UJIAN SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

Nama          : Queen Tri Reski

Nim             : RRA1C110019

Prodi          : Kimia Mandiri 2010

UJIAN AKHIR SEMESTER

MATA KULIAH       : KIMIA BAHAN ALAM

SKS                             : 2 SKS

DOSEN                      : Dr. Syamsurizal, M.Si

WAKTU                     : 22-29 Desember 2012

PETUNJUK : Ujian ini open book. Tapi tidak diizinkan mencontek, bilamana ditemukan, maka anda dinyatakan GAGAL. Jawaban anda diposting di bolg masing-masing.

1.      Jelaskan dalam jalur biosintesis triterpenoid, identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.

Jawab :

Terpenoid merupakan derivat dehidrogenasi dan oksigenasi dari senyawa terpen. Terpen merupakan suatu golongan hidrokarbon yang banyak dihasilkan oleh tumbuhan dan sebagian kelompok hewan. Rumus molekul terpen adalah (C5H8)n. Terpenoid disebut juga dengan isoprenoid. Hal ini disebabkan karena kerangka karbonnya sama seperti senyawa isopren. Secara struktur kimia terenoid merupakan penggabungan dari unit isoprena, dapat berupa rantai terbuka atau siklik, dapat mengandung ikatan rangkap, gugus hidroksil, karbonil atau gugus fungsi lainnya.

Secara umum biosintesa dari terpenoid terjadi 3 reaksi dasar yaitu:
1.Pembentukan isoprene aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.
2.Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene akan membentuk mono-,seskui-, di-. sester-, dan poli-terpenoid.

3.Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid.

Jalur BIOSINTESIS TRITERPENOID

 

berdasarkan jalur biosintesis triterpenoid dapat di simpulkan bahwa IPP dan DMAPP berasal dari asam mevanolat. Selanjutnya diketahui pula bahwa satu-satunya sumber karbon bagi asam mevanolat, begitu pula IPP dan DMAPP merupakan asam asetat atau turunannya yang aktif, yaitu berupa asetil pirofosfat. Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesa terpenoid, pada waktu ini sudah diketahui dengan baik dan tercantum pada Gambar di atas.

Seperti yang terlihat pada gambar di atas Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis terpenoid berawal dari  asam asetat yang telah  diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa yang dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol yaitu  menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat, reaksi-reaksi berikutnya adalah reaksi fosforialsi,reaksi eliminasi asam fosfat dan reaksi dekarboksilasi yang menghasilkan isopentenil (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi dimetil alil piropospat (DMAPP) oleh enzimisomeriasi. IPP sebagai anti isoprene aktif  yang bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isoprene untuk menghasilkan terpenoid.

Penggabungan ini terjadi karena serangan electron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan electron yang diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat yang menghasilkan geranil.pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoid.Penggabungan selanjutnya antara satu unti IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoid. Senyawa diterpenoid diturunkan dariGeranil-Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu untiIPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.
Tetapi, Bila reaksi organik sebagaimana tercantum dalam Gambar 2 ditelaah lebih mendalam, ternyata bahwa sintesa terpenoid oleh organisme adalah sangat sederhana sifatnya. Sebab Ditinjau dari segi teori reaksi organik sintesa ini hanya menggunakan beberapa jenis reaksi dasar. Reaksi-reaksi selanjutnya dari senyawa antara GPP, FPP dan GGPP untuk menghasilkan senyawa-senyawa terpenoid satu persatu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder. Reaksi-reaksi sekunder ini lazimnya berupa hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan pada suhu kamar, seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarboksilasi dan sebagainya.

faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak yaitu : enzim yang terlibat, proses biosintesisnya, serta temperatur

12. Jelaskan dalam penentuan struktur flavonoid, kekhasan signal dan intensitas serapan dengan menggunakan spektrum IR dan NMR. Berikan dengan contoh sekurang-kurangnya dua struktur yang berbeda

Jawab : Penentuan struktur flavonoid, kekhasan signal dan intensitas serapan hasil isolasi dapat diidentifikasi dengan spektroskopi dalam penentuan senyawa organiknya, dapat dilakukan cara yaitu :

Spektrum Inframerah pada daun secang

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. Energy dari kebanyakan vibrasi molekul berhubungan dengan daerah inframerah. Vibrasi molekul dapat dideteksi dan diukur pada spectrum IR. Penggunaan Spektrum IR yaitu untuk penentuan struktur senyawa organic.

 

Analisis data serapan pada Infra merah menunjukkan ketiga ekstrak memiliki kemampuan serapan pada gelombang elektromagnetik yang berbeda-beda seperti yang telihat pada spektra infra merahnya Perbedaan mencolok dapat dilihat pada munculnya serapan pada bilangan gelombang sekitar 2350 cm^-1 pada ekstrak metanol dan etanol yang tidak nampak pada ekstrak heksan serta tingginya intensitas serapan pada daerah 1800-600 cm^-1 untuk ekstrak metanol.

Spektroskopi FTIR struktur senyawa antosianin

 

 

Hasil spektrum menunjukkan bahwa isolat kemungkinan mengandung beberapa gugus fungsi seperti –oh yang ditunjukkan oleh serapan tajam pada daerah 3449,45 cm-1 yang didukung juga oleh munculnya serapan pada bilangan gelombang 1054,99 cm-1 untuk ikatan c-o alkohol. Serapan ikatan rangkap –c=c aromatik ditunjukkan oleh serapan tajam pada bilangan gelombang 1637,45 cm-1.

3. Dalam isolasi alkaloid, pada tahap awal dibutuhkan kondisi asam atau basa. Jelaskan dasar penggunaan reagen tersebut, dan berikan contohnya sekurang-kurangnya tiga macam alkaloid

Jawab :

Pada isolasi alkaloid di butuhkan suasana asam dan basa agar menjaga kondisi pada proses isolasi dapat berjalan dengan maksimal.  Asam digunakan untuk menghasilkan alkaloid dalam bentuk garam, sedangkan alkaloid itu cenderung bersifat basa dan mudah menguap.

Kemudian basa yang dipakai dalam isolasi alkaloid tidak boleh menggunakan basa yang terlalu kuat sebab, alkaloid pada umumnya kurang stabil dan pada PH tinggi ada kemungkinan akan terurai, terutama pada keadaan bebas.terlebih lagi alkaloid itu dalam bentuk ester, seperti : Atropin, Hyoscyamin dan Alkaloid Secale. Dan jika basa yang diberikan lebih kecil dari alkaloid yang akan di bebaskan dari garamnya maka, alkaloid tidak dapat diisolasi. Sehingga memerlukan basa yang lebih kuat

isolasi kafein dari daun teh

  25 gram sampel teh (Camellia sinensis) yang telah dikeringkan, ditambah 20 gram Na2CO3 dicampurkan dalam 225 ml air mendidih. Setelah itu, dibiarkan dan didekantasi ke dalam labu erlenmeyer lain. Sisa dekantasi ditambahi 50 ml air panas lagi, dicampur dan hasilnya kembali didekantasi dan dicampurkan dengan larutan hasil dekantasi pertama. Sisa daun teh tersebut ditambah 25 ml air dan didihkan sampai mendidih. Hasil kembali di dekantasi dan dicampur dengan larutan hasil dekantasi pertama dan kedua.

Setengah volume larutan dimasukkan ke dalam corong pisah dan ditambah 30 ml diklorometan. Setelah dikocok , larutan pada fasa diklorometan dipisah dan ditampung dalam labu erlenmeyer baru. Sisa fasa air kembali dicampur dengan 30 ml diklorometan, dikocok, ditampung fasa diklorometannya. Dilakukan hal yang sama terhadap sisa larutan.

Ekstrak dalam fasa diklorometan ditambah CaCl2 secukupnya dan diaduk hingga semua pengotor yang larut dalam fasa air berikatan dengan CaCl2. Ekstrak kembali didekantasi. Ekstrak murni dalam diklorometan didistilasi untuk memisahkan kafein dan diklorometan. Dikeringkan.

Beberapa jenis Reagent yang digunakan untuk memisahkan alkaloid yaitu :

a.       Pereaksi mayer ( HgCL₂ + KI air 1:4:5 )

b.      Pereaksi bochardat ( I₂ + KI + air 2:4:10)

c.       Larutan asam pikrat 1 % ,

d.      Pereaksi  dragendorf ( KB iodide )

Pereaksi sering didasarkan pada kesanggupan alkaloid untuk bergabung dengan logam yang memiliki berat atom tinggi, seperti : merkuri, tungsten,bismuth atau iood.

·         Pereaksi mayer mengandung kalium iodide dan merkuri klorida

·         Pereaksi Dragendorff mengandung bismuth nitrat dan merkuri klorida dalam nitrat berair

·         Pereaksi Bouchardat merip dengan pereaksi wagner dan mengandung kalium iodide dan iood

·         Peraksi asam silikotungstat mengandung kompleks silicon dioksida dan tungsten trioksida.

Berbagai jenis pereaksi tersebut menunjukan perbedaan yang besar dalam hal sensitivitas terhadap gugus alkaloid yang berbeda, jika dilihat dari popularitasnya, pereaksi mayer kurang sensitive dibandingkan dengan pereaksi wagner dan pereaksi dragendorff.

contoh alkaloid

   

4.       Jelaskan keterkaitan diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan contohnya.

Jawab : Biosintesis merupakan suatu pembentukan molekul yang alami yang terjadi di dalam sel yang berasal dari molekul lain yang tidak terlalu rumit bentuk strukturnya dan biasanya biosintesia melalui reaksi endeorganik. Jalur biosintesis dapat di definisikan sebagai suatu proses yang didalamnya terdiri atas tahapan pembentukan senyawa yang sederhana menjadi senyawa yang kompleks.

Metode isolasi merupakan suatu cara yang memisahkan mikroba tertentu dari lingkungannya, sehingga diperoleh kultur murni. Jika metode isolasi itu tepat maka senyawa yang akan di isolasi tidak akan rusak, sehingga pada saat penentuan struktur dapat di ketahui struktur  tersebut dengan jelas

Jadi, biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur sangat lah berkaitan, karena pertama dari proses Biosintesis kita dapat mengetahui dengan jelas bagaimana suatu senyawa dapat dihasilkan, kedua dengan metode isolasi kita dapat mendapatkan senyawa yang kita inginkan yaitu dengan cara mengisolasi suatu produk yang mengandung suatu senyawa yang kita ingin kita hasilkan yang ketiga yaitu dengan penentuan struktur suatu senyawa kita dapat mengetahui apakah senyawa yang kita biosintesiskan dan kita isolasi tersebut memiliki senyawa yang sama dengan biosintesisnya dan isolasinya.

Biosintesis kafein

 

isolasi kafein dari daun teh

  25 gram sampel teh (Camellia sinensis) yang telah dikeringkan, ditambah 20 gram Na2CO3 dicampurkan dalam 225 ml air mendidih. Setelah itu, dibiarkan dan didekantasi ke dalam labu erlenmeyer lain. Sisa dekantasi ditambahi 50 ml air panas lagi, dicampur dan hasilnya kembali didekantasi dan dicampurkan dengan larutan hasil dekantasi pertama. Sisa daun teh tersebut ditambah 25 ml air dan didihkan sampai mendidih. Hasil kembali di dekantasi dan dicampur dengan larutan hasil dekantasi pertama dan kedua.

Setengah volume larutan dimasukkan ke dalam corong pisah dan ditambah 30 ml diklorometan. Setelah dikocok , larutan pada fasa diklorometan dipisah dan ditampung dalam labu erlenmeyer baru. Sisa fasa air kembali dicampur dengan 30 ml diklorometan, dikocok, ditampung fasa diklorometannya. Dilakukan hal yang sama terhadap sisa larutan.

Ekstrak dalam fasa diklorometan ditambah CaCl2 secukupnya dan diaduk hingga semua pengotor yang larut dalam fasa air berikatan dengan CaCl2. Ekstrak kembali didekantasi. Ekstrak murni dalam diklorometan didistilasi untuk memisahkan kafein dan diklorometan. Dikeringkan.

Spektroskopi merupakan studi antaraksi radiasi elekromagnetik dengan materi. Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk dari energi yang diteruskan melalui ruang dengan kecepatan yang luar biasa. Dikenal berbagai bentuk radiasi elektromagnetik dan yang mudah dilihat adalah cahaya atau sinar tampak.

dalam penentuan struktur senyawa kafein, dapat dilakukan dengan spektroskopi inframerah dengan menggunakan alat sebagai berikut :

 

Penentuan struktur suatu senyawa organic adalah dengan menggunakan tehnik spektroskopi NMR (Nuclear magnetic resonance) yaitu metoda yang sangat unggul dibandingkan dengan metoda-metoda lain seperti FTIR, UV, resonansi magnetic nuklir dan spektroskopi massa.

Untuk inframerah sendiri untuk dapat mengabsorpsi, molekul harus memilki perubahan moment dipole sebagai akibat dari vibrasi. Yang berarti radiasi medan listrik yang berubah-ubah akan berinteraksi dengan molekul dan akan menyebabkan perubahan amplitude salah satu gerakan molekul. Daerah radiasi spektroskopi IR yaitu berkisar pada bilangan gelombang

Daerah radiasi spektroskopi IR berkisar pada bilangan gelombang 12800-10 cm^-4, atau panjang gelombang 0,78-1000 µm. umummya daerah radiasi IR terbagi dalam daerah :

Dekat   à12800-4000 cm^-1, 3,8-1,2x10¹⁴ Hz, 0,78-2,5 µm

Tengah à4000-200 cm^-1, 0,012-6x10⁴ Hz, 2,5-50 µm

Jauh     à 200-10 cm^-1, 60-3 x 10¹¹ Hz, 50-1000 µm

Menggunakan metode spektroskopi FTIR, menentukan struktur kafein dari smpel yaitu dengan menganalisis data dari beberapa gugus fungsi dan membandingkannya dengan spectrum IR dari kafein standar. Melalui hasil spektroskopi senyawa kafein dapat diketahui strukturnya dengan menyesuaikan dearah puncak-puncak kereaktifan gugus fungsi dari struktur kafein tersebut.metode lainnya adalah dengan uji titik leleh campuran, penggunaan turunan padatan, perbandingan sifat fisik, serta reaksi kualitatif.