NIM : RRA1C110004
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 blog masing-masing
1. Jelaskan dalam jalur biosintesis triterpenoid,identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.
Jawab :
Triterpenoid adalah senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari enam satuan isoprene dan secara biosintesis diturunkan dari hidrokarbon C-30 asiklik, yaitu skualena, senywa ini tidak berwarna, berbentuk kristal, bertitik leleh tinggi dan bersifat optis aktif.
Triterpenoid terdiri dari kerangka dengan 3 siklik 6 yang bergabung dengan siklik 5 atau berupa 4 siklik 6 yang mempunyai gugus fungsi pada siklik tertentu. Sedangkan penamaan lebih disederhanakan dengan memberikan penomoran pada tiap atom karbon sehingga memudahkan dalam penentuan substituen pada masing-masing atom karbon.
Biosintesis triterpenoid dimulai dari 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 sebagaiman ditemukan pada asam mevalonat. Reaksi-reaksi berikutnya ialah foforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan IPP yang selanjutnya berisomerisasi menjadi DMAPP oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isopren aktif bergabung secara kepada 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 ison pirofosfat. Serangan ini menghasilkan geranil pirofosfat (GPP) yakni senywa antara bagi semua senyawa monoterpen.
Penggabungan selanjutnya antara satu unti IPP dan GPP, dengan mekanisme yang sama seperti antara IPP dan DMAPP, menghasilkan farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpen. Senyawa -senyawa diterpen diturunkan dari geranil-geranil pirofosfat (GPP) yang berasal dari kondensasi antara atau satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama pula. Selain itu, struktur terpenoida yang bermacam ragam timbul sebagai akibat dari reaksi-reaksi sekunder berikutnya seperti hidrolisa, isomerisasi, oksidasi, reduksi dan siklisasi atas geranil-, farnesil- dan geranil-geranil pirofosfat.
Dari pernyataan diatas, ,menurut saya banyaknya triterpenoid yang dihasilkan disebabkan karena IPP sebagai unitisopren aktif bergabung secara kepada ke-ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid. Jadi semakin banyaknya IPP mempengaruhi triterpenoid yang dihasilkan.
2. Jelaskan dalam penentuan struktur flavanoid, kekhasan signal dan intensitas serapan dengan menggunakan spektrum IR dan NMR. Berikan dengan contoh sekurang-kurangnya dua struktur yang berbeda.
Jawab :
Flavanoid merupakan senyawa fenol yang dimilki oleh sebagian besar tumbuhan hijau dan biasanya terkonsentrasi pada biji,buah,kulit kayu, daun, dan bunga. Struktur umum flavanoid terdiri atas dua cincin benzena dalm rangkaian tiga cincin karbon yang membentuk susunan C6-C3-C6.
Penggunaan spektrum IR sebagai alat bantu untuk penentuan struktur molekul suatu senyawa kimia biasanya terbatas hanya melibatkan informasi serapan pada daerah-daerah tertentu saja sebagai tanda pengenal gugus fungsi tertentu.
Dari penjelasan diatas ,menurut saya,Pemanfaatan ini membatasi informasi lain yang dimiliki oleh suatu spektrum IR, terlebih lagi spektrum tersebut merupakan spektrum yang bersifat multidimensi seperti spektrum sel utuh dari suatu bagian tumbuhan sedangkan penggunaan spektrum NMR terbentuk lebih menjelaskan struktur apa yang terbentuk dari suatu senyawa flavanoid dan dengan kata lain spektrum IR seperti yang dijelaskan diatas dalam hal ini menunjukkan kekhasan dari signal.
Contoh :
1. Dalam penentuan Struktur Kuersetin
Spektrum IR tempuyung tidak memperlihatkan adanya perbedaan pola serapan yang signifikan. Spektrum menunjukkan antara lain keberadaan gugus OH melaui puncak yang cukup lebar pada daerah 3500 cm-1
vibrasi C-H dan vibrasi
tarik C-H metoksi pada 2925 cm-1 dan 2953 cm-1 ( puncak
yang tajam, sempit, dan berdekatan), vibrasi tarik C=O karbonil pada 1600-1760
cm-1, dan ikatan C=C aromatic pada 1500-1600 cm-1.
Perbedaan intensitas dan karakteristik serapan konstituen yang sangat halus
terutama pada daerah sidik jarri tidak dapat teramati, informasi ini hanya
dapat diamati oleh teknik kemometrik. Diperoleh struktur kuersetin :
2. Dalam penentuan struktur flavonoid 5,7 dihidroksi - 8- metoksiflavon menggunakan spektrum IR dan NMR, menghasilkan struktur wogonin :
Pada spektrum UV senyawa hasil isolasi muncul puncak serapan pada 274 nm yang mengindikasikan
adanya ikatan rangkap terkonjugasi yang lazimnya merupakan cincin aromatik. Hal ini diperkuat dengan
munculnya sinyal pada bilangan gelombang 1659-1580 cm−1 yang berasal dari regang C=C dan 3065 cm−1(C-H aromatik) pada spektroskopi infra merah. Pita I spektrum UV senyawa hasil isolasi tidak terukur,hal ini mungkin dikarenakan terjadinya kesalahan atau ketidaktepatan dalam pengukuran.
Pengukuran serapan senyawa hasil isolasi dengan spektroskopi IR menunjukkan serapan karakteristik
pada bilangan gelombang seperti terlihat pada Gambar
Spektrum IR memberikan informasi adanya pita serapan pada bilangan gelombang 1659 sampai 1580 cm−1 yang menunjukkan adanya gugus C=C aromatic dan munculnya serapan 3065 cm−1 menunjukkan
adanya gugus C-H aromatik. Pita serapan pada bilangan gelombang 1738 cm−1 menunjukkan adanya gugus karbonil. Adanya gugus C-O-C ditunjukkan oleh serapan pada bilangan gelombang 1078 cm−1. Pita serapan pada bilangan gelombang 2926- 2855 cm−1 menunjukkan adanya regang C-H alifatik. Hal ini mengindikasikan adanya rantai alifatik, dimana rantai alifatik ini berasal dari senyawa pengotor.
Sinyal-sinyal 13C-NMR ester asam lemak ini yang muncul pada daerah C-H alifatik yaitu pada daerah 11,1662 sampai 38,8941 ppm sehingga tidak mempengaruhi sinyal 13C-NMR senyawa flavonoid yang
umumnya muncul pada daerah C-H aromatik yaitu pada 62,2248 - 182,6558 ppm.
Berdasarkan uji fitokimia dan data spektroskopidibandingkan, kuat dugaan bahwa senyawa hasil
identifikasi dengan waktu retensi 20,377 menit yang memiliki berat molekul 284 gr/mol adalah flavonoid 5,7-dihidroksi-8-metoksiflavon, dengan struktur wogonin :
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 :
Dasar penggunaan reagen
asam atau basa tersebut ialah untuk menstabilkan atau mengkondisikan proses
terjadinya alkaloid. Seperti yang diketahui alkaloid adalah senyawa yang
bersifat basa mengandung atom nitrogen, biasanya dalam cincin heterosiklik.
Untuk itu diperlukan molekul air yang diasamkan utnuk melarutkan alkaloid
sebagai garamnya.
Sedangkan untuk alkaloid
yang bersifat tidak tahan panas, isolasi dapat dilakukan menggunakan teknik
pemekatan dengan membasakan larutannya terlebih dahulu agar alkaloid dapat
menguap dan dimurnikan dengan metode penyulingan uap.
Contoh
3 macam alkaloid :
1. Isolasi nikotin dari daun tembakau kering
25 gr tembakau kering
dibungkus kertas saring, disoxhlet, di ekstraksi menggunakan 300 ml methanol (7
jam), di ekstraksi 4 kali karena smapel yang digunakan 100 ml. Ekstrak/filtrate
yang dihasilkan di evaporasi sampai larutan pekat/ filtrate 10 % dari volume
semula.Larutan pekat dituangkan ke dalam Erlenmeyer dan diasamkan dengan H2SO4
2 M sebanyak 25 ml. Kemudian larutan di aduk dengan magnetic stirrer agar
homogeny. Selanjutnya di uji dengan kertas lakmus sampai berwarna merah.
Diekstraksi dengan kloroform 25ml 3 kali dengan corong pisah. Ekstrak pada
lapisan bawah di uji dengan reagen dragendrof ( + alkaloid endapan berwarna
orange). Ekstrak dinetralkan dengan NH4OH, kemudian di ekstraksi dengan
kloroform sebanyak 3 kali. Ekstrak yang diperoleh di uapkan dan dimurnikan
dengan kromatografi kolom dan diuji menggunakan GC-MS. Spektofotorometer UV-Vis
dan spektrofotometer IR
2.Isolasi Alkaloid
dari Batang Kayu Ni
Ekstraksi dilakukan secara refluks sebanyak delapan kali dengan
etanol dan dipekatkan dengan penguap
putar vakum. Ekstrak dipantau secara KLT dengan fase diam silika gel GF254 dan
pengembang n-propanol-asam format-air (90:1:9). Fraksinasi secara ekstraksi
cair-cair menggunakan metode asam basa. Ekstrak diasamkan, diekstraksi dengan
klorofom. Fraksi air dibasakan, diekstraksi dengan kloroform diperoleh fraksi
kloroform 2 dan fraksi air. Setiap fraksi dipantau dengan KLT dengan pengembang
n-propanol-asam format-air (90:1:9), terlihat senyawa yang diduga sebagai
berberin pada fraksi kloroform 1 dan 2.Keduanya
disatukan, dipekatkan, dan difraksinasi lebih lanjut menggunakan kromatografi
kolom menghasilkan 62 fraksi. Tiap fraksi dipantau degan KLT. Fraksi dengan
pola sama digabung menghasilkan 4 fraksi gabungan dan dipantau dengan KLT,
hasilnya terdapat senyawa yang diduga berberin pada semua fraksi dengan
konsentrasi berbeda, dengan konsentrasi terbesar pada fraksi gabungan 2.
3.Isolasi
Alkaloid Dari Bunga Dadap Hias
Ekstraksi
untuk menarik alkaloid, (1) alkaloid ditarik dalam bentuk garamnya dengan
alkohol dalam suasana asam, dan dipisahkan dalam bentuk basanya, (2) garam
alkaloid diubah dalam bentuk basanya kemudian ditarik dengan pelarut organik,
namun alkaloid kuartener tidak bisa dipindahkan dengan cara ini. Pengembangan
metode ekstraksi dilakukan berdasarkan sifat alkaloid yang terdapat dalam
bentuk basa dan garamnya. Simplisia
diekstrasi secara refluks. Ekstrak difraksinasi dengan perbedaan kelarutan
alkaloid dalam pH tertentu. Pemeriksaan ekstrak dan fraksi dilakukan secara
KLT. Fraksi yang dipilih diisolasi secara KLT preparatif. Isolat diuji
kemurniannya secara KLT dua dimensi. Isolat murni dikarakterisasi secara spektrofotometri
ultraviolet dan inframerah.
4. Jelaskan keterkaitan diantara biosintesis,
metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan contohnya.
Jawab :
Biosintesis adalah pembentukan molekul alami
yang terjadi di dalam sel dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya
melalui reaksi endeorganik. Tetapi sebelumnya harus melalui jalur biosintesis
yaitu urutan atau proses yang terdiri atas tahap-tahp pembentukan dari senyawa
sederhana menjadi kompleks.
Isolasi adalah proses pemisahan
komponen-komponen kimia yang terdapat pada suatu bahan organisme yang terdiri
dari pemisahan, pemurnian,identifikasi dan penetapan.
Jadi,antara biosintesis, metode isolasi dan
penentuan struktur sangat berkaitan satu sama lain, seperti yang dijelaskan di
atas.. Bila tidak adanya biosintesis terlebih dahulu maka tidak dapat
terbentuknya senyawa sederhana menjadi kompleks, untuk dilanjutkan ketahap
isolasi menghasilkan suatu komponen-kompenen kimia yang terkandung didalamnya
dengan tahap pemisahan, pemurnian, identifikasi dan penetapan struktur,sehingga
dapat ditentukan struktur yang terdapat didalamnya secara lebih spesifik.
Contoh :
Biosintesis senyawa steroid
Isolasi Senyawa Steroid
Metode
Penelitian
Spektrum
IR diukur dengan spektrometer IR Perkin
Elmer FT-IR (KBr). Fraksinasi menggunakan silika gel 60 (7733), silika gel 60
(7734), silika gel 60 (7730)dan analisis KLT menggunakan plat KLT
Hasil maserasi kulit akar tumbuhan K.
hospita (3,2 kg) diperoleh ekstrak metanol sebanyak 59,85 gr. Maserat tersebut
kemudian dipartisi secara kontinyu mulai dari pelarut non polar yaitu n-heksan,
semipolar kloroform dan polar etil asetat selanjutnya diperoleh estrak n-heksan berupa residu berwarna kuning
seberat 10,58 gr, ekstrak kloroform berupa residu berwarna coklat seberat 21,16
gr dan ekstrak etil asetat berupa residu berwarna merah bata seberat 15,59 gr.
Ekstrak n-heksan (10,58 gr.) difraksinasi awal melalui kromatografi kolom vakum
dengan eluen n-heksan, EtOAc ; n-heksan, EtOAc, Aseton dan metanol dengan
urutan kepolaran yang ditingkatkan. Pada tahap ini diperoleh 23 fraksi dengan
kromatogram, dan fraksi-fraksi yang mempunyai nilai Rf sama digabungkan,
sehingga diperoleh 11 fraksi utama (Ruhmah, 2008). Fraksi-fraksi tersebut
diambil 3 dari 11 fraksi utama (fraksi H,I dan J), kemudian difraksinasi
kembali menggunakan alat kromatografi yaitu KKV, KKT dan KKG dengan eluen
n-heksan, EtOAc ; n-heksan, EtOAc, Aseton dan metanol dengan urutan kepolaran
yang ditingkatkan. Setiap hasil dari fraksinasi akan dimonitor dengan analisis
KLT. Dari hasil fraksinasi pada fraksi, diperoleh fraksi L (fraksi H2,
H3, I2 dan J5) dengan berat 315,7 mg yang
selanjutnya dilakukan proses pemurnian untuk memperoleh kristal murni dengan
pelarut klroform;n-heksan dan metanol panas. Pada tahap identifikasi, senyawa
murni yang diperoleh diuji kemurniannya dengan mengukur titik leleh dan juga
analisis KLT pada tiga macam sistem eluen. Data spektroskopi untuk penetapan
struktur diperoleh dengan menganalisis senyawa murni melalui alat lampu UV, IR,
1H dan 13C-NMR.
Penentuan
Struktur
Berdasarkan hasil dan analisis data
spektroskopi IR dan KLT isolat tunggal dengan β-sitosterol yang memberikan Rf
yang sama, maka isolat tunggal dapat disimpulkan sebagai β-sitosterol
