Ujian Mid Semester

Matakuliah`   : Kimia BahanAlam
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 )


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:

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 Salah satu usaha yang dilakukan adalah penyederhanaan langkah melalui proses sintesis ujisintesis-uji, yang dapat memberi informasi tentang turunan struktur molekul senyawa yang dapat mengubah hasil uji eksperimental.Informasi ini menguraikan hubungan antara struktur dan aktivitas biologis. Studi hubungan antara struktur dan aktivitas biologis menghasilkan dua segi penting, yaitu: pertama, hubungan dapat ditemukan antara sistematik perubahan struktural dalam seri molekul dan pengamatan perubahan aktivitas biologis seri senyawa tersebut. Hal ini secara langsung menjelaskan perubahan aktivitas biologis dalam seri senyawa, yang dinyatakan dalam struktur kimia. Kedua,studi hubungan antara struktur dan aktivitas dapat digunakan sebagai pola penalaran dalam rancangan molekul baru yang lebih efektif. Penalaran ini dikembangkan dari informasi tentang hubungan antara struktur dan aktivitas.
Penelitian bahan alam biasanya dimulai dari ekstraksi, isolasi dengan metode kromatografi sehingga diperoleh senyawa murni, identifikasi unsur dari senyawa murni yang diperoleh dengan metode spektroskopi, dilanjutkan dengan uji aktivitas biologi baik dari senyawa murni ataupun ekstrak kasar. Setelah diketahui struktur molekulnya biasanya dilanjutkan dengan modifikasi struktur untuk mendapatkan senyawa dengan aktivitas dan kestabilan yang diinginkan. Disamping itu dengan kemajuan bidang bioteknologi, dapat juga dilakukan peningkatan kualitas tumbuhan atau organisme melalui kultur jaringan atau pembentukan menjadi tumbuhan transgenik yang tentunya juga akan menghasilkan berbagai jenis senyawa metabolit sekunder baru yang beraneka ragam dan mungkin juga dengan struktur molekul yang berbeda dengan yang ditemukan dari tumbuhan awalnya.

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

Jawab:

Obat-obatan banyak mengandung zat kimia yang jika dikonsumsi dalam jangka panjang dapat beresiko negatif bahkan dapat menyebabkan timbulnya penyakit baru.maka dari itu orang mencari alternative lain yaitu dengan obat alami salah satu contohnya,yang tanaman disebut tanaman herbal. Yang efeknya tidak ada dan mudah untuk didapatkan juga harganya murah dan kadang berada disekitar kita.  Tumbuhan yang dapat digolongkan sebagai obat adalah yang mengandung senyawa metabolit sekunder, (alkaloid, flavonoid, saponin, terpenoid, dan steroid), sehingga banyak para peneliti menisolasi dan mensintesis tumbuhan di laboratorium  untuk memperoleh suatu senyawa metebolit sekunder yang sangat bermanfaat sebagai obat untuk kesehatan. 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. Selain sebagai bahan obat, senyawa metabolit sekunder juga didayagunakan oleh manusia untuk menunjang kepentingan industri seperti industri kosmetik dan industri pembuatan pestisida dan insektisida. Untuk di Indonesia, pemanfaatan senyawa bahan alam yang ditemukan para peneliti Indonesia sebagai bahan baku obat antara lain Itebein sebagai anti tumor, Artoindonesianin sebagai anti malaria, Diptoindonesin, Indonesiol serta banyak lagi. Sedangkan potensi lain yang sedang dikembangkan peneliti Indonesia untuk menunjang kepentingan industri adalah potensi bahan alam sebagai penghasil minyak atsiri. Menurut Prof. Hardjono Sastrohamidjojo (Guru Besar UGM) dalam Workshop Kewirausahaan di Auditorium FMIPA UGM pada 27 September 2005, beliau mengatakan bahwa Indonesia merupakan penghasil dan pengekspor minyak atsiri yang besar di dunia. Kandungan senyawa kimia yang terdapat dalam bahan alam (daun, batang, akar, biji) untuk minyak atsiri dibagi menjadi dua kelompok yakni kelompok pertama; minyak atsiri yang komponen-komponennya mudah dipisahkan yang kemudian menjadi bahan awal sintesis (minyak sereh, minyak daun cengkeh, minyak permen, dan minyak terpentin) dan kelompok kedua; minyak atsiri yang komponen-komponennya tidak mudah dipisah (minyak akar wangi, minyak nilam, minyak cendana, minyak kenanga), dimana minyak atsiri ini dapat langsung digunakan.

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:

pemilihan pelarut harus disesuaikan dengan sifat-sifat senyawa yang akan dimurnikan.  Isolasi berdasarkan sifat kimia dan  kereaktifan bahan alam terhadap pelarut tertentu.  Bahan alam diisolasi melalui reaksi kimia dan dipisahkan dari senyawa lain yang tidak bereaksi.

kaidah-kaidah pokok dalam memilih pelarut untuk isolasi dan purifikasi suatu senyawa bahan alam yaitu sebagai berikut:

·         Selektivitas

Pelarut hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen-komponen lain dari bahan ekstraksi. Dalam praktek, terutama pada ekstraksi bahan-bahan alami, sering juga bahan lain (misalnya lemak, resin) ikut dibebaskan bersama-sama dengan ekstrak yang diinginkan. Dalam hal itu larutan ekstrak tercemar yang diperoleh harus dibersihkan, yaitu misalnya diekstraksi lagi dengan menggunakan pelarut kedua.

·         Kelarutan

Pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan melarutkan ekstrak yang besar (kebutuhan pelarut lebih sedikit)

·         Kemampuan tidak saling bercampur

Pada ekstraksi cair-cair, pelarut tidak boleh (atau hanya secara terbatas) larut dalam bahan ekstraksi

·         Kerapatan

Terutama pada ekstraksi cair-cair, sedapat mungkin terdapat perbedaan yang besar antara pelarut dan bahan ekstraksi. Hal ini dimaksudkan agar kedua fase dapat dengan mudah dipisahkan kembali setelah pencampuran (pemisahan dengan gaya berat). Bila kerapatannya kecil, seringkali pemisahan harus dilakukan dengan gaya senfigunal (misalnya dalam ekstraktor sentritugal)

·         Reaktivitas

Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-komponen bahan ekstraksi. Sebaliknya dalam hal-hal tertentu diperlukan adanya reaksi kimia (misalnya pembentukan garam) untuk mendapatkan selektivitas yang tinggi. Seringkali ekstraksi juga disertai dengan reaksi kimia. Dalam hal ini bahan yang akan dipisahkan mutlak harus berada dalam bentuk larutan.

·         Titik didih

Karena ekstrak dan pelarut biasanya harus dipisahkan dengan cara penguapan, maka titik didih kedua bahan itu tidak boleh terlalu dekat, dan keduanya tidakj membentuk aseobrop. Ditinjau dari segi ekonomi, akanm menguntungkan jika pada proses ekstraksi titik didih pelarut tiak terlalu tinggi (seperti juga halnya dengan panas penguapan yang rendah).

·         Kriteria yang lain

Pelarut sedapat mungkin harus

·         Murah

·         Tidak beracun

·         Tersedia dalam jumlah besar

·         Tidak dapat terbakar

·         Tidak eksplosif bila bercampur dengan udara

·         Tidak korosif

·         Tidak menyebabkan terbentuknya emulsi

·         Memiliki viskositas yang rendah

·         Stabil secara kimia dan termis

Contoh pelarut yang digunakan:

-Terpenoid : alkohol dan eter

-alkaloid    : metanol

-flavonoid : etanol,metanol dan etil asetat

-steroid      : metanol, asam sulfat

4.      Jelaskan dasar titik tolak penentuan struktur suatu senyawa organik. Bila senyawa bahan alam tersebut adalah kafein misalnya. Kemukakan gagasan anda hal – hal pokok apa saja yang diperlukan untuk menentukan strukturnya secara keseluruhan.

Jawab:

Sebelum dikenalkan teknik spektroskopi, yakni sampai paruh pertama abad 20, penentuan struktur senyawa organik didasarkan atas perbandingan dengan senyawa yang strukturnya telah diketahui. Bila semua sifat fisik dan kimia senyawa identik dengan senyawa yang telah dideskripsikan di literatur, dapat disimpulkan bahwa senyawa yang sedang dipelajari identik dengan snyawa yang strukturnya telah diketahui. Kriteria ini masih diadopsi hingga kini walaupun perbandingan yang dilakukan mungkin berbeda.

Kini penentuan struktur terutama dilakukan dengan metoda spektroskopik dan difraksi.

kini tersedia banyak metoda untuk menentukan struktur. Misalnya, perhitungan kimia kuantum mungkin juga merupakan sumber informasi yang bermanfaat.

a. Uji titik leleh campuran

Metoda ini telah secara ringkas dibahas di bab sebelumnya (Bab 12..2). Seebelum pertengahan ada 20, prosedur utama dalam penentuan struktur senyawa organik adalah untuk membuktikan bahwa senyawanya identik dengan senyawa yang telah diketahui. Bukti ini terutama dicapai dengan uji titik leleh campuran (uji campuran). Metoda ini didasarkan prinsip bahwa titik leleh padatan paling tinggi ketika padatan itu murni. Bila dua sampel A dan B memiliki titik leleh yang sama, maka ditentukan titik leleh A murni, B murni dan campuran sejumlah sama A dan B. Bila hasil ketiganya sama, terbukti bahwa A dan B identik.

b. Penggunaan turunan padatan

Bila sampelnya berwujud cairan atau gas, metoda titik leleh campuran tidak dapat digunakan. Bila sampel gas atau cairan memiliki gugus fungsi yang reaktif, sampel ini dapat diubah menjadi padatan yang mungkin menghasilkan kristal yang indah. Aldehida dan keton, yang sangat penting dalam kimia organik, cenderung berupa cairan bila massa molekulnya rendah. Dalam kasus semacam ini senyawa ini biasanya diubah menjadi turunannya yang padat yang lewbih mudah ditangani untuk penentuan struktur. Pereaksi yang dapat bereaksi dengan aldehida dan keton,

c. Perbandingan sifat fisik

Sifat fisik lain seperti titik didih, indeks bias, momen dipol, dan rotasi spesifik untuk senyawa yang optik aktif dapat memberikan onformasi yang bermanfaat. Data semacam ini dapat memberikan informasi pda sifat keseluruhan molekul. Kadang, sifat molekul keseluruhan dapat merupakan jumlah dari berbagai kontribusi bagian-bagian senyawa.

d. Reaksi kualitatif

Penentuan struktur senyawa organik biasanya meliputi dua pendekatan. Sebaliknya, informasi struktur secara kasar didapat dengan penentuan massa molekul, analisis unsur, dsb. Demikian juga informasi jenis dan jumlah gugus fungsi juga harus didapatkan. Jadi, informasi tentang molekul secaraa keseluruhan dan substituennya didapatkan secara seiring.

Spektroskopi NMR

a. Prinsip

Banyak inti (atau lebih tepat, inti dengan paling tidak jumlah proton atau neutronnya ganjil) dapat dianggap sebagai magnet kecil. Inti seperti proton (1H atau H-1) dan inti karbon-13 (13C atau C-13; kelimpahan alaminya sekitar 1%). Karbon -12 (12C), yang dijadikan standar penentuan massa, tidak bersifat magnet.

Bila sampel yang mengandung 1H atau 13C (bahkan semua senyawa organik) ditempatkan dalam medan magnet, akan timbul interaksi antara medan magnet luar tadi dengan magnet kecil (inti). Karena ada interaksi ini, magnet kecil akan terbagi atas dua tingkat energi (tingkat yang sedikit agak lebih stabil (+) dan keadaan yang kurang stabel (-)) yang energinya berbeda. Karena dunia inti adalah dunia mikroskopik, energi yang berkaitan dengan inti ini terkuantisasi, artinya tidak kontinyu. Perbedaan energi antara dua keadaan diberikan oleh persamaan.

E = γhH/2π(13.4)

H kuat medan magnet luar (yakni magnet spektrometer), h tetapan Planck, γ tetapn khas bagi jenis inti tertentu, disebut dengan rasio giromagnetik dan untuk proton nilainya 2,6752 x 108 kg-1 s A (A= amper)．

Bila sampel disinari dengan gelombang elektromagnetik ν yang berkaitan dengan perbedaan energi E, yakni,

E = hν (13.5)

inti dalam keadaan (+) mengabsorbsi energi ini dan tereksitasi ke tingkat energi (-). Proses mengeksitasi inti dalam medan magnetik akan mengabsorbsi energi (resonansi) disebut nuclear magnetic resonance (NMR)．

Frekuensi gelombang elektromagnetik yang diabsorbsi diungkapkan sebagai fungsi H.

ν = γH/2π(13.6)

Bila kekuatan medan magnet luar, yakni magnet spektrometer, adalah 2,3490 T(tesla; 1 T = 23490 Gauss), ν yang diamati sekitar 1 x 108 Hz = 100 MHz．Nilai frekuensi ini di daerah gelombang mikro.

Seacara prinsip, frekuensi gelombang elektromagnetik yang diserap ditentukan oleh kekuatan magnet dan jenis inti yang diamati. Namun, perubahan kecil dalam frekuensi diinduksi oleh perbedaan lingkungan kimia tempat inti tersebut berada. Perubahan ini disebut pergeseran kimia.

Dalam spektroskopi 1H NMR, pergeseran kimia diungkapkan sebagai nilai relatif terhadap frekuensi absorpsi (0 Hz) tetrametilsilan standar (TMS) (CH3)4Si．Pergeseran kimia tiga jenis proton dalam etanol CH3CH2OH adalah sekitar 105，325 dan 490 Hz bila direkam dengan spektrometer dengan magnet 2 1140 T (90 MHz) (Gambar 13.6(a))．Karena frekuensi absorpsi proton adalah 0,9 x 108Hz (90 MHz), pergeseran kimia yang terlibat hanya bervariasi sangat kecil.

 Kafeina atau lebih populernya kafein (C₈H₁₀N₄O₂), ialah senyawa alkaloid xantina berbentuk kristal dan berasa pahit yang bekerja sebagai obat perangsang psikoaktif dan diuretik ringan. Kafein termasuk alkaloid golongann purin.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. Kafein merupakan golongan yang membentuk nitrogen basa-nitrogen basa, termasuk kedua golongan basa nukleat. Dua dari keempat deoxyribonucleotide dan dua dari keempat ribonucleotide, yang merupakan bahan bangunan pokok dari DNA dan RNA, adalah purina. Berikut adalah struktur kafein.