UJIAN AKHIR SEMESTER
1.Jelaskan dalam jalur biosintesis triterpenoid, identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.
Jawab :
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. Pada biositesis selanjutnya, dapat terjadi pengurangan jumlah atom C menjadi molekul dengan jumlah atom C kurang dari 30. Sebagai contoh hádala pembentukan senyawa golongan steroid (C27). Banyak senyawa golongan triterpenoid bereaksi dengan gula membentuk glikosida. Triterpenoid bebas merupakan komponen penyusun resin, lateks, dan kutikula dari tanaman.
Biosintesis terpenoid yaitu 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 mevanolat. Reaksi-reaksi berikutnya ialah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan IPP yang selanjutnya berisomerisasi menjadi DMAPP oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isopren aktif bergabung secara kepada ke-ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ison pirofosfat. Serangan ini menghasilkan geranil pirofosfat (GPP) yakni senyawa antara bagi semua senyawa monoterpen.
Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP, dengan mekanisme yang sama seperti antara IPP dan DMAPP, menghasilkan farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpen. Senyawa-senyawa diterpen diturunkan dari geranil-geranil pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara atau satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama pula.
bahwa sintesa terpenoid oleh organisme adalah sangat sederhana sifatnya. Ditinjau dari segi teori reaksi organik sintesa ini hanya menggunakan beberapa jenis reaksi dasar. Reaksi-reaksi selanjutnya dari senyawa antara GPP, FPP dan GGPP untuk menghasilkan senyawa-senyawa terpenoid satu persatu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder pula. Reaksi-reaksi sekunder ini lazimnya ialah hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan pada suhu kamar, seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarboksilasi dan sebagainya.
Reaksi biosintesis Skualen (pembuatan Triterpenoid)
Jalur biosintesis nya dapat dilihat di http://dc314.4shared.com/doc/5KpoKJFS/preview.html
Faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas banyak yaitu metode isolasinya, dimana untuk mengisolasinya dapat dilakukan dengan cara metode ekstraksi soklet. Selain itu enzim isomerase juga mempengaruhi karena enzim ini digunakan sebagai katalis.
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 : Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 – 1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang 13.000 – 10 cm-1.
Umumnya spektro IR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa, terutama senyawa organik.Setiap serapan pada panjang gelombang tertentu menggambarkan adanya suatu gugus fungsi spesifik. Hasil analisa biasanya berupa signal kromatogram hubungan intensitas IR terhadap panjang gelombang.
kekhasan signal dan intensitas serapan pada spektrum IR yaitu Ikatan rangkap C=C(1500 – 1600 cm-1) intensitas serapan sedang dan tajam. Ikatan rangkap C=O (1705 – 1725 cm-1) intensitas serapan kuat dan tajam. Ikatan tunggal C–O yaitu daerah sidik jari(1000 – 1300cm-1) intensitas serapan lemah dan melebar. Ikatan tunggal C – H( 3050-3150 cm-1) intensitas serapan lemah dan tajam akibat rentangan C – H aromatik. Ikatan tunggal O – H (3200-3500 cm-1) intensitas serapan lebar menyerap sinar yang berbeda-beda, tergantung ada kondisi lingkungannya.
Spektrometri NMR pada dasarnya merupakan spektrometri absorbsi, sebagaimana spektrometri infra merah maupun ultraviolet. Pada kondisi yang sesuai, suatu sampel dapat
mengabsorpsi radiasi elektromagnetik daerah frekuensi radio, pada frekuensi yang tergantung dari sifat-sifat sampel. Kekhasan signal NMR yaitu pada spektroskopi 1H-NMR yang memberikan informasi mengenai posisi H pada struktur senyawa sedangkan spektroskopi 13C-NMR memberikan informasi mengenai struktur karbon dalam sebuah molekul. sinyal yang muncul mempunyai intensitas tajam.
Contoh:
Spektrum IR Tannin
spektrum NMR tanin
Spektrum IR Flavon
Spektrum NMR Flavon
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:
Dasar penggunaan reagen pada kondisi asam atau basa berdasarkan sifat kimianya yaitu dimana Kebanyakan alkaloid bersifat basa.sifat tergantung pada adanya pasangan elektron pada nitrogen. Jika gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan elektron, sebagai gugus alkil maka ketersediaan elektron pada nitrogen naik dan senyawa bersifat basa.
Contoh alkaloid
Morfin saponin
4. Jelaskan keterkaitan diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan contohnya.
Jawab: Jelas sekali antara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur ada kaitannya dimana awalnya, senyawa dapat diklasifikasikan bersama karena struktur kimia dari mereka hamper sama (seperti, karbohidrat, steroid,dll), atau karena aktivitas fisiologi yang sama (seperti, vitamin, antibody, dll) atau karena mereka diturunkan dari sumber yang sama (seperti, membentuk metabolisme) sekarang kita dapat menggantikan pengelompokan tersebut dengan suatu klasifikasi atas dasar biosintesis, pengelompokan senyawa secara bersama sesuai dengan jalan yang mana mereka diturunkan. Penentuan struktur molekul merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dari isolasi senyawa kimia bahan alam. Senyawa hasil isolasi belum memiliki makna, jika belum diketahui struktur molekulnya. Metode penentuan struktur senyawa organik yang banyak digunakan adalah metode spektroskopi, yang meliputi UV, IR, NMR (1H dan 13C). Jadi dari mekanisme biosintesis dapat diketahui pembentukkan suatu senyawa bahan alam dan klasifikasinya, baru kemudian dilakukan isolasi. Dimana metode isolasi digunakan untuk mengekstrak sampel menggunakan pelarut tertentu yang sesuai agar diperoleh ekstrak murni yang selanjutnya dapat menentukan strukturnya.
Contohnya:
Biosintesis nikotin
ISOLASI DAN IDENTIFIKASI NIKOTIN DARI DAUN TEMBAKAU (Nicotiana tabacum)
Tembakau merupakan jenis tanaman yang sangat dikenal di kalangan masyarakat Indonesia. Tanaman ini tersebar di seluruh Nusantara dan mempunyai kegunaan yang sangat banyak terutama untuk bahan baku pembuatan rokok. Kandungan alkaloid nikotin yang terdapat di daun tembakau dapat digunakan sebagai insektisida. Rokok adalah perantara utama bagi nikotin masuk ke tubuh manusia melalui asapnya., sehingga perlu diteliti nikotinnya.
a. Isolasi Nikotin dari daun tembakau
1. 25 gram daun tembakau kering rajangan yang telah dibungkus kertas saring dimasukkan ke dalam alat soxhlet, dilakukan ekstraksi dengan menggunakan 300 mL metanol selama 7 jam. Sampel yang digunakan adalah 100 gram sehingga ekstraksi dilakukan 4 kali.
2. Ekstrak / filtrat yang dihasilkan dievaporasi sampai dihasilkan larutan yang pekat atau filtrat tinggal 10 % dari volume semula.
3. Larutan pekat dituangkan ke dalam labu erlenmeyer dan diasamkan dengan H2SO4 2 M sebanyak 25 mL. Larutan diaduk dengan magnetik stirer agar homogen. Larutan diuji dengan kertas lakmus sampai berwarna merah. Kemudian larutan diekstrak dengan kloroform 25 mL sebanyak 3 kali dengan corong pisah.
4. Ekstrak yang dihasilkan berada di lapisan bawah diuji dengan reagen Dragendorf, positip alkaloid jika timbul endapan orange.
5. Ekstrak dinetralkan lagi dengan menambahkan NH4OH, kemudian diekstraksi lagi dengan kloroform 25 mL sebanyak 3 kali.
6. Ekstrak yang diperoleh diuapkan dengan dianginkan, kemudian dimurnikan dengan kromatografi kolom dengan silika gel 11,5 gram sebagai fase diam, panjang kolom 10 cm, diameter kolom 3 cm dan dengan eluen n heksana dan kloroform, metanol dengan perbandingan 1:0, 7:3, 5:5, 3:7 dan 0:1 masing – masing sebanyak 10 mL.
7. Hasil kromatografi kolom dilanjutkan dengan kromatografi lapis tipis dengan larutan pengembang metanol.
8. Hasil ekstrak kemudian diuji dengan menggunakan GC–MS, spektrofotometer UV-Vis dan Spektrofotometer IR.
Hasil Identifikasi Senyawa dalam Ekstrak Daun Tembakau
1. Hasil Spektrofotometer Inframerah (IR) dalam Ekstrak Daun Tembakau Fraksi Metanol
Spektrofotometer infra merah digunakan untuk menganalisis gugus fungsi dari senyawa kimia yang terdapat pada daun tembakau dengan pelarut metanol. Uji dengan spektrometer infra merah menghasilkan spektra IR seperti tampak pada gambar.
Gambar Spektrum infra merah hasil kromatografi kolom fraksi keenam
Hasil identifikasi ekstrak tembakau fraksi metanol dengan menggunakan spektrofotometer IR menunjukkan adanya serapan yang khas di daerah bilangan gelombang 2950,9 cm-1 dan 2838,0 cm-1 menunjukkan adanya ikatan C – H , pada bilangan gelombang 1651,0 cm-1 menunjukkan adanya gugus aromatis, pada bilangan gelombang 1458,1 cm-1 menunjukkan adanya gugus –CH3 , pada bilangan gelombang
1396,4 cm-1 menunjukkan adanya gugus amina tersier aromatis, dan pada bilangan gelombang 1018,3 cm-1 menunjukkan adanya amina tersier alifatis. Adanya serapan pada bilangan gelombang 3398,3 menunjukkan adanya gugus –OH. Hal ini dikarenakan penggunaan pelarut metanol pada saat kromatografi kolom.
2. Hasil Uji dengan Spektrofotometer UV Ekstrak Daun Tembakau Fraksi Metanol
Spektrofotometri UV digunakan untuk senyawa organik yang berhubungan dengan transisi elektronik pada tingkat–tingkat energi elektron tertentu. Biasanya senyawa yang terukur mempunyai ikatan rangkap terkonjugasi. Nikotin mempunyai ikatan rangkap terkonjugasi pada cincin piridinnya. Hasil spektrum UV dari ekstrak daun tembakau dapat dilihat pada gambar .
Gambar Spektrum UV-Vis dari ekstrak daun tembakau
Dari gambar spektrum di atas dapat dilihat bahwa ekstrak daun tembakau mempunyai panjang gelombang 206 nm dan 262 nm. Dari literatur diperoleh panjang gelombang maksimum cincin piridin adalah 251 nm (π→π*) dan 270 nm (n→π*) dalam etanol. Perbedaan serapan maksimum mungkin disebabkan oleh perbedaan pelarut yang digunakan.
