Slamat

NAMA                     : Slamat

NIM                         : A1C109019

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.

Jawab:

Jalur biosintesis triterpenoid

jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau proses yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur pembentukkan metabolit tertentu yang tidak identik (fenomena "vikarias:-Ras Kimia).

Triterpenoid adalah senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari enam satuan isoprena dan secara biosintesis diturunkan dari hidrokarbon C-30 asiklik, yaitu skualena, senyawa ini tidak berwarna, berbentuk kristal, bertitik leleh tinggi dan bersifat optis aktif. Berdasarkan jumlah cincin yang terdapatdalam struktur molekulnya triterpen sebenarnya dapat dibagi atas:

1.Triterpen asiklik yaitu triterpen yang tidak mempunyai cincin tertutup, misalnya skualena.
2.Triterpen trisiklik adalah triterpen yang mempunyai tiga cincin tertutup pada struktur molekulnya,misalnya:ambrein.
3.Triterpen tetrasiklik adalah triterpen yang mempunyai empat cincin tertutup pada struktur molekulnya,misalnya:lanosterol.
4.Triterpen pentasiklik adalah triterpen yang mempunyai lima cincin tertutup pada struktur molekulnya, misalnya α-amirin.

Biosintesis Triterpenoid

Pada biosintesis triterpenoid ini banyak sekalii tahap-tahapnya, dan reaksi-reaksi yang terjadi diantaranya yaitu:

a.fosforilasi

b.eliminasi asam fosfat

c.dekarboksilasi

adapun senyawa yang dihasilkan pada biosiintesis ini berasal dari asetil koenzim A yang dapat membentuk kondensasi aldol pada asam mevalinat. Setelah terbentuk asam mevalinat ini akan mengalami dekarboksilasi yang menghasilkan isopentenil pirofosfat (IPP) dan berisomerisasi membentuk dimetil alil pirofosfat (DMAPP) yang dilakukan dengan enzim isomerase.

Pada gambar biosintesis triterpenoid terlihat bahwa adanya penggabungan isoprene yang aktif antara isopentil pirofosfat dengan dimetil alil pirofosfat secara teratur (kepala ke ekor) akan menghasilkan geranil pirofosfat (GPP).

Geranil pirofosfat ini merupakan senyawa antara bagi senyawa monoterpenoid, jika dilanjutkan lagi penggabungan dengan isopentil pirofosfat dengan mekanisme yang sama maka akan membentuk Farnesil pirofosfat (FPP). Sedangkan farnesil pirofosfat ini merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoid.

Untuk membentuk suatu triterpenoid sebelumnya ada penggabungan 2 buah farnesil pirofosfat membentuk squalene yang sebelumnya mengalami siklisasi bersama oksigen dan masuk menghasilakan 2,3 oxsidosqualene.

Faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak yaitu :

Pada saat Isolasi Triterpenoid:

     Metode isolasi yang digunakan harus sesuai dengan senyawa bahan alam yang akan kita isolasi. Selanjutnya Pelarut yang digunakan dalam proses pengambilan senyawa alam adalah Pelarut yang sesuai dan baik akan menghasilkan senyawa hasil yang baik juga. Jika kita ingin mengisolasi golongan senyawa triterpenoid pelarut yang digunakan adalah n-heksan dan etil asetat.

pada saat biosintesis triterpenoid:

      Enzim yang bekerja, pH dan temperatur menjadi faktor penting keberhasilan terbentuknya senyawa hasil proses biosintesis senyawa triterpenoid. Selanjutnya yaitu Pada saat penggabungan unit isoprene yang aktif,maka penggabungan harus dilakukan secara teratur yaitu (kepala ke ekor).

Flavonoid merupakan zat polyphenol yang banyak ditemukan dalam buah-buahan, sayuran dan rempah-rempah (misalnya teh, jahe). Flavonoid diproduksi hanya pada tumbuhan. Terdapat kelompok yang beragam bentuk dari phytochemical, lebih dari empat ribu macam jumlahnya. Di antara jenis antioksidan kuat flavonoid adalah quercetin, catechin dan xanthohumol.

Struktur flavonoid:

A. Kekhasan signal dan itensitas serapan dengan Septrum IR

Spektra IR memberikan informasi tentang jenis gugus fungsional yang terdapat dalam suatu senyawa sehingga dapat di perkirakan gugus apa saja yang terkandung di dalamnya. Inframerah mempunyai λ yang lebih panjang dibanding UV–Vis, sehingga tenaga radiasinya lebih kecil. Tenaga infra merahnya dapat menyebabkan vibrasi ikatan pada molekul. Energi vibrasi dari kebanyakan molekular adalah berhubungan dengan infra merah dari  elektro magnetic. Bila sinar infra merah dilewatkan melalui senyawa organik maka sebagian dari frekuensi sinar diserap, dan yang lain diteruskan ataupun ditransmisikan. Frekuensi adsorbsi IR dilaporkan sebagai bilangan gelombang atau wave number yaitu jumlah gelombang per-cm.

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa flavonoid terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut:

a). C=C (aromatik)

ikatan rangkap C=C daerah serapan  1500 – 1600 cm^-1 dengan intensitas serapan sedang dan tajam.

b). C=O (keton)

C=O : merupakan salah satu penyerapan yang sangat berguna, yang bisa ditemukan pada daerah sekitar 1705 – 1725  cm^-1 dengan intensitas serapan kuat dan tajam.

c). C–O (eter)

C–O : mempunyai penyerapan dalam 'daerah sidik jari', yang yang bisa ditemukan pada daerah sekitar antara 1000 – 1300cm^-1,dengan intensitas serapan lemah dan melebar.

d). C – H (aromatik)

C – H  : mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada daerah serapan 3050-3150 cm^-1, dengan intensitas serapan lemah dan tajam akibat rentangan C – H aromatik.

e). O – H (fenol)

O – H : menyerap sinar yang berbeda-beda, tergantung pada kondisi lingkungannya. Ikatan O – H ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan intensitas serapan lebar atau lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 3200-3500 cm^-1.

B. Kekhasan signal dan itensitas serapan dengan Septrum NMR

Resonansi Magnetik Inti (NMR) spektroskopi adalah alat yang tersedia untuk menentukan struktur senyawa organik. Teknik ini bergantung pada kemampuan inti atom berperilaku seperti sebuah magnet kecil dan menyesuaikan diri dengan medan magnet eksternal. Biasanya dihunakan untuk  mengidentifikasi atau menjelaskan informasi struktur rinci tentang senyawa kimia.

Dua (2) Contoh struktur yang berbeda

a.Apegenin

Apigenin merupakan senyawa flavonoid yang termasuk ke dalam golongan flavon. Secara kimia apigenin didefinisikan sebagai senyawa 4 5,7- ,׳ trihidroksiflavon. Secara umum apigenin memiliki aktivitas anti inflamasi  dan merupakan senyawa yang dapat digunakan sebagai obat penyakit hati serta sebagai antispamodik.

Struktur Apegenin

Spectrum IR Apigenin

Spektrum NMR Apigenin

b.Genestein

Genistein adalah sebuah isoflavonoid dari produk kedelai yang memiliki sifat antitumor. Genistein dibentuk dari biochanin A dan dimetabolisme menjadi p-etilfenol esterogen inaktif.

Struktur Genistein

Spectrum IR Genistein

Spectrum NMR Genistein

Alkaloid

adalah sebuah golongan senyawa basa bernitrogen yang kebanyakan heterosiklik dan terdapat di tumbuhan (tetapi ini tidak mengecualikan senyawa yang berasal dari hewan). Asam amino, peptida, protein, nukleotid, asam nukleik, gula amino dan antibiotik biasanya tidak digolongkan sebagai alkaloid. Dan dengan prinsip yang sama, senyawa netral yang secara biogenetik berhubungan dengan alkaloid termasuk digolongan ini.

Isolasi Alkaloid

Alkaloid diekstrak dari tumbuhan yaitu daun, bunga, buah, kulit, danakar yang dikeringkan lalu dihaluskan. Cara ekstraksi alkaloid secara umumadalah sebagai berikut :

a.Alkaloid diekstrak dengan pelarut tertentu, misalnya dengan etanol,kemudian diuapkan.

b.Ekstrak yang diperoleh diberi asam anorganik untuk menghasilkan garamamonium kuartener kemudian diekstrak kembali.

c.Garam amonium kuartener yang diperoleh direaksikan dengan natriumkarbonat sehingga menghasilkan alkaloid–alkaloid yang bebas kemudiandiekstraksi dengan pelarut tertentu seperti eter dan kloroform.

d.Campuran – campuran alkaloid yang diperoleh akhirnya dipisahkan melalui berbagai cara, misalnyametode kromatografi (Tobing, 1989).

Ada beberapa cara lain untuk mendapatkan alkaloid dari larutan asam yaitu dengan penyerapan memakai pereaksi Lloyd, kemudian alkaloid dielusi dengan basa encer. Alkaloid yang bersifat hidrofob diserap dengan damar XAD-2 lalu dielusidengan asam atau campuran etanol-air. Banyak alkaloid yang dapat diendapkandengan pereaksi Mayer (kalium raksa (II) iodida) atau garam Reineccke.Dalam penelitian ini digunakan cara isolasi alkaloid secara umum yaitumengekstrak dengan pelarut organik, pengasaman, pembentukan garamamonium kuartener dengan basa, ekstraksi dengan pelarut organik, dan pemurnian menggunakan kromatografi kolom, kromatografi lapis tipis, ataupuninstrumen-instrumen elektronik (IR,GC-MS,UV-Vis).

Keadaan sama dan basa pada isolasi alkaloid:

Berdasarkan penjelasan diatas maka kegunaan asam dan basa pada awal proses isolasi alkaloid adalah apabila pada saat sampel-sampel diekstrak dilakukan pengasaman terlebih dahulu dengan diberikan nya asam organik dengan tujuan agar dapat menghasilkan garamnya. Akan tetapi setelah diperoleh garam dilakukan dengan dibasakan agar memperoleh alkaloid yang bebas. Larutan yang gunakan ini terlebih dahulu dibasakan juga, agar senyawa alkaloid ini akan mengalami terdekomposisi diudara.

Dasar pada penggunaan reagen:

Penggunaan reagent bekerja secara spesifik dengan senyawa yang akan diuji, dalam hal ini yang akan diuji adalah senyawa alkaloid.

Contoh:

Reagent Wagner

Hasil  positif  alkaloid  pada  uji  Wagner  ditandai  dengan  terbentuknya endapan  coklat muda  sampai kuning. Diperkirakan  endapan  tersebut  adalah kalium-alkaloid.  Pada pembuatan pereaksi Wagner, iodin  bereaksi  dengan  ion  I-  dari  kalium  iodida menghasilkan ion I3- yang berwarna coklat. Pada uji Wagner,  ion  logam  K+  akan  membentuk  ikatan kovalen  koordinat  dengan  nitrogen  pada  alkaloid membentuk  kompleks  kalium-alkaloid  yang mengendap.

Tiga contoh senyawa Akaloid:

a.Nikotine

Nikotin adalah suatu alkaloid dengan nama kimia 3-(1-metil-2-pirolidil) piridin. Saat diekstraksi dari daun tembakau, nikotin tak berwarna, tetapi segeramenjadi coklat ketika bersentuhan dengan udara. Nikotin dapat menguap dandapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap dari larutan yang dibasakan.

Struktur nicotine:

b. Atropin

Atropin adalah senyawa berbentuk kristal putih,rasa sangat pahit,titik lebur 115° dan terdiri dari amine antimuscarinic tersier. Atropin merupakan antagonis reseptor kolinergik yang diisolasi dari Atropa belladona L, Datura stramonium L dan tanaman lain dari family Solanaceae

Struktur atropine:

c.Morfin

Morfin adalah alkaloid analgesik yang sangat kuat dan merupakan agen aktif utama yang ditemukan pada opium. Morfin bekerja langsung pada sistem saraf pusat untuk menghilangkan rasa sakit.

Struktur Morfin:

Biosintesis

Biosintesis merupakan pembentukkan molekul alami yang terjadi di dalam sel dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, melalui reaksi endeorganik. Sedangkan jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau proses yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur pembentukkan metabolit tertentu yang tidak identik.

Metode isolasi

isolasi senyawa kimia dari bahan alam itu adalah sebuah usaha bagaimana caranya memisahkan senyawa yang bercampur sehingga kita dapat menghasilkan senayawa tunggal yang murni.  Kita ambil saja sebuah contoh, bagaimana cara mengisolasi senyawa dari tumbuhan.

Penentuan struktur

Setelah kita memperoleh senyawa murni dari hasil isolasi maka tahap selanjutnya yaitu penentuan struktur. Penentuan struktur dapat dilakukan denga spektrum NMR atau spektrum IR.

Dari gambar diatas dapat terlihat bahwa adanya saling keterkaitan antara Biosintesis, Isolasi, Penentuan struktur. Pada biosintesis mengalami pembentukkan molekul natural yang terjadi di dalam sel dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, melalui reaksi endeorganik. Sedangkan jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau proses yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur pembentukkan metabolit tertentu yang tidak identik. Dari biosintesis tersebut maka kita akan mengetahui sifat dan karekteristik dari senyawa tersebut. Jika sudah teridentifikasi senyawanya maka kita akan mudah untuk melakukan metode isolasinya, yang pelarut nya kita sesuaikan dengan sifat dari senyawa bahan alam tersebut. Adapun cara mengisolasi tanaman ini melalui bebrapa tahap yaitu:penyiapan sampel ,Diekstraksi,fraksinasi,kromatografi, dan purifikasi .Dari hasil isolasi ini diperoleh senyawa murni, senyawa murni inilah yang selanjutnya akan kita gunakan untuk penentuan struktur yang dilakukan menggunakan spectrum 1H NMR,13C-NMR atau dengan spectrum IR.

Contohnya:

Nikotin

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. Nikotin dapat menguap dan dapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap dari larutan yang dibasakan.

Struktur nikotin:

Biosintesis nikotin

Isolasi nikotin

Adapun cara mengisolasi tanaman ini melalui beberapa tahap yaitu:

Tahap pertama, penyiapan sampel pada tahap ini sampel dari tanaman yang akan disintesis perlu dilakukan pengeringan bila perlu dihaluskan lagi.

Tahap ke-2, diekstraksi pada saat mengekstraksi ini kita harus menggunakan pelarut yang sesuai dengan kriteria atau ciri dari senyawa yang terdapat dalam sampel yang akan disintesis.

Tahap ke-3, fraksinasi pada tahap ini merupakan proses pemisahan komponen berdasarkan fraksi-fraksinya. Misalnya fraksi  yang bersifat polar dan non polar.

Tahap ke-4, kromatografi pada tahap ini yaitu memisakan molekul yang berdasarkan pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam yang berada dalam larutan.

Tahap ke-5, purifikasi pada tahap ini yaitu suatu metode pemurnian untuk mendapatkan komponen bahan alam yang murni dari komponen lain yang tidak dibutuhkan.

Berdasarkan prinsip isolasi ini maka dalam penelitian ini dilakukan isolasi nikotin dari daun tembakau kering dengan cara soxhletasi menggunakan pelarut metanol kemudian dilakukan penggaraman dengan asam dan ekstraksi alkaloid dengan basa. Ekstrak yang diperoleh kemudian dimurnikan dengan KLT, dan kromatografi kolom. Setelah itu dianalisis menggunakan spectrum IR dan NMR.

Spektrum IR Nikotin

Spektrum 13C-NMR Nikotin