UJIAN SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

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

1. 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.

(http://indonesiakimia.blogspot.com/2011/05/antibiotik-kina.html)

2. 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.

(http://slamatysf.blogspot.com/2012/11/mid-semester-kimia-bahan-alam.html)

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.

3. 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.

4. 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.