NAMA : FRISKA DAMERIA
NIM : A1C111060
UJIAN SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM
TANGGAL : 17-31 DESEMBER 2013
Sifat ujian open book, diposting
paling lambat tanggal 31 desember (jamnya tidak tau jadi usahakan sebelumnya
sudah diposting), dikumpul dalam bentuk print out ditanggal yg sama dengan
terakhir posting (31 desember)
1.
Temukan dua
senyawa alkaloid yang berisomer satu sama lain. Tuliskan struktur lengkap dan
sumber darimana kedua senyawa tersebut ditemukan (link, referensi dsb).
2.
(a.) usulkan
teknik isolasi dan pemurnian kedua senyawa yang berisomer tersebut. (b.) Jelaskan
alasan dan pemilihan pelarut untuk ekstraksi/pemurnian/isolasi tersebut.
3.
usulkan tahap2
biosintesis kedua senyawa tersebut dengan reaksi2 kimia organik. Jelaskan dasar
referensinya (sumber,link)
4.
tentukan
bagaimana cara mengelusidasi struktur lengkap dari kedua senyawa tersebut.
Jawaban
- Dua senyawa alkaloid yang saling berisomer satu
sama lain adalah alkaloid yang memiliki
struktur inti quinolin dihasilkan dari tanaman Kina (Chincona sp.). Alkaloid yang tergolong quinolin diantaranya kuinin, kuinidin,
sinkonin, dan sinkonidin. Alkaloid cinchona saat ini merupakan satu-satunya
kelompok alkaloid quinolin yang memiliki efek terapeutik. Sinkonin yang
merupakan isomer dari sinkonidin merupakan ”alkaloid orang tua” dari semua
seri alkaloid kuinin. Kuinin dan isomernya yaitu kuinidin merupakan
6-metoksicinchonin.
Struktur dari 2 senyawa yang saling
berisomer adalah
2
senyawa yang saya ambil disini adalah sinkonin dan sinkonidin. Kina merupakan alkaloid ditemukan dalam kulit pohon
cinchona. Kina telah digunakan untuk mengobati malaria (penyakit berulang yang
ditandai dengan menggigil parah dan demam). Kinin,
sinkonin dan sinkonidin adalah bentuk alkaloid yang terdapat dalam kulit batang
pohon kina. Kinin adalah
senyawa kimia yang digunakan untuk pengobatan malaria yang disebabkan oleh
Plasmodium falciparum. Kinin terdapat dalam bentuk garamnya, antara lain kinin
HCl, sulfat, dihidroklorida, bisulfat, dan glukonat Kinin dapat diubah menjadi bentuk
sinkonidin yang dapat digunakan untuk katalis reaksi enantioselektif. Salah
satu cara yang dapat diusahakan adalah cara enzimatik. Hati adalah salah satu
organ tubuh yang mengandung berbagai enzim pengubah bentuk molekul, termasuk
senyawa obat. Kinin, sinkonin dan sinkonidin utamanya dimetabolisme dalam hati
dan diekskresi melalui urin.
- a. Teknik isolasi dan pemurnian sinkonin dan
sinkonidin :
Secara umum, senyawa alkaloid diisolasi dengan
beberapa tahap, yaitu:
Tahap yang pertama, penyiapan
sampel pada
tahap ini sampel dari tanaman yang akan disintesi perlu dilakukan pengeringan
bila perlu dihaluskan lagi.
Tahap yang ke-dua, diekstraksi pada saat mengekstraksi ini kita harus menggunakan pelarut yang sesuai dengan kriteria atau ciri dari senyawa yang terdapat dalam sampel yang akan disintesis.
Tahap yang ke-tiga, fraksinasi pada tahap ini merupakan proses pemisahan komponen berdasarkan fraksi-fraksinya. Misalnya fraksi yang bersifat polar dan non polar.
Tahap yang ke-empat, kromatografi pada tahap ini yaitu memisakan molekul yang berdasarkan pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam yang berada dalam larutan.
Tahap yang ke-lima, purifikasi pada tahap ini yaitu suatu metode pemurnian untuk mendapatkan komponen bahan alam yang murni dari komponen lain yang tidak dibutuhkan.
Tahap yang ke-dua, diekstraksi pada saat mengekstraksi ini kita harus menggunakan pelarut yang sesuai dengan kriteria atau ciri dari senyawa yang terdapat dalam sampel yang akan disintesis.
Tahap yang ke-tiga, fraksinasi pada tahap ini merupakan proses pemisahan komponen berdasarkan fraksi-fraksinya. Misalnya fraksi yang bersifat polar dan non polar.
Tahap yang ke-empat, kromatografi pada tahap ini yaitu memisakan molekul yang berdasarkan pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam yang berada dalam larutan.
Tahap yang ke-lima, purifikasi pada tahap ini yaitu suatu metode pemurnian untuk mendapatkan komponen bahan alam yang murni dari komponen lain yang tidak dibutuhkan.
Proses lsolasi sinkonin
Secara umum proses isolasi sinkonin
dari alkaloid sisa dilakukan
dengan cara ekstraksi
bertingkat menggunakan beberapa jenis pelarut yaitu
toluen, etanol dan air,
seperti terlihat pada Gambar 4.2. Proses ekstraksi
selengkapnya dapat dilihat
pada gambar 4.3 dan 4.4. Bahan baku alkaloid
sisa sebanyak 650 kg
diekstraksi dengan menggunakan toluen teknis 2400 I.
Proses ektraksi dilakukan
dalam reaktor berpengaduk yang dilengkapi
dengan jaket pemanas dan
pendingin reaktor. Selain itu reaktor juga
dihubungkan ke unit penukar
panas yang berada di luar reaktor. Proses
ekstraksi dilakukan pada
temperatur 90 °C selama 2 jam. Untuk mencegah
kehilangan pelarut karena
penguapan, maka uap pelarut dikondensasikan
melalui alat penukar panas dan
selanjutnya kondensat diumpankan kembali
ke dalam reaktor. Proses
refluk terjadi di reaktor R2 selama 2 jam. Setelah
semua alkaloid terlarut,
selanjutnya dilakukan pendinginan hingga mencapai
suhu 60°C. Larutan organik
yang kaya poduk selanjutnya ditransfer secara
vakum dari tangki R2 ke tangki
berpengaduk R1. Setelah selesai transfer,
slem (pasta hitam yang tidak
dapat larut dalam toluen) yang ada di dasar
tangki R2 ditambah air
secukupnya (1 00 - 200 L) untuk dilakukan recovery
toluen yang terperangkap di
dalam slem dengan cara distilasi. Setelah
diperoleh toluen hasil
distilasi sebanyak 200 liter, kemudian slem yang bebas
toluen dikeluarkan dari tangki
R2 untuk dibuang. Fase toluen yang kaya akan
ekstrak alkaloid di tangki R1 kemudian
didistilasi, siehingga diperoleh ekstrak toluen pekat serta kering. Destilat toluene
yang keluar awalnya berwarna
keruh,
karena masih bercampur dengan air. Semakin lama kandungan air dalam destilat
akan habis, sehingga destilat berwarna jernih. Setelah diperoleh toluen
distilat 800 - 1000 L, proses dilanjutkan dengan pendinginan hingga suhu 30 °C.
Setelah itu dilakukan penyaringan dengan menggunakan alat sentrifugasi yang
dilengkapi dengan saringan kain untuk memisahkan antara produk padatan yang
berwarna coklat kegelapan dengan MLQ (mother liquor) toluen. Produk hasil
ekstraksi dengan toluene dilakukan analisis KCKT (Kromatografi Cairan Kinerja
Tinggi) untuk mengetahui kandungan alkaloid dalam produk. Proses selanjutnya
adalah ekstraksi dengan pelarut alkohol di tangki pengaduk R3. Tujuan ekstraksi
ini adalah untuk mendapatkan produk sinkonin crude yang memenuhi persyaratan
kualitas. Ekstraksi dilakukan dengan memanaskan secara refluks pada 70 °C
selama 2 jam. Setelah itu, dilakukan pendinginan hingga 30 °C kemudian
dilakukan sentrifugasi untuk memisahkan produk padatan yang berwarna putih
kecoklatan dengan MLQ (cairan induk) alkohol. Produk yang diperoleh kemudian
dicuci dengan air pada 90 °C untuk membersihkan produk dari impurities polar
yang masih terkandung di dalam produk tersebut. Produk hasil cucian dengan air kemudian
diangin-anginkan untuk mengurangi kadar air yang terkandung di dalam produk hingga
memenuhi persyaratan kualitas yang diinginkan.
b. Alasan pemilihan pelarut dalam isolasi dan
pemurnian senyawa sinkonin dan sinkonidin :
a.Pelarut yang kita gunakan tidak bercampur
dengan zat yang akan diisolasi.
b.Pelarut
yang kita gunakan jangan sampai bereaksi dengan zat yang akan diisolasi.
c.Pelarut
yang kita gunakan dapat dengan mudah melarutkan pada saat mengekstraksi.
d.Pelarut yang kita gunakan sesuai dengan
kriteria zat yang akan diekstraksi.
e.Pelarut yang kita gunakan mudah didapat dan
efesiensi.
Untuk alkaloid yang bersifat nonpolar,
jadi pelarut yang digunakan adalah pelarut nonpolar juga. Contohnya adalah
heksana.
Hal-hal yang harus diperhatikan pada ekstraksi asam dan basa, adalah :
§ Basa yang ditambahkan harus lebih kuat daripada
alkaloida yang akan dibebaskan dari ikatan garamnya, berdasarkan
reaksi pendesakan.
§ Basa yang dipakai tidak boleh terlalu kuat
karena alkaloida pada umumnya kurang stabil. Pada pH tinggi ada
kemungkinan akan terurai, terutama dalam keadaan bebas, terlebih bila
alkaloida tersebut dalam bentuk ester, misalnya : Alkaloid Secale,
Hyoscyamin dan Atropin.
§ Setelah bebas, alkaloida ditarik dengan pelarut
organik tertentu.
- Kina
disintesis dari triptofan melalui 16 tahap dengan menggunakan
membutuhkan 16 enzim untuk menghasilkan Kina. Dalam proses
sintesis perlu dilakukan penambahan zat induser yang diinokulasikan secara
bersama-sama dengan mediumnya. Zat induser adalah suatu zat yang memiliki
komponen nutrisi yang serupa dengan dengan tanaman inangnya dan dapat
menstimulasi pertumbuhan mikroba endofit dalam memproduksi senyawa
bioaktif sebagai hasil metabolisme sekunder.
Cara
identifikasi Alkaloid
Alkaloid dalam larutan netral
atau sedikit asam jika ditambah pereaksi terbentuk endapan kristal atau amorf.
· Dengan pereaksi Mayer (larutan
Merkuri Iodida) => endapan krem
· Dengan
pereaksi Wagner (larutan Yodin dalam Kl) => endapan merah coklat
· Dengan pereaksi Hager (larutan asam
pekrat jenuh) => endapan kuning
· Dengan
pereaksi Dragendorf (larutan KBi Yodida) => endapan
Biosintesis, metoda isolasi dan penentuan struktur
didalam kimia bahan alam tidak dapat dipisahkan. Ketiganya saling terkait satu
sama lain. Analisis secara ilmiah, dimulai dengan pendekatan dari
biosintesisnya. Karena biosintesis menunjukkan bagaimana suatu senyawa bahan
alam terbentuk melalui serangkaian mekanisme reaksi. Selanjutnya setelah
diketahui senyawa-senyawa yang mungkin dihasilkan, dilakukan isolasi. Dengan teknik isolasi, senyawa-senyawa dapat dimurnikan.
Teknik yang dipakai antara lain Ekstraksi Cair,KLT,GC. Sehingga dihasilkan
senyawa yang dimaksud dalam keadaan murni. Senyawa tersebut selanjutnya ditentukan
strukturnya untuk mengetahui rumus strukturnya sehingga dapat digolongkan
kedalam golongan-golongan senyawa bahan alam yang telah diketahui. Penentuan
struktur dilakukan dengan alat FTIR dan H-nmr/C-nmr.
- Prosedur Kerja Identifikasi Alkaloid dengan Metoda
Culvenor-Fiztgerald:
1. Kira-kira
4 gram sampel segar dirajang halus dan digerus dalam lumpang dengan bantuan
pasir, lalu ditambahkan kloroform sedikit sampai membentuk pasta.
2. Tambahkan
10 ml larutan amoniak-kloroform 0.05 N dan digerus lagi, saring campuran
kedalam sebuah tabung reaksi kering.
3. Tambahkan
10 ml H2SO4 2 N dan kocok kuat. Diamkan larutan sampai terbentuk dua lapisan.
4. Dengan
menggunakan pipet yang telah diberi kapas pada ujungnya untuk menyaring, ambil
lapisan asam sulfat dan masukan kedalam tabung reaksi kecil ( Lapisan kloroform
disimpan untuk pengujian terpenoid).
5. Filtrat
diuji dengan pereaksi Mayer, Wagner dan Dragendorf. Terbentuknya endapan putih
atau keruh dengan pereaksi Mayer. Endapan coklat dengan pereaksi Wagner dan
endapan orange dengan pereaksi Dragendorf menunjukan sampel mengandung
alkaloid.
Penentuan struktur sinkonin dan sinkonidin dilakukan
dengan alat FTIR dan H-nmr/C-nmr.