UJIAN AKHIR SEMESTER KOBA

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. Ttriterpenoid adalah kelompok senyawa bahan alam turunan terpenoid dengan kerangka karbon yang dibangun oleh enam C-5 yang di sebut unit isopren (2-metilbuta-1,3- diene). Triterpenoid dibiosintesis dari 6 unit isopren, dan tersusun atas C30 asiklik yang merupakan prekursor dari squalen.  Perbedaan pembentukan cincin (siklisasi)  akan memberikan perbedaan tipe dari terpenoid.

 

Berdasarkan gambar diatas, biosintesis triterpenoid bermula asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim A melalukan kondensasi. Lalu dilanjutkan dengan reaksi-reaksi fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan Isopentenil pirofosfat (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil alil pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. Penggabungan antara ekor kepala menghasilkan FPB yang kemudian bergabung menghasilkan squalene yang melakukan siklisasi dan terbentuk 2,3-oxidosqualene dengan masuknya oksigen pada skualene sehingga terbentuk triterpenoid.

Adapun Faktor yang paling berperan dalam menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak adalah :

1.               dengan melakukan penambahan enzim yang berperan sebagai katalisator, apabila penambahan enzim dan konsentrasi enzim yang terlibat dalam jalur biosintesis triterpenoid dilakukan maka dapat meningkatkan kuantitas/produksi  senyawa triterpenoid karena fungsi enzim sebagai katalisator adalah untuk dapat mempercepat reaksi.

2.               Dapat juga dengan menghambatan jalur asam mevalonat untuk mengoptimalkan jalur yang lain sehingga dapat meningkatkan produksi senyawa triterpenoid.

Mengkondisikan lingkungan tempat terjadinya biosintesis triterpenoid, hal ini berpengaruh pada proses isolasi triterpenoid. 

2. Flavonoid mempunyai kerangka dasar dengan 15 atom karbon, dimana dua cincin benzen (C_6­) 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 [Achmad, 1985]

struktur flavonoid

Mengidentifikasi flavonoid dengan  spektrum IR lebih dikedepankan kekhasan sinyal infra merah yang terserap untuk mengidentifikasi strukturnya intensitas serapannya sedikit namun sudah dapat diketahui strukturnya. Cahaya inframerah Energy berhubungan kepada energy vibrational dari molekul, namun jika dalam NMR  kekhasannya adalah dengan cara menyerap data yang didapat dan didapat struktur molekul yang lebih lengkap dan dapat disambung dengan spektrum IR untuk lebih lengkap dalam penentuan struktur senyawa yang ada.

pectrum IR kafein

Identifikasi Flavonoid "Quercetin" dari Citrullus colocynthis

 

3. Pada umumnya alkaloid bersifat sebagai basa, hal disebabkan karena adanya elektron yang berpasangan pada nitrogen dalam sebuah alkaloid. Jika gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan elektron, contoh gugus alkil, maka ketersediaan elektron pada nitrogen naik dan senyawa lebih bersifat basa. Sebaliknya bila gugus fungsional yang berdekatan bersifat menarik elektron (contoh gugus karnonil), maka ketersediaan elektron berpasangan berkurang dan berpengaruh yang ditimbulkan alkaloid dapat bersifat netral ataupun sedikit asam. ( Harjono, 1996 ).

Satu-satunya sifat kimia alkaloid yang paling penting adalah kebasaannya. Metode pemurnian dan pencirian ialah umumnya mengandalkan sifat ini

Bebera contoh isolasi dari alkaloid adalah : 

a.  Isolasi Kafein

Kafein 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 

b. Isolasi nikotin

Isolasi nikotin dari tembakau menggunkan pelarut NaOH 

c. Isolasi pada kodein

Isolasi ini dilakukan dengan menggunakan sampel yang telah ditambahkan dengan klroform dan digerus. Terbentuk filtrat da residu, diman filtrat kmudian dimasukkan kedalam corong pisah dan ditambahkan dengan asam sulfat. Sehingga terbentuk 2 lapisan

 

4.  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. Sementara Isolasi adalah suatu cara mengambil suatu senyawa yang terdapat pada alam melalui proses dan perlakuan tertentu. Dari proses isolasi kemudian di identifikasi hasil yang didapatkan dari isolasi tersebut kemudian dilakukan penentuan strukturnya melalui UV, IR, MS ataupun NMR.

Berdasarkan pengertian diatas, maka biosintesis, isolasi dan penentuan struktur adalah suatu keastuan yang kompleks yang saling berkaitan. Diawali dengan mengetahui jalur sintesisnya, suatu senyawa dapat diisolasi dan dapat ditentukan strukturnya dengan metode yang tepat.

Contoh :

jalur biosintesis nikotin melibatkan reaksi penghubung antara dua struktur siklik yang membentuk nikotin. Studi metabolik menunjukkan bahwa cincin piridina nikotin berasal dari asam nikotinat sementara pirolidon ini berasal dari N-metil-1-Δ pyrrollidium kation. Biosintesis dari dua hasil komponen struktur melalui dua sintesis independen, NAD jalur untuk asam nikotinat dan jalur tropane untuk N-metil-1-Δ pyrrollidium kation.  Jalur NAD di nicotiana genus dimulai dengan oksidasi asam aspartat menjadi α-imino suksinat oleh oksidase aspartate (AO). Hal ini diikuti dengan kondensasi dengan gliseraldehida-3-fosfat dan siklisasi dikatalisis oleh sintase quinolinate (QS) untuk memberikan asam quinolinic. Asam Quinolinic kemudian bereaksi dengan pirofosfat phosphoriboxyl dikatalisis oleh asam phosphoribosyl quinolinic transferase (QPT) untuk membentuk asam nikotinat mononukleotida (NaMN). Reaksi sekarang berlangsung melalui siklus penyelamatan NAD untuk menghasilkan asam nikotinat melalui konversi nicotinamide oleh nicotinamidase enzim.

Isolasi nikotin dari tembakau

 

Cara Kerja

1.Dipotong-potong 10 gram daun tembakau kering atau tembakau daricerutu. Masukkan ke dalam gelas kimia 400 ml.

2.Ditambahkan 100 ml larutan NaOH 5%. Aduk menggunakan batang pengaduk selama 20 menit.

3.Campuran dalam gelas kimia disaring dengan menggunakan corongBuchner tanpa kertas saring. Ditekan daun tembakau dalam corong Buchner menggunakan bagian bawah gelas kimia

4.Daun tembakau dikembalikan ke dalam gelas kimia, ditambahkan 30 mlair, diaduk. Disaring menggunakan corong Buchner.

5.Untk menghilangkan partikel (daun tembakau) dalam hasil saringan

(filtrate), filtrate disaring dengan menggunakan corong gelas yang diberiglasswool.

6.Filtrat dimasukkan ke dalam corong pisah, ditambahkan 30 mldiklorometan, dikocok. Tutup corong pisah dibuka setiap kali selesaimengocok. Dipisahkan lapisan diklorometan ke dalam labu Erlenmeyer.Ditambahkan lagi 30 ml diklorometan ke dalam sisa cairan (lapisan air) kedalam corong pisah, dikocok. Dipisahkan lapisan diklorometan. Langkahekstraksi ini dilakukan sampai semua nikotin terekstrak ke dalamdiklorometan. Dikumpulkan semua lapisan diklorometan. Ekstraksi ini dapat juga dilakukan menggunakan eter

7.  Diuapkan diklorometan menggunakrotary vacuum evaporator. Penguapan diklorometan atau eter dilakukan menggunakan teknik  penguapan dengan pengurangan tekanan dan jangan menggunakan api. Penguapan diklorometan atau eter dapat pula menggunakan teknik denganset alat.

8. Ditambah 1 ml air suling ke dalam sisa penguapan, aduk perlahan-lahan,ditambahkan 4 ml methanol, disaring dengan menggunakan corong gelasyang diberi glass wool. Dituangkan 5 ml methanol ke atas glasswool untuk mencuci glasswool 

-nya. Disatukan kedua larutan methanol.

9.Ditambahkan 10 ml larutan jenuh asam pikrat dalam methanol.

10.Disaring nikotin dipikrat padat menggunakan corong Buchner (digunakan kertas saring).

11.Dimurnikan nikotin, dipikrat ; dengan rekristalisasi

Setelah diisolasi, nikotin yang dihasilkan dianalisis menggunakan IR, UV, dan GC-MS sebagai penentuan struktur nikotin.