OPTIMIZATION OF 4-HYDROXYBENZOIC ACID GRAFTED CHITOSAN SYNTHESIS BY FIVE VARIATIONS DICARBOXYLIC ACIDS/H2O2 AS RADICAL INITIATORS AND BOX-BEHNKEN DESIGN

ZULFA MUNAWWAROH, Prof. Dr. Chairil Anwar; Muslih Anwar, S.Si., M.Sc.

2022 | Skripsi | S1 KIMIA

Pada metode cangkok radikal bebas, inisiator radikal merupakan komponen yang bertanggungjawab untuk menentukan keberhasilan proses sintesis. Lima variasi system redoks seperti asam suksinat (SA), asam maleat (MA), asam fumarat (FA), asam malat (MLA), dan asam tartarat (TA) yang dipasangkan dengan hidrogen peroksida telah digunakan dalam sintesis lima macam asam 4-hidroksibenzoat grafted kitosan (4HB-g-CS). Produk dioptimalisasi dengan Desain Box-Behnken (BBD) tiga variabel yang merupakan salah satu metode desain eksperimen respon permukaan. Kondisi optimal yang telah diperoleh selanjutnya digunakan dalam sintesis asam 4-hidroksisinamat grafted kitosan (4HC-g-CS). Ikatan yang terbentuk pada produk hasil sintesis yaitu amida primer dan amida sekunder. Inisiator radikal terbaik adalah SA/H2O2 dengan nilai total fenolat tertinggi sebesar 158.64 mg/g dibandingkan dengan produk lain dengan sumber pasangan hidrogen peroksida dengan asam dikarboksilat yang berbeda (MA, FA, MLA, dan TA) dan produk ini dapat larut pada semua rentang pH. Sementara kristalinitas, morfologi permukaan, viskositas, dan kestabilan termal produk memberikan informasi bahwa rantai utama kitosan (CS) telah terputus ketika proses reaksi oleh inisiator radikal. CS dan produk memiliki aktivitas antibakteri yang lebih tinggi pada bakteri Escherichia coli daripada bakteri Staphylococcus aureus. 4HB-g-CS memiliki aktivitas antioksidan yang lebih rendah dibandingkan 4HC-g-CS dan berbanding lurus dengan kandungan total fenolik produk. Pada analisis BBD, hasil optimal untuk setiap variabel eksperimen diprediksi untuk rasio mol 4HB: CS, rasio mol SA: CS, dan waktu sintesis yaitu 1.91, 2.17, dan 17.05 jam.

In the free radical grafting method, the radical initiator is a responsible material because it determines the success of the grafting reaction. Five different redox systems, including succinic acid (SA), maleic acid (MA), fumaric acid (FA), malic acid (MLA), and tartaric acid (TA) coupled with hydrogen peroxide, were used to prepare five 4-hydroxybenzoic acid grafted chitosan (4HB-g-CS) products. The grafted product was optimized using the three variable Box-Behnken Design (BBD), one of the response surface methodology experimental designs. Then, the optimal condition was used to synthesize 4-hydroxycinnamic acid grafted chitosan (4HC-g-CS). Based on this research, the grafting bonds are secondary and tertiary amide. SA/H2O2 was found to be the best radical initiator in the 4HB-g-CS grafting process, with the highest total phenolic of 158.64 mg/g when compared to other H2O2-coupled dicarboxylic acids (MA, FA, MLA, and TA), and it was soluble in all pH ranges. While crystallinity, surface morphology, viscosity, and thermal stability properties of the grafted products revealed that chitosan (CS) chain stacking being broken by the grafting reaction through the radical initiator. CS and the grafted products have higher antibacterial activity in Escherichia coli than in Staphylococcus aureus. 4HB-g-CS has lower antioxidant activity than 4HC-g-CS and is directly proportional to its total phenolic content. In the BBD analysis, the optimum result of the experimental variables range was predicted in 4HB: CS mole ratio, SA: CS mole ratio, and synthesis time of 1.91, 2.17, and 17.05 hours respectively.

Kata Kunci : 4-hydroxybenzoic acid, 4-hydroxycinnamic acid, chitosan, dicarboxylic acid, free radical, grafting