Ujian Mid Semester Kimia Bahan Alam

 Ujian Mid Semester

Matakuliah              : Kimia Bahan Alam
Kredit                       : 2 SKS
Dosen                        : Dr. Syamsurizal, M.Si
Hari/Tanggal            : Sabtu, 24 november 2012
Waktu                       : 15.30 sd 09.00 pagi ( 26 november 2012 )

1.   Kemukakan gagasan anda bagaimana cara mengubah suatu senyawa bahan alam yang tidak punya potensi ( tidak aktif ) dapat dibuat menjadi senyawa unggul yang memiliki potensi aktifitas biologis tinggi. Berikan dengan contoh.

Jawab:

Salah satu cara mengubah suatu senyawa bahan alam yang tidak mempunyai potensi menjadi senyawa yang unggul yang memiliki potensi aktifitas biologis tinggi yaitu pada biji alpukat. Kebanyakan orang-orang yang sudah memakan alpukat biji dari alpukat itu sendiri pasti langsung di buang. Padahal pada biji alpukat itu banyak mengandung alkaloid yang banyak digunakan sebagai obat-obatan.

Selain buah dan daunnya, biji buah alpukat juga bisa digunakan untuk mengurangi kadar gula dalam darah (Hariana, 2004). Oleh sebab itu, biji buah alpukat diduga memiliki senyawa-senyawa metabolit sekunder. Untuk menganalisis senyawa-senyawa metabolit sekunder tersebut perlu dilakukan skrining fitokimia. Zuhrotun (2007) telah melakukan analisis senyawa metabolit sekunder biji buah alpukat bulat dengan membandingkan sampel biji buah alpukat bulat dengan ekstrak etanol biji buah alpukat bulat. Padahal, biji alpukat mengandung banyak manfaat bagi kesehatan manusia. Biji alpukat memiliki kandungan yang bisa menjadikannya sebagai obat maag dan obat diabetes. Limbah biji alpukat dapat bermanfaat dengan beupaya mengolah menjadi tepung. Cara Pengolahan Biji Alpukat Untuk Diabetes : §  Petama-tama Biji alpukat diiris tipis kemudian dikeringkan sampai kadar air kira-kira 0% (sangat kering) §  Sangrai biji alpukat yang sudah kering di atas wajan §  Biji alpukad digiling/dihaluskan hingga menyerupai serbuk kopi Cara Penyajian : §  Campurkan 1-2 sdm serbuk biji alpukad dalam segelas air panas §  Aduk dan biarkan mengendap dalam beberapa jam §  Konsumsi dalam keadaan dingin §  Untuk serbuk yang mengendap jangan dikonsumsi §  Lakukan secara rutin sampai kesembuhan mulai dirasakan

2.    Jelaskan bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam yang memiliki potensi biologis tinggi dan prospektif untuk kemaslahatan makhluk hidup dapat disintesis di laboratorium

Jawab:

Kulit manggis yang dahulu hanya dibuang saja ternyata menyimpan sebuah harapan untuk dikembangkan sebagai kandidat obat.

Ekstrak Kulit Manggis XAMthone Plus adalah kombinasi unik dan kompatibel serta komprehensif dari treknologi anyar dan terbaru. Xamthone lahir dari kajian mendalam dengan melibatkan para ahli berpengalaman. Selama mengkonsumsi xamthone plus tubuh mampu menyerap 100% semua nutrisi. XAMthone Plus ini merupakan suatu produk yang suda diolah sehingga memiliki manfaat yang sangat tinggi melebihi kulit manggis itu sendiri apabila dikonsumsi begitu saja. Xanthones merupakan komponen yang paling bermanfaat pada kulit manggis. Sudah banyak klaim mengenai kedahsyatan xanthones yang dipublikasikan di artikel maupun jurnal. Hal ini karena xanthones memiliki aktivitas sebagai antikanker, antibakteri, dan antiinflamasi. Selain itu, xanthones juga berpotensi untuk memelihara kesehatan sistem imun serta mendukung kesehatan mental, keseimbangan mikrobiologi, dan meningkatkan kelenturan sendi.

Xanthones adalah senyawa keton siklik polipenol ( C13H18O2). Struktur dasar xanthones terdiri dari tiga benzena dengan satu benzena di tengahnya yang merupakan keton. Hampir semua molekul turunan xanthones mempunyai gugus penol, sehingga xanthones sering juga disebut polipenol.

Xanthones biasanya terdapat dalam tumbuhan berbunga dan tumbuhan keluarga manggis-manggisan. Xanthones memiliki 200 jenis zat turunan dan 40 di antaranya langsung ada dalam kulit manggis. Xanthones dalam buah manggis terdapat di bagian kulit manggis dan sedikit dalam kulit biji.

3.   Jelaskan kaidah-kaidah pokok dalam memilih pelarut untuk isolasi dan purifikasi suatu senyawa bahan alam. Berikan dengan contoh untuk 4 golongan senyawa bahan alam : Terpenoid, alkaloid, Flavonoid, dan Steroid.

Jawab:

Menurut saya, yang perlu diperhatikan dalam pemilihan pelarut untuk mengisolasi dan purifikasi suatu senyawa bahan alam yaitu

-        Pelarut yang digunakan mudah melarutkan bahan yang di ekstrak

-        Pelarut tidak bercampur dengan cairan yang di ekstrak

-        Pelarut mengekstrak sedikit atau tidak sama sekali pengotor yang ada

-        Pelarut mudah dipisahkan dari zat terlarut

-        Pelarut tidak bereaksi dengan zat terlarut melalui segala cara

-   Pelarut yang digunakan dalam proses isolasi tidak mudah menguap. Dalam hal ini yang perlu diperhatikan adalah titik didih suatu pelarut itu.

-        Pelarut yang digunakan tidak terlalu mahal sehingga mudah dijangkau untuk digunakan dalam proses isolasi suatu senyawa.

-        Pelarut yang dipilih dapat dengan mudah memisahkan suatu senyawa dalam tumbuhan tertentu.

-        Kegunaan suatu pelarut dalam proses isolasi suatu senyawa, dan lain-lain.

Contoh senyawa bahan alam yaitu

a.       Flavonoid

Dalam daun sirih merah terkandung senyawa fitokimia yakni alkaloid, saponin, tanin dan flavonoid (Manoi,2007). Senyawa flavonoid dapat dimanfaatkan sebagai obat kanker, penyakit paru-paru, ginjal, kanker, memperlancar peredaran darah dan menghambat pendarahan.

Pelarut yang digunakan dalam proses isolasi flavonoid adalah etil asetat.

b.      Terpenoid

Cara Kerja

Ekstraksi

Ekstraksi senyawa terpenoid dilakukan dengan dua cara yaitu :

1. Sokletasi

Seberat 1000 g serbuk kering herba meniran disokletasi dengan 5 L pelarut n – heksana. Ekstrak n-heksana dipekatkan lalu disabunkan dalam 50 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktivitas antibakteri.

2. Maserasi

Seberat 1000 g serbuk kering herba meniran dimaserasi menggunakan pelarut metanol. Ekstrak metanol dipekatkan lalu dihidrolisis dalam 100 mL HCl 4 M. Hasil hidrolisis diekstraksi dengan 5 x 50 mL n – heksana. Ekstrak n-heksana dipekatkan lalu disabunkan dalam 10 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktivitas antibakteri.

(Penelitian I W. G. Gunawan, I G. A. Gede Bawa, dan N. L. Sutrisnayanti)

c.       Alkaloid

Alkaloid adalah senyawa metabolit sekunder terbanyak yang memiliki atom nitrogen yang ditemukan dalam jaringan tumbuhan dan hewan. Alkaloid dilaporkan memiliki beberapa fungsi medis dalam bidang kesehatan. Gadung (Dioscorea hispida Dennst.) diketahui memiliki kandungan alkaloid, nutrisi dan kadar karbohidrat yang tinggi. Oleh karena itu, dalam rangka pemanfaatannya sebagai bahan pangan dilakukan proses pemisahan alkaloid dari tepung gadung menggunakan proses ekstraksi berbantu gelombang mikro. Proses ekstraksi padat cair senyawa alkaloid tepung gadung melibatkan proses pemilihan pelarut, perpindahan massa, panas serta dipengaruhi oleh beberapa variabel proses seperti waktu, konsentrasi etanol, rasio pelarut-bahan baku dan daya listrik. Penelitian ini bertujuan memilih pelarut yang sesuai, mengkaji pengaruh variabel-variabel proses yang meliputi konsentrasi etanol, rasio pelarut-bahan baku dan daya listrik terhadap rendemen ekstraksi serta menyusun persamaan perpindahan massa pada proses ekstraksi alkaloid tepung gadung. Tahapan penelitian meliputi: persiapan bahan baku, ekstraksi alkaloid gadung serta kajian perpindahan massa. Hasil pelarut yang sesuai dipilih berdasarkan nilai parameter kelarutan Hildebrand (δt ) yang telah diprediksi menggunakan metode kontribusi gugus fungsional. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mendapatkan waktu yang relatif baik bagi proses ekstraksi. Ekstraksi dilakukan dengan variabel percobaan meliputi rasio pelarut-bahan baku (10:1-20:1), konsentrasi etanol (96%-75%) dan daya (100-400W). Nilai koefisien perpindahan massa Kla pada model perpindahan massa dievaluasi melalui optimasi satu variabel dengan bantuan piranti lunak hitungan MATLAB. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelarut yang sesuai guna isolasi alkaloid dari tepung gadung melalui esktraksi berbantu gelombang mikro adalah campuran antara etanol dan air. Kondisi optimum operasi dicapai pada ekstraksi pada waktu 20 menit, konsentrasi etanol 85%, rasio pelarut-bahan baku 12,5:1, dan daya 100W dengan rendemen mencapai 86,66%. Model matematika perpindahan massa ekstraksi alkaloid tepung gadung telah berhasil disusun dengan bentuk akhir , dengan nilai koefisien perpindahan masa 0,10061 s C = 0,0008 − 0,0008.e−0,10061.t -1. Model tersebut menunjukkan kesesuaian yang bagus dengan data percobaan dengan rata-rata standar deviasi absolut sebesar 2.96%.

Pelarut yang sesuai untuk mengisolasi alkaloid dari tepung gadung melalui esktraksi berbantu gelombang mikro adalah campuran antara etanol dan air. (TESIS INDAH HARTANTI : ISOLASI ALKALOID DARI TEPUNG GADUNG (Dioscorea hispida Dennst) DENGAN TEKNIK EKSTRAKSI BERBANTU GELOMBANG MIKRO).

d.      Steroid

           Isolasi senyawa steroid yang terkandung pada kulit batang tumbuhan maja (Aegle marmelos (L.) Correa) dilakukan dengan cara maserasi yang menggunakan pelarut metanol. Ekstrak metanol pekat diekstraksi partisi dengan menggunakan pelarut n-heksana-air (1:1). Fraksi n-heksana yang diperoleh dimasukkan ke dalam kolom kromatografi dengan menggunakan fase diam silika gel 60 G (Merck 10734 30-70 mesh) dengan fase gerak n-heksana setil asetat (7:3, v/v).

           Fraksi n-heksan-etil asetat (7:3) menghasilkan kristal. Kristal yang diperoleh berbentuk jarum dan berwarna putih sebanyak 18 mg dengan titik lebur 170-171°C. Kristal dianalisis dengan spektroskopi IR dan NMR-1H. Dari hasil analisis diduga bahwa senyawa tersebut adalah senyawa steroid golongan sterol dan berdasarkan hasil konfirmasi dengan membandingkan pada data literatur, senyawa tersebut adalah stigmasterol. (Penelitian CHAIRUL SALEH : ISOLASI SENYAWA STEROID DARI KULIT BATANG TUMBUHAN MAJA(Aegle marmelos (L.) Correa)

4.     Jelaskan dasar titik tolak penentuan struktur suatu senyawa organik. Bila senyawa bahan alam tersebuat adalah kafein misalnya. Kemukakan gagasan anda hal – hal pokok apa saja yang di perlukan untuk menentukan strukturnya secara keseluruhan.

Jawab:

Sintesis dan pemurnian bahan bukan tujuan final bagi kimiawan. Yang harus didefinisikan adalah struktur bahan yang telah disintesis dan dimurnikan. Tahap ini kadang merupaka tahap yang palin sukar. Harus diakui bahwa sampai paruh akhir abad ke-20, kimiawan tidak dibekali dengan alat yang cukup untuk mengataso kesukaran ini. Beberapa kimiawan mengusulkan struktur yang tidak tepat bahkan untuk beberapa tahun. Namun, situasinya berubah drastis sejak dikembangkan berbagai teknik spektroskopi. NMR (Nuclear magnetic resonance) khususnya adalah metoda yang sangat unggul dibanding metoda-metoda yang lain. Untuk padatan kristalin, analisis kristalografi sinar-X terbukti sangat bermanfaat.

Sebelum dikenalkan teknik spektroskopi, yakni sampai paruh pertama abad 20, penentuan struktur senyawa organik didasarkan atas perbandingan dengan senyawa yang strukturnya telah diketahui. Bila semua sifat fisik dan kimia senyawa identik dengan senyawa yang telah dideskripsikan di literatur, dapat disimpulkan bahwa senyawa yang sedang dipelajari identik dengan snyawa yang strukturnya telah diketahui. Kriteria ini masih diadopsi hingga kini walaupun perbandingan yang dilakukan mungkin berbeda.

Bila sifat fisik dan kimia senyawa yang diselidiki tidak tepat dengan senyawa apapun yang sudah dikenal di literatur, besar kemungkinan senyawa ini adalah senyawa baru, belum pernah disintesis atau belum pernah dilaporkan. Dalam kasus semacam ini, masalah baru mungkin muncul. Bagaimana orang dapat menentukan struktur senyawa yang sama sekali baru? Metoda penentuan struktur berubah drastis pada pertengahan abad 20. Metoda tradisional, walaupun sederhana, sangat memakan waktu dan sukar dalam praktek: jadi, pertama struktur senyawa yang baru disintesis diasumsikan, dan kemudian suatu rute tertentu didesain untuk mengubah senyawa ini menjadi senyawa yang telah diketahui. Pengubahan itu mungkin memerlukan beberapa tahap. Sepanjang perubahan struktur yang disebabkan oleh tiap tahap teridentifikasi, pengubahan yang berhasil sampai senyawa yang diketahui merupakan bukti struktur yang diasumsikan. Harus ditambahkan bahwa reaksi untuk pengubahan ini dipilih dari reaksi yang hanya melibatkan gugus fungsi dan bukan kerangka molekulnya.

Kini penentuan struktur terutama dilakukan dengan metoda spektroskopik dan difraksi. Pertama akan dibahas metoda penentuan struktur yang tersedia sebelum zaman modern, baru setelah itu teknik modern didiskusikan. Harus ditambahkan kini tersedia banyak metoda untuk menentukan struktur. Misalnya, perhitungan kimia kuantum mungkin juga merupakan sumber informasi yang bermanfaat.

a. Uji titik leleh campuran

Seebelum pertengahan ada 20, prosedur utama dalam penentuan struktur senyawa organik adalah untuk membuktikan bahwa senyawanya identik dengan senyawa yang telah diketahui. Bukti ini terutama dicapai dengan uji titik leleh campuran (uji campuran). Metoda ini didasarkan prinsip bahwa titik leleh padatan paling tinggi ketika padatan itu murni. Bila dua sampel A dan B memiliki titik leleh yang sama, maka ditentukan titik leleh A murni, B murni dan campuran sejumlah sama A dan B. Bila hasil ketiganya sama, terbukti bahwa A dan B identik.

Dalam praktek, terdapat beberapa kerumitan. Titik leleh tidak selalu tajam, dan bahan cenderung meleleh dalam rentang suhu tertentu. Jadi, tidak mudah untuk menyatakan apakah dua titik leleh sama atau tidak. Namun, metoda dan teorinya sederhana dan jelas, dan telah digunakan sebagai sarana identifikasi selama beberapa tahun.

b. Penggunaan turunan padatan

Bila sampelnya berwujud cairan atau gas, metoda titik leleh campuran tidak dapat digunakan. Bila sampel gas atau cairan memiliki gugus fungsi yang reaktif, sampel ini dapat diubah menjadi padatan yang mungkin menghasilkan kristal yang indah. Aldehida dan keton, yang sangat penting dalam kimia organik, cenderung berupa cairan bila m assa molekulnya rendah. Dalam kasus semacam ini senyawa ini biasanya diubah menjadi turunannya yang padat yang lewbih mudah ditangani untuk penentuan struktur. Pereaksi yang dapat bereaksi dengan aldehida dan keton, misalnya hidroksilamin NH₂OH ??hidrazin NH₂NH₂ dan fenilhidrazin C₆H₅NHNH₂ ??Sfenilhidrazin terkenal karena kimiawan Jerman Emil Fischer (1852-1919) menggunakannya dengan sukses dalam risetnya pada topik gula. Beberapa reaksi untuk mendapatkan kristal turunannya diberikan di bawah ini.

CH3CHO	+	NH2OH	–>	CH3CH=NOH	+	H2O
Asetaldehida		hidroksilamin		asetaldoksim

(CH3)2C=O	+	C6H5NHNH2	–>	(CH3)2C=NNH C6H5	+	H2O
aseton		fenilhydrazin		asetonfenilhidrazon

Senyawa turunan yang kristalin dapat digunakan untuk penentuan struktur senyawa yang tidak diketahui. Prosedurnya sama dengan yang dibahas di atas

c. Perbandingan sifat fisik

Sifat fisik lain seperti titik didih, indeks bias, momen dipol, dan rotasi spesifik untuk senyawa yang optik aktif dapat memberikan onformasi yang bermanfaat. Data semacam ini dapat memberikan informasi pda sifat keseluruhan molekul. Kadang, sifat molekul keseluruhan dapat merupakan jumlah dari berbagai kontribusi bagian-bagian senyawa. Dalam kasus sperti ini, informasi pada bagian tertentu senyawa dapat diperoleh. Misalnya, penggunaan momen dipol µ akan diberikan di bawah ini.

Momen dipol hasil perconaan untuk nitrobenzen (3,98 D) dan khlorobenzen (1,58 D), arah momen dipolnya ditentukan dengan sifat elektronik gugus fungsi (misalnya keelektronegatifan) (Gambar 13.1(a)). Dalam mendiskusikan momen dipol senyawa organik, momen ikatan C-C dan C-H diasumsikan nol. Jadi momen senyawa-senyawa tadi ditentukan terutama oleh momen ikatan gugus fungsinya.

d. Reaksi kualitatif

Penentuan struktur senyawa organik biasanya meliputi dua pendekatan. Sebaliknya, informasi struktur secara kasar didapat dengan penentuan massa molekul, analisis unsur, dsb. Demikian juga informasi jenis dan jumlah gugus fungsi juga harus didapatkan. Jadi, informasi tentang molekul secaraa keseluruhan dan substituennya didapatkan secara seiring.

Sebelum perkembangan spektroskopi, identifikasi gugus fungsi bergantung terutama pada kereaktifannya. Contoh khasnya adalah deteksi gugus karbonil (aldehida -CHO dan keton -C=O) dengan menggunakan reaksi cermin perak dan uji Fehling.

Kini metoda seperti ini tidak pernah digunakan untuk mendeteksi aldehida di laboratorium riset manapun. Namun, reaksi semacam ini masih sangat penting tujuan pendidikan. Lebih lanjut, beberapa reaksi wa rna klasik masih digunakan. Contoh yang baik adalah reaksi ninhidrin, yang bahkan sekarang pun masih sangat bermanfaat untuk analisis asam amino.

Contoh : Senyawa Fenol dari Kulit Batang Manggis Hutan (Garcinia bancana Miq.) dan Aktivitas Antioksidannya

Dilakukan isolasi terhadap Kulit Batang Manggis Hutan dan Aktivitas Antioksidannya sehingga didapatkan struktur dari senyawa itu. Adapun Karakterisasi dan penentuan struktur senyawa hasil Isolasi.

Senyawa hasil isolasi berupa kristal putih dengan t.l. 240-242 °C dan []D20 -68° (c 1,0, MeOH). Struktur molekul senyawa hasil isolasi ditetapkan berdasarkan data spektroskopi, yang meliputi UV, IR dan NMR 1-D dan 2-D, serta dengan perbandingan data yang sama dengan yang telah dilaporkan sebelumnya. Spektrum UV (MeOH) menunjukkan serapan maksimum pada maks (log ε) nm: 206 (5,64), 230 (4,97), dan 280 (4,54) yang mengalami pergeseran batokromik dengan penambahan pereaksi geser NaOH dengan maks (log ε) nm 206 (5,64), 243 (5,03), dan 289 (4,64) yang mengindikasikan adanya kromofor fenolik. Spektrum IR (KBr) menunjukkan adanya pita-pita serapan (maks cm-1) untuk gugus hidroksil (3413), C=C aromatik (1624, 1519 dan 1442) dan C-O eter (1145). Data spektrum UV dan IR memperlihatkan ciri khas senyawa golongan flavonoid dengan inti flavan. Pembuktian lebih lanjut untuk struktur senyawa hasil isolasi diperoleh berdasarkan hasil analisa data 1H.

Gambar 1. Spektrum 1H NMR (-)-epikatekin

Gambar 2. Spektrum 13C NMR (-)-epikatekin

Dari gambar diatas, telah didapatkan struktur dari senyawa yang ingin diisolasi.

Penentuan struktur dapat juga dilakukan dengan bantuan yang lain seperti Kromatografi HPLC, spektrum IR, UV, dan lain-lain.