UJIAN MID SEMESTER: KIMIA BAHAN ALAM

UJIAN MID SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM
Dosen Pengampu Mata Kuliah Kimia Bahan Alam:  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 diartikel 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 sintesis 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. 

PENYELESAIAN

1. Cari diartikel tentang teknik identifikasi dari suatu senyawa terpenoid. Mengapa dengan reagen tersebut tidak cocok untuk mengidentifikasi golongan lain seperti flavonoid, alkaloid, atau fenolik lain.

Artikel tentang identifikasi terpenoid:

Ekstraksi senyawa terpenoid dilakukan dengan dua cara yaitu: melalui sokletasi dan maserasi. Sokletasi 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. (isolasi dan identifikasi terpenoid. http://havizhah92.blogspot.com/2012/11/isolasi-dan-identifikasi-terpenoid.html).

Mengapa dengan reagen tersebut tidak cocok untuk mengidentifikasi golongan lain seperti flavonoid, alkaloid, atau fenolik lain.

Reagen Lieberman Burchard

Reagen ini biasa digunakan untuk mengidentifikasi secara kualitatif suatu kolesterol. Biasanya reagen Lieberman Burchard digunakan dengan cara menyemprotkan larutannya pada kolesterol yang sudah di-kromatografi-kan (TLC). Apabila mengandung Triterpenoid, maka akan memberikan warna merah sedangkan apabila mengandung Steroid, akan memberikan warna biru dan hijau. Reagen Lieberman Burchard dibuat dari Asam sulfat pekat (10 mL) dan Anhidrida Asetat (10 mL). Metanol dan Etanol dapat digunakan untuk melarutkan sampel yang akan diidentifikasi. Berikut adalah contoh senyawa yang dites dengan reagen ini:

Gambar: CLIN. CHEM. 20/7, 794-801 (1974)

Dalam identifikasi menggunakan kromatogarafi lapis tipis, kolesterol dilarutkan dalam eluen Benzena: Kloroform (7:3) dengan fase diam Silika Gel GF 254 sehingga memberikan hasil yang paling baik.

Sebelumnya mari kita bahas apa itu reagen LB? Bagaimana cara membuatnya?
Pertama, reagen LB merupakan suatu reagen yang digunakan untuk mengindentifikasi suatu senyawa steroid.

Cara membuat Liebermann-Burchard : 5 ml asamasetat anhidrat ditambah 5 ml asam sulfat pekat pelan-pelan, kemudian dengan hati-hati pula ditambah etanol absolut sampai volume 50 ml, lalu didinginkan dengan air es. Pereaksi ini harus dibuat baru. Lempeng yang telah disemprot dipanaskan 100o selama 5-10 menit, diamati dibawah sinar UV-366 nm. Sumber: http://wayypblog.blogspot.com/2011/03/p.html.

Jika mengunakan pereaksi ini, yang terukur bukan kolesterol saja akan tetapi steroid secara keseluruhan atau termasuk juga triterpen jika terdapat golongan senyawa ini dalam sampel. Reaksi pereaksi LB dengan steroid akan membentuk warna hijau, sedangkan triterpen akan membentuk warna biru yang didahului dengan terbentuknya warna lembayung.

Ketiga: 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. Penambahan sedikit asam asetat glasial sebelum penambahan asam sulfat pekat akan memperjelas pembentukan warna hijau, artinya reaksi menjadi lebih sensitif dan kadar steroid yang dapat diukurpun menjadi lebih kecil. Sumber: tech.groups.yahoo.com/group/kimia_indonesia/message/12160.

2.      Dengan cara yang sama cari teknik isolasi tentang senyawa terpenoid. Jelaskan dasar ilmiah penggunaan pelarut dan teknik-teknik isolasi dan purifikasi.

Jawab:

Isolasi dan Identifikasi Triterpenoid Pada Biji Pepaya

Pada biji pepaya terdapat kandungan berupa glucocide caricin dan carpain. Diduga zat yang terkandung dalam biji pepaya yang berperan adalah glucosinolat, yang merupakan bagian dari glucosida. Glucosida adalah zat yang mengandung gugus triterpenoid dan steroid

Ekstraksi senyawa terpenoid dilakukan dengan dua cara yaitu: melalui sokletasi dan maserasi. Sekletasi dilakukan dengan melakukan disokletasi padaserbuk 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. Cara maserasi, biji pepaya yang berwarna putih dicelupkan ke dalam etanol panas kemudian dikeringkan dan dihaluskan. Sebanyak 500 g serbuk kering biji pepaya diekstraksi menggunakan pelarut n-heksana. Ekstrak yang didapat diuapkan dengan rotary vacuum evaporator sehingga diperoleh ekstrak kental n-heksana. Ekstrak kental tersebut diuji fitokimia dengan pereaksi Liebermann-Burchard untuk menentukan ada tidaknya triterpenoid. Ekstrak kental positif triterpenoid dipisahkan dengan kromatografi kolom. Sebelum dilakukan pemisahan dengan kromatografi kolom, terlebih dahulu dilakukan pemilihan eluen dengan teknik KLT. Hasil pemisahan kromatografi kolom (silika gel 60, n-heksana : eter : etilasetat : etanol (2:3:3:2)) yang sama digabungkan dan dikelompokkan menjadi kelompok fraksi. Masing-masing kelompok fraksi tersebut diuji untuk triterpenoid. Fraksi yang positif mengandung triterpenoid dengan noda tunggal dilanjutkan dengan uji kemurnian secara KLT dengan beberapa campuran eluen. Bila tetap menghasilkan satu noda maka fraksi tersebut dapat dikatakan sebagai isolat relatif murni secara KLT. Isolat relatif murni ini kemudian dianalisis dengan Spektrofotometer Ultra violet-tampak dan Inframerah.

Biji pepaya juga mempunyai aktivitas farmakologi daya antiseptik terhadap bakteri penyebab diare, yaitu Escherichia coli dan Vibrio cholera. Hasil uji fitokimia terhadap ekstrak kental metanol biji pepaya diketahui mengandung senyawa metabolit sekunder golongan triterpenoid, flavonoid, alkaloid, dan saponin. Secara kualitatif, berdasarkan terbentuknya endapan atau intensitas warna yang dihasilkan dengan pereaksi uji fitokimia, diketahui bahwa kandungan senyawa metabolit sekunder golongan triterpenoid merupakan komponen utama biji pepaya. Uji fitokimia triterpenoid lebih lanjut terhadap ekstrak kental n-heksana menggunakan pereaksi Liebermann–Burchard juga menunjukkan adanya senyawa golongan triterpenoid. Hal ini memberi indikasi bahwa pada biji pepaya terkandung senyawa golongan triterpenoid bebas. Berdasarkan pemanfaatan secara tradisional biji pepaya yang salah satunya sebagai obat diare dan berdasarkan aktivitas fisiologis dari senyawa golongan triterpenoid bebas sebagai antibakteri, maka perlu dilakukan penelitian untuk mengisolasi senyawa golongan triterpenoid bebas pada ekstrak kental n-heksana biji pepaya dan menguji isolat triterpenoid yang diperoleh terhadap bakteri penyebab diare, yaitu Escherichia coli dan Staphylococcus aureus. (http://yettirahayu05.blogspot.com/2013/09/isolasi-senyawa-terpenoid.html).

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

1.       Pemilihan pelarut yang digunakan untuk proses isolasi akan memberikan efektifitas yang tinggi dengan memperhatikan kelarutan senyawa bahan alam dalam pelarut tersebut. 

2.        Sebelum memilih pelarut, sebaikknya kita mengetahui struktur senyawa bahan alam yang akan diisolasi, sehingga pemilihan pelarut tidak salah. Jangan sampai pelarut yang digunakan bersifat polar, sedangkan senyawa yang akan diisolasi bersifat nonpolar  

3.       pelarut yang digunakan sebaiknya bersifat spesifik atau hanya melarutkan senyawa yang diinginkan, dan juga tidak melarutkan senyawa lain yang  mengganggu dalam proses pemurnian nantinya  

4.       pelarut juga mempunyai sifat yang mudah dipisahkan untuk memperoleh senyawa bahan alam yang murni  

5.       harga dari pelarut. Selain dari kemampuan pelarut dalam melarutkan senyawa bahan alam, dalam isolasi juga diperhatikan harga dari pelarut tersebut. Sehingga proses isolasi tidak memakan biaya yang besar.

Secara umum pelarut metanol merupakan pelarut yang paling banyak digunakan dalam proses isolasi senyawa organik bahan alam, karena dapat melarutkan seluruh golongan metabolit sekunder. Untuk lebih spesifiknya pada isolasi flavonoid biasanya menggunakan metanol 80%, pada alkaloid benzena, steroid menggunakan dietil eter.

3. Pelajari cara sintesis suatu terpenoid. Identifikasi sekurang-kurangnya 5 jenis reaksi organik yang terkait dengan biosintesis tersebut. Jelaskan reaksinya.

Jawab:

Secara umum biosintesa terpenoida dengan terjadinya 3 reaksi dasar yaitu:

1. Pembentukan isoprena aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. Asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A (Ko-A) melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan Asetoasetil Ko-A. Senyawa ini dengan Asetil Ko-A melakukan kondensasi jenis Aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat.

2. 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 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.

3. 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).

sumber ;http//scribe.html

Biosintesis triterpenoid terbagi menjadi 3 bagian, yaitu biosintesis skualen, siklisasi skualen 2, 3-epoksida dan terakhir reaksi siklisasi enzimatik.

1. Reaksi biosintesis skualen

dari tahapan diatas, dapat dilihat bahwa triterpenoid terbentuk dari dua satuan farnesil. Disini dapat disimpulkan bahwa farnesil berperan dalam menghasilkan triterpenoid dalam kuantitas banyak.

2. Reaksi siklisasi skualen 2, 3-epoksida

dalam reaksi ini, triterpenoid adalah senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari 6 satuan isopren. Maka, modifikasi struktur skualen juga berpengaruh dalam terbentuknya senyawa triterpen.

3. Reaksi siklisasi enzimatik

Gambar diatas adalah proses siklisasi enzimatik dengan bantuan enzim. Inisiasi siklisasi oleh Oksigen Molekuler.Simbol E-O₂^* digunakan untuk mewakili oksigen “diaktifkan” dengan membentuk kompleks dengan Enzim. Dan disini, peran enzim juga mempengaruhi terbetuknya triterpen tersebut. Semakin banyak jumlah enzim, maka kemungkinan semakin banyak senyawa triterpen yang terbentuk.

Pada biosintesis terpenoid ini terdapat reaksi organik seperti reaksi fosforilasi, eliminasi asam posfat, dekarboksilasi, enzimatis dan siklisasi.

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.

Jawab:

Yang berperan sebagai hormone laki-laki atau perempuan adalah gugus fungsi pada senyawa terpenoid berupa terpenoid yang tidak menguap, yaitu triterpenoid dan steroid. Sedangkan terpenoid yang berperan sebagai hormone tidak spesifik adalah seskuiterpenoid.

Estrogen adalah salah satu hormon seks yang berperan sangat penting bagi wanita. Estrogen merupakan hormon steroid (punya kerangka inti yang sama kayak kolesterol) dan dibentuk terutama 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.

 

struktur estrogen dengan 3-7-dihidroksi (OH) untuk berikatan dengan reseptor. Terdiri dari empat cincin dan dua gugus hidroksil (-OH) yang penting untuk ikatan dengan reseptor estrogen.

Steroid

Penomoran pada steroid

Steroid adalah senyawa organik lemak sterol tidak terhidrolisis yang dapat dihasil reaksi penurunan dari terpena atau skualena. Steroid merupakan kelompok senyawa yang penting dengan struktur dasar sterana jenuh (bahasa Inggris: saturated tetracyclic hydrocarbon : 1,2-cyclopentanoperhydrophenanthrene) dengan 17 atom karbon dan 4 cincin. 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.

Beberapa steroid bersifat anabolik, antara lain testosteron, metandienon, nandrolon dekanoat, 4-androstena-3 17-dion. Steroid anabolik dapat mengakibatkan sejumlah efek samping yang berbahaya, seperti menurunkan rasio lipoprotein densitas tinggi, yang berguna bagi jantung, menurunkan rasio lipoprotein densitas rendah, stimulasi tumor prostat, kelainan koagulasi dan gangguan hati, kebotakan, menebalnya rambut, tumbuhnya jerawat dan timbulnya payudara pada pria. Secara fisiologi, steroid anabolik dapat membuat seseorang menjadi agresif.

Steroid terdiri atas beberapa Kelompok senyawa dan penegelompokan ini didasarkan pada efek fisiologis yang diberikan oleh masing-masing senyawa. Kelompok-kelompok itu adalah sterol, asam- asam empedu, hormon seks, hormon adrenokortikoid, aglikon kardiak dan sapogenin. Ditinjau dari segi struktur molekul, perbedaan antara berbagai kelompok steroid ini ditentukan oleh jenis substituen R1, R2 dan R3 yang terikat pada kerangka dasar karbon. sedangkan perbedaan antara senyawa yang satu dengan yang lain pada suatu kelompok tertentu ditentukan oleh panjang rantai karbon R 1, gugus fungsi yang terdapat pada substituen R 1, R 2, dan R 3, jumlah serta posisi gugus fungsi oksigen dan ikatan rangkap dan konfigurasi dari pusat-pusat asimetris pada kerangka dasar karbon tersebut.

Steroid lain termasuk steroid hormon seperti kortisol, estrogen, dan testosteron.

Nyatanya, semua hormon steroid terbuat dari perubahan struktur dasar kimia kolesterol. Saat tentang membuat sebuah molekul dari pengubahan molekul yang lebih mudah, para ilmuwan menyebutnya sintesis. Hiperkolesterolemia berarti bahwa kadar kolesterol terlalu tinggi dalam darah. Kolesterol dapat dibuat secara sintetik. Kolesterol sintetik saat ini mulai diterapkan dalam teknologi layar lebar (billboard) sebagai alternatif LCD. Kolesterol adalah jenis lemak yang paling dikenal oleh masyarakat. Kolesterol merupakan komponen utama pada struktur selaput sel dan merupakan komponen utama sel otak dan saraf. Kolesterol merupakan bahan perantara untuk pembentukan sejumlah komponen penting seperti vitamin D (untuk membentuk & mempertahankan tulang yang sehat), hormon seks (contohnya Estrogen & Testosteron) dan asam empedu (untuk fungsi pencernaan).Pada umumnya lemak tidak larut dalam air, yang berarti juga tidak larut dalam plasma darah. Agar lemak dapat diangkut ke dalam peredaran darah, maka lemak tersebut harus dibuat larut dengan cara mengikatkannya pada protein yang larut dalam air. Ikatan antara lemak (kolesterol, trigliserida, dan fosfolipid) dengan protein ini disebut Lipoprotein (dari kata Lipo=lemak, dan protein). Lipoprotein bertugas mengangkut lemak dari tempat pembentukannya menuju tempat penggunaannya.