Monday, December 30, 2013

UAS KIMIA BAHAN ALAM


UJIAN AKHIR SEMESTER GANJIL
KIMIA BAHAN ALAM


Nama  : Yuliana Sirait
NIM    : A1C111054
Dosen : Dr. Syamsulrizal, M.si

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. Disini saya mengambil dua senyawa Alkaloid yang berisomer , yaitu Teobromin dan Teofilin. Dimana senyawa tersebut tergolong senyawa heterosiklik. Dalam kerangka cincin, selain atom karbon, juga terdapat atom nitrogen. Ketiga struktur tersebut berbeda karena posisi gugus metil (teobromin dan teofilin berisomer struktural). Perbedaan struktur ini menimbulkan perbedaan sifat fisika dan kimia. Kafein terdapat dalam kopi yang bersifat candu.


TEOBROMIN 
Teobromin terdapat dalam cokelat (chocolate) yang juga bersifat candu. Alkaloid yang terkandung dalamnya adalah alkaloid golongan purin, Kandungan teobromin dalam biji kakao dipengaruhi oleh jenis, kematangan buah, dan proses fermentasi.
Teobromin adalah molekul alkaloid yang dikenal juga sebagai metilsantin. Secara alami, metilsantin terdapat pada enam puluh spesies tanaman yang berbeda dan termasukkafein (terutama pada kopi) dan teofilin (metilsantin primer dalam teh).

TEOFILIN
Teofilin ditemukan dalam jumlah kecil di dalam daun teh dan diperoleh dengan caraekstraksi. Teofilin mengkristal dengan satu molekul air kristal. Kristal teofilin berwarna putih dengan titik lebur 268
Teofilin sukar larut dalam air dingin, tetapi mudah larut dalam air panas dan larutannya bereaksi netral. Kristal teofilin tidak berbau, berasa pahit dan berkhasiatdiuretik (Sumardjo, 2006).
Teofilin tergolong obat-obatan broncodilator (sesak napas). Nikotin terdapat dalam tembakau dan bersifat candu.


  1. ISOLASI TEOBROMIN DARI SERBUK KAKAO

Prosedur Kerjanya adalah sebagai berikut:
-         Siapkan campuran bubuk coklat (10 g), MgO (3 g) dalam air (20 mL) dan metanol (10 mL)dalam round flask (labu dengan bagian bawah berbentuk bulat) 250 mL.
-         Aduk campuran dengan batang pengaduk dan panaskan dalam heating mantle hinggakering. Biasanya memakan waktu 1 jam.
-         Setelah kering tambahkan 170 mL metilena klorida dan panaskan di bawah reflux selama30 menit.
-         Saring menggunakan corong pemisah Buchner
-         Keringkan larutan hasil pemisahan.
-         Gerus hasil pengeringan dan masukkan dalam round flask, tambahkan 170 mL metilenaklorida dan panaskan selama 30 menit.
-         Saring lagi menggunakan corong pemisah Buchner.
-         Keringkan kembali dengan MgSO4
-         Saring melalui corong yang diberi plug kapas untuk menyaring MgSO4
-         Pindahkan fraksi hasil ke dalam round flask lain yang bersih dan kering (round flask 100mL) dan pekatkan hingga 10 mL
-         Pindahkan ke dalam beaker dan cuci secara hati-hati dengan kloroform, dan masukkan juga ke dalam beaker.
-         Tambahkan 45 mL eter dan biarkan terjadi proses kristalisasi untuk memperoleh kristal mikro. Kemudian cuci pada corong Buchner 5 kali dengan 10 mL eter.
-         Hasilnya diperoleh 0.15 g teobromin.
-         KLT1 Menggunakan fase diam SiO2 dan fase gerak kloroform : methanol (9:1) 
-         Noda teobromin visible pada sinar UV, tandai dengan pensil.
-         Rendam plat KLT dalam reagen yang terdiri dari I
-         (1 g) KI (2 g) dalam EtOH (100mL).
-         Setelah pengeringan, gunakan tang rendam plat dalam campuran HCl 25% dan EtOH (1:1).
-         Noda teobromin akan berubah menjadi kebiruan.

Teknik isolasi thiobromin
Dalam peroobaan ini, dilakukan isolasi theobromin dari biji tanaman kakao (Theobroma cacao L.) jenis lindak. Sebelum isolasi theobromin dilakukan, sampel lebih dulu diekstraksi lemaknya dengan pelarut petroleum benzin. Tahap awal isolasi dilakukan dengan ekstraksi menggunakan peralatan soklet dengan pelarut kloroform. Dari ekstraksi soklet ini terjadi endapan dalam kloroforxn. Setelah endapan dipisahkan dengan penyaringan, filtrat yang diperoleh divapkan sehingga didapat ekstrak kental yang kemudian dipisahkan dengan kromatografi kolom menggunakan adsorben silika gel 60 dan pelarut etil asetat-metanol (9:1). Dari pemisahan ini diperoleh 2 senyawa yang berupa kristal yang kemudian dimurnikan dengan metanol sehingga diperoleh kristal berwarna putih. Dari hasil KLT, spektrum ultra violet, spektrum infra merah dan spektrum massa yang dibandingkan dengan senyawa standar dan data literatur, diketahui bahwa senyawa hasil isolasi adalah theobromin dan kafein

·     Teknik isolasi thiopilin
-         Metode atau teknik SDUV(Spektrofotometri Derivatif Ultraviolet) merupakan kombinasi dari spektrofotometri UV konvensional dan kemometrik yang memerlukan peralatan optik, elektronik, dan metode matematika untuk menghasilkan spektrum turunan.Kelebihan metode SDUV antara lain mampu meningkatkan pemisahan pita serapan dari spektrum yang tumpang tindih, mendeteksi dan menentukan panjang gelombang serapan senyawa target dari spektrum yang kompleks, dan mengurangi gangguan yang disebabkan oleh penghamburan dan serapan senyawa lain. Oleh karena karakteristik SDUV tersebut, proses isolasi dan preparasi senyawa aktif yang biasanya diperlukan untuk prosedur analisis kualitatif dan kuantitatif di dalam sistem yang kompleks dapat dihindari.
-         Bahan-bahan yang digunakan adalah standar teofilin, metanol p.a, natrium asetat, asam asetat glasial, asetonitril, air bebas ion, dan 2 contoh obat asma komersil dengan merek yang berbeda (contoh A dan B).  Alat-alat yang digunakan adalah spektrofotometer UV-Vis Hitachi U 2800, piranti lunak UV-solutions versi-2, 1 set peralatan komputer, KCKT merek Thermofinigan, kertas saring, pengaduk magnet, pipet mikro, dan alat-alat kaca.
-          
-            Analisis Kuantitatif Teofilin dengan Metode SDUV 
-          Larutan stok standar teofilin 100 ppm disiapkan dengan melarutkan 0.01 g teofilin dalam metanol, diaduk dengan pengaduk magnet selama 30 menit, disaring, dan ditepatkan volumenya dengan metanol di dalam labu takar 100 mL, kemudian diencerkan sehingga konsentrasi larutan standar menjadi 5, 10, 15, 20, 25, dan 30 ppm dalam labu takar 10 mL.   Larutan stok contoh yang setara dengan konsentrasi teofilin sebesar 100 ppm disiapkan dengan melarutkan sejumlah tertentu contoh (yang telah digerus) dalam metanol, selanjutnya dilakukan pengadukan selama 30 menit, disaring, dan ditepatkan volumenya dengan metanol dalam labu takar 50 mL, kemudian larutan contoh diencerkan sehingga konsentrasinya menjadi 25 ppm dalam labu takar 10 mL. Setelah itu, dibuat spektrum absorbans standar dan contoh menggunakan spektrofotometer UV dengan kecepatan penyapuan 100, 200, 400, 800, dan 1200 nm/menit. Spektrum standar dan contoh dengan konsentrasi yang sama dioverlay dan diolah dengan UV-solutions untuk memperoleh kondisi optimum pengukuran. Parameter yang ditetapkan antara lain orde turunan, orde penghalusan, dan jumlah jendela. Analisis kadar teofilin di dalam contoh dan validasi metode SDUV dilakukan berdasarkan kondisi optimum yang telah ditetapkan. 
-          
-         HASIL DAN PEMBAHASAN  
-         Metode SDUV 
-         Metode   spektrofotometri  UV   konvensi- onal tidak dapat digunakan secara langsung untuk analisis kuantitatif teofilin di dalam contoh sediaan karena spektrofotometri UV konvensional tidak mampu menghilangkan efek serapan matriks di dalam contoh. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 3a yang menunjukkan bahwa puncak absorpsi contoh pada spektrum awal lebih besar dibandingkan dengan standar pada konsentrasi yang sama. Hal inilah yang menyebabkan analisis kuantitatif teofilin dengan spektrofotometri UV konvensional menjadi tidak akurat. Metode SDUV dapat digunakan untuk mengatasi masalah tersebut.  Puncak absorpsi spektrum turunan pertama pada λ 257 dan 284.5 nm  menunjukkan hanya  serapan teofilin yang terjadi.  
-         Pita serapan pada λmaks 270 nm  menunjukkan adanya transisi elektronik gugus keton lingkar dan ikatan rangkap senyawa teofilin. Penurunan spektrum awal teofilin dilakukan untuk menganalisis kadar teofilin secara akurat dengan menggunakan filter smoothing Savitzky-Golay untuk proses penghalusan spektrum. Proses penghalusan spektrum turunan diperlukan untuk meminimalkan noise, tetapi apabila derajat penghalusan terlalu besar maka akan menyebabkan penyimpangan spektrum turunan (Owen 1996).  
-          
-         b. alasan menggunakan pelarut kloroform pada isolasi senyawa thiobromin dan pelarut methanol pada isolasi senyawa thiofillin yaitu karna senyawa keduanya merupakan senyawa yang bersifat kurang polar sehingga pelarut yang digunakan juga harus pelarut yang bersifat nonpolar. jadi Pelarut yang kita gunakan sesuai dengan kriteria zat yang akan diekstraksi.
-         Sedangkan untuk AlkaloidKita ketahui bahwa alkaloid ini bersifat non-polar,sehingga pelarut yang cocok digunakan untuk mengisolasi alkaloid yaitu pelarut non polar pula. Contohnya: heksana
-          
-          Xantin merupakan alkaloid yang bersifat basa lemah, biasanya diberikan dalam bentuk garam rangkap. Untuk pemberian oral dapat diberikan dalam bentuk basa bebas atau bentuk garam, sedangkan untuk pemberian parenteral perlu sediaan dalam bentuk garam
-          
-         Kofein, disebut juga tein, merupakan Kristal putih yang larut dalam air dengan perbandingan 1:46. Teofilin berbentuk Kristal putih, pahit dan sedikit larut dalam air (3).
-         Senyawa xantin merupakan basa lemah dengan pKb antara 13 sampai 14. Teofilin dan teobromin merupakan asam lemah dengan pKa 8,6 dan 9,9. Kofein tidak bersifat asam karena tidak mempunyai atom hidrogen yang dapat dilepaskan sehingga kofein merupakan basa yang sangat lemah dan garamnya mudah terurai oleh air, karenanya kofein dapat disari dari larutan asam atau basa (lebih mudah dari larutan basa) dengan kloroform. Tetapi kofein mudah terurai oleh basa kuat, sehingga larutan dalam basa harus segera disaring


3. Biosintesis dari teobromin dapat dilakukan dengan tiga cara, antara lain :
a)AMP → IMP → XMP → xanthosine7-methylxanthosine→ 7-metilsantin→teobromin. 
b)GMP → guanosin →xanthosine7-methylxanthosine→ 7-metilsantin→ teobromin.
c)Santin→3-metilsantin→ teobromin 
Teobromin (3,7 dimetilksantin) merupakan senyawa kimia yang mempunyai aktivitas sebagai stimulansia dan diuretik yang ringan. Penelitian mengenai hubungan struktur dan aktivitas senyawa turunan xantin menunjukkan bahwa modifikasi pada N1 xantin dapat mempengaruhi aktivitas dan selektivitas turunan xantin sebagai bronkodilator. Lima turunan N1-alkilteobromin yaitu N1-n-propilteobromin, N1-n-butilteobromin, N1-n-amilteobromin, N1- isopropilteobromin, dan N1-sec-butilteobromin telah disintesis dan kelima senyawa tersebut mempunyai aktivitas trakeospasmolitik yang lebih kuat dari pada teofilin. Tujuan dari penelitian ini adalah mensintesis N1-isopropilteobromin dari reaksi antara teobromin dengan isopropil bromida dalam pelarut N,N-dimetilformamida (DMF). Hasil yang terbentuk diisolasi menggunakan kloroform dan dimurnikan secara kromatografi lapis tipis preparatif. Kemurnian senyawa hasil sintesis diuji dengan organoleptis, kromatografi lapis tipis dan titik lebur sedangkan untuk struktur kimianya diidentifikasi berdasarkan spektra ultraviolet (UV), inframerah (IR), dan 1Hidrogen-Nuclear Magnetic Resonansi (1H -NMR). Hasil penelitian menunjukkan senyawa hasil sintesis adalah N1-isopropilteobromin yang berbentuk kristal jarum berwarna putih dan larut dalam kloroform. Sedangkan teobromin berbentuk serbuk putih dan tidak larut dalam kloroform. Hasil uji KLT dengan fase gerak kloroform : etil asetat (1,5 : 3,5) juga menunjukkan Rf yang berbeda yaitu 0,46 untuk N1 -isopropilteobromin dan 0,10 untuk teobromin. Hasil elusidasi struktur juga menunjukkan profil molekul target yaitu N1-isopropilteobromin dengan titik lebur 154 - 156 °C dan rendemen 7,7%.
http://journal.stifar.ac.id/ojs/index.php/js/article/view/35


Biosintesis dari teofilin:
Theophylline dapat dibuat secara sintetis mulai dari dimethylurea dan etil 2-cyanoacetate.

http://en.wikipedia.org/wiki/Theophylline

4.   Elusidasi struktur molekul organik dapat dilakukan dengan menggunakan metode spektroskopi dengan instrumen yang digunakan yaitu: spektrofotometer ultraviolet (UV), infrared (IR), massa (MS), Nuclear Magnethic Resonance ( 13C-NMR, 1HNMR),Distortionless Enhancement by Polarization Transfer (DEPT), 1H-13C Heteronuclear Multiple Quantum Coherence (HMQC), 1H-1H Homonuclear Correlated Spectroscopy (COSY) dan 1H-13C Heteronuclear Multiple Bond 20 Connectivity (HMBC) 
Pada penentuan struktur Teobromin dan Teofilin ini dapat digunakan metode Spektroskopi ultraviolet  spektroskopi ultra violet memiliki kemampuan untuk mengukur jumlah ikatan rangkap atau konyugasi aromatik dalam suatu molekul. Seperti yang kita ketahui Teobromin memiliki jumlah unsur penyusun dan ikatan rangkap yang sama. dengan adanya metode ini kita bisa tahu keisomeran kedua senyawa.


Spektroskopi 1H-13C Heteronuclear Multiple Bond Connectivity (HMBC)
     HMBC merupakan salah satu jenis NMR dua dimensi yang digunakan untuk pembuktian struktur molekul (struktur dua dimensi) senyawa. Melalui data HMBC ini dapat diketahui proton-karbon dengan jarak dua atau tiga ikatan sehingga secara tidak langsung dapat digunakan untuk mengetahui karbon-karbon tetangga yang memiliki jarak dua sampai tiga ikatan dengan suatu proton tertentu . Jadi dengan ini kita bisa mengetahui tetangga-tetangga dari ikatan senyawa tersebut.


 Pada proses elusidasi kedua senyawa tersebut dapat juga  dilakukan dengan metode spektrofotometri. Derivat xantin mengabsorbsi dengan kuat sinar UV dan sangat mudah ditentukan dengan menggunakan pengukuran spektrofotometri. Pada pH 6 koffein, teobromin dan teofilin masing-masing menunjukkan absortivitas maksimum pada panjang gelombang 272 hingga 273 mikrometer; sedikit perubahan maksimum nampak pada nilai pH yang berbeda. Keseluruhan komponen dari koffein natrium benzoat dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan dan pengukuran simultan pada dua panjang gelombang. Berbagai sediaan teofilin dapat dianalisi dengan metode spektrofotometri.
http://rgmaisyah.wordpress.com/tag/alkaloid/
http://endiferrysblog.blogspot.com/2011/07/elusidasi-struktur-molekul-organik.html












No comments:

Post a Comment