UJIAN SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

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.      Terpenoid merupakan senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari enam satuan isoprena dan secara biosintesis diturunkan dari hidrokarbon c₃₀ siklik yaitu skualena. Biosintesis triterpenoid pada prinsipnya merupakan proses siklisisasi dari skualen.

Secara umum biosintesa dari terpenoid dengan terjadinya 3 reaksi dasar, yaitu:

·         Pembentukan isoprene aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.

·      Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene akan membentuk mono-, seskui-, di-. Sester-, dan poli-terpenoid.

·         Penggabungan ekor dan ekor dari unit c-15 atau c-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid.

Jalur pada biosentesi triterpenoid bermula dari asetil Koenzim A melakukan kodensasi jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagai mana ditemukan pada asam mevalinat, dan terjadi reaksi selanjutnya berupa reaksi fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan isopentenil piroposfat (IPP)  yang selanjutnyaa berisomerisasi menjadi dimetil alil pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerasi.
IPP yang dimana merupakan unit isopern aktif bergabung dengan DMAPP antara kepala dan ekor ini terjadi disebabkan oleh serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion piro fosfat yang menghasilkan geranil. Setelah itu maka terbentuklah aqualane triterpenoid yang mana mengalami penataan struktur.

Banyak atau sedikitnya triterpenoid yang di hasilkan itu tergantung dari proses isolasinya dimana metode isolasi merupakn faktor penting untuk menghasilkan jumlah atau hasil dari triterpenoid itu sendiri. Untuk menghasilkan senyawa triterpenoid maka digunakan metode solketasi. Proses ekstraksi ini menggunakan alat soklet dimana prinsip dari metode sokletasi ini adalah penyarian yang dilakukan secara berulang- ulang dengan menggunakan pelarut yang volatil ( mudah   menguap). Proses ini selesai apabila telah terjadi 6 kali siklus, sehingga menghasilkan senyawa triterpenoid yang lebih banyak. Selain itu, adanya modifikasi struktur skualen, dan enzim yang berperan dalam proses biosintesis juga mempengaruhi dihasilkannya triterpenoid dengan kkuantitas dalam jumlah banyak

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. 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.

Contohnya :

Spectrum IR dari senyawa xantone

Spektrum IR senyawa α-mangostin (10) memperlihatkan serapan – serapanyaitu 3421 cm^-1, 1643 cm^-1, 2916 cm^-1, 1608 cm^-1

Spectrum NMR dari quercetin

Spektrum 1H-NMR (500 MHz, DMSO, ppm) : 7,72 (H2’,d,J=2,4), 7,59 (H6’,dd,J=2,4 & 7,35), 6,73 (H5’,d,J=7,35), 6,37 (H8,s). Puncak 335/337 merupakan karakter yang khas untuk isotop Cl, menunjukkan keberadaan satu atom Cl. Penentuan posisi substitusi gugus klor dilakukan dengan membandingkan spektrum 1H-NMR produk dengan spektrum 1H-NMR kuersetin.Hilangnya puncak dengan geseran kimia 6,18 ppm yang khas untuk proton pada C-6, menunjukkan bahwa klorinasi terjadi pada posisi C-6 (Gambar 4). Sifat gugus hidroksi fenol sebagai pengarah ortopara memung-kinkan klorinasi palingmudah terjadi pada posisi C-6 diikuti C-8.

3.  Sebagian besar senyawa- senyawa alkaloid bersifat basa. Kebasaan ini dikarenakan adanya  pasangan elektron  bebas pada nitrogen. Jika gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan elektron( gugus alkil)  maka kesediaan elektron pada nitrogen naik dan senyawa ini lebih bersifat basa. Bila gugus fungsional yang berdekatan bersifat menarik elektron (gugus karbonil ) maka kesediaan pasangan elektron berkurang dan pengaruh yang ditimbulkan alkaloid dapat bersifat netral atau bahkan sedikit asam.

Karena sebagian besar alkaloid bersifat basa, maka alkaloid lebih mudah mengalami dekomposisi terutama oleh panas atau sinar matahari.

Pada tanaman yang banyak mengandung lemak dan lilin bersifat sangat non-polar, dapat menimbulkan terbentuknya emulsi, maka harus dilakukan pemisahan lemak dengan petrolium eter. Kebanyakan alkaloid tidak larut dalam petrolium eter, sehingga  diperlukan penambahan asam untuk mengikat alkaloid sebagai garamnya. Bahan tanaman diekstraksi dengan air, etanol, metanol, alkohol atau dengan larutan alkohol yang diasamkan. Ekstraksi alkaloid umumnya menggunakan pelarut metanol karena  sifat metanol yang cenderung polar dan sedikit non polar sesuai dengan sifat alkaloid yang polar dan beberapa ada yang cenderung non polar pula.

Contohnya :

-          Isolasi alkaloid dari biji 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 dari daun tembakau

Daun tembakau kering warna coklat  tua  yang  telah  dirajang  tipis. Daun tembakau  kering  tersebut  diekstraksi dengan  menggunakan  pelarut  metanol Ekstrak dievaporasi selama 2 jam menggunakan evaporator. Ekstrak diasamkan dengan H2SO4  2 M sebanyak 25 mL dan diaduk dengan magnetik stirer.

Larutan yang terjadi diekstrak dengan menggunakan kloroform 25 mL sebanyak 3 kali Ektrak dibasakan dengan NH4OH 2 M bertetes- tetes. Larutan diektrak lagi dengan kloroform 25 mL sebanyak 3 kali.

-          Isolasi Alkaloid pada sirih merah

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.      Keterkaitan biosintesis, metode isolasi dan penentuen struktur senyawa bahan alam. Ketiga komponen tersebut saling berhubungan. Dari biosintesis, kita dapat mengetahui bagaimana suatu sunyawa terbentuk dialam menggunakan logika reaksi organik. Metode isolasi merupakan metode pemisahan senyawa bahan alam yang terkandung dalam simplisia. Isolasi senyawa bahan alam dilakukan dengan metode ekstraksi ( destilasi atau sokletasi ). Dari proses isolasi tersebut dihasilkan ekstrak senyawa yang akan diidentifikasi. Ekstrak tersebut diidentifikasi dengan menggunakan beberapa metode seperti metode KLT, spektrum UV-Vis, spektrum IR, spektrum NMR dan lain-lain. Misalnya identifikasi dengan spektrum UV-Vis, dapat dilakukan penentuan struktur dengan melihat serapan cahaya oleh molekul pada daerah spektrum UV. Spektroskopi inframerah dapat mengindikasikan tentang gugus fungsi yang terdapat pada suatu senyawa organik. Dan pada spektrum NMR memberikan gambaran tentang jumlah setiap tipe hidrogen dan 13C NMR selain memberikan data tentang jumlah karbon dalam suatu molekul juga tipe dari karbon tersebut.

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.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:

Nikotin dalam tembakau

Nikotin dengan rumus molekul C10H14N2, merupakan komponen aktif  farmakologis    yang utama dari tembakau, Nikotiana tabacum. Nikotin adalah suatu alkaloid dengan nama kimia 3-(1-metil-2-pirolidil) piridin. Saat diekstraksi dari daun tembakau, nikotin tak berwarna, tetapi segera menjadi coklat ketika  bersentuhan dengan udara. Sifat fisik dari nikotin adalah Cairan berminyak yang higroskopik, bercampur dengan air baikdalam bentuk basa bebas atau dalam bentuk garamnya. Mempunyai duasistem cincin nitrogen: satu adalah piridin dan yang lain adalah pirolidin,sehingga dapat dikelompokkan dalam alkaloid piridin maupun pirolidin.

 

Pada biosintesis nikotin, cincin pirolidin berasal dari asam amino ornitin   dan cincin  piridin  berasal  dari  asam  nikotinat  yang ditemukan  dalam  tumbuhan tembakau. Gugus amina yang  terikat pada ornitin digunakan untuk membentuk cincin pirolidin dari nikotin.