UJIAN AKHIR SEMESTER

UJIAN AKHIR SEMESTER

MATA KULIAH       : KIMIA BAHAN ALAM

SKS                             : 2

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:

Jalur bosintasis triterpenoid

Jalur biosentesis triterpenoid dimulai dari asetil koenzim A melakukan kodensasi jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagai mana ditemukan pada asam mevalinat, dan terjadi reaksi selanjutnya berupa reaksi fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan isopentenil piroposfat (IPP) yang selanjutnya erisomerisasi menjadi dimetil alil pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerasi.

IPP yang dimana merupakan unit isopern aktif bergabung dengan DMAPP antara kepala dan ekor ini terjadi disebabkan oleh serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion piro fosfat yang menghasilkan geranil. setelah itu maka terbentuklah aqualane triterpenoid yang mana mengalami penataan struktur .

 Secara umum biosintesis terpenoid terjadinya melalui 3 reaksi dasar :

 1. Pembentukan isopren aktif berasal dari asam  asetat melalui asam mevalonat

 2. Penggabungan ekor dan kepala 2 unit isopren akan membentuk mono-, seskui-, di-,
     dan  poli-terpenoid 
 3. Penggabungan ekor dan ekor dari unit C15 atau  C20 menghasilkan triterpenoid dan steroid

Faktor - faktor yang mempengaruhi banyak sedikitnya hasil dari triterpenoid dalam jalur biosintasis triterpenoid adalah :

1.  Pada saat penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene, penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid, pembentukan senyawa-senyawa monoterpen dan senyawa terpenoida yang berasal dari penggabungan 3,3 dimetil allil pirofosfat dengan isopentenil pirofosfat.

2. Enzim yang bekerja, pH dan temperatur menjadi faktor penting keberhasilan terbentuknya senyawa hasil proses biosintesis seperti, senyawa triterpenoid.

2.      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:

Kekhasan signal dan intensitas serapan struktur Flavonoid dengan menggunakan spektrum IR dan NMR adalah berdasarkan spectrumnya yang terdiri atas 2 maksimal pada rentang 240 - 280 nm (pita II) dan 300 - 550 nm (pita I) kedudukan yang tepat dan kekuatan nisbi maksimal tersebut memberikan informasi yang berharga mengenai sifat flavonoid dan pola oksigenasi. Ciri khas dalam spektrum tersebut adalah memberikan puncak relatif rendah pada pita I untuk flavonoid golongan hidroflavon dan isoflavon dan untuk antosianin dan khalkon memberikan puncak yang relatif  tinggi.

Spektrum RMI – 1H terlihat terutama di daerah 0 – 10 ppm medan bawah dari sinyal acuan tetrametilsilan (yang berdasarkan perjanjian ditetapkan pada 0 ppm). Hanya proton yang menghasilkan sinyal (beresonansi) di daerah ini dan proton yang secara kimia sama memberikan sinyal yang sama. Ukuran sinyal (integrasi) berbanding lurus dengan jumlah proton yang menghasilkan sinyal. Pada identifikasi flavanoid Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (RMI – 1H ) digunakan khas untuk :

a.   Penentuan pola oksigenasi (pada ketiga lingkar)

b.   Penentuan jumlah gugus metoksi (dan kedudukannya)

c.   Pembedaan isoflavon, flavonon, dan dihidroflavonol

d.   Penentuan jumlah gula yang ada (dan penentuan apakah ikatannya α – atau β )

e.   Pendeteksian rantai samping hidrokarbon seperti –CH3 yang terikat pada C dan prenil yang terikat pada       C (atau O). 

 seperti gambar struktur di bawah ini :           

Isoflavon

Flavon

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 :

Dalam isolasi alkaloid awalnya dibutuhkan kondisi asam karena dengan penambahan asam organik maka ekstrak akan menghasilkan garam atau penambahan asam berguna untuk mengikat alkaloid dengan garamnya. Penambahan basa berguna untuk membebaskan ikatan garam menjadi alkaloida yang bebas.

Contohnya :

·         Isolasi alkaloid dilakukan dengan metode ekstraksi. Bahan tanaman, terutama biji dan daun sering banyak mengandung lemak, lilin yang sangat nonpolar. Karena, senyawa-senyawa tersebut dipisahkan dari bahan tanaman sebagai langkah awal dengan cara pelarutan dengan petrolium eter. Kebanyakan alkaloid tidak larut dalam petrolium eter. Namun, ekstrak harus selalu dicek untuk mengetahui adanya alkaloid dengan menggunakan salah satu pereaksi pengendap alkaloid. Bila sejumlah alkaloid larut dalam pelarut petrolium eter, maka bahan tanaman pada awal ditambahkan dengan asam untuk mengikat alkaloid sebagai garam nya. Prosedurini telah digunakan untuk mengekstrak ergotamin dari cendawan ergot.

·         Nikotina dapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap dari larutan yang dibasakan. Larutan dalam air yang bersifat asam dan mengandung alkaloid dapat dibasakan dan alkaloid diekstraksim dengan pelarut organik, sehingga senyawa netral dan asam yang mudah larut dalam air tertinggal di dalam air.

·         Alkaloid Quinolin Mempunyai 2 cincin karbon dengan 1 atom nitrogen. Yang termasuk disini adalah :Cinchona ledgeriana dari famili Rubiaceae, alkaloid quinin yang toxic terhadap Plasmodium vivax

Tirosin                                                           

   

    

Triptofan                                

quinolin

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

Jawab :

Biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam sangat berkaitan.

Biosintesis biasanya berarti suatu integrasi dari dua atau lebih elemen yang ada di dalam suatu bahan alam dan menghasilkan suatu hasil yang baru. Hasil akhir dari suatu proses pembentukan sebuah molekul tertentu dari prekursor kimia dan menghasilkan suatu struktur dari suatu senyawa yang diinginkan.

Isolasi yaitu mengambil suatu senyawa yang terdapat pada alam melalui proses dan perlakuan tertentu. Dari proses isolasi kemudian di identifikasi hasil yang didapatkan dari isolasi tersebut kemudian dilakukan penentuan strukturnya melalui UV, IR, MS ataupun NMR.

sangat terkait antara biosentesis pada kimia bahan alam dan metode isolasi dari biosentesis kita mengetahui bagaimana suatu senyawa dihasilkan dan dengan metode isolasi kita dapat mendapatkan senyawa yang kita inginkan dengan mengisolasi suatu bahan yang mengandung senyawa yang kita ingin hasilkan dengan penentuan struktur senyawa fungsinya agar kita mengetahui apakah senyawa tersebut memiliki struktur yang sama dengan biosentesisnya.

Contoh :

Isolasi Senyawa Terpenoid Dari Daun Tanaman Nilam (pogostemon heyneanus, benth)

a. Ektraksi

 sampel daun direndam (maserasi ) dengan menggunakan metanol + 3-4 hari. Setelah itu maserat yang diperoleh dikumpulkan, disaring, dan dipekatkan dengan penguap bertekanan rendah hingga diperoleh residu yang kering. Selanjutnya ekstrak yang diperoleh dipartisi dengan menggunakan etil asetat : air = 1 :1 sebanyak 3 kali menghasilkan 2 fase yaitu fase etil asetat dan fase air. Selanjutnya dilakukan uji reaksi liberan buchard terhadap kedua fase. Dari uji kedua fase diketahui fase etil asetat yang lebih memberikan hasil positif atau yang mengandung senyawa terpenid. Kemudian dilakukan evaporasi terhadap fase vetil asetat sehingga diperoleh ekstrak kental.

 b. Fraksinasi.

 Pada tahap ini dilajutkan dengan metode kromatografi lapis tipis (KLT) dengan menggunakan beberapa campuran pelarut yang dilakukan terhadap ekstrak etil asetat untuk melihat komposisi dan sistem pelarut yang tepat yang akan digunakan dalam fraksinasi pada kromatografi kolom. Sistem pelarut antara lain : n-heksan : etil asetat = 2 : 1, metanol : air = 5 : 1, kloroform : metanol : air= 7 : 3 : 1. setelah diuji hasil KLT dan diperoleh sistem pelarut- ekstrak yang tepat , selajutnya dilakukan pemisahan komponen-komponen dalam ekstrak dengan kromatografi kolom. Sampel ekstrak yang mungkin selanjutnya dilarutkan dengan kloroform untuk dihomogenkan dan setelah cukup kering dimasukkan kedalam kolom danm dielusi dengan campuran n-heksan : etil asetat menurut kenaikan gradien poleritas pelarut, mulai dari perbandingan 10 :1 sampai dengan 1 :1. selanjutnya dilakukan kromatohgrafi lapis tipis terhadap masing-masing komponen sehingga dihasilkan beberapa macam fraksi. Fraksi-fraksi yang mempunyai nilai Rf yang sama digabung menjadi satu fraksi.

 c. Pemurnian

 Fraksi yang telah dikumpulkan tadi, selajunya diuapkan kemudian dilakuakan rekristalisasi. Padatan komponen tersebut dilarutkan dengan pelarut methanol pada suhu 50o C, kemudian disaring dengan corong buchner selagi panas. Jika larutan berwarna, ditambahkan norit 1-2% dari berat padatan komponen tadi, kemudian disaring kembali dan filtratnya didinginkan dalam air es sampai terbentuk kristal.

 d. Karakterisasi

 kristal yang diperoleh uji kemurniannya dengan kromatografi lapis tipis dalam eluen n-heksan : etil asetat (2:1) dilanjutkan dengan pengujian titik leleh dan diidentifikasi dengan uji pereaksi Liberman – Buchard.

KOLESTEROL

Kolesterol adalah metabolit yang mengandung lemak sterol (bahasa Inggris: waxy steroid) yang ditemukan pada membran sel dan disirkulasikan dalam plasma darah. Merupakan sejenis lipid yang merupakan molekul lemak atau yang menyerupainya. Kolesterol ialah jenis khusus lipid yang disebut steroid. Steroids ialah lipid yang memiliki struktur kimia khusus. Struktur ini terdiri atas 4 cincin atom karbon.

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.

Tingginya kadar kolestrol dalam tubuh menjadi pemicu munculnya berbagai penyakit. Pola makan sehat merupakan faktor utama untuk menghindari hal ini. Akan tetapi, tidak semua kolestrol berdampak buruk bagi tubuh. Hanya kolestrol yang termasuk kategori LDL saja yang berakibat buruk sedangkan jenis kolestrol [HDL] merupakan kolestrol yang dapat melarutkan kolestrol jahat dalam tubuh. Batas normal kolesterol dalam tubuh adalah 160-200 mg. Kadar kolesterol yang tinggi dapat diturunkan dengan simvastatin.

Isolasi Kolesterol dari Batu empedu melalui Ekstraksi dan Rekristalisasi

Untuk mengisolasi kolesterol dari batu empedu melalui teknik ekstraksi dan rekristalisasi, pertama batu empedu  dilarutkan dalam 2-butanone dipanaskan dalam  panas. Larutan ini kemudian dipindahkan ke kolom mikro menggunakan pipet untuk menyaring bilirubin, yang merupakan pengotor utama batu empedu. Sisanya 2-butanone akan dihapus dan kolesterol mentah tersisa akan direkristalisasi dengan melarutkan dengan metanol dan pemusingan dalam tabung Craig.

 Prosedur percobaan

·         Sampel batu empedu dengan berat sekitar 100 mg di siapkan

·         Batu empedu kering kemudian ditempatkan  tabung reaksi bersama dengan batu  didih dan 1,5 ml 2-butanone.

·         Campuran ini kemudian dipanaskan dalam  penangas.

·         Bila batu empedu telah hancur dan kolesterol telah larut dalam tabung reaksi pertama, maka akan disaring melalui kolom mikro.

·         Kolom mikro akan dibuat dari pipet Pasteur dikemas dengan segumpal longgar dari kapas, 2 mm pasir, 3-4 mm magnesium sulfat anhidrat, 1 cm dari natrium sulfat anhidrat, 1 cm dari norit 0,8 RO pelet karbon aktif, dan bagian yang sangat kecil dari kapas.

·         Kolom mikro kemudian dijepit dalam posisi vertikal dan  memiliki ditimbang dan dibersihkan dengan 10 x 100 mm tabung reaksi di bawahnya.

·         Larutan dalam tabung reaksi asli akan ditransfer ke dalam kolom mikro dengan menggunakan pipet Pasteur yang hangat, dengan cara merendam dalam uap panas dari butanon 2-mendidih.

1.0 ml dari 2-butanone mendidih akan digunakan untuk membersihkan tabung reaksi dan pipet ke dalam kolom mikro.

·         Larutan panas disaring dari larutan 2-butanone  kemudian akan dihangatkan dalam penangas .

·         Kolesterol mentah akan dikorek dari tabung reaksi ke bagian sebelumnya tared dari kertas, berkerut berat mengkilap.

·         Setelah mendapatkan berat kolesterol mentah, maka akan ditempatkan ke dalam tabung Craig.

·         Untuk mengkristal kolesterol, itu akan menjadi yang pertama dilarutkan dalam jumlah minimum metanol panas.

·         Larutan ini kemudian dibiarkan untuk perlahan-lahan mendingin ke suhu ruang, dan kemudian akan didinginkan dalam penangas es. Kolesterol kristal akan terisolasi melalui sentrifugasi.

·         Kolesterol kemudian dibiarkan kering diudara. Kemudian ditimbang dan ditentukan titik lelehnya.

NIKOTINA

Nikotina adalah senyawa kimia organik kelompok alkaloid yang dihasilkan secara alami pada berbagai macam tumbuhan, terutama suku terung-terungan (Solanaceae) seperti tembakau dan tomat. Nikotina berkadar 0,3 sampai 5,0% dari berat kering tembakau berasal dari hasil biosintesis di akar dan terakumulasi di daun.

Nikotina merupakan racun saraf yang potensial dan digunakan sebagai bahan baku berbagai jenis insektisida. Pada konsentrasi rendah, zat ini dapat menimbulkan kecanduan, khususnya pada rokok. Nikotina memiliki daya karsinogenik terbatas yang menjadi penghambat kemampuan tubuh untuk melawan sel-sel kanker, akan tetapi nikotina tidak menyebabkan perkembangan sel-sel sehat menjadi sel-sel kanker.

Bagaimana tubuh memproses Nikotin?

•  Di dalam organ hati, enzyme yang disebut CYP2A6 akan mencerna sekitar 80% nikotin akan menjadi Kotinin. 

• Proses metabolisme Nikotin terjadi juga di dalam paru-paru. Disini, Nikotin akan diubah menjadi Kotinin dan Nikotin oksida.

• Kotinin dapat dikeluarkan melalui urin. Itulah mengapa, urin seorang perokok akan menimbulkan bau yang sangat tajam. Kotinin memiliki waktu paruh 24 jam. Artinya, 24 jam setelah merokok, zat kotinin dalam tubuh akan tersisa setengahnya.

• Nikotin yang tersisa dalam darah, juga akan disaring di dalam ginjal dan akan dikeluarkan melalui urin.

Tingkat metabolisme Nikotin dalam tubuh tiap individu dapat berbeda satu sama lain. Seseorang yang memiliki kelainan pada enzyme CYP2A6, akan membuat organ hati menjadi kurang efektif dalam mencerna Nikotin. Akibatnya, kadar Nikotin dalam darah masih berada pada level yang tinggi. Perokok dengan kelainan fungsi enzyme ini, biasanya merokok lebih sedikit namun merasakan efek Nikotin yang lebih besar dari perokok lain pada umumnya.