Kelompok 4.docx

Makalah Kimia Organik Stereokimia: Topik 2

Kelompok 4 Nurul Aulia Ditami

(1706070942)

Mohammad Sulthan Daffa

(1706023151)

Deandria Nabila

(1706023265)

Pramudita Satriya Sotama

(17060)

Grace Nathalie

(1706023012)

Alia Damar Adiningsih

(1706023624)

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Depok 2017

Daftar Isi Daftar Isi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Bab 1

Dasar Teori. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Bab 2

Jawaban Pemicu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Bab 3

Daftar Pustaka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

BAB 1 Dasar Teori Kina Quinine adalah obat yang digunakan sendirian atau bersama obat lain untuk mengobati malaria yang disebabkan gigitan nyamuk di negara-negara di mana malaria umum terjadi. Parasit malaria dapat memasuki tubuh melalui gigitan nyamuk, dan hidup di jaringan tubuh seperti di sel darah merah atau hati. Obat ini digunakan untuk membunuh parasit malaria yang hidup di sel darah merah. Quinine atau yang biasa kita sebut dengan kina merupakan suatu tanaman. Kiralitas Molekul kiral adaah molekul yang mempunyai bayangan cermin tidak superimposable (tidak dapat bertumpukan). Yang menyebabkan adanya kiralitas adalaha adanya senyawa karbon yang tidak simetris. Atom C kiral adalah atom karbon yang mempunyai empat substituent yang berbeda beda. Istilah kiral secara umum digunakan untuk menggambarkan suatu objek yang tidak dapat bertumpulan secara pas pada bayangannya. Akiral (tidak kiral) adalah benda yang identic dengan bayangan cermin, seperti gelas, piala, dan kubus.

Gambar 1.1 penggambaran kiralitas Sebuah molekul kiral tidak dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya ; molekul ini dan molekul bayangan cermin adalah dua senyawa yang berlainan, yang merupakan sepasang stereoisomer yang disebut enantiomer.

2

Konfigurasi R dan S Urutan penataan keempat gugus di sekitar suatu atom karbon kiral disebut konfigurasi mutlak di sekitar atom itu. Sepasang entatiomer memiliki konfigurasi yang berlawanan. Sistem yang digunakan adalah sistem (R) dan (S) atau sistem Chan-Ingold-Prelog. Huruf ( R ) berasal dari kata Latin yaitu rectus yang artinya kanan. Huruf ( S ) berasal dari kata Latin juga yaitu sinister yang artinya kiri. Aturan deret yang berdasarkan dari tata nama Chan-Ingold-Prelog adalah sebagai berikut: 1) Jika atom yang dipermasalahkan berbeda, maka urutan deret ditentukan berdasarkan nomor atom. Atom dengan nomor tinggi memperoleh prioritas. 2) Bila atom tersebut merupakan isotopny, maka isotop dengan nomor massa tinggi memperoleh prioritas. 3) Jika pada atom karbon ikatan rangkap mengikat dua atom yang sama, maka omor atom (dari) atom-atom berikutnya digunakan untuk menentukan prioritas. Jika atom-atom tersebut juga mengikat atom-atom identik, maka prioritas ditentukan pada titik pertama kali dicari perbedaan dalam menyusuri rantai. Atom-atom yang mengikat suatu atom dengan prioritas tinggi, akan diprioritaskan (atom tunggal yang berprioritas tinggi). 4) Atom-atom yang terikat pada ikatan rangkap (C=C) atau ganda tiga (C C) diberi kesetaraan ikatan tunggal, sehingga atom-atom tersebut dapat dianggap sebagai gugus-gugus berikatan tunggal dalam menentukan prioritas. Tiap atom yang berikatan rangkap (C=C) diduakalikan, sedangkan ikatan rangkap tiga (C C) ditigakalikan. Dalam system ini terdapat urutan prioritas. Tata cara memberikan konfigurasi R atau S pada suatu atom kiral sebagai berikut: 1) Urutkan keempat gugus atau atom yang terikat pada atom C kiral sesuai urutan prioritas aturan deret Chan-Ingold-Prelog.

3

2) Proyeksikan molekul tersebut sedemikian sehingga gugus yang berprioritas rendah berarah ke belakang. 3) Pilih gugus dengan prioritas tertinggi dan tariklah suatu anak panah bengkok ke gugus dengan prioritas tertinggi berikutnya. 4) Jika panah searah jarum jam, maka konfigurasinya adalah R. Jika panah berlawanan arah jarum jam, maka konfigurasinya adalah S. Contoh:

1) Mengurutkan prioritas keempat atom yang terikat pada pusat kiral berdasarkan nomor atomnya. Dalam contoh ini nomor atom Br = 35, Cl = 17, F = 9, H = 1, maka urutan prioritas keempat atom adalah Br > Cl > F > H.

2) Gambarkan proyeksi molekul sedemikian rupa hingga atom dengan prioritas terendah ada di belakang atau putar struktur (1) dan (2) sehingga atom H ada di belakang.

3) Buat anak panah mulai dari atom/gugus berprioritas paling tinggi ke prioritas yang lebih rendah.

4

4) Bila arah anak panah searah jarum jam, konfigurasinya adalah R. Bila arah anak panah berlawanan dengan arah jarum jam, konfigurasinya adalah S. Jadi konfigurasi struktur (1) adalah S, sedangkan konfigurasi struktur (2) adalah R.

Air Tonik Air tonik pada awalnya diperkenalkan oleh Jacob Schweppe pada abad ke-17. Tanaman kina (Cinchona sp.) merupakan tanaman obat yang sudah dikenal selama ratusan tahun sebagai antimalaria, aditif makanan dan katalis. Salah satu senyawa aktif yang berhasil diisolasi dari tanaman kina yaitu golongan alkaloid. Keanekaragaman struktur yang dimiliki oleh senyawa golongan alkaloid dapat menjadikannya sebagai sumber kerangka baru dalam sintesis obat, salah satunya alkaloid berbasis kuinolin. Kuinolin dan turunannya yang terdapat dalam senyawa bahan alam banyak yang memiliki sifat fisiologis dan biologis yang menarik. Alkaloid kina memiliki peranan penting dalam pemanfaatannya sebagai sumber kiral (chiral auxiliaries) serta kemampuannya dalam aspek transformasi gugus fungsi dan penyedia kerangka yang dimanfaatkan dalam reaksi kimia maupun farmakologi yang berbasis struktur alkaloid. Senyawa sintesis turunan kina ditemukan memiliki spektrum luas terhadap aktivitas antibakteri, yang memberi titik awal baru dalam pengembangan kelas agen antibakteri dan antimikrobakteri. Minuman ini disebut air tonik karena mengandung kina yang bersifat profilaksis terhadap malaria. Profilaksis adalah prosedur kesehatan masyarakat untuk mencegah daripada mengobati penyakit. Ukuran profilastik terbagi antara profilaksis utama (untuk mencegah perkembangan penyakit) dan kedua (ketika penyakit sudah berkembang dan pasien terlindungi melawan proses yang semakin memburuk). Kulit pohon kina mengandung senyawa alkaloid yang mengandung zat kinin yang berperan untuk menghambat reproduksi

5

parasit malaria yang bertempat di eritrosit atau sel darah merah. Kina juga mengandung racun protoplasma yang digunakan untuk melawan protozoa penyebab malaria. Diantaranya yaitu ; Plasmodium vivax, plasmodium falciparum, plasmodium malariae dan plasmodium fatal. Kina pada air tonik juga dapat mengatasi gangguan pembuluh

darah,

meredakan

gangguan

pencernaan,

mengobati

influenza,

menyehatkan jantung dan membantu pengobatan kanker. Molekul Kiral pada Obat Idealnya, obat farmasi harus terdiri dari isomer aktif murni. Salah satu cara untuk mendapatkan senyawa sebagai isomer aktif murni adalah menghasilkan kimia dengan menggunakan organisme, karena produksi biomolekul dalam organisme bersifat stereospesifik (menghasilkan stereoisomer tertentu). Misalnya, amino asam, vitamin, dan hormon diproduksi secara alami dengan ragi dalam fermentasi gula dan bisa dipanen dari hasil fermentasi. Bioteknologi, di mana gen untuk molekul tertentu dimasukkan ke dalam DNA bakteri seperti obat insulin yang diproduksi saat ini. Berbeda dengan sintesis biomolekul oleh organisme dimana isomer spesifik dihasilkan, ketika molekul kiral dibuat dengan prosedur kimia "normal" (reaktan dicampur dan dibiarkan bereaksi), campuran enansiomer akan diperoleh. Sebagai contoh, ketika satu pusat kiral hadir dalam molekul, sintesis kimia normal memberikan campuran yang sama dari dua citra cermin isomer - yang disebut campuran rasemat. Bentuk obat sebenarnya bisa menghasilkan efek merugikan. Seringkali sama sekali tidak terkait dengan efeknya dari isomer aktif. Akibatnya, obat diberikan sebagai campuran rasemat mengandung pengotor 50% efek yang tidak dipahami dengan baik. Alternatif penggunaan campuran rasemat adalah menghasilkan zat sebagai isomer murni atau cara untuk memisahkan isomer dari campuran rasemat. Kedua pilihan ini sulit dan dengan demikian mahal. Namun, itu menjadi semakin jelas bahwa banyak obat-obatan harus diberikan sebagai isomer murni untuk

6

menghasilkan yang diinginkan Hasilnya tanpa efek samping. Saat ini, industri diarahkan pada sintesis dan pemisahan senyawa kiral.

7

BAB 2 Jawaban Pemicu

1. Bagaimana cara mengisolasi Quinine? Jelaskan yang anda ketahui! Jawab: Isolasi merupakan suatu cara untuk mengambil satu senyawa aktif yang terdapat di dalam tanaman untuk mengetahui senyawa yang berkhasiat dalam tumbuhan. Untuk dapat melakukan isolasi harus melalui berbagai tahapan yang cukup panjang hingga kita dapat memperoleh suatu senyawa murni yang berkhasiat dalam tumbuhan tersebut. Teknik isolasi di berbagai negara juga berbeda seperti di Indonesia dan jepang tapi prinsip yang digunakan tetap sama. Tahapan yang dilalui adalah sebagai berikut: 1. Preparasi sampel/simplisia: melakukan penumbukkan sehingga dinding sel

yang terdapat pada simplisia rusak dan senyawa yang ada di dalam tumbuhan kina akan dapat mudah ditarik oleh pelarut yang digunakan dalam proses ekstraksi. 2. Ekstraksi: Ekstraksi merupakan proses penarikan senyawa-senyawa yang ada

dalam tumbuhan kina. Pada proses ekstraksi dipilih pelarut yang kepolarannya mirip dengan sel tumbuhan contohnya etanol. Ekstraksi juga dapat dilakukan dengan cara dingin ataupun panas bergantung pada sifat senyawa dari tanaman tersebut. Apabila senyawa yang akan diisolasi adalah termostabil ekstraksi dengan cara dingin ataupun panas tidak akan bermasalah. namun apabila senyawa yang akan diisolasi adalah senyawa termolabil maka cara panas tidak boleh dilakukan karena dapat merusak senyawa tersebut. Jadi ekstrasi yang dilakukan harus mengikuti berbagai pertimbangan dari sifat senyawa yang akan diisolasi. 3. Fraksinasi: Setelah melakukan proses ekstraksi kita dapat melanjutkan dengan

proses fraksinasi, intinya adalah memisahkan senyawa yang terkandung 8

dalam tanaman kina berdasarkan tingkat kepolaran dari pelarut yang digunakan. Untuk melanjutkan ke tahap berikutnya yaitu kromatografi dilakukan uji dahulu ke fraksi yang didapatkan apakah ada aktivitas terhadap suatu penyakit yang diperkirakan. Lalu dilakukan kromatografi terhadap fraksi yang memiliki aktifitas terhadap penyakit tersebut. 4. Isolasi: Dalam tahap isolasi dapat menggunakan KCV (kromatografi cair

vakum) atau kolom konvensional, bergantung kebutuhan. KCV menggunakan vakum untuk membantu suatu senyawa turun lebih cepat untuk melewati kolom silica namun karena terlalu cepat kelemahannya adalah waktu kontak dengan silica akan semakin cepat juga sehingga pemisahan yang terjadi kurang baik. 5. Uji kemurnian: Untuk mengetahui apakah hanya terdapat satu senyawa dalam

hasil percobaan dapat dilakukan kromatografi dua dimensi. 6. Elusidasi struktur: Setelah mendapatkan senyawa yang murni, maka

dilakukan identifikasi struktur senyawa tersebut dengan menggunakan alatalat analisis seperti spektroskopi UV-Vis, Infrared, Mass Spektroskopi, CNMR dan H-NMR. Maka didapatkanlah struktur senyawa berkhasiat dari tanaman Kina.

2. Dengan demikian, sifat biologi sangat peka terhadap kiralitas dan aktivitas obat-obatan bergantung pada entatiomer yang digunakan. Jelaskan bagaimana menurut anda? Jawab: Obat memiliki sifat kiral. Pemisahan enansiomer untuk molekul kiral merupakan hal penting, terutama untuk industri farmasi, karena enansiomer dapat memiliki aktivitas farmakologi dan toksisitas yang berbeda. Peneliti berupaya menemukan metode dan tehnik untuk memisahkan obat-obat kiral sehingga diperoleh kemurnian yang tinggi.

9

Seperti yang sama-sama diketahui, obat memiliki sifat kiral. Pemisahan enansiomer untuk molekul kiral merupakan hal penting, terutama untuk industri farmasi, karena enansiomer dapat memiliki aktivitas farmakologi dan toksisitas yang berbeda.

1. Apa itu obat dengan molekul kiral? Molekul kiral adalah molekul yang

mempunyai bayangan cermin tidak superimposabel (tidak dapat bertumpukan). Suatu molekul organik disebut molekul kiral jika terdapat minimal 1 atom C yang mengikatempat gugus yang berlainan. 2. Contoh kasus :

Obat Thalidomide Obat ini dipasarkan di Eropa sekira tahun 1959-1962 sebagai obat penenang. Obat ini memiliki dua enantiomer, di mana enantiomer yang berguna sebagai obat penenang adalah (R)-Thalidomide. Tetapi ibu hamil yang mengonsumsi enantiomernya yaitu (S)-Thalidomide justru mengalami masalah dengan pertumbuhan anggota tubuh janinnya. Sedikitnya terjadi 2000 kasus kelahiran bayi cacat pada tahun 1960-an. Hal ini merupakan tragedi besar yang tidak dapat dilupakan dalam sejarah obat-obat kiral.

3. Sebagian besar obat terdiri dari molekul kiral. Dan karena obat harus sesuai dengan reseptor di dalam sel, seringkali hanya satu dari entatiomer yang menarik. Mengapa demikian, apa yang dapat anda jelaskan dan pahami berdasarkan bacaan diatas? Jawab: Sebagian masyarakat kurang memperhatikan sifat optis suatu senyawa organik, padahal reaksi kimia dalam sistem biologis makhluk hidup sangat

10

stereospesifik. Artinya suatu stereoisomer akan menjalani reaksi yang berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup, misalnya: 1. Obat Thalidomide Obat ini dipasarkan di Eropa sekira tahun 1959-1962 sebagai obat penenang. Obat ini memiliki dua enantiomer, di mana enantiomer yang berguna sebagai obat penenang adalah (R)-Thalidomide. Tetapi ibu hamil yang mengonsumsi enantiomernya yaitu (S)-Thalidomide justru mengalami masalah dengan pertumbuhan anggota tubuh janinnya. Sedikitnya terjadi 2000 kasus kelahiran bayi cacat pada tahun 1960-an. Hal ini merupakan tragedi besar yang tidak dapat dilupakan dalam sejarah obat-obat kiral.

2. Nikotin (-)Nikotin dilaporkan lebih beracun dan berbahaya dibandingkan dengan (+)Nikotin. Tanda "+" menyatakan arah rotasi polarimeter sesuai arah jarum jam, sedangkan tanda "-" menyatakan arah rotasi polarimeter berlawanan arah jarum jam. 3. Tiroksin Tiroksin adalah hormon yang dihasilkan kelenjar tiroid. (-) Tiroksin meregulasi metabolisme tubuh, sedangkan (+) Tiroksin tidak menghasilkan efek regulasi apa pun. Melihat fakta di atas stereokimia (struktur ruang) suatu senyawa organik mutlak harus diperhitungkan dalam reaksi-reaksi biologis makhluk hidup. Sayangnya sulit sekali menghasilkan suatu enantiomer atau diastereoisomer murni. Bahkan 90

11

persen obat-obat sintetik yang mengandung senyawa kiral masih dipasarkan dalam kondisi rasemik sampai awal 1990-an. Campuran rasemik artinya suatu campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama. Bagaimana caranya memperoleh suatu enantiomer dengan enantiomeric excess (EE) yang tinggi? Enantiomeric excess artinya persentase suatu enantiomer yang berkonfigurasi R dikurangi persentase enantiomer pasangannya yang berkonfigurasi S dalam suatu campuran atau sebaliknya. Berikut dua prinsip dasar isomer optik yaitu: 1. Sepasang enantiomer memiliki sifat-sifat fisika (titik didih, kelarutan, dan lain-lain) yang sama tetapi berbeda dalam arah rotasi polarimeter dan interaksi dengan zat kiral lainnya. 2. Sepasang diastereoisomer memiliki sifat-sifat fisika dan sudut rotasi polarimeter yang berbeda satu sama lain. Bahkan sering dalam bereaksi mengambil cara yang berlainan. Artinya kita bisa memisahkan campuran dua diastereoisomer dengan cara-cara fisika (destilasi, kristalisasi, dan lain-lain). Akan tetapi tidak bisa memisahkan campuran dua enantiomer dengan cara-cara fisika, karena sepasang enantiomer memiliki properti fisika yang sama. Kesimpulannya, kita dapat dengan mudah memisahkan campuran dua diastereoisomer, tapi akan kesulitan memisahkan campuran dua enantiomer.

4. Air tonik sekarang merupakan salah satu kegunaan kina yang terbesar. Mengapa dan jelaskan metode atau proses salah satu membuat air tonik berdasarkan bacaan diatas? Jawab: Metode pembuatan air tonik Sari kina didapatkan dengan cara mensintesis alkaloid quinolin. Sintesis alkaloid quinolin dilakukan melalui diversifikasi kerangka, dimana bahan 12

awal sederhana ditambah untuk membuat beragam struktur yang lebih mirip produk alami dalam hal ukuran, dengan memperhatikan jumlah C-Sp3 serta jumlah pusat stereogeniknya. Kemudian produk dimurnikan dengan teknik ekstraksi dan kromatografi. Karakteristik dan identifikasi senyawa hasil sintesis ditetapkan secara spektroskopi resonansi magnetik inti (NMR) 1D dan 2D serta spektrometer massa resolusi tinggi (HRESIMS) dan rendah (LRESIMS). Semua senyawa hasil sintesis yang telah murni ditentukan aktivitas antibakterinya terhadap empat bakteri patogen, yaitu Salmonella enterica, Salmonella dysentriae, Enterococcus faecalis dan Staphylococcus aureus dengan menggunakan metode mikrodilusi. Alkaloid quinolin memiliki dua cincin karbon dengan satu atom nitrogen.

5. Tentukan atom karbon kiral pada Gambar 3-5 di atas dan jelaskan! 6. Bagaimana menentukan konfigurasi R dan S? Jelaskan dan berikan contohnya! Jawab: 

Urutkan keempat gugus atau atom yang terikat pada atom C kiral sesuai urutan prioritas aturan deret Chan-Ingold-Prelog.



Proyeksikan molekul tersebut sedemikian sehingga gugus yang berprioritas rendah berarah ke belakang.



Pilih gugus dengan prioritas tertinggi dan tariklah suatu anak panah bengkok ke gugus dengan prioritas tertinggi berikutnya.



Jika panah searah jarum jam, maka konfigurasinya adalah R. Jika panah berlawanan arah jarum jam, maka konfigurasinya adalah S.

Contoh:

13

7. Pada Gambar 5, tidak dituliskan konfigurasinya, mengapa?

14

Bab 3 Daftar Pustaka Pudjaatmaka, Aloysius Hadyana. 1982. Kimia Organik,Edisi Ketiga,Jilid 1. Jakarta: Erlangga Julia, Wela. 2016. Stereokimia: 1. Konfigurasi Mutlak dan relatif 2. Pemisahan campuran rasemik. Diambil dari: http://welajulia26.blogspot.co.id/2016/10/stereokimia-1-konfigurasi-mutlak-dan.html (20 Maret 2018) Anarkhi, Nanda Emha. 2016. Stereokimia. Diambil dari: http://nandaemhaanarkhi15.blogspot.co.id/2016/10/stereokimia.html (20 Maret 2018) Maulana, Hilman. 2016. Stereokimia, Isomer optik, kiralitas, campuran rasemik, konfigurasi R-S&D-L. Diambil dari: https://www.academia.edu/9332702/Stereokimia_Isomer_optik_kiralitas_campuran_rase mik_konfigurasi_R-S_and_D-L Fendy. 2006. Molekul Kiral Dari "Thalidomide" Sampai "L-DOPA". Diambil dari: http://www.kimianet.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1111012990

Okamoto, Y.; Ikai, T. Chiral HPLC for efficient resolution of enantiomers. Chem. Soc. Rev. 2008,37,2593–2608. Ward, T.J.; Ward, K.D. Chiral separations: Fundamental review 2010. Anal. Chem. 2010, 82, 4712–4722 https://www.pdfcoke.com/document/349419860/Cara-Pemisahan-Enantiomer http://repository.unand.ac.id/19916/4/BAB%20I.%20PENDAHULUAN.pdf http://jurnal.unpad.ac.id/farmasetika/article/view/10731 http://rolanrusli.com/konfigurasi-r-dan-s-senyawa-khiral/

15

https://www.pdfcoke.com/document/349419860/Cara-Pemisahan-Enantiomer https://hellosehat.com/hidup-sehat/fakta-unik/manfaat-pohon-kina/amp/ http://www.sps.itb.ac.id/in/wp-content/uploads/2017/03/abstrak_nila_tb_2018.pdf

https://hellosehat.com/obat/quinine/ http://www.academia.edu/10643135/Ekstraksi_dan_Isolasi

16