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 )


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.

      Jawab : 

     Tidak semua senyawa bahan alam dapat memberikan efek farmakologis, biasanya senyawa bahan alam yang memberikan efek farmakologis itu adalah senyawa-senyawa yang persentasenya didalam tumbuhan itu besar, dan bisanya juga memang senyawa-senyawa ini yang mudah diisolasi. Di dalam tubuh tanaman tersimpan lebih dari 10.000 senyawa organik yang berkhasiat obat. Hasil metabolit sekunder yang aslinya bersifat toksik diisolasi dan diubah oleh industri farmasi menjadi obat bagi manusia. Senyawa aktif yang berhasil diisolasi lalu diidentifikasi, diteliti penyusunnya, cara kerja dan struktur molekulnya, setelah berhasil barulah dibuat sintetisnya di laboraturium. . Jika ingin mendapatkan senyawa yang dapat digunakan secara aman, tanaman obat harus melalui proses ekstraksi, kemudian dipisahkan, dimurnikan secara fisik dan kimiawi (di-fraksinasi). Tentu saja proses tersebut membutuhkan bahan baku dalam jumlah yang sangat banyak. Misalnya saja morfin berasal dari getah bunga opium (Papaver somnifera) morfin berbahaya jika dikonsumsi, namun morfin dapat berguna berguna  sebagai analgesik (pereda rasa sakit). Bila struktur molekul morfin diubah menjadi bentuk esternya, menjadi heroin maka efeknya akan lebih cepat dirasakan oleh penggunanya. Prosesny lebih dititik beratkan pada ekstraksi pada kelarutan senyawa pada suatu pelarut. Bila senyawa berkhasiat mudah larut dalam kloroform, ekstraksi digunakan pelarut kloroform maka diperoleh ekstrak kloroform, dan bila ekstraksi menggunakan petroleum eter  diperoleh ekstrak petroleum eter, dsb. 

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

      Jawab :

     Idenya adalah untuk mensintesis produk alam di Lab agar zat itu banyak tersedia dengan harga lebih murah dibandingkan jika senyawa itu harus diekstraksi dari sumber alamnya. Beberapa contoh senyawa yang dulu diisolasi dari alam tapi sekarang diproduksi secara sintetik adalah vitamin, asam amino, zat pewarna dan kamper. Kemudian menciptakan zat baru yang mungkin memiliki sifat baru dan berguna. Serat sintetik seperti nilon, misalnya, memiliki sifat lebih unggul daripada sutera, kapas atau rami. Kebanyakan obat tergolong sintetik (aspirin, ibuprofen, novocain).   

    

    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 :

1.   Pelarut nonpolar akan mengektraksi senyawa-senyawa nonpolar, dan senyawa polar akan terekrtaksi oleh pelarut polar.

2.      Selektif

3.      Stabil secara fisik dan kimia

4.      Ekonomis

5.      Aman

6.      Ramah lingkungan

7.      Mudah diperoleh

8.      Netral tidak mudah menguap dan tidak mudah terbakar

9.      Tidak mempengaruhi khasiat zat

10.  Mempunyai daya larut yang tinggi

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

12.   Pelarut harus dapat melarutkan reaktan dan reagen.

13.  Pelarut harus memiliki titik didih yang tepat.

  14.   Pelarut harus mudah dihilangkan pada saat akhir dari reaksi 

Senyawa alkaloid, flavonoid, terpenoid, dan stroid dapat menggunakan pelarut methanol, karena methanol dapat memisahkan senyawa metabolit sekunder tesebut dari sampelnya.Selain itu, dapat juga menggunakan pelarut, yaitu:

a.       Alkaloid dapat menggunakan pelarut kloroform atau eter.

b.      Flavonoid dengan pelarut etanol.

c.       Terpenoid dengan pelarut etil asetat.

d.      Steroid dengan pelarut n-heksana.

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 :

         Kafein adalah sebuah senyawa organik heterosiklik aromatik, yang terdiri dari cincin pirimidina dan    cincin imidazola yang bergandeng sebelahan. kafein merupakan salah satu dari dua grup basa nitrogen. Atom nitrogen pada kafein bentuknya planar karena terletak di orbita hibrid sp³. Hal ini menyebabkan molekul kafein memiliki sifat aromatik. Umumnya kafein diperoleh sebagai produk sampingan proses dekafeinasi kopi, karena itu kafein jarang disintetis.

        Untuk lebih jelasnya enentuan struktur kafein ini dapat menggunakan metode spektrokopi.Spektroskopi adalah bidang ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi. Spektroskopi ataupun spektrofotometri, hampir mempunyai pengertian yang sama. Kalau disebut spektrofotometri, jelas berarti terlibatnya foton atau gelombang elektromagnetik berinteraksi dengan materi. Untuk keperluan elusidasi struktur suatu senyawa diperlukan spektroskopi ultraviolet-visibel, inframerah, resonansi magnetic nuklir  dan spektroskopi massa, sampel yang  diperlukan adalah senyawa murni dengan bobot lebih kurang 10 miligram. Data spektroskopi berupa spektra untuk diinterpretasikan dan informasi dari data ini saling mendukung untuk dapat disimpulkan struktur molekulnya.

   1. Spektroskopi ultraviolet-visibel (UV-Vis)

    Spektroskopi UV-Vis akan memberikan spektrum UV-Vis yaitu kurva hubungan panjang gelombang  vs absorbans atau logaritma. Spektrum UV-Vis menginformasikan panjang gelombang maksimum dan absorpsivitas molar. Interpretasi spektra UV-Vis akan diperoleh informasi keberadaan gugus kromofor, ikatan rangkap terkonjugasi dalam struktur kimia senyawa yang diperiksa. Kontribusi spektroskopi UV-Vis memang tidak  sebesar kontribusi spektroskopi yang lain pada elusidasi struktur, namun informasi yang diberikan tidak dapat digantikan oleh spektroskopi yang lain. Spektroskopi UV-Vis dominan digunakan pada analisis kuantitatif sehubungan dengan diimplementasikan hukum Lamber-Beer. Yaitu perhitungan kadar analit di dalam larutan berbanding lurus dengan absorbannya pada panjang gelombang tertentu.                 

    2. Spektroskopi Inframerah

      Seperti halnya spektroskopi UV-Vis, spektroskopi inframerah akan memberikan spektrum inframerah yaitu kurva hubungan bilangan gelombang atau panjang gelombang  vs transmitans. Umumnya pada publikasi ilmiah menggunakan bilangan gelombang   11 vs transmitans. Spektrum inframerah akan di dapat informasi adanya gugus fungsional pada molekul. 

    3. Spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR) 

     Spektroskopi resonansi magnetik nuklir dapat berupa 1H-NMR dan 13C-NMR atau nuklir atom lainnya. Pada spektrum NMR dapat dibedakan adanya perbedaan geser-kimiawi kelompok proton satu dengan kelompok proton lainnya. Demikian juga perbedaan geser-kimiawi atom karbon satu dengan karbon yang lain. Spektrum 1H-NMR akan memberikan informasi keberadaan proton yaitu jumlah kelompok dan banyaknya proton pada masing-masing kelompok serta menunjukkan posisinya pada struktur molekul. Sedangkan 13C-NMR memberikan informasi jumlah dan macamnya atom karbon di dalam molekul itu. Spektrum 13C-NMR sering dilengkapi dengan  Distortionless Enhancement by Polarization Transfer (DEPT) yaitu spektrum 13C-NMR yang menginformasikan jumlah atom C primer, sekunder, tersier dan kuarterner dengan lebih jelas. Pada perkembangannya, 1H-NMR dan 13C-NMR ini dikombinasikan menjadi apa yang disebut  Two Dimensional NMR (2D-NMR). Sebagai contoh:  Correlated Spectroscopy (COSY), Nuclear Overhausser Effect Spectroscopy (NOESY),  Heteronuclear Multiple Quantum Coherence (HMQC), Heteronuclear Multiple Bond Connecttivity (HMBC). Tujuan 2D-NMR adalah memberikan konfirmasi letak proton dan atom karbon pada struktur molekul.      

    4. Spektroskopi massa (MS) 

Sebenarnya pada spektroskopi massa terjadinya spektrum bukan akibat karena interaksi gelombang elektromagnetik dengan materi, namun karena manfaatnya sangat mendukung informasi dari spektroskopi lainnya, maka spektroskopi massa dipelajari bersama dengan spektroskopi yang lain untuk elusidasi struktur. Pada spektroskopi massa molekul yang berbentuk gas diionkan, metode awal pengionan adalah dengan cara; molekul berbentuk gas ditembak elektron, kemudian ion molekul yang terjadi mengalami fragmentasi menghasilkan ion-ion anakan. Ion-ion ini kemudian dipisahkan atas 12 dasar perbedaan m/z dan kelimpahannya, direkam sebagai spektrum massa.  Teknik pengionan dikembangkan untuk tujuan tertentu dan sekarang dikenal teknik pengionan  Chemical Ionization  (CI), Fast Atom Bombardment (FAB), Field  Ionization (FI), Field Desorption (FD), Plasma Desorption (PD), Matrix Assisted LASER Desorption Ionization (MALDI), Electrospray Ionization (ESI)  dll. Teknik memisahkan ion, awalnya menggunakan penganalisa magnetik, dan elektrostatik. Namun kemudian ditemukan alat penganalisa lain yang lebih baik misalnya:  quadrupole, time of flight,  Ion Cyclotron Resonance dll. Pada  quadrupole digunakan gelombang elektro-magnetik pada frekuensi radio. Spektrum massa merupakan kurva hubungan kelimpahan relatif ion fragmen  vs m/z dari ion. Dari spektrum massa diperoleh informasi massa molekul dan massa ion fragmen beserta kelimpahan relatifnya. Adanya ion-ion fragmen berguna untuk menyusun reaksi fragmentasi yang terjadi, yang memberikan konfirmasi struktur  molekul yang diusulkan. Dengan perkembangan teknologi maka sekarang dikenal kromatografi yang kombinasikan spektroskopi massa, misalnya;  Gas Chromatography-Mass (GC-MS), Liquid Chromatography-Mass (LC-MS), Capillary Electrophoresis-Mass (CE-MS) dan  Liquid Chromatography-Mass tandem Mass (LC-MS/MS). Instrumen yang terakhir ini beberapa laboratorium kimia di Indonesia sudah memiliki untuk kepentingan analisis kualitatif dan utamanya untuk analisis kuantitatif.