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.

Jawaban :

•         Kereaktifan struktur atau gugus fungsinya menentukan potensi aktif suatu senyawa bahan alam menjadi suatu senyawa unggul dan aktifitas biologis tinggi. Contohnya pada senyawa alkaloid yang mengandung banyak atom N, disini berpengaruh terhadap kereaktifan biologisnya, misalnya dalam aktifitas detoksifikasi (racun). Untuk itu alkaloid  dapat dimodifikasi strukturnya, yaitu dengan reaksi alkilasi. Alkalisasi merupakan salah satu metode modifikasi permukaan serat untuk memperbaiki sifat antar muka komposit berpenguat serat alam. Misalnya pada alkaloid dengan fungsi sebagai senyawa racun yg melindungi tumbuhan dari serangga & herbivora, dilakukan reaksi alkalisasi sehingga strukturnya lebih reaktif sehingga menjadi senyawa yang memiliki potensi aktifitas biologis lebih tinggi. Ini cara yang dilakukan jika kondisinya non enzimatik, namun jika kondisi enzimatik, makan suatu senyawa bahan alam mempunyai potensi aktif menjadi senyawa unggul yang memiliki aktifitas biologis tinggi yaitu dengan pengaktifan gugus-gugus tidak aktif dengan beberapa enzim yang sensistif terhadap reaksi yang berlangsung tersebut.

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

Jawaban :

Potensi biologis tinggi pada senyawa bahan alam, ide awalnya adalah dikarenakan dengan adanya tuntutan zaman dan kebutuhan manusia, maka peneliti menemukan senyawa bahan alam yang berpotensi tinggi sebagai senyawa metbolit sekunder dan primer diantaranya seperti, obat-obatan, zat pewarna, cat, dan racun serta aroma seperti pada parfum dan minyak sintetis lainnya. Namun dikarenakan senyawa bahan alam ini biasa di peroleh dari hewan dan  tumbuhan,maka senyawa-senyawa ini sangat terbatas di alam dan kenyataannya tingkat kebutuhan akan senyawa itu semakin besar. Maka, dilakukanlah oleh peneliti yang memiliki ide untik men-sintesis senyawa bahan alam di laboratorium sebagai untuk menyikapi keterbatasan senyawa yang ada di alam tersebut. Alam ini diciptakan dalam tingkat kekompleksan yang sangat tinggi. Kita tidak akan menemukan unsur atau senyawa yang berdiri sendiri, dalam artian tidak bercampur dengan senyawa lain. Untuk beberapa keperluan seperti sintesis senyawa kimia diperlukan bahan baku senyawa kimia dalam keadaan murni. Oleh karena itu proses pemisahan sangat dibutuhkan dalam hal ini. Proses pemisahan biasa digunakan untuk mendapatkan dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu campuran, bisa dari senyawa kimia maupun bahan alam. Di alam, jarang sekali ditemukan bahan alami yang benar-benar murni. Biasanya, masih berupa campuran dari beberapa zat. Untuk mendapatkan hasil yang murni dari bahan alam maupun dari bahan kimia (sintesis) dilakukanlah teknik pemisahan. Teknik pemisahan merupakan suatu cara yang digunakan untuk memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau sekelompok senyawa yang tidak murni dengan berbagai Teknik pemisahan hingga dihasilkan sebuah produk yang murni. Teknik pemisahan adalah cara memisahkan atau memurnikan suatu senyawa dari zat aktifnya. Teknik ini antara lain adalah : ekstraksi, maserasi, perkolas, sokletasi.

Sedangkan cara lain adalah dengan reaksi biosintesis senyawa bahan alam, sengan mempelajari lebih jauh tenteng struktur dan sifat-sifat gugus fungsi pada struktur tersebut, dan mekanisme reaksi yang khas sering terjadi pada senyawa yang dimaksud, dan enzim-enzim yang sensitif terlibat dalam reaksi. Sehingga terjadi suatu modified reaction yang mampu menghasilkan senyawa bahan alam yang berpotensi tinggi dan bermanfaat dalam memenuhi kebutuhan manusia.

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.

Jawaban :

Kaidah memilih pelarut untuk isolasi dan purifikasi suatu senyawa bahan alam adalah  berdasarkan sifat kimia atau kereaktifan bahan alam terhadap  pereaksi tertentu. Seperti yang diketahui bahwa bahan alam diisolasi melalui reaksi kimia dan dipisahkan dari senyawa lain yang tidak bereaksi.

Pelarut memenuhi beberapa fungsi dalam reaksi kimia, dimana pelarut melarutkan reaktan dan reagen agar keduanya bercampur, sehingga hal ini akan memudahkan penggabungan antara reaktan dan reagen yang seharusnya terjadi agar dapat merubah reaktan menjadi produk. Pelarut juga bertindak sebagai kontrol suhu, salah satunya untuk meningkatkan energi dari tubrukan partikel sehingga partikel-partikel tersebut dapat bereaksi lebih cepat, atau untuk menyerap panas yang dihasilkan selama reaksi eksotermik.

Pada umumnya pelarut yang baik mempunyai kriteria sebagai berikut :

1. Pelarut harus tidak reaktif (inert) terhadap kondisi reaksi.

2. Pelarut harus dapat melarutkan reaktan dan reagen.

3. Pelarut harus memiliki titik didih yang tepat.

4. Pelarut harus mudah dihilangkan pada saat akhir dari reaksi.

Kriteria kedua adalah dengan menggunakan prinsip like dissolves like, dimana reaktan yang nonpolar akan larut dalam pelarut nonpolar sedangkan reaktan yang polar akan larut pada pelarut polar. Dalam hal ini juga terdapat tiga ukuran yang dapat menunjukkan kepolaran dari suatu pelarut yaitu :

a. momen dipol

b. konstanta dielektrik

c. kelarutannya dengan air

Molekul dari pelarut dengan momen dipol yang besar dan konsanta dielektrik yang tinggi termasuk polar. Sedangkan molekul dari pelarut yang memilki momen dipol yang kecil dan konstanta dielektrik rendah diklasifikasikan sebagai nonpolar. Sedangkan secara operasional, pelarut yang larut dengan air termasuk polar, sedangkan pelarut yang tidak larut dalam air termasuk nonpolar. Nilai momen dipol dan panjang dipol beberapa senyawa yang umum ditunjukkan pada Tabel di bawah.

Daftar Nilai Momen Dipol dan Panjang Dipol Beberapa Senyawa Umum

Nama Senyawa	Kondisi	Momen Dipol (1030·p/(C·m))	Panjang Dipol (lp/pm)
Acetic acid	b	3.3 to 5.0	21 to 31
Acetone	l	10.0	62
Benzene	l	0	0
Ethanol	b	5.7	35
Ethyl acetate	b	6.2	39
Ethylene glycol	b	6.7	42
Ethyl ether	b	4.2	26
Hexane	l	0	0
Methanol	b	5.5	34
Water	l	6.7 to 10.0	42 to 62
Water	g	6.2	39

Keterangan :  kondisi setiap senyawa diatas, dimana pengukuran dilakukan, ditandai dengan simbol; b, substansi dalam larutan benzene; g, substansi sebagai gas; l, substansi sebagai cairan. Panjang dipol l_p adalah sama dengan p/e dimana p adalah momen dipol dan e adalah nilai dari proton.

Kandungan bahan alam :

1.      Alkaloid

Kafein dalam teh

Kadar kafein dalam teh berkisar antara 2-5%. Kandungan teh hitam adalah

kafein 2,5%, teobromium 0,17%, teofilum 0,013%, adenin 0,014% dan

sangat sedikit guanin dan xantin. Teh juga mengandung tanin yang dapat

terhidrolisis dan yang tidak dapat terhidrolisis. Bila tanin terisolasi ke dalam

air panas akan terhidrolisis dan menghasilkan asam galat

Sifat kafein :

- larut dalam air panas dan dalam kloroform

- titikleleh: 238oC

Sifat asam galat :

- bereaksi dengan basa membentuk garam yang larut dalam air

- bereaksi dengan ion logam berat dan membentuk endapan

2.      Flavonoid

Tanaman ketapang (Terminalia catappa L) telah diteliti terhadap flavonoid yang bersifat semi polar dalam tanaman. Penelitian ini bertujuan mengisolasi dan mengidentifikasi flavonoid dalam ekstrak kloroform dari daun ketapang. Senyawa flavonoid yang akan diisolasi adalah flavonoid aglikon yang bersifat semi polar. Isolasi dan pemisahan senyawa flavonoid dilakukan dengan metode kromatografi kolom vakum dengan pelarut kloroform-etil asetat (2 : 1). Alasan penggunaan kloroform adalah karena golongansenyawa ini paling larut baik didalam pelarut ini dan yang paling prinsipil adalahtidak mengandung molekul air. Jika dalam larutan uji terdapat molekul air makaasam asetat anhidrat akan berubah menjadi asam asetat sebelum reaksi berjalandan turunan asetil tidak akan terbentuk

3.      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-heksan-air (1:1).

4.      Terpenoid

Pelarut pada isolasi dan purifikasi minyak atsiri

Prinsip dari ekstraksi ini adalah melarutkan minyak atisiri yang terdapat dalam simplisia dengan pelarut organik yang mudah menguap.  Simplisia diekstraksi dengan plarut yang cocok dalam suatu ekstraktor pada suhu kamar, kemudian pelarut diuapkan dengan tekanan yang dikurangi.  Pelarut yang paling banyak digunakan adalah eter minyak tanah.  Alkohol tidak baik digunakan karena alkohol melarutkan air yang terdapat dalam tanaman.

Pemurnian concrete (pelarut + minyak atsiri) ini dilakukan dengan  melarutkan dalam alcohol, diambil fase alcohol.  Fase alcohol ini didinginkan 0^oC, diperoleh minyak atsiri dalam alcohol dan lilin.    Dilakukan penyaringan terhadap campuran ini, diambil fase minyak atsiri dalam alkohol.  Untuk memisahkan alkohol dan minyak atsiri, dilakukan penyulingan pada tekanan dan suhu rendah, akan diperoleh alkohol dan minyak atsiri murni

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

Jawaban :

Penentuan struktur suatu senyawa organik adalah dengan menggunakan teknik spektroskopi. NMR (Nuclear magnetic resonance) khususnya adalah metoda yang sangat unggul dibanding metoda-metoda yang lain. Seperti FTIR, UV, resonansi magnetic nuklir dan spektroskopi massa.

Untuk Infa Merah sendiri untuk dapat mengabsorbsi, molekul harus memiliki perubahan momen dipole sebagai sebagai akibat dari vibrasi. Berarti radiasi medan listrik yang berubah-ubah akan berinteraksi dengan molekul dan akan menyebabkan perubahan amplitudo salah satu gerakan molekul.

Daerah radiasi spektroskopi IR berkisar pada bilangan gelombang 12800-10 cm^-4, atau panjang gelombang 0,78-1000 µm. umummya daerah radiasi IR terbagi dalam daerah :

Dekat   à12800-4000 cm^-1, 3,8-1,2x10¹⁴ Hz, 0,78-2,5 µm

Tengah à4000-200 cm^-1, 0,012-6x10⁴ Hz, 2,5-50 µm

Jauh     à 200-10 cm^-1, 60-3 x 10¹¹ Hz, 50-1000 µm

Misalnya dalam penentuan senyawa kafein, dapat dilakukan dengan spektroskopi inframerah. Menggunakan alat yang memiliki bagan sebagai berikut :

Sehingga dihasilkan data berikut  sepaerti spektrum diatas:

 Menggunakan metode spektroskopi FTIR, menentukan struktur kafein dari sampel yaitu dengan menganalisis data beberapa gugus fungsi dan membandingkannya dengan spektrum IR dari kafein standar. Memalui hasil spektroskopi senyawa kafein dapat diketahui strukturnya dengan menyesuaikan daerah puncak-puncak keraktifan gugus fungsi dari struktur kafeinb tersebut.Metode lainnya adalah  dengan uji titik leleh campuran, penggunaan turunan padatan, perbandingan sifat fisik, serta reaksi kualitatif.