1

KarbohidratAsetogeninTerpenoid

Senyawa nitrogenGlikosida

Kimia Bahan Alam

Partomuan Simanjuntak

Pasca SarjanaProgram Ilmu Kefarmasian

Universitas Pancasila, Jakarta2012

CO2

O2, UV

NPC-S2-2012

2NPC-S2-2012

Kimia Bahan Alam (Natural Product Chemistry) :Salah satu bagian dari ilmu kimia organik yangmempelajari senyawa kimia yang dihasilkan oleh organisme hidup yang ditemukan di alam (tumbuhan, hewan, mikroorganisme dansumber alam laut)

Apa bedanya dengan fitokimia (Phytochemistry) ??

3

Dukun

Tumbuhan Obat Tradisional

JamuEtnobotani

Daftar Pustaka

Dan Lain-lain

Koleksi

Pengeringan

Penyimpanan

Simplisia

NPC-S2-2012

Strategi Penelitian

Sebelum melakukan penelitianApa yg harus dilakukan ?

4

Simplisia

Ekstraksi (maserasi, perkolasi, refluks)Seleksi pelarut

Ekstrak/krud/gubal

Fraksionasi/pemurnianKromatografi (KLT, kolom, KCKT)

Destilasi

Minyak atsiri

Kromatografi gas

Senyawa murni/Campuran

Elusidasi struktur kimia[UV,IR, RMI (proton,karbon), MS]

1. Karbohidrat (mono,oligo, polisakarida)2. Isoprenoid (steroid, karotenoid, terpenoid)3. Asetogenin (flavonoid, lipida, lignan, kuinon)4. Senyawa nitrogen (alkaloid, asam amino, protein asam nukleat, porfirin, pteridin) 5. Glikosida (flavonoid, steroid, terpenoid)

Struktur kimia

NPC-S2-2012

5

Sampel(tumbuhan, hewan, mikroorganisme)

Direfluks dalam MeOH/EtOH(atau dengan pelarut yang sesuai)

Eks. MeOH/EtOH(+)

aktifPartisi dengan EA-air=1:1

Eks. EA Lapisan airPartisi dgn n-BUOH

Eks. n-BuOH Eks. air

Bioesaiantioksidanantikankerantimalariaantimikrobadan lain-lain

Fraksionasi (KLT,Kolom)(+)

Fr. 1 Fr. 2 Fr. n

Purifikasi lanjutan (Kolom,KCKT)(+)

Senyawa murni

Struktur Kimiaberdasarkan data

UV, IR,NMRMS

Elusidasi struktur kimia

NPC-S2-2012

6

Metabolismeprimer

Metabolisme gula

Metabolisme asam amino,

protein

Metabolisme asetil CoA,asam lemak

Metabolisme purin, pirimidinasam nukleat

Siklus asam trikarboksilat

Biosintesisprofirin

monosakaridaasam gula karboksilat

heterosida

asam oksalatasam tatrat

asam propionat

asetilen, isoprenoid

der. homoisopentenil

alkaloid sianogen glukosidapeptida,

fenil propanoid

antibiotik purinpteridinlatirin

klorofil, tetrapirolbercincin terbuka

NPC-S2-2012

7

ASETOGENIN (flavonoid, lipida, lignan, kuinon)

O

O

A

B1

2

1'

2'

45

8

A. FlavonoidBanyak terdistribusi dalam tumbuhan sebagai glikosida mempunyai rumus C6-C3-C6

Klasifikasi :FlavonFlavonolFlavanonFlavanonolIsoflavonKalkonDihidrokalkonAuron

IIBenzoil

240-280 nm

ICinnamoil300-380 nm

NPC-S2-2012

8

Flavon

O

O

Flavanon

O

O

HO

OH

O

O

HO

OH

OH

OH

OH

Flavonol

O

O

HO

OH

IsoflavonFlavanonol

O

O

HO

OH

OH

OH

OH

Hidrokalkon

HO OH

CO CH2 CH2

OH

OH

HO OH

CO CH CH

OH

OH

Kalkon

Auron

OCH

O

NPC-S2-2012

9

Isolasi hesperidin dari kulit jeruk200 g kulit jeruk

Ekstraksi dgn pet.eter 3xdisaring, diuapkan

Eks. PE

Ekstraksi dengan MeOH 3x

Eks. MeOH

Kristalisasi dgn as.asetat encer

Hesperidin (TL. 252-254 oC)

residu

Metode

A

NPC-S2-2012 hesperidin

glu

rham

10

200 g kulit jerukMaserasi dgn Ca(OH)2 10%selama 1 malam, pada suhu kamar, disaring

Filtrat

Filtrat berwarna

Disaring kembali dengan Buchner-funnel (+lapisan celite)

Diasamkan dengan HCl(pH 4 - 5)

Serbuk putihDicuci dengan air

2 senyawaHesperidin dan neohesperidin

NPC-S2-2012

Metode

B

hesperidin

neohesperidin

11

Degradasi Hesperidin dengan asam1 g hesperidin

20 mL etilenglikol/1 mL H2SO4 panaskan dalam water bath selama 40 menit. Bagian larutan berwarna kuning dituangkan ke dalam air (50 mL)

hesperitin

Endapan hesperitinDicuci dengan air, kristalisasi

dalam etanol

Kristal TL 224-226oC

NPC-S2-2012

+ Asam sulfat

+ Rham + glu

12

Isolasi Naringin dari kulit buah anggur

Grapefruit peel

Ekstraksi dengan air 2-3 kali, selama 5 menit, disaring

Ekstrak air

Kristal jarum (oktahidrat T.L. 83-84 oC)Rekristalisasi dlm isopropanoldipanaskan, disaring panas

Filtrat panasDidiamkan beberapa lama

Kristal naringinNPC-S2-2012

????naringin

13

B. LIPIDA

Terdapat pada semua jaringan tanaman & jaringan hewan, diklasifikasikan sebagai

1. Lipida sederhana ( ester dari asam lemak)a. Lemak dan minyak (pada hidrolisisnya memberikan

asam lemak dan gliserol)b. Malam (pada hidrolisisnya memberikan asam lemak

dan alkohol berantai panjang

2. Lipida majemuka. Posfolipida (pada hidrolisisnya memberikan asam

lemak, gliserol, as. posfat dan sen. nitrogen organikb. Glikolipida (pada hidrolisisnya memberikan asam

lemak, alkohol yang mengandung nitrogen dan karbohidratNPC-S2-2012

14

Lemak dan minyak adalah lipida yang paling banyak terdapat di alam. Kedua tipe senyawa ini disebut trigliserida sebab merupakan ester tiga asam lemak dengan trihidroksi alkohol (gliserol)

CH2 OCH

CO

CH2

OO

COCO

RR

R

Gliserida Gliserol + Garamsafonifikasi

Pada suhu kamar, “Lemak” adalah untuk lipida yang berbentuk padat (umumnya lipida dari hewan), “Minyak” untuk lipida yang berbentuk cair (umumnya lipida dari tumbuhan).

[Perbedaan pada titik lelehnya juga mencerminkan perbedaan pada derajat ketidak jenuhan bagian asam lemaknya]

NPC-S2-2012

15

Asam-asam jenuhKaproat C5H11COOH Palmitat C15H31COOHKaprilat C7H15COOH Stearat C17H35COOHKapriat C9H19COOH Arachidat C19H39COOHLaurat C11H23COOH Behenat C21H43COOHMiristat C13H27COOH Montanat C27H55COOH

Asam-asam tak jenuh

Oleat C17H33COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHLinoleat C17H31COOH CH3(CH2)4CH=CHCH CH=CH(CH2)7COOHLinolenat C17H29COOH CH3CH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)CH(CH2)7COOH

Arachidonat C19H31COOH CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOHKlupanodonat C21H33COOH CH3(CH2CH=CHCH2)2CH=CH2(CH2CH=CHCH2)2-CH2COOH

Asam asetilen (ikatan rangkap tiga)Tarirat C17H31COOH CH3(CH2)10CC(CH2)4COOHStearolat C17H31COOH CH3(CH2)7CC(CH2)7COOHXimeninat C17H29COOH CH3(CH2)5CH=CH-CC(CH2)7COOH

CH3(CH2)7-C=C(CH2)7COOH

CH2

(CH2)12COOH

(CH2)6CH=CH(CH2)4COOH

Asam hidroksi

Ricinoleat C17H32(OH)COOH CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)7COO

Asam siklis

Sterulat C18H33COOH

Chaulmoograt C17H31COOH

Gorlat C17H29COOH

Beberapa asam-asam lemak yang terdapat di alam.

NPC-S2-2012

16

CH2OCOC13H27

CHOCOC13H27

CH2OCOC13H27

KOHetanol

CH2OH

CHOH

CH2OH+ 3C13H27 COOH

trimiristin gliserolasam miristat

Isolasi trimiristin dan miristisin dari buah pala

30 g serbuk buah palaDirefluks dengan CHCl3 selama 90 menitDisaring, dikeringkan dengan CaCl2

Larutan CHCl3Destilasi

Residu semipadatDilarutkan dalam EtOH 95%didinginkan

Endapan (trimiristin)TL. 54-55 oC

Larutan (miristisin)

5 g trimiristinDirefluks dengan 75 ml KOH alkoholat (1 jam), disaring, bagian larutan diasamkan dengan HCl, dibiarkan beberapa lama

Endapan (asam miristat)TL 51-52 oC

Dipekatkan, dilarutkan dalam PE,Disaring melalui kolom (alumina aktif)

Minyak Destilasi

Miristisin (TL 150

oC)

NPC-S2-2012

17

Malam adalah suatu ester dari alkohol tinggi (berantai panjang, berat molekul tinggi)

Malam pada tumbuhan terdapat di permukaan daun dan batang yang berfungsi untuk melindungi tumbuhan dari dihidrasi dan menjaga serangan dari luar

Malam pada hewan terdapat di permukaan bulu, kulit dan rambut yang berfungsi untuk membuat lunak

Daftar beberapa malam yang banyak dipergunakan

Nama sumber Seny. kimia Nama kimia

Kegunaan

Malam tawon(beeswax)

Sarang tawon C15H31COOC30H61 Mirisil palmitat

Polisher dan farmasi

Spermaceti Sejenis ikan paus

C15H31COOC16H33 asetilpalmitat Kosmetik dan lilin

Carnauba Carnauba palm

C25H31COOC30H61 Mirisil seretat Polisher

Lanolin Wool (bulu domba)

- - Salep

NPC-S2-2012

18

Penulisan rumus asam lemak

18 : 2 (9c, 12c)

Jumlah atom karbon

Jumlah ik. rangkap 2

Posisi ik. rangkap 2

Kimia ruang ik.rangkap 2

Asam lemak jenuhAsam butirat CH3-(CH2)2-CO2H 4 : 0

Asam miristat CH3-(CH2)12-CO2H 14 : 0

Asam lemak tak jenuhAsam palmitoleat CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-CO2H 16:1 (9c)

Asam eikosapentaenoat (EPA) CH3CH2CH=CHCH2CH=..... 20:5 ...CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3-CO2 (5c,8c,11c,14c,17c)

NPC-S2-2012

19

c. LIGNANBanyak terdapat di alam, mempunyai rumus sebagai

Lignan atau senyawa resin fenol adalah lignin dimer yang mempunyai unit C6-C3 yang diikat pada posisi

C C C

CH3

CH3

1'2'

2"

1"

12

34

Turunan 1,4-diarilbutana

HO

H3CO

CH

C CH3

C CH

H3C OH

OCH3

Asam guaiaretat

O

HOH2C CH2OH

Olivil

O

O

1

2

3

4

56

7

8

1'

2'

1"

2"

Turunan tetrahidrofuran

O

O

O

O

O

O

sesaminsesamolin

O

O

O

O

O

OO

20

100 ml minyak biji wijenKr. kolom (p. 10 cm, dia. 3,5 cm;alumina 75 g; pet.eter 100 ml

Fr.1 Fr.2 Fr.n

Uji warna BadouinEkstrak dgn eter (dlm sokletasiselama 3 jam

Minyak berwarna kuningSafonifikasi dgn KOH/alkohol selama 1 jam, tambahkan air 100 ml

Larutan berbusaEkstraksi dgn eter (30 ml) 3 x diuapkan

NPC-S2-2012

Isolasi sesamin dan sesamolin dari minyak biji wijen

Resin berwarna kuning (2 g)

Larutkan dalam eter,Diamkan selama 1 malam

Endapan (sesamin, 0,5 g)

Filtrat Diuapkan, larutkan dalam 1 ml CHCl3 dan tambahkan PE hingga membentuk end. putih

Sesamolin 0,15 g

Sesamin (1)Sesamolin (2)

21

D. KUINON• Banyak terdpt dalam pigmen alam (tumbuhan, mikroorganisme, hewan laut, dan insek)• Umumnya berwarna kuning, merah dan coklat• Dalam bentuk garam hidroksi berwarna ungu, biru atau hijauKlasifikasi :

2. 2,5-dihidroksi benzokuinon (jamur, insek)

3. Naftokuinon (tumbuhan, hewan) 4. Antrakuinon (Rubiaceae, Polygonacea, Leguminosae)

NPC-S2-2012

O

O

12

p-benzokuinon

O

O

CH3

2-Me-benzokuinon

1. Benzokuinon (jamur, insek)

O

O

C6H5

C6H5 OH

HO

O

O

H3C CH3

O

O

C2H6 OH

HO OH

OHCimafilin

Ekinokron A

CH3

O

O

5

1

4

Tektokuinon

22

Isolasi senyawa rein dari akar Rheum palmatum (Kelembak)

O

O

OH OH

COOH

Rein

100 g akar Rheum palmatum

Dihaluskan, diekstraksi dengan air (750 ml) 3x, diuapkan hingga 100 ml

Ekstrak alkali

Ekstrak kental

Didinginkan, diasamkan hingga pH = 2

Dipartisi dengan metil isobutil keton pd extractor continous hingga tidak berwarna, diekstrakjsi dgn 5% NaHCO3 hingga timbul warna kemerahan

Endapan (200 mg)

23

A. KarotenoidKarotenoid adalah Suatu kelompok senyawa turunan hidrokarbon (karoten) yang

teroksigenasi (santofil) yang terdiri dari dari 8 unit isoprenoid. Karotenoid dapat diturunkan dari struktur C40H56 yang mempunyai cincin terkonjugasi ikatan rangkap dua dengan cara

1. Hidrogenasi

2. Dehidrogenasi

3. Siklisasi

4. Oksidasi

5. Gabungan proses di atas

1

5

6 9 10 1315

15'

13' 9'

7'1'

6'

16' 17'

18'

19'20'

19 2016 17

18 (II)

Penomoran

ISOPRENOID (karotenoid, terpenoid, steroid)

NPC-S2-2012

Rumus umum untuk karotenoid, garis putus-putusmenunjukkan unit isopren (C40H56) (I)

CH2 C CH

CH3

CH2

24

Penamaan untuk hidrokarbon karotenoid dibentuk dengan cara penambahan awalan 2 huruf Greek, dimana awalan ini karakteristik untuk 2 gugus akhir C9

Jenis awalan formula struktur

Asiklik C9H15 III

Sikloheksen C9H15 IV, V

Metilensikloheksan C9H15 VI

Siklopentan C9H15 VII

Aril C9H15 VIII, IX

RR R R

CH2R1

2

3

4

1 1 1 122

5 66 6 6

6

16

17 18

18

17 16

18

17 16

18

17 16

1817

16

(IV, ) (V, ) (VI, ) (VII, )

R RR = 66 6

18

1716

18

17

16

7

14

15

19 20

(VIII, ) (IX, )NPC-S2-2012

25

Contoh

, - karoten

, - karoten

NPC-S2-2012

R

1617

16

18

R

1617

16

18

16

17

6

18

R

05/14/23NPC-S2-2012 26

Nor-karotenoid

Penghilangan gugus CH3, CH2, atau CH dari suatu karotenoid dinamakan dengan memberi nama awalan “nor”

13

45

7

10 12 14

15

15'

13'

11'

8'6'

3'1'

18'1617

18

19 20

2,2'-dinor- , -karoten

19

15'

15

1410

7 11

7'12,13,20-trinor- - -karoten

1

6 6'1'

18

18'

16,17,16',17'-tetranor- , -karoten

R

R

27

Seko karotenoid

Pemutusan ikatan di antara 2 atom karbon yang berdekatan (atom C1 dan C6 dari suatu siklik) dengan penambahan satu atau lebih atom hidrogen pada setiap gugus terminal yang kemudian dibangun kembali disebut sebagai “seko”.

18'

18

1'6'62

3

2,3-seko- , -karoten

1'6'61

5

7

8 7'

8' 2'

3'

16'

17'

18'4'

5'

5,6,7,8,1',2',3',4',5',6',7',8'-dodekahidro- ,karoten

Beberapa penamaan karotenoid lainnya

NPC-S2-2012

R

1617

16

18

05/14/23NPC-S2-2012 28

87

7,8-didehidro- -karoten

HO

O3'

3

3-hidroksi- -karoten-3'-on

18'

6'

COOH

HO

O

3

3'

asam 3-hidroksi-3'-okso- -karoten-16-oat

05/14/23NPC-S2-2012 29

6,7-didehidro- -karoten

87

6

HOO

OOH

3

3'

5,6,5',6'-diepoksi-5,6,5',6'-tetrahidro- -karoten-3,3'-diol

30

Isolasi likopen dari tomat 500 g pasta tomat+ 650 mL MeOH, aduk kuat-kuat, + 350 mL MeOH, aduk lagi, dibiarkan selama 1-2 jam,Diaduk dan disaring dgn Buchner funnel

Residu merah kehitaman

Filtrat kuning

Diaduk dgn camp. MeOH-CCl4 = 1 : 1; disaring dengan Buchner funnel

Lap. CCl4

(warna merah tua)

likopen

Lap. MeOH-air (warna orange)

Diekstraksi dengan air beberapa kali

Lap. CCl4 Lap. airTambahkan Na-sulfat anhidrat, diuapkanTambahkan benzen, diuapkan hingga kental (10 ml), Tambahkan MeOH panas, distirer

Kristal (Likopen)NPC-S2-2012

31

B. TERPENOIDTerdistribusi di alam,umumnya terdapat pada tumbuhan dan mempunyai rumus oligomer dari ISOPRENA

NPC-S2-2012

Sumber utama senyawa terpenoid adalah minyak atsiri (essential oil) yang terdiri dari campuran kompleks alkohol, aldehid, keton, asam-asam dan ester.

OHO

O

O

COOH

mentol

santonin

Asam pimarat

HO

COOH

Asam oleanolat

05/14/23NPC-S2-2012 32

Terpenoid diklafisikasi sebagai :1. Monoterpen, C10H16

2. seskuiterpen, C15H24

3. Diterpen, C20H32

4. Triterpen,C30H48

5. Tetraterpen, C40H64

6. Politerpen, (C5H8)n

MonoterpenTerbentuk oleh 2 unit isopren, ada 3 jenis yaitu : 1. Monoterpen asiklik

H

H3C CH3

CHO

CH3

H

H3C CH3

CH3

CH2OH

Geranial Geraniol

2. Monoterpen monosiklik

H3C CH2

CH3

1

7

8

H3C

CH3

CH3 H3C

CH2

CH3

d-limonen -terpinen -terpinen

Umumnya merupakan Minyak atsiri (essential oil)

33

-Kelompok tujan (Thujane)-Kelompok karan (Carane) -Kelompok pinan (Pinane)-Kelompok kamfan (Camphane)-Kelompok fenkan (Fenchane)

H3C CH3

CH3

-tujen

CH3

CH3CH3

13

7

kar-3-ene

CH3

CH3

CH3

-pinen

CH3

O

H3C CH

3

kamfor

CH3

O

CH3

CH3

fencon

3. Monoterpen bisiklik

NPC-S2-2012

Nilam oil

Bergamot oilCitrus aurantium var. bergamia)

05/14/23NPC-S2-2012 34

SeskuiterpenTerbentuk oleh 3 unit isopren, terdiri dari 3 jenis

1. Seskuiterpen asiklik

2. Seskuiterpen monosiklik

3. Seskuiterpen bisiklik

CH2OH

CH3

CH3

H3C

CH3

1

6

10

farnesolH3C CH3

CH3

CH3

-bisabolen

CH3

H3C

CH3

CH3

kadalena

35

Diterpen

Terbentuk oleh 4 unit isopren, ada 4 jenis

1. Diterpen asiklik

2. Diterpen monosiklik

3. Diterpen bisiklik

4. Diterpen trisiklik

H3C

CH2OH

CH3

CH3

CH3

CH3

Fito l

CH3

H3C

CH2OH

CH3

CH3

CH3

vitamin A1

CH3

CH3

CH2

CH3

OH

CH3

CH3OH

sklareol

CH3

CH3

COOHH3C

CH3

Asam abietatNPC-S2-2012

05/14/23NPC-S2-2012 36

Triterpen Terbentuk oleh 6 unit isopren, dan banyak terdapat dalam bentuk ester dan glikosida, terdiri dari 3 jenis :1. Triterpen asiklik 2. Triterpen tetrasiklik

3. Triterpen pentasiklik, terbagi dalam 3 sub-group yaitu a-amirin, b-amirin dan lupeol

CH3

CH3

HCH

3H

3C

CH3

CH3

CH3

H3C

HO

1 10

14

21

30

lanosterol

CH3

CH3

H3C CH

3

CH3

CH3

H3C

skualena

CH3

H3C

H

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H3C

HO

1

1118 22

-amirin

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

HO

H3C CH

3

H3C

-amirin

CH3

H3C

CH3

CH3

CH3

CH3

H3C

CH2

HO

lupeol

37

Isolasi D-limonen dari Jeruk, dan pembuatan senyawa derivatnya100 g krud minyak atsiri

Destilasi fraksionasi

D-limonen (pada suhu 75o/27 mm)(Tidak berwarna)

Dinginkan pd < 10oC, + kan HCl pekat (120 ml) dan 80 ml isopro, +kan 20,7 g Na-nitrit (Penambahan ini harus dikontrol spy suhu tetap – 10o C) Stirer (15 menit), simpan pd refrigerator selama 1 jam, saring dengan funnel Buchner, dicuci dengan etanol dingin

Padatan (D-limonen nitrosoklorida)Tambahkan 20 ml dimetilformamida, 125 ml isopropanol, direfluks selama 30 menit. Dituangkan pada larutan es, distirer, disaring setelah es mencair.

Padatan (carvoxime)Tambahkan 100 ml asam oksalat 5%, direfluks selama 2 jam. Kemudian didestilasi uap. Hasilnya dikestraksi dengan eter. Dikeringkan dengan penambahan Na2SO4

Cairan (L-carvone)

DMF

NOH

D-limonen

ClNONOCl

Limonen nitrosoklorida

Carvoxime

(COOH)2

O

L-carvoneNPC-S2-2012

38

C. Steroid

Steroid adalah suatu senyawa yang mempunyai skeleton Siklopenta[a]fenantren “Cyclopenta[a]phenanthrene” Gugus metil biasanya terdapat pada atom C-10 dan C-13, dan juga mempunyai rantai samping pada C-17.

Sterol adalah steroid yang mempunyai gugus hidroksil pada atom C-3, dan umumnya mempunyai skeleton kolestan.

NPC-S2-2012

A B

C1

1117

18

19

20

21

24

26

24'24"

25'CH3

CH3

H H

H

R

*

05/14/23NPC-S2-2012 39

H

CH3

H H

HCH3 R

CH3 R

HH

CH3 H

H

5 -steroid 5 -steroid

5(trans) 5(cis)

Senyawa steroid banyak terdistribusi di alam, dan terdapat sebagai sterol, asam bile (empedu) dan hormon seks.

40

Sterol dari hewan lautSterol dari tanaman

Sterol dari khamir

CH3

CH3

CH3

H3C

CH3

CH3

HOH

Spongesterol

CH3

CH3

CH3

H3C

CH3

CH3

HO

-sitosterol

CH3

CH3

CH3

H3C

CH3

CH3

HO

Ergosterol

NPC-S2-2012

Sterol dari hewan

??

41

Skeleton hidrokarbon tetrasiklik tanpa mempunyai gugus metil pada atom C-10 dan C-13 dan tanpa rantai samping pada atom C-17 disebut senyawa gonan

NPC-S2-2012

H

H

H

H13 17

H H

H

H

H

H13 17

H H

5-gonan 5-gonan

Beberapa penamaan senyawa steroid

05/14/23NPC-S2-2012 42

Skeleton hidrokarbon tetrasiklik yang mempunyai gugus metil pada atom C-10 , tetapi tanpa gugus metil pada atom C-13 dan tanpa rantai samping pada atom C-17 disebut senyawa estran

CH3

H

H

H13 17

H H

CH3

H

H

H13 17

H H

5-estran 5-estran

05/14/23NPC-S2-2012 43

Skeleton hidrokarbon tetrasiklik yang mempunyai gugus metil pada atom C-10 dan C-13 dan tanpa rantai samping pada atom C-17 disebut senyawa androstan

CH3

H

CH3

H13 17

H H

CH3

H

CH3

H13 17

H H

5-androstan 5-androstan

Senyawa androstan terbagi menjadi

44

Hidrokarbon dengan rantai samping pada atom C-17

Konfigurasi seri 5 seri 5-pregnan 5-pregnan

20R 5-kolan (cholane) 5-kolan

20R 5-kolestan 5-kolestan

H3C

17

20

21

CH3H

H3C

17

20

21

CH3

CH3H3CH

17

20

21

CH3 H

CH3R

H

H

H H

CH3 H

CH3R

H

H H

H

NPC-S2-2012

45

Konfigurasi seri 5 seri 520R,24S 5-ergostan 5-ergostan

20R,24R 5-kampestan 5-kampestan

20R, 24S-poriferastan 5-poriferastan

20R, 24R 5-stigmastan 5-stigmastan

20S,22R,23R.24R 5-gorgostan 5-gorgostan

24

CH3

CH3H3CH H

CH3

17

20

21

21

20

17CH3

CH3H3CH H

CH3

24

21

20

17CH3

CH3H3CH H CH3H

24

21

20

17CH3

CH3H3CH H CH3

24

24

CH3

CH3H3CH H3C H

17

20

21

NPC-S2-2012

46

Senyawa NitrogenSenyawa nitrogen adalah senyawa kimia yang mengandung unsur nitrogen terdiri dari senyawa alkaloid, asam amino, protein, asam nukleat, porfirin, pteridin)

A. Alkaloid Senyawa basa organik yang mengandung atom nitrogen pada cincin heterosikliknya

Klasifikasi alkaloid menurut Hegnauer1. Alkaloid sejati (mengandung atom nitrogen pada cincin heterosiklik,

diturunkan dari asam amino, mempunyai sifat toksik)2. Protoalkaloid (atom nitrogen tidak membentuk cincin heterosiklik,

diturunkan dari asam amino)3. Pseudoalkaloid (alkaloid yang tidak diturunkan dari asam amino

sebagai prekursornya)

N

NHO

CH3O

kuinin

CH3O

CH3O

CH3O

CH2CH2NH2

meskalina

N

N N

N

O

O

CH3H3C

CH3kafein

NPC-S2-2012

47

Beberapa uji kualitatif untuk senyawa kimia alkaloid :

1. Reaksi Dragendorff (senyawa yang mempunyai unsur nitrogen)

2. Reaksi Ehrlich (alkaloid indol)3. Reaksi Marquis (alkaloid morphine, papaperine)4. Reaksi Freeman (alkaloid trophan, ephedrin)5. Reaksi Vitali (alkaloid trophan, ephedrin)

NPC-S2-2012

48

Klasifikasi Alkaloid :1. Alkaloid piridin (nikotin, anabasin, asam nikotinat)

2. Alkaloid piperidin (pelletierin, arekolin, lobelin, coniin)

3. Alkaloid indolizidin (sekurinin)

4. Alkaloid kuinolizidin (matrin, oksimatrin, spartein)

N

piridin N

NCH3 N

NCH3

(-)-nikotin (-)-anabasinN

COOH

N

CH2OHHOH2C OH

CH3asam nikotinat piridoksin

NH

piperidinNH CH3

OH

COOCH3

NCH3

CH3

N

OHO

NH CH3

H

(-)-pelletierinarekolin

lobelin (-)-koniin

N

indolizidinN

O

O

H

sekurinin

N

kuinolizidin N

N

H

H

H

H

O

N

N

H

H

H

H

O

O(+)-matrin

(+)-oksimatrin

NPC-S2-2012

49

6. Alkaloid penetilamin (epedrin, d-pseudoepedrin, meskalin)

7. Alkaloid isokuinolin

7.1. Alkaloid benzilisokuinolin

5. Alkaloid tropan (tropan, tropin, ekgonin)

5.1. Alkaloid tropin 5.2. Alkaloid ecgonin

N CH3 N CH3 N CH3

NCH3

NCH3

OH

NCH3

OH

COOHtropan tropinecgonin

N CH3 OOC CHCH2OH

atropin

N CH3 OOCO

H H

H H

CH

HOH2Cskopolamin

N CH3

H

H

OOC

COOCH3

kokain

NH2

fenetilamin

CH

OHC CH3H

NHCH3

efedrin efedrin

C CNHCH3

OHHCH3

N N

isokuinolin

benzilisokuinolin

N

OCH3

OCH3

CH3O

CH3O

papaverinNPC-S2-2012

50

7.2. Alkaloid bis-benzilisokuinolin

7.3. Alkaloid aporfin

N

CH3O

CH3O

HCH3

O

CH3 H

O

ONO

ceparantin

O

O

N

N

O

HCH3

OCH3

CH3H

OCH3

trilobin

N

O

OHO

CH3O

HCH3

N

CH3O

HOHO

CH3O

H

CH3

CH3

magnoflorin bulbokapnin

7.4. Alkaloid berberin

7.5. Alkaloid kriptopin

N+

OO

OCH3

CH3OOCH3

OCH3

O

O

N+

berberin

N

O

OO

CH3O

CH3OCH3 N

O

OO

O

OCH3

kriptopin protopin

7.6. Alkaloid morfin

NO

CH3

HO

HO N

O

CH3

HO

H

H

OH

morfin

NO

CH3

CH3COO

CH3COOheroin

NO

CH3

HO

CH3O

kodein

metilasi

asetilasi

NPC-S2-2012

51

7.8. Alkaloid fenantridin

NH

O

HN

CH3O

CH3O

OCH3

CH3

R

emetin, R=CH3cepaelin, R=H

N N

O

O

H

H

HOOH

fenantridin likorin

7.7. Alkaloid emetin

8. Alkaloid kuinolin

N

N

N

HHO

HCH3O

N

HN

HCH=CH2

HOH

CH3O

kuinolinkuinin

9. Alkaloid indol

NH NHN

CH3CH3

NN

OOH

OH

indol bufoteninnigakinon

NPC-S2-2012

52

10. Alkaloid imidazol

NH

N

imidazol

N

N

CH3

OO

H H5H2C

pilokarpin

11. Alkaloid terpenoid11.1. Alkaloid seskuiterpenoid

N

O

H3C

HCH3

NH

CH3

H

OO

H

H3C

nafaridin dendrobin

O

11.2. Alkaloid diterpenoid

OOCCH3

OCH3

OCH3

NRHO

OH

OH

OCH3OCH3

OBz akonitin, R=C2H5mesakonitin, R=CH3

12. Alkaloid steroidOH

O

H

H

H

H

H

galglksilglk

NH

tomatin

13. Alkaloid tropoid

14. Alkaloid purin

N

NN

NH NH

NHN

NH

O

O

N

NN

N

O

O

CH3

H3CCH3

kafeinasantinpurin

O

NHCOCH3CH3O

CH3O

OCH3

CH3O

kolkicinNPC-S2-2012

53

Isolasi piperine dari lada hitam (black pepper, Piper spp.)dan degradasi piperine menjadi asam piperat

O CH2

OCHCHCH

CHCON

Piperine

Lada hitam (10 g)Digiling halus, diekstraksi dengan etanol (150 ml) selama 2 jam, disaring dan diuapkan

Ekstrak etanolTambahkan KOH 10% dalam alkohol (10 ml), diaduk kemudian disaring, dan dibiarkan selama 1 malam

Kristal jarum berwarna kuning,Piperine (0.3 g)

Tambahkan KOH 10% alkohol, direfluks selama 90 menit, diuapkan. Suspensikan dalam dalam air panas. Diasamkam dengan HCl.

Endapan Disaring, dicuci dengan air dingin, rekristalisasi dengan etanol

Kristal berwarna kuning(asam piperat)

KOH/etanol

O CH2

OCHCHCH

CHHOOC

asam piperat

NHpiperidine

+

NPC-S2-2012

54

Asam aminoAsam amino adalah suatu senyawa kristalin yang tidak berwarna, larut dalam air, but sparingly dalam pelarut organik. Merupakan senyawa amfoterik

H3N CHR COOH CHRH3N COO- H2N CHR COO- + H2OH+ OH-

Asam amino diklafikasikan sebagai1. Asam amino alifatik netral (glisin) CH2(NH2)-COOH2. Asam amino alifatik asam (asam aspartat) HOOC-CH2-CH(NH2)-COOH3. Asam amino alifatik basa (lisin) H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COOH4. Asam amino aromatik (fenilalanin) C6H5-CH2-CH(NH2)-COOH 5. Asam amino heterosiklik (triptofan)

6. Asam amino bersulfur (alifatik,netral, metionin) CH3-S(CH2)2CH(NH2)-COOH

CH2CH(NH2)COOH

± 26 asam amino telah dapatdiketahui/diisolasi dari protein secara hidrolisis dengan asam, alkali, dan enzim. Dan ada ± 170 jenis asam amino telah dapat diperoleh dari alam dalam bentuk bebas atau terikat dengan senyawa lain.

NPC-S2-2012

55

Sintesis asam amino1. Aminasi asam-asam a-halogen

RCH2-COOH RCHBr-COOH RCHNH2-COOH + NH4Br

2. Sintesis Stecker

RCHO RCH(OH)CN RCH(NH2)CN RCH(NH2)COOH

3. Reduktive aminasi

RCOCOOH + NH3 R-C(=NH)COOH RCH(NH2)COOH + H2O

4. Sintesis Erlenmeyer azlakton

5. Diastereoisomer Metoda ini didasarkan pada pembentukan garam diastereoisomer dari campuran rasemik dengan basa optis aktif (kuinin, striknin, brusin, kinkonin, kloramfenikol)

Br2 2NH3

KCN H+NH3

NHCOC6H5

CH2COOHC6H5CHO + Ac2O/AcONaC6H5CH C

N

C

OCC6H5

NaOH C6H5CH C COOH

NHCOC6H5

Na/Hg

CHC6H5CH2 COOH

NHCOC6H5

HCl C6H5CH2CH(NH2)COOH + C6H5COOH

(+) B + (dl) A (+) B. (+)A + (+)B. (-) A

NPC-S2-2012

56

Analisis asam amino Analisis GC dan analisis KLT

10 mg (simplisia)Suspensikan dalam 20 ml amilalkohol, dijenuhkan dgn as. hidrobromat anhidrat, dipanaskan pada penangas minyak (165 oC) hingga ½ bagian alkohol hilang dan diuapkan

Ester asam amino hidrobromida

Lar. berbentuk sirup

+ kan dengan 8 ml asam asetat anhidrat, dibiarkan pada suhu 25 oC selama 5 menit, kemudian diuapkan

Tambahkan 1-5 ml amilalkohol atau benzen

NPC-S2-2012

Preparat

Siap untuk analisis (KLT, GC)

05/14/23NPC-S2-2012 57

Rf asam amino (analisis KLT) (air-EtOH-as. asetat = 1 : 5 : 0,5). Spray Ninhidrin Asam amino warna RfAsam aspartat violet 0,11Glisin pink 0,31A-alanin pink 0,45Isoleucin pink 0,70Tirosin pink 0,73

As amino Rt (m)

As amino Rt (m)

A-alanin 14 Glisin 24Valin 16 -alanin 26as. -butirat

17 As-b-butirat 28

Isoleucin 19 Prolin 29Norvalin 20 As.g-butirat 32Leucin 22 Ornitrin 33norleucin 23 treonin 35

As amino Rt (m)

Serin 39Fenilalanin 60As. aspartat 84As. glutamat 102Tirosin 132

Retensi waktu (Rt) analisis GC untuk asam amino

58

PeptidaPeptida adalah poliamida asam amino yang mempunyai rumus sebagai

O

NHNH

R

HO

Senyawa peptida mempunyai aktivitas biologis dan banyak terdapat di alam, diantaranya tripeptidaglutamin (dalam khamir).

ProteinSemua kehidupan mengandung sejumlah besar protein yg berbeda.Perbedaannya adalah susunan/urutan asam amino, kandungan non asam amino,Bobot molekul, korformasinya.Contoh : albumin

globulinglutelinhiston, dll NPC-S2-2012

59

Asam NukleatSuatu senyawa polimer yang menagndung posfat, empat basa nitrogen dan sebuah gula pentosa (DNA) yaitu deoksiribosa (DNA) atau ribosa (RNA)

DNA mengandung 2 basa pirimidin (sitosin dan timin) dan 2 basa purin(adenin dan guanin)RNA mempunyai basa yang sama, kecuali timin diganti dengan urasil

Basa pirimidin

N

NH

HH

H12

N

N

H

HHO

NH3

sitosin

N

N H

OHCH3

HOtiamin

N

N

H

H

OH

HOurasil

Basa purin

21N

NH

H

NH

NH

6 7N

NH NH

NH

NH3

N

N NH

NH

OH

H3Nadenin guanin

Gula pentosa

O

HOH

H H

OH

OH

H

HOH3C1'

2'

5' 5'

2'

1'O

HOH

H HOH

H

HOH3C

H-D-ribofuranosa -D-2-deoksiribofuranosa

NPC-S2-2012

60

Nukleosida adalah kombinasi 2 atau lebih asam amino melalui ikatan

-N-glikosidik

Basa nukleosida nukleotida

Adenin adenosin asam adenilatGuanin guanosin asam guanilatUrasil uridin asam uridilatSitosin sitidin asam sitidilatTiamin tiamidin asam tiamidila

N

NH

NH

NH3

N

H

O

HH

OH OH

HHOH3C

adenosin

N

N

H

H

O

O

H

O

HH

OH OH

HHOH3C

uridin

NPC-S2-2012

61

O

OP O-O

HN N

NH

O

O

OPO

O-O

C O

OP-O O

NN

NH H

HO

CH2

O

NHH

O

O

NHN

NN

N

N

O CH2

O

OPO

O-O

CH2H2

timin

sitosin guanin

adenin

Struktur dasar asam deoksiribonukleat

NPC-S2-2012

62

PA

PG

PC

PT

PA

PT

P

A

G

C

T

A

T

Cara singkat untuk menunjukkan urutan basa dari suatu asam nukleat

DNA terdapat dalam inti sel, hanya sejumlah kecil ada di dalam mitokondria dan kloroplas. Fungsi DNA adalah sebagai gudang penyimpan bahan informasi genetik dan sintesis protein di dalam sel.RNA tersebar di seluruh bagian sel, sebagian besar RNA berada di dalam sitoplasma. Ada 3 jenis RNA yaitu mRNA, mRNA, dan tRNA yang mempunyai fungsi berbeda-beda.

OCH2

O

HH H

O

basa

H

OH

P OHO

P OHO

CH2

OH

O

H

OH

basa

H

PO OHO

Bagian dari molekul RNA

(A)

(G)

(C)

HH

O OH

H

basa

H

PO

OHO

CH2

H

O

OP O-O

HN N

NH

O

O

OPO

O-O

C O

OP-O O

NN

NH H

HO

CH2

O

NHH

O

O

NHN

NN

N

N

O CH2

O

OPO

O-O

CH2H2

tiamin

sitosin guanin

adenin

Pasangan-pasangan basa-basa yang dihubungkanmelalui ikatan hidrogen pada DNA

NPC-S2-2012

63

PorfirinSenyawa porfirin banyak terdistribusi secara luas pada hewan dan tumbuhan. Senyawa yang paling dikenal adalah 1. Hemoglobin (zat pewarna di dalam darah, yang berperan dalam reaksi

oksidasi)2. Klorofil (zat warna pada tumbuhan hijau, yang berperan sebagai suatu

intermediat dalam reduksi proses fotosintetik karbondioksida menjadi karbohidrat)

3. Sitokrom (suatu zat pereduksi enzim, yang berperan sebagai promotor respirasi selular)

Inti senyawa porfirin adalah tetrapirol siklik

NNH

N HN

12

3 4

9

11

1417

20

NPC-S2-2012

64

NH

HC

HC

HN

CH

N

CH

H

H H

HH

H H

H

N

A B

CD

12 3

4

567

8

HC

HC

CH

N

CH

N

HC

CH2

CH3

CH CH2

CH3

CH2

CH2

COOH

H2C

CH2

COOH

H3C

H3CN

N

porfirin

Heme

Fe

Mg Mg

Klorofil a Klorofil b

CH2

CH2CH3

CH3H3C

CHN

CHN

NN

OCOOCH3

CH2CH2COOC20H39

H3C CH3

CH2

CH2CH3H3C

CHN

CHN

NN

OCOOCH3

CH2CH2COOC20H39

H3C CH3

CHO

NPC-S2-2012

65

HC

HC

CH

N

CH

N

HC

CH2

CH3

CH CH2

CH3

CH2

CH2

COOH

H2C

CH2

COOH

H3C

H3CN

N

FeCl

Hemin

Isolasi senyawa hemin dari darah1 bagian volume darah

Distirer dengan pelarut pengekstraksi (Stronsium klorida hexahidrat 2%/dalam asetat glasial dan aseton = 1:3) dengan perbandingan 1 : 12 hingga merata. Campuran dibiarkan selama 20-30 menit, disaring dengan kertas saring secara gravitas

Residu Filtrat Dicuci dgn pelarut pengekstraksi

Filtrat Gabungan Dipanaskan hingga 100 oC, kmdn dibiarkan hingga dingin pada suhu kamar, sentrifugasi, dicuci dengan as. asetat 50%, air, etanol dan eter

Hemin

Fe/HCOOH

Protoporfirin

H2/Pd dalam HCOOH

mesoporfirin

NPC-S2-2012

66

PteridinPteridin adalah suatu pigmen yang dijumpai pada sayap insektisida dan juga terdapat di dalam bagian kulit dan mata ikan. Rumus kimia dari senyawa pteridin adalah kombinasi dari cincin pirazin dan cincin pirimidin

N

N N

N

1

5 6

HN

N N

NO

O

H2N

N

N N

NO

OH2N N

O

OH2N

ONH

NH

NH

Xantopterin isoxantopterin leucopterinN

O

H2N

ONH

NH

NH

COH

C CH2OHOH

eriptropterin

Xantopterin, isoxantopterin, leucopterin dan eriptopterin dapat diisolasi dari pigmen kaupu-kupu, dan juga dapat diperoleh air seni manusia, ginjal, hati dan pankreas

NPC-S2-2012

05/14/23NPC-S2-2012 67

Isolasi pteridin dari serangga buah (Drosophila melanogaster)

200 g serbuk seranggaDimaserasi di dalam etanol selama 1 malam, lakukan 3 kali. Diuapkan, kemudian dikromatografi kolom (selulosa, porpanol-amonium asetat 1% = 1 : 1; butanol-asam asetat-air = 20 : 3 : 3)

Isosepiapterin, sepiapterin, riboflavin

N

N NH

NC

C

H2N

OH

CH3OH

OH

sepiapterin

isosepiapterin

N

N NH

N C

H2N

OHOH

CH2 CH3