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.
Nama : Prananta Gia Tarigan
Nim : RRA1C110026
Matakuliah : Kimia Bahan Alam
Kredit : 2 SKS
Dosen : Dr. Syamsurizal,
M.Si
Hari/Tanggal : Sabtu, 22 Desember 2012 sd Sabtu, 29 Desember 2012
1.
Jelaskan dalam jalur biosintesis triterpenoid,
identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya
triterpenoid dalam kuantitas yang banyak?
Triterpenoid
adalah senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari enam satuan isoprena dan
secara biosintesis diturunkan dari hidrokarbon C-30 asiklik, yaitu skualena,
senyawa ini tidak berwarna, berbentuk kristal, bertitik leleh tinggi dan
bersifat optis aktif (Harborne,1987).Menurut Harborne (1987) senyawa
triterpenoid dapat dibagi menjadi empat golongan,yaitu: triterpen sebenarnya,
saponin, steroid, dan glikosida jantung.
Berdasarkan
jumlah cincin yang terdapat dalam struktur molekulnya triterpen sebenarnya
dapat dibagi atas:
1. Triterpen
asiklik yaitu triterpen yang tidak mempunyai cincin tertutup, misalnya
skualena.
2. Triterpen
trisiklik adalah triterpen yang mempunyai tiga cincin tertutup pada struktur
molekulnya, misalnya: ambrein.
3. Triterpen
tetrasiklik adalah triterpen yang mempunyai empat cincin tertutup pada struktur
molekulnya, misalnya:lanosterol.
4. Triterpen
pentasiklik adalah triterpen yang mempunyai lima cincin tertutup pada struktur
molekulnya, misalnya α-amirin.
Reaksi Biosintesis Skualen(Pembuatan
Triterpenoid)
Jalur
pada biosentesi triterpenoid bermula dari asetil koenzim A melakukan kodensasi
jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagai mana ditemukan pada
asam mevalonat, dan terjadi reaksi selanjutnya berupa reaksi
fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan isopentenil
piroposfat (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi dimetil alil
pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerasi. IPP yang dimana merupakan unit isopern
aktif bergabung dengan DMAPP antara kepala dan ekor ini terjadi disebabkan oleh
serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang
kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat yang menghasilkan
geranil piro fosfat. Penggabungan
selanjutnya antara satu unti IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat
(FPP). setelah
itu maka terbentuklah skualen berbentuk rantai panjang triterpenoid yang mana mengalami penataan
struktur atau siklisasi untuk membentuk struktur yang lebih stabil.
Secara umum
biosintesa dari terpenoid
(triterpenoid) terjadi dalam 3 reaksi
dasar, yaitu:
11. Pembentukan isoprene aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.
22.
Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene akan membentuk mono-, seskui-,
di-. sester-, dan poli-terpenoid.
3. Penggabungan ekor
dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid
Reaksi
Siklisasi Skualen 2,3-epoksida
Reaksi
Siklisasi Enzimatik
Siklisasi Enzimatik dengan Bantuan Enzim.
Inisiasi siklisasi oleh Oksigen Molekuler.Simbol E-O2*
digunakan untuk mewakili oksigen “diaktifkan” dengan membentuk kompleks
dengan Enzim.
faktor-faktor
penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang
banyak adalah:
1.
Kondisi
lingkungan. Karena lingkungan yang tidak baik akan membuat hasil yang kurang
baik.
2.
Enzim
yang digunakan untuk mempercepat reaksi juga sangat berpengaruh.
3.
Pengaruh
pH dan temperatur akan menghasilkan hasil yang berbeda
4.
Metode
isolasi yang digunakan.
5.
Pelarut
yang digunakan pada saat mengisoalasi.biasa yang digunakan adalah n-heksan dan
etil asetat.
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?
Jawaban:
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.
Gugus-gugus
dalam molekul kuersetin yang dapat memberikan serapan, antara lain C=C dan C-C
aromatik, C-C, C-O, O-H, C=O, dan C-H. Pada Gambar a terlihat bahwa spektrum
kuersetin terdapat serapan gugus O-H pada bilangan gelombang 3400– 3200 cm-1,
gugus C=O keton pada 1725–1705 cm- 1, gugus C=C aromatik pada 1600 dan 1475
cm-1, dan gugus C-O pada 1260–1000 cm- 1. Perbedaan antara spektrum kuersetin
dan meniran yang tampak dengan jelas, antara lain pada bilangan gelombang 3699
dan 3622 cm- 1 dari spektrum meniran Cisarua yang merupakan serapan gugus O-H.
Ketiga spektrum sampel meniran juga memiliki puncak
serapan C-H yang tajam pada 2919 dan 2850 cm-1.
Kuersetin benalu teh
Spektrum
IR senyawa hasil isolasi memberikan informasi adanya puncak serapan gugus
hidroksil pada bilangan gelombang 3369 cm-1. Gugus hidroksil ini
merupakan regang -OH terikat (dapat berikatan hidrogen), OH terikat terlihat
pada bilangan gelombang 3450-3200 cm-1 yang membentuk pita lebar
dengan intensitas yang kuat. Adanya gugus hidroksil ini juga diperkuat dengan
munculnya -C-O- pada gelombang 2956 cm.
menunjukkan adanya regang - C-H alifatik dan diperkuat dengan munculnya serapan
pada 1498-1359 cm, menunjukkan adanya ulur - C-H. Adanya regang -C=O karbonil
ditunjukkan oleh serapan pada bilangan gelombang 1658 cm-1. Pita
serapan pada bilangan gelombang 1606 cm-1 menunjukkan adanya regang
C=C. Pita serapan pada bilangan gelombang 1574 cm. Daerah serapan pada bilangan
gelombang 821 cm-1 mengindikasikan adanya dua H yang bertetangga
dalam cincin aromatik.
Spektrum NMR pada kuersetin
Spektrum IR Flavon
Spektrum NMR Flavon
Ciri khas pada penentuan falvonoid dengan IR dan NMR adalah berdasarkan spectrumnya yang khas dimana terdiri atas 2 maksimal pada rentang 240 - 280 nm(pita II) dan 300 - 550 nm (pita I) kedudukan yang tepat dan kekuatan nisbi maksimal tersebut memberikan informasi yang berharga mengenai sifat flavonoid dan pola oksigenasi. ciri khas dalam spektrum tersebut adalah memberikan puncak relatif rendah pada pita I untuk flavonoid golongan hidroflavon dan isoflavon dan untuk antosianin dan khalkon memberikan puncak yang relatif tinggi.
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.
Jawaban:
Pada
tahap awal dibutuhkan kondisi asam karena alkaloid umumnya bersifat basa karena
adanya gugus nitrogen yang bersifat melepas elektron dan akan membentuk garam
,dan penambahan basa akan melepaskan dari garam-garamnya sehingga murni. Jika
gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan elektron,
contoh gugus alkil maka ketersediaan elektron pada nitrogen naik dan senyawa
lebih bersifat basa. Sebaliknya bila gugus fungsional yang berdekatan bersifat menarik
elektron, contoh gugus karbonil maka ketersediaan elektron berpasangan
berkurang dan pengaruh yang ditimbulkan alkaloid dapat bersifat netral atau
bahkan sedikit asam (Harjono, 1996).
Untuk
mendeteksi alkaloid secara kromatografi digunakan sejumlah pereaksi. Pereaksi
yang sangat umum adalah pereaksi Dragendorff, yang akan memberikan noda
berwarna jingga untuk senyawa alkaloid. Namun demikian perlu diperhatikan bahwa
beberapa sistem tak jenuh, terutama koumarin dan α-piron, dapat juga memberikan
noda yang berwarna jingga dengan pereaksi tersebut. Pereaksi umum lain tetapi
kurang digunakan adalah asam fosfomolibdat, jodoplatinat, uap jood, dan antimon
(III) klorida. Kebanyakan alkaloid bereaksi dengan pereaksi-pereaksi tersebut
tanpa membedakan kelompok alkaloid. Sejumlah pereaksi khusus tersedia untuk
menentukan atau mendeteksi jenis alkaloid khusus. Dasar yang digunakan yaitu dengan
azas keller yaitu alkaloida yang terdapat dalam suatu bakal sebagai bentuk
garam, dibebaskan dari ikatan garam tersebut menjadi alkaloida yang bebas.
Untuk itu ditambahkan basa lain yang lebih kuat dari pada alkaloida tadi. Basa
yang dipakai tidak boleh terlalu kuat karena alkaloid pada umumnya kurang
stabi. Pada pH tnggi ada kemungkinan akan terurai, terutama dalam keadaan
bebas. Bahan tumbuhan dapat dibebaskan dengan natrium karbonat
1. 1. Bagian tumbuhan Jambu Keling (Eugenia
cumini (L.) Druce) bagian dari daun dilakukan uji pendahuluan untuk
mengetahui kandungan senyawanya. Bagian daun tumbuhan jambu Keling (Eugenia
cumini (L.) Druce) didestruksi basah dengan HCl dalam metanol sebesar 2M
kemudian dinetralisasi dengan penambahan basa NH4OH dan terjadi padatan berupa
endapan. Endapan dikeringkan dan diektraksi dan direndam dalam khloroform dan
dipekatkan dengan alat rota-evaporator, Ekstrak pekat khloroform (2 g)
dikhromatografi kolom dengan fasa diam silika gel 60 sebanyak 60 gram dengan
fasa gerak khloroform: metanol dengan menaikkan kepolaran bertingkat. Fraksi yang
keluar kolom khromatografi ditampung menggunakan vial serta dimonitor dengan
khromatografi lapis tipis. Fraksi dengan Rf yang sama dan positip dengan
pereaksi Maeyer yang ditandai dengan munculnya warna putih, digabung
selanjutnya, diuapkan pelarutnya kemudian fraksi ini direkristalisasi untuk
memperoleh kristal murni.
2.
2. Rimpang
temu ireng sebanyak 1 g dimasukkan dalam erlenmeyer dan ditambah etanol 25 mL,
kemudian dipanaskan sampai mendidih dan dilanjutkan dengan penyaringan. Filtrat
yang diperoleh diuapkan, sampai volume pelarut tinggal setengahnya. Adanya
flavonoid diuji dengan Shinoda Tes. Tahap selanjutnya adalah mengangin-anginkan
rimpang temu ireng pada suhu kamar sampai kering. Rimpang kering dihaluskan,
kemudian dimasukkan ke dalam alat ekstraktor Soxhlet. Ekstraksi dilakukan
secara berturutan menggunakan pelarut petroleum eter, kloroform, n-butanol dan
metanol masing-masing selama 8 jam. Hasil ekstraksi berupa ekstrak petroleum
eter, kloroform, n-butanol dan metanol masing-masing dilakukan uji warna untuk
flavonoid. Ekstrak yang positif mengandung flavonoid kernudian ditentukan eluen
yang sesuai untuk langkah selanjutnya yaitu kromatografi kolom. Penentuan eluen
pada ekstrak petroleum eter (PE) dilakukan dengan menggunakan eluen Pekloroform
pada berbagai perbandingan volume. Untuk ekstrak kloroform, eluen yang
digunakan adalah kloroform-etil asetat pada berbagai perbandingan volume.
Sedangkan pada ekstrak nbutanol digunakan eluen etil asetat-metanol pada
berbagai perbandingan volume. Ekstrak metanol tidak dicari eluen yang sesuai.
Persiapan pertama kromatografi kolom adalah memanaskan silika gel pada suhu
1600C selama 3 jam kemudian didinginkan. Setelah dingin, silika dibuat bubur
dan dimasukkan dalam kolom, lalu dibiarkan semalam. Ekstrak pekat dilarutkan
dalam eluen yang kurang polar dan dimasukkan kolom menggunakan pipet. Sampel
dibiarkan turun sampai permukaannya hampir “terbuka”, kemudian ditambah eluen
pelan-pelan sampai mendapat eluen yang tidak berwarna pada permukaan penyerap.
Langkah selanjutnya ditambah eluen, dengan laju elusi 20 tetes/menit. Setiap 2
mL eluat, ditampung dalam botol sampel. Untuk pembagian fraksi, masing-masing
botol dianalisis secara fisika menggunakan sinar UV-VIS pada " = 254 nm
dan " = 366 nm dan TLC, serta secara kimia menggunakan uji warna. Fraksi
tunggal yang mempunyai harga Rf sama dan uji fisika serta kimia sama
dikumpulkan, dan pelarutnya diuapkan. Selanjutnya dilakukan identifikasi
struktur untuk menggunakan spektrofotometer UV-VIS, IR dan GC-MS.
3. 3. Daun teh
kering sebanyak 10 gram dan 10 gram Na2CO3dimasukkan ke
labu elenmeyer 250 ml. Kemudian ditambahkan 100 ml air
mendidih dan didiamkan sebentar. Setelah itu, didekantasi ke labu lain dan
kemudian ditambahkan air secukupnya pada daun teh yang telah disaring. Kemudian
hasil didekantasi lagi dan digabungkan dengan yang pertama. Hasil ekstrak daun
teh dimasukkan ke dalam corong pisah dan dicampur dengan 30 ml diklorometana.
Corong pisah digoyang-goyangkan (tapi jangan terlalu kencang) sekitar lima
menit, sambil sesekali keran pada corong pisah dibuka perlahan, agar gas yang
berada dalam corong keluar. Setelah terpisah, ekstrak diklorometana yang
berwarna bening dituang ke labu beserta emulsinya. CaCl2 anhidrat
ditambahkan ke dalam labu. Lalu diaduk selama sepuluh menit. Setelah air
menggumpal, ekstrak diklorometana didekantasi. Kemudian hasil dekantasi
didistilasi sederhana, maka nanti akan terbentuk kristal yang tidak dapat
terdistilasi pada dinding labu distilasi. Kristal kafein dikeruk, diambil
sebagian untuk dihitung titik lelehnya dengan alat melting-block. Kemudian
diambil sebagian untuk dilakukan kromatografi lapis tipis, dan uji alkaloid.
4. 4. Dipotong-potong
10 gram daun tembakau kering atau tembakau dari cerutu. Masukkan ke dalam gelas
kimia 400 ml. Ditambahkan 100 ml larutan NaOH 5%. Aduk menggunakan batang
pengaduk selama 20 menit. Campuran dalam gelas kimia disaring dengan
menggunakan corongBuchner tanpa kertas saring. Ditekan daun tembakau dalam
corong Buchner menggunakan bagian bawah gelas kimia. Daun tembakau dikembalikan
ke dalam gelas kimia, ditambahkan 30 mlair, diaduk. Disaring menggunakan corong
Buchner. Untk menghilangkan partikel dalam hasil saringan, filtrate disaring
dengan menggunakan corong gelas yang diberiglasswool. Filtrat dimasukkan ke
dalam corong pisah, ditambahkan 30 mldiklorometan, dikocok. Tutup corong pisah
dibuka setiap kali selesaimengocok. Dipisahkan lapisan diklorometan ke dalam
labu Erlenmeyer.Ditambahkan lagi 30 ml diklorometan ke dalam sisa cairan
(lapisan air) kedalam corong pisah, dikocok. Dipisahkan lapisan diklorometan.
Langkahekstraksi ini dilakukan sampai semua nikotin terekstrak ke
dalamdiklorometan. Dikumpulkan semua lapisan diklorometan. Ekstraksi ini dapat
juga dilakukan menggunakan eter. Diuapkan diklorometan menggunakan rotary vacum
evaporator.Penguapan diklorometan atau eter dilakukan menggunakan teknik penguapan dengan pengurangan tekanan dan
jangan menggunakan api.Penguapan diklorometan atau eter dapat pula menggunakan
teknik denganset alat. Ditambah 1 ml air suling ke dalam sisa penguapan, aduk
perlahan-lahan,ditambahkan 4 ml methanol, disaring dengan menggunakan corong
gelasyang diberi glass wool. Dituangkan 5 ml methanol ke atas glasswool untuk
mencuci glasswool. Disatukan kedua larutan methanol. Ditambahkan 10 ml larutan jenuh
asam pikrat dalam methanol. Disaring nikotin dipikrat padat menggunakan corong
Buchner. Dimurnikan nikotin, dipikrat ; dengan rekristalisasi.
4.Jelaskan
keterkaitan diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa
bahan alam . Berikan contohnya.
Jawaban :
Keterkaitan
antara biosintesis, metode isolasi, penentuan struktur, senyawa bahan alam,
biosintesis umumya terjadi didalam tubuh makhluk hidup dengan bantuan enzim
sehingga memperoleh senyawa yang aktif terhadap suatu penyakit atau sebagai
insektisida.isolasi merupakan pemisahan yang dilakukan untuk memisahkan senyawa
tersebut dari bahan atau simplisia sengan pelarut tertentu.penentuan struktur
berdasarkan hasil IR dan NMR sehingga terlihat dengan jelas gambar puncak
gelombang dari situlah dapat ditentukan struktur dari senyawa yang kita isolasi
tadi.
Contohnya.
Isolasinya
Dipotong-potong 10 gram daun tembakau kering atau tembakau dari cerutu.
Masukkan ke dalam gelas kimia 400 ml. Ditambahkan 100 ml larutan NaOH 5%. Aduk
menggunakan batang pengaduk selama 20 menit. Campuran dalam gelas kimia
disaring dengan menggunakan corongBuchner tanpa kertas saring. Ditekan daun
tembakau dalam corong Buchner menggunakan bagian bawah gelas kimia. Daun
tembakau dikembalikan ke dalam gelas kimia, ditambahkan 30 mlair, diaduk.
Disaring menggunakan corong Buchner. Untk menghilangkan partikel dalam hasil
saringan, filtrate disaring dengan menggunakan corong gelas yang
diberiglasswool. Filtrat dimasukkan ke dalam corong pisah, ditambahkan 30
mldiklorometan, dikocok. Tutup corong pisah dibuka setiap kali selesaimengocok.
Dipisahkan lapisan diklorometan ke dalam labu Erlenmeyer.Ditambahkan lagi 30 ml
diklorometan ke dalam sisa cairan (lapisan air) kedalam corong pisah, dikocok.
Dipisahkan lapisan diklorometan. Langkahekstraksi ini dilakukan sampai semua
nikotin terekstrak ke dalamdiklorometan. Dikumpulkan semua lapisan
diklorometan. Ekstraksi ini dapat juga dilakukan menggunakan eter. Diuapkan
diklorometan menggunakan rotary vacum evaporator.Penguapan diklorometan atau
eter dilakukan menggunakan teknik
penguapan dengan pengurangan tekanan dan jangan menggunakan
api.Penguapan diklorometan atau eter dapat pula menggunakan teknik denganset
alat. Ditambah 1 ml air suling ke dalam sisa penguapan, aduk
perlahan-lahan,ditambahkan 4 ml methanol, disaring dengan menggunakan corong
gelasyang diberi glass wool. Dituangkan 5 ml methanol ke atas glasswool untuk
mencuci glasswool. Disatukan kedua larutan methanol. Ditambahkan 10 ml larutan
jenuh asam pikrat dalam methanol. Disaring nikotin dipikrat padat menggunakan
corong Buchner. Dimurnikan nikotin, dipikrat ; dengan rekristalisasi. Dari hasil analisis KLT menggunakan larutan
pengembang metanol didapatkan harga Rf = 0,725. Hasil analisis spektra IR
menunjukkan adanya gugus amina tersier aromatis, gugus metil, gugus amina
tersier alifatis, dan ikatan C-H aromatis. Hasil kromatogram GC-MS menunjukkan
senyawa nikotin muncul pada puncak dengan waktu retensi = 9,245 s dan indeks
kemiripan 63 %, hal ini menunjukkan bahwa dalam daun tembakau terdapat alkaloid
nikotin. Hasil dari spektrofotometer UV menghasilkan panjang gelombang maksimum
206 nm yang menunjukkan adanya kearomatisan dari cincin piridin dalam nikotin.
Setelah diketahui struktur nikotin, maka dapat dipelajari bagaimana biosintesis
nikotin tersebut dalam tanaman tembakau.