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.