UJIAN AKHIR SEMESTER

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.    Triterpenoid dibiosintesis dari 6 unit isopren, dan tersusun atas C30 asiklik yang merupakan prekursor dari squalen. Triterpenoid terdiri dari kerangka dengan 3 siklik 6 yang bergabung dengan siklik 5 atau berupaka 4 siklik 6 yang mempunyai gugus fungsi pada siklik tertentu. Secara umum biosintesa dari terpenoid dengan terjadinya tiga reaksi dasar yaitu :

a)      Pembentukan isopren aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.

Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan keragaman struktur yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprena (C5) yang bergandengan dalam model kepala ke ekor (head-to-tail), sedangkan unit isoprena diturunkan dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat (mevalonic acid : MVA).

b)      Penggabungan kepala dan ekor dua unit isopren akan membentuk monoseskui-, di-, sester- dan poli-terpenoid.

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

Mekanisme pembentukannya melalui jalur asam mevalonat :

As. Asetat teraktifasi oleh koenzim-A membentuk asetil koenzim-A, selanjutnya melakukan kondensasi menghasilkan asam asetoasetil koenzim-A

Asetoasetil koenzim-A mengalami kondensasi lg dg asetil koenzim-A menghasilkan senyawa mevalonil koenzim-A selanjutnya mengalami reduksi menjadi asam mevalonat

Reaksi selanjutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan IPP yg berisomerisasi menjadi DMAPP oleh enzim isomerase

IPP dan DMAPP sbg unit isopren aktif berkondensasi melalui interaksi kepala ke ekor yang merupakan polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid

Biogenetik terpenoid berasal dari isopentenyl-pyrophosphate (IPP) terdiri dari lima atom karbon sebagai batu bata (building block) via jalur asam mevalonat (MVA). Isomer IPP adalah DMAPP (dimethyl allyl pyrophosphate). Kedua molekul tsb bergabung menjadi geranyl-pyrophosphate (GPP), farnesylpyrophosphate (FPP), dan geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP).

Selanjutnya berturut-turut menjadi monoterpena (10 C), seskuiterpena (15 C), dan diterpena (20 C).

Berdasarkan dari biosintesis diatas, dapat disimpulkan bahwa faktor yang menentukan dihasilkannya triterpenoid yaitu, adanya modifikasi struktur skualen, dan enzim yang berperan dalam proses biosintesis juga mempengaruhi dihasilkannya triterpenoid dengan kkuantitas dalam jumlah banyak. Selain itu, pada sebuah penelitian, ditemukan faktor lain yang mempengaruhi hasil dari triterpenoid yaitu pengaruh cahaya atau naungan terhadap tanaman itu sendiri.

 2. spektrum IR kuersetin 

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 ulur -C-O- pada daerah 1272-1143 cm􀀀1. Pita serapan pada bilangan 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 cm1 menunjukkan adanya regang -C=C-. Pita serapan pada bilangan gelombang 1574 cm? mengindikasikan bahwa senyawa hasil isolasi merupakan senyawa aromatik, diperkuat dengan munculnya serapan pada bilangan gelombang 821 cm􀀀1 mengindikasikan adanya dua H yang bertetangga dalam cincin aromatik.

spektrum NMR kuersetin

Spektrum 1H-NMR (500 MHz, DMSO, ppm) : 7,72 (H2’,d,J=2,4), 7,59 (H6’,dd,J=2,4 & 7,35), 6,73 (H5’,d,J=7,35), 6,37 (H8,s). Puncak 335/337 merupakan karakter yang khas untuk isotop Cl, menunjukkan keberadaan satu atom Cl. Penentuan posisi substitusi gugus klor dilakukan dengan membandingkan spektrum 1H-NMR produk dengan spektrum 1H-NMR kuersetin.Hilangnya puncak dengan geseran kimia 6,18 ppm yang khas untuk proton pada C-6, menunjukkan bahwa klorinasi terjadi pada posisi C-6 (Gambar 4). Sifat gugus hidroksi fenol sebagai pengarah ortopara memung-kinkan klorinasi palingmudah terjadi pada posisi C-6 diikuti C-8.

spektrum IR xanton (mangostin)

Spektrum IR senyawa α-mangostin (10) memperlihatkan serapan – serapanyaitu 3421 cm^-1, 1643 cm^-1, 2916 cm^-1, 1608 cm^-1

Spektrum 1H NMR 1,7-dihidroksi-3- metoksi-4-(3metilbut-2-enil),6’,6’ – dimetilpirano (2’ , 3’ : 5,6) santon menunjukkan adanya satu unit prenil pada [δH 3,59 (2H, d, J= 6,8), δH 5,22 (1H, t, J=6,8), δH 1,88 (3H, s) dan δH 1,70 (3H, s)], Sinyal pada δH 3,92 (3H,s) merupakan sinyal yang khas untuk proton metoksi. Hal ini ditunjang oleh Sinyal pada spektrum 13C NMR pada 62,1 ppm merupakan sinyal yang khas untum C metoksi. Selai itu juga terlihat sinyal pada δH 5,59 (1H, d, J=10,4) terkoupling orto dengan proton pada δH 6,73 (1H, d, J=10,4) yang merupakan unit prenil lainnya yang ditunjang oleh munculnya dua sinyal metil pada 1,48 (6H, s) yang berada pada lingkungan sama, sinyal pada δH 5,67 (1H, s) dengan intensitas agak lebar diduga merupakan proton hidroksi yang terikat pada cincin aromatik. Sinyal pada δH 13,22 (1H, s) merupakan proton hidroksi yang berikatan hidrogen dengan gugus karbonil yang posisinya peri terhadap gugus hidroksi tersebut. Sinyal ini khas untuk inti santon. Pada daerah aromatik terlihat adanya 2 kelompok proton aromatik yaitu pada δH 6,34 (1H, s) dan δH 7,60 (1H, s) merupakan sinyal dari proton aromatik yang tidak saling terkoupling.

3.       Alkaloid adalah senyawa bersifat basa yang mengandung satu atau lebih atom nitrogen, biasanya dalam gabungan, sebagai bagian dari sistem siklik. Isolasi alkaloid dilakukan dengan metode ekstraksi, salah satu nya ekstraksi asam basa. Ekstraksi asam-basa merupakan jenis ekstraksi yang didasarkan pada sifat asam dan basa senyawa organik. Alkaloid sebagai golongan dibedakan dari sebagian besar komponen tumbuhan lain berdasarkan sifat basanya (kation). Oleh karena itu, senyawa ini biasanya terdapat dalam tumbuhan sebagai garam dengan berbagai asam organic dan sering ditangani di laboratorium sebagai garam dengan asam klorida atau asam sulfat. Bila alkaloid berada dalam bentuk garamnya, maka alkaloid dibebaskan dengan mereaksikannya dengan penambahan basa terlebih dahulu untuk mengekstraksinya. Alkaloid bebas biasanya dapat diekstraksi dengan pelarut kloroform dan dipisahkan cari campuran senyawa yang kompleks dengan menggunakan berbagai metode kromatografi. Sebagian besar alkaloid tidak larut dalam petroleum eter. Namun, jika sebagian alkaloid larut dalam pelarut PE, maka awalnya ditambahkan asam pada tanaman untuk mengikat alkaloid sebagai garamnya.

Contoh :

¬  Isolasi biji alpukat

Simplisia biji alpukat setelah diekstraksi sinambung dengan pelarut n-heksana dan etanol menggunakan alat Soxhlet, diekstraksi cair-cair berdasarkan perbedaan keasaman dan kebasaan. Isolat dari fraksi dimurnikan dengan kromatografi lapis tipis (KLT) preparatif kemudian direkristalisasi.

¬  Isolasi alkaloid dari akar tuba biji

Isolasi alkaloid dari akar tumbuhan Anamirta cocculus(L.) W. & A. (Tuba biji) dilakukan dengan cara ekstrasi kontinu menggunakan pelarut etanol, dan hasil ekstraksi dipekatkan. Hasil pemekatan diekstraksi dengan heksana. Fasa etanol yang diperoleh diuapkan dan ditambah HCl 2 N selanjutnya di tambah NH4 OH sampai PH = 9 kemudian diekstraksi dengan toluen. Fasa anorganik yang diperoleh dari ekstraksi ini diekstraksi kembali dengan kloroform. Hasil ekstraksi dengan kloroform ditambah HCl 2 N, fasa. anorganik yang diperoleh dibasakan dengan penambahan NH40H kemudian diekstraksi dengan kloroform.

¬  Isolasi alkaloid dari brotowali

Sebanyak 100 g serbuk daun binahong diekstrak secara maserasi menggunakan pelarut methanol dengan perbandingan 1:3 (b/v) selama 3x24 jam. Kemudian, hasil yang diperoleh disaring dengan penyaring Buchner, lalu diuapkan dengan evaporator Buchi, sehingga diperoleh ekstrak metanol kental. Selanjutnya, ekstrak metanol kental diekstrak cair-cair dengan pelarut petroleum eter (fraksi 40-60 hasil distilasi dari p.e. teknis) dengan perbandingan 1:1 (v/v), hingga diperoleh ekstrak metanol bebas minyak.

 Ekstrak metanol bebas minyak diasamkan dengan asam klorida 2 N sampai tercapai pH 2. Kemudian diekstrak kembali dengan pelarut petroleum eter. Lalu, larutan HCl 2 N hasil ekstraksi tersebut dibasakan dengan larutan ammonium hidroksida sampai pH ~ 10. Selanjutnya, diekstrak dengan kloroform. Lapisan kloroform dipisahkan, lalu diuapkan sehingga diperoleh ekstrak alkaloid kasar (crude alkaloid).

4.      Antara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur memiliki keterkaitan satu sama lain. Pada tahap awal yaitu biosintesis, kita dapat mengetahui bagaimana proses terjadinya suatu senyawa bahan alam dengan mempelajari reaksi-reaksi yang terjadi yang melibatkan beberapa macam senyawa berbeda di dalamnya. Setelah dilakukannya biosintesis maka dapat dilanjutkan dengan metode isolasi, dimana suatu senyawa bahan alam diuji karakteristik dan kandungannya yang bisa dimanfaatkan. Metode isolasi dilakukan dengan beberapa tahap dengan menggunakan pelarut yang sesuai sampai didapat hasil yang diinginkan. Kemudian langkah yang terakhir penentuan struktur dari senyawa bahan alam yang telah diisolasi. Penentuan struktur ini bisa dengan menggunakan spektrum  IR, NMR, UV-Vis, atau Massa.

Contohnya:

Pemeriksaan pendahuluan kandungan kimia kulit batang Johar (cassia siamea Lamk., Caesalpiniaceae) menunjukkan adanya senyawa alkaloid, flavonoid, tanin, kuinon, dan steroid/triterpenoid. Dalam abu ditemukan adanya besi, magnesium, tembaga, zink dan kalsium. Pemisahan dilakukan secara ekstraksi cair-cair, kromatografi kolom cair vakum dan kromatografi lapis tipis sentrifugal. Telah dapat diisolasi empat senyawa dari ekstrak etanol dan dengan cara spektrofotometri massa, resonansi magnet inti, dan spektrofotometri inframerah diidentifikasikan sebagai 2,4-bi(dimetilbenzil)-6-t-butilfenol, krisofenol, serta lupeol dan taraksasterol.

Ekstraksi dilakukan dengan cara maserasi bertingkat menggunakan pelarut n-heksana, metilen klorida, dan etanol 95%. Yang mengandung asam tartrat 1%. Ekstrak yang diperoleh kemudian dipekatkan dengan penguap vakum putar. Selanjutnya ekstrak diperiksa dengan KLT.

Pemisahan ekstrak etanol dengan memasukkan ke dalam air es, lalu disaring bagian yang larut dan tidak. Bagian yang tidak larut selanjutnya dipisahkan dengan KCV, dengan pengelusi landaian n-heksana 100%, beberapa kombinasi pelarut n-heksana-benzena, dan benzen 100%. Hasil fraksinasi dipantau dengan KLT. Selanjutnya dilakukan isolasi dengan KCV dengan pengelusi n-heksan 100%, beberapa kombinasi n-heksan-etilasetat, danetilasetat 100%, lalu dipantau lagi dengan KLT. Selain itu juga dilakukan isolasi dengan kromatotron menggunakan pengelusi n-heksan, beberapa kombinasi n-heksan-etil asetat, dan etil asetat, lalu dipantau dengan KLT.

Karakterisasi isolat dilakukan dengan spektrofotometer ultraviolet, spektrometer resonansi magnet inti dan GC-IRD-MS-HP.

Hasil penapisan fitokimia menunjukkan adanya senyawa alkaloid, flavonoid, tanin, kuinon, dan steroid/triterpenoid. Dalam abu ditemukan adanya besi, magnesium, tembaga, zink dan kalsium.
Telah dapat diisolasi empat senyawa dari ekstrak etanol dan dengan cara spektrofotometri massa, resonansi magnet inti, dan spektrofotometri inframerah diidentifikasikan sebagai 2,4-bi(dimetilbenzil)-6-t-butilfenol, krisofenol, serta lupeol dan taraksasterol.

KOLESTEROL

Kolesterol adalah metabolit yang mengandung lemak sterol (bahasa Inggris: waxy steroid) yang ditemukan pada membran sel dan disirkulasikan dalam plasma darah. Merupakan sejenis lipid yang merupakan molekul lemak atau yang menyerupainya. Kolesterol ialah jenis khusus lipid yang disebut steroid. Steroids ialah lipid yang memiliki struktur kimia khusus. Struktur ini terdiri atas 4 cincin atom karbon.

Kolesterol merupakan unsur makanan yang banyak dijumpai dalam bahan makanan sehari-hari yang berasal dari tumbuhan maupun dari produk hewan. Kadar kolesterol dalam setiap jenis bahan makanan khususnya yang berasal dari produk hewan bervariasi tergantung jenis dan macam produk hewan. Kandungan kadar kolesterol pada setiap bagian tubuh hewan berbeda, ada  bagian yang sangat banyak mengandung kolesterol dan bagian lain sebaliknya. Sebagai  contoh pada otak, hati dan kuning telur memiliki kadar kolesterol yang sangat tinggi. Kolesterol secara fisiologi penting bagi tubuh, karena merupakan bahan untuk membangun membran sel dan hormon-hormon yang memiliki peranan vital khususnya kelompok hormon steroid.

Tubuh manusia dan hewan yang normal akan berusaha memelihara konsentrasi plasma kolesterol dengan cara mengatur sintesis dan ekskresi kolesterol. Kolesterol yang melebihi kebutuhan tubuh akan dieliminir melalui empedu, tetapi walapun begitu jika pasok kolesterol dari makanan berlebih yang akhirnya melebihi kebutuhan tubuh, maka akan berakibat kurang baik bagi tubuh dan dapat menimbulkan berbagai gangguan fisiologi seeperti artheroskerosis yang manifestasinya dapat menjadi penyakit jantung koroner atau stroke. Kolesterol merupakan substansi lemah, oleh karena itu kolesterol tidak larut dalam air, dapat diekstraksi  dari jaringan dengan kloroform, eter, benzena, dan alkohol panas.

BAHAYA NIKOTIN

Nikotin adalah salah satu zat yang ada dalam Rokok yang mana dapat menyebabkan kerusakan pada jaringan didalam paru-paru, nikotin juga sangat berbahaya jika dikonsumsi dalam jangka waktu yang lama, karena nikotin didalam tubuh manusia bisa mengendap dan lama-lama akan merusak paru-paru , untuk tingkat kefatalannya bisa menyebabkan kanker.
Pengaruh adiktif nikotin mampu meningkatkan rangsangan pada otak 300-400 persen setiap tahunnya.

Nikotin merupakan racun saraf manjur ( potent nerve poison ) dan digunakan di dalam racun serangga. Pada kepekatan rendah, bahan ini bertindak sebagai peransang dan adalah salah satu sebab utama mengapa merokok digemari dan dijadikan tabiat. Selain tembakau. nikotin juga ditemui di dalam tumbuhan famili Solanaceae termasuk tomato, terung ungu (eggplant), ubi kentang, dan lada hijau.

Rokok mengandung 8-20 mg nikotin dan setelah dibakar nikotin yang masuk ke dalam sirkulasi darah hanya 25%.

Tomat yang masih mengkal atau mentah memiliki jumlah nikotin tertinggi. Dalam sebuah penelitian ditemukan kandungan nikotin dalam tomat hijau sebanyak 42,8 g.