UJIAN MID SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

Mata kuliah               : Kimia Bahan Alam

Kredit                         : 2 sks

Dosen                         : 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. 

JAWABAN          :

1.      Cari di artikel tentang teknik identifikasi dari suatu senyawa terpenoid. Mengapa dengan reagen tersebut tidak cocok untuk mengidentifikasi golongan lain seperti flavonoid, alkalaoid ataupun fenolik lain ? Tuliskan literatur, nama artikel, serta alamat web.

Terdapat dua cara untuk ekstraksi senyawa terpenoid:

a.       Sokletasi

Suatu sampel serbuk kering disokletasi dengan menggunakan 5L n-heksana. Kemudian ekstrak n-heksana tersebut dipekatkan kemudian disabunkan dalam 50mL KOH 10%. Setelah itu ekstrak n-heksana dikentalkan dan kemudian dilakukan uji fitokimia dan uji aktifitas bakteri.

b.      Maserasi

Pada metode ini, pelarut yang digunakan adalah metanol. Ekstrak metanol mula-mula dipekatkan kemudian dihidrolisis dalam 100mL HCL 4M. Hasil yang didapat dari hidrolisis tersebut diekstraksi dengan menggunakan 5 x 50mL n-heksana. Ekstrak n-heksana yang dipekatkan kemudian disabunkan dalam 10ml KOH 10%. Setelah itu ekstrak n-heksana tersebut dikentalkan dan dilakukan uji fitokimia dan uji aktifitas bakteri.

Uji aktifitas bakteri dilakukan dengan cara pembiakan bakteri menggunakan jarum ose yang dilakukan secara aseptis. Kemudian dimasukkan kedalam tabung yang berisi 2mL Meller-Hinton Broth kemudian diinkubasi bakteri homogen selama 24 jam pada suhu 35°C. suspensi bakteri homogen yang telah diinkubasi tersebut dioleskan pada permukaan media Meller-Hinton Broth dengan menggunakan lidi kapas steril agar merata. Setelah itu tempelkan disk yang berisi sampel, standar tetrasiklin serta pelarut yang digunakan sebagai kontrol. Kemudian diinkubasi kembali selama 24 jam pada suhu 35°C. dan dilakukan pengukuran daya hambat zat terhadap bakteri.

 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. 

Suatu pelarut memenuhi beberapa fungsi dalam reaksi kimia, dimana pelarut dapat melarutkan reaktan dan reagen agar keduanya bercampur. Hal ini untuk memudahkan penggabungan antara reaktan dan reagen yang seharusnya terjadi sehingga menghasilkan produk. Pelarut juga bertindak sebagai kontrol suhu, salah satunya adalah untuk meningkatkan energi dari tubrukan partikel sehingga partikel-partikel tersebut dapat bereaksi lebih cepat, atau untuk menyerap panas yang dihasilkan selama reaksi eksotermik.

Pada umumnya pelarut yang baik mempunyai kriteria sebagai berikut :

1.      Pelarut harus tidak reaktif (inert) terhadap kondisi reaksi.

2.      Pelarut harus dapat melarutkan reaktan dan reagen.

3.      Pelarut harus memiliki titik didih yang tepat.

4.      Pelarut harus mudah dihilangkan pada saat akhir dari reaksi.

                  Reagen yang digunakan pada identifikasi terpenoid adalah Liebermann Burchard. Dimana reagen tersebut tidak dapat digunakan untuk golongan lain seperti flavonoid, alkalaoid ataupun fenolik lain karena sifat dari suatu reagen adalah dapat melarutkan reaktan dan reagen sehingga pada akhirnya diperoleh produk. Dimana reagen Liebermann Burchard hanya dapat melarutkan steroid dan terpenoid sedangkan untuk golongan lain reagen ini tidak dapat melarutkannya. Jika reagen tersebut tidak dapat melarutkan antara reaktan dan reagen, maka produk tidak akan diperoleh.

http://rozichem91.blogspot.com/2012/10/isolasi-dan-identifikasi-terpenoid.html

http://isdha93.blogspot.com/2012/11/ujian-mid-semester-kimia-bahan-alam.html

2.      Dengan cara yang sama carilah teknik isolasi tentang senyawa terpenoid. Jelaskan dasar ilmiah penggunaan pelarut dan teknik-teknik isolasi dan purivikasi (pemurnian).

Isolasi terpenoid yg terkandung dalam tanaman jahe (zingiber officinale rosc.)

Terpenoid merupakan komponen penyusun minyak atsiri. Terpenoid secara luas tersebar di alam, sebagian besar ditemukan di tumbuhan tingkat tinggi. Terpenoid terdiri atas beberapa senyawa antara lain minyak atsiri yang tersusun atas monoterpenoid, seskuiterpenoid yang mudah menguap; Triterpenoid yang sukar menguap; Triterpenoid dan steroid yang tidak menguap dan pigmen karetonoid.

Jahe adalah tanaman rimpang yang sangat populer sebagai rempah-rempah dan bahan obat. Rimpangnya berbentuk jemari yang menggembung di ruas-ruas tengah. Rasa dominan pedas disebabkan senyawa keton bernama zingeron. Selain zingeron, juga ada senyawa oleoresin (gingerol, shogaol), senyawa paradol yang turut menyumbang rasa pedas.

 

                               

Jahe merupakan rimpang dari tanaman bernama ilmiah Zingiber Officinale Roscoe. Jahe sering kita temui sehari-hari. Banyak manfaat yang kita dapat dari penggunaan jahe. Diantaranya sebagai bumbu masak, pemberi aroma, dan rasa pada roti, kue, biscuit, kembang gula, serta berbagai minuman (bandrek, sekoteng, dan sirup). Jahe juga dapat digunakan pada obat tradisional sebagai obat sakit kepala, obat batuk, masuk angin,untuk mengobati gangguan pada saluran pencernaan, stimulansia, diuretik, rematik, menghilangkan rasa sakit, obat antimual dan mabuk perjalanan, karminatif (mengeluarkan gas dari perut), kolera, diare, sakit tenggorokan, difteria, neuropati, sebagai penawar racun ular dan sebagai obat luar untuk mengobati gatal digigit serangga, keseleo, bengkak serta memar. Kandungan senyawa dalam jahe ada 2 golongan senyawa berdasarkan kemudahan menguap, yaitu golongan senyawa volatil (mudah menguap) dan golongan non-volatil. Senyawa yang menyebabkan pedas diatas merupakan senyawa non-volatil.

Jika kita menumbuk seruas jahe, maka akan timbul aroma khas yang kuat, dan jika kita hirup akan memberi suasana hangat di hidung kita. Aroma khas ini berasal dari minyak atsiri yang terkandung didalamnya. Minyak astiri merupakan senyawa volatil atau mudah menguap, sehingga baunya tercium oleh hidung kita. Minyak ini juga menyebabkan rasa jahe yang khas. Minyak atsiri dalam jahe merupakan gabungan dari senyawa terpenoid yang terdiri dari senyawa-senyawa seskuiterpena, zingiberena, bisabolena, sineol, sitral, zingiberal (ada yang menyebut zingiberol, tapi keduanya adalah senyawa berbeda; zingiberal mengandung gugus aldehid, sedangkan zingiberol mengandung gugus hidroksida,-OH), felandren (phellandrena),borneol, sitronellol, geranial, linalool, limonene, kamfena. Minyak atsiri yang terkandung dalam jahe antara 1 sampai 3 %. Jahe menghambat agregasi platelet sehingga dapat mencegah serangan jantung dan stroke (Srivastava, et al, 1964). Pemberian jahe terhadap pasien dengan penyakit arteri koroner menyebabkan pasien tersebut menghasilkan penurunan dalam agregasi platelet (Bordia, A, 1997). Tingginya kandungan mineral ini dalam jahe membuat jahe cocok sebagai obat kejang otot, depresi, hipertensi, lemah otot, kebingungan, perubahan kepribadian, mual, kekurangan koordinasi dan penyakit gastrointestinal. Tingginya kandungan potassium dalam jahe akan melindungi tubuh dari kedinginan, kelumpuhan, sterilitas, kelemahan otot, lesu mental, kebingungan, kerusakan ginjal dan kerusakan hati.

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

1.      Pelarut yang digunakan untuk proses isolasi dapat memberikan efektifitas yang tinggi dengan memperhatikan kelarutan senyawa bahan alam dengan pelarut tersebut.

2.      Untuk mencegah pemilihan pelarut agar tidak salah, sebaiknya sebelum memilih pelarut kita mengetahui struktur senyawa bahan alam yang akan diisolasi.

3.      Pelarut yang digunakan sebaiknya bersifat spesifik atau hanya melarutkan senyawa yang diinginkan dan tidak melarutkan senyawa lain yang  dapat mengganggu proses pemurnian.

4.      Pelarut yang digunakan sebaiknya bersifat mudah dipisaahkan sehingga tidak kesulitan dalam memperoleh senyawa bahan alam yang murni.  

5.      Sebagiknya memperhatikan harga dari pelarut yang akan digunakan. Hal ini untuk mencegah biaya untuk proses isolasi agar tidak mengeluarkan biaya yang besar.

Pada umumnya, pelarut yang paling banyak digunakan dalam proses isolasi senyawa organik bahan alam adalah metanol. Dimana pelarut metanol tersebut dapat melarutkan seluruh golongan metabolit sekunder. Adapun untuk flavonoid biasanya menggunakan pelarut metanol 80%, alkaloid menggunakan benzena dan steroid menggunakan dietil eter.

http://lilisusantibae.blogspot.com/2012/10/kandungan-terpenoid-dalam-tanaman-jahe_31.html

3.      Pelajari cara biosintesis suatu terpenoid. Identifikasilah sekurang-kurangnya 5 jenis reaksi organik yang terkait dengan biosintesis tersebut dan jelaskan reaksinya !

Secara umum biosintesis pada terpenoid terjadi dengan 3 reaksi dasar  :

1.      Pembentukan isoprena aktif yang berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. Asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim A (Ko-A) melakukan kondensasi jenis Claisen yang menghasilkan Asetoasetil Ko-A. Kemudian senyawa tersebut melakukan kondensasi jenis Aldol dengan Asetil Ko-A yang menghasilkan rantai karbon bercabang seperti yang 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 yang 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).

 

            4. Dari persamaan reaksi berikut ini dapat dilihat bahwa pembentukan senyawa-senyawa monoterpen dan senyawa terpenoid berasal dari penggabungan 3,3 dimetil alil pirofosfat dengan isopentenil pirofosfat.

 

             5.      Reaksi siklisasi skualen 2, 3-epoksida

Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa triterpenoid merupakan senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari 6 isopren. Sehingga modifikasi struktur skualen mempunyai pengaruh dalam terbentuknya senyawa triterpen.

4.      Salah satu bioaktifitas terpenoid berhubungan dengan hormon laki-laki dan perempuan. Jelaskan gugus fungsi yang mungkin berperan sebagai hormon baik pada testosteron maupun estrogen !

Dalam bioaktifitas terpenoid gugus yang berperan sebagai hormone baik pada laki-laki maupun perempuan adalah gugus triterpenoid dan steroid yang memiliki sifat tidak menguap. Sedangkan terpenoid yang berperan sebagai hormone tidak spesifik adalah seskuiterpenoid.

Estrogen merupakan hormon seks yang terdapat pada wanita. Estrogen merupakan hormon steroid yang mempunyai kerangka inti seperti kolesterol dan dibentuk 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.

 

Testosteron adalah hormon steroid dari kelompok androgen. Steroid adalah senyawa yang memiliki kerangka dasar triterpena asiklik dan steroid juga merupakan senyawa organik lemak sterol tidak terhidrolisis yang terdapat dihasil reaksi penurunan dari terpena atau skualena. 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.

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, kortisol, hormon estrogen, hormon testosteron, aglikon kardiak dan sapogenin.

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 dasarnya, hormon steroid merupakan perubahan struktur dasar kimiadari kolesterol.