Reaksi Sulfonasi

 

Istilah sulfonasi terutama digunakan untuk menyatakan reaksi-reaksi yang menggunakan pereaksi sulfonasi yang umum seperti asam sulfat pekat, oleum, dan pereaksi lainnya yang mengandung sulfur trioksida.

Sulfonasi senyawa aromatik merupakan salah satu tipe jenis sulfonasi yang paling penting. Sulfonasi tersebut dapat dilakukan dengan mereaksikan senyawa aromatik dengan asam sulfat.

Dalam percobaan sulfonasi ini, senyawa aromatik yang digunakan adalah anilin, dan percobaan dilakukan dengan mereaksikan anilin dengan asam sulfat pekat (oleum) pada suhu 180⁰C-195⁰C, dan menghasilkan produk utama berupa asam sulfanilat dan air (sebagai produk sampingannya). 

Reaksi:

                         NH₂ + H₂SO₄ NHHSO₄ NH₂ SO₃H +H₂O

                          Anilin as. Sulfat as. Sulfanilat        air

Sulfonasi adalah reaksi kimia yang melibatkan penggabungan gugus asam sulfonat, -SO₃H, ke dalam suatu molekul ataupun ion, termasuk reaksi-reaksi yang melibatkan gugus sulfonil halida ataupun garam-garam yang berasal dari gugus asam sulfonat, misalnya penggabungan –SO₂Cl ke dalam senyawa organik. Jenis-jenis zat pensulfonasi antara lain :

1. Persenyawaan SO_3­, termasuk didalamnya :

- SO₃

- H₂SO₄

- oleum

2. Persenyawaan SO₂.

3. Senyawa sulfoalkilasi.

Sedangkan, zat-zat yang disulfonasi antara lain: zat alifatik misalnya hidrokarbon jenuh, oleofin, alkohol, selulosa, senyawa aromatis, naphtalena, antraquinone dan lain sebagainya.

Zat pensulfonasi yang paling efisien adalah SO₃ karena hanya melibatkan satu reaksi adisi secara langsung, contohnya:

RH + SO₃ RSO₃H

ROH + SO₃ ROSO₃H

SO₃ yang banyak digunakan adalah SO₃ dalam bentuk hidrat (oleum atau asam sulfat pekat) karena dengan SO₃ hidrat, air akan bertindak murni sebagai pelarut.

Sulfonasi senyawa aromatik merupakan salah satu jenis sulfonasi yang paling penting. Sulfonasi tersebut dapat dilakukan dengan mereaksikan senyawa aromatik dengan asam sulfat. Asam sulfat yang digunakan umumnya mengandung sulfur trioksida (oleum). Sama halnya dengan nitrasi dan halogenasi, sulfonasi senyawa aromatik adalah reaksi substitusi elektrofilik, tetapi merupakan reaksi yang dapat balik (reversibel).

Untuk proses sulfonasi senyawa aromatik yang lebih kompleks, temperatur dapat memberikan pengaruh, bukan hanya terhadap laju reaksi, tetapi juga terhadap sifat dari produk yang dihasilkan. Sebagai contoh, perubahan temperatur dalam sulfonasi naftalena menyebabkan perubahan komposisi produk asam monosulfonat dari sekitar 95% alpha isomer pada temperatur kamar menjadi 100% beta isomer pada 200⁰C.

Salah satu proses yang melibatkan reaksi sulfonasi yaitu pembuatan Asam Sulfanilat. Adapun proses pembuatannya yaitu,

A. Skala Laboratorium

Asam sulfanilat dapat dibuat dari reaksi antara anilin dengan oleum (asam sulfat pekat) pada suhu reaksi antara 180°C dan 195°C dengan produk utamanya yaitu asam sulfanilat, sedangkan produk sampingnya yaitu air. Pada mulanya produk yang dihasilkan larutan karena asam sulfanilat bersifat mudah larut maka untuk mendapatkan kristalnya didinginkan.

       NH₂ + H₂SO₄ NHHSO₄ NH₂ SO₃H +H₂O

Anilin as. Sulfat as. Alanilat as. Sulfanilat air

Produk alanilat ini merupakan produk yang tidak tentu, di mana lewat pemanasan berlanjut akan menghasilkan asam sulfanilat dan air.

B. Skala Industri

Secara komersial, asam sulfanilat dibuat dengan proses Baking. Dalam proses ini, anilin dan asam sulfat pekat dimasukkan ke dalam ke dalam suatu ketel besi tuang yang dilengkapi dengan kondensor refluks. Lalu dimasukkan benzena sulfonat, dicampurkan dalam ketel besi. Pengadukan dilakukan dalam suhu operasi 150⁰C, anilin dan air yang keluar dalam ketel besi akan direflux oleh kondensor. Dua jam setelah penambahan anilin (dari kondensor reflux), maka reaksi akan sempurna, dengan hasil yaitu asam sulfanilat dengan konsentrasi 97%. Dengan kata lain Proses Baking ini sangat cocok karena asam sulfanilat yang diperoleh cukup pekat dan konversinya besar.

Kebaikan menggunakan proses baking adalah:

- Kondensor reflux digunakan untuk memanfaatkan kembali sisa anilin dan sulfat agar tidak terbuang begitu saja.

- Dilengkapi dengan propeller untuk kesempurnaan campuran.

- Sirkulasi udara dapat diatur dengan cirkulating fan.

- Dilengkapi dengan coil pemanas karena suhu diatur 100 – 150°C.

    Keburukan menggunakan proses baking adalah :

- Temperatur harus tetap dijaga 150°C karena itu diperlukan pengawas.

- Larutan asam sulfat bersifat korosif dapat merusak ketel.

- Ketel harus dilengkapi pompa vakum untuk memisahkan air yang ikut terbentuk selama reaksi.

Sumber : Riegels, Chemical Engineering Handbook

Beberapa sifat Asam Sulfanilat

A. Sifat Fisika :

1. Pada suhu kamar berbentuk kristal padat yang berwarna putih.
2. Merupakan golongan asam yang sangat kuat.
3. Memiliki sifat higroskopis yaitu mudah menyerap air untuk masuk ke dalam molekul-molekulnya.
4. Berat molekul : 173,19
5. Titik cair : 288°C
6. Titik didih : 172-187°C
7. Mudah larut dalam air panas dan pelarut polar lainnya

B. Sifat Kimia :

1. 
   
   Asam sulfanilat dapat dihidrolisa menghasilkan asam sulfat dan anilin

NH₂ SO₃H + H₂O NH₂ + H₂SO₄

Asam Sulfanilat Air Anilin Asam Sulfat

1. 
   Dengan basa akan membentuk garam, dan dapat bereaksi dengan asam nitrat menghasilkan p-nitro anilin

NH₂ SO₃H + HNO₃ NH₂ NO₂ + H₂SO₄

Asam Sulfanilat As. Nitrat p-nitro Anilin As. Sulfat

1. Dapat bereaksi dengan amida menghasilkan sulfanilamide.

    NH₂ SO₃H + R C NH₂ SO₃NH₂ + RCOOHNH₂

Asam Sulfanilat Amida Sulfanilamide As. Karboksilat

1. 
   Asam dulfanilat hampir mengalami reaksi ionisasi komplit (sempurna) dalam air.

            NH₂ SO₃H NH₂ SO₃ + H⁺

Asam Sulfanilat p-sulfit Anilin

Kegunaan asam sulfanilat :

1. Digunakan sebagai katalis dalam industri
2. Dapat digunakan sebagai detergent atau sebagai zat pengemulsi.
3. Sebagai zat pendamar ion
4. Sebagai zat perantara untuk dyes (bahan celup),pestisida ( untuk membunuh kuman).
5. Sebagai bahan dasar dalam industri farmasi

Asam sulfanilat sendiri pada dunia industri yang paling banyak adalah sebagai bahan baku pembuatan obat-obatan dalam industri farmasi. Asam sulfanilat merupakan sumber bahan obat-obatan sulfa yang bersifat sebagai antibacterial agen.

Pada tahun 1935, Domagk, seorang peneliti dari Jerman, adalah orang pertama yang meneliti nilai klinis dari protonsil yaitu suatu senyawa berwarna merah yang berasal dari pewarna azo. Para-aminobenzensulfanilat merupakan bagian yang efektif dari molekul protonsil. Senyawa ini disebut sebagai sulfanilat. Sulfanilat merupakan senyawa yang pertama dari kelompoknya yang digunakan secara meluas untuk percobaan klinis, dan ditemukan bahwa obat-obatan sulfanilat memang efektif untuk pengobatan penyakit hemolitic streptococcal dan infeksi staphylococcal. Dalam jangka waktu yang relatif singkat, obat-obatan yang berhubungan dengan sulfanilat disintesa dan dilakukan juga percobaan klinis. Obat-obat sintesa tersebut antara lain: sulfapyridine, sulfathiazole, sulfaguanidine, sulfadiazine, dan sulfamerazine. Obat-obatan ini bekerja dengan menghambat pertumbuhan bakteri bukan dengan membunuh organisme.

Walaupun sejumlah efek samping dari penggunaan obat-obatan sulfanilat ditemukan, sulfanilat memegang peranan yang penting dalam dunia pengobatan sebelum adanya antibiotika. Dalam beberapa tahun belakangan, penggunaan obat-obatan yang disebut sebagai obat sulfa tersebut telah hilang, tetapi untuk kasus-kasus tertentu obat sulfa masih digunakan sebagai antimikroba. Unuk masa sekarang, sulfanilat digunakan terutama untuk mengobati infeksi ringan pada saluran urin, termasuk prostatitis yang disebabkan oleh bakteri E. Coli. Obat sulfa juga pernah digunakan dalam pengobatan meningococcal meningitis dan disentri basil. Namun, setelah beberapa tahun, ketahanan basil penyebab penyakit terhadap obat pun meningkat sehingga obat menjadi kurang efektif.

Dalam beberapa tahun terakhir, telah diproduksi obat sulfa yang baru, diantaranya: trimethoprim-sulfamethoxazol. Obat ini telah meperluas pengobatan terhadap infeksi saluran urin yang berasal dari klebsiella, enterobacter dan proteus, selain E. Coli. Obat ini juga digunakan untuk pengobatan penyakit otitis akut pada anak-anak.

Sifat-sifat senyawa sulfanilat (bekerja secara cepat, dapat sinergis dengan kebanyakan obat-obatan, penyerapan yang sedikit, dan efektifitas lainnya) sangat bermanfaat. Sulfanilat efektif (yang bekerja secara cepat) meliputi sulfisoxazole, sulfadiazine, dan trisulfapyrimidine. Sedangkan sulfanilat menengah yang banyak digunakan adalah sulfamethoxazole.

Efek samping dari penggunaan sulfanilat diantaranya: dapat menimbulkan hiper-sensitivitas yang disebut ‘drug fever’, rasa mual dan muntah. Hal ini dapat terjadi akibat frekuensi pemakaian sulfanilat yang berlebih. Obat-obatan sulfa biasanya jug dapat menyebabkan anemia hemolitik, dan kernicterus (pada bayi) melalui air susu ibunya yang mengkonsumsi obat sulfa tersebut.