Pengantar Kba

Kimia Bahan Alam (Natural Product Chemistry)

Merupakan cabang dari Kimia Kimia Organik (Kimia senyawa Karbon) Kimia Organik Metabolit Primer dari Makhluk hidup (Biokimia, Physiological Chemistry) Metabolit Sekunder (Kimia Organik Bahan Alam, Natural Product Chemistry) Kimia Farmasi (Pharmaceutical Chemistry) Kimia Medisinal (Medicinal Chemistry) Kimia Alisiklik (Alicyclic Cemistry) Kimia Organik Metalik (Organometalic Chemistry) Kimia Heterosiklik (Heterocyclic Chemistry) Kimia Minyak (Petrol Chemistry) Kimia Polimer (Polimer Chemistry) dll

Sejarah singkat  KBA

tidak terpisahkan dengan senyawa organik yang bermanfaat.

 Usaha

isolasi senyawa organik dimulai oleh Wilhelm Scheele (1742-1746) yang berhasil mengisolasi beberapa senyawa organik spt: gliserol, asam laktat, asam tartrat, asam oksalat.

 Friedrich

W. Serturner (1783-1841) berhasil mengisolasi morfin (1806).

 Pelletier

dan Caventou mengisolasi striknin, brusin, kinin, sinkonin dan keffein.

Beberapa tahun penting  Isolasi

1806 1818 1845 1859 1864 1909 1934 1938 1949

bahan alam penting morfin Serturner striknin Pelletier – Caventou kamfer Bouchardat kokain Niemann bilirubin Stadeler kolesterol Windaus Progesteron Butenandt Penicillin Florey and Chain Aureomisin Lederle Lab.

Elusidasi struktur  1932  1946  1954  1955  1960

kolesterol striknin sintesis striknin Vit B12 sintesis klorofil

Wieland Robinson\ Woodward Hodgkin Woodward

Penelitian Biogenetik  1953  1955  1956  1959  1964

hipotesis asetat Birch langkah sikimat Davis penemuan as mevalonat Merck Hk. Isopren Ruzicka kopling oksidatif Barton

Senyawa Bahan Alam (Natural products) 

Bagi makhluk hidup itu sendiri fungsi senyawa Bahan Alam ini sangat beragam malah masih banyak yang belum dimengerti dengan baik. terdapat/dikenal sebagai:

Zat warna Aromatik Feromon Racun-racun Insektisida Allelopati Antibiotik dll 

Karena perannya itu disebut juga sebagai “agent of communication”

Kimia Bahan Alam Kimia organik yang mempelajari tentang senyawa metabolit sekunder yang terdapat dalam makhluk hidup spt al: Alkaloid, Terpenoid/steroid, flavonoid, kumarin, kuinon, poliketida dll Objective :   

Biosintesis, Isolasi/karakterisasi/elusidasi struktur, Sintesis

Senyawa metabolit sekunder itu sendiri

Pesan Metabolit Sekunder terhadap sesama/makhluk lain

Racun/aromatik

Tumbuhan (Allelopati)

toksin

Hewan/Manusia toksin antibiotik

antibiotik

(pheromon)

insektisida racun/bisa insektisida attractant antibiotik

Bakteri/Jamur (antibiotik)

toxin

Serangga (pheromon)

Biosintesis Metabolit Makhluk hidup CO2 +H2O klorofil / hv

Metabolt Primer

polisakharida

Metabolit sekunder glikosida

Glukosa pentosa/ tetrosa

Triosa

protein

aromatik/ asam amino alifatik/ as amino

lemak

asam asetat as mevalonat

as nukleat

TCA

alkaloid flavonoid fenilpropanoid kumarin kuinon poliketida terpenoid/ steroid tetrapirrol

Alur biosintesis beberapa MS Asam asetat

Kuinon Alkaloid

Poliketida Asam lemak

MVA/GPP

Alkaloid

Terpenoid/steroid Poli-isopren Alkaloid indolloganin monoterpenoid Senyawa prenil

Asam shikimat Fenil propanoid Fenilalanin/ Tyrosin

Flavonoid Asam sinamat

Kumarin

Alkaloid

Asam korismat Fenolik-Tannin

Asam antranilat

tryptophan Alkaloid

Biosintesis Berdasarkan pola biogenetis (retrosintesis) dilakukan eksperimen dengan menggunakan prekursor, selanjutnya dianalisis apa memang terbentuk produk yang sesuai. (menggunakan preskursor yang dilabel dengan al. 3H, 13 dan 14 C, 18O, dll. Kalau sudah terbukti proses disebut biosintesis

Teknik Biosintesis  Silviculture/aquaculture  Feeding

(oral)

 Injeksi  Diffusi  Scarring

method  Cutting the stalk  Brush method  Cotton wick method

Biosintesis dan Biogenesis



Biogenesis, Berdasarkan prinsip reaksi diramalkan prekursor dan produk antara yang mungkin Langkah biogenetik proses linear :

a -

konvergen

C --------

A - B -

b -

c -

d……..X -

X D - E ----------

E ramified

A --- B --- C --- D ……………X

F metabolik grid

A -----B-----C D-----E-----F G-----H-----X

Y

Penelusuran Biosintesis  Dengan

menggunakan senyawa berlabel isotop radio aktif  Dilakukan percobaan “feeding”  Selang waktu tertentu dipanen.  Diisolasi,  Diencerkan dengan senyawa yang sama tapi tidak berlabel (radioaktif).  Dideteksi dengan Geiger Counter

Menggunakan isotop C 13

 Sda  Dideteksi

dengan spektrometer 13C RMI

Senyawa standar

13

C

Senyawa berlabel

Applikasi Biosintesis  Al.

Produksi antibiotika oleh mikroba. Dicari strain unggul Diberikan prekursor yang sesuai, Dicari medium yang unggul Diisolasi Dimurnikan Modifikasi struktur

Enzim  Tiokinase  “Mixed-function  Metil

oxygenase”

tranferase  Dekarboksilase dan transaminase Asam amino  Dll.

Kimia Bahan Alam & Obat    





Dimulai pada zaman Sumeria. Hippocrates (460-377 CC) mencatat lk 400 jenis tumbuhan obat. Merupakan bahagian integral dari pengobatan di India (Aryuveda), India Mesir sp sekarang. Menurut WHO 3.4 M penduduk dunia (88%) samapai sekarang masih tergantung dengan pengobatan tradisional. Beberapa senayawa bahan alam i.e. morfin (dari Papaver somniferum, Taxol (Taxus brevifolia), Penicillin (Penicilium notatum), Sekarang penggunaan “scientific base” obat tradisional dan food suplemen merupakan bisnis yang sangat berkembang dan maju.

KBA & Pencarian Obat Baru 

61% dari 877 bahan kimia baru obat yang ditemukan dari 1981-2002 berasal dari senyawa bahan alam. 6% senyawa bahan alam 27% senyawa turunan (derivative) 5 % senyawa sintetik berdasarkan kerangka BA 23% mirip kerangka struktur BA

Pada tahun 2001, 30 jenis obat yang paling panyak dipakai adalah senyawa BA atau turunannya dengan total nilai US 16 M

Pencarian Obat baru (klasik) contoh

ekstrak

ekstraksi

bioassay

fraksionasi bioassay

Senyawa yang teridentifikasi

Isolasi/

identifikasi

bioassay

pemurnian

Senyawa aktif yang teridentifikasi

Fraksi aktif

Modern method source

extracts

Rapid extraction i.e. sokhlet extraction

Chemical finger Printing/dereplication LC-PDA, LC-MS, LC-NMR

Isolated compounds

Rapid isolation/ Purification /HPLC

Dereplication extracts

Identification UV,IR.NMR,MS

Identified compounds (compound library)

HTS

Generation of “hit”

Large Production production

Formulation In vivo assay Clinical trial

To be continued !