UJIAN MID SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

Mata kuliah              : Kimia Bahan Alam

Kredit                        : 2 sks

Dosen                        : Dr. Syamsurizal, M.Si
WAKTU UJIAN        : 3-10 Desember 2013

PETUNJUK : Ujian ini open book. Tapi tidak diizinkan mencontek, bilamana ditemukan, maka anda dinyatakan GAGAL. Jawaban anda diposting di bolg masing-masing.

1. Cari artikel tentang teknik identifikasi dari suatu senyawa terpenoid. Mengapa dengan reagen tersebut tidak cocok untuk mengidentifikasi golongan lain seperti flavonoid, alkaloid, atau fenolik lain.
2. Dengan cara yang sama cari teknik isolasi tentang senyawa terpenoid. Jelaskan dasar ilmiah penggunaan pelarut dan teknik-teknik isolasi dan purifikasi.
3. Pelajari cara biosintesis suatu terpenoid. Identifikasi sekurang-kurangnya 5 jenis reaksi organik yang terkait dengan biosintesis tersebut. Jelaskan reaksinya.
4. Salah satu bioaktivitas terpenoid berhubungan dengan hormon laki-laki dan perempuan (testosteron dan estrogen). Jelaskan gugus fungsi yang mungkin berperan sebagai hormon baik pada testosteron maupun estrogen. 

JAWABAN :

1.      Senyawa terpenoid berasal dari molekul isoprene CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂ dan kerangka karbonnya dibangun oleh penggabungan dua atau lebih satuan C₅ ini. Lalu senyawa terpenoid dipilah-pilah menjadi beberapa golongan berdasarkan jumlah satuan yang terdapat dalam senyawa tersebut. Terpenoid terdiri dari beberapa macam senyawa, mulai dari komponen minyak atsiri yaitu monoterpen dan seskuiterpen yang mudah menguap (C₁₀ dan C₁₅). Diterpen yang lebih sukar menguap (C₂₀). Senyawa tidak menguap yaitu triterpenoid dan sterol (C₃₀) serta pigmen karotenoid (C₄₀).

Secara kimia terpenoid umumnya larut dalam lemak dan terdapat pada sitoplasma sel tumbuhan. Kadang minyak atsiri terdapat di sel kelenjar khusus pada permukaan daun dan kromoplast di dalam bunga. Biasanya terpenoid diekstraksi dari jaringan tumbuhan dangan eter, eter minyak bumi atau kloroform dan dapat dipisahkan secara KLT pada silica gel. Tapi seringkali ada kesulitan waktu mendeteksi dalam skala mikro karena kebanyakan senyawanya tidak berwarna dan tidak ada pereaksi kromogenik yang peka. Untuk itu, dilakukan penyemprotan dengan anisaldehid asam sulfat lalu dipanaskan untuk menampakkan noda.

Ekstraksi senyawa terpenoid dilakukan dengan dua cara yaitu: melalui sokletasi dan maserasi. Sekletasi dilakukan dengan melakukan disokletasi pada serbuk kering yang akan diuji dengan 5L n-hexana. Ekstrak n-hexana dipekatkan lalu disabunkan dalam 50 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktifitas bakteri. Teknik maserasi menggunakan pelarut methanol. Ekstrak methanol dipekatkan lalu lalu dihidriolisis dalam 100 mL HCl 4M.hasil hidrolisis diekstraksi dengan 5 x 50 mL n-heksana. Ekstrak n-heksana dipekatkan lalu disabunkan dalam 10 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktivitas bakteri.  

Uji aktivitas bakteri dilakukan dengan pembiakan bakteri dengan menggunakan jarum ose yang dilakukan secara aseptis. Lalu dimasukkan ke dalam tabung yang berisi 2mL Meller-Hinton broth kemudian diinkubasi bakteri homogen selama 24 jam pada suhu 35°C.suspensi baketri homogeny yang telah diinkubasi siap dioleskan pada permukaan media Mueller-Hinton agar secara merata dengan menggunakan lidi kapas yang steril. Kemudian tempelkan disk yang berisi sampel, standar tetrasiklin serta pelarutnya yang digunakan sebagai kontrol. Lalu diinkubasi selama 24 jam pada suhu 35°C. dilakukan pengukuran daya hambat zat terhadap baketri. 

Uji fitokimia dapat dilakukan dengan menggunakan pereaksi Lieberman-Burchard. Perekasi Lebermann-Burchard merupakan campuran antara asam setat anhidrat dan asam sulfat pekat. Alasan digunakannya asam asetat anhidrat adalah untuk membentuk turunan asetil dari steroid yang akan membentuk turunan asetil didalam kloroform setelah. Alasan penggunaan kloroform adalah karena golongan senyawa ini paling larut baik didalam pelarut ini dan yang paling prinsipil adalah tidak mengandung molekul air. Jika dalam larutan uji terdapat molekul air maka asam asetat anhidrat akan berubah menjadi asam asetat sebelum reaksi berjalan dan turunan asetil tidak akan terbentuk.  

Suatu pelarut memenuhi beberapa fungsi dalam reaksi kimia, dimana pelarut dapat melarutkan reaktan dan reagen agar keduanya bercampur. Hal ini untuk memudahkan penggabungan antara reaktan dan reagen yang seharusnya terjadi sehingga menghasilkan produk. Pelarut juga bertindak sebagai kontrol suhu, salah satunya adalah untuk meningkatkan energi dari tubrukan partikel sehingga partikel-partikel tersebut dapat bereaksi lebih cepat, atau untuk menyerap panas yang dihasilkan selama reaksi eksotermik. Pada umumnya pelarut yang baik mempunyai kriteria sebagai berikut :

1.      Pelarut harus tidak reaktif (inert) terhadap kondisi reaksi.

2.      Pelarut harus dapat melarutkan reaktan dan reagen.

3.      Pelarut harus memiliki titik didih yang tepat.

4.      Pelarut harus mudah dihilangkan pada saat akhir dari reaksi.

Reagen Liebermann Burchard tidak dapat digunakan untuk golongan lain seperti flavonoid, alkalaoid ataupun fenolik lain karena sifat dari suatu reagen adalah dapat melarutkan reaktan dan reagen sehingga pada akhirnya diperoleh produk yang diinginkan. Dimana reagen Liebermann Burchard hanya dapat melarutkan steroid dan terpenoid sedangkan untuk golongan lain reagen Liebermann Burchard ini tidak dapat melarutkannya. Karena apabila reagen tersebut tidak dapat melarutkan antara reaktan dan reagen, maka produk tidak akan diperoleh.

http://pharmacymetamorphosis.blogspot.com/2011/11/laporan-fitokim.htmlhttp://rozichem91.blogspot.com/2012/10/isolasi-dan-identifikasi-terpenoid.html http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=23&ved=0CD4QFjACOBQ&url=http%3A%2F%2Fyustikaforict.files.wordpress.com%2F2012%2F12%2Fterpenoid12.doc&ei=ZMOlUqj4GMW-rgeHjoGoCA&usg=AFQjCNFMeIkLaHcgSxzijcvo6lwvvhOmnA&sig2=9WRb1RKW1mV9ns509tZGtA

 

1.      Terpenoid merupakan komponen penyusun minyak atsiri. Terpenoid secara luas tersebar di alam, sebagian besar ditemukan di tumbuhan tingkat tinggi. Terpenoid terdiri atas beberapa senyawa antara lain minyak atsiri yang tersusun atas monoterpenoid, seskuiterpenoid yang mudah menguap; Triterpenoid yang sukar menguap; Triterpenoid dan steroid yang tidak menguap dan pigmen karetonoid.  

                         

Dalam tumbuhan biasanya terdapat senyawa hidrokarbon dan hidrokarbon teroksigenasi yang merupakan senyawa terpenoid. Kata terpenoid mencakup sejumlah besar senyawa tumbuhan, dan istilah ini digunakan untuk menunjukkan bahwa secara biosintesis semua senyawa tumbuhan itu berasal dari senyawa yang sama. Jadi, seperti yang telah dijelaskan juga padajawaban saya untuk no 1 bahwa semua terpenoid berasal dari molekul isoprene CH2==C(CH3)─CH==CH2  dan kerangka karbonnya dibangun oleh penyambungan 2 atau lebih satuan C5 ini. Kemudian senyawa itu dipilah-pilah menjadi beberapa golongan berdasarkan jumlah satuan yang terdapat dalam senyawa tersebut, 2 (C10), 3 (C15), 4 (C20), 6 (C30) atau 8 (C40).

Untuk mengisolasi suatu senyawa kimia yang berasal dari bahan alam hayati pada dasarnya menggunakan metode yang sangat bervariasi, seperti yang diaplikasikan dalam proses industri. Metode pengempaan digunakan pada senyawa katecin dari daun gambir juga isolasi CPO dari buah kelapa sawit.

Metode ini umum digunakan karena senyawa organik yang diperoleh dengan kuantitas yang cukup banyak. Tetapi berbeda dengan senyawa bahan alam hasil proses metabolit sekunder lainnya yang pada umumnya dengan kandungan yang relatif kecil, maka metode-metode dalam proses industri tersebut tidak dapat digunakan.

Berdasarkan hal diatas maka metode yang umum dalam isolasi senyawa metabolit sekunder dapat digunakan. Metode standar laboratorium dengan kuantitas sampel terbatas dan perlunya menentukan metode yang paling sesuai dengan maksud tersebut.

Dari identifikasi awal, maka dapat diamati kandungan senyawa dari tumbuhan sehingga untuk isolasi dapat diarahkan pada suatu senyawa yang lebih dominan dan salah satu usaha mengefektifkan isolasi senyawa tertentu maka dapat dimanfaatkan pemilihan pelarut organik yang akan digunakan pada isolasi tersebut, dimana pelarut polar akan lebih mudah melarutkan senyawa polar dan sebaliknya senyawa non polar lebih mudah larut dalam pelarut non polar.

1.        Identifikasi Kandungan Kimia

Sebelum melakukan isolasi terhadap suatu senyawa kimia yang diinginkan dalam suatu tumbuhan maka perlu dilakukan identifikasi pendahuluan kandungan senyawa metabolit sekunder yang ada pada masing-masing tumbuhan, sehingga dapat diketahui kandungan senyawa yang ada secara kualitatif dan mungkin juga secara kuantitatif golongan senyawa yang dikandung oleh tumbuhan tersebut. untuk tujuan tersebut maka diperlukan metoda persiapan sampel dan metoda identifikasi pendahuluan dari senyawa metabolit sekunder, yaitu untuk mengetahui adanya Senyawa Alkaloid dan Senyawa Terpenoid, steroid, fenolik, flavonoid dan saponin.

2.        Ekstraksi dan fraksinasi

Secara umum ekstraksi senyawa metabolit sekunder dari seluruh bagian tunbuhan seperti bunga, buah, daun, kulit batang dan akar menggunakan sistem maserasi menggunakan pelarut organik polar seperti metanol. Beberapa metode ekstraksi senyawa organik bahan alam yang umum digunakan antara lain: Maserasi, Perkolasi, Sokletasi, Destilasi Uap, Pengempaan.

Ekstraksi senyawa terpenoid dilakukan dengan dua cara yaitu: melalui sokletasi dan maserasi.

Beberapa hal yang menjadi dasar pemilihan pelarut yang akan digunakan pada isolasi senyawa terpenoid, yaitu:

1.      Pelarut yang digunakan untuk proses isolasi dapat memberikan efektifitas yang tinggi dengan memperhatikan kelarutan senyawa bahan alam dengan pelarut tersebut.

2.      Untuk mencegah pemilihan pelarut agar tidak salah, sebaiknya sebelum memilih pelarut kita mengetahui struktur senyawa bahan alam yang akan diisolasi.

3.      Pelarut yang digunakan sebaiknya bersifat spesifik atau hanya melarutkan senyawa yang diinginkan dan tidak melarutkan senyawa lain yang  dapat mengganggu proses pemurnian.

4.      Pelarut yang digunakan sebaiknya bersifat mudah dipisaahkan sehingga tidak kesulitan dalam memperoleh senyawa bahan alam yang murni.  

5.      Sebaiknya memperhatikan harga dari pelarut yang akan digunakan. Hal ini untuk mencegah biaya untuk proses isolasi agar tidak mengeluarkan biaya yang besar.

Pada umumnya, pelarut yang paling banyak digunakan dalam proses isolasi senyawa organik bahan alam adalah metanol. Dimana pelarut metanol tersebut dapat melarutkan seluruh golongan metabolit sekunder. Adapun untuk flavonoid biasanya menggunakan pelarut metanol 80%, alkaloid menggunakan benzena dan steroid menggunakan dietil eter.

http://pudyazuheiria09.blogspot.com/2013/09/isolasi-senayawa-terpenoid.html 

3.   Terpenoid merupakan derivat dehidrogenasi dan oksigenasi dari senyawa terpen. Terpen merupakan suatu golongan hidrokarbon yang banyak dihasilkan oleh tumbuhan dan sebagian kelompok hewan. Rumus molekul terpen adalah (C5H8)n. Terpenoid disebut juga dengan isoprenoid. Hal ini disebabkan karena kerangka karbonnya sama seperti senyawa isopren. Secara struktur kimia terenoid merupakan penggabungan dari unit isoprena, dapat berupa rantai terbuka atau siklik, dapat mengandung ikatan rangkap, gugus hidroksil, karbonil atau gugus fungsi lainnya.

Usaha untuk menemukan senyawa isopren biologis yang sesungguhnya digunakan oleh organisme untuk sintesa terpenoid dilakukan oleh banyak peneliti selama bertahun-tahun. Masalah ini akhirnya dapat diselesaikan oleh J.W. Cornforth pada tahun 1959 dari penyelidikan-penyelidikannya dibidang steroid. Conforth menemukan dua bentuk isoprene yang aktif, yakni isopentenil pirofosfat (IPP) dan dimetilalil pirofosfat (DMAPP). Kedua isopren aktif ini harus ada untuk keperluan sintesa terpenoid oleh organisme.

Penyelidikan-penyelidikan selanjutnya oleh para ahli menunjukan bahwa IPP dan DMAPP berasal dari asam mevanolat. Selanjutnya diketahui pula bahwa satu-satunya sumber karbon bagi asam mevanolat, begitu pula IPP dan DMAPP ialah asam asetat atau turunannya yang aktif, yakni asetil pirofosfat.

Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis terpenoid adalah 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 mevalinat, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforialsi,eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasimenghasilkan isopentenil (IPP) yangselanjutnya berisomerisasi menjadi dimetil alil piropospat (DMAPP) oleh enzimisomeriasi. IPP sebagai unti isoprene aktif bergabung secara kepala ke ekordengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama daripolimerisasi isoprene untuk menghasilkan terpenoid.Penggabungan ini terjadi karena serangan electron dari ikatan rangkap IPPterhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan electron diikuti olehpenyingkiran ion pirofosfat yang menghasilkan geranil.pirofosfat (GPP) yaitusenyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoid.Penggabungan selanjutnya antara satu unti IPP dan GPP dengan menaismeyang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawaantara bagi semua senyawa seskuiterpenoid. Senyawa diterpenoid diturunkan dariGeranil-Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu untiIPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.

Berikut beberapa contoh reaksi biosintesa dari terpenoid yaitu:

1.       

Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprena akan membentuk mono-, seskui-, di-, sester-, dan poli- terpenoida. Setelah asam mevalonat terbentuk, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam posfat, dan dekarboksilasi yang menghasilkan Isopentenil Pirofosfat (IPP). Selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil Alil Pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. IPP inilah yang bergabung dari kepala ke ekor dengan DMAPP. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat mengasilkan Geranil Pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoida. Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil Pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoida. Senyawa diterpenoida diturunkan dari Geranil – Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu uni IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.

2.       

Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau unit C-20 menghasilkan triterpenoida dan steroida. Triterpenoida (C30) dan tetraterpenoida (C40) berasal dari dimerisasi C15 atau C20 dan bukan dari polimerisasi terus-menerus dari unit C-5. Yang banyak diketahui ialah dimerisasi FPP menjadi skualena yang merupakan triterpenoida dasar dan sumber dari triterpenoida lainnya dan steroida. Siklisasi dari skualena menghasilkan tetrasiklis triterpenoida lanosterol.( Pinder, 1960).

3.       

 Pembentukan isoprena aktif yang berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. Asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim A (Ko-A) melakukan kondensasi jenis Claisen yang menghasilkan Asetoasetil Ko-A. Kemudian senyawa tersebut melakukan kondensasi jenis Aldol dengan Asetil Ko-A yang menghasilkan rantai karbon bercabang seperti yang ditemukan pada asam mevalonat.

4. Reaksi siklisasi skualen 2, 3-epoksida

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa triterpenoid merupakan senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari 6 isopren. Sehingga modifikasi struktur skualen mempunyai pengaruh dalam terbentuknya senyawa triterpen.

5.

Dari persamaan reaksi diatas dapat dilihat bahwa pembentukan senyawa-senyawa monoterpen dan senyawa terpenoid berasal dari penggabungan 3,3 dimetil alil pirofosfat dengan isopentenil pirofosfat.

4. Pada proses bioaktifitas terpenoid terdapat  gugus yang berperan sebagai hormone pada laki-laki maupun perempuan, gugus tersbut ialah gugus triterpenoid dan steroid yang memiliki sifat tidak menguap. Dan  terpenoid itu sendiri merupakan senyawa yang berperan sebagai hormone tidak spesifik adalah seskuiterpenoid. Testosteron adalah hormon steroid dari kelompok androgen. Steroid merupakan senyawa yang memiliki kerangka dasar triterpena asiklik dan steroid juga merupakan senyawa organik lemak sterol tidak terhidrolisis yang terdapat dihasil reaksi penurunan dari terpena atau skualena. Senyawa yang termasuk turunan steroid, misalnya kolesterol, ergosterol, progesteron, dan estrogen. Pada umunya steroid berfungsi sebagai hormon. Steroid mempunyai struktur dasar yang terdiri dari 17 atom karbon yang membentuk tiga cincin sikloheksana dan satu cincin siklopentana. Perbedaan jenis steroid yang satu dengan steroid yang lain terletak pada gugus fungsional yang diikat oleh ke-empat cincin ini dan tahap oksidasi tiap-tiap cincin. Sedangkan estrogen merupakan hormon seks yang terdapat pada wanita. Estrogen merupakan hormon steroid yang mempunyai kerangka inti seperti kolesterol dan dibentuk dari 17-ketosteroidnandrostenedion (prekursornya hormon androgen). Estrogen ternyata terdiri dari tiga jenis, yaitu 17β-estradiol (E₂), estron (E₁), dan estriol (E₃). 17β-estradiol merupakan hormon yang paling dominan karena paling banyak terdapat dalam tubuh dan aktivitasnya paling tinggi.