MATA KULIAH :
KIMIA BAHAN ALAM
SKS :
2
DOSEN : Dr. Syamsurizal, M.Si
WAKTU :
22-29 Desember 2012
PETUNJUK : Ujian ini open book. Tapi tidak diizinkan mencontek, bilamana
ditemukan, maka anda dinyatakan GAGAL. Jawaban anda diposting di bolg
masing-masing.
1. Jelaskan dalam jalur
biosintesis triterpenoid, identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat
menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.
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.
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.
4.
Jelaskan keterkaitan diantara
biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan
contohnya.
Jawaban
1.
Biosintesis
triterpenoid
· Selama penyusunan terpenoid,
dua unit isopren mengalami kondensasi antara kepala dan ekor. Terpenoid yang
tersusun atas 2 isopren membentuk senyawa golongan monoterpenoid (C10H16). Sesquiterpen (C15H24)
tersusun atas 3 unit isoprene, diterpenoid (C20H32)
tersusun atas 4 unit isoprene, sesterpen (C25H40)
tersusun atas 5 isopren, triterpenoid (C30H42) tersusun
atas 6 unit isopren, dan tetraterpen (C40H64) tersusun
atas 8 isopren.
TRITERPENOID
Triterpenoid dibiosintesis
dari 6 unit isopren, dan tersusun atas C30 asiklik yang merupakan prekursor
dari squalen. Perbedaan pembentukan
cincin (siklisasi) akan memberikan perbedaan
tipe dari terpenoid. Lebih dari 4000 terpenoid alami telah
diisolasi, dan lebih dari 40 kerangka dasar yang teridentifikasi. Triterpenoid terbagi atas 2 kelompok besar
yaitu tetrasiklik dan pentasiklik.
Pada biositesis selanjutnya,
dapat terjadi pengurangan jumlah atom C menjadi molekul dengan jumlah atom C kurang
dari 30. Sebagai contoh hádala pembentukan senyawa golongan steroid (C27). Banyak senyawa golongan triterpenoid bereaksi dengan gula membentuk
glikosida. Triterpenoid bebas merupakan
komponen penyusun resin, lateks, dan kutikula dari tanaman.
·
salah satu faktor yang mempengaruhi banyak atau sedikitnya jumlah atau
hasil dari terpenoid adalah faktor isolasi atau metode pemisahan. yang mana metode isolasi merupakn
faktor penting untuk menghasilkan jumlah atau hasil dari triterpenoid itu
sendiri. Metode
isolasi yang digunakan adalah metode ekstraksi soklhet karena dengan metode ini
paling banyak menghasilkan triterpenoi. Dimana soklhet adalah dengan metode penyarian
berulang-ulang dan pemanasan dengan menggunakan pelarut volatil. Prinsip kerja
dari soklhet berlangsung terus menerus hingga mendapatkan sari.
yang mana
dengan metode
perendaman dan pemanasan yang menyebabkan perbedaan tekanan menimbulkan
pecahnya dinding dan membran sel kemudian pemanasan yang terjadi
menimbulkan
penguapan dan pengembunan terjadi setelah melewati pendingin udara
sehingga uap
tersebut menempel pada dinding pipa dan terjadi serkulasi, serkulasi
berulang
inilah yang menyebabkan hasil dari ekstrak triterpenoid itu banyak.
biosintesis juga dapat mempengaruhi banyak atau sedikitnya dihasilkan
suatu senyawa.
biosintesis:
2.
Spektrum inframerah suatu
molekul adalah hasil transisi antara tingkat energi getaran yang berlainan.
Pancaran inframerah yang kerapatannya kurang dari 100 cm -1 (panjang gelombang
lebih daripada 100 μm) diserap oleh sebuah molekul organik dan diubah menjadi
putaran energi molekul. Spektrum IR
senyawa Quercetin hasil isolasi memberikan informasi adanya puncak serapan gugus
hidroksil pada bilangan gelombang 3369 cm1. Gugus hidroksil ini merupakan regang -OH terikat (dapat berikatan
hidrogen), OH terikat terlihat pada bilangan gelombang 3450-3200 cm1 yang membentuk pita lebar dengan intensitas yang kuat. Adanya
gugus hidroksil ini juga diperkuat dengan munculnya ulur -C-O- pada daerah
1272-1143 cm1.
Pita serapan pada bilangan gelombang 2956 cm? menunjukkan adanya regang - C-H
alifatik dan diperkuat dengan munculnya serapan pada 1498-1359 cm? menunjukkan
adanya ulur - C-H. Adanya regang -C=O karbonil ditunjukkan oleh serapan pada
bilangan gelombang 1658 cm1.
Pita serapan pada bilangan gelombang 1606 cm1 menunjukkan adanya regang -C=C-. Pita serapan pada bilangan
gelombang 1574 cm mengindikasikan bahwa senyawa hasil isolasi merupakan senyawa
aromatik, diperkuat dengan munculnya serapan pada bilangan gelombang 821 cm1 mengindikasikan adanya dua H yang bertetangga dalam cincin aromatik.
Spektrometri Resonansi Magnetik Inti (Nuclear Magnetic
Resonance, NMR) merupakan alat yang berguna pada penentuan struktur molekul
organik. Teknik ini memberikan informasi mengenai berbagai jenis atom hidrogen
dalam molekul. Struktur NMR memberikan informasi mengenai lingkungan kimia atom
hidrogen, jumlah atom hidrogen dalam setiap lingkungan dan struktur gugusan
yang berdekatan dengan setiap atom hidrogen.
Spektrum
NMR Xhanton
Spektrum 1H NMR 1,7-dihidroksi-3-
metoksi-4-(3metilbut-2-enil),6’,6’ – dimetilpirano (2’ , 3’ : 5,6) santon
menunjukkan adanya satu unit prenil pada [δH 3,59 (2H, d, J= 6,8), δH 5,22 (1H,
t, J=6,8), δH 1,88 (3H, s) dan δH 1,70 (3H, s)], Sinyal pada δH 3,92 (3H,s)
merupakan sinyal yang khas untuk proton metoksi. Hal ini ditunjang oleh Sinyal
pada spektrum 13C NMR pada 62,1 ppm merupakan sinyal yang khas untum C metoksi.
Selai itu juga terlihat sinyal pada δH 5,59 (1H, d, J=10,4) terkoupling orto
dengan proton pada δH 6,73 (1H, d, J=10,4) yang merupakan unit prenil lainnya
yang ditunjang oleh munculnya dua sinyal metil pada 1,48 (6H, s) yang berada
pada lingkungan sama, sinyal pada δH 5,67 (1H, s) dengan intensitas agak lebar
diduga merupakan proton hidroksi yang terikat pada cincin aromatik. Sinyal pada
δH 13,22 (1H, s) merupakan proton hidroksi yang berikatan hidrogen dengan gugus
karbonil yang posisinya peri terhadap gugus hidroksi tersebut. Sinyal ini khas
untuk inti santon. Pada daerah aromatik terlihat adanya 2 kelompok proton
aromatik yaitu pada δH 6,34 (1H, s) dan δH 7,60 (1H, s) merupakan sinyal dari
proton aromatik yang tidak saling terkoupling
3. seorang ahli farmasi Meissner pada tahun 1818 yang
menyatakan bahwa alkaloid adalah senyawa yang mirip dengan alkil (Hesse, 1981:
2). Pada tahun 1896 Meyer’s Conversations Lexicon menggembangkan definisi
alkaloid dari Meissner. Definisi Meyer’s Conversations Lexicon tentang alkaloid
adalah tanaman basa yang terdapat pada tanamantanaman tertentu dan sering
diketahui berdasarkan kemampuan fisiologinya yang baik, mengandung atom karbon,
hidrogen, nitrogen, oksigen serta kebanyakan mirip alkil (Hesse, 1981: 2). Alkaloid
bersifat basa dan sifat ini bergantung pada adanya pasangan elektron pada
nitrogen. Jika gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat
melepaskan elektron contoh gugus alkil, maka kesediaan elektron pada nitrogen
naik dan senyawa ini lebih bersifat basa. Bila gugus fungsional yang berdekatan
bersifat menarik elektron maka kesediaan pasangan elektron berkurang dan
pengaruh yang ditimbulkan alkaloid dapat bersifat netral atau bahkan sedikit
asam (Sastrohamidjojo, 1996: 209).
Jadi
kesimpulannya adalah Kebanyakan alkaloid bersifat basa. Sifat tersebut tergantung
pada adanya pasangan elektron pada nitrogen.Jika gugus fungsional yang
berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan elektron, sebagai contoh; gugus
alkil, maka ketersediaan elektron pada nitrogen naik dan senyawa lebih bersifat
basa. Hingga trietilamin lebih basa daripada dietilamin dan senyawa dietilamin
lebih basa daripada etilamin. Sebaliknya, bila gugus fungsional yang berdekatan
bersifat menarik elektron (contoh; gugus karbonil), maka ketersediaan pasangan
elektron berkurang dan pengaruh yang ditimbulkan alkaloid dapat bersifat netral
atau bahkan sedikit asam. Contoh ; senyawa yang mengandung gugus amida.
·
Kebasaan alkaloid menyebabkan senyawa tersebut sangat mudah
mengalami dekomposisi, terutama oleh panas dan sinar dengan adanya oksigen. Hasil
dari reaksi ini sering berupa N-oksida. Dekomposisi alkaloid selama atau
setelah isolasi dapat menimbulkan berbagai persoalan jika penyimpanan
berlangsung dalam waktu yang lama. Pembentukan garam dengan senyawa organik
(tartarat, sitrat) atau anorganik (asam hidroklorida atau sulfat) sering
mencegah dekomposisi. Itulah sebabnya dalam perdagangan alkaloid lazim berada
dalam bentuk garamnya.
·
Pada tanaman, terutama
pada biji dan daun banyak mengandung lemak dan lilin yang bersifat sangat
non-polar, yang dapat menimbulkan terbentuknya emulsi, maka langkah awal
diperlukan pemisahan lemak dengan petrolium eter. Kebanyakan alkaloid tidak
larut dalam petrolium eter kemudian diperlukan penambahan asam berair untuk
mengikat alkaloid sebagai garamnya. Bahan tanaman diekstraksi dengan air,
etanol, metanol, alkohol berair atau dengan larutan alkohol berair yang
diasamkan (Sastrohamidjojo, 1996: 215). Beberapa penelitian pada umumnya
menggunakan pelarut metanol untuk mengekstrak senyawa alkaloid (Anonymous,
2007a: 2), sifat metanol yang cenderung polar dan sedikit non polar sesuai
dengan sifat alkaloid yang polar dan beberapa ada yang cenderung non polar.
contohnya:
-
Isolasi
alkaloid daribiji
alpukat
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.
-
Isolasi
alkaloid daridauntembakau
Dauntembakaukeringwarnacoklat
tua yang telah dirajang tipis.
Daun tembakau kering tersebut diekstraksi dengan menggunakan pelarut metanol Ekstrakdievaporasiselama2jammenggunakanevaporator. Ekstrak diasamkan denganH2SO4 2M sebanyak 25mLdan
diadukdenganmagnetik stirer. Larutanyangterjadi diekstrakdenganmenggunakankloroform25mLsebanyak3kaliEktrakdibasakandenganNH4OH2Mbertetes-
tetes. Larutandiektraklagi dengankloroform25
mLsebanyak3kali.
-
Isolasi
Alkaloid padasirihmerah
Simplisia
sirih merah yaitu dengan merebus se-banyak 3 – 4 potongan rajangan dengan satu
gelas air sampai men-didih. Setelah mendidih, rebusan ter-sebut disaring dan
didinginkan. Penggunaan sirih merah dapat dilakukan selain dalam bentuk
sim-plisia juga dalam bentuk teh, serbuk, dan ekstrak kapsul.
4. Secara tradisonal kimia bahan alam berhubungan dengan
isolasi,sintesis dan penentuan struktur. Ketiga hal tersebut sangat berkaitan,
dimana biosintesis,isolasi dan penentuan struktur berfungsi untuk mengetahui
senyawa-senyawa organik atau senyawa-senyawa alam bioaktif yang berasal dari
sumber alam hayati. Dari biosintesis (Biogenetik) kita dapat mengetahui
bagaimana suatu senyawa dihasilkan dengan memprediksikan proses sintesisnya
(laju biosintesis) di alam melalui logika reaksi organik. Isolasi merupakan
suatu metode pemisahan senyawa bahan
alam yang terdapat dalam senyawa lain (simplisia), isolasi suatu senyawa bahan
alam dapat dilakukan dengan metode ekstraksi,yaitu seperti destilasi,soklhetasi
dan lain-lain. Dari hasil isolasi yang dapat diidentifikasi suatu senyawa
dengan menggunakan beberapa metode,yaitu identifikasi dengan metode KLT,
spektrum UV-Vis, spektrum IR,dan lain-lain. Misalnya identifikasi dengan
spektrum FT-IR, dapat dilakukan penentuan struktur dengan melihat serapan
cahaya oleh molekul pada daerah spektrum FT-IR.
Contohnya:
Untuk
mengisolasi senyawa antosianin, metode yang biasa digunakan adalah
mengekstraksi jaringan segar dengan cara maserasi dalam alkohol yang mempunyai
titik didih yang rendah dan mengandung asam (1% HCl). Pelarut organik yang
biasa digunakan adalah metanol. Hal ini karena metanol merupakan senyawa yang
polar sehingga pigmen antosianin dapat mudah larut, selain itu titik didihnya
yang relatif rendah 65° C, sehingga memudahkan dalam pemekatan ekstrak.
Antosianin merupakan senyawa yang tidak stabil di dalam larutan netral atau
basa, sehingga ekstraksi dilakukan pada kondisi asam. Jadi penambahan HCl dalam
metanol dimaksudkan untuk menjaga agar kondisi media asam (Arisandi, 2001).
Untuk
antosianin diperlukan HCl 0,4 M dalam metanol. Spektrum khas flavonoid terdiri
atas dua maksimal pada rentang 240-285 nm (pita II) dan 300-550 (pita I).
Rentangan serapan spektrum untuk antosianin dan antosianidin adalah 270-280 nm
(pita II) dan 465-560 nm pada pita I (Markham, 1988). Sedangkan menurut
Harborne (1996) jangka spektrum tampak dari antosianin adalah 475 sampai 550
nm.
Pada spektrum
FTIR menunjukkan bahwa isolat 1 kemungkinan mengandung beberapa gugus fungsi
seperti –OH yang ditunjukkan oleh serapan tajam pada daerah 3431,13 cm-1 yang
didukung juga oleh munculnya serapan pada bilangan gelombang 1055,95 cm-1
untuk ikatan –C-O alkohol. Serapan ikatan rangkap –C=C aromatik ditunjukkan
oleh serapan tajam pada bilangan gelombang 1633,59 cm-1 yang didukung juga oleh
munculnya serapan pada bilangan gelombang 1473,51 cm-1. Berdasarkan hasil
kromatogram serta spectrum UV-Vis dan spektrum FTIR disimpulkan bahwa struktur
senyawa antosianin yang diduga untuk isolat 1 adalah sebagai berikut: