kba 2014 12 terpenoid ppinus

TERPENOIDPinus Jumaryatno, S.Si., MPhil., PhD. Apt.

PROGRAM STUDI FARMASI FMIPA UII

2014

PENGERTIANTERPENOID

Produk senyawa alami yang strukturnya terdiri dari unit-unit isoprena

dikelompokkan dalam golongan senyawa TERPENOID atauISOPRENOID

H2C C

CH3

CH

CH2

Satuan Isoprena (C5H8)

TerpenoidKerangka karbon senyawa terpenoid dibangundengan cara kondensasi kepala ke ekor dariunit-unit C5

Tersebar luas di alam: ditemukan melimpah pada tanaman tinggiterkandung dalam fungi, organisme/biota laut dandalam feromon serangga

PENGGOLONGANDasar: Jumlah satuan isoprenPembagian terpenoid:

1.Hemiterpenoid – 1 unit isopren (jarang)2.Monoterpenoid – 2 unit isopren (C10H16)3.Seskuiterpenoid – 3 unit isopren (C15H24)4.Diterpenoid – 4 unit isopren (C20H32)5.Sesterterpenoid – 5 unit isopren (C25H40)6.Triterpenoid – 6 unit isopren (C30H48)7.Tetraterpenoid – 8 unit isopren (C40H64)8.Politerpenoid – tersusun dari banyak unit isopren

}Mudah menguap

Sifat TerpenoidPada umumnya larut dalam lemak.

Terdapat dalam sitoplasma sel tumbuhan

Biasanya dapat diekstraksi dari jaringantumbuhan dengan petroleum eter, eter, ataukloroform dan dipisahkan secara kromatografi(silika gel atau alumina)

Sering ditemukan keisomeran pada terpenoid, misalnya geraniol dan nerol

Kebanyakan merupakan senyawa alisiklik

Fungsi TerpenoidMengatur pertumbuhan (absisin dan giberelin).Warna tumbuhan (karotenoid).Pigmen pembantu pada fotosintesis.Memberi bau dan wangi yang khas.Alat komunikasi dan pertahanan pada serangga.Hormon kelamin pada fungus.

Biosintesis Senyawa Terpenoid• Biosintesis senyawa terpenoid dibagi menjadi dua langkah

utama, yaitu:

1. Pembentukan unit-unit isoprena

2. Penggabungan unit-unit isoprena

• Secara biosintesis, terpenoid diperoleh dari molekul isoprena, namun senyawa isoprena bukanlah prazat in vivo.

• Senyawa yang sebenarnya terlibat adalah isopentenil pirofosfat(terbentuk dari asetat melalui asam mevalonat)

• Biosintesis isoprenoid terbentuk melalui dua jalur1. Jalur asam mevalonat2. Jalur non mevalonat yaitu 1-deoxy-D-xylulose-5-phospate

(DXP)

H 3 C CS C o A

O

H 3 C CS C o A

O

A s e til K o A

A s e til K o A

+ H 3 C C

O

H 2C C

O

S C o A

H 3 C CS C o A

O

H 3 C

CH 2 C H 2 C C

O

S C o A

O H

C O O H

A s a m m e v a lo n a t

H 3 C

CH 2C

C H 2

O P P

H 2 C

N A D P H

A T P

H 3 C

CHC

C H 2

O P P

H 3 C

Is o p e n te n il p iro fo s fa t ( IP P ) D im e tila li l p iro fo s fa t (D M A P P )

e n z im is o m e ra se

(S )-3 -h id ro k s il-3 -m e tilg lu ta r il-K o AH 3 C

CH 2 C H 2 C

H 2C

O H

C O O H

O H

A D PC O 2

Biosintesis Terpenoid

H3C

CHC

CH2H3C

H3C

CH2C

CH2

OPP

C..kepala

ekor

CH3

CCH

H2C

OPPCH2

H3CC C

HH3C

H2C

OPP

Geranil pirofosfat (GPP)

Biosintesis Terpenoid

Skema Umum Biosintesis Terpenoid3 asetil-KoA → (S)-3-hidroksil-3-metil glutaril-KoA → (R)-asam mevalonat

5-asam pirofosfomevalonat

Isopentenil pirofosfat (IPP)

3,3-Dimetilalil pirofosfat (DMAPP)

Geranil pirofosfat (GPP)

Farnesil pirofosfat (FPP)

Geranil geranil pirofosfat (GGPP)

Politerpenoid

CO2

ATPADP + Pi

IPP

IPP

IPP

(IPP)n

PPi

PPi

PPi

PPi

Monoterpenoid

SeskuiterpenoidTriterpenoid

DiterpenoidTetraterpenoidKarotenoid

2x

2x

Hemiterpenoid

• Senyawa hemiterpenoid jarang di alam, namundapat dijumpai.

• Contoh:

CHCH2CH2OHH3C

H3C

iso-amil alkohol

CHCH2CH3C

H3C H

O

iso-valeraldehida

CHCH2COHH3C

H3C

O

iso-valeric acid

Monoterpenoid• Monoterpenoid adalah senyawa yang dibangun dari dua

isoprena dan mempunyai 10 atom karbon→ Bentuk senyawa monoterpenoid bisa siklik atau alifatik

• Monoterpenoid biasanya mengandung satu atau dua ikatanrangkap, tapi kadang-kadang jenuh atau aromatik.

• Gugus fungsional yang sering ada dalam monoterpenoidadalah hidroksi, keto, aldehid, asam karboksilat atau ester.

• Kebanyakan monoterpenoid bersifat volatil dan lipofilik.

• Merupakan produk khas dari tanaman tingkat tinggi, tapi jugadisintesis pada hewan dan beberapa mikroorganisme.

OPPGeranyl PP

Monoterpenoid

Monoterpenoid• Merupakan komponen utama pada minyak atsiri. • Contoh:

myrcene

geraniol

CH2OH

geranial

CHO

Monoterpenoid• Kerangka struktur monosiklik

monoterpenoid kebanyakanadalah kerangka p-menthane, dengan variasi pada ikatanrangkap dan gugus fungsionalnya.

• Salah satu senyawa paling penting secara komersial dantersebar luas yaitu limonen, senyawa utama dalam minyakbuah jeruk.

p-menthane

1

4

7

8 910

limonen

Monoterpenoid• Monoterpenoid bisiklik dibagi menjadi tujuh kelas menurut

kerangka karbonnya.

ThujaneSabinane

4

1

10

7 89

Carane

3

6

10

7

89

1

Pinane

3

6

10

1

5

9

8

7

Fenchane

1

4

5

789

10

Camphane(Bornane)

iso-champaneiso-bornylane

Monoterpenoid• Monoterpenoid bisiklik yang paling terkenal adalah α-pinene,

senyawa utama yang terkandung dalam turpentine.

• p-cymene dan thymol, walaupun biasanya dimasukkandalam senyawa aromatik, tetapi jelas sekali berhubungandengan terpenoid

α−pinene(Pinus spp.)

OH

p-cymen Thymol

Iridoid• Monoterpen dengan cincin siklopentana yang

biasanya bergabung dengan cincin anggotaenam yang mengandung oksigen.

• Senyawa iridoid diturunkan dari iridodial, suatusenyawa pertahanan diri dari semut genus Iridomyrex.

O

Iridoid

Iridoid• Dua tipe iridoid:

– Tipe loganin– Tipe secologanin (cincin pada sistem loganin diputus pada

posisi 7 dan 8)

• Kebanyakan iridoid di tumbuhan merupakan suatuglukosida yang diturunkan dari bentuk O-heterosiklikiridoidal. Beberapa mengandung atom N pada sistemheterosiklik (alkaloid iridoid)

OMeO2C

Loganin

OGlc

HO

H

H OMeO2C

Secologanin

OGlcH

H

CHO

Sesquiterpenoid• Seskuiterpenoid merupakan senyawa yang dibangun oleh

tiga unit isopren dan mengandung 15 atom karbon. → Bentuk senyawa seskuiterpenoid bisa siklik atau alifatikalifatis dengan ikatan jenuh atau ikatan rangkap.

• Gugus OH, oxo, aldehid, asam karboksilat dan lakton seringhadir pada senyawa ini.

• Kebanyakan volatil dan lipofil

OPPGeranyl PP

OPPIsopentenyl PP

OPP

Farnesyl PP

+

Sesquiterpenoid• Alkohol farnesol merupakan

anggota terpenting dariseskuiterpenoid asiklik

• Kebanyakan seskuiterpenoidmonosiklik mempunyaikerangka seperti pada gambardisamping, dengan variasi letakikatan rangkap dan gugusfungsional

HOH2C

Seskuiterpenoid Monosiklik

γ-Bisabolene Zingiberene (-)-β-Sesquiphellandrene

Sesquiterpenoid• Seskuiterpenoid bisiklik dapat dibagi menjadi dua tipe

yaitu tipe naftalen dan tipe azulen

Tipe Eudalene Tipe Cadalene

Tipe Guaizulene Tipe Vetivazulene Tipe Zierazulene

Naphtalenic

Azulenic

Seskuiterpenoid Bisiklik

α−Cadinene

H

H

Eudesmol

OH

Guaiol

OH

Vetivone

O

α−santonin

O

O

O

Artabsin

HOO

O

Unusual Sesquiterpenoid Structures

Humulene caryophyllene

OCOOH

OH

(S) - Abscisic acid

Seskuiterpenoid Lakton

• Kerangka dasar senyawa seskuiterpenoid laktonsangat beragam, namun dasarnya adalah daritipe siklodekadiena, hasil siklisasi dari 2E, 6E-farnesil pirofosfat, lewat germakranolida.

• Lakton biasanya α-metilen-γ-lakton, di manaposisi 7-proton adalah α (kecuali dlmBryophyta).

• Gugus metil sering diganti alkohol dan asamkarboksilat.

Seskuiterpenoid Lakton

O

H3CO-O

O

H

H3C

CH3

O

ARTEMISININ

O

O

CH2

CH3

OH3C

PARTENOLIDA

O

O

CH3

CH3

KOSTUNOLIDA

SESKUITERPENA LAKTONGERMAKRANOLIDA

2

34

5

6

7

8

9

10

1112

Diterpenoid• Diterpenes terdiri dari empat satuan isopren dan mengandung

20 atom karbon

• Senyawa alifatik atau senyawa tri-, tetrasiklik yang disubstitusioleh grup fungsional berbeda.

• Beberapa diterpenoid mengandung nitrogen (alkaloid diterpene)

OPP

Farnesyl PP

OPPIsopentenyl PP

+

OPP

GeranylgeranylPP

Diterpenoid

• Alkohol phytol merupakan diterpenoid asiklik yang paling penting, dimana membentuk bagian dari molekul klorofil

• Diterpenoid siklik dapat dianggap sebagai turunan phytolyang diperoleh melalui penutupan cincinnya.

OH

Diterpenoid

N

N N

N

Mg2+

MeO2C

OO

Chlorophyll a

Diterpenoid

CHO

OO

CH3 COH

OH

CH2

O

Asam giberelat

H

H

(-)-kaurenaprekursor steviosida

O

O

O

O

O

O

O

Ginkgolide

Triterpenoid• Triterpenoid dibangun oleh dua farnesil PP,

bukan melalui perpanjangan rantai melaluipenambahan isopentenil pirofosfat.

• Dua molekul farnesil PP bergabung secara ekorke ekor untuk menghasilkan hidrokarbonsqualene (suatu prekursor triterpenoid dansteroid)

HH

Squalene

H

HHO

Lanosterol(pada hewan & fungi)

H

HHO

H

Sikloartenol(pada tumbuhan)

HH

Squalene

Prekursor kolesterol dan sterol-sterol lain pada hewan

Triterpenoid Saponin• Struktur triterpenoid saponin merupakan triterpenoid pentasiklik

dimana kerangkanya dicontohkan oleh lupeol, α-amyrin dan β-amyrin.

HHO

H

Lupeol

H

H

HHO

β−amyrin

H

H

HHO

α−amyrin

H

H

Triterpenoid Termodifikasi• Dua contoh triterpenoid termodifikasi adalah:

1. Limonoid (tetranortriterpenoid): suatu triterpenoiddimana empat atom karbon terminal pada rantaisamping dihilangkan.

Ditemukan pada tumbuhan famili rutaceae, meliaceaedan simaroubaceaeContoh: Azadirachtin → pestisida

2. Quassinoid: suatu triterpenoid yang kehilangan 10 atom karbonnya, termasuk satu metil pada posisiatom C-4 → memiliki 20 atom karbon.

Ditemukan pada tumbuhan famili simaroubaceae, khususnya QuassiaContoh: Quassin → asal: Quassia amara

Triterpenoid Termodifikasi

O

O

AcOMeO2C H

O

OCO2Me

OHO

O

O

H

HO

Azadirachtin

OH

H

O

OMe

O

O

H

MeO

Quassin

Tetraterpenoid• Tetraterpenoid diwakili oleh grup senyawa

karotenoid (pigmen yang larut dalamlemak, berwarna kuning sampai merah).

• Tetraterpenoid dibentuk melaluikondensasi ekor ke ekor dari dua molekulgeranilgeranildifosfat (GGPP) dimanaurutan mekanisme reaksinya analog dengan squalene dan triterpene.

Tetraterpenoid• Contoh-contoh karotenoid:

Lycopene → Tomat masak (Lycopersicon esculente; Fam. Solanaceae)β-karoten → Wortel (Daucus carota; fam. Umbelliferae/Apiaceae)Capsanthin → Cabe merah (Capsicum annuum; Fam. Solanaceae)Fucoxanthin → Alga coklat (Fucus; Fam. Fucaceae)Astaxanthin → warna pink/merah pada crustaceans (binatang laut berkulit keras), shellfish dan ikansalmon.