FENIL PROPANOID DAN POLIKETIDA

Klasifikasi dan Asal Usul Fenilpropanoid

Senyawa-senyawa organik bahan alam aromatik ini tersebar luas sebagai zat warna alam yang menyebabkan warna pada bunga-bungaan, kayu pohon tropis,bermacam-macam kupang, lupuk dan lumut, termasuk diantaranya zat warna alizarin.

Senyawa-senyawa organik bahan alam aromatik ini seringkali disebut senyawa-senyawa fenol, walaupun sebagian diantaranya bersifat netral karena tidak mengandung gugus fenol dalam keadaan bebas.

Pada prinsipnya, sifat-sifat kimia dari semua senyawa fenol adalah sama, akan tetapi dari segi biogenetik senyawa-senyawa ini dapat dibedakan atas 2 jenis utama.Jenis pertama : senyawa fenol yang berasal dari jalur shikimat. Jenis kedua : senyawa fenol yang berasal dari jalur asetat-malonat. Akan tetapi ditemukan pula senyawa fenol yang berasal dari kombinasi antara kedua jalur biosintesis ini, antara lain Havanoid.

Kupang adalah sumber yang kaya akan senyawa fenol yang berasal dari jalur asetat-malonat, walaupun dalam tumbuhan tinggi ditemukan pula. Sebaliknya, senyawa fenol yang berasal dari jalur shikimat banyak ditemukan dalam tumbuhan tinggi dan jarang ditemukan dalam kupang.

Salah satu kelompok senyawa fenol yang utama, yang berasal dari jalur shikimat adalah fenil-propanoid. Senyawa fenil ini mempunyai kerangka dasar karbon yang terdiri dari cincin benzen (C6) yang terikat pada ujung dari rantai propan (C3).

Senyawa fenol yang berasal dari jalur asetat-malonat secara umum disebut poliketida, yang sebagian besar dihasilkan oleh mikroorganisme seperti bakteri, kupang dan lumut.

Asam Shikimat Kerangka dasar Fenilpropanoid

Beberapa jenis senyawa yang termasuk fenilpropanoid ialah turunan asam sinamat, turunan alilfenol, turunan propenilfenol dan turunan kumarin.

Turunan Sinamat

Asam sinamat Asam p-kumarat Asam Kafeat

Asam Sinapat

Turunan Kumarin

Kumarat Umbeliferon

Eskuletin

Turunan Alilfenol

Cavicol Eugenol Safrol Miristisin

Turunan Propenilfenol

Anetol Isoeugenol

Isoelemesin Isoministisin

JALUR SHIKIMAT

Jalur shikimat untuk biosintesis fenilpropanoid ditemukan untuk pertama kali dalam mikroorganisme, seperti bakteri, kapang dan ragi oleh Davis. Sedangkan asam shikimat sendiri pertama kali ditemukan pada tahun 1885 dari tumbuhan Illicium religiosum, yang dalam bahasa Jepang disebut Shikimi-no-ki, dan kemudian ditemukan dalam tumbuhan. Pokok-pokok reaksi biosintesis dari jalur shikimat :

Reaksi Aldol kondensasi antara suatu tetrosa, yakni eritrosa dan asam fosfoenolpiruvat.

Gugus metilen C=CH2 dari asam fosfoenolpiruvat berlaku sebagai nukleofil dan beradisi dengan gugus C=O dari eritrosa menghasilkan suatu gula yang terdiri dari 7 atom karbon.

Reaksi analog (intramolekuler) menghasilkan asam 5-dehidrokuinat, yang mempunyai lingkar sikloheksan, yang diubah menjadi asam shikimat.

Asam prefenat terbentuk oleh adisi asam fosfoenolpiruvat kepada asam shikimat. Aromatisasi dari asam prefenat menghasilkan asam fenilpiruvat, darimana

dihasilkan fenilalanin melalui reaksi reduktif aminasi. Akhirnya deaminasi dari fenilalanin menghasilkan asam sinamat. Reaksi paralel yang sejenis terhadap tirosin yang mempunyai tingkat oksidasi yang lebih tinggi menghasilkan asam p-kumarat, asam-asam kafeat, ferulat dan sinapat.

Jalur Asam Shikimat dalam Biosintesis Fenilpropanoid

Asam korismatAsam shikimat

Asam 5-dehidro-kuinat

Asam 5-dehidro-shikimat

Eritrosa Fosfoenolpiruvat

Asam kafeat : R1 = H ; R2 = OH

Asam ferulat : R1 = H ; R2 = OCH3

Asam sinapat : R1 = OCH3 ; R2 = OCH3

Beberapa Turunan Kumarin Sederhana dan Jalur Biosintesis

Beberapa Turunan Kumarin Kompleks

Kumarin(benzopiran-2-0n)

C6 C7 C8

Kumarin H H HUmbeliferon H OH H

Eskuletin OH OH HDafnetin H OH OHFraksetin OCH3 OH OH

Skopoletin OCH3 OH H

Biosintesis Benzofuran

Beberapa Alilfenol dan Propenilfenol dan Jalur Biogenesis

Substituen Cincin

C2 C3 C4 C5

Chavikol OH -Estragol OCH3 AnetolEugenol OCH3 OH Isoeugenol

Safrol -O-CH2-O- IsosafrolEleminis OCH3 OCH3 IsoelemisinMiristisin -O-CH2-O- OCH3 Isomiristisin

Apiol OCH3 -O-CH2-O- OCH3 Isoapiol

X = -OH atau gugus lain

STRUKTUR DAN BIOSINTESIS POLIKETIDA

Klasifikasi Poliketida

Kerangka dasar karbon

Cincin aromatik dengan pola oksigenasi selang-selang berasal dari rantai karbon linier. Poli-β-keto-karboksilat ( = rantai poliasetil) yang terdiri dari unit C2

Dalam suasana basa CH2 dapat menyerah C=O

Beberapa Contoh Senyawa Poliketida

Turunan Asil Horoglusinol

= rantai poliasetil

Turunan Kromon

Turunan Benzokuinon

Turunan Nafrakuinon

Turunan Antrakuinon

Biosintesis asam poli-β-ketokarboksilat

Reaksi-reaksi Sekunder dan Siklisasi ;

Aldol Alkilasi

Claisen Oksidasi

Laktonisasi Reduksi

Esterifikasi Dekarboksilasi

Asam poli-β-ketokarboksilat

Kondensasi intramolekuler asam poli-β-ketokarboksilat

R = CH3-(COCH2)n- ; n = 0, 1, 2, …

(a) Kondensasi Aldol(b) Kondensasi claisen

- Kondensasi aldol sering pula terjadi antara gugus metilen dan gugus karbonil yang terletak di bagian tengah dari rantai poliasetil, menghasilkan senyawa-senyawa polisiklik, seperti amodin dan endokrosin dan turunan-turunan lain.

(a)

(b)

Asam orselinat (R=CH3)

Asil Floroglusinol

R = CH3-(C-CH2)-n ; n = 0, 1, 2, …

SIFAT-SIFAT DAN SINTESA FENILPROPANOID DAN POLIKETIDA

O

(C)

(d)

α-piron

(d)

δ-piron Kromon

A. Reaksi dan Sintesa Turunan Sinamat

- Ditemukan secara luas di alam, terutama sekali turunan hidroksisinamat, seperti p-kumarat, kafeat, ferulat dan sinapat, senyawa-senyawa ini bisa ditemukan dalam bentuk ester

- Mudah dideteksi dengan kromatografi kertas, noda-nodanya memberikan fluororesensi berwarna biru atau hijau di bawah sinar ultra violet. Intensitas warna dapat ditingkatkan bila diperlakukan dengan uap amoniak.

- Ditemukan di alam, ikatan rangkap olefin pada umumnya mempunyai konfigurasi trans yang lebih stabil daripada cis. Akan tetapi, konfigurasi ini dapat diubah dari yang satu menjadi yang lain, isomerasi dapat terjadi selama proses pemisahan. Oleh karena itu, turunan sinamat yang dipisahkan dari jaringan tumbuhan lazimnya adalah campuran keseimbangan dari kedua isomer tersebut.

- Dapat diidentifikasi dari spectrum ultra violet, yang mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang sekitar 245nm dan 320nm. Senyawa-senyawa ini dalam suasana basa, memperlihatkan perpindahan serapan maksimum didaerah ultra violet ke panjang gelombang yang lebih besar.

- Senyawa-senyawa turunan sinamat dapat disintesis dengan reaksi Perkin, yakni kondensasi aldol antara aldehid aromatic yang sesuai dan anhidrida asam karboksilat dengan adanya garam natrium dari asam tersebut sebagai katalis.

Pada reaksi ini, kondensasi terjadi antara gugus karbonil dari aldehid aromatic dan gugus metil aktif dari anhidrida asam. Sedangkan fungsi katalis adalah untuk membentuk anion dari gugus metil aktif tersebut. Mekanisme dari sintesis Perkin :

- Turunan sinamat dapat pula disintesis menggunakan reaksi Knoevenagel, yakni kondensasi aldol antara suatu aromatic aldehid yang sesuai dengan asam atau ester malonat, dengan adanya katalis basa.Reaksi secara umum adalah :

Asam Sinamat

Etil Sinamat

Cara lain untuk mensintesis senyawa-senyawa turunan sinamat ialah kondensasi aldol antara aldehid aromatic yang sesuai dengan ester asetat dengan adanya basa, contoh :

Benzaldehid Etil Asetat Etil Sinamat

B. Reaksi dan Sintesis Turunan Kumarin

- Kumarin adalah turunan benzopiranon yang terpenting.- C=C pada posisi 3,4 mempunyai sifat olefin yang dapat direaksikan sesuai dengan sifat-

sifat olefin biasa. Misalnya reaksi adisi : Hidrogenasi berkatalis Bromisasi oleh Br2

Reaksi Diels-Alder, dimana kumarin sebagai dienofil

Kumarin

- Senyawa-senyawa turunan kumarin bersifat sebagai basa lemah, sehingga membentuk garam benzopirilium dalam larutan asam kuat. Atom oksigen karbonil dari kumarin berfungsi sebagai donor.

Distribusi electron dari kation yang dihasilkan dapat dinyatakan oleh beberapa alternative seperti ditunjukkan diatas, maka sifat aromatic dari garam benzopirilium adalah lebih besar dari kumarin semula.

- Kumarin juga adalah suatu lakton (ester siklik). Oleh karena itu, kumarin larut dalam basa menghasilkan garam dari asam-asam kumarinat. Asam-asam kumarinat bebas, yang mempunyai ikatan rangkap dengan konfigurasi cis, tidak dapat dipisahkan dari garamnya karena akan segera bersiklisasi kembali menghasilkan kumarin. Bila kumarin diperlakukan dengan basa dalam jangka waktu yang lama, ikatan rangkap akan berisomerisasi menghasilkan asam-asam kumarat dengan konfigurasi trans.Asam-asam kumarat ini dapat dipisahkan karena tidak mudah bersiklisasi menjadi kumarin olah asam. Dalam kondisi yang kuat, kumarin bereaksi dengan basa yang menyebabkan terjadinya penguraian, menghasilkan asam-asam salisilat. Reaksi ini dapat digunakan untuk menetapkan struktur kumarin, bila turunan salisilat yang dihasilkan dapat diketahui strukturnya.

- Senyawa-senyawa turunan kumarin dapat disintesa dengan cara laktonisasi dari asam-asam cis-o-hidroksi sinamat. Akan tetapi, asam-asam ini tidak dapat disintesis dengan cara-cara biasa yang berlaku untuk turunan sinamat, seperti reaksi Perkin dan reaksi Knoevenagel. Sebagaimana diketahui, kedua reaksi ini menghasilkan asam-asam trans sinamat yang dapat menjalani laktonisasi. Salah satu cara untuk mengatasinya ialah membentuk senyawa kumarin langsung di dalam campuran reaksi, sebelum pemisahan asam trans-sinamat.

- Umbeliferon atau 7-hidroksikumarin adalah senyawa yang banyak ditemukan dalam berbagai tumbuhan.