MATA
KULIAH : KIMIA BAHAN ALAM
SKS
: 2
DOSEN
: Dr. Syamsurizal, M.Si
WAKTU
: 22-29
Desember 2012
NAMA : LILI SUSANTI
NIM : RRA1C110015
PRODI : PENDIDIKAN KIMIA
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. 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 seperti gambar di bawah ini :
1. 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 seperti gambar di bawah ini :
Faktor - faktor
yang mempengaruhi banyak sedikitnya hasil dari triterpenoid adalah faktor
metode isolasinya salah satunya dimana banyak sekali metode isolasi yang ada.
untuk menghasilka triterpenoid, yang mana metode isolasi merupakn faktor
penting untuk menghasilkan jumlah atau hasil dari triterpenoid itu sendiri.
salah satu metode yang banyak menghasil triterpenoid adalah metode ekstraksi
soxhlet, yang mana dengan metode perendaman dan pemanasan yang menyebabkan
perbedaan tekanan menimbulkan pecahnya dinding dan membran sel kemudian
pemanasan yang terjadi menimbulkan penguapan dan pengembunan terjadi setelah
melewati pendingin udara sehingga uap tersebut menempel pada dinding pipa dan
terjadi serkulasi, serkulasi berulang inilah yang menyebabkan hasil dari
ekstrak triterpenoid itu banyak.
2. Ciri khas pada penentuan falvonoid dengan IR dan NMR adalah berdasarkan
spectrumnya yang khas dimana terdiri atas 2 maksimal pada rentang 240 - 280
nm(pita II) dan 300 - 550 nm (pita I) kedudukan yang tepat dan kekuatan nisbi
maksimal tersebut memberikan informasi yang berharga mengenai sifat flavonoid
dan pola oksigenasi. ciri khas dalam spektrum tersebut adalah memberikan puncak
relatif rendah pada pita I untuk flavonoid golongan hidroflavon dan isoflavon
dan untuk antosianin dan khalkon memberikan puncak yang relatif tinggi.
Spektrum RMI – 1H terlihat terutama di daerah
0 – 10 ppm medan bawah dari
sinyal acuan tetrametilsilan (yang
berdasarkan perjanjian ditetapkan pada 0
ppm). Hanya proton yang menghasilkan sinyal (beresonansi) di daerah ini dan proton yang secara kimia sama memberikan sinyal yang sama. Ukuran sinyal
(integrasi) berbanding lurus dengan jumlah proton
yang menghasilkan sinyal6. Pada identifikasi flavanoid Spektroskopi Resonansi Magnet Inti
(RMI1H)digunakankhasuntuk:
a. Penentuan pola oksigenasi (pada ketiga lingkar)
b. Penentuan jumlah gugus metoksi (dan kedudukannya)
c. Pembedaan isoflavon, flavonon, dan dihidroflavonol
d. Penentuan jumlah gula yang ada (dan penentuan apakah ikatannya
α – atau β )
e. Pendeteksian rantai samping hidrokarbon seperti –CH3 yang terikat pada
C dan prenil yang terikat pada
C (atau O).
seperti
gambar struktur di bawah ini :
Isoflavon
Antosianin
Flavonoid merupakan sejenis senyawa fenol terbesar yang ada,
senyawa ini terdiri dari lebih dari 15 atom karbon yang sebagian besar bisa
ditemukan dalam kandungan tumbuhan. Flavonoid juga dikenal sebagai vitamin P
dan citrin, dan merupakan pigmen yang diproduksi oleh sejumlah tanaman
sebagai warna pada bunga yang dihasilkan.
Spektrum IR yang direkam pada spektrometer IR-470 Shimadzu.
1H dan 13C-NMR spektra tercatat sebesar 300 dan 75 MHz, masing-masing, pada
instrumen AM Bruker 300 dan TMS digunakan sebagai internal. Standar 1H dan 13C
- NMR spektrum diperoleh dalam campuran CDCl3 dan CD3OD sebagai pelarut.
Flavonoid diperoleh dalam bentuk padatan amorf.
Kekhasan
sinyal spektrum IR:
Bila ikatan-ikatan pada atom
flavonoid bergetar, maka energi vibrasi
secara terus menerus dan secara periodik berubah dari energi kinetik ke energi
potensial dan sebaiknya. Energi yang dimiliki oleh sinar infra merah hanya
cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi. Dan bila radiasi infra merah dilewatkan melalui suatu
cuplikan, maka molekul-molekulnya dapat menyerap (mengabsorbsi) energi dan
terjadilah transisi diantara tingkat vibrasi dasar (ground state) dan tingkat
vibrasi tereksitasi (excited state). Pengabsorbsian energi ini pada berbagai
frekuensi dapat dideteksi oleh spektrometer infra merah. Spektrum infra merah
yang akan memberikan informasi penting tentang gugus fungsional dari flavonoid
tersebut.
· Intensitas serapan IR :
Dalam spektrofotometri infra merah panjang gelombang dan
bilangan gelombang adalah nilai yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam
spektrum serapan.
Dimana pada senyawa flavonoid tersebut intensitas serapannya
adalah ditampilkan hidroksil pada (3227 cm-1) dan (1628 cm-1).
· Kekhasan sinyal dengan spektrum NMR:
Pergeseran kimia proton dalam gugus metil sekitar 1 ppm
apappun struktur bagian lainnya. Dalam hal spektra 1H NMR,
intensitas sinyal terintegrasi sebanding dengan jumlah inti yang relevan dengan
sinyalnya. Hal ini akan sangat membantu dalam penentuan struktur flavonoid.
Dimana spektrum 1H-NMR resonansi mengungkapkan karakteristik
proton aromatik seperti H-2, 6 (δ 8,25, m, 2H), H-5 (δ 8,15, d, J = 8.2Hz, 1H),
H- 7 (δ 7,82, m, 1H), H- 8 (δ 7,78, d, J = 8.2Hz, 1H), H-3, 5 (δ 7.59, m, 2H),
H-4 (δ 7,53, m, 1H), dan H-6 (δ 7,50, m, 1H). Sebuah sinyal hidroksil khas di
δ9.68 ppm juga diamati. Spektrum 13C-NMR menunjukkan 15 sinyal sesuai dengan
sembilan-CH-dan enam karbon kuaterner. 13C-NMR menunjukkan adanya karbon
karbonil, yang menunjukkan sinyal pada δ172.99 (C-4).
· Intensitas serapan spektrum NMR :
Pada kondisi yang
sesuai sampel senyawa flavonoid dapat mengadsorbsi radiasi elektromagnetik
daerah frekuensi radio , pada radio yang bergantung dari sifat sampel. Suatu
plot dari frekuensi puncak absorsi versus intensitas puncak memberikan suatu
spektrum NMR
Contoh:
A. Spektrum IR
antosianin Antosianin
B. Spektrum NMR Isoflavon
3. Pada tahap awal isolasi alkaloid
dibutuhkan kondisi asam karena dengan penambahan asam organik maka ekstrak akan
menghasilkan garam atau penambahan asam berguna untuk mengikat alkaloid dengan
garam nya. Penambahan basa berguna untuk membebaskan ikatan garam menjadi
alkaloida yang bebas.
Contohnya
:
a.
Isolasi alkaloid dilakukan dengan metode ekstraksi.
Bahan tanaman, terutama biji dan daun sering banyak mengandung lemak, lilin
yang sangat nonpolar. Karena, senyawa-senyawa tersebut dipisahkan dari bahan
tanaman sebagai langkah awal dengan cara pelarutan dengan petrolium eter.
Kebanyakan alkaloid tidak larut dalam petrolium eter. Namun, ekstrak harus
selalu dicek untuk mengetahui adanya alkaloid dengan menggunakan salah satu
pereaksi pengendap alkaloid. Bila sejumlah alkaloid larut dalam pelarut
petrolium eter, maka bahan tanaman pada awal ditambahkan dengan asam untuk
mengikat alkaloid sebagai garam nya. Prosedurini telah digunakan untuk
mengekstrak ergotamin dari cendawan ergot.
b.
prinsip pengerjaan dengan
azas keller yaitu alkaloida yang terdapat dalam suatu bakal sebagai bentuk
garam, dibebaskan dari ikatan garam tersebut menjadi alkaloida yang bebas.
Untuk itu ditambahkan basa lain yang lebih kuat dari pada alkaloida tadi. Basa
yang dipakai tidak boleh terlalu kuat karena alkaloid pada umumnya kurang
stabi. Pada pH tnggi ada kemungkinan akan terurai, terutama dalam keadaan
bebas. Bahan tumbuhan dapat dibebaskan dengan natrium karbonat.
c.
Nikotina dapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap
dari larutan yang dibasakan. Larutan dalam air yang bersifat asam dan
mengandung alkaloid dapat dibasakan dan alkaloid diekstraksim dengan pelarut
organik, sehingga senyawa netral dan asam yang mudah larut dalam air tertinggal
di dalam air.
tiroksin triftopan
4. sangat terkait antara biosentesis pada kimia bahan
alam dan metode isolasi dari biosentesi kita mengetahui bagaimana suatu senyawa
dihasilkan dan dengan metode isolasi kita dapat mendapatkan senywa yang kita
inginkan dengan mengisolasi suatu bahan yang mengandung senyawa yang kita ingin
hasilkan dengan penentuan struktur senyawa fungsinya agar kita mengetahui
apakah senyawa tersebut memiliki struktur yang sama dengan biosentesisnya.
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.
Isolasi merupakan cara untuk
memisahkan atau memindahkan mikroba tertentu dari lingkungan, sehingga
diperoleh kultur murni atau biakkan murni. Metode isolasi yang tepat tidak akan merusak struktur
senyawa yg ingin diisolasi, sehingga pada saat penentuan struktur dapat
diketahui dengan jelas struktur senyawa tersebut. Metode isolasi dapat
dilakukan dengan tepak dan baik jika kita mengetahui jalur biosintesis senyawa
yang ingin diisolasi. Sehingga kita mengetahui keadaan fisik maupun kimianya.
Contonhya
alkaloid, pada biosintesis diketahui bahwa alkalioid umumnya bersifat basa,
sehingga pada isolasinya harus digunakan dalam suasana basa dan penambahan asam
agar terbentuk garam dan mudah isolasi. Tanpa harus merubah dan merusak
struktur dari alkaloid tersebut.
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)
Salah satu tumbuhan berkhasiat dan digunakan
sebagai obat adalah tumbuhan Jambu Keling (Eugenia Cumini (L) Druce). Tumbuhan
Jambu keling ini seing digunakan sebagai obat penambah darah, peluruh air
kencing, obat untuk diabetes, obat luka sakit
perut dan juga pecah-pecah dalam lidah. Dengan melakukan metode pemisahan, uji
sifat fisika dan kimia serta analisis gugus fungsi dengan alat spektrofometer
infra merah serta analisa pergeseran proton – proton dengan alat
spektrofotometer 1H-NMR.
Uji Pendahuluan
Bagian
tumbuhan Jambu Keling (Eugenia cumini (L.) Druce) bagian dari daun
dilakukan uji pendahuluan untuk mengetahui kandungan senyawanya.
Destruksi
Bagian
daun tumbuhan jambu Keling (Eugenia cumini (L.) Druce) didestruksi basah
dengan HCl dalam metanol sebesar 2M kemudian dinetralisasi dengan penambahan
basa NH4OH dan terjadi padatan berupa endapan.
Ekstraksi
Endapan
dikeringkan dan diektraksi dan direndam dalam khloroform dan dipekatkan dengan
alat rota-evaporator.
Pemisahan dan Pemurnian
Ekstrak
pekat khloroform (2 g) dikhromatografi kolom dengan fasa diam silika gel 60
sebanyak 60 gram dengan fasa gerak khloroform: metanol dengan menaikkan
kepolaran bertingkat. Fraksi yang keluar kolom khromatografi ditampung
menggunakan vial serta dimonitor dengan khromatografi lapis tipis. Fraksi
dengan Rf yang sama dan positip dengan pereaksi Maeyer yang ditandai dengan
munculnya warna putih, digabung selanjutnya, diuapkan pelarutnya kemudian
fraksi ini direkristalisasi untuk memperoleh kristal murni.
Karakterisasi Senyawa Hasil
Isolasi
Terhadap
kristal hasil isolasi dilakukan analisis Spektroskopi IR, 1H- NMR dan 13C- NMR
dan penentuan titik leleh untuk menentukan senyawa hasil isolasi.
HASIL
DAN PEMBAHASAN
Dari
hasil destruksi dan netralisasi dan didapat padatan lalu pemisahan dan
pemurnian serbuk daun jambu Keling (Eugenia cumini (L.) Druce) diperoleh
kristal berwarna kuning dengan titik leleh 293 oC – 295 oC. Analisa Spektrum IR
(Gambar 1). Pada daerah paling utama dari senyawa alkaloid munculnya bilangan
gelombang 1635,78 cm-1 dengan puncak tajam menunjukkan serapan kharakteristik
N-C = C dari rentangan -C=C atau vinil serta bilangan 1541,26 –1508,47 cm–1 dengan
puncak lemah menunjukkan serapan kharakteristik –NH3, NH2 dari –NH+ sedangkan
pada bilangan gelombang 3443,25 cm-1 dengan puncak melebar menunjukkan adanya
vibrasi O-H dengan puncak tajam menunjukkan vibrasi C=O pada bilangan gelombang
2959,07 cm-1.
Analisa
spektrum 1H-NMR (Gambar 2) terlihat adanya pergeseran kimia 1,18 – 1,28 ppm
multiplet –CH3, pergeseran kimia pada daerah 1,97 –2,07 ppm terdapat
puncak
kuartet ini menunjukkan adanya proton dari karbon CH3 –(C=C) pergeseran kimia
3,29 –5,41 ppm merupakan puncak multiplet ini menunjukkan proton yang terikat
pada atom N, H(N)-aromatis dan juga pada 6,14 ppm adanya atom N yang terjadi
pada senyawa alkaloid.
KESIMPULAN
Isolasi
daun tumbuhan jambu keling (Eugenia Cumini (L.) Druce). Mengandung
senyawa alkaloida dan diperoleh kristal berwarna kuning berbentuk jarum dan
mempunyai titik Lebur 2930 – 2950 C. yang diduga strukturnya mirip golongan
indol alkaloid.
