ALKALOID: Penentuan Struktur Alkaloid

Struktur Alkaloid  Berdasarkan kedudukan atom N :

1. N 1’ atau punya gugus amin primer misalnya meskaline
2. N 2’ atau amin sekunder misal koniin
3. N 3’ atau amin tersier misal atropine
4. N 4’ atau amin kuarterner misal tubocurarine
5. Alkaloid Amida (netral)
6. Alkaloid fenolik

Pengaruh thd prosedur ekstraksi dan pemurnian

Kebasaan

Tergantung pada keberadaan lone pair elektron dari atom N, tipe heterosiklis dan substitusinya

Electron withdrawing group yang dekat dengan atom N menurunkan kebasaan

Elektron donating group menaikkan kebasaan

Struktur Alkaloid Berdasarkan struktur kimianya alkaloid di bagi 2 kelompok besar:

1. Alkaloid Non Heterosiklis / protoalkaloid/ amin biologi Contoh : Hordenin, meskalin, Efedrin, Colchisin.

2. Alkaloid Heterosiklis dibagi menjadi 12 kelompok menurut bentuk cincinnya.

1. Pyridine group: piperine, coniine, trigonelline, arecaidine, guvacine, pilocarpine, cytisine, nicotine, sparteine, pelletierine.
2. Pyrrolidine group: hygrine, cuscohygrine, nicotine
3. Tropane group: atropine, cocaine, ecgonine, scopolamine
4. Quinoline group: quinine, quinidine, dihydroquinine, dihydroquinidine, strychnine, brucine, veratrine, cevadine
5. Isoquinoline group: The opium alkaloids (morphine, codeine, thebaine, papaverine, narcotine, sanguinarine, narceine, hydrastine, berberine)
6. Aporphine group:Boldine
7. Indole group:

Tryptamines: DMT, NMT, psilocybin, serotonin

Ergolines: the ergot alkaloids (ergine, ergotamine, lysergic acid, etc.)

Beta-carbolines: harmine, yohimbine, reserpine, emetine

8.       Purine group: Xanthines: caffeine, theobromine, theophylline

9.       Terpenoid group:

Aconite alkaloids: aconitine

Steroids: solanine, samandarin

10.    Pyrrolizidine group : Symphitine,echimidine, senecionine,seneciphylline

11.    Norlupinane group: Sparteine,cytisine, lupanine,laburnine

12.    Imidazole group:pilocarpine

Hal-hal pokok yang harus diperhatikan dalam penentuan struktur :

Dua metode yang paling banyak digunakan untuk menyeleksi tanaman yang

mengandung alkaloid.  Prosedur Wall, meliputi ekstraksi sekitar 20 gram bahan tanaman kering yang direfluks dengan 80% etanol. Setelah dingin dan disaring, residu dicuci dengan 80% etanol dan kumpulan filtrat diuapkan. Residu yang tertinggal dilarutkan dalam air, disaring, diasamkan dengan asam klorida 1% dan alkaloid diendapkan baik dengan pereaksi Mayer atau dengan Siklotungstat. Bila hasil tes positif, maka konfirmasi tes dilakukan dengan cara larutan yang bersifat asam dibasakan, alkaloid diekstrak kembali ke dalam larutan asam. Jika larutan asam ini menghasilkan endapan dengan pereaksi tersebut di atas, ini berarti tanaman mengandung alkaloid.

Kromatografi dengan penyerap yang cocok merupakan metode yang lazim untuk

memisahkan alkaloid murni dan campuran yang kotor. Seperti halnya pemisahan dengan kolom terhadap bahan alam selalu dipantau dengan  kromatografi lapis tipis. 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.

Sementara itu, prinsip identifikasi kafein menggunakan spektrofotometer Uv-Vis adalahmengidentifikasi kafein dengan penentuan absorbansi kafein yang berdasarkan interaksi antara energielektromagnetik dengan molekul dari senyawa kafein, dimana interaksi tersebut menyebabkan penyerahanenergi radiasi elektromagnetik yang menghasilkan serapan yang bersifat spesifik untuk setiap molekul.Gugus-gugus yang menyerap radiasi pada daerah uv-vis disebut gugus kromofor yang menyerap energisehingga mengalami eksitasi, dimana setelah molekul mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggimaka akan kembali ke keadaan semula (ground state) dan memancarkan energi yang terdeteksi olehinstrumen

Mengidentifikasi dan penentuan struktur pada senyawa bahan alam ini kita dapat juga  menggunkan metode KLT (Kromatografi Lapis Tipis), Spektrofotometer UV (Ultra Violet), Spektrofotometer FT-IR ( Fourier Transform Infra Red ), Spektrometer NMR (Nuclear Magnetic Resonance ) ini merupakan metode untuk penentuan struktur pada senyawa bahan alam. Pertama senyawa hasil isolasi tersebut misalnya identifikasinya kafein dapat dilakukan dengan uji kemurnian kafein dengan KLT dengan menggunakan pelarut n-heksan dan  etil asetat kemudian diidentifikasi dengan Spektrofotometer UV (Ultra Violet), Spektrofotometer FT-IR, setelah diproleh hasilnya kemudian menggunakan Spektrofotometer infra merah kemudian hasilnya dibandingkan dengan  standar kafein (misalnya pada kafein), kemudian untuk mengetahui ikatan rangkap menggunakan metode Spektrofotometer UV (Ultra Violet) dan pada pengaruh pelarut tersebut kemudian untuk mengetahui gugus fungsional menggunakan Spektrofotometer IR dimana dapat mengetahui jenis senyawa tersebut dan setelah itu untuk mengetahui jumlah atom C pada senyawa dan untuk menentukan jumlah dan jenis senyawa hidrogen H yaitu menggunakan metode Spektrometer NMR (Nuclear Magnetic Resonance ).

 Spektrum Inframerah

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. Energi dari kebanyakan vibrasi molekul berhubungan dengan daerah inframerah. Vibrasi molekul dapat dideteksi dan diukur pada spektrum infamerah. Penggunaan spektrum inframerah untuk penentuan struktur senyawa organik biasanya antara 650-4.000 cm-1. Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan inframerah jauh dan daerah di atas frekuensi 4.000 cm-1 dinamakan inframerah dekat (Sudjadi, 1983). Pada prinsipnya bahwa spektrum inframerah adalah untuk mengetahui jenis gugus fungsi pada suatu senyawa. Spektrum inframerah akan memberikan -piron,aserapan yang kuat pada daerah 1700-1750 cm-1 yang berupa ester  sedangkan yang -piron keluar pada serapan 1650 cm-1.

Gambar diatas merupakan SPektrum IR dari kafein, dari spektru ini dapat diketahui ada beberapa gugus fungsi dalam kafen, seperti C=C pada senyawa aromatic didaerah serapan 1500-1600, C-H pada senyawa aromatic didaerah serapan 3000-3100, C-N pada amina didaerah 1180-1360, N-H pada amina didaerah 3310-3500.

spektroskopi UV-VIS

Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak (VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu yang sama. Karena spektroskopi UV-VIS berkaitan dengan proses berenergi tinggi yakni transisi elektron dalam molekul, informasi yang didapat cenderung untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya. spetroskopi UV-VIS sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer. Dengan mengukur transmitans larutan sampel, dimungkinkan untuk menentukan konsentrasinya dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Hukum Lambert-Beer dipenuhi berapapun panjang gelombang sinar yang diserap sampel. Panjang gelombang sinar yang diserap oleh sampel bergantung pada struktur molekul sampelnya. Jadi spektrometri UV-VIS dapat digunakan sebagai sarana penentuan struktur.

Gambar ini merupakan spectrum UV dari kafein

Spektroskopi NMR

Resonansi Magnetik Inti (NMR) spektroskopi adalah alat yang tersedia untuk menentukan struktur senyawa organik. Teknik ini bergantung pada kemampuan inti atom berperilaku seperti sebuah magnet kecil dan menyesuaikan diri dengan medan magnet eksternal. Biasanya dihunakan untuk  mengidentifikasi atau menjelaskan informasi struktur rinci tentang senyawa kimia. Prinsip kerja dari NMR yaitu untuk mendapatkan inti dalam molekul  dalam arah yang sama sehingga nantinya medan magnet yang seseuai dengan molekul akan dikonversi menhadi spektra NMR sehingga struktur molekul dapat teridentifikasi.

PERMASALAHAN:

Sampel yang akan ditentukan strukturnya dengan spektroskopi IR, NMR atau UV-VIS marupakan sampel hasil isolasi dan pemurnian. Jika dari proses isolasi dan pemurnian tadi masih terdapat zat pengotor didalam sampel, bagaimana pengaruh keberadaan zat pengotor tersebut dalam rekaman hasil kerja alat spektroskopi yang digunakan? Apakah berpengaruh terhadap pemanjangan atau pemendekan serapan gelombangnya?