UJIAN AKHIR
SEMESTER
MATA KULIAH :
KIMIA BAHAN ALAM
SKS :
2
DOSEN :
Dr. Syamsurizal, M.Si
WAKTU :
22-29 Desember 2012
1.
Jelaskan
dalam jalur biosintesis triterpenoid, identifikasilah faktor-faktor penting
yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.
Jawab :
Secara umum biosintesa dari terpenoid
(triterpenoid)
terjadi dalam
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.
Mekanisme dari tahap-tahap
reaksi biosintesis triterpenoid 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
dekarboksilasimenghasilkan isopentenil
(IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi dimetil alil piropospat (DMAPP)
oleh enzim isomeriasi. IPP sebagai unti isoprene aktif bergabung secara kepala
ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari
polimerisasi isoprene untuk menghasilkan triterpenoid. 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). Penggabungan selanjutnya antara satu
unti IPP dan GPP dengan menaisme yang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat
(FPP).
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. Lebih dari 4000 terpenoid alami telah diisolasi, dan
lebih dari 40 kerangka dasar yang teridentifikasi. Triterpenoid terbagi atas 2 kelompok besar
yaitu tetrasiklik dan pentasiklik.
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.
Jawab :
Spektroskopis IR digunakan untuk menentukan gugus
fungsi. Hal ini mungkin disebabkan spektrum infra merah senyawa organik organik
bersifat khas, artinya senyawa yang berada akan mempunyai spektrum yang berbeda
pula. Penggunaan spektrum infra merah dalam kimia organik menggunakan daerah
yang berkisar pada bilangan gelombang 666-4000 cm-1. Bila senyawa infra merah
dilewatkan melalui senyawa organik, maka beberapa frekuensi akan diserap dan
lainnya akan diteruskan. Spektroskopis infra merah digunakan untuk menentukan
informasi-informasi secara struktural dari senyawa-senyawa organik.
1. Kuersetin
pada benalu teh
Spektrum
IR senyawa hasil isolasi memberikan informasi adanya puncak serapan gugus
hidroksil pada bilangan gelombang 3369 cm-1. Gugus hidroksil ini
merupakan regang -OH terikat (dapat berikatan hidrogen), OH terikat terlihat
pada bilangan gelombang 3450-3200 cm-1 yang membentuk pita lebar
dengan intensitas yang kuat. Adanya gugus hidroksil ini juga diperkuat dengan
munculnya -C-O- pada gelombang 2956 cm.
menunjukkan adanya regang - C-H alifatik dan diperkuat dengan munculnya serapan
pada 1498-1359 cm, menunjukkan adanya ulur - C-H. Adanya regang -C=O karbonil
ditunjukkan oleh serapan pada bilangan gelombang 1658 cm-1. Pita
serapan pada bilangan gelombang 1606 cm-1 menunjukkan adanya regang
C=C. Pita serapan pada bilangan gelombang 1574 cm. Daerah serapan pada bilangan
gelombang 821 cm-1 mengindikasikan adanya dua H yang bertetangga
dalam cincin aromatik.
a. Flavonoid
pada Rimpang Temu Ireng
Berdasarkan
Gambar tersebut dapat dilihat adanya
pita kuat pada 1714,6 cm-1 yang spesifik untuk gugus karbonil. Serapan tajam
pada 1261,4 cm-1 dan 1217,0 muncul dari vibrasi gugus C-O yang terkonjugasi.
Pita pada 1091,6 dan 1029,9 cm- 1 merupakan serapan dari gugus metoksi. Pita
pada 3020,3 cm-1 berasal dari =C-H str dengan didukung oleh pita-pita antara
1600 cm-1 dan 1500 cm-1 menunjukkan keberadaan inti aromatis. Pita kecil lemah
yaitu pada 1652,9 cm-1 berasal dari gugus vinyl. Pita-pita pada daerah dibawah
3000 cm-1 dan diperkuat oleh pita-pita disekitar 1450 cm-1 menyatakan adanya
alkyl yaitu metilen. Berdasarkan analisis terhadap spektrum IR diatas, dapat
disimpulkan bahwa terkandung senyawa aromatis, gugus C=O, C-O, vinyl, -CH2- dan
gugus metoksi.
Spektrum
NMR
Spektroskopis resonansi magnetik inti (NMR)
merupakan tehnik yang snagat baik didalam menentukan struktur senyawa organik.
Spektroskopis NMR berhubungan dengan sifat magnetik inti. Penentuan senyawa
dengan menggunakan NMR akan diperoleh gambaran perbedaan sifat dari berbagai
inti yang ada untuk menduga letak inti tersebut dalam molekul.
1. Spektrum
NMR pada kuersetin
2. Spektrum NMR
flavonol
Sinyal-sinyal
NMR ester asam lemak ini yang muncul pada daerah C-H alifatik yaitu pada daerah
12305-3. Spektrum massa untuk puncak dengan waktu retensi 20,377 menit
memperlihatkan adanya puncak ion (M+1) pada m/z 285. Pecahan cincin A dan B
pada senyawa flavon menghasilkan A1 m/z 182 dan B1 m/z 102. Hilangnya −CH3 sehingga
menghasilkan m/z 167 dari puncak m/z 182 mengindikasikan adanya pola oksigenasi
−CH3 pada senyawa flavon. Selain itu, muncul puncak dasar m/z 139 yang
terbentuk dengan hilangnya molekul C=O (massa 28) dari puncak m/z 167. Hal ini
lebih memperkuat dugaan bahwa terdapat gugus metoksi pada C8.
kuersetin
flavonol
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:
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
:
1. 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.
2. 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.
3. 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. Jelaskan keterkaitan diantara biosintesis,
metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan contohnya.
Jawab:
Biosintesis,
metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam sangat berkaitan. Secara
tradisional kimia bahan alam berhubungan dengan isolasi, penentuan struktur,
dan sintesis senyawa-senyawa organik
yang berasal dari sumber alam hayati. Dengan dilakukan biosintesis, maka akan
diketahui proses/ reaksi kimia yang terjadi dalam memperoleh senyawa kimia yang
diinginkan. Kemudian, menlakukan isolasi. Dimana pada dasarnya isolasi senyawa
kimia dari bahan alam adalah sebuah usaha bagaimana caranya memisahkan senyawa
yang bercampur sehingga kita dapat menghasilkan senyawa tunggal yang murni.
Tumbuhan mengandung ribuan senyawa yang dikategorikan sebagai metabolit primer
dan metabolit sekunder. Biasanya proses isolasi senyawa dari bahan alami ini
mentargetkan untuk mengisolasi senyawa metabolit sekunder, karena senyawa
metabolit sekunder diyakini dan telah diteliti dapat memberikan manfaat bagi
kehidupan manusia. Antara lain manfaatnya dalam bidang pertanian, kesehatan dan
pangan. Dengan dilakukan isolasi, dapat ditentukan strukturnya. Sehingga, dari
hasil penentuan struktur dapat dibandingkan dengan struktur senywa kimia yang
dihasilkan pada proses biosintesis untuk mencocokkan strukturnya.
Contohnya:
Rimpang temu ireng kering dihaluskan, kemudian dimasukkan
ke dalam alat ekstraktor Soxhlet. Ekstraksi dilakukan secara berturutan
menggunakan pelarut petroleum eter, kloroform, n-butanol dan metanol
masing-masing selama 8 jam. Hasil ekstraksi berupa ekstrak petroleum eter, kloroform,
n-butanol dan metanol masing-masing dilakukan uji warna untuk flavonoid.
Ekstrak yang positif mengandung flavonoid kernudian ditentukan eluen yang
sesuai untuk langkah selanjutnya yaitu kromatografi kolom. Penentuan eluen pada
ekstrak petroleum eter (PE) dilakukan dengan menggunakan eluen Pekloroform pada
berbagai perbandingan volume. Untuk ekstrak kloroform, eluen yang digunakan adalah
kloroform-etil asetat pada berbagai perbandingan volume. Sedangkan pada ekstrak
nbutanol digunakan eluen etil asetat-metanol pada berbagai perbandingan volume.
Ekstrak metanol tidak dicari eluen yang sesuai. Persiapan pertama kromatografi
kolom adalah memanaskan silika gel pada suhu 1600C selama 3 jam kemudian
didinginkan. Setelah dingin, silika dibuat bubur dan dimasukkan dalam kolom,
lalu dibiarkan semalam. Ekstrak pekat dilarutkan dalam eluen yang kurang polar
dan dimasukkan kolom menggunakan pipet. Sampel dibiarkan turun sampai
permukaannya hampir “terbuka”, kemudian ditambah eluen pelan-pelan sampai
mendapat eluen yang tidak berwarna pada permukaan penyerap. Langkah selanjutnya
ditambah eluen, dengan laju elusi 20 tetes/menit. Setiap 2 mL eluat, ditampung
dalam botol sampel. Untuk pembagian fraksi, masing-masing botol dianalisis
secara fisika menggunakan sinar UV-VIS pada " = 254 nm dan " = 366 nm
dan TLC, serta secara kimia menggunakan uji warna. Fraksi tunggal yang
mempunyai harga Rf sama dan uji fisika serta kimia sama dikumpulkan, dan pelarutnya
diuapkan. Selanjutnya dilakukan identifikasi struktur untuk menggunakan spektrofotometer
UV-VIS, IR dan GC-MS.
