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.

Jawab :

faktor – faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak,yaitu :

·         Berdasarkan proses sintesis triterpenoid

Dengan cara melakukan reaksi kimia untuk memperoleh suatu produk kimia, ataupun beberapa produk. Hal ini terjadi berdasarkan peristiwa fisik dan kimia yang melibatkan satu reaksi atau lebih

Sintesis kimia dimulai dengan pemilihan senyawa kimia yang biasa dikenal dengan sebutan reagen atau reaktan. Proses ini membutuhkan pengadukan dan dilakukan di suatu wadah reaksi seperti reaktor kimia atau sebuah labu reaksi sederhana. Beberapa reaksi membutuhkan prosedur tertentu sebelum menghasilkan produk yang diinginkan.^[1] Jumlah produk yang dihasilkan dalam suatu sintesis kimia dikenal dengan istilah perolehan reaksi (dalam bahasa Inggris dikenal dengan istilah yield). Umumnya, perolehan reaksi dinyatakan sebagai berat dalam satuan gram atau sebagai persentase dari jumlah produk yang secara teoritis dapat dihasilkan. Dalam suatu sintesa kimia, terdapat kemungkinan adanya reaksi samping yang menghasilkan produk yang tidak diinginkan. Reaksi samping menyebabkan turunnya perolehan produk yang diinginkan. Bila menginginkan produk dengan kemurnian yang tinggi, tahap pemurnian perlu dilakukan dengan melakukan proses pemisahan.

·         Berdasarkan proses isolasi triterpenoid

Yaitu, mengambil mikroorganisme yang terdapat di alam dan menumbuhkannya dalam suatu medium buatan. Dapat berupa isolasi secara fisis maupun secara kimia.

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 :

·         Spektroskopi infra merah (IR)

Spektroskopi inframerah 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.

Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission), teknik [[fluoresensi] (fluorescence). Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pemantulan, pembiasan, dan penyerapan. Penemuan infra merah ditemukan pertama kali oleh William Herschel pada tahun 1800. Penelitian selanjutnya diteruskan oleh Young, Beer, Lambert dan Julius melakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Pada tahun 1892 Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul dengan inframerah dengan ditemukannya gugus metil dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya. Penyerapan gelombang elektromagnetik dapat menyebabkan terjadinya eksitasi tingkat-tingkat energi dalam molekul. Dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi, atau rotasi. Rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya energi yang diserap oleh ikatan pada gugus fungsi adalah:

E = h.ν = h.C /λ = h.C / v

E = energi yang diserap

h = tetapan Planck = 6,626 x 10^-34 Joule.det

v = frekuensi

C = kecepatan cahaya = 2,998 x 10⁸ m/det

λ = panjang gelombang

ν = bilangan gelombang

Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang (Tabel 1), sinar inframerah dibagi atas tiga daerah yaitu:

a. Daerah infra merah dekat

b. Daerah infra merah pertengahan

c. Daerah infra merah jauh

·         Spektroskopi resonansi magnetik nuklir

NMR adalah teknik analitis kaya informasi non-destruktif yang membantu periset memahami struktur dan dinamika molekul. Tergantung pada aplikasi dan sensitivitas spektrometer NMR,

Spektrometer NMR adalah alat atau instrumen untuk mengukur resosnansi magnetik inti. Intrumen ini menghasilkan medan magnet pada tingkat energi gelombang radio dan digunakan untuk mendeteksi radiasi yang dipancarkan pleh suatu inti. Kualitas spektrometer NMR tergantung pada dua hal yakni:
1. Kekuatan dan kehomogenan medan magnet yang digunakan.
2. Kestabilan kekuatan medan magnet selama digunakan.

Sampel atau cuplikan yang akan dianalisa dipreparasi dalam bentuk larutan. Larutan yang akan dianalisa menggunakan NMR memiliki beberapa kriteri sebagai berikut:
1. Spektrometer NMR 60 MHz. Masa sampel ±5-10 mg dalam ±0,4 mL pada tabung gelas dengan diameter 5 mm dan kedalaman tabung 35 mm. Sedangkan untuk spektrometer NMR 500 MHz diperlukan jumlah cuplikan < 1 mg (mikrogram) dalam tabung mikro pula.
2. Kualitas hasil sprktrum yang dihasilkan tergantung pada.

·         Kemurnian cuplikan

·         Kebersihan tabung

·         Kemurnian pelarut

3. Tabung untuk cuplikan di buat dari gelas sangat tipis, mudah pecah dan sangat rapus terutama pada saat dibuka tutupnya.
4. Jika tabung yang digunakan tidak dipecahkan (mungkin disebabkan jumlah sampel yang sedikit dan harganya relatif mahal) maka segera dicuci dengan aseton atau dikloroetana bila telah selesai digunakan, dikeringkan dengan blower dalam udara bersih atau nitrogen dengan menggunakan pelat tipis dari logam selanjutnya dijaga dan disimpan pada tempat yang aman. Pengeringan tabung menggunakan oven atau dengan cara pemanasan sangat tidak dianjurkan.

Pelarut yang digunakan untuk mempreparasi sampel memiliki beberapa kriteria, yakni:

1.      Tidak mengandung inti yang akan dideteksi atau diamati. Misalnya untuk 1H-NMR pelarutnya tidak boleh mengandung hidrogen-1 sedangkan untuk 13C-NMR pelarutnya tidak boleh mengandung 13-C.

2.      Bersifat iner,

3.      Nopolar

4.      Titik didih rendah.

5.      Tidak mahal.

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 :

Sifat kebasaan yang muncul pada alkaloid adalah sifat nitrogen,terjadi jika gugus fungsional pada atom nitrogen bersifat melepaskan elektron. Sifat kebasaan nya menyebabkan alkaloid mudah terdekomposisi dengan udara apa lagi pada keadaan panas. Pelarut yang biasa digunakan yaitu molekul air yang diasamkan,karana mampu melarutkan alkaloid sebagai garamnya.

Contohnya :

·         Isolasi daun tumbuhan jambu keling

isolasi dengan menggunakanpelarut metanol . Ekstrakhasil maserasi diasankan dengan HCL (pH<2) ditambahkan NH4OH pekat diatur pH 9-13 , terbentuk endapan ,dikeringkan lalu diekstraksi dengan Khloroform ,dipisahkan diambil larutan,dipekatkanhingga diperoleh ekstrak kasar alkaloida , Lalu dianalisis secara khromatografi lapis tipis dan disolasi dengankhromatografi kolom menggunakan fasa diam silika gel 60 G Kemudian dielusi dengan metanol 100 %dandilanjutkan dengan campuran Metanol : Khloroform.

Kristal yang diperoleh berbentuk jarum Warna Kuning Kecoklatan dan direkristalisasi dengan metanol :Khloroform , titik lebur yang diperoleh 293 – 295 oC

Dan kristal yang diperoleh berbentuk jarum warna kuning kecoklatan dan direkristalisasi dengan metanol laludengan khloroform . jumlah kristal yang diperoleh banyaknya 59 mgram dan di identifikasi kristal dilakukandengan menggunakan spektroskopi Inframerah dan Resonansi Magnit Inti Proton

·         Isolasi dari akar tumbuhan 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. Ekstrak kloroform dipekatkan sampai terbentuk krud. Krud yang diperoleh dilakukan kristalisasi dengan menggunakan pelarut aseton-air (3:1) didapatkan kristal alkaloid berupa jarum berwarna putih. Titik leleh kristal 165 - 167 ⁰C, sedangkan hasil kromatografi lapis tipis diperoleh senyawa dalam bentuk satu komponen. Dari spektra inframerah dan ultraviolet menunjukkan adanya gugus fungsi 0=0, c-o, N-H, C-H dan serapan pada panjang gelombang maksimum 285 nm dan 305 nm.

·         Isolasi bunga dadap hias

Ekstrak difraksinasi secara ekstraksi cair-cair pada pH 8. Kandungan alkaloid diperiksa secara kromatografi lapis tipis dengan penampak bercak asam sulfat 10% dalam metanol dan pereaksi Dragendorff, kemudian dikromatografi preparatif. Isolat berupa kristal berwarna coklat dengan titik leleh 196,0-198,5⁰C. Spektra ultraviolet-sinar tampak dan inframerah menunjukkan bahwa isolat mempunyai ikatan rangkap terkonjugasi, gugus C-O, C=C, C-N, dan N-oksida. Berdasarkan pustaka alkaloid erythrina isolat diduga 11 β-metoksieritralin N-oksida.

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

Jawab :

Keterkaitannya, dari biosintesis dapat diketahui dari mana suatu senyawa dihasilkan, setelah itu barulah digunakan metode isolasi untuk mendapatkan senyawa yang diinginkan dan digunakan penentuan struktur senyawa agar diketahui apakah senyawa tersebut memiliki struktur yang sama dengan biosintesisnya.

A.     Sintesis kolesterol

Dalam dua langkah pertama sintesis semua hormon steroid, kolesterol akan diubah menjadi progesteron. Enzim pemutus rantai-sisi sitokrom P450scc, yang terletak di membrane mitokondria bagian dalam, mengeluarkan 6 karbon dari rantai sisi kolesterol, membentuk pregnenolon.
Kemudian, pregnenolon akan diubah menjadi -hidroksisteroid dehidrogenase.bprogesteron dengan dikatalisis oleh 3 Hormon steroid lain dibentuk dari progesteron oleh reaksi yang melibatkan anggota famili P450.1

B.     Metode isolasi steroid dari buah manggis

Mungkin belum banyak orang yang mengenal buah manggis sebagai sumber antioksidan. Namun buah ini memiliki banyak kandungan antioksidan pada kulit dan buahnya.

Dari hasil penelitian, diketahui bahwa buah asli Asia Tenggara ini dapat menghasilkan xanthone, yaitu zat yang terbentuk dari hasil isolasi kulit buah manggis.

Xanthon mempunyai aktivitas antiinflamasi dan antioksidan. Penelitian tentang xanthone telah dimulai sejak tahun 1970 dan hingga saat ini telah ditemukan lebih dari 40 xanthone, diantaranya adalah alpha-mangostin dan gamma- mangostin yang dipercaya mempunyai kemampuan mencegah berbagai penyakit. Kedua jenis xanthone tersebut dapat membantu menghentikan inflamasi [radang] dengan cara menghambat produksi enzim COX-2 yang menyebabkan inflamasi.

Penelitian lain menunjukkan bahwa gamma –mangostin mempunyai efek antiradang lebih baik dari pada obat antiinflamasi lain yang dijual di pasaran. Xanthon jenis ini dapat menghindarkan berbagai panyakit yang disebabkan oleh peradangan, seperti artritis dan alzheimer [merupakan salah satu jenis penyakit disfungsiotak].

Xanthone juga bermanfaat mencegah pertumbuhan sel kanker tumor. Kemampuan antioksidannya bahkan melebihi vitamin C dan E yang selama ini dikenal sebagai antioksidan yang paling efektif.

Kandungan alpha-mangostin dan gamma-mangostin pada buah manggis juga bersifat sebagai antibakteri. Alpha-mangostin juga diketahui mempunyai efektivitas yang sama baiknya dengan antibiotik yang beredar di pasaran seperti ampicillin dan minocyclin. Dari hasil suatu penelitian dilaporkan bahwa mangostin [ 1,3,6 trihidroksi-7-metoksi-2,8-bis (3 metil-2-butenil) -9H-xanten-9-on] hasil isolasi dari hasil buah manggis mempunyai aktivitas antiinflamasi dan antioksidan.

flavonoid

  FLAVONOID

Senyawa flavonoid adalah senyawa yang mengandung C5 terdiri atas dua inti fenolat yang dihubungkan dengan tiga satuan carbon. Cincin A mamiliki karakteristik bentuk hidroksilasi floroglusinol atau resorsinol, dan cincin B biasanya 4-, 3,4- atau 3,5,4-terhidroksilasi .

Struktur dasar flavonoid:

Beberapa contoh flavonoid:

Flavonoid (terutama glikosida) mudah mengalami degradasi enzimatik ketika dikoleksi dalam bentuk segar. Oleh karena itu disarankan koleksi yang dikeringkan atau dibekukan.

Ekstraksi menggunakan solven yang sesuai dengan tipe flavonoid yg dikehendaki. Polaritas menjadi pertimbangan utama. Flavonoid kurang polar (seperti isoflavones, flavanones, flavones termetilasi, dan flavonol) terekstraksi dengan chloroform, dichloromethane, diethyl ether, atau ethyl acetate, sedangkan flavonoid glycosides dan aglikon yang lebih polar terekstraksi dengan alcohols atau campuran alcohol air. Glikosida meningkatkan kelarutan ke air dan alkohol-air.

Flavonoid dapat dideteksi dengan berbagai pereaksi, antara lain:

a.       Sitroborat                                                                                   

b.      AlCl₃

c.       NH₃

Metode Ekstraksi

Berdasarkan terbentuknya gardien konsentrasi, motode ekstraksi terbagi menjadi 2, yaitu:

1.      Gradien konsentrasi solvent-sampel yang tetap, terdiri dari

a)      Maserasi diam

b)      Maserasi dengan pengadukan

c)      Digesti

d)     Ekstraksi dengan bantuan gelombang ultrasonik

2.      Gradien konsentrasi solvent-sampel yang dinamis

a)      Perkolasi

b)      Countercurrent extraction

c)      Perkolasi dalam vakum

d)     Perkolasi dengan tekanan

e)      Soxhlet

Maserasi

Secara harfiah berarti merendam. Metode ini merupakan metode yang paling sederhana. Tidak ada batas pelarut dalam metode ini.

Catatan jika menggunakan metode ini, simplisia dibasahkan terlebih dahulu, jika tidak di khawatirkan akan ada simplisia yang tidak teraliri pelarut.

Proses maserasi sendiri dilakukan secara berulang dengan memisahkan cairan perendam dengan cara penyaringan, dekantir atau di peras, selanjutnya ditambahkan lagi penyari segar kedalam ampas hingga warna rendaman sama dengan warna pelarut.

Perkolasi

Perkolasi adalah suatu cara penarikan dengan memakai alat yang yang disebut perkolator, dimana simplisia terendam dalam cairan penyari sehingga zat-zatnya terlarut dan larutan tersebut akan menetes secara beraturan keluar sampai memenuhi syarat-syarat yang telah ditetapkan⁽¹⁾.

Soxhlet

Merupakan metode ekstraksi yang memanfaatkan pemanasan untuk destilasi pelurut sehingga terjadi sirkulasi pelarut melalui serbuk simplisia. Metode ini efisiensi dalam pemanfaatan pelarut tetapi berisiko pembentukan artefak akibat penggunaaan panas.

Prinsip: pemanasan-penguapan-pendinginan-perendaman

Destilasi

Merupakan metode ekstraksi yang memanfaatkan perbedaan titik didih dari senyawa. Biasa digunakan untuk mengisolasi minyak atsiri. Destilasi dibagi menjadi 3 yaitu destilasi air, destilasi uap dan destilasi uap-air.

Kromatigrafi Lapis Tipis (KLT)

Prinsip:Interaksi yang terjadi anatara analit dan fase gerak --> Like Disolve Like

Kromatografi adalah suatu nama yang diberikan untuk teknik pemisahan tertentu. Pada dasarnya semua cara kromatografi menggunakan dua fase yaitu fasa tetap (stationary) dan fasa gerak(mobile), pemisahan tergantung pada gerakan relatif dari dua fasa tersebut⁽³⁾.

Cara-cara kromatografi dapat digolongkan sesuai dengan sifat-sifat dari fasa tetap, yang dapat berupa zat padat atau zat cair. Jika fasa tetap berupa zat padat maka cara tersebut dikenal sebagai kromatografi serapan, jika zat cair dikenal sebagai kromatografi partisi. Karena fasa bergerak dapat berupa zat cair atau gas maka semua ada empat macam sistem kromatografi yaitu kromatografi serapan yang terdiri dari kromatografi lapis tipis dan kromatografi penukar ion, kromatografi padat, kromatografi partisi dan kromatografi gas-cair serta kromatografi kolom kapiler ⁽³⁾.

KLT Preparatif

Kromatografi Lapis Tipis Preparatif merupakan proses isolasi yang terjadi berdasarkan perbedaan daya serap dan daya partisi serta kelarutan dari komponen-komponen kimia yang akan bergerak mengikuti kepolaran eluen oleh karena daya serap adsorben terhadap komponen kimia tidak sama, maka komponen bergerak dengan kecepatan yang berbeda sehingga hal inilah yang menyebabkan pemisahan ⁽⁴⁾.

Tujuan: mengisolasi

KLT 2 Dimensi

KLT 2 arah atau 2 dimensi bertujuan untuk meningkatkan resolusi sampel ketika komponen-komponen solute mempunyai karakteristik kimia yang hampir sama, karenanya nilai Rf juga hampir sama sebagaimana dalam asam-asam amino. Selain itu, 2 sistem fase gerak yang sangat berbeda dapat digunakan secara berurutan sehingga memungkinkan untuk melakukan pemisahan analit yang mempunyai tingkat polaritas yang berbeda ⁽⁵⁾.

Sampel ditotolkan pada lempeng lalu dikembangkan dengan satu sistem fase gerak sehingga campuran terpisah menurut jalur yang sejajar dengan salah satu sisi. Lempeng diangkat, dikeringkan dan diputar 90° dan diletakkan dalam bejana kromatografi yang berisi fase gerak kedua sehingga bercak yang terpisah pada pengembangan pertama terletak dibagian bawah sepanjang lempeng, lalu dikromatografi lagi ⁽⁵⁾.

Tujuan: uji kemurniaan

Deteksi dengan KLT dapat dilakukan dengan cara:

1.      Sinar tampak

2.      Sinar UV

3.      Pereaksi warna

Dari penjelasan di atas,Flavonoid (terutama glikosida) mudah mengalami degradasi enzimatik ketika dikoleksi dalam bentuk segar. Oleh karena itu disarankan koleksi yang dikeringkan atau dibekukan.mengapa demikian?