PENENTUAN STRUKTUR FLAVONOID

Dalam poses identifikasi  suatu senyawa khususnya senyawa flavonoid di lakukan proses penentuan struktur dari senyawa yang dihasilkan dari proses identifikasi baik dengan metode isolasi, ekstraksi, maserasi, dan sebagainya. Proses isolasi dengan menggunakan metoda atau proses standar tidak semua senyawa akandiperoleh secara utuh seperti yang terdapat dalam tumbuhan tersebut. Sebagian senyawa ada yang terlarut dan terpecah selama proses isolasi tersebut  dan hasilnya terdapat pemutusan  ikatan glikosida membentuk aglikon dan gula dengan adanya air. Beberapa metoda standar identifikasi dan elusidasi struktur yang sudah dikenal untuk menentukan senyawa kimia termasuk derivat-derivatnya antara lain: metoda spektroskopi (UV, IR, NMR, massa) dan metoda kromatografi (KLT, kromatografi gas, kolom, dan cair)

Sinyal yang dihasilkan dari IR adalah sinyal IR yang diserap oleh molekul untuk melakukan gerak vibrasi. Dengan menggunakan IR dapat diketahui gugus fungsi yang terdapat didalam senyawa organik. senyawa flavonoid,  memiliki banyak gugus fungsi, yaitu:

•   Ikatan rangkap karbon – karbon C=C : mempunyai penyerapan cahaya pada daerah serapan  1500 – 1600 cm-1 dengan intensitas serapan sedang dan tajam.
•   Ikatan rangkap karbon – oksigen C=O : merupakan salah satu penyerapan yang sangat berguna, yang bisa ditemukan pada daerah sekitar 1705 – 1725  cm-1 dengan intensitas serapan kuat dan tajam.
•     Ikatan tunggal karbon – oksigen C–O : mempunyai penyerapan dalam ‘daerah sidik jari’, yang yang bisa ditemukan pada daerah sekitar antara 1000 – 1300cm-1,dengan intensitas serapan lemah dan melebar.
•     Ikatan tunggal karbon –  hidrogen C – H  : mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada daerah serapan 3050-3150 cm-1, dengan intensitas serapan lemah dan tajam akibat rentangan C – H aromatik.
•    Ikatan tunggal oksigen – hidrogen O – H : menyerap sinar yang berbeda-beda, tergantung pada kondisi lingkungannya. Ikatan O – H ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan intensitas serapan lebar atau lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 3200-3500 cm-1.

Sedangkan NMR digunakan untuk menentukan kerangka dasar dari suatu senyawa organik. NMR yang sering digunakan adalah H-NMR, dimana posisi atom Hidrogen pada rantai karbon menentukan pergeseran kimia. Semakin polar ikatan pada hidrogen, semakin besar pergeseran kimianya. Oleh karena itu, bagi senyawa flavonoid yang mengandung gugus hidroksil akan memiliki puncak pada daerah yang jauh.

Contohnya pada senyawa flavonoid, misalnya pada senyawa quercetin, dari spektorkopi NMR diketahui bahwa senyawa tersebut mengandung 15 atom C dengan rumus C15H10O7. Selanjutnya dari spketrum IR:

Dari spektrum tersebut, diketahui bahwa senyawa mengandung gugus hidroksil, C-H alifatik, C=C serta dua buah H yang bertetangga dalam cincin aromatik dari daerah serapan yang ditunjukkan.

Contoh spectrum Inframerah pada antosianin

 Contoh lain:

a.Apegenin

Apigenin merupakan senyawa flavonoid yang termasuk ke dalam golongan flavon. Secara kimia apigenin didefinisikan sebagai senyawa 4 5,7- ,׳ trihidroksiflavon. Secara umum apigenin memiliki aktivitas anti inflamasi  dan merupakan senyawa yang dapat digunakan sebagai obat penyakit hati serta sebagai antispamodik.

Struktur Apegenin

Spectrum IR Apigenin

   

Spektrum NMR Apigenin

b.Genestein

Genistein adalah sebuah isoflavonoid dari produk kedelai yang memiliki sifat antitumor. Genistein dibentuk dari biochanin A dan dimetabolisme menjadi p-etilfenol esterogen inaktif.

Struktur Genistein

Spectrum IR Genistein

Spectrum NMR Genistein

Permasalahan :

NMR digunakan untuk menentukan kerangka dasar dari suatu senyawa organik. NMR yang sering digunakan adalah H-NMR, dimana posisi atom Hidrogen pada rantai karbon menentukan pergeseran kimia. Semakin polar ikatan pada hidrogen, semakin besar pergeseran kimianya. Oleh karena itu, bagi senyawa flavonoid yang mengandung gugus hidroksil akan memiliki puncak pada daerah yang jauh.

Dari penjelasan di atas yang ingin saya tanyakan bagaimana keadaan posisi atom hidrogen dan pergeserannya pada senyawa non polar ? tolong jelaskan ! terima kasih. 

BIOAKTIVITAS ALKALOID : NIKOTIN

A.    Alkaloid

Nikotin adalah suatu jenis senyawa kimia yang termasuk ke dalam golongan alkaloid karena mempunyai sifat dan ciri alkaloid.

Alkaloid merupakan senyawa yang bersifat basa yang mengandung satu atau lebih atom nitrogen dan biasanya berupa sistem siklis. Alkaloid mengandung atom karbon, hidrogen, nitrogen dan pada umumnya mengandung oksigen. Senyawa alkaloid banyak terkandung dalam akar, biji, kayu maupun daun dari tumbuhan dan juga dari hewan. Senyawa alkaloid merupakan hasil metabolisme dari tumbuh–tumbuhan dan digunakan sebagai cadangan bagi sintesis protein. Kegunaan alkaloid bagi tumbuhan adalah sebagai pelindung dari serangan hama, penguat tumbuhan dan pengatur kerja hormon. Alkaloid mempunyai efek fisiologis. Sumber alkaloid adalah tanaman berbunga, angiospermae, hewan, serangga, organisme laut dan mikroorganisme. Famili tanaman yang mengandung alkaloid adalah Liliaceae, solanaceae, rubiaceae, dan papaveraceae (Tobing, 1989).

Sifat-sifat  alkaloid:

a.         Biasanya merupakan kristal tak berwarna, tidak mudah menguap, tidak larut dalam air, larut dalam pelarut organik. Beberapa alkaloid berwujud cair dan larut dalam air. Ada juga alkaloid yang berwarna, misalnya berberin (kuning).

b.         Bersifat basa (pahit, racun).

c.         Mempunyai efek fisiologis serta aktif optis.

d.        Dapat membentuk endapan dengan larutan asam fosfowolframat, asam fosfomolibdat, asam pikrat, dan kalium merkuriiodida.

(Tobing, 1989)

B.     Nikotin

Nikotin adalah suatu alkaloid dengan nama kimia 3-(1-metil-2-pirolidil) piridin. Saat diekstraksi dari daun tembakau, nikotin tak berwarna, tetapi segera menjadi coklat ketika bersentuhan dengan udara. Nikotin dapat menguap dan dapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap dari larutan yang dibasakan.

Nikotin adalah bahan alkaloid toksik yang merupakan senyawa amin tersier, bersifat basa lemah dengan pH 8,0. Pada pH tersebut, sebanyak 31% nikotin berbentuk bukan ion dan dapat melewati membran sel. Pada pH ini nikotin berada dalam bentuk ion dan tidak dapat melewati membran secara cepat sehingga di mukosa pipi hanya terjadi sedikit absorpsi nikotin dari asap rokok.

Nikotin adalah zat alkaloid yang ada secara natural di tanaman tembakau. Nikotin juga didapati pada tanaman-tanaman lain dari famili biologis Solanaceae seperti tomat, kentang, terung dan merica hijau pada level yang sangat kecil dibanding pada tembakau. Zat alkaloid telah diketahui memiliki sifat farmakologi, seperti efek stimulan dari kafein yang meningkatkan tekanan darah dan detak jantung.

C.    Metabolisme Nikotina

Alkaloid nikotin mengalami proses metabolisme, yaitu suatu proses dimana nikotin mengalami perubahan struktur karena adanya senyawa–senyawa kimia di sekitarnya. Proses metabolisme nikotin dalam tembakau disajikan dalam gambar 4.

Sebagian besar in vivo metabolit dari nikotin adalah konitin laktam. Transformasi metabolit ini mewakili semua oksidasi 4–elektron. Studi in vitro menunjukkan hilangnya nikotin dari campuran inkubasi tidak dihambat, walaupun pembentukan nikotin diblok secara sempurna.

Metabolisme oksidatif pada nikotin dengan pembuatan mirkosomal hati kelinci dengan adanya ion sianida ditunjukkan dengan adanya isomer kedua senyawa siano nikotin. Pembentukan struktur N-(sianometil) nornikotin didapatkan dari penyerangan nukleofilik oleh ion sianida pada senyawa antara jenis metil iminium. Senyawa ini dibentuk dengan ionisasi jenis N hidroksimetil nornikotin. Senyawa antara karbinolamin yang sama terlihat pada N-demetilasi dari nikotin menjadi nornikotin (Wolff, 1994).

D.    Biosintesis Nikotina

Nikotin dapat disintesis dari sebuah asam amino yaitu ornitin. Biosintesis nikotin dari asam amino ornitin dapat dibuat skema seperti gambar 5.

Gambar 5. Biosintesis nikotin (Arifin, 2001).

Pada biosintesis nikotin, cincin pirolidin berasal dari asam amino ornitin dan cincin piridin berasal dari asam nikotinat yang ditemukan dalam tumbuhan tembakau. Gugus amino yang terikat pada ornitin digunakan untuk membentuk cincin pirolidin dari nikotin.

E.     Tumbuhan Asal Nikotina

     Nikotin berasal dari tanaman tembakau. Tembakau adalah tanaman musiman yang tergolong dalam tanaman perkebunan. Pemanfaatan tanaman tembakau terutama pada daunnya yaitu untuk pembuatan rokok.

                  Tanaman tembakau diklasifikasikan sebagai berikut :

                   

Kingdom: Plantae (Tumbuhan)
     Subkingdom: Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)
         Super Divisi: Spermatophyta (Menghasilkan biji)
             Divisi: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
                 Kelas: Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)
                     Sub Kelas: Asteridae
                         Ordo: Solanales
                             Famili: Solanaceae (suku terung-terungan)
                                 Genus: Nicotiana
                                     Spesies: Nicotiana tabacum L. dan Nicotiana rustica

Nicotiana tabacum dan Nicotiana rustica mempunyai perbedaan yang jelas. Pada Nicotiana tabacum, daun mahkota bunganya memiliki warna merah muda sampai merah, mahkota bunga berbentuk terompet panjang, daunnya berbentuk lonjong pada ujung runcing, kedudukan daun pada batang tegak, merupakan induk tembakau sigaret dan tingginya sekitar 120 cm. Adapun Nicotiana rustica, daun mahkota bunganya berwarna kuning, bentuk mahkota bunga seperti terompet berukuran pendek dan sedikit gelombang, bentuk daun bulat yang pada ujungnya tumpul, dan kedudukan daun pada batang mendatar agak terkulai. Tembakau ini merupakan varietas induk untuk tembakau cerutu yang tingginya sekitar 90 cm (Cahyono, 1998).

Dalam spesies Nicotiana tabacum terdapat varietas yang amat banyak jumlahnya, dan untuk tiap daerah terdapat perbedaan jumlah kadar nikotin, bentuk daun, dan jumlah daun yang dihasilkan. Proporsi kadar nikotin banyak bergantung kepada varietas, tanah tempat tumbuh tanaman, dan kultur teknis serta proses pengolahan daunnya (Abdullah, 1982).

F.     Efek Penggunaan Nikotin dalam Tubuh

Nikotin yang terdapat di tembakau, merupakan salah satu zat aditif yang dikenal. Nikotin adalah penghambat susunan syaraf pusat (SSP) yang mengganggu keseimbangan syaraf. Ketergantungan fisik dan psikologi pada nikotin berkembang sangat cepat. Menghisap tembakau menghasilkan efek nikotin pada SSP dalam waktu kurang lebih sepuluh detik. Jika tembakau dikunyah, efek pada SSP dialami dalam waktu 3–5 menit.

Efek nikotin tembakau yang dipakai dengan cara menghisap, menguyah atau menghirup tembakau dengan sedotan, menyebabkan penyempitan pembuluh darah, peningkatan denyut jantung dan tekanan darah, nafsu makan berkurang, sebagian menghilangkan perasaan cita rasa dan penciuman serta membuat paru-paru menjadi nyeri. Penggunaan tembakau dalam jangka panjang dapat menyebabkan kerusakan pada paru–paru, jantung, dan pembuluh darah .

Nikotin membuat ketagihan. Itulah sebabnya para perokok ingin terus menghisap tembakau secara rutin karena mereka ketagihan nikotin. Ketagihan tersebut ditandai dengan keinginan yang menggebu untuk selalu mencari dan menggunakan, meskipun mengetahui akan konsekuensi negatif terhadap kesehatan.

Dari sifat ketergantungan alami yang muncul ditemukan bahwa nikotin mengaktifkan jaringan otak yang menimbulkan perasaan senang, tenang, dan rileks. Sebuah bahan kimia otak termasuk dalam perantara keinginan untuk terus mengkonsumsi, yakni neurotransmiter dopamine, dalam penelitian menunjukkan bahwa nikotin meningkatkan kadar dopamine tersebut. Efek akut dari nikotin dalam beberapa menit menyebabkan perokok melanjutkan dosis secara frekuentif per harinya sebagai usaha mempertahankan efek kesenangan yang timbul dan mempertahankan diri dari efek ketergantungan.

Nikotin dapat berlaku sebagai sebuah stimulan dan obat penenang atau penghilang rasa sakit. Secara langsung setelah kontak dengan nikotin maka timbul rangsangan terhadap kelenjar adrenal yang menyebabkan terlepasnya hormon adrenalin. Hormon adrenalin ini merangsang tubuh dan menyebabkan pelepasan glukosa secara mendadak yang akhirnya kadar gula dalam darah menurun, dan tekanan darah juga meningkat. Begitu pula pada pernapasan dan detak jantung. Reaksi ini hampir sama seperti yang terlihat pada kasus penyalahgunaan obat misalnya kokain dan heroin yang diduga dapat menimbulkan sensasi senang. Namun di sisi lain nikotin dapat menimbulkan efek sebagai obat penenang atau penghilang rasa sakit, tergantung dari kadar yang dikonsumsi dalam sistem dan dosis yang digunakan.

Nikotin dalam metabolisme dapat menghilang dari tubuh dalam beberapa jam, namun jika perokok terus menerus merokok dan semakin lama bertambah kuat sehingga merokok hanya untuk mendapatkan rangsangan yang diinginkan. Sayangnya jika menghentikan masukan nikotin biasanya diikuiti dengan reaksi ketergantungan (withdrawl syndrome) yang mungkin membutuhkan waktu sekitar satu bulan atau lebih. Hal tersebut termasuk gejalanya, yakni muncul sifat lekas marah, terlalu sensitif, kecanduan, pengurangan fungsi kognitif tubuh dan pemusatan perhatian, serta terjadi gangguan tidur.

Efek paling berbahaya dari mengkonsumsi tembakau dan kertergantungan nikotin adalah menyebabkan kanker dan sepertiga dari semua penyakit kanker itu yakni kanker paru-paru. Penyakit ini pembunuh pertama pada pria maupun wanita dan menguasai sekitar 90% dari semua kasus kanker paru-paru pada perokok. 

Permasalahan :

Pada artikel di atas dikatakan bahwa nikotin adalah bahan alkaloid toksik yang merupakan senyawa amin tersier, bersifat basa lemah dengan pH 8,0. Pada pH tersebut, sebanyak 31% nikotin berbentuk bukan ion dan dapat melewati membran sel. Pada pH ini nikotin berada dalam bentuk ion dan tidak dapat melewati membran secara cepat sehingga di mukosa pipi hanya terjadi sedikit absorpsi nikotin dari asap rokok.

Yang ingin saya tanyakan kenapa pada saat nikotin berbentuk bukan ion dapat melewati membran sel, sementara jika nikotin berbentuk ion malah tidak dapat melewati membran sel secara cepat ?  tolong jelaskan !