Mid Semester Kimia Bahan Alam

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 ( tanggal 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.

Jawab: 

Sebagian besar senyawa yang terkandung dalam tumbuhan merupakan metabolit sekunder,yang mana senyawa tersebut merupakan senyawa bioaktif dalam tumbuhan yang dapat dimanfaatkan sebagai obat maupun dalam hal lain yang berorientasi dalam penyakit. Salah satu contoh adalah alkaloid yang terdapat dalam daun sidaguri(Sida rhombifolia L.).  Ekstraksi dilakukan dengan  cara  maserasi  dimana  serbuk  daun  sidaguri (sida rhombifolia L.) serbanyak 1 kg dimaserasi  dengan  metanol (3 x 5L) pada  temperatur  kamar  dan disaring lalu pelarut diuapkan dari ekstrak metanol dengan rotary evaporator sehingga diperoleh ekstrak pekat metanol. Terhadap ekstrak metanol ini dilakukan partisi  cair-cair dengan n-heksana. Masing-masing ekstrak dipekatkan kembali dengan rotary evaporator sehingga diperoleh residu kering dan dilanjutkan dengan uji skrining fitokimia. Ekstrak metanol ditambahkan HCl 2M hingga mencapai pH 2 dan didiamkan selama 24jam, kemudian dicuci dengan dietil eter. Selanjutnya ditatambahkan NH4OH pekat sampai pH 9-10, diekstraksi dengan dietil ater dan ekstrak dietileter tersebut diuapkan pelarutnya sehingga diperoleh ekstrak pekat dietil eter. Kemudian dipisahkan dengan menggunakan kromatografi kolom untuk mendapatkan senyawa alkaloid.

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

Jawab:

Banyak senyawa bahan alam yang mempunyai kegunaan dalam berbagai bidang, sebagai contoh adalah alkaloid yang dapat dijadikan inhibitor korosi. Umumnya inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit, kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin, dan senyawa-senyawa amina. Namun demikian, pada kenyataannya bahwa bahan kimia sintesis ini merupakan bahan kimia yang berbahaya, harganya lumayan mahal, dan tidak ramah lingkungan, maka sering industri-industri kecil dan menengah jarang menggunakan inhibitor pada sistem pendingin, sistem pemipaan, dan sistem pengolahan air produksi mereka, untuk melindungi besi/baja dari serangan korosi. Ekstrak daun tembakau, teh, dan kopi memiliki unsur nitrogen yang berfungsi sebagai pendonor elektron terhadap logam Fe2+ untuk membentuk senyawa kompleks. Kopi mengandung kafein yang merupakan alkaloid yang mempunyai cincin purin dan merupakan derivate dari metil xanthine (1,3,7,-trimetil xanthine) dengan BM 194,14, specific gravity 1,23. Rumus molekul dari kafein adalah C8H10N4O2. Ekstrak daun tembakau, lidah buaya, daun pepaya, daun teh, dan kopi dapat efektif menurunkan laju korosi mild steel dalam medium air laut buatan yang jenuh CO2. Lidah buaya mengandung aloin, aloenin, aloesin dan asam amino. Daun pepaya mengandung N-asetil-glukosaminida, benzil isotiosianat, asam amino. Efektivitas ekstrak bahan alam sebagai inhibitor korosi tidak terlepas dari kandungan nitrogen yang terdapat dalam senyawaan kimianya seperti daun tembakau yang mengandung senyawa-senyawa kimia antara lain nikotin, hidrazin, alanin, quinolin, anilin, piridin, amina, dan lain-lain. Sedangkan daun teh dan kopi banyak mengandung senyawa kafein dimana kafein dari daun teh lebih banyak dibandingkan kopi.  Pemanfaatan ekstrak bahan alam sebagai inhibitor korosi dapat dimulai dari mengekstraksi bahan alam yang digunakan. Kemudian mempersiapkan sampel logam besi. Uji korosi dilakukan dengan cara merendam sampel logam besi dalam media air laut selama 7 hari. Setelah waktu tercapai sampel logam besi selanjutnya dibersihkan, dikeringkan dan ditimbang. Percobaan diulangi dengan menambahkan inhibitor (getah pinus, gambir, tembakau dan kopi) dan pada suhu yang bervariasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kenaikan luas permukaan meningkatkan laju korosi, dikarenakan semakin besar permukaan besi yang berkontak dengan larutan.. Dengan adanya pelapisan getah pinus, ekstrak tembakau, gambir dan ekstrak kopi ternyata dapat mengurangi laju korosi. Sesuai dengan mekanisme proteksi yang telah dijelaskan, bahwa ekstrak bahan alam merupakan senyawa yang mengandung atom yang memiliki pasangan electron bebas. Atom ini bersifat sebagai donor elektron sehingga akan menghasilkan senyawa kompleks dengan besi,. Senyawa kompleks ini bersifat stabil, tidak mudah dioksidasi dan akan menyelubungi permukaan logam besi. Dengan demikian korosi bisa dihambat.

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:

 Sebagian besar reaksi kimia secara luas dilakukan di dalam larutan. Larutan terdiri dari pelarut (solvent) dan zat terlarut (solute). Pelarut (solvent) pada umumnya adalah zat yang berada pada larutan dalam jumlah yang besar, sedangkan zat lainnya dianggap sebagai zat terlarut (solute).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. Berdasarkan kepolaran pelarut, maka para ahli kimia mengklasifikasikan pelarut ke dalam tiga kategori yaitu :

a. Pelarut Protik Polar

Protik menunjukkan atom hidrogen yang menyerang atom elektronegatif yang dalam hal ini adalah oksigen. Dengan kata lain pelarut protik polar adalah senyawa yang memiliki rumus umum ROH. Contoh dari pelarut protik polar ini adalah air H₂O, metanol CH₃OH, dan asam asetat (CH₃COOH).

b. Pelarut Aprotik Dipolar

Aprotik menunjukkan molekul yang tidak mengandung ikatan O-H. Pelarut dalam kategori ini, semuanya memiliki ikatan yang memilki ikata dipol besar. Biasanya ikatannya merupakan ikatan ganda antara karbon dengan oksigen atau nitorgen. Contoh dari pelarut yang termasuk kategori ini adalah aseton [(CH₃)₂C=O] dan etil asetat (CH₃CO₂CH₂CH₃).

c. Pelarut Nonpolar

Pelarut nonpolar merupakan senyawa yang memilki konstanta dielektrik yang rendah dan tidak larut dalam air. Contoh pelarut dari kategori ini adalah benzena (C₆H₆), karbon tetraklorida (CCl₄) dan dietil eter (CH₃CH₂OCH₂CH₃).

Terpenoid = n-heksana,metanol, etilasetat.

Flavonoid= etil asetat, etanol,diklorometana,n-butanol,kloroform

Steroid= n-heksana,etil asetat,kloroform,metanol

Alkaloid= etanol,metanol,alkohol berair, petrolium eter

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:

     Spektrofotometri inframerah lebih banyak digunakan untuk identifikasi suatu senyawa melalui gugus fungsinya. Untuk keperluan elusidasi struktur, daerah dengan bilangan gelombang 1400 – 4000 cm^-1 yang berada dibagian kiri spektrum IR, merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus-gugus fungsional, yang merupakan absorbsi dari vibrasi ulur. Selanjutnya daerah yang berada disebelah kanan bilangan  gelombang 1400 cm^-1 sering kali sangat rumit karena pada daerah ini terjadi absorbsi dari vibrasi ulur dan vibrasi tekuk, namun setiap senyawa organik memiliki absorbsi yang kharakteristik pada daerah ini. Oleh karena itu bagian spektrum  ini disebut daerah sidikjari (fingerprint region). Saat ini ada dua macam instrumen yaitu spektroskopi IR dan FTIR (Furier Transformation Infra Red). FTIR lebih sensitif dan akurat misalkan dapat membedakan bentuk cis dan trans, ikatan rangkap terkonyugasi dan terisolasi dan lain-lain yang dalam spektrofotometer IR tidak dapat dibedakan.
Dalam menginterpretasi suatu spektrum IR senyawa hasil isolasi/sintesis, fokus perhatian dipusatkan kepada gugus fungsional utama seperti karbonil (C=O), hidroksil (O-H), nitril (C-N) dan lain-lain. Serapan C-C tunggal dan C-H sp³ tidak perlu terlalu dipusingkan karena hampir semua senyawa organik mempunyai serapan pada daerah tersebut.

Berikut panduan dalam menganalisis spektrum IR suatu senyawa organik:

 Perhatikan, apakah ada gugus karbonil (C=O) pada daerah 1820-1600 cm^-1 yang puncaknya tajam dan sangat karakteristik. Bila ada gugus karbonil, maka perhatikan kemungkinan gugus fungsional berikut:

 Asam karboksilat akan memunculkan serapan OH apda daerah 3500-3300 cm^-1.  Amida akan memberikan serapan N-H yang tajam pada daerah sekitar 3500 cm^-1. Ester akan memunculkan serapan C-O tajam dan kuat pada 1300-1000 cm-1. Anhirida akan memunculkan serapan C=O kembar pada 1810 dan 1760 cm-1. Aldehida akan memunculkan C-H aldehida intensitas lemah tajam pada 2850-2750 cm-1 baik yang simetri maupun anti-simetri.Keton, bila semua yang di atas tidak muncul.

 Bila serapan karbonil tidak ada maka:

Ujilah alkohol (-OH), dengan memperhatikan adanya serapan yang melebar (khas sekali) pada 3500-3300 cm-1 (dikonformasi dengan asam karboksilat) dan diperkuat dengan serapan C-O pada sekitar 1300-1000 cm-1

 Ujilah amina (N-H), dengan memperhatikan adanya serapan medium pada sekitar 3500 cm-1 (dikonformasi dengan amida)

 Ujilah eter (C-O), dengan memperhatikan serapan pada 1300-1000 cm-1 (dikonformasi dengan alkohol dan ester)

Ikatan C=C alkena dan aromatis. Untuk alkena serapan akan muncul pada 1650 cm-1, sedangkan untuk aromatis sekitar 1650-1450 cm-1. Serapan C-H alifatik alkena akan muncul di bawah 3000 cm-1, sedangkan C-H vinilik benzena akan muncul di atas 3000 cm-1

Ikatan C≡C alkuna akan muncul lemah tajam pada 2150 cm-1, sedangkan C≡N nitril medium dan tajam akan muncul pada 2250 cm-1

 Gugus nitro NO2, memberikan serapan kuat sekitar 1600-1500 cm-1 dari anti-simetris dan juga pada 1390-1300 cm-1 untuk simetris

Bila informasi 1 sampai 6 di atas tidak ada maka dugaan kuat spektrum IR adalah dari senyawa hidrokarbon.