UJIAN AKHIR SEMESTER

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 cm􀀀1. Gugus hidroksil ini merupakan regang -OH terikat (dapat berikatan hidrogen), OH terikat terlihat pada bilangan gelombang 3450-3200 cm􀀀1 yang membentuk pita lebar dengan intensitas yang kuat. Adanya gugus hidroksil ini juga diperkuat dengan munculnya ulur -C-O- pada daerah 1272-1143 cm􀀀1. 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 cm􀀀1. Pita serapan pada bilangan gelombang 1606 cm􀀀1 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 cm􀀀1 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: