Kamis, 27 Desember 2012

UJIAN SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM


Nama :           Viona Rosalina
Nim     :           RRA1C110016
UJIAN AKHIR SEMESTER
MATA KULIAH       : KIMIA BAHAN ALAM
SKS                             : 2 SKS
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 :
Terpenoid didefinisikan sebagai produk alami yang strukturnya dibagi menjadi beberapa unit isoprene, karena itu senyawa ini disebut juga isoprenoid (C5H8).  Unit isoprene disusun atas asaetat melalui jalur asam mevalonat dan dihubungkan dengan rantai karbon yang mengandung 2 ikatan tak jenuh.
Secara umum biosintesa dari terpenoid dengan terjadinya 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.
Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis terpenoid adalah asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat.
      Senyawa yang dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalinat, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforialsi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasimenghasilkan  isopentenil (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi dimetil alil piropospat (DMAPP) oleh enzim isomeriasi. IPP sebagai unti isoprene aktif bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isoprene untuk menghasilkan terpenoid.
      Penggabungan ini terjadi karena serangan electron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan electron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat yang menghasilkan geranil.pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoid.
      Penggabungan selanjutnya antara satu unti IPP dan GPP dengan menaisme yang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoid. Senyawa diterpenoid diturunkan dari Geranil-Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu unti IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama. Mekanisme biosintesa senyawa terpenoid adalah sebagai berikut:
      


Gambar 2 Mekanisme Biosintesa Senyawa Terpenoid

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.
Faktor yang mempengaruhi agar dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak adalah seperti enzim yang terlibat pada proses biosintesis, serta metode isolasi dan pelarut yang dipakai harus sesuai.

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 :
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.
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. (Cresswell, 1982).
Misal :
a.       isolasi senyawa flavonoid 5,7,3’,4’,5’,-pentahidroksiflavan-3-ol atau gallokatekin dari ekstrak MeOH kulit batang Gluta renghas Linn

Gallokatekin diperoleh sebagai padatan amorf berwarna jingga, titik leleh 213-215oC terurai, uji FeCl3 memberikan warna hijau tua dan uji Mg-HCl negatif yang menunjukkan senyawa fenol , [α] D25 =+66,7 dalam aseton-air 1:1 v/v, UV(MeOH) λmaks nm (log ε) 272 (2,70) dan 306 (bh, 2,48), menunjukkan senyawa ini mempunyai kerangka flavan (Markham,1988). Analisis ini didukung oleh data spektrum IR yang tidak memperlihatkan serapan gugus karbonil di daerah 1650- 1700 cm-1. Data spektrum IR menunjukkan adanya serapan gugus hidroksi pada γmaks 3200-3400 cm-1,dan cincin benzen pada 1626, 1520, 1462 cm-1, sedangkan vibrasi ulur C-H alifatik ditandai dengan munculnya puncak serapan di daerah 2923 & 2852 cm-1.

b.      Isolasi dan identifikasi golongan Flavonoid daun dandang gendis
Analisis spektrum infra merah (Gambar 11) dengan metode pelet KBr pada F1 menunjukkan adanya beberapa gugus fungsi.Menurut Silverstein et al. (1986), pita-pita khas yang teramati dalam spectrum senyawaan fenol dihasilkan oleh vibrasi ulur O-H dan ulur C-O. Vibrasi ulur O-H dari F1 terlihat pada pita melebar di daerah 3550- 3200 cm-1 dengan puncak serapan 3408.52 cm-1. Vibrasi ini menunjukkan adanya gugus O-H yang membentuk ikatan hidrogen. Serapan pada bilangan gelombang 1167.05 cm-1 menunjukkan adanya gugus CO. Vibrasi ulur C-O dalam senyawaan fenol menghasilkan pita kuat di daerah 1260-1000 cm-1. Pita-pita khas yang menunjukkan adanya gugus C=O dihasilkan oleh vibrasi ulur C=O di daerah 1870-1540 cm-1. Spektrum infra merah F1 menunjukkan serapan pita ulur C=O pada 1715.72 cm-1. Serapan pada 1515.73 cm-1 menunjukkan C=C aromatik. Serapan pada bilangan gelombang 2927.36 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur C-H di dalam gugus C-H alifatik. Berdasarkan hasil analisis FTIR, F1 memiliki gugus fungsi O-H, C=O, C=C aromatik, C-H alifatik, dan C-O.
Hasil spectrum inframerah F1 memperlihatkan bahwa senyawa tersebut mempunyai gugus fungsi O-H, C=O, C-O, C=C aromatic, dan C-H alifatik.
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 :
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.
Menurut Harbone (1996) alkaloid dari tumbuhan bersifat basa sehingga untuk melarutkannya dapat dilakukan dengan alkohol yang bersifat asam lemah. Selain itu menurut Achamdi (1990) pemilihan pelarut berdasarkan pada selektifitas, mudah penanganannya, ekonomis dan ramah, lingkungan.
Beberapa pereaksi pengendapan digunakan untuk memisahlkan jenis alkaloid. Pereaksi sering didasarkan pada kesanggupan alkaloid untuk bergabung dengan logam yang memiliki berat atom tinggi seperti merkuri, bismuth, tungsen, atau jood. Pereaksi mayer mengandung kalium jodida dan merkuri klorida dan pereaksi Dragendorff mengandung bismut nitrat dan merkuri klorida dalam nitrit berair. Pereaksi Bouchardat mirip dengan pereaksi Wagner dan mengandung kalium jodida dan jood. Pereaksi asam silikotungstat menandung kompleks silikon dioksida dan tungsten trioksida. Berbagai pereaksi tersebut menunjukkan perbedaan yang besar dalam halsensitivitas terhadap gugus alkaloid yang berbeda. Ditilik dari popularitasnya, formulasi mayer kurang sensitif dibandingkan pereaksi wagner atau dragendorff.

Contoh isolasi alkaloid :
a.       Isolasi Senyawa Alkaloid Dari Ekstrak Metanol Daun Tumbuhan Jambu Keling
Isolasi senyawa dari daun Jambu keling (Eugenia cumini (L) Druce) dilakukan isolasi dengan menggunakanpelarut metanol . Ekstrakhasil maserasi diasankan dengan HCL (pH<2) ditambahkan NH4OH pekat diatur pH 9-13 , terbentuk endapan ,dikeringkan lalu diekstraksi dengan Khloroform ,dipisahkan diambil larutan,dipekatkanhingga diperoleh ekstrak kasar alkaloida , Lalu dianalisis secara khromatografi lapis tipis dan disolasi dengankhromatografi kolom menggunakan fasa diam silika gel 60 G Kemudian dielusi dengan metanol 100 %dandilanjutkan dengan campuran Metanol : Khloroform (`18 :2) – (v/v).
Kristal yang diperoleh berbentuk jarum Warna Kuning Kecoklatan dan direkristalisasi dengan metanol :Khloroform , titik lebur yang diperoleh 293 – 295 oC
Dan kristal yang diperoleh berbentuk jarum warna kuning kecoklatan dan direkristalisasi dengan metanol laludengan khloroform . jumlah kristal yang diperoleh banyaknya 59 mgram dan di identifikasi kristal dilakukandengan menggunakan spektroskopi Inframerah dan Resonansi Magnit Inti Proton (1H –NMR).
b.      Sebanyak 100 g serbuk daun binahong diekstrak secara maserasi menggunakan pelarut methanol dengan perbandingan 1:3 (b/v) selama 3x24 jam. Kemudian, hasil yang diperoleh disaring dengan penyaring Buchner, lalu diuapkan dengan evaporator Buchi, sehingga diperoleh ekstrak metanol kental. Selanjutnya, ekstrak metanol kental diekstrak cair-cair dengan pelarut petroleum eter (fraksi 40-60 hasil distilasi dari p.e. teknis) dengan perbandingan 1:1 (v/v), hingga diperoleh ekstrak metanol bebas minyak.
Ekstrak metanol bebas minyak diasamkan dengan asam klorida 2 N sampai tercapai pH 2. Kemudian diekstrak kembali dengan pelarut petroleum eter. Lalu, larutan HCl 2 N hasil ekstraksi tersebut dibasakan dengan larutan ammonium hidroksida sampai pH ~ 10. Selanjutnya, diekstrak dengan kloroform. Lapisan kloroform dipisahkan, lalu diuapkan sehingga diperoleh ekstrak alkaloid kasar (crude alkaloid).
c.       Isolasi senyawa alkaloida yang terdapat pada daun tumbuhan wungu (Graptophyllum pictum L.) dimaserasi dengan pelarut metanol. Ekstrak metanol yang diperoleh dipekatkan dengan alat rotari evaporator. Ekstrak pekat yang diperoleh diasamkan dengan asam asetat 2% sampai pH 3-4, lalu dibasakan dengan NH¬4OH pekat sampai pH 9-10. Fraksi basa ini kemudian diekstraksi partisi dengan butanol lalu dipekatkan. Fraksi basa yang mengandung alkaloida dipekatkan lalu dimasukkan kedalam kolom kromatografi yang telah diisi dengan adsorben silika Gel 60G dan selanjutnya dielusi dengan etil asetat : metanol (v/v) secara isokratik. Kristal yang diperoleh pada fraksi etil asetat : metanol (20 : 80v/v) sebanyak 2,07 gram, berbentuk jarum berwarna kuning dengan titik lebur 102o-105oC. Identifikasi kristal hasil isolasi, dilakukan dengan Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) dan Spekroskopi Resonansi Magnetik Inti Proton (1H-NMR). Dari data dan hasil analisis terhadap kristal isolasi serta membandingkannya dengan spectrum senyawa pembanding alkaloida, menunjukkan bahwa kristal adalah suatu senyawa alkaloida.

4.      keterkaitan diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan contohnya!
Jawab :
Keterkaitan antara biosintesis, metode isolasi dan juga penentuan struktru senyawa bahan sangat erat kaitannya dimana biosintesis merupakan pembentukan senyawa bahan alam yang terdapat dalam tumbuhan dimana prosesnya dibantu oleh enzim, senyawa tersebut dapat berupa flavonoid, alkaloid, steroid, terpenoid dan lain-lain. Manfaat senyawa bahan alam yang diperoleh dari hasil biosintesis tadi salah satunya untuk obat-obatan maka untuk memperoleh senyawa tersebut baik dari tumbuhan maupun makhluk hidup lainnya dilakukan isolasi dengan metode yang sesuai,  isolasi dilakukan berdasarkan sifat bahan alam tersebut Pada dasarnya isolasi senyawa kimia dari bahan alam itu adalah sebuah usaha bagaimana caranya memisahkan senyawa yang bercampur sehingga kita dapat menghasilkan senyawa tunggal yang murni dari hasil isolasi inilah kita dapat mengetahui struktur senyawa bahan alam atau nama senyawa bahan alam yang dihasilkan dari metode isolasi tersebut dengan menggunakan spektrum IR dan NMR.
Contonya :
Isolasi flavonoid
Rimpang temu ireng sebanyak 1 g dimasukkan dalam erlenmeyer dan ditambah etanol 25 mL, kemudian dipanaskan sampai mendidih dan dilanjutkan dengan penyaringan. Filtrat yang diperoleh diuapkan, sampai volume pelarut tinggal setengahnya. Adanya flavonoid diuji dengan
Shinoda Tes. Tahap selanjutnya adalah mengangin-anginkan rimpang temu ireng pada suhu kamar sampai kering. Rimpang kering dihaluskan, kemudian dimasukkan ke dalam alat ekstraktor Soxhlet. Ekstraksi dilakukan secara berturutan menggunakan pelarut petroleum eter, kloroform, n-butanol dan metanol masing-masing selama 8 jam. Hasil ekstraksi berupa ekstrak petroleum eter, kloroform, n-butanol dan metanol masing-masing dilakukan uji warna untuk flavonoid. Ekstrak yang positif mengandung flavonoid kernudian ditentukan adalah kloroform-etil asetat pada berbagai perbandingan volume. Sedangkan pada ekstrak nbutanol digunakan eluen etil asetat-metanol pada berbagai perbandingan volume. Ekstrak methanol tidak dicari eluen yang sesuai. Persiapan pertama kromatografi kolom adalah memanaskan silika gel pada suhu 1600C selama 3 jam kemudian didinginkan. Setelah dingin, silica dibuat bubur dan dimasukkan dalam kolom, lalu dibiarkan semalam. Ekstrak pekat dilarutkan dalam eluen yang kurang polar dan dimasukkan kolom menggunakan pipet. Sampel dibiarkan turun sampai permukaannya hampir “terbuka”, kemudian ditambah eluen pelan-pelan sampai mendapat eluen yang tidak berwarna pada permukaan penyerap. Langkah selanjutnya ditambah eluen, dengan laju elusi 20 tetes/menit. Setiap 2 mL eluat, ditampung dalam botol sampel. Untuk pembagian fraksi, masing-masing botol dianalisis secara fisika menggunakan sinar UV-VIS pada λ = 254 nm dan λ = 366 nm dan TLC, serta secara kimia menggunakan uji warna. Fraksi tunggal yang mempunyai harga Rf sama dan uji fisika serta kimia sama dikumpulkan, dan pelarutnya diuapkan. Selanjutnya dilakukan identifikasi struktur untuk menggunakan spektrofotometer UV-VIS, IR dan GC-MS.