UAS KIMIA BAHAN ALAM

UJIAN AKHIR SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

DOSEN PENGAMPU :    Dr. SYAMSYRIZAL, M.Si

NAMA                       :    VIVIE ARIESTA RIANTI

NIM                           :    A1C111031

WAKTU                     :   17-31 DESEMBER 2013

1.      Temukan dua senyawa alkaloid yang berisomer satu sama lain. Tuliskan struktur lengkap dan sumber referensi darimana kedua senyawa tersebut ditemukan .

Jawab:

Senyawa alkaloid yang saling berisomer satu sama lain adalah teobromin dan teofilin. Kedua senyawa ini termasuk golongan purin. Teobromina atau xanteosa adalah zat kimia dari kelompok alkaloid. Teobromin ada di tumbuhan kakao. Secara kimiawi, teobromin amat mirip dengan kafein. Karena kakao digunakan untuk membuat cokelat, senyawa ini juga ada pada coklat. Meski bernama teobromina, tidak ada bromin yang terkandung di dalamnya — teobromina berasal dari Theobroma, nama genus dari pohon kakao, (yang berasal dari bahasa Yunani theo ("Dewa") dan brosi ("makanan"), artinya "makanan para dewa") dengan akhiran -ina yang diberikan pada alkaloid dan senyawa basa lain yang mengandung nitrogen.

Teobromina adalah bubuk yang  tak larut dalam air, berbentuk kristal, dan pahit. Warnanya bisa disebut putih ataupun tak berwarna. Teobromina memiliki efek yang serupa dengan kafein meskipun efeknya lebih kecil, membuatnya menjadi homolog. Teobromina adalah isomer teofilina sebagaimana paraxantina. Teobromina dikategorikan sebagai dimetil xantina, yang artinya senyawa ini masuk dalam golonganpurin yaitu xantina dengan 2 gugus metil.  Teobromina pertama kali diisolasi dari bibit pohon kakao pada tahun 1878 dan segera setelah itu disintesis dari xantina oleh Hermann Emil Fischer. Berikut struktur dari teobromin :

http://id.wikipedia.org/wiki/Teobromina

Teofilin merupakan obat asma yang sering digunakan baik secara sendirimaupun kombinasi. Teofilin merupakan alkaloid xantin yang termetilasi. Teofilin merupakan serbuk hablur putih tidak berbau pahit mantap diudara, larut dalam ± 120 bagian etanol (95%) mudah larut dalam larutan alkalin hidroksida dan dalam ammonium encer . Berikut stuktur dari teofilin :

http://fatimahaja.blogspot.com/2010/11/teofiin.html

2.    a) Usulkan teknik isolasi dan pemurnian kedua senyawa yang berisomer tersebut. b) Jelaskan alasan dan pemilihan pelarut untuk ekstraksi, pemunian atau isolasi tersebut.

Jawab :

a.  Teknik Isolasi dan Pemurnian Teobromin 

a.         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.

b.        Aduk campuran dengan batang pengaduk dan panaskan dalam heating mantle hinggakering. Biasanya memakan waktu 1 jam.

c.         Setelah kering tambahkan 170 mL metilena klorida dan panaskan di bawah reflux selama30 menit.

d.        Saring menggunakan corong pemisah Buchner.

e.         Keringkan larutan hasil pemisahan.

f.         Gerus hasil pengeringan dan masukkan dalam round flask, tambahkan 170 mL metilenaklorida dan panaskan selama 30 menit.

g.         Saring lagi menggunakan corong pemisah Buchner.

h.        Keringkan kembali dengan MgSO4

i.          Saring melalui corong yang diberi plug kapas untuk menyaring MgSO4

j.          Pindahkan fraksi hasil ke dalam round flask lain yang bersih dan kering (round flask 100mL) dan pekatkan hingga 10 mL

k.        Pindahkan ke dalam beaker dan cuci secara hati-hati dengan kloroform, dan masukkan juga ke dalam beaker.

l.          Tambahkan 45 mL eter dan biarkan terjadi proses kristalisasi untuk memperoleh kristalmikro. Kemudian cuci pada corong Buchner 5 kali dengan 10 mL eter.

m.      Hasilnya diperoleh 0.15 g teobromin.

n.        KLT

1.    Menggunakan fase diam SiO2 dan fase gerak kloroform : methanol (9:1)

2.    Noda teobromin visible pada sinar UV, tandai dengan pensil.

3.    Rendam plat KLT dalam reagen yang terdiri dari I2 (1 g)  KI  (2 g) dalam  EtOH  (100mL).

4.    Setelah pengeringan, gunakan tang rendam plat dalam campuran HCl 25% danEtOH (1:1).

5.    Noda teobromin akan berubah menjadi kebiruan.

Teknik Isolasi dan Pemurnian Teofilin

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.

Analisis Kuantitatif Teofilin dengan Metode KCKT

Metode referensi untuk kuantifikasi teofilin adalah KCKT dengan detektor UV pada λ 280 nm, kolom C₈, laju alir 1.0 mL/menit, dan volume injeksi 10 μL (modifikasi USP 2003). Modifikasi dilakukan dalam hal kolom, kolom C₁₈ diganti dengan C₈ karena C₁₈ tidak tersedia di laboratorium.

Preparasi fase gerak

Larutan penyangga dibuat dengan melarutkan natrium asetat sebanyak 1.36 g dalam 100 mL air bebas ion di dalam labu takar 1000 mL, kemudian dikocok sampai larut sempurna, lalu ditambah 5 mL asam asetat glasial dan diencerkan dengan air bebas ion sampai tanda tera.

Asetonitril sebanyak 70 mL dalam labu takar 1000 mL diencerkan dengan larutan penyangga sampai tanda tera dan digunakan sebagai fase gerak.

Preparasi contoh dan larutan standar

Larutan stok standar teofilin 2000 ppm dibuat dengan melarutkan 0.2 g standar dalam fase gerak dalam labu takar 100 mL kemudian diencerkan hingga konsentrasi standar 500, 1000, dan 1500 ppm. Contoh dilarutkan dalam fase gerak hingga konsentrasinya 800 ppm dalam labu takar 100 mL, kemudian dianalisis dengan menggunakan KCKT.

b. Alasan Pemilihan Pelarut dalam Teknik Isolasi Teobromin dan Teofilin

Pada Isolasi teobromin maupun teofilin yang saya dapatkan dari berbagai sumber yaitu isolasinya sama-sama menggunakan pelarut methanol. Menurut saya alasan dipakainya methanol adalah karena teobromin dan teofilin yan gmerupakan golongan purin adalah termasuk senyawa yang non polar, sehingga memang diperlukan pelarut yang non polar dan kriterianya juga harus sama agar mampu mengektraksi senyawa tersebut dan memisahkannya dari zat-zat lain yang juga ikut terkandung dalam bahan alam yang dianalisis.

3.  Usulkan tahap-tahap biosintesis kedua senyawa tersebut dengan reaksi-reaksi kimia organik. Jelaskan dasar referensinya.

Pada dasarnya jalur biosintesis terdiri dari empat proses yang terdiri dari tiga proses metilasi dan satu proses reaksi nukleosid. Kerangka dari senyawa xantin diturunkan dari nukleosid purin. Proses awal dari biosintesis kafein adalah proses metilasi dari Xanthosine oleh SAM yang tergantung pada enzim N-metiltransferase. Jalur umum dalam biosintesis kafein adalah 7-methylxantosine → 7-metilxantin → teobromin → kafein. Jalur biosintesis pada dasarnya ini sama dengan bentuk alkaloid purin lainnya, seperti pada mate (Ilex paraguarisensis) dan kakao (Theobroma cacao).

Biosintesis dari teobromin dilakukan dengan tiga cara, antara lain :

a) AMP → IMP → XMP → xanthosine → 7-methylxanthosine → 7-metilsantin → teobromin.

b) GMP → guanosin → xanthosine → 7-methylxanthosine → 7-metilsantin → teobromin.

c) Santin → 3-metilsantin → teobromin

http://www.scribd.com/doc/194155161/Makalah-Alkaloid

Biosintesis dari teofilin

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

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

4.  Tentukan bagaimana cara mengelusidasi struktur lengkap kedua senyawa tersebut.

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 kedua senyawa ini dapat di elusidasi menggunakan metode Spektrofotometri Derivat UltraViolet (SDUV) dan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT). Metode SDUV dapat digunakan untuk menganalisis kadar dari teofilin didalam contoh sampel farmasi dengan tingkat sensitivitas dan ketelitian yang baik, namun dari segi keakuratan dari metode SDUV sebenarnya kurang memuaskan. Sama halnya dengan metode SDUV, teknik KCKT fase terbalik dengan kolom C8 dan fase gerak asetonitril serta larutan penyangga cocok digunakan untuk analisis senyawa teofilin yagn sifatnya polar. Kondisi KCKT yang digunakan sudah sesuai namun kolom yang seharusnya C18 diganti dengan C8. Kolom C18 dan C8 ini sebenarnya tidak jauh berbeda, hanya C18 ini lebih bersifat non polar dibandingkan dengan C8. Waktu retensi teofilin (waktu yang diperlukan teofilin untuk tinggal di dalam kolom dalam proses pemisahan senyawa) yatu ± 9 menit.