TERPENOID (Siklisasi Turunan Seskuiterpenoid)

3. Seskuiterpenoid merupakan senyawa terpenoid yang dibangun oleh 3 unit isoprene yang terdiri dari kerangka unit asiklik atau bisiklik dengan kerangka naphtalen. Senyawa terpenoid mempunyai boiaktifitas yang cukup besar, diantaranya sebagai antifeedant, hormone, antimikroba, antibiotic dan toksin sebagai regulator pertumbuhan tanaman dan pemanis.
   Senyawa-senyawa seskuiterpen diturunkan dari cis-farnesil pirofosfat dan trans farnesil piropospat melaului reaksi siklisasi dan reaksi sekunder lain. Kedua isomer farnesil piropospat ini dihasilkan dari melalui mekanisme yang sama seperti isomerisasi abtara geranil dan nerol.
   
   
4. Siklisasi Farnesil Asetat, Metil Farnesoat dan Epoksidanya

Suatu kelompok kecil sesquiterpen mempunyai kerangka karbon mengingatkan pada system cincin A/B dari polisiklik terpenoida-terpenoida yang telah diketahui. Senyawa-senyawa ini diperkirakan merupakan suatu derivate biogenetic dari precursor farnesil melalui protonasi ikatan rangkap atau epoksidasi ikatan rangkap terminal seperti diperlihat pada gambar berikut :

Keterangan :

(8) adalah derivat dan siklisasi farmesil asetat yang menghasilkan senyawa (9) 85% dan senyawa (10) 15 % dengan menggunakan katalis BF eter. Hasilnya diperoleh epoksida (11). Perbandingan jumlah dari 9 dan 10 atau 12 dengan13 bervariasai tergantung kepada kondisi reaksi yang digunakan. Siklisasi famesil asetat dengan inisiasi radikal dibawah kondisi yang sesuai dengan peruraian peroksida dalam kondisi panas dengan katalis tembaga menghasilkan ester bisiklik (15).

Mid Semester Kimia Bahan Alam

Ujian Mid Semester Kimia Bahan Alam ( 2 sks)

Dosen Pengampu : Dr. Syamsurizal, M.Si

Nama : Eno Lerianti

NIM : RRA1C110001

11.    Jelaskan bagaimana hubungan struktur dan kreaktifan beberapa senyawa yang anda kenal terhadap suatu penyakit tersebut ?

A. Flavonoid

Kereaktifan Flavonoid terhadap suatu penyakit :

·       Kanker

Proses fisiologis flavonoid yang tidak diinginkan senyawa menginduksi disebut tahap II enzim yang juga membantu untuk menghilangkan mutagen dan karsinogen, dan oleh karena itu mungkin nilai dalam pencegahan kanker. Flavonoid juga bisa menyebabkan mekanisme yang dapat membunuh sel kanker dan menghambat tumor invasi.

·       Antioksidan

Flavonoid (flavonols dan flavonols) umumnya dikenal dengan aktivitas antioksidan in vitro.

Setelah senyawa-senyawa sintetik yang mempunyai aktivitas biologis seperti senyawa antioksidan sintetik (butylated hydroxytoluen (BHT),butylated hydroxyanisole (BHA),    dan    tert-butylhydroxyquinone (TBHQ))  dilarang  penggunaannya  karena  bersifat karsinogenik.  Berdasarkan  beberapa  penelitian  yang  telah  dikembangkan, senyawa-senyawa yang mempunyai potensi sebagai antioksidan umumnya merupakan senyawa flavonoid, fenolat dan alkaloid.Anti oksidan merupakan senyawa yang mampu menghambat oksidasi molekul lain. Tubuh tidak mempunyai system pertahanan antioksidatif yang berlebihan,   sehingga   jika   terjadi   paparan   radikal   berlebih,   tubuh membutuhkan antioksidan  eksogen.  Kekhawatiran  terhadap  efek  samping antioksidan  sintetik  menjadikan  antioksidan  alami  menjadi  alternatif  yang terpilih.

Manfaat flavonoid antara lain adalah untuk melindungi struktur  sel,  meningkatkan  efektivitas  vitamin  C,  anti-inflamasi,  mencegah keropos tulang dan sebagai antibiotic. Kuersetin (Quercetin) adalah salah satu zat aktif kelas flavonoid yang secara biologis amat kuat. Bila vitamin C mempunyai aktivitas antioksidan 1, maka  kuersetin  memiliki  aktivitas  antioksidan 4,7.  Flavonoid  merupakan sekelompok   besar   antioksidan   bernama   polifenol   yang   terdiri   atas antosianidin,  biflavon,  katekin,  flavanon,  flavon,  dan  flavonol.  Kuersetin termasuk kedalam kelompok flavonol.

Kuersetin  dipercaya  dapat  melindungi  tubuh  dari  beberapa  jenis penyakit degenerative dengan cara mencegah terjadinya proses peroksidasi lemak.  Kuersetin  memperlihatkan  kemampuan  mencegah  proses  oksidasi dari Low Density Lipoproteins (LDL) dengan cara menangkap radikal bebas dan menghelat ion logam transisi. Radikal bebas adalah atom atau molekul yang tidak stabil dan sangat reaktif karena memiliki satu atau lebih electron tak berpasangan pada orbital terluarnya. Untuk mencapai kestabilan atom atau molekul, radikal bebas akan bereaksi dengan molekul disekitarnya untuk memperoleh pasangan electron. Reaksi  ini  akan  berlangsung  terus  menerus  dalam  tubuh  dan  bila  tidak dihentikan  akan  menimbulkan  berbagai  penyakit  seperti  kanker,  jantung, katarak, penuaan dini, serta penyakit degenerative lainnya. Oleh karena itu tubuh memerlukan suatu substansi penting yaitu antioksidan yang mampu menangkap radikal bebas tersebut sehingga tidak dapat menginduksi suatu penyakit.

Dari sejumlah penelitian pada tanaman obat dilaporkan bahwa banyak
tanaman  obat  yang  mengandung  antioksidan  dalam  jumlah  besar.

Efek antioksidan  terutama  disebabkan  karena  adanya  senyawa  fenol  seperti
flavonoid,asam fenolat. Biasanya senyawa-senyawa yang memiliki aktivitas
antioksidan  adalah  SENYAWA  FENOL  YANG  MEMPUNYAI  GUGUS  HIDROKSI  YANG TERSUBSTITUSI PADA POSISI ORTO DAN PARA TERHADAP GUGUS -OH DAN -OR.

Berikut   akan   ditampilkan   contoh   mekanisme   reaksi   senyawa antioksidan dengan DPPH. DPPH merupakan radikal bebas yang stabil pada suhu kamar dan sering digunakan untuk mengevaluasi aktivitas antioksidan beberapa senyawa atau ekstrak bahan alam. DPPH menerima elektron atau radikal hidrogen akan membentuk molekul diamagnetik yang stabil. Interaksi antioksidan dengan DPPH baik secara transfer elektron atau radikal hidrogen pada   DPPH,  akan   menetralkan   karakter  radikal   bebas  dari  DPPH, mekanisme reaksi dapat dilihat pada gambar  3. Jika semua elektron pada radikal bebas DPPH menjadi berpasangan, maka warna larutan berubah dari ungu tua menjadi kuning terang dan absorbansi pada panjang gelombang 517 nm akan hilang. Perubahan ini dapat diukur secara stoikiometri sesuai dengan jumlah elektron atau atom hidrogen yang ditangkap oleh molekul DPPH akibat adanya zat antioksidan.

Ketika  flavonol  kuersetin  bereaksi  dengan  radikal  bebas,  kuersetin mendonorkan  protonnya dan  menjadi senyawa radikal, tapi elektron  tidak berpasangan yang dihasilkan didelokaslisasi oleh resonansi, hal ini membuat senyawa kuersetin radikal memiliki energi yang sangat rendah untuk menjadi radikal yang reaktif.

Tiga gugus dari struktur kuersetin yang membantu dalam menjaga  kestabilan  dan  bertindak  sebagai  antioksidan  ketika  bereaksi dengan radikal bebas antara lain:

1.   Gugus O-dihidroksil pada cincin B

2.   Gugus 4-oxo dalam konjugasi dengan alkena 2,3

3.   Gugus 3- dan 5- hidroksil

Gugus fungsi tersebut dapat mendonorkan elektron kepada cincin yang akan
meningkatkan jumlah resonansi dari struktur benzene senyawa Quersetin.

 2.   Uraikan lah dan berikan contoh dimana letak peran penting suatu metabolit sekunder dalam suatu tumbuh-tumbuhan ?

Jawaban : Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel.

Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks.

Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme.

Metabolisme total merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup.

Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh dinamakan metabolomika.

v Berdasarkan PEMBENTUKAN:

·       Metabolit Primer

Merupakan Fundamental Building Block Kehidupan/Makhluk Hidup.

Misal karbohidrat, protein, lemak.

·       Metabolit Sekunder

Tidak penting atau esensial untuk perkembangan/eksistensi makhluk hidup

Misal terpenoid, alkaloid, flavonoid.

Mengapa dibentuk metabolit sekunder ?

—  Metabolisme primer  akan membentu metabolit primer.

—  Metabolisme sekunder membentuk metabolit sekunder.

—  Metabolit intermediet: reaksi yang terletak  antara met primer dan sekunder dan menghasilkan energi untuk berlangsungnya suatu reaksi.

—  Metabolit sekunder merupakan suatu bentuk untuk survival/pertahanan diri.

—  Tanaman tidak dapat berpindah tempat. Misal tanaman pada lahan yang tercemar, agar tetap survive maka akan membentuk metabolit sekunder.

Ø  Misal; pada tanaman tembakau dapat membentuk asam salisilat sebagai antibodi. Bila tembakau terkena virus maka produksi asam salisilat akan tinggi dan dalam tembakau dapat melakukan proses metilasi pada as salisilat menjadi metil salisilat.

Ø  Misal; tanaman membentuk suatu phytoaleksin.

v Berdasarkan SIFAT:

—  Metabolit/zat aktif.

—  Metabolit/Zat inert.

v Berdasarkan REAKSI/KEAKTIFAN:

Zat aktif farmasetis

Zat aktif farmakologik

penghambatan karsinogenensis, anti-tumor, antivirus, anti-oksidasi (peroksidasi lipida, lipoksigenase, oksidasi xanthin, dan oksidasi monoamin), anti

hipertensi ,(antibakteri dan jamur, anti-diabetes, dan antinematoda.

Keragaman Struktur Metabolit Sekunder

Atas dasar struktur kimia:

—  Senyawa fenolik; asam lmak, flavonoid, antrakuinon

—  Terpenoid

—  Alkaloid

Atas dasar jalur biosintesis:

·       Jalus asam asetat

·       Jalur asam sikimat

·       Jalur asam amino

Atas dasar sifat sensorik

Zat pahit, zat manis, zat pedas, zat berasa kelat (sepat)

Metabolit sekunder bagi tanaman sebenarnya juga toksik. Cara antisipasi?

—  Akan dibentuk glukosida

—  Met sekunder toksik-------glukosida (larut air)

—  Sehingga ketoksikan berkurang dan dapat ditransport ke vakuola (bila mengekstraksi tanaman akan diperoleh banyak glikosida)

Flavonoid Functions

n  Combine to create flower pigmentation: serve as signals for pollinators

n  Block UV radiation destructive to nucleic acids

n  Allow selective admittance of Blue-Green and Red light for Photosynthesis

Flavonoid Functions Con’t.

n  Reduces the palatability of plants or causes herbivores to avoid the plants altogether

n  Affects interaction of plants with other organisms: Inhibit or encourages bacteria and mychorizzae associations

n  Have anti-oxidative effects,  antimicrobial anti-carcinogenic and cardio-protective

n  Various classes of Flavoniods: Anthocyanins, Flavonols, Flavones, IsoFlavones

1.Anthocyanins

n  Range in color from Red through Purple and Blue

n  Main constituents of plant flower color

n  Important in attracting pollinators and dispersers

n  Mutualistic relationships!

2.Flavonols and Flavones

n  Mostly colorless pigments in the leaves of plants

n  Control light admittance to leaves: photosynthesis and UV protection

Cause of leaf color change in the Fall: As Chlorophyll breaks down - large quantities of flavonols are converted to anthocyanins.

           

3. IsoFlavones

n  Found mostly in Legumes (Fabaceae)

n  Allelopathy – herbivory defense, pathogen defense!

   3.Kemukakan gagasan anda, bagaimana idenya suatu senyawa bisa diisolasi dan diporifikasi ?

Intinya kita harus mendapatkan simpilia terlebih dahulu, baru setelah itu kita lakukan pengujuian melalui Kromatografi dengan beberapa pelarut tertentu (polar, non-polar, semi polar), lalu setelah itu didapat amorf atau ekstrak yang berisi senyawa yang positif mengandung senyawa yang kita inginkan, ataupun dari noda pada KLT yang kita bandingkan dengan larutan standrar, lalu didapat Peak, yang bisa dihitung melalui UV, NMR, dll (pada uji senyawa dengan HPLC/KCKT (Kromatografi Cair Kinerja Tinggi).

Contoh disini bagaimana cara kita mengekstrak Quercetin (Senyawa Flavonol turunan dari Flavonoid).

Prosedur Ekstraksi

Fraksi III dari setiap sampel telah dihidrolisis dengan cara merefluks dengan H2SO4 (10ml/gm residu) selama 5 jam. Campuran ini lalu disaring dan filtratnya diekstraksi dengan etil asetat menggunakan corong pisah. Lapisan etil asetat lalu dicuci sampai netral dengan air terdistilasi sampai netral dan dikeringkan secara in vacuo.residunya yang sangat kecil jumlahnya ditangkap dengan etanol akan terpisah sendiri dan kemudian dijadikan sebagai bahan uji yang sangat penting untuk quercetin.

(i) Kromatografi Lapis Tipis (KLT)

Pelat gelas (20x20 cm) dilapisi dengan silika gel 'G' (dengan 0,2-0,3mm/ 60 ml air terdistilasi) yang dikeringkan pada suhu kamar. Setelah kering diaktifkan Pada suhu 1000 C selama 30 menit di dalam oven kemudian didinginkan pada suhu kamar. Etil eter dan etil asetat terfraksi dari setiap sampel terpisah kira-kira 1 cm dari pinggir pelat berdampingan dengan standar referensi dari quercetin. Pelat gelas (kaca) yang berupa kotak yang tembus pandang kromatografi yang bisa memuat kira-kira 200 ml pearut yang merupakan campuran antara n-butanol, asam asetat dan air dengan perbandingan (4:1:5 dalam lapisan v/v).

Contoh campuran pelarut lainnya adalah etil asetat dalam asam asetat dengan air (6:4 v/v) dan sistem forestal (asam asetat, dalam asam HCl, air, 10:3:30 v/v juga bisa digunakan). Campuran pelarut n-butanol, asam asetat dan air (4:1:5 v/v) juga menghasilkan hasil yang memuaskan ketika diadakan pengujian dengan sampel yang ada.

Pelat pengembang harus kering dan bisa dilihat di bawah cahaya lampu UV yang akan memperlihatkan fluorisensinya pada fraksi II dan III yang secara langsung dapat dibandingkan dengan standarnya (berwarna biru, Rf 0,82).

Pelat kemudian di letakkan dalam kotak kromatografi dengan uap amonia untuk memperlihatkan warna nodanya (warnanya kuning pekat) dan pelat itu kemudian semprot uap I2 akan memperlihatkan warna noda (Kuning kecoklatan) pelat pengembang ini lalu disemprot dengan etanol fericlorida 5% untuk memperlihatkan warna nodanya (untuk kedua fraksi II dan III). Nilai Rf dapat dihitung dari sampel yang diisolasi dibandingkan dengan standardnya.

(ii) Kromatografi preparatif Lapis Tipis (PTLC)

Pelat kaca (20x20 cm) dilapisi dengan lapisan tipis (0,4-0,5 mm) Silika gel 'G" (45 gm/80 ml air). Dan diaktifkan pada suhu 1000 C selama 30 menit dan dan didinginkan pada suhu kamar, yang nantinya akan dipakai untuk PTLC. Ekstrak kedua fraksi (II dan III ) diletakkan pada pelat yang berbeda bebas dari air dan bisa divisualisasikan pada cahaya lampu UV.

Semua noda fluoresensi apabila dibandingkan dengan standar quercetinnya akan nampak menyolok sekali. Noda itu akan terpisah dengan baik sepanjang silika gel 'G' yang dielusi dengan etanol. Lalu hasil elusinya dapat dikristalkan dengan menggunakan kloroform. Kemurnian senyawa yang didapat dapat dilihat dari hasil analisis spektra Irnya. Senyawa yang disolasi dapat ditentukan dengan menggunakan kolorimetri dan sepktra infra merah. Lalu senyawa murni yang didapat dapat dianalisa dengan HPLC ( pelarut air, kolom-mikroprasil, 80% heksan dan 20% etil asetat, etil asetat, grafik spektranya berkisar 1 cm/menit, 0,5 ml/ menit terdeteksi pada UV pada gelombang 254 nm).

Hasil

Ketika pelat pengembang di semprot dengan etanol feri klorida 5% akan memperlihatkan titik noda yang bila dibandingkan dengan quercetin standar (biru keabu-abuan, gambar A), ketika pelat dimasukkan ke kotak yang mengandung uap amonia akan memperlihatkan warna quercetin kuning pekat. Nilai Rfnya akan sama dengan nilai Rf dari quercetin standarnya.

Pelat pengembang di bawah cahaya lampu UV akan menampilkan fluoresensi noda pada fraksi II dan II yang dibandikan dengan sampel standar (berwarna biru). Karakteristik puncak spektra Irnya akan di temukan hampir sama dengan perspektif dari standar senyawa quercetin (gmb.D). Ketika di isolasi quercetin menggunakan HPLC, menunjukkan waktu retensi 3.475 min seperti yang ditunjukkan pada gambaran stadar quercetin.

  4)   Kemukakan bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam dapat diketahui alur biosintesisnya ?

Idenya kita harus mengetahui apa unit pembentuk utamanya, sebagai contoh untuk biosintesis terpenoid dimulai dari unit isoprene, lalu gabungan dari kepala dan ekor isoprene tersebut akan terjadi siklisasi yang membentuk seny. Terpenoid dan turunannya.

Kalau flavonoid ide awalnya berasal dari asetil-CoA dari asam asetat yang membentuk asam mevalonat. Lalu direaksikan dengan berbagai bantuan enzim sehingga terbentuk senyawa flavonoid dan turunannya.

Pola biosintesis flavonoid pertama kali diusulkan oleh Birch, yang menjelaskan bahwa tahap pertama biosintesis flavonoid suatu unit C₆ – C₃ berkombinasi dengan 3 unit C₂ menghasilkan unit C₆ – C₃ – (C₂+C₂+C₂). Berdasarkan atas usul tersebut maka biosintesis dari flavonoid melalui 2 jalur bisosintesis yaitu poliketida (asam asetat atau mevalonat) dalam membentuk cincin A berkondensasi 3 molekul unit asetat, sedang cincin B dan tiga atom karbon dari rantai propana berasal dari jalur fenilpropana (shikimat).

Selanjutnya, sebagai akibat dari berbagai perubahan yang disebabkan oleh enzim, ketiga atom karbon dari rantai propana dapat menghasilkan berbagai gugus fungsi, seperti ikatan rangkap, gugus hidroksil, gugus karbonil dan sebagainya.