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.
Jawab :
Berdasarkan
gambar di atas, Biosintesis Triterpenoid pertama berasal dari asam asetat yang
telah diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen yang
menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa asam asetoasetat ini dengan asetil
koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol sehinnga menghasilkan rantai karbon
bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat. Reaksi-reaksi berikutnya
adalah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan
Isopentenil pirofosfat (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil
alil pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isoprene aktif
bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan
langkah pertama dari polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid.
Penggabungan
ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom
karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion
pirofosfat yang menghasilkan Geranil pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi
semua senyawa monoterpenoid. Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan
GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat (FPP) yang
merupakan senyawa Triterpen.
Faktor-faktor
penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang
banyak yaitu :
1.Berdasarkan proses biosintesis
triterpenoid yaitu : enzim – enzim yang bekerja misalkan
enzim isomerase yang membantu
terbentuknya penggabungan antara Isopentenil pirofosfat (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi
menjadi Dimetil alil pirofosfat (DMAPP), pH dan Temperatur
2. Berdasarkan Proses Isolasi yaitu
: metode – metode pemisahan yang digunakan seperti maserasi, destilasi, dekantasi, sentrifugasi, sokletasi, dan lain –lain. Pelarut yang baik dan sesuai jg menentukan
dihasilkannya senyawa triterpenoid
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 :
Flavonoid adalah senyawa fenol alam yang
terdapat dalam hampir semua tumbuhan. Di
dalam tumbuhan flavonoid biasanya berikatan dengan gula sebagai glikosida. Molekul yang berikatan dengan gula tadi disebut aglikon.
Aglikon flavonoid terdapat dalam berbagai bentuk struktur,semuanya mengandung kerangka dasar dengan 15 atom karbon, dimana dua cincin benzen
(C6) terikat pada satu rantai propan (C3) sehingga
membentuk suatu susunan (C6-C3-C6) dengan
struktur 1,3-diarilpropan. Senyawa-senyawa flavonoid terdiri dari beberapa
jenis, bergantung pada tingkat oksidasi rantai propan dari sistem
1,3-diarilpropan.
Spektroskopi inframerah (IR) merupakan suatu metode yang
mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada
daerah panjang gelombang 0,75 – 1,00 µm atau pada bilangan gelombang 13.000 –
10 cm-1. Metode spektroskopi inframerah juga merupakan suatu metode yang
meliputi tekhnik serapan (absorption), tekhnik emisi (emission), tekhnik
fluoresensi (fluorescence). Metode spektroskopi inframerah dapat membuktikan
bahwa ada hubungan struktur molekul degan
inframerah, dengan ditemukannya suatu gugus dalam suatu molekul akan memberikan
serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya.
Spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR) memberikan
gambaran mengenai jenis atom, jumlah, maupun lingkungan atom hidrogen (1H
NMR) maupun karbon (13C NMR). Spektroskopi NMR didasarkan pada
penyerapan gelombang radio oleh inti-inti tertentu dalam molekul organik,
apabila molekul tersebut berada dalam medan magnet yang kuat.
Sesuai namanya NMR (nuklear magnetic
resonance, resonansi magnetik inti), spektroskopi NMR berhubungan dengan
karakter inti dari suatu atom dalam suatu molekul yang dianalisis.
Contoh :
1.Suatu
senyawa flavonoid glikosida dari daun Calophyllum inophyllum L. Ekstraksi
quercetrin dari daun dengan metode maserasi menggunakan metanol. Fraksinasi dan
pemurnian senyawa dari ekstrak metanol menggunakan silika gel untuk
kromatografi vakum cair dan kromatografi flash, sedangkan sephadex LH-20 untuk
kromatografi kolom. Penentuan struktur menggunakan analisis data UV, IR, 1H
NMR, 13C NMR, 13C NMR DEPT 90 termasuk HMQC and HMBC. Spektra UV memperlihatkan
adanya dua pita serapan pada panjang gelombang 256 dan 349 nm. Spektra IR dari
quercetrin menunjukkan gugus fungsi OH (3294 cm-1), C-C alifatik (2931 cm-1),
C=O (1728 cm-1), C=C aromatik (1504 dan 1604 cm-1) dan C-O-C eter (1064 cm-1).
Spektra 13C NMR menunjukkan 14 karbon aromatik, satu karbonil, dan enam karbon
alifatik. Kemudian indentifikasi dengan spektra 1H NMR memperlihatkan adanya
lima proton aromatik, proton hidroksi, lima proton alifatik dan 3 proton metil.
Berdasarkan data-data tersebut menunjukkan suatu senyawa flavonoid (quercetin)
yang mengikat suatu gugus gula yaitu rhamnosil. Berdasarkan data HMBC,
rhamnosil terikat pada C-3 dari quercetin. Senyawa ini dikenal dengan nama
quercetrin (quercetin-3-O-rhamnosida).
Struktur quercetrin
(quercetin-3-O-rhamnosida)
2.Struktur Astragalin (Kaempferol
3-O-glucoside)
Spectrum NMR Astragalin (Kaempferol
3-O-glucoside)
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,misalkan : gugus alkil, maka ketersediaan elektron pada
nitrogen naik dan senyawa lebih bersifat basa
Alkaloid
biasanya diisolasi dari tumbuhannya dengan menggunakan metode ekstraksi.
Pelarut yang digunakan ketika mengekstraksi campuran senyawanya yaitu molekul
air yang diasamkan. Pelarut ini
akan mampu melarutkan alkaloid sebagai garamnya.
Selain itu juga
dapat membasakan bahan tumbuhan yang mengandung alkaloid dengan menambahkan
natrium karbonat. Basa yang terbentuk kemudian dapat diekstraksidengan
pelarut organic seperti
seperti kloroform atau eter
Untuk alkaloid
yang bersifat tidak tahan
panas, isolasi dapat dilakukan menggunakan teknik pemekatan dengan membasakan
larutannya terlebih dahulu. Dengan menggunakan teknik ini maka alkaloid akan
menguap dan selanjutnya dapat dimurnikan dengan metode penyulingan uap.
Sedangkan untuk larutan alkaloid dalam air yang bersifat asam maka larutannya
harus dibasakan terlebih dahulu. Selanjutnya alkaloid dapat diekstraksi dengan
menggunakan pelarut organic.
Tiga contoh isolasi Alkaloid :
1. Isolasi
Nikotin dari daun Tembakau Kering
Daun tembakau
kering di ekstraksi menggunakan methanol. Ekstrak yang dihasilkan dieevaporasi
hingga menghasilkan larutan pekat. Larutan pekat kemudian diasamkan lalu dinetralkan kembali dengan menambahkan basa. Penambahan
asam pada isolasi nikotin adalah untuk membentuk garam Nikotin yang berbentuk
kristal, karena pemurnian zat padat akan lebih mudah dibandingkan zat cair.
Sedangkan dinetralkan dengan penambahan basa adalah untuk menghasilkan basa
bebas, karena yang dapat diekstraksi oleh pelarut organik adalah nikotin dalam
bentuk basa bebasnya.
2. Isolasi
Kafein dari Teh
Kafein dapat
diisolasi dari teh dengan
pelarut air dan kloroform karena kelarutan kafein dalam kedua pelarut itu
besar. Air sebagai pelarut mempunyai banyak keuntungan yaitu isolasi tidak
merusak kafein walaupun pada suhu tinggi. Isolasi kadar
kafein dalam teh, didasarkan
pada distribusi solut dalam hal ini kafein dalam teh antara
dua fasa yaitu fasa organic dan fasa air. Karena teh dapat
larut dengan baik pada air panas, sehingga harus dilarutkan pada air panas yang
mendidih dan ditambahkan natrium karbonat
(Na2CO3). Natrium karbonat (Na2CO3)
adalah senyawa yang bersifat basa sehingga akan
bereaksi dengan tanin yang bersifat asam membentuk garam, garam ini larut dapat
larut dalam air. Sedangkan tujuan
digunakannya kloroform adalah sebagai pelarut yang efektif untuk alkaloid
(kafein). Karena berdasarkan referensi, kloroform adalah pelarut yang umum di
laboratorium karena relatif tidak reaktif, larut dengan cairan organic
3. Isolasi
Morfin
Isolasi ini
dilakukan mengeksraksi sampel kering dengan etanol 80%. Didinginkan dan disaring, ampas dicuci dengan etanol 80%, filtrat
dikumpul, diuapkan. Residu dilarutkan dengan air dengan suasana asam (asam
klorida 1%), disaring, tambahkan pereaksi endap seperti Mayer, siklotungstat
atau pereaksi lain. Bila positif, maka larutan asam dibasakan kembali dan
diekstraksi dengan pelarut organik. Lapisan organik asam-kan kembali dan
lapisan air asam dites dengan pereaksi warna, jika positif maka dapat diyakini
bahwa sampel mengandung alkaloida. Lapisan organik basa perlu juga dites untuk
menentukan adanya alkaloida quaterner
4. Jelaskan keterkaitan diantara
biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan
contohnya.
Jawab :
Biosintesis, metode isolasi dan
penentuan struktur senyawa bahan alam memiliki keterkaitan satu sama lain.
Biosintesis merupakan sutu integrasi dari dua atau lebih eleman yang ada dalam
suatu bahan alam dan menghasilkan suatu hasil yang baru. Senyawa-senyawa
hasil biosintesis banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Untuk
memperoleh senyawa yang terkandung dalam suatu tumbuhan/makhluk hidup dilakukan
proses isolasi. Isolasi merupakan pemisahan suatu senyawa yang diinginkan dari
suatu sampel melalui proses dan perlakuan tertentu. Hasil isolasi yang didapat kemudian di identifikasi
strukturnya melalui UV, IR, MS ataupun NMR. Identifikasi struktur ini
dimaksudkan untuk mengetahui jenis/nama senyawa yang dihasilkan.
Contoh :
Pada senyawa
terpenoid, proses biosintesis melalui jalur mevalonat (Jawaban No.1). Dalam
tahap akhirnya menghasilkan Isopentenil pirofosfat
(IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil alil pirofosfat (DMAPP). kemudian
akan bereaksi menghasilkan geranil pirofosfat (GPP) dan farnesil pirofosfat
(FPP), yang merupakan senyawa awal untuk pembentukan senyawa turunan terpenoid
seperti golongan monterpen, diterpen, triterpen dan lainnya.
Pada tahap
Isolasi dilakukan untuk
mengambil senyawa yang diinginkan, saya mengambil pada senyawa triterpen dari
suatu sampel tumbuhan/ makhluk hidup yaitu biji papaya.Tahap isolasi pada Biji
papaya :
Biji pepaya yang berwarna putih dicelupkan ke dalam etanol panas
kemudian dikeringkan dan dihaluskan. Sebanyak 500 g serbuk kering biji pepaya
diekstraksi menggunakan pelarut n-heksana. Ekstrak yang didapat diuapkan dengan
rotary vacuum evaporator sehingga diperoleh ekstrak kental n-heksana. Ekstrak
kental tersebut diuji fitokimia dengan pereaksi Liebermann-Burchard untuk
menentukan ada tidaknya triterpenoid. Ekstrak kental positif triterpenoid
dipisahkan dengan kromatografi kolom. Sebelum dilakukan pemisahan dengan
kromatografi kolom, terlebih dahulu dilakukan pemilihan eluen dengan teknik
KLT. Hasil pemisahan kromatografi kolom (silika gel 60, n-heksana : eter :
etilasetat : etanol (2:3:3:2)) yang sama digabungkan dan dikelompokkan menjadi
kelompok fraksi. Masing-masing kelompok fraksi tersebut diuji untuk
triterpenoid. Fraksi yang positif mengandung triterpenoid dengan noda tunggal
dilanjutkan dengan uji kemurnian secara KLT dengan beberapa campuran eluen.
Bila tetap menghasilkan satu noda maka fraksi tersebut dapat dikatakan sebagai
isolat relatif murni secara KLT. Isolat relatif murni ini kemudian dianalisis
dengan Spektrofotometer Ultra violet-tampak dan Inframerah.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar