UJIAN MID SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

SOAL

1. Kemukakan gagasan anda bagaimana cara mengubah suatu senyawa bahan alam yang tidak punya potensi ( tidak aktif ) dapat dibuat menjadi senyawa unggul yang memiliki potensi aktifitas biologis tinggi. Berikan dengan contoh.

2. Jelaskan bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam yang memiliki potensi biologis tinggi dan prospektif untuk kemaslahatan makhluk hidup dapat disintesis di laboratorium

3. Jelaskan kaidah-kaidah pokok dalam memilih pelarut untuk isolasi dan purifikasi suatu senyawa bahan alam. Berikan dengan contoh untuk 4 golongan senyawa bahan alam : Terpenoid, alkaloid, Flavonoid, dan Steroid.

4. Jelaskan dasar titik tolak penentuan struktur suatu senyawa organik. Bila senyawa bahan alam tersebuat adalah kafein misalnya. Kemukakan gagasan anda hal – hal pokok apa saja yang di perlukan untuk menentukan strukturnya secara keseluruhan.


JAWABAN

1.    Menurut saya, simplisia yang mengandung senyawa bahan alam yang tidak aktif terlebih dahulu di ekstraksi, kemudian dipisahkan senyawa-senyawa bahan alam yang terkandung dalam simplisia, lalu di murnikan dan di uji struktur dan bioaktivitasnya. Senyawa yang di ketahui tidak aktif dapat di reaksikan dengan senyawa-senyawa lain kemudian di uji kegunaannya.

Misalnya kwalot / buah makasar (brucea javanica (l.) Merr. Biji kwalot setelah di identifikasi ternyta mengandung  zat pahit,  triterpen, sterin, lilin, senyawa fenolik (zat samak).  Zat pahit yang terdapat dalam biji brucea javanica l. Meer terdiri dari bruseantin, bruseantinol, brusein a, b, c, d, dehidrobusein a, brusatol, yadanziolid, yadanziolid a, yadanziolid c, yadanziolid f, senyawa pahit mirip kantin-6-on.

Buah makasar ini telah di gunakan oleh masyrakat sebagai obat disentri, batuk, demam, malaria, dan sebgainya.

2.    Senyawa bahan alam yang mempunyai banyak manfaat ini dapat di buat di laboratorium dengan mempelajari biosintesisnya terlebih dahulu. Setelah di ketahui proses biosintesisnya secara alami kemudian proses ini di tiru secara kimia, maka dapat di produksi secara massal di laboratorium. Kemudian senyawa ini dapat di buat menjadi obat-obatan dalam bentuk tablet atau pil.

3.    ekstraksi yaitu metode untuk memisahkan komponen solut (zat terlarut) dari campurannya dengan menggunakan sejumlah massa pelarut. salah satu faktor yang berpengaruh dalam proses ekstraksi yakni jenis pelarut. Jenis pelarut mempengaruhi senyawa yang tersari, jumlah solut yang terekstrak dan kecepatan ekstraksi. Dalam dunia farmasi dan produk bahan obat alam, pelarut etanol, air dan campuran keduanya lebih sering dipilih karena dapat diterima oleh konsumen.

Pelarut yang baik pada proses ekstraksi adalah berdasarkan pada interaksi antara solut-pelarut. Pemilihan pelarut ekstraksi ini dapat dipilih menggunakan :

1.      Tabel robin (robin chart)

Tabel robin menyajikan sistem pemilihan pelarut bagi suatu solut berdasarkan komposisi kimianya. Tabel robin menyajikakan deviasi negatif, positif, atau netral dari interaksi solut-pelarut terhadap larutan ideal. Deviasi negatif dan netral mengindikasikan interaksi yang bagus diantara kelompok solut dan pelarut, sehingga kelarutan solut dalam pelarut menjadi tinggi.

2.      Parameter kelarutan hildebrand

Penggunaan parameter kelarutan dalam pemilihan pelarut adalah berdasar aturan kimia yang telah dikenal yakni “like dissolved like”. Jika gaya antar molekul antara molekul pelarut dan solute memiliki kekuatan yang mirip, maka pelarut tersebut merupakan pelarut yang baik bagi solut tersebut.

3.      Pertimbangan kriteria pelarut

Selain menggunakan parameter kelarutan hildebrand atau tabel robin, pemilihan pelarut juga dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa kriteria pemilihan pelarut seperti :

·         Selektivitas

Pilih pelarut yang selektif sesuai polaritas senyawa yang akan disari agar mendapat ekstrak yang lebih murni.

·         Kestabilan kimia dan panas

Pelarut yang dipilih harus stabil pada kondisi operasi ekstraksi dan proses hilir.

·         Kecocokan dengan solut

Pelarut tidak boleh bereaksi dengan senyawa yang terlarut.

·         Viskositas

Jika viskositas pelarut yang rendah maka koefisien difusi akan meningkat sehingga laju ekstraksi pun juga meningkat.

·         Recoveri pelarut

Guna meningkatkan nilai ekonomis proses, pelarut perlu direcoveri sehingga dapat digunakan kembali. Pelarut yang mempunyai titik didih rendah, lebih ekonomis untuk direkoveri dan digunakan kembali.

·         Tidak mudah terbakar

Untuk kepentingan safety, perlu memilih pelarut yang tidak mudah terbakar

·         Tidak beracun

Pilih pelarut yang tidak beracun untuk keamanan produk dan keamanan bagi pekerja.

·         Murah dan mudah diperoleh

Pilih pelarut yang harganya murah dan mudah diperole

     contohnya :
Ekstraksi senyawa flavonoid dalam kedelai

Sekitar 1740 g serbuk biji kedelai dimaserasi dengan metanol teknis sebanyak 10 l. Ekstrak yang diperoleh kemudian disaring dan diuapkan dengan menggunakan penguap putar vakum (rotary vacuum evaporator) sampai diperoleh ekstrak kental metanol sebanyak 71,82 g. Ekstrak ini kemudian dihidrolisis dengan hcl 2N selama 2-3 jam. Hasil hidrolisis diekstraksi Dengan n-heksana. Ekstrak n-heksana yang diperoleh diuapkan dengan penguap putar vakum. Sehingga diperoleh ekstrak kental n-heksana sebanyak 2,61 g, kemudian ekstrak kental yang diperoleh diuji dengan uji flavonoid

pelarut yang sesuai uuntuk ekstaksi flavonoid adalah metanol karena metatol memiliki titik didih yang tendah, sehingga tidak merusak flavonoid yang akan di isolasi karena flavonoid mudah rusak dengan suhu yang tinggi.

4.    Elusidasi struktur merupakan suatu proses yang dilakukan untuk menentukan rumus struktur dari suatu senyawa. Dalam mengelusidasi struktur kita memerlukan semua data spektrum dari suatu sampel, baik berupa spektrum uv-vis, ir, ms, dan nmr. Setiap ikatan kimia memiliki frekuensi vibrasi dengan satuan yang  sering digunakan adalah cm-1.

Spektroskopi ultraviolet

     untuk keperluan penentuan struktur, spektroskopi ultra violet memiliki kemampuan untuk mengukur jumlah ikatan rangkap atau konyugasi
aromatik dalam suatu molekul. Daerah panjang gelombang dari spektrum ultra violet berkisar 200 - 400 nm. Penyerapan sinar ultra violet oleh suatu molekul akan menghasilkan transisi diantara tingkat energi elektronik molekul tersebut. Transisi tersebut terjadi pada orbital ikatan atau pasangan elektron bebas dengan orbital anti ikatan.

Spektroskopi inframerah

     spektrofotometri inframerah lebih banyak digunakan untuk identifikasi suatu senyawa melalui gugus fungsinya. Untuk keperluan elusidasi struktur, daerah dengan bilangan gelombang 1400 – 4000 cm-1 yang berada dibagian kiri spektrum ir, merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus-gugus fungsional, yang merupakan absorbsi dari vibrasi ulur. Selanjutnya daerah yang berada disebelah kanan bilangan gelombang 1400 cm-1 sering kali sangat rumit karena pada daerah ini terjadi absorbsi dari vibrasi ulur dan vibrasi tekuk, namun setiap senyawa organik memiliki absorbsi yang kharakteristik pada daerah ini. Oleh karena itu bagian spektrum ini disebut daerah sidikjari (fingerprint region). Saat ini ada dua macam instrumen yaitu spektroskopi ir dan ftir (furier transformation infra red). Ftir lebih sensitif dan akurat misalkan dapat membedakan bentuk cis dan trans, ikatan rangkap terkonyugasi dan terisolasi dan lain-lain yang dalam spektrofotometer ir tidak dapat dibedakan.

Spektroskopi 1H-NMR

     spektroskopi 1H-NMR cukup banyak digunakan oleh kimiawan organik. Spektroskopi ini didasarkan pada kenyataan bahwa setiap kelompok proton (h) dalam molekul organik akan beresonansi pada frekuensi yang tidak identik atau beresonansi pada frekuensi spesifik. Hal ini disebabkan kelompok proton suatu molekul organik dikelilingi elektron yang berbeda (lingkungan elektroniknya berbeda). Makin besar kerapatan elektron yang mengelilingi inti maka makin besar pula medan magnet yang digunakan. Karena setiap atom h (proton) suatu molekul organik mempunyai lingkungan elektronik (kimia) yang berbeda maka akan menyebabkan frekuensi resonansi yang berbeda (sitorus, 2009).

Spektroskopi karbon nmr (13C-NMR)

     spektroskopi proton atau 1h memberikan gambaran atom-atom hidrogen dalam sebuah molekul organik. Spektroskopi karbon-13 atau 13c memberikan gambaran karbon-karbon dalam sebuah molekul organik. Spektra karbon-13 tidak digunakan meluas seperti spektra proton. Dalam spektroskopi proton yang dilibatkan adalah isotop yang lazim dan alamiah dari hidrogen, 99,985% atom hidrogen adalah 1h. Tetapi karbon-13 hanya 1,1% dari atom karbon yang terdapat di alam, karena 98,9% atom karbon adalah 12c, suatu nukleotida yang tidak punya spin. Transisi inti 13c dari keadaan paralel ke antiparalel hanyalah transisi berenergi rendah. Karena kelimpahannya di alam hanya 1,1% maka sensitifitas 13c-nmr jauh lebih kecil dari 1h yang mempunyai kelimpahan 99,98% di alam.

Spektroskopi massa

     spektroskopi uv-vis untuk kimiawan organik digunakan untuk analisis kualitatif (λmaks) dan analisis kuantitatif berdasarkan persamaan lambert-beer. Spektroskopi IR untuk analisis gugus fungsional utama dan spektroskopi 1hnmr untuk menentukan tipe (jenis) proton dan perbandingan jumlah proton tersebut. Spektroskopi massa (ms) akan melengkapi pelacakan struktur untuk suatu molekul yang belum diketahui bmnya. Spektroskopi massa akan 26 memberikan informasi harga bm (g/mol) dan bagaimana pola pemecahan (fragmentasi) dari suatu molekul organik. Rekonstruksi terhadap fragmen dan dipadu dengan interpretasi data spektra IR dan 1h-nmr akan dapat mengelusidasi struktur molekul organik unknown (sitorus, 2009)

Berdasarkan beberapa data dari spektroskopi di atas dapat di gunakan untuk tentukan rumus struktur suatu senyawa.

Contohnya penentuan struktur senyawa antosianin

Pada spektra antosianin isolat 1 dalam FTIR tertera dalam gambar berikut ini:

Hasil interpretasi spektra ftir tersaji dalam tabel berikut ini:

     Hasil spektrum inframerah menunjukkan bahwa isolat kemungkinan mengandung beberapa gugus fungsi seperti –oh yang ditunjukkan oleh serapan tajam pada daerah 3449,45 cm-1 yang didukung juga oleh munculnya serapan pada bilangan gelombang 1054,99 cm-1 untuk ikatan c-o alkohol. Serapan ikatan rangkap –c=c aromatik ditunjukkan oleh serapan tajam pada bilangan gelombang 1637,45 cm-1.

            Terdapat dua cara dalam menunjukkan sifat-sifat antosianin, yakni

     Pertama: karakteristik spektra dari antosianin khususnya mudah dimengerti untuk antosianidin daripada turunannya. Pelargonidin spektranya baik dibedakan. Karakteristiknya berbeda warna dalam larutan dan pada kromatogram. Kedua, spektra diukur nilainya dalam menentukan posisi penyerangan gula dalam molekul antosianin. Menurut harborne (1957) pada umumnya akibat glikosilasi pada spektrum tampak dari molekul antosianidin begeser ke arah panjang gelombang yang lebih pendek. Banyaknya pergeseran hipsokromik tergantung pada bagaimana banyaknya gugus hidroksi yang terglikosida. Pelargonidin mempunyai panjang gelombang maksimum pada 520 nm, pelargonidin 3-glikosida mempunyai panjang gelombang maksimum pada 505 nm. Dalam penelitian ini pada isolat ke2 terjadi pergeseran hipsokromik dikarenakan pengenalan oleh residu gula dalam posisi 5 yaitu 5 nm. Hal ini menyetujui dari literature sangat kecil perbedaannya dalam maksimum spektra yang bisa dideteksi diantaranya antosianin yang mengandung gula dalam posisi 3, 5, dan 3-glikosida.

       Berdasarkan hasil kromatogram serta spektrum uv-vis dan spektrum ftir dan dapat disimpulkan bahwa struktur senyawa antosianin yang diduga untuk isolat adalah sebagai berikut: