UJIAN AKHIR SEMESTER

UJIAN AKHIR SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

MATA KULIAH         : KIMIA BAHAN ALAM

SKS                            : 2

DOSEN                      : Dr. Syamsurizal, M.Si

WAKTU                     : 22-29 Desember 2012

NAMA                       : REJEKI L SITUMORANG

NIM                           : RRA1C110009       

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.

Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesa terpenoid, pada waktu ini sudah diketahui dengan baik dan tercantum pada Gambar:

 

 

Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis terpenoid adalah 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 sebagaimana ditemukan pada asam mevalinat, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforialsi,eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan isopentenil (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi dimetil alil piropospat (DMAPP) oleh enzimisomeriasi. IPP sebagai unti isoprene aktif bergabung secara kepala ke ekordengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isoprene untuk menghasilkan terpenoid.

Penggabungan ini terjadi karena serangan electron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan electron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat yang menghasilkan geranil.pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoid. Penggabungan selanjutnya antara satu unti IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawaantara bagi semua senyawa seskuiterpenoid. Senyawa diterpenoid diturunkan dari Geranil-Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.
Secara umum biosintesa dari terpenoid terjadi 3 reaksi dasar yaitu:
1.Pembentukan isoprene aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.
2.Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene akan membentuk mono-,seskui-, di-. sester-, dan poli-terpenoid.

3.Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid.

Dalam biosintesis faktor penting untuk menghasilkan triterpenoid diperhatikan kondisi pada proses biosintesis yang terjadi dengan memperhatikan enzim-enzim yang terlibat dalam reaksi berupa enzim HMG-CoA sintase, enzim HMG-CoA reduktase, enzim mevalonat kinase dan enzim fosfomevalonat kinase, enzim pirofosfomevalonat dekarboksilase yang mana pada enzim IPP isomerase karena enzim ini dapat membentuk Isopentenil pirofosfat (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil alil pirofosfat (DMAPP).Enzim berguna mempercepat laju reaksi,dan menyelesaikan biosintesis dengan maksimal. Adanya kerja enzim dapat mempercepat reaksi yang hanya membutuhkan sedikit energy.

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.

Sinar inframerah bila dilewatkan melalui cuplikan senyawa organik maka sejumlah frekuensi akan diserap sedangkan frekuensi yang lain diteruskan tanpa diserap. Daerah inframerah terletak antara spektrum elektromagnetik cahaya tampak dan spektrum radio, yakni antara 4000-400 cm-1. Spektrofotometri inframerah memungkinkan identifikasi gugus fungsional karena gugus fungsi tersebut menunjukkkan serapan yang spesifik pada daerah inframerah. Spektrum inframerah khas untuk senyawa tertentu, sehingga metoda ini tepat untuk menentukan struktur senyawa yang belum dikenal yaitu dengan cara membandingkannya terhadap senyawa yang sudah diketahui..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. Prinsip kerja dari NMR yaitu untuk mendapatkan inti dalam molekul  dalam arah yang sama sehingga nantinya medan magnet yang seseuai dengan molekul akan dikonversi menjadi spektra NMR sehingga struktur molekul dapat teridentifikasi.

a.Identifikasi untuk mengetahui pola spektrum antosianin menggunakan spektrofoto-meter UV-Vis dilakukan dengan cara ekstrak kulit buah manggis ditotolkan pada lempeng kromatografi lapis tipis (KLT) preparatif .

 

Pada hasil Spektrum UV-Vis hasil KLT preparatif, dihasilkan puncak panjang gelombang maksimal  pada 279 nm, 317 nm dan 525 nm .Puncak pada panjang gelombang 279 nm dan 525 nm menunjukkan ciri dari senyawa antosianin.Kandungan Antosianin pada kulit manggis termasuk jenis sianidin  (3,5,7,3',4')-3-glukosida yang memiliki panjang gelombang maksimal 275 nm dan 523 nm.

b. Identifikasi Senyawa Flavonoid dalam Daun Katu

Dalam larutan metanol senyawa memberikan serapan pita I 344 nm dan pita II 269 nm. Dengan melihat bercak ungu gelap di bawah sinar ultra violet dan berubah menjadi hijau kuning setelah diberikan uap amonia, maka senyawa mengarah pada flavon, kalkon atau flavonol.Pada penambahan natrium hidroksida terjadi pergeseran batokromik pita I sebesar 62 nm dan tanpa penurunan kekuatan,sehingga menunjukkan adanya OH-4’.Penambahan natrium asetatmenunjukkan adanya OH-7 dan mungkin ada oksigenasi pada 6 atau 8, ini dapat dilihat dengan adanya pergeseran pita II kurang dari 5 nm. Pergeseran batokromik 4 nm pada pita II dengan adanya penambahan natrium asetat dan asam borat menunjukkan adanya orto dihidroksi pada cincin A (6, 7 atau 7, 8). Tidak berubahnya serapan maksimum pita II dengan penambahan aluminium klorida dan asam klorida menunjukkankemungkinan adanya OH-5 dengan gugus prenil pada atom C nomor 6.Dari data spektrum ultraviolet tersebut senyawa SA-DE-4 mengarah ke senyawa flavonol dengan OH-3 tersubstitusi dan substitusi OH terdapat pada posisi atom C nomor 5, 7, 8, 4’, dan kemungkinan ada gugus prenil padaatom C nomor 6.

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.

Dasar penggunaan pada isolasi alkaloid pada tahap awal dibutuhkan kondisi asam atau basa yaitu adanya penggunaan asam (asam organik) pada alkaloid dalam proses ekstraknya agar dapat melarutkan suatu sampel yang mengandung alkaloid agar larut didalam air yang membentuk garam atau memisahkan zat larut dalam air bersuasana asam dan pada tahap awal isolasi ada  juga yang membutuhkan kondisi basa untuk membentuk endapan atau membebaskan garamnya.

 Alkaloid diekstrak dengan pelarut tertentu, misalnya dengan etanol,kemudian diuapkan. Ekstrak yang diperoleh diberi asam anorganik untuk menghasilkan garam amonium kuartener kemudian diekstrak kembali.Garam amonium kuartener yang diperoleh direaksikan dengan natriumkarbonat sehingga menghasilkan alkaloid–alkaloid yang bebas kemudian diekstraksi dengan pelarut tertentu seperti eter dan kloroform. Campuran – campuran alkaloid yang diperoleh akhirnya dipisahkan melalui berbagai cara, misalnya metode kromatografi.

a.Isolasi Kafein pada daun Teh

25 gram C. sinensis kering ditambah 20 gram Na₂CO₃ dicampurkan dalam 225 ml air mendidih. Setelah itu, dibiarkan  dan didekantasi ke dalam labu erlenmeyer lain. Keberadaan tannin dalam C. sinensis sinensis menyebabkan penambahan natrium karbonat mejadi penting.Natrium karbonat diubah menjadi garam yang larut dalam air dan tidak larut dalam diklorometana.

b. Isolasi senyawa alkaloida yang terdapat pada daun tumbuhan wungu (Graptophyllum pictum L.)

Daun tumbuhan wungu (Graptophyllum pictum L.) dimaserasi dengan pelarut metanol. Ekstrak pekat dari metanol  diasamkan dengan asam asetat 2% sampai pH 3-4, lalu dibasakan dengan NH¬4OH pekat sampai pH 9-10. Diasamkan agar dapat melarutkan alkaloid didalam air dalam bentuk garam amina.Jenis reaksi ini untuk memisahkan amina dari zat netral atau zat yang larut dalam air bersuasana asam.Kemudian dibasakan dengan Na4OH pekat sampai pH 9-10 dan membentuk endapan. Pada reaksi amina dengan asam kuat menghasilkan garam amina, yang dapat dibebaskan dari garamnya.

c.Isolasi Nikotin pada tembakau  

 

Awalnya,Dipotong-potong 10 gram daun tembakau kering atau tembakau dari cerutu. Masukkan ke dalam gelas kimia 400 ml.Ditambahkan 100 ml larutan basa NaOH 5%. Aduk menggunakan batang pengaduk selama 20 menit.Adanya penambahan NaOH dalam membebaskan garam pada sampel.

4.Jelaskan keterkaitan diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan contohnya.

Keterkaitan biosintesis,metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam yaitu Biosintesis adalah pembentukan molekul alami yang terjadi di dalam sel dari molekul lain pada makhluk hidup. yang aberlangsung 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,kita mengetahui keadaan fisik maupun kimianya.Adanya penelitian untuk mengisolasi, mengidentifikasi dan menguji aktivitas senyawa-senyawa bahan alam untuk mengetahui keberadaan dan aktivitas senyawa aktif di dalam suatu sampel/makhluk hidup perlu dilakukan,agar ditemukan pemanfaatan misalnya suatu tanaman yang biasa saja digunakan sebagai obat menjadi lebih luas.

Pada contoh ini,saya memberi gambaran Biosintesis turunan Flavonoid (Senyawa Quersetin),yang mana Quersetin merupakan zat aktif pada Flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi.

Biosintesis turunan Flavonoid (Senyawa Quersetin)

Isolasi Quersetin :

500   gram  bahan   kering (Tanacetum  balsamita  L.)  diekstraksi menggunakan  teknik  maserasi,  cara  ini  merupakan  metoda  yang  mudah dilakukan dan menggunakan alat-alat sederhana, cukup dengan merendam sampel  dalam  pelarut.  Pelarut  yang  digunakan  adalah  metanol 90% kemudian  ekstrak  yang  diperoleh  dipekatkan  dalam  evaporator  vakum.Metanol  dapat  melarutkan  hampir  semua senyawa organic, baik senyawa polar maupun non-polar, metanol mudah menguap sehingga mudah dipisahkan dari ekstrak. Ekstrak kental metanol yang diperoleh diencerkan dengan air. Senyawa flavonoid umumnya mudah larut  dalam  air,  terutama  bentuk  glikosidanya,  senyawa  tersebut  dapat diekstraksi dengan menggunakan pelarut air.Ekstrak  metanol  kemudian  diekstraksi  bertahap  dengan  tujuan menyederhanakan  komponen  dalam  fraksi,  ekstraksi  ini  menggunakan
pelarut n-heksan, CH₂Cl₂, CHCl₃, dan EtOAc secara berturut-turut (partisi cair-cair). Ekstraksi dengan n-heksan untuk memisahkan fraksi non-polar dari ekstrak  metanol.  Ekstraksi  dengan  CH₂Cl₂  bertujuan  untuk  memisahkan senyawa  flavon  sedangkan  ekstraksi  dengan  CHCl₃  bertujuan  untuk memisahkan  lipid  dan  terpenoid.  Ekstraksi  terakhir  menggunakan  pelarut EtOAc  yang  bersifat  semi-polar.  Fraksi  n-heksan  menunjukkan  bahwa komponen non-polar dari tanaman Tanacetum balsamita L. sangat banyak.

1.Spektrum UV dari senyawa dalam metanol memperlihatkan  2 pita serapan yang paling jelas yaitu pada 260nm (pita II) dan 380nm (pita I) yang spesifik untuk kelompok flavonol.

2.Spektrum uv menunjukkan adanya gugus hidroksil bebas pada posisi 3,3 dan 4. adanya gugus hidroksi pada atom C3 dan C5 menandakan senyawa flavonoid dalam isolat merupakan golongan dihidroflavonoid.

3.Data dari UV, H-NMR dan EI-MS mengarahkan kita pada penentuan struktur senyawa 3',4',5,7-Tetrahydroxy flavonol or Quercetin. Data spektroskopis yang diperoleh:

4.UV    λmax  (in MeOH):  260,  275sh,  380nm;  + AlCl3:  265,  455nm;  + AlCl3 + HCl: 265, 425nm; + NaOAc: 275, 380nm (degradation); + NaOAc + H3BO3: 260, 395nm; + NaOMe: pemisahan yang jelas. H-NMR (400MHz, in DMSO-d6): δ 7.78 (1H, d, J=1.8Hz, H-2'), 7.65
(1H, dd, J=9, 1.8Hz, H-6'), 6.95 (1H, d, J=9Hz, H-5'), 6.41 (1H, d, J=2Hz, H-8), 6.26 (1H, d, J=2Hz, H-6).

5.EI-MS 70eV, m/z: 302 (M+, 100%), 301 (46%), 285 (4%), 284 (3%),
274 (6%), 273 (9%), 153 (5%), 152 (10%), 150 (4%), 137 (6%), 136 (17%).