Terpenoid

Dalam tumbuhan biasanya terdapat senyawa hidrokarbon dan hidrokarbon teroksigenasi yang merupakan senyawa terpenoid. Kata terpenoid mencakup sejumlah besar senyawa tumbuhan, dan istilah ini digunakan untuk menunjukkan bahwa secara biosintesis semua senyawa tumbuhan itu berasal dari senyawa yang sama. Jadi, semua terpenoid berasal dari molekul isoprene CH2==C(CH3)─CH==CH2 dan kerangka karbonnya dibangun oleh penyambungan 2 atau lebih satuan C5 ini. Kemudian senyawa itu dipilah-pilah menjadi beberapa golongan berdasarkan jumlah satuan yang terdapat dalam senyawa tersebut, 2 (C10), 3 (C15), 4 (C20), 6 (C30) atau 8 (C40).

Terpenoid merupakan derivat dehidrogenasi dan oksigenasi dari senyawa terpen. Terpen merupakan suatu golongan hidrokarbon yang banyak dihasilkan oleh tumbuhan dan sebagian kelompok hewan. Rumus molekul terpen adalah (C5H8)n. Terpenoid disebut juga dengan isoprenoid. Hal ini disebabkan karena kerangka karbonnya sama seperti senyawa isopren. Secara struktur kimia terenoid merupakan penggabungan dari unit isoprena, dapat berupa rantai terbuka atau siklik, dapat mengandung ikatan rangkap, gugus hidroksil, karbonil atau gugus fungsi lainnya.

Terpenoid merupakan komponen penyusun minyak atsiri. Minyak atsiri berasal dari tumbuhan yang pada awalnya dikenal dari penentuan struktur secara sederhana, yaitu dengan perbandingan atom hydrogen dan atom karbon dari suatu senyawa terpenoid yaitu 8 : 5 dan dengan perbandingan tersebut dapat dikatakan bahwa senyawa teresbut adalah golongan terpenoid.  Minyak atsiri bukanlah senyawa murni akan tetapi merupakan campuran senyawa organic yang kadangkala terdiri dari lebih dari 25 senyawa atau komponen yang berlainan. Sebagian besar komponen minyak atsiri adalah senyawa yang hanya mengandung karbon dan hydrogen atau karbon, hydrogen dan oksigen. Minyak atsiri adalah bahan yang mudah menguap sehingga mudah dipisahkan dari bahan-bahan lain yang terdapat dalam tumbuhan. Salah satu cara yang paling banyak digunakan adalah memisahkan minyak atsiri dari jaringan tumbuhan adalah destilasi. Dimana, uap air dialirkan kedalam tumpukan jaringan tumbuhan sehingga minyak atsiri tersuling bersama-sama dengan uap air. Setelah pengembunan, minyak atsiri akan membentuk lapisan yang terpisah dari air yang selanjutnya dapat dikumpulkan. Minyak atsiri terdiri dari golongan terpenoid berupa monoterpenoid (atom C 10) dan seskuiterpenoid (atom C 15)

Sifat umum Terpenoid

• Sifat fisika dari terpenoid adalah :

1) Dalam keadaan segar merupakan cairan tidak berwarna, tetapi jika teroksidasi warna akan berubah menjadi gelap

2) Mempunyai bau yang khas

3) Indeks bias tinggi

4) Kebanyakan optik aktif

5) Kerapatan lebih kecil dari air

6) Larut dalam pelarut organik: eter dan alcohol

• Sifat Kimia

1) Senyawa tidak jenuh (rantai terbuka ataupun siklik)

2) Isoprenoid kebanyakan bentuknya khiral dan terjadi dalam dua bentuk enantiomer.

Terpenoid terdiri atas beberapa macam senyawa, mulai dari komponen minyak atsiri, yaitu monoterpena dan sesquiterepena yang mudah menguap (C10 dan C15), diterpena menguap, yaitu triterpenoid dan sterol (C30), serta pigmen karotenoid (C40). Masing-masing golongan terpenoid itu penting, baik dalam pertumbuhan dan metabolisme maupun pada ekologi tumbuha. Terpenoid merupakan unit isoprena (C5H8). Terpenoid merupakan senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari enam satuan isoprena dan secara biosintesis diturunkan dari hidrokarbon C30 siklik yaitu skualena. Senyawa ini berstruktur siklik yang nisbi rumit, kebanyakan berupa alcohol, aldehid atau atom karboksilat. Mereka berupa senyawa berwarna, berbentuk kristal, seringkali bertitik leleh tinggi dan aktif optic yang umumnya sukar dicirikan karena tak ada kereaktifan kimianya.

Sintesa Terpenoid

—  Secara umum biosintesa terpenoid terjadinya 3 reaksi dasar, yaitu:

1.      Pembentukan isoprena aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.

2.      Penggabungan kepala dan ekor unit isoprene akan membentuk mono-, seskui-, di-, sester-, dan poli-terpenoid.

3.      Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid.

Asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa yang dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevanolat. Reaksi-reaksi berikutnya ialah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan IPP yang selanjutnya berisomerisasi menjadi DMAPP oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isopren aktif bergabung secara kepada ke-ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ison pirofosfat. Serangan ini menghasilkan geranil pirofosfat (GPP) yakni senyawa antara bagi semua senyawa monoterpen.

Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP, dengan mekanisme yang sama seperti antara IPP dan DMAPP, menghasilkan farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpen. Senyawa-senyawa diterpen diturunkan dari geranil-geranil pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara atau satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama pula.

Bila reaksi organik sebagaimana tercantum dalam Gambar 2 ditelaah lebih mendalam, ternyata bahwa sintesa terpenoid oleh organisme adalah sangat sederhan a sifatnya. Ditinjau dari segi teori reaksi organik sintesa ini hanya menggunakan beberapa jenis reaksi dasar. Reaksi-reaksi selanjutnya dari senyawa antara GPP, FPP dan GGPP untuk menghasilkan senyawa-senyawa terpenoid satu persatu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder pula. Reaksi-reaksi sekunder ini lazimnya ialah hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan pada suhu kamar, seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarboksilasi dan sebagainya.

 

UJIAN MID SEMESTER

1.      Jelaskan bagaimana hubungan struktur dan kereaktifan beberapa senyawa yang anda kenal terhadap suatu penyakit tertentu.

Jawab:

Saya disini mengambil senyawa efedrin sebagai obat batuk.

Efedrin merupakan senyawa alkaloid yang dijumpai pada beberapa tanaman genus Ephedra. Di Cina, beberapa Traditional Chinese Medicine seperti ma huang mengandung efedrin dan pseudoefedrin. Produksi efedrin di Cina yang berasal dari tanaman Ephedra sinica cukup besar, mencapai senilai USD 13 juta, yang berasal dari 30000 ton efedra per tahunnya. Namun demikian, efedrin yang dipakai saat ini kebanyakan merupakan senyawa sintetik, karena isolasi dan ekstraksi efedrin dari Ephedra tidak lagi cost-effective karena biaya yang mahal, dan juga ada concern terhadap ketersediaan tanaman Ephedra jika dieksplorasi terus menerus.

Bagaimana struktur kimia efedrin

Secara kimia, efedrin menunjukkan isomerisme optikal dan memiliki dua pusat kiral, sehingga menghasilkan 4 stereoisomer Pasangan enantiomer dengan stereokimia (1R, 2S dan 1S,2R) adalah efedrin, sedangkan yang berstereokimia (1R,2R dan 1S, 2S) adalah pseudoefedrin. Isomer yang dipasarkan sebagai efedrin adalah (–)-(1R,2S)-ephedrine. Yang menarik, dengan perbedaan stereokimia ini, efek dari efedrin dan pseudoefedrin berbeda, di mana efedrin memiliki efek yang lebih poten, termasuk juga efek samping yang lebih besar daripada pseudoefedrin. Efedrin dan pseudoefedrin keduanya masih banyak dijumpai dalam komponen obat selesma/obat flu yang ada di pasaran.

Dari struktur kimianya, efedrin merupakan suatu senyawa amina yang memilik struktur kimia mirip dengan turunan metamfetamin dan amfetamin. Dapat dikatakan, efedrin adalah suatu amfetamin yang tersubstitusi dan merupakan analog struktural metamfetamin. Perbedaannya dengan metamfetamin hanyalah adanya struktur hidroksil (OH). Kalian tau amfetamin kan? Amfetamin adalah sejenis stimulan sistem syaraf. Turunannya yaitu metilen dioksi metamfetamin (MDMA) yang sangat ngetop sebagai ecstasy, dan metamfetamin HCl  atau shabu-shabu, merupakan obat yang sering disalahgunakan untuk nge-fly…

Bagaimana mekanisme aksi efedrin

Ephedrine adalah amina simpatomimetik yang beraksi sebagai agonis reseptor  adrenergik. Aksi utamanya adalah pada beta-adrenergik reseptor, yang merupakan bagian dari sistem saraf simpatik. Efedrin memiliki dua mekanisme aksi utama. Pertama, efedrin mengaktifkan α-reseptor dan β-reseptor pasca-sinaptik terhadap noradrenalin secara tidak selektif. Kedua, efedrin juga dapat meningkatkan pelepasan dopamin dan serotonin dari ujung saraf.

Dengan mekanisme tersebut, efedrin digunakan untuk beberapa indikasi. Pertama, efedrin dapat digunakan untuk obat asma, sebagai bronkodilator (pelega saluran nafas) karena ia bisa mengaktifkan reseptor beta adrenergik yang ada di saluran nafas. Pengobatan asma tradisional atau jaman dulu masih banyak menggunakan efedrin dalam racikannya, namun obat ini mulai banyak ditinggalkan karena efek sampingnya yang cukup besar. Sifatnya yang tidak selektif di mana dapat mengaktifkan reseptor alfa adrenergik pada pembuluh darah perifer dapat menyebabkan efek vasokonstriksi atau penciutan pembuluh darah, yang bisa berakibat naiknya tekanan darah.

Namun di sisi lain, efeknya sebagai vasokonstriktor ini juga digunakan sebagai mekanisme obat dekongestan (melegakan hidung tersumbat). Diketahui, ketika hidung tersumbat, terjadi pelebaran pembuluh darah pada pembuluh2 kapiler sekitar hidung. Karena itu, efedrin yang bersifat menciutkan pembuluh darah bisa berefek melegakan hidung tersumbat. Hal yang sama terjadi pada pseudo-efedrin. Namun karena pertimbangan keamanan, efedrin sudah jarang dipakai dalam komponen obat flu sebagai pelega hidung tersumbat. Sebaliknya, yang banyak digunakan adalah pseudoefedrin. Mekanisme aksi pseudoefedrin mirip efedrin, tapi aktivitasnya pada beta-adrenergik lebih lemah. Pseudoefedrin menunjukkan selektivitas yang lebih besar untuk reseptor adrenergik alfa yang terdapat pada mukosa hidung dan afinitas rendah pada reseptor adrenergik yang ada di sistem saraf pusat ketimbang  efedrin

                        http://zulliesikawati.wordpress.com/tag/efedrin/

2.      Uraikanlah dan berikan contoh dimana letak peran penting suatu metabolit sekunder dalam suatu tumbuh-tumbuhan.

Jawab:

Metabolit sekunder adalah senyawa metabolit yang tidak esensial bagi pertumbuhan organisme dan ditemukan dalam bentuk yang unik atau berbeda-beda antara spesies yang satu dan lainnya. Setiap organisme biasanya menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang berbeda-beda, bahkan mungkin satu jenis senyawa metabolit sekunder hanya ditemukan pada satu spesies dalam suatu kingdom. Senyawa ini juga tidak selalu dihasilkan, tetapi hanya pada saat dibutuhkan saja atau pada fase-fase tertentu.

Fungsi metabolit sekunder adalah untuk mempertahankan diri dari kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, misalnya untuk mengatasi hama dan penyakit, menarik polinator, dan sebagai molekul sinyal. Sebagian besar tanaman penghasil senyawa metabolit sekunder memanfaatkan senyawa tersebut untuk mempertahankan diri dan berkompetisi dengan makhluk hidup lain di sekitarnya. Tanaman dapat menghasilkan metabolit sekunder (seperti: quinon, flavonoid, tanin, dll.) yang membuat tanaman lain tidak dapat tumbuh di sekitarnya. Hal ini disebut sebagai alelopati. Berbagai senyawa metabolit sekunder telah digunakan sebagai obat atau model untuk membuat obat baru, contohnya adalah aspirin yang dibuat berdasarkan asam salisilat yang secara alami terdapat pada tumbuhan tertentu.

(http://indonesiakimia.blogspot.com/2011/05/kafein-sebagai-metabolit-sekunder.html)

Flavonoid yang terdapat pada coklat merupakan metabolit sekunder yang biasanya terdapat pada tanaman. Senyawa tersebut sangat terkenal dengan aktivitas antioksidannya dan berkontribusi terhadap rasa pahit khas coklat dan pigmen warna.

Penelitian yang dilakukan oleh para peneliti di University California of San Fransisco menyatakan bahwa konsumsi dark chocolate yang kaya akan flavonoid dalam dosis yang kecil dapat melebarkan pembuluh darah. Flavonoid juga memiliki efek menguntungkan pada sistem kardiovaskular, yaitu menurunkan tingkat oksidasi LDL (Low Density Lipid), yang mengakibatkan akumulasi kolesterol pada pembuluh darah; mencegah agregasi platelet darah sehingga mengurangi risiko terbentuknya gumpalan darah yang dapat menyebabkan serangan stroke; dan menurunkan inflammatory respon imun tubuh yang dapat menyebabkan atherosklerosis.

Coklat juga mengandung komponen alkaloid yang disebut dengan theobromin. Komponen itu termasuk ke dalam golongan methylxanthine, seperti halnya kafein. Namun, efek yang diberikannya sangat berbeda. Theobromin bersifat ringan dan memberikan efek stimulan yang lambat, sedangkan kafein bersifat kuat dan memberikan efek stimulan yang cepat.

Banyak orang takut mengonsumsi coklat karena sebagian besar komponennya adalah lemak, terutama lemak jenuh. Peningkatan konsumsi produk coklat diyakini menambah prevalensi obesitas yang berisiko menjadi serangan jantung. Sebenarnya hal tersebut berkaitan dengan perubahan pola hidup atau aktivitas dan konsumsi coklat itu sendiri. Selama konsumsi coklat tidak berlebihan dan tidak melewati batas yang telah direkomendasikan, kita tidak perlu khawatir untuk mengonsumsinya.

http://www.coklatmentari.com/coklat-kesehatan/

3.      Kemukakan gagasan anda, bagaimana idenya suatu senyawa bisa diisolasi dan purifikasi.

Salah satu tanaman dari suku Araceae yang telah diteliti adalah Ekor Naga (Rhaphidophora pinnata Schott). Daunnya telah digunakan sebagai antikanker secara tradisional di Singapura (Anonim, 2008). Masyarakat Indonesia juga telah menggunakan tanaman ekor naga sebagai obat anti kanker dan anti bakteri. Daun ekor naga mengandung senyawa steroid/triterpenoid, alkaloid, flavonoid,saponin, tanin, glikosida , dan glikosida antrakuinon (Nurhanifah,2009). Akar merupakan salah satu bagian penting dari suatu tumbuhan. Akar berfungsi menyerap nutrisi dari tanah yang kemudian akan diedarkan keseluruh bagian tumbuhan dan sebagai tempat penimbunan makanan. (Gembong, 1994).

Senyawa triterpenoid/steroid dari akar tanaman ekor naga dapat di isolasi dengan melakukan skrining fitokimia, kemudian karakterisasi simplisia, selanjutnya ekstraksi dilakukan dengan cara perkolasi dengan pelarut n-heksan dan dianalisis dengan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) selanjutnya dipisahkan dengan kromatografi kolom , isolat yang diperoleh dikarakterisasi dengan alat Spektrofotometer ultraviolet (UV) dan Spektrofotometer Infra Red (IR).

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/26616/5/Chapter%20I.pdf

Skrining fitokimia merupakan suatu analisa kualitatif kandungan kimia tumbuhan atau bagian tumbuhan. Skring dapat dilakukan dengan metode KLT (kromatografi Lapis Tipis) karena KLT mempunyai beberapa kelebihan dibanding kromatografi kertas yaitu dapat mengahasilkan pemisahan lebih sempurna,kepekaan yang lebih tinggi,dilaksanakan hanya beberapa menit saja, dapat dipakia preaksi kolosif, dapa dipakai senyawa hidrofob. Pada penggunakan KLT menggunakan fase gerak dan fase diam dimana fase diam menggunakan silika gel. Fase diam (lapisan penyerap) yang khusus digunakanuntuk KLT yang dihasilkan oleh berbagai perusahaan. Silika gel ini menghasilkan perbedaan dalam efek pemisahan yang tergantung pada cara pembuatannya. Selain itu fase gerak (pelarut pengembang) ialah medium angkut yang terdiri atas satu atau beberapa pelarut. Fase gerak ini menggunakan eluena dan etil asetat karena bersifat kepolaran dari minyak atsiri dengan perbandingan (93:7) juga menggunakan eluena IPA dan aquadest (1/3:1/4)  

KLT (Kromatogfafi Lapis Tipis) adalah metode pemisahan fitokikimia lapisan yang memisahkan,yang terdiri atas bahan berbtir-butir (fase diam) ditempatkan pada penyangga berupa plat gelas, logam, atau lapisan yang cocok. Campuran yang akan dipisahkan, berupa larutan yang ditotolkan berupa bercak atau noda (awal), setelah plat atau lapisan ditaruh dalam bejana tetutup rapat yang berisi larutan pengembang yang cocok (fase gerak) pemisahann terjadi perambatan kapiler.

http://enahak.blogspot.com/2011/12/skrining-fitokimia.html

4.      Kemukakan bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam dapat diketahui alur biosintesisnya.

Jawab:

Istilah biosintesis dan biogenesis keduanya berarti pembentukan senyawa alami oleh organisme hidup.  Biosintesis juga diartikan sebagai pembentukan molekul alami dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, atau suatu proses anabolisme.

Asal usul Biogenetik

Spekulasi awal mengenai biosintesis flavonoid dijelaskan oleh Robinson (1936) mengatakan bahwa kerangka C₆ – C₃ – C_6.   dari flavonoid berkaitan dengan kerangka C₆ – C₃ dari fenilpropana yang mempunyai gugus fungsi oksigen pada para, para dan meta atau dua meta dan satu para pada cincin aromatik. Akan tetapi, senyawa-senyawa fenilpropana, seperti asam amino fenil- alanin dan tirosin, bukannya dianggap sebagai senyawa yang menurunkan flavonoid melainkan hanya sebagai senyawa yang bertalian belaka.

Pola biosintesis flavonoid pertama kali diusulkan oleh Birch, yang menjelaskan bahwa tahap pertama biosintesis flavonoid suatu unit C₆ – C₃ berkombinasi dengan 3 unit C₂ menghasilkan unit C₆ – C₃ – (C₂+C₂+C₂). Berdasarkan atas usul tersebut maka biosintesis dari flavonoid melalui 2 jalur bisosintesis yaitu poliketida (asam asetat atau mevalonat) dalam membentuk cincin A berkondensasi 3 molekul unit asetat, sedang cincin B dan tiga atom karbon dari rantai propana berasal dari jalur fenilpropana (shikimat).

Selanjutnya, sebagai akibat dari berbagai perubahan yang disebabkan oleh enzim, ketiga atom karbon dari rantai propana dapat menghasilkan berbagai gugus fungsi, seperti ikatan rangkap, gugus hidroksil, gugus karbonil dan sebagainya. 

http://fille.blogspot.com/2012/04/flavanoid.html