUAN STRUKTUR SUATU SENYAWA ORGANIK

Dalam penentuan struktur suatu senyawa organik ada beberapa metode karakterisasi yang dilakukan yaitu: spektroskopi ultraviolet, spektroskopi inframerah, spektroskopi resonansi magnetik inti, dan spektroskopi massa.

Spektroskopi ultraviolet sangat berguna untuk mempelajari molekul-molekul organik yang mengandung ikatan rangkap dua maupun rangkap tiga, khususnya untuk ikatan rangkap terkonjugasi dan aromatik. Suatu molekul dapat diamati apabila molekul tersebut menyerap radiasi ultraviolet dan di dalam molekul tersebut terjadi perpindahan tingkat energi elektron-elektron ikatan di orbital molekul paling luar dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Untuk mempelajari serapan UV secara kualitatif berkas radiasi dikenakan pada cuplikan dan intensitas radiasi yang ditransmisikan harus diukur. Penggunaan spektroskopi UV secara kuantitatif berhubungan dengan hukum Lambert-Beer, maka dapat dinyatakan hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi dan tebal cuplikan (Silverstein, 1986).

Hubungan ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

- Log T = A = ε b c

Dengan :  ε = Absorpsifitas molar (mol/L)

b = Panjang sel (cm)

c = Konsentrasi (M )

Penggunaan spektroskopi inframerah untuk maksud analisis lebih banyak ditujukan untuk identifikasi suatu senyawa melalui gugus fungsinya. Hal ini disebabkan spektrum inframerah senyawa organik bersifat khas, artinya senyawa yang berbeda akan mempunyai spektrum yang berbeda pula. Panjang gelombang IR dapat dibagi menjadi tiga sub daerah, yaitu IR dekat (4000-1300 cm^-1_; 250µm-0,8 µm), IR tengah (400-4000 cm^-1_; 25 µm-2,5 µm) dan IR jauh (400-40 cm^-1_; 250 µm-25 µm). Hanya IR tengah yang sering digunakan dalam analisis struktur senyawa organik. Bila sinar inframerah dilewatkan melalui cuplikan senyawa organik, maka sejumlah frekuensi diserap sedangkan frekuensi yang lain diteruskan atau ditransmisikan tanpa diserap (Sastrohamidjojo, 1991).

            Adanya vibrasi molekul dapat memberikan sifat-sifat yang khas dari suatu  senyawa dalam spektroskopi inframerah. Vibrasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus Hooke. Dalam hal ini dua buah atom beserta ikatan kimianya diperlukan sebagai osilator harmonik sederhana yang terdiri dari dua massa yang dihubungkan dengan pegas.

Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (RMI) adalah salah satu metode spektrometri yang penting untuk menguraikan atau menentukan struktur dari senyawa yang tidak diketahui, termasuk stereokimia dari suatu senyawa. Metode ini tidak hanya berguna dalam bidang senyawa organik, tetapi juga dapat digunakan dalam bidang yang lain seperti: farmasi, analisis dan sintesis obat, organometalik, ilmu polimer dan yang lainnya. Struktur yang kompleks dan senyawa baru yang sangat sulit ditentukan dengan menggunakan analisa spektrum UV, IR, dan MS, sehingga dibutuhkan metode NMR (Sastrohamidjojo, 1991). Spektrum normal NMR adalah pengumpulan dari satu atau lebih puncak resonansi pada frekuensi berbeda. Chemical shift atau pergeseran kimia menunjukkan posisi frekuensi resonansi yang diamati pada inti spesifik lingkungan struktur tunggal (Crews, 1998).        

Spektrofotometer modern beroperasi pada bermacam-macam kekuatan medan magnet tergantung inti spesifik yang diamati pada bermacam-macam frekuensi. Plot NMR memiliki nilai Hz (unit frekuensi) dan delta (δ). Nilai δ dihitung dengan mengukur perbedaan pergeseran (shift) dalam Hz, antara suatu proton dan internal standar. Nilai ini dibagi oleh frekuensi spektrofotometer yang selalu perkalian 1.000.000 Hz (MHz), jadi nilai δ adalah dalam satuan unit part per million (ppm) seperti yang ditunjukkan dalam persamaan di bawah ini

Titik nol diatur berdasarkan frekuensi dari standar tetramethylsilane (TMS). TMS merupakan senyawa inert dan ditambahkan kepada sampel serta memberikan referensi internal untuk menghitung pergeseran kimia. Standar TMS digunakan untuk pergeseran kimia NMR ¹H, ¹³C dan ²H. Kebanyakan pergeseran kimia yang relatif tidak terlindungi oleh TMS, ditunjukkan sebagai nilai positif, sedangkan bagian terlindungi terhadap TMS ditunjukkan sebagai nilai negatif (Crews, 1998).

            Penggunaan data spektroskopi massa adalah untuk memperoleh rumus molekul, massa molekul dan mengetahui informasi dari struktur dengan melihat pola fragmentasinya. Hal ini sangat mungkin karena spektroskopi massa memberikan seluruh isotop yang hadir pada suatu senyawa untuk dapat diteliti secara bersamaan. Spektroskopi massa memulai analisis dengan cara mengionisasi suatu sampel dan ion yang dihasilkan dipisahkan, kemudian diplot sebagai perbandingan massa terhadap muatan (m/z atau m/e) Sehingga muatan ion-ion tunggal atau ganda yang bermuatan positif maupun negatif dapat diamati.

Dalam spektroskopi massa, molekul-molekul organik ditembak dengan berkas elektron dan diubah menjadi ion-ion bermuatan positif yang bertenaga tinggi (ion-ion molekuler atau ion-ion induk) yang dapat pecah menjadi ion-ion yang lebih kecil (fragmen). Lepasnya elektron dari molekul menghasilkan radikal kation yang dinyatakan sebagai M à M⁺ (Crews, 1998).