sri atun jurusan pendidikan kimia, fmipa,...

SRI ATUNJURUSAN PENDIDIKAN KIMIA, FMIPA, UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA2010

Kimia Organik Bahan Alam ?

Makhluk Hidup/ Organisme

(Hewan; Tumbuhan, Mikrorganisme yang hidup di darat, laut, dan udara )

Proses metabolisme

Metabolit Primer

(Karbohidrat; lemak, protein, asam nukleat), merupakan molekul

dengan BM tinggi, struktur sama utk setiap organisme, dan

digunakan sbg penghasil energi/ kelangsungan hidup organisme

Metabolit Sekunder

(golongan senyawa dengan struktur bervariasi dan khas untuk setiap

organisme, BM relatif kecil, ditemukan dalam jumlah minor, berfungsi untuk pertahanan diri organisme, melawan penyakit, pertumbuhan, atau hormon

Banyak dipelajari di bidang Biokimia

Bidang Kimia organik bahan alam

Peran Ekologis senyawa bahan alam:

Melindungi tumbuhan dari serangan herbivora dan infeksi mikrobaPenarik serangga atau hewan penyerbuk dan

penebar bijiAgen alelopati yg berperan dlm kompetisi antar

spesies tumbuhan.

EKSPLORASI SENYAWA KIMIA ORGANIK BAHAN ALAM

Bahan tumbuhan (daun; bunga, akar,

kulit batang)Proses isolasi Senyawa murni

Tumbuhan transgenik

Bioteknologi

Kultur jaringan

Modifikasi struktur

Penentuan struktur

Spektroskopi

Bioassay

(antioksidan; antikanker;antimalaria; antihepatotoksik;

anti-HIV, dllModifikasi Prekursor

Senyawa Baru

Beberapa penemuan obat dari senyawa alam

NHO

OH

O

O

O

O

O

O

CH3O

O

H

O

H3C

O

H

OH

NHO

OH

O

O

O

O

O

O

CH3O

O

H

O

H3C

O

H

OHO

H3C

CH3

CH3

Taxol (Taxus brevifolia) Obat kanker Taxotere (derivat taxol) obat kanker

O

OH

HH

HO

OH

HO

OH

OH

H

H

Balanokarpol (Hopea) anti-HIV

O

HN

NO

S CH3

CH3

COOH

H

Penicillin G (Penicillium notatum) sbg antibiotik ditemukan th 1928 oleh Alexander fleming

1. Tahap seleksi tumbuhan• Tumbuhan yang masih jarang diteliti • Seleksi pendekatan kemotaksonomi (keanekaragaman struktur

senyawa dari kelompok tumbuhan tertentu)• Seleksi secara etnofarmakologi (penggunaan atas dasar informasi

secara turun-temurun)

2.Tahap isolasi dan pemurnian (sampel sebanyak 5-10 Kg)

3. Elusidasi struktur molekul•spektroskopi (UV), (IR), ('H NMR; 13C NMR ID dan 2D); ( MS )

Tahapan penelitian bahan alam

4. Uji aktivitas (antioksidan; antikanker, dll)

POTENSI KEKAYAAN ALAM INDONESIA

HUTAN TROPIKA INDONESIA

Pegagan Meniran Pulai

Temulawak Kunyit Mengkudu

Metode isolasi senyawa bahan alam ?

Uji aktivitas

CARA PENELITIAN

Uji kemurnian, elusidasi

struktur, data spektroskopi

(UV, FT-IR, NMR, MS)

STRUKTUR

MOLEKUL

Pemisahan & pemurnian

EKSTRAK

Ekstraksi dengan metanol pada suhu kamar

Jaringan tumbuhan (daun, bunga, kulit

batang, akar, dll)

SENYAWA

AKTIF

SENYAWA MURNI

S-1, S-2, … dst

Fraksinasi (KVC)

Fraksi A Fraksi B Fraksi C Fraksi D

Pemurnian

Partisi : Heksan; kloroform; etil asetat; butanol

Ekstrak hasil partisi (heksan; kloroform; etil asetat; butanol)

Ekstraksi

Partisi

Kromatotron (centrifugal chromatography)Kromatografi gravitasi

1

2

3

4

5

Kromatogram Hasil Pemisahan Senyawa Alam Secara Kromatografi

Uji kemurnian

Tahap elusidasi struktur

Penggunaan Metode spektroskopi dalam identifikasi struktur molekul

HO OH

OH

1

4

78

10

12

2

R

OH

C C

H

H

R

R HOOH

R

Analisis Data 1H NMR satu dimensi dari Resveratrol

14 karbon (3 karbon oksiaril, 9 karbon metin, dan 2 karbon kuarterner)

Analisis data spektrum 13C NMR resveratrol

HO OH

OH

1

4

78

10

12

2

Hasil analisis data spektroskopi dari resveratrol

R

OH

C C

H

H

R

R

HOOH

R

Resveratrol

IDENTIFIKASI STRUKTUR SECARA SPEKTROSKOPI

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

HO

HO

H

H

H HH

H

Spektrum

UV dan IR

FAB-MS [M+] 680 (C42H32O9)

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

HO

HO

H

H

H HH

H

Spektrum 13C

C-alifatik (6)

C-aromatik (27)

C-oksiaril (9)

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

HO

HO

H

H

H HH

H

R

OH OH

R

R

R

OHHO

OH

HO

R

R

HO OH

R

R

R

Proton pada C-alifatik

Spektrum 1H NMR

Spektrum HMQC (H→C satu ikatan)

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

HO

HO

H

H

H HH

H

C-7b

H-7b)

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

HO

HO

H

H

H HH

H

Spektrum (1H-1H) COSY NMR

8b

7c

8b

7c

Spektrum HMBC (korelasi H→C 2/3 ikatan)

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

HO

HO

H

H

H HH

H

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

OH

HO

H

H

H

HH

H

A2

A1

B1

B2

C1

C21a

3a

7a

8a9a

10a

12a

7b8b

10b

12b

14b

7c

9c

10c

12c

14c

1c

4c

2b

5b

6b

8c

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

OH

HO

H

H

H HH

H

A2

A1

B1

B2

C1

C21a

3a

7a

8a9a

10a

12a

7b 8b

10b

12b

14b

7c

9c

10c

12c

14c

1c

4c

2b

5b

6b

8c

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

OH

HO

H

H

HH

H

H

A2

A1

B1

B2

C1

C2

1a

3a

7a

8a9a

10a

12a

7b8b

10b

12b

14b

7c

9c

10c

12c

14c

1c

4c

2b

5b

6b

8c

HMBC COSY

NOESY

Beberapa hasil korelasi dari spektrum NMR dua dimensi

Nama spesies Asal

tumbuhan

Peneliti Senyawa kimia yang ditemukan

V. rassak Bogor,

Indonesia

Tanaka

(2000a)

(-)-ε-viniferin (13), vatikanol C (19); vatikanol G (20); vatikasid D (21); vatikanol A (22);

vatikanol B (24); vatikanol D (31); vatikanol H (34); vatikanol I (35); vatikanol J (36)

V. oblongifolia Kaliman-

tan

Zgoda-Pols

(2002)

hopeafenol A (27); isohopeafenol A (28)

V. Pauciflo

ra

Bogor,

Indonesia

Sri Atun

(2004)

siringaresinol (12), (-)-ε-viniferin (13), (-)-ampelopsin F (14); stenofilol B (20); vatikanol G

(20); vatikanol B (24); diptoindonesin C (35); diptoindonesin D (36); diptoindonesin E (37)

V. Umbona

ta

Yogyakar

ta,

Indonesia

Sri Atun

(2004)

(-)-ε-viniferin (13); (-)-ampelopsin F (14); stenofilol B (20); vatikanol G (20); vatikanol B

(24); laevifonol (15); (-)-hopeafenol (25)

A. margina

ta

Bogor,

Indonesia

Sri Atun

(2004;

2008)

bergenin (11), (-)-ε-viniferin (13), (-)-ampelopsin A (16), vatikanol B (24), (-)-hopeafenol

(25), dan hopeafenol glukosida (26)

D.

grandiflorius

Bogor,

Indonesia

Sri Atun,

(2004)

bergenin (11), (-)-ampelopsin A (16), (-)-α-viniferin (23), dan (-)-hopeafenol (25).

H. sangal Bogor,

Indonesia

Sri Atun,

(2004)

(-)-ampelopsin A (16), vatikanol B (24), dan (-)-hopeafenol (25)

H.

mengarawan

Banten,

Indonesia

Sri Atun,

(2006)

Balanokarpol (17); heimiol A (18); vatikanol G (20); dan vatikanol B (24)

H. odorata Banten,

Indonesia

Sri Atun,

(2006)

Balanokarpol (17); ampelopsin H (29); hemlesyanol C (30); dan hopeafenol (25)

H. nigra Banten,

Indonesia

Sri Atun,

(2005)

Vatikanol G (20)

Tabel 1. Beberapa Spesies Tumbuhan Famili Dipterocarpaceae dan Kandungan Kimianya

Keanekaragaman struktur molekul senyawa hasil isolasi dari beberapa spesies famili Dipterocarpaceae

O

H

H

HO OH

HOOH

HO

HO

HO

OH

OOH

OH

H

H

HOH

H

O

OOO

O

HO

H

H

OH

HO

HO

HO

OH

OH

H

H

HH

H

H

H

HO

HO

HO

OH

OH

OH

OH

H

H

H

H

HHO

HO

OH OH

OH

OH

OH

HO

O

O

O

HO

HO

HO

HO

OH

H

HH

H

H

H OH

HO

HO

HOHO

OH

HO

OH

HO

HO

H

H

H H H

H

(-)-ε-Viniferin (-)-Ampelopsin A Laevifonol (-)-Ampelopsin F

Stenofilol B (-)-α-Viniferin Vatikanol G

Tetramer resveratrol

O

O

HO

HO

HO

HO

HO HO

OH OH

OH

H

H

H HHH

H

H

OH

OHO

HO

HO

OH

OH

H

H

H

O

OH

OHHOHO

HO

H

H

H

HH

HO

HO

O

OH

OH

OH

H

H

OHH

HO

HO

O

HO

HO

OH

H

H

HO H

Vatikanol B

(H. sangal, H. utilis)

Dibalanokarpol

(H. malibato)

(-)-hopeafenol

(H. sangal, H. odorata, H. parviflora, H. utilis, H. bancana

Keanekaragaman struktur molekul senyawa hasil isolasi genus Vatica

OHO

HO

HO

OH

OH

H

H

H

OOH

OH

HO

HO

HO

H

H

HH H

O

O

HO

HO

HO

HO

HO HO

OH OH

OH

H

H

H HHH

H

H

OH

OH

HOHO

OH

OH

OHHH

HH

O

O

OH

HO

HO

HO

HO

HO

OH

OH

OH

HH

H H

HHH

H

OH

O

O

OH

HO

HO

HO

HO

HO

OH

OH

HH

HH

HHH

H

OH

O

HO

HO

OH

HO

OH

OH

ROOH

H

HH

H

H

H

HO

R = H, Diptoindonesin C

R = glu, Diptoindonesin D

(-)-Hopeafenol Vatikanol B

Diptoindonesin E

HO

OH

OH

HO

HO

HOHO

OH

OH

OH

HO

HO

H

H

H H H

H

OH

H

HO OH

HOOH

HO

H

H

HH

HO

HO

HO

OH

OH

OH

O

OOO

O

HO

H

H

OH

HO

HO

HO

OH

OH

H

H

H

OH

H

H

HH

HHO

HO

OH OH

OH

OH

OH

HO

HO

HO

HO

O

OH

OH

H

H

HOH H

O

O

HO

HO

HO

HO

HO HO

OH OH

OH

HH

H HHH

H

H

OH

O

HO

HOOH OH

OH

H

H

H

OOH

OH

OH

HO

HOH

H

H

H

H

resveratrol

HO

OH

OH

OH

HO

OH

HH

HH

R

O

OH

HO

OH

HO

OH

OH

HOOH

H

HHH

H

H

R

O

OH

HO

OH

HO

OH

OHO

OH

H

HHHH

H

R

glu

14

1310

12

9

4

5

3

6

11

8

COOH

HONH2

COOH

O

O

HO

H3CO

H3CO

OH

OCH3

OCH3HH

O

O

HO

H3CO

OH

O

HOH

HOH

CH2OH1 2

Karbohidrat

O

O

O

HO

HO

HO

HO

OH

H

HH

H

HH

OH

7

Saran Biogenesis Senyawa-senyawa Hasil isolasi

Bioaktivitas senyawa kimia pada tumbuhan Dipterocarpaceae (meranti)

HO OH

OH

O

H

H

HO OH

HOOH

HO

HO

HO

OH

OOH

OH

H

H

HOH

H

HO

HO

OH

OOH

OH

H

H

HOHH

Resveratrol

antikanker

ε –viniferin

antibakteri(-)-ampelopsin A

sitotoksik

Malibatol A malibatol B

sitotoksik

HO

HO

HO

O

OH

OH

HOH

H

HO

HO

OH

O

OH

OH

HOH

H

HO

HO

HO

O

OH

OH

OH

H

H

OHH

HO

HO

O

HO

HO

OH

H

H

HO H

OHO

HO

HO

OH

OH

H

H

H

O

OH

OHHOHO

HO

H

H

H

HH

(-)-balanokarpol

Anti HIV

Dibalanokarpol

Anti-HIV

(-)-hopeafenol

(sitotoksik)

HASIL ISOLASI SENYAWA DARI KULIT BATANG MELINJO (Gnetum gnemon)

(HB-2006-2007)

HO OH

OH

1

4

78

10

12

2

Resveratrol Rampotigenetin

O O

HOOC

OH

OH

OH

H3CO

OCH3

H

1

2 34

56

1'

2'

4'

6'

7'8'

9'

3,4-dimetoksiklorogenat

HO OH

OH

1

4

78

10

12

2

OCH3

O

O

H3CO

OH

1

2

345

6

7

8

9

10

1'

2'

3'

4'

5'

6'

O

O

H3CO

OH

1

2

345

6

7

8

9

10

1'

2'

3'

4'

5'

6'

O

O

HO

1

2

345

67

8

9

10

1'

2'

3'

4'

5'

6'

OH

EK1 (4’-hidroksi,8-metoksi-flavanon) EK2 (6- hidroksi, 8-metoksi-flavanon)

EK3 (4’, 8-dihidroksi-flavanon)

EKSPLORASI SENYAWA ANTIVIRAL (KERJASAMA INTERNASIONAL 2010)Tiga senyawa flavanon hasil isolasi dari kunci pepet (Kaempferia rotunda)

Gambar 4. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam aseton-d6) EK1

O

O

H3CO

OH

1

2

345

6

7

8

9

10

1'

2'

3'

4'

5'

6'

Gambar 5. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam CDCl3) EK2

O

O

H3CO

OH

1

2

345

6

7

8

9

10

1'

2'

3'

4'

5'

6'

Gambar 6. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam aseton-d6) EK3

O

O

HO

1

2

345

67

8

9

10

1'

2'

3'

4'

5'

6'

OH

H3C

C

HO

H3C CH3

CH3

H

CH3

H

COOHH

CH3

HH

12

34

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

20

28

29

25

26

2423

27

30

18

19

21

22

asam betulinat

EKSPLORASI SENYAWA ANTIMALARIA DARI KULIT BATANG PULAI (STRANAS-2010)

CH3

CH3

O

OH

OH

CH3

OH

OH3C

1

2

34

56

7

89

10

11

12

13

14

15

H3C

O

O

H3C

CH3

CH3

1

2

3

4

56

7

89

10

11

12

13

14

15

Kurkumenon

Seskuiterpen lakton (kemungkinan senyawa baru)

EKSPLORASI SENYAWA ANTIKANKER DARI TEMU IRENG (Curcuma aeroginosa) (Penelitian Kerjasama UNY-University Of Malaya – 2010)

Kendala Pengembangan Potensi Senyawa Kimia dari Tumbuhan

• SARANA LABORATORIUM• PEMBIAYAAN (DANA RESEARCH)• SDM

KERJASAMA RESEACRH