ujian akhir semester kimia bahan alam

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.

Jawab :

1.      Jalur biosintesis triterpenoid

Adapun tahap-tahap dari reaksi biosintesis triterpenoid yaitu asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim A terkondensasi dengan menggunakan jenis Claisen sehingga menghasilkan asam aseto asetat. Sedangkan senyawa yang dihasilkan oleh asetil Co-A dengan kondensasi jenis aldol akan menghasilkan rantai karbon bercabang seperti yang ditemukan pada jalur asam mevalonat. Setelah melewati jalur asam mevalonat terjadi reaksi fosforilasi, eliminasi, asam fosfat dan dekarboksilasi yang menghasilkan isopentenil pirofosfat (IPP) yang seterusnya akaan berisomerisasi menjadi dimetil alil pirofosfat (DMAPP)  oleh enzim isomerase. IPP dan DMAPP bergabung dengan kepala dan ekor yang menghasilkan Geranil Pirofosfat (GPP) sehingga terbentuk senyawa monoterpen. GPP dari senyawa monoterpen ini bergabung pula dengan IPP menghasilkan  Farnesil Pirofosfat (FPP) sehingga membentuk senyawa seskuiterpenoid. FPP ini saling bergabung dengan FPP, sehingga menghasilkan senyawa triterpen.

Berdasarkan poses biosintesis ini, factor-faktor yang berpengaruh untuk menentukan hasil triterpenoid dalam kuantitas yang banyak yaitu enzim, karena jumlah enzim berpengaruh terhadap proses biosintesis dan dengan aktivitas enzim yang berlebih pula membantu menghasilkan senyawa triterpenoid yang banyak. Kemudian pada proses isolasinya juga berpengaruh, tergantung kondisi lingkungannya.

2.      Penggunaan spektrum infra-merah untuk mengetahui keberadaan beberapa ikatan sederhana dalam senyawa-senyawa organik. Pada penentuan struktur flavonoid, memiliki ikatan rangkap C=C dengan daerah serapan 1500-1600 c^m-1, ikatan rangkap C=O dengan daerah serapan 1540-1870 c^m-1, ikatan tunggal C=O daerah serapannya 1000-1260 c^m-1, ikatan tunggal C-H daerah serapannya 3050-3150c^m-1, serta ikatan O-H daerah serapannya 3200-3550c^m-1.

Sedangkan spectrum NMR adalah alat yang tersedia untuk menentukan struktur senyawa organik.

Contoh spectrum IR katekin

Pada data diatas menunjukkan spectrum IR hasil isolasi senyawa katekin yang mengandung ikatan rangkap C=C pada daerah serapan 1500-1600 cm^-1 , ikatan tunggal O-H pada daerah serapan 2000-3600 cm^-1.

Contoh spectrum ¹H-NMR flavon dan ¹³C-NMR falvon

Pada spectrum ¹H-NMR terlihat bahwa tidak adanya sinyal proton fenolik, dan juga terdapat karakteristik sinyal flavon di δ 7,02 (1H, s, H-3)​​. Aromatik proton dari cincin B pada δ 7,544 (H-21), 7,65 (H-51), dan 7.66 (H-61). Sedangkan proton aromatik tiga cincin muncul di δ 7,04 (H-8), 7,540 (H-6) dan 9,8 (H-5).

sedangkan pada Spektrum ¹³C-NMR flavon  menunjukkan adanya 17 karbon yang berbeda. Itu sinyal untuk satu karbonil pada δ 191,4, dan sinyal untuk metil karbon pada δ 56,2. Spektrum menunjukkan Kehadiran karbon tujuh Kuarter di δ 167,59 (C-2), 155.7 (C-7), 154,3 (C-8a), 150,8 (C-31), 149,9 (C-41), 126,9 (C-11), 123,7 (C-4a) dan tujuh methine karbon pada δ 131,2 (C-5), 124,47 (C-61), 113,2 (C-21), 111,9 (C-51), 111,6 (C-6), 110,27 (C-8), 56.34 (C-3)​​, dan dua karbon metoksi tumpang tindih pada 56,1 δ. Berdasarkan pada bukti-bukti spektral di atas, dapat disimpulkan bahwa senyawa (2) dicirikan sebagai 7-hidroksi-3 ', 4'- dimethoxyflavone.

3.      Alkaloid itu bersifat basa yang mengandung atom nitrogen. Jika pada kondisi asam nikotin dapat membentuk garam sehingga tidak dapat mengjasilkan pH nikotin murni. Dan penambahan basa dilakukan untuk membebaskan nikotin tersebut dari garam-garamnya. Contohnya ; nikotin, morfin dan kodein.

4.      Pada dasarnya biosintesis merupakan proses pembentukan sebuah molekul tertentu dari senyawa kimia. Isolasi merupakan cara pemisahan senyawa kimia yang bercampur dengan senyawa lain sehingga menghasilkan suatu sennyawa tunggal. Sedangkan penentuan struktur senyawa bahan alam ataupun identifikasinya yaitu suatu cara untuk mempelajari karakteristik suatu senyawa atau menentukan identitasnya. Jadi keterkaitan antara biosintesis, isolasi, dan penentuan struktur yaitu dilakukan biosintesis untuk pembentukan senyawa yang kemudian diuju melalui reaksi dasar, kemudian untuk menguji senywa bahan alam tersebut dilakukan isolasi dengan menggunakan sampel bahan alam. Setelah melalui proses isolasi untuk membandingkan antar struktur pada biosintesis dilakukan identifikasi struktur melalui spectrum IR, UV-vis, NMR, sehingga dengan adanya penentuan struktur ini akan dapat mengetahui golongan senyawa bahan alam dari sampel tersebut dan membandingka struktur dibiosinteris dan isolasi. Contohnya ;

Adapun tahap-tahap dari reaksi biosintesis triterpenoid yaitu asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim A terkondensasi dengan menggunakan jenis Claisen sehingga menghasilkan asam aseto asetat. Sedangkan senyawa yang dihasilkan oleh asetil Co-A dengan kondensasi jenis aldol akan menghasilkan rantai karbon bercabang seperti yang ditemukan pada jalur asam mevalonat. Setelah melewati jalur asam mevalonat terjadi reaksi fosforilasi, eliminasi, asam fosfat dan dekarboksilasi yang menghasilkan isopentenil pirofosfat (IPP) yang seterusnya akaan berisomerisasi menjadi dimetil alil pirofosfat (DMAPP)  oleh enzim isomerase. IPP dan DMAPP bergabung dengan kepala dan ekor yang menghasilkan Geranil Pirofosfat (GPP) sehingga terbentuk senyawa monoterpen. GPP dari senyawa monoterpen ini bergabung pula dengan IPP menghasilkan  Farnesil Pirofosfat (FPP) sehingga membentuk senyawa seskuiterpenoid. FPP ini saling bergabung dengan FPP, sehingga menghasilkan senyawa triterpen.

SErbuk kering kulit batang kecapi dianginkan dan dimaserasi 10L heksan selama 3hari, hasil maserasi dipekatkan dengan penguap vakum sehingga diperoleh ekstrak kering heksan. Lalu ampas nya dimaserasi lagi dengan menggunakan etil asetat selama 3 hari dan dimaserasi lagi hingga warna coklat kekuningannya memudar. Dan semua filtrate digabung dan dipekatkan dengan penguap vakum sehingga diperoleh ektrak kering etil asetat.Kemudian dipisahkan senyawa yang ada menggunakan kromatografi kolom dan diisi fasa diam silica gel, dan dielusi dengan metode SGP dengan menggunakan pelarut heksan. Lalu pelarut tersebut diuapkan dan dicuci dengan heksan dan terbentuklah Kristal putih. Dari Kristal putih tersebut dilakukan identifikasi menggunakan pereaksi Lieberman-burchard, dan dari hasil identifikasi tersebut terbentuklah bercak merah yang merupakan senyawa ester. Setelah itu di identifikasi strukturnya menggunakan FTIR, dan NMR.