ISOLASI DAN IDENTIFIKASI GERANIOL DARI MINYAK DAUN SEREH

Minyak sereh dapat diisolasi dari daun sereh wangi menggunakan metode destilasi uap. Destilat minyak sereh diekstraksi dengan eter untuk memisahkannya dari air. Untuk meningkatkan kandungan geraniolnya, minyak sereh dihidrolisis dengan larutan NaOH dalam etanol selama 1 jam untuk menghidrolisis geranil asetat menjadi geraniol. Identifikasi senyawa geraniol dilakukan dengan menggunakan kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS).

Daun sereh wangi seberat 10 kg menghasilkan minyak sereh sebanyak 42,5 mL (0,373%) dengan warna kuning bening mengkilat bau khas sereh dan memiliki indeks bias sebesar 1,4755. Data kromatogram GC minyak sereh menunjukkan kandungan geraniol sebanyak 65,34%. Pengkayaan geraniol menggunakan larutan NaOH dalam etanol mengakibatkan terjadinya reaksi hidrolisis geranil asetat menjadi geraniol yang meningkatkan kandungan geraniol menjadi 81,96%.

UJIAN MID SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM

Mata Kuliah    : 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 )

Jawaban anda di posting diblog masing – masing. Ujian ini open book. Bilamana ditemukan anda mencontek jawaban teman anda maka anda dipastikan GAGAL dari mata kuliah ini.
 
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.
2. Jelaskan bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam yang memiliki potensi biologis tinggi dan prospektif untuk kemaslahatan makhluk hidup dapat disintesis di laboratorium.
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.
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

1. Menurut saya, cara mengubah suatu senyawa bahan alam yang tidak punya potensi ( tidak aktif ) dapat dibuat menjadi senyawa unggul yang memiliki potensi aktifitas biologis tinggi yaitu dengan mengisolasi senyawa yang terdapat dalam simplisia tumbuhan. Salah satu contohnya tumbuhan yang mengandung obat, Isolasi tersebut dapat dilakukan dengan cara ekstraksi. Tujuan ekstraksi adalah untuk menarik semua komponen kimia yang terdapat dalam simplisia.  Isolasi bahan alam dilakukan berdasarkan sifat bahan alam tersebut dan dapat di isolasi secara kimia, isolasi cara ini berdasarkan sifat kimia atau kereaktifan bahan alam terhadap pereaksi tertentu. Bahan alam diisolasi melalui reaksi kimia dan dipisahkan dari senyawa lain yang tidak bereaksi.
 
2. Senyawa bahan alam yang memiliki potensi biologis tinggi dan prospektif untuk kemaslahatan makhluk hidup dapat disintesis di laboratorium yaitu dengan cara melakukan penelitian terhadap tumbuh-tumbuhan yang mengandung senyawa yang dapat dimanfaatkan sebagai obat-obatan. Kemudian diisolasi senyawa bahan alam yang terkandung dalam tumbuhan di laboratorium. Untuk melakukan isolasi, kita terlebih dahulu mengetahui bagaimana struktur dari senyawa itu sendiri. Pada tumbuhan banyak mengandung senyawa bahan alam metabolit sekunder seperti alkaloid, flavonoid, steroid / terpenoid dan lain – lain. Senyawa-senyawa metabolit sekunder yang telah berhasil diisolasi oleh manusia selanjutnya didayagunakan sebagai bahan obat seperti morfin sebagai obat nyeri, kuinin sebagai obat malaria, reserpin sebagai obat penyakit tekanan darah tinggi dan vinkristin serta vinblastin sebagai obat kanker.
 
3. Kaidah-kaidah pokok dalam memilih pelarut untuk isolasi dan purifikasi suatu senyawa bahan alam yaitu:
·         Pelarut harus dapat melarutkan reaktan dan reagen.
·         Pelarut mudah melarutkan bahan yang di ekstrak
·         Pelarut tidak bercampur dengan cairan yang di ekstrak
·         Pelarut harus memiliki titik didih yang tepat
·         Sifat sesuai dengan senyawa yang akan diisolasi, polar atau nonpolar.
·         Pelarut mudah dipisahkan dari zat terlarut.
·         Pelarut tidak bereaksi dengan zat terlarut.
Contoh :
·         Terpenoid =>  Isolasi senyawa terpenoid menggunakan pelarut n-heksan dan pelarut metanol.
·        Alkaloid => Isolasi senyawa alkaloid dapat menggunakan pelarut metanol yang mengandung asam asetat. Alkaloid akan terlarut di dalam asam asetat sedangkan bahan yang lain tidak.
·    Flavonoid => Isolasi senyawa flavonoid dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut kloroform dan etanol.
·     Steroid => Isolasi senyawa steroid dari daun tapak liman (Elephantopus scaber L) disokletasi dengan menggunakan pelarut n- heksana. n-heksana di gunakan karena ia merupakan senyawa polar yang cocok dengan steroid yang bersifat non polar.
 
4. Hal – hal pokok yang di perlukan untuk menentukan strukturnya secara keseluruhan yaitu Senyawa bahan alam hasil isolasi selanjutnya diidentifikasi  stuktur kimianya dengan menggunakan spektroskopi UV, IR, NMR dan Massa.
a. Spektroskopi UV => merupakan metode yang akam memberikan informasi adanya kromofor dari senyawa organik dan membedakan senyawa aromatik atau senyawa ikatan rangkap yang berkonjugasi dengan senyawa alifatik rantai jenuh.
b. Spektroskopi IR => metode yang dapat menentukan serta mengidentifikasi gugus fungsi yang terdapat dalam senyawa organik, yang mana gugus fungsi dari senyawa organik akan dapat ditentukan berdasarkan ikatan dari tiap atom dan merupakan bilangan frekuensi yang spesifik.
c. Nuklir Magnetik Resonansi Proton (NMR) => metode ini akan mengetahui posisi atom-atom karbon yang mempunyai proton atau tanpa proton. Di samping itu akan dikenal atom-atom lainnya yang berkaitan dengan proton.
d. Spektroskopi massa => mengetahui berat molekul senyawa dan ditunjang dengan adanya fragmentasi ion molekul yang menghasilkan pecahan-pecahan spesifik untuk suatu senyawa berdasarkan m/z dari masing-masing fragmen yang terbentuk. Terbentuknya fragmen-fragmen dengan terjadinya pemutusan ikatan apabila disusun kembali akan dapat menentukan kerangka struktur senya yang diperiksa.

TERPENOID

Terpenoid tersebar secara luas dan banyak ditemukan pada tumbuhan tingkat tinggi. Terpenoid dihasilkan oleh fungi, organisme-organisme laut, serta serangga, dan pada tumbuhan. Terpenoid didefinisikan sebagai produk alami yang strukturnya dibagi menjadi beberapa unit isoprene, karena itu senyawa ini disebut juga isoprenoid (C5H8). Unit isoprene disusun atas asaetat melalui jalur asam mevalonat dan dihubungkan dengan rantai karbon yang mengandung 2 ikatan tak jenuh. Selama penyusunan terpenoid, dua unit isopren mengalami kondensasi antara kepala dan ekor. Terpenoid yang tersusun atas 2 isopren membentuk senyawa golongan monoterpenoid (C10H16). Sesquiterpen (C15H24) tersusun atas 3 unit isoprene, diterpenoid (C20H32) tersusun atas 4 unit isoprene, sesterpen (C25H40) tersusun atas 5 isopren, triterpenoid (C30H42) tersusun atas 6 unit isopren, dan tetraterpen (C40H64) tersusun atas 8 isopren. Penamaan terpenoid menurut IUPAC (International Union Of Pure Acid Applied Chemistry) panjang dan sulit, untuk itu penamaan terpenoid menggunakan nama trivial. Terpenoid diklasifikasikan berdasarkan acyclic (rantai terbuka), monosiklik (1 cincin), bisiklik (2 cincin), trisiklik (3 cincin) dan sebagainya dan tidak hanya berdasarkan isoprene tetapi juga gabungan isomer-isomer seperti derivate oksigen, missal: alcohol, aldehid, keton, fenol, eter, dan ester. Dalam baasan terpenoid banyak natural produk lainnya yang tersusun oleh unit isoprene (alkaloid ergot) atau monotepenoid (quinine). Contoh lain natural produk lainnya yang tersusun dari unit isoprene (alkaloid ergot) atau monoterpenoid yaitu cannabinoid, phylloquinones seperti vit K dan tokoferol (Vit E). Terpenoid diisolasi dari alam sekitar 20.000 dari tanaman, hewan, maupun mikroorganisme.

BIOSINTESIS TERPENOID

Biosintesisnya dengan penggabungan 3 asetil-koA melalui 2 tahap menjadi (3S)-3-hidroksil-3-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA). Selanjutnya terjadi reduksi HMG-CoA menjadi (3R) Asam mevalonat, kemudian terjadi dekarboksilasi ke bentuk isopentenilpirpphosphate (IPP) C5 membentuk terpenoid berupa isoprene dalam bentuk aktif. Isomerisasi IPP ke 3,3 dimethyl allyl pyrophosphate kemudian kondensasi kepala dan ekor. 2 molekul C5 oleh phenyl transferase diubah menjadi Geranyl pyrophosphate (C10) atau GPP. GPP sebgai substrat sintesis monoterpenoid dan precursor biosintesis monoterpenoid.

STEROID

Steroid adalah senyawa organik lemak sterol tidak terhidrolisis yang dapat dihasil reaksi penurunan dari terpena atau skualena. Steroid merupakan kelompok senyawa yang penting dengan struktur dasar sterana jenuh. Senyawa yang termasuk turunan steroid, misalnya kolesterol, ergosterol, progesteron, dan estrogen. Pada umunya steroid berfungsi sebagai hormon. Steroid mempunyai struktur dasar yang terdiri dari 17 atom karbon yang membentuk tiga cincin sikloheksana dan satu cincin siklopentana. Perbedaan jenis steroid yang satu dengan steroid yang lain terletak pada gugus fungsional yang diikat oleh ke-empat cincin ini dan tahap oksidasi tiap-tiap cincin. Lemak sterol adalah bentuk khusus dari steroid dengan rumus bangun diturunkan dari kolestana dilengkapi gugus hidroksil pada atom C-3, banyak ditemukan pada tanaman, hewan dan fungsi. Semua steroid dibuat di dalam sel dengan bahan baku berupa lemak sterol, baik berupa lanosterol pada hewan atau fungsi, maupun berupa sikloartenol pada tumbuhan. Kedua jenis lemak sterol di atas terbuat dari siklisasi squalena dari triterpena. Kolesterol adalah jenis lain lemak sterol yang umum dijumpai.

Beberapa steroid bersifat anabolik, antara lain testosteron, metandienon, nandrolon dekanoat, 4-androstena-3 17-dion. Steroid anabolik dapat mengakibatkan sejumlah efek samping yang berbahaya, seperti menurunkan rasio lipoprotein densitas tinggi, yang berguna bagi jantung, menurunkan rasio lipoprotein densitas rendah, stimulasi tumor prostat, kelainan koagulasi dan gangguan hati, kebotakan, menebalnya rambut, tumbuhnya jerawat dan timbulnya payudara pada pria. Secara fisiologi, steroid anabolik dapat membuat seseorang menjadi agresif.

FLAVONOID

Sejarah Senyawa Flavonoid

Senyawa flavonoid adalah suatu kelompok fenol yang terbesar yang ditemukan di alam. Senyawa-senyawa ini merupakan zat warna merah, ungu dan biru dan sebagai zat warna kuning yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan.
Flavonoid merupakan pigmen tumbuhan dengan warna kuning, kuning jeruk, dan merah dapat ditemukan pada buah, sayuran, kacang, biji, batang, bunga, herba, rempah-rempah, serta produk pangan dan obat dari tumbuhan seperti minyak zaitun, teh, cokelat, anggur merah, dan obat herbal. Senyawa ini berperan penting dalam menentukan warna, rasa, bau, serta kualitas nutrisi makanan. Tumbuhan umumnya hanya menghasilkan senyawa flavonoid tertentu. Keberadaan flavonoid pada tingkat spesies, genus atau familia menunjukkan proses evolusi yang terjadi sepanjang sejarah hidupnya. Bagi tumbuhan, senyawa flavonoid berperan dalam pertahanan diri terhadap hama, penyakit, herbivori, kompetisi, interaksi dengan mikrobia, dormansi biji, pelindung terhadap radiasi sinar UV, molekul sinyal pada berbagai jalur transduksi, serta molekul sinyal pada polinasi dan fertilitas jantan.
Senyawa flavonoid untuk obat mula-mula diperkenalkan oleh seorang Amerika bernama Gyorgy (1936). Secara tidak sengaja Gyorgy memberikan ekstrak vitamin C (asam askorbat) kepada seorang dokter untuk mengobati penderita pendarahan kapiler subkutaneus dan ternyata dapat disembuhkan. Mc.Clure (1986) menemukan pula oleh bahwa senyawa flavonoid yang diekstrak dari Capsicum anunuum serta Citrus limon juga dapat menyembuhkan pendarahan kapiler subkutan. Mekanisme aktivitas senyawa tersebut dapat dipandang sebagai fungsi „alat komunikasi‟ (molecular messenger} dalam proses interaksi antar sel, yang selanjutnya dapat berpengaruh terhadap proses metabolisme sel atau mahluk hidup yang bersangkutan, baik bersifat negatif (menghambat) maupun bersifat positif (menstimulasi). 

Klasifikasi Senyawa Flavonoid
Flavonoid merupakan metabolit sekunder yang paling beragam dan tersebar luas. Sekitar 5-10% metabolit sekunder tumbuhan adalah flavonoid, dengan struktur kimia dan peran biologi yang sangat beragam Senyawa ini dibentuk dari jalur shikimate dan fenilpropanoid, dengan beberapa alternatif biosintesis. Flavonoid banyak terdapat dalam tumbuhan hijau (kecuali alga), khususnya tumbuhan berpembuluh. Flavonoid sebenarnya terdapat pada semua bagian tumbuhan termasuk daun, akar, kayu, kulit, tepung sari, nectar, bunga, buah buni dan biji. Kira-kira 2% dari seluruh karbon yang difotosintesis oleh tumbuh-tumbuhan diubah menjadi flavonoid. Flavonoid merupakan turunan fenol yang memiliki struktur dasar fenilbenzopiron (tokoferol), dicirikan oleh kerangka 15 karbon (C6-C3-C6) yang terdiri dari satu cincin teroksigenasi dan dua cincin aromatis. Substitusi gugus kimia pada flavonoid umum- nya berupa hidroksilasi, metoksilasi, metilasi dan glikosilasi. Klasifikasi flavonoid sangat beragam, di antaranya ada yang mengklasifikasikan flavonoid menjadi flavon, flavonon, isoflavon, flavanol, flavanon, antosianin, dan kalkon. Lebih dari 6467 senyawa flavonoid telah diidentifikasi dan jumlahnya terus meningkat. Kebanyakan flavonoid berbentuk monomer, tetapi terdapat pula bentuk dimer (biflavonoid), trimer, tetramer, dan polimer.
Istilah flavonoid diberikan untuk senyawa-senyawa fenol yang berasal dari kata flavon, yaitu nama dari salah satu flavonoida yang terbesar jumlahnya dalam tumbuhan. Senyawa-senyawa flavon ini mempunyai kerangka 2-fenilkroman, dimana posisi orto dari dari cincin A dan atom karbon yang terikat pada cincin B dari 1,3 diarilpropana dihubungkan oleh jembatan oksigen sehingga membentuk cincin heterosiklik yang baru (cincin C).
Senyawa-senyawa flavonoid terdiri dari beberapa jenis tergantung pada tingkat oksidasi dari rantai propane dari system 1,3-diarilpropana. Flavon, flavonol dan antosianidin adalah jenis yang banyak ditemukan di alam sehingga sering disebut sebagai flavonoida utama. Banyaknya senyawa flavonoida ini disebabkan oleh berbagai tingkat hidroksilasi, alkoksilasi atau glikosilasi dari struktur tersebut.
Senyawa-senyawa isoflavonoida dan neoflavonoida hanya ditemukan dalam beberapa jenis tumbuhan, terutama suku leguminosae.
Masing-masing jenis senyawa flavonoida mempunyai struktur dasar tertentu. Flavonoida mempunyai beberapa ciri struktur yaitu: cincin A dari struktur flavonoida mempunyai pola oksigenasi yang berselang-seling yaitu pada posisi 2,4 dan 6. Cincin B flavonoida mempunyai satu gugus fungsi oksigen pada posisi para atau dua pada posisi para dan meta aau tiga pada posisi satu di para dan dua di meta. Cincin A selalu mempunyai gugus hidroksil yang letaknya sedemikian rupa sehingga memberikan kemungkinan untuk terbentuk cincin heterosiklik dalam senyawa trisiklis.

Alkaloid

Pada waktu yang lampau sebagian besar sumber alkaloid adalah pada tanaman berbunga, angiosperma (Familia Leguminoceae,Papavraceae, Ranunculaceae, Rubiaceae, Solanaceae,Berberidaceae) dan juga pada tumbuhan monokotil (Familia Solanaceae dan Liliaceae). Pada tahun-tahun berikutnya penemuan sejumlah besar alkaloid terdapat pada hewan, serangga, organisme laut, mikroorganisme dan tanaman rendah. Beberapa contoh yang terdapat pada berbagai sumber adalah isolasi muskopiridin dari sebangsa rusa; kastoramin dari sejenis musang Kanada; turunan Pirrol-Feromon seks serangga ; Saksitoksin - Neurotoksik konstituen dari Gonyaulax catenella ; pirosiamin dari bacterium Pseudomunas aeruginosa; khanoklavin-I dari sebangsa cendawan, Claviceps purpurea ; dan likopodin dari genus lumut Lycopodium.