NAMA :
DWI HERMAWAN
NIM
:
A1C110022
MATA KULIAH : KIMIA BAHAN ALAM
SKS
: 2
DOSEN
: Dr. Syamsurizal, M.Si
WAKTU
: 22-29 Desember 2012
1). Jelaskan dalam jalur biosintesis triterpenoid,
identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya
triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.
Jawab :
Sebelum
membahas faktornya, berikut saya menemukan biosintesis triterpenoid, yang
dijelaskan dalam blog itu.
skema biosintesis terpenoid http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/reaction/terp/triterp.html
Triterpenoid adalah senyawa yang kerangka karbonnya
berasal dari enam satuan (unit) isoprena dan secara biosintesis diturunkan dari
hidrokarbon C30 asiklik, yaitu skualena.
Lebih dari 4000 jenis triterpenoid telah diisolasi
dengan lebih dari 40 jenis kerangka dasar yang sudah dikenal dan pada
prinsipnya merupakan proses siklisasi dari skualen. Senyawa ini berupa senyawa
tak berwarna, berbentuk kristal, sering kali bertitik leleh tinggi dan aktif
optik (Harbone, 1987).
Triterpenoid terdiri dari kerangka dengan 3 siklik 6
yang bergabung dengan siklik 5 atau berupaka 4 siklik 6 yang mempunyai gugus
fungsi pada siklik tertentu. Sedangkan penamaan lebih disederhanakan dengan
memberikan penomoran pada tiap atom karbon, sehingga memudahkan dalam penentuan
substituen pada masing-masing atom karbon. Struktur terpenoida yang bermacam
ragam itu timbul sebagai akibat dari reaksi-reaksi sekunder berikutnya seperti
hidrolisa, isomerisasi, oksidasi, reduksi dan siklisasi atas geranil-,
farnesil- dan geranil-geranil pirofosfat.
Triterpenoid tersebar luas dalam damar, gabus dan
kutin tumbuhan. Damar adalah asam triterpenoid yang sering bersama-sama dengan
gom polisakarida dalam damar gom. Triterpenoid alkohol juga terdapat bebas dan
sebagai glikosida. Triterpenoid asiklik yang penting hanya hidrokarbon skualena
yang diisolasi untuk pertama kali dari minyak hati ikan hiu tetapi juga
ditemukan dalam beberapa malam epikutikula dan minyak nabati (minyak zaitun).
Senyawa triterpenoid yang paling dikenal seperti lanosterol yang terdapat dalam
lemak wol, khamir dan beberapa senyawa tumbuhan tinggi. Triterpenoid
tetrasiklik seperti alkohol eufol dari euphorbia sp dan asam elemi dari
canarium commune.
Triterpenoid yang terpenting ialah triterpenoid
pentasiklik. Senyawa ini ditemukan
dalam
tumbuhan seprimitif sphagnum tetapi yang paling umum adalah pada tumbuhan
berbiji, bebas dan glikosida. Triterpenoid nonglikosida sering ditemukan
sebagai ekskresi dan dalam kutikula bekerja sebagai pelindung atau menimbulkan
ketahanan terhadap air.
Beberapa
macam aktivitas fisiologi dari triterpenoid yang merupakan komponen aktif dari
tumbuhan telah digunakan sebagai tumbuhan obat untk penyakit diabetes, gangguan
menstruasi, patukan ular, gangguan kulit, kerusakan hati dan malaria.
Turunan dari skualena adalah steroid yang kerangka
dasarnya mempunyai empat cincin sebagai berikut:
Triterpenoid mempunyai rasa yang sangat pahit terutama
terdapat dalam tumbuhan Rutaceae, Meliceae dan Simaroubeaceae seperti limonin
dalam buah jeruk (digolongkan juga alkaloid karena rasa pahitnya) dan
kukurbitasin D dalam tumbuhan Cucurbitaceae dan diosgonin. Dalam bentuk getah
triterpenoid terdapat dalam tumbuhan Euphorbia dan Havea.
Steroid pada
umumnya adalah merupakan hormone (zat pemacu) seperti pada empedu dan
reproduksi hewan dan manusia. Belakangan dikethui banyak juga tumbuhan yang
mengandung steroid sperti Aramanthus alfalfa, Medicago sativa dan akar Polygala
senega. Pada umumnya steroid mengandung gugus fungsional alkena dan alcohol
dengan beberapa contoh berikut ini :
Secara umum
biosintesa dari terpenoid terjadi 3 reaksi dasar yaitu:
1.
Pembentukan isoprene aktif berasal dari asam asetat
melalui asam mevalonat.
2.
Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene akan
membentuk mono-,seskui-, di-. sester-, dan poli-terpenoid.
3.
Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20
menghasilkan triterpenoid dan steroid.
Faktor lainnya
juga banyak yang mempengaruhi biosintesis dari terpenoid ini. Diantaranya
pelarut, dan lainnya.
2).
Jelaskan dalam penentuan struktur flavonoid, kekhasan signal dan intensitas
serapan dengan menggunakan spektrum IR dan NMR. Berikan dengan contoh
sekurang-kurangnya dua struktur yang berbeda !
Jawab :
Bagaimana sebuah spektrum infra-merah terbentuk
Anda mungkin tahu bahwa cahaya
yang bisa kita lihat itu terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan
frekwensi yang berbeda-beda, setiap frekwensi tersebut bisa dilihat sebagai
warna yang berbeda. Radiasi Infra-merah juga merupakan gelombang dengan
frekwensi yang berkesinambungan, hanya saja mata kita tidak bisa melihat
mereka.
Jika anda menyinari sebuah
senyawa organik dengan sinar infra-merah yang mempunyai frekwensi tertentu,
anda akan mendapatkan bahwa beberapa frekwensi tersebut diserap oleh senyawa
tersebut. Sebuah alat pendetektor yang diletakkan di sisi lain senyawa tersebut
akan menunjukkan bahwa beberapa frekwensi melewati senyawa tesebut tanpa
diserap sama sekali, tapi frekwensi lainnya banyak diserap.
Berapa banyak frekwensi
tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai ‘persentasi
transmitasi’ (percentage transmittance)
Persentasi transmitasi dengan
nilai 100 berarti semua frekwensi dapat melewati senyawa tersebut tanpa diserap
sama sekali. Pada kenyataannya, itu tidak pernah terjadi, selalu akan ada
penyerapan, walaupun kecil, mungkin transmitasi sebesar 95% adalah yang terbaik
yang bisa anda peroleh.
Transmitasi sebesar 5%
mempunyai arti bahwa hampir semua frekwensi tersebut diserap oleh senyawa itu.
Tingginya penyerapan seperti ini akan membuat kita mengerti tentang
ikatan-ikatan yang ada dalam senyawa tersebut.
Bagaimana bentuk sebuah spektrum Infra-merah
Grafik di bawah ini menunjukkan bagaimana nilai persentasi
transmitasi berubah jika frekwensi dari radiasi Infra-merah yang diberikan itu
dirubah
Catatan: spektrum Infra-merah pada halaman ini dibuat berdasarkan data
yang diambil dari Spectral Data Base for Organic Compounds (SDBS) di National
Institute of Materials and Chemical Research di Jepang.Ada kemungkinan bahwa kesalahan-kesalahan kecil mungkin timbul dalam proses perubahan dari data tersebut untuk digunakan dalam situs ini, tapi itu tidak akan mempengaruhi argument ini sedikitpun.
Hal lainnya yang perlu diperhatikan adalah pergantian skala pada sumbu horizontal bagian tengah. Anda akan melihat bahwa ada spektrum infra-merah yang mempunyai skala yang sama dari awal-akhir, ada juga spektrum yang skalanya berubah pada nilai sekitar 2000 cm-1, dan walaupun jarang, ada juga yang berubah lagi pada skala sekitar 1000 cm-1.
Hal-hal diatas bukanlah masalah yang besar, karena pada waktu kita ingin mengartikan spektrum infra-merah, anda hanya perlu hari-hati dalam membaca skala pada sumbu horizontal.
Apa yang menyebabkan beberapa frekwensi itu terserap?
Setiap frekwensi sinar (termasuk infra-merah) mempunyai energi tertentu. Apabila frekwensi tertentu diserap ketika melewati sebuah senyawa tersebut diselidiki, maka pasti energi dari frekwensi tersebut ditransfer ke senyawa tersebut.
Energi pada radiasi infra-merah sebanding dengan energi yang timbul pada getaran-getaran ikatan.
Pergerakan ikatan
Pada ikatan kovalent, atom-atom tidak disatukan oleh ikatan yang kaku, kedua atom berikatan karena kedua inti atom tersebut terikat pada pasangan elektron yang sama. Kedua inti atom tersebut dapat bergetar maju-mundur dan depan-belakang, atau menjauhi masing-masing, dalam posisi yang memungkinkan.
Energi yang terlibat pada getaran ini tergantung pada hal-hal seperti jarak ikatan tersebut, massa kedua atom. Ini berarti bahwa setiap jenis ikatan akan bergetar dengan cara yang berbeda pula, yang melibatkan energi dengan jumlah yang berbeda-beda pula.
Ikatan-ikatan selalu bergetar, tapi jika anda menyinarkan energi dengan jumlah yang tepat sama dengan yang dipunyai ikatan tersebut, anda bisa membuat getaran-getaran itu ke tingkat yang lebih tinggi. Jumlah energi yang diperlukan untuk melakukan ini tergantung pada ikatan masing-masing, karenanya setiap ikatan-ikatan yang berbeda, akan menyerap frekwensi (energi) infra-merah yang berbeda-beda pula.
Pembelokan ikatan
Tidak hanya bergerak, ikatan-ikatan juga dapat berbelok.
Sekali lagi, ikatan-ikatan akan selalu bergetar seperti ini setiap saat dan jika anda menyinari ikatan itu dengan jumlah energy yang tepat, maka anda bisa membuat getaran itu ke tingkat yang lebih tinggi. Karena energi yang terlibat pada pembelokan ini juga berbeda-beda pada setiap jenis ikatan, maka setiap jenis ikatan akan menyerap sinar infra-merah dengan frekwensi yang berbeda-beda pula untuk membuatnya meloncat ke tingkat yang lebih tinggi.
Contoh sebuah spektrum infra-merah yang umum:
Catatan: spektrum Infra-merah pada halaman ini dibuat berdasarkan data yang diambil dari Spectral Data Base for Organic Compounds (SDBS) di National Institute of Materials and Chemical Research di Jepang.
Setiap lembah yang dilihat pada grafik diatas adalah karena energy diserap dari frekwensi tertentu sebuah radiasi infra-merah yang digunakan untuk mengaktivasikan ikatan-ikatan dalam molekul itu kepada tingkat getaran yang lebih tinggi- baik pergerakan maupun pembelokan.
Beberapa lembah dapat digunakan dengan mudah untuk mengidentifikasi ikatan tertentu dalam sebuah molekul. Sebagai contoh: lembah besar yang terdapat pada sebelah kiri dari spektrum diatas digunakan untuk mengindentifikasi keberadaan ikatan oksigen-hidrogen dalam group -OH.
Daerah di sebelah kanan diagram (sekitar 1000-1500 cm-1) biasanya mempunyai penyerapan yang sangat beragam dan bermacam-macam. Ini adalah karena semua sifat pembelokan getaran-getaran dalam molekul tersebut. Daerah ini biasanya disebut ‘Daerah sidik jari’
Akan jauh lebih sulit untuk membedakan ikatan-ikatan tertentu dalam area ini daripada dalam area yang lebih ‘bersih’ yang berada dalam area dengan nomor gelombang yang lebih besar. Hal penting dalam area sidik jari ini adalah setiap senyawa yang berbeda menghasilkan pola lembah yang berbeda-beda pada spektrum bagian ini.
Menggunakan area sidik jari
Bedakanlah spektrum infra-merah 1-propanol dan 2-propanol. Kedua senyawa ini mempunyai jenis dan jumlah ikatan yang sama persis. Kedua senyawa ini menghasilkan lembah yang sama pada area sekitar 3000 cm-1, tapi coba bedakan lagi pada daerah antara 1500-500 cm-1.
Pola pada daerah sidik jari sangat berbeda satu dengan yang lain, karenanya hal ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi senyawa tersebut.
Jadi, .untuk mengetahui secara jelas sebuah senyawa yang ingin diketahui, gunakanlah spektrum infra-merah untuk mengetahui ‘jati diri’ senyawa tersebut dengan mencari penyerapan-penyerapan sinar oleh ikatan-ikatan tertentu. Dengan begitu, anda akan tahu bahwa, untuk contoh, bahwa senyawa tersebut adalah alkohol karena ia mempunyai sebuah group -OH.
SPEKTRUM NMR
Resonansi Magnetik Inti (NMR) spektroskopi adalah alat yang tersedia untuk menentukan struktur senyawa organik. Teknik ini bergantung pada kemampuan inti atom berperilaku seperti sebuah magnet kecil dan menyesuaikan diri dengan medan magnet eksternal. Biasanya dihunakan untuk mengidentifikasi atau menjelaskan informasi struktur rinci tentang senyawa kimia. Sebagai contoh:
§
Menentukan kemurnian obat-obatan.
§
Mengidentifikasi kontaminan dalam makanan,
kosmetik, atau obat-obatan
§
Membantu ahli kimia penelitian menemukan apakah
reaksi kimia telah terjadi di situs yang benar pada molekul
§
Mengidentifikasi obat disita oleh polisi dan
agen bea cukai
§
Memeriksa struktur plastik, untuk memastikan
mereka akan memiliki sifat yang diinginkan
Contoh dari spektrum NMR :http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.scielo.br/img/revistas/pab/v42n7/01f1.gif&imgrefurl=http://www.scielo.br/scielo.php%3Fpid%3DS0100-204X2007000700001%26script%3Dsci_arttext&usg=__ucknpC3xRB4gHko67L1VRGCv-bw=&h=696&w=752&sz=58&hl=id&start=1&sig2=O35q6y57JWue4vE7xjU4cw&zoom=1&tbnid=EB9mBH_lgaiJVM:&tbnh=131&tbnw=141&ei=ssDbUNTrO8HhrAfgw4H4DQ&um=1&itbs=1
3).
Dalam isolasi alkaloid, pada tahap awal dibutuhkan kondisi asam atau basa.
Jelaskan dasar penggunaan reagen tersebut, dan berikan contohnya
sekurang-kurangnya tiga macam alkaloid !
Jawab :
Penggunaaan
asam atau basa, pada isolasi senyawa alkaloid, memungkinkan untuk mengaktifkan
gugus fungsi yang ada apada alkaloid.
sebagai contoh :
sebagai contoh :
a) Isolasi senyawa alkaloida yang
terdapat pada biji tumbuhan mahoni (Swietenia mahogani Jacq.) dilakukan dengan
teknik maserasi dengan pelarut methanol. Ekstrak metanol yang dihasilkan dipekatkan
kemudian di ekstraksi partisi dengan n-heksana, kemudian diasamkan dengan HCl
2M sampai pH=2. dibasakan dengan Na2CO3 5% sampai pH = 8-9 kemudian diekstraksi
partisi dengan dietil eter,lalu dipekatkan. Ekstrak pekat dietil yang merupakan
alkaloida total dianalisis KLT lalu dipisahkan dengan kolom kromatografi dengan
eluen kloroform : metanol ( 70:30 ) v/v yang menghasilkan kristal berwarna
kuning pucat pada fraksi 10-15 dengan Rf=0,74 sebanyak 2,008 g dengan titik
lebur 92-94 oC dan pada fraksi 18-20 dengan Rf=0,70 sebanyak 0,731 g dengan
titik lebur 83-85 oC. Kristal tersebut dianalisis dengan menggunakan
spektroskopi Infra Merah dan Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti Proton.
b) Isolasi
Alkaloid dari Batang Kayu Ni (Berberis Fortunei Lindl)
Kandungan Kimia
Hasil :
Isolat berwarna kuning terang Rf 0,22 dengan gugus –OH, ikatan C=C aromatik, C-N, dan C-O. Isolat diduga sebagai turunan berberin.
Hasil :
Isolat berwarna kuning terang Rf 0,22 dengan gugus –OH, ikatan C=C aromatik, C-N, dan C-O. Isolat diduga sebagai turunan berberin.
Isolasi
Ekstraksi dilakukan secara refluks sebanyak delapan
kali dengan etanol dan dipekatkan dengan penguap putar vakum. Ekstrak dipantau
secara KLT dengan fase diam silika gel GF254 dan pengembang
n-propanol-asam format-air (90:1:9). Fraksinasi secara ekstraksi cair-cair
menggunakan metode asam basa. Ekstrak diasamkan, diekstraksi dengan klorofom.
Fraksi air dibasakan, diekstraksi dengan kloroform diperoleh fraksi kloroform 2
dan fraksi air. Setiap fraksi dipantau dengan KLT dengan pengembang
n-propanol-asam format-air (90:1:9), terlihat senyawa yang diduga sebagai
berberin pada fraksi kloroform 1 dan 2.
c)
Isolasi Alkaloid dari Biji Alpukat (Persea
americana Mill.)
Isolasi
Simplisia biji alpukat setelah diekstraksi sinambung
dengan pelarut n-heksana dan etanol menggunakan alat Soxhlet, diekstraksi
cair-cair berdasarkan perbedaan keasaman dan kebasaan. Isolat dari fraksi
dimurnikan dengan kromatografi lapis tipis (KLT) preparatif kemudian
direkristalisasi Kromatogram KLT dua dimensi isolat menunjukkan satu bercak
yang bereaksi dengan penampak bercak Dragendorff. Isolat yang merupakan
alkaloid ini menunjukkan serapan maksimum pada panjang gelombang 203, 219 dan
225 nm. Spektrum inframerahnya menunjukkan adanya gugus N-H, C-N, CH2
dan CH3 dan memiliki jarak lebur 64,1 – 65,9oC.
4).
Jelaskan keterkaitan diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan
struktur senyawa bahan alam . Berikan contohny !
Jawab :
Biosintesis
merupakan suatu hal yang penting dalam mengidentifikasi suatu senyawa bahan
alam, Biosintesis merupakan pembentukkan molekul alami yang terjadi di dalam
sel dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, melalui reaksi
endeorganik. Sedangkan jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau
proses yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang
sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat
kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis
yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur
pembentukkan metabolit tertentu yang tidak identik (fenomena “vikarias:-Ras
Kimia).
Pada
dasarnya isolasi senyawa kimia dari bahan alam itu adalah sebuah usaha
bagaimana caranya memisahkan senyawa yang bercampur sehingga kita dapat
menghasilkan senayawa tunggal yang murni. Kita ambil saja sebuah contoh,
bagaimana cara mengisolasi senyawa dari tumbuhan. Tumbuhan itu mengandung
ribuan senyawa, baik yang dikategorikan sebagai metabolit primer ataupun
metabolit sekunder. Biasanya proses isolasi senyawa dari bahan alami ni
mentargetkan untuk mengisolasi senyawa metabolit sekunder, karena senyawa
metabolit sekunder diyakini dan telah terbukti dapat memberikan manfaat bagi
terhadap kehidupan manusia. Antaralain manfaatnya adalah dalam bidang
pertanian, kesehatan, pangan kosmetik dll.
Misalkan suatu ketika anda menemukan ataupun mendapatkan informasi tentang sebuah tumbuhan yang bisa digunakan dalam pengobatan suatu penyakit tertentu. Tentu saja tumbuhan tersebut bisa memberikan efek karena ada sesuatu yang dikandungnya. Bagaimana cara kita mengetahui apa jenis senyawa yang dikandung oleh tumbuhan tersebut yang dapat memberikan efek farmakologis itu? Salah satu caranya adalah dengan cara mengisolasi senyawa kimia yang terdapat dalam tumbuhan tersebut dan kemudian mengujikan aktivitas farmakologisnya. Apakah semua senyawa yang terdapat dalam tumbuhan itu bisa diisolasi? Jawabnya adalah tidak mungkin. Karena terdapat jutaan senyawa dalam tumbuhan tersebut, dan biasanya yang memberikan efek farmakologis itu adalah senyawa-senyawa yang persentasenya didalam tumbuhan itu besar, dan bisanya juga memang senyawa-senyawa ini yang mudah diisolasi.
Misalkan suatu ketika anda menemukan ataupun mendapatkan informasi tentang sebuah tumbuhan yang bisa digunakan dalam pengobatan suatu penyakit tertentu. Tentu saja tumbuhan tersebut bisa memberikan efek karena ada sesuatu yang dikandungnya. Bagaimana cara kita mengetahui apa jenis senyawa yang dikandung oleh tumbuhan tersebut yang dapat memberikan efek farmakologis itu? Salah satu caranya adalah dengan cara mengisolasi senyawa kimia yang terdapat dalam tumbuhan tersebut dan kemudian mengujikan aktivitas farmakologisnya. Apakah semua senyawa yang terdapat dalam tumbuhan itu bisa diisolasi? Jawabnya adalah tidak mungkin. Karena terdapat jutaan senyawa dalam tumbuhan tersebut, dan biasanya yang memberikan efek farmakologis itu adalah senyawa-senyawa yang persentasenya didalam tumbuhan itu besar, dan bisanya juga memang senyawa-senyawa ini yang mudah diisolasi.
Bagaimana
cara isolasi senyawa kimia dari Tumbuhan? Secara garis besarnya tahapan dalam
isolasi senyawa dari bahan alam adalah sbb:
- Melakukan ekstraksi dengan menggunakan pelarut organik.
- Melakukan pemisahan dengan berbagai metoda kromatografi antara lain menggunakan metoda partisi, kromatografi kolom, Kromatografi planar, kromatografi radial, HPLC dll.
- Elusidasi struktur senyawa yang telah diisolasi dengan menggunakan berbagai metoda spectroskopi seperti Inframerah, spektum massa, NMR dll
- Ujikan aktivitas farmakologis senyawa yang telah berhasil diisolasi
Jadi, keterkaitan
diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam
sangat keterkaitan, yaitu biosintesis mengetahui kita bagaimana struktur bisa
terbentuk, setelah itu struktur di isolasi, setelah di isolasi, di tentukan
strukturnya dengan IR, massa maupun NMR.
Contohnya
:
Kafein.
Kafein.
Isolasi kafein
- Ditimbang sampel yang digiling halus dan lolos ayakan 1,14 mm sebanyak 10 gram, kemudian dimasukkan ke dalam labu leher tiga.
- Ke dalam labu leher tiga tersebut kemudian ditambahkan etil asetat hingga mencapai volume total 500 ml.
- Peralatan ekstraksi dirangkai kemudian dilakukan ekstraksi
- Setelah ekstraksi selesai, sampel diambil untuk kemudian dihilangkan sisa pelarutnya dengan dikeringkan menggunakan oven pada suhu 80oC.
Setelah di
isolasi baru lah ditentukan strukturnya dengan menggunakan spektroskopi.