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