Kajian Fitokimia Tumbuhan Macaranga Indonesia

Yana Maolana Syah,1* Mulyadi Tanjung,1,2 Lia Dewi Juliawaty,1 Didin Mujahidin,1

Euis Holisotan Hakim,1 Sjamsul Arifin Achmad1

1 Kelompok Penelitian Kimia Organik Bahan Alam, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganesha 10, Bandung 40132,

Indonesia

2 Jurusan Kimia, Fakultas Sain dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya 60115,

Indonesia

* Penulis korepondensi: E-mail: yana@chemitb.ac.id

ABSTRAK

Macaranga, atau ”mahang-mahangan”, merupakan salah satu genus yang besar dari famili

Euphorbiaceae, terdiri dari sekitar 300 spesies dengan penyebarannya relatif luas, termasuk di

Indonesia. Kajian fitokimia terhadap kelompok tumbuhan ini masih relatif baru dan terbatas,

tetapi dari hasil-hasil penelitian yang telah dilaporkan menunjukkan adanya keunikan pada

turunan senyawa fenol yang dihasilkannya. Penelusuran pustaka memperlihatkan tumbuhan

Macaranga adalah penghasil senyawa-senyawa turunan calkon, flavanon, flavonol,

dihidroflavonol, isoflavonoid dan stilben. Keragaman struktur molekul senyawa-senyawa

turunan fenol tersebut terjadi akibat adanya pemasukan substituen terpenoid kepada berbagai

posisi cincin aromatik. Gugus terpenoid yang telah diidentifikasi meliputi prenil (C5) dan

geranil (C10), serta hasil modifikasinya. Selain itu, keragaman struktur juga diperluas oleh

adanya metilasi pada sebagian gugus-gugus fenol. Dalam rangka kajian fitokimia tumbuhan

tropika Indonesia, kami telah melakukan kajian terhadap empat spesies tumbuhan kelompok

ini yang berasal dari Kalimantan dan Jawa Barat, yaitu M. gigantea, M. pruinosa, M.

rhizinoides, dan M. trichocarpa, dan telah berhasil menemukan lima belas senyawa turunan

fenol, termasuk sepuluh senyawa baru. Pada kesempatan ini, kami akan membahas penemuan

tersebut, dengan penekanan pada aspek spektroskopinya berkaitan dengan penentuan struktur

senyawa-senyawa turunan fenol tersebut.

1 PENDAHULUAN

Macaranga merupakan salah satu genus yang besar dari famili Euphorbiaceae, terdiri dari

sekitar 300 spesies dengan penyebaran relatif luas, mulai dari Afrika dan Madagaskar di

bagian barat hingga ke wilayah tropik Asia, Australia utara, dan kepulauan Pasifik di bagian

timur (Blattner et. al., 2001). Salah satu pusat penyebarannya adalah di wilayah tropika

Indonesia, dimana kelompok tumbuhan ini dapat dijumpai di seluruh kawasan negeri ini, dan

masyarakat lokal menyebutnya sebagai tumbuhan ”mahang-mahangan”. Umumnya tumbuhan

Macaranga berupa semak atau pohon, dan menyukai tempat tumbuh yang banyak mendapat

sinar matahari di hutan sekunder atau hutan yang sudah rusak. Oleh karena itu, tumbuhan ini

dikenal sebagai tumbuhan pelopor, yang dapat mengembangkan kembali hutan yang sudah

rusak. Secara tradisional, Macaranga banyak dimanfaatkan untuk keperluan bahan bangunan,

seperti untuk tiang atau atap, dan pengobatan tradisional. Beberapa penggunaan sebagai obat

tradisional yang penting antara sebagai obat diare, luka, dan batuk (Heyne, 1987).

Walaupun sebagai suatu genus yang besar, kajian fitokimia tumbuhan Macaranga masih

relatif terbatas. Penelusuran pustaka memperlihatkan bahwa kelompok tumbuhan ini

merupakan penghasil senyawa-senyawa golongan flavonoid dan stilben sebagai metabolit

sekunder utama. Golongan flavonoid yang telah ditemukan sampai saat ini meliputi jenis-

jenis calkon, flavanon, flavonol, dan dihidroflavonol (atau flavanon-3-ol). Secara struktural,

pola oksigenasi pada golongan flavonoid dan stilben mengikuti pola-pola yang lazim

umumnya yang ditemui pada tumbuh-tumbuhan, yaitu, sebagai contoh, pada jenis flavanon

yaitu pada C-5/C-7 di cincin A serta C-4’ atau C-3’/C-4’ di cincin B. Namun demikian, ciri

lain yang menjadi keunikan turunan fenol Macaranga adalah adanya substituen tambahan dari

metabolit-metabolit terpenoid, yaitu prenil (C5), geranil (C10), atau unit diterpen (C20)

(Tanjung et al., 2009).

Dalam rangka kajian fitokimia tumbuhan tropika Indonesia, kami telah melakukan kajian

terhadap empat spesies tumbuhan kelompok ini yang berasal dari Kalimantan dan Jawa Barat,

dan hasilnya akan dibahas dalam makalah ini.

2 HASIL DAN PEMBAHASAN

Kajian fitokimia terhadap empat tumbuhan Macaranga Indonesia telah berhasil mengisolasi

dan mengidentifikasi lima belas senyawa turunan aromatik, termasuk sepuluh senyawa baru.

Keempat belas senyawa tersebut adalah macagigantin (1), glyasperin A (2), dan apigenin (3)

dari M. gigantea (Reichb.f. & Zoll.) Műll. Arg. (Kalimantan) (Tanjung et al., 2009),

macapruinosin A (4), B (5), C (6), papyriflavonol A (7), dan nymphaeol C (8) dari M.

pruinosa (Kalimantan) (Syah dan Ghisalberti, 2010), macarhizinoidin A (9) dan B (10), dan

ester methil 4-preniloksisinamat (11) dari M. rhizinoides (Blume) Muell Arg. (Jawa Barat)

(Tanjung et al., 2010), dan macatrichocarpin A (12), B (13), C (14), dan A (13) dari M.

trichocarpa (Reichb. & Zoll.) Műll.Arg (Kalimantan) (Syah et al., 2009). Sepuluh senyawa

baru adalah senyawa-senyawa 1, 4 – 6, 9 - 10, 12 – 15. Selain turunan ester sinamat, empat

belas senyawa lainnya mewakili kerangka dasar flavonoid dari kelompok dihidrocalkon (14

dan 15), flavanon (8, 12, dan 13), flavon (3), flavonol (1, 2, 6, 7, 9, dan 10), dan

dihidroflavonol (5), sementara senyawa 4 merupakan turunan dari stilben. Struktur molekul

kelimabelas senyawa tersebut ditetapkan berdasarkan data spektroskopi, termasuk spektrum

UV, IR, NMR 1D dan 2D, dan spektrum massa, sementara stereokimia pada senyawa 5

sitetapkan berdasarkan konstanta kopling sinyal proton H-2/H-3 dan putaran optik.

Pola spektrum UV dari turunan flavonol dapat dibedakan dengan mudah dari turunan flavon,

karena jenis yang pertama dicirikan oleh serapan maksimum pita II yang lebih besar (~ 30

nm) dan juga memiliki tambahan serapan maksimum bahu. Namun demikin, pembedaan

antara pola serapan turunan stilben dan turunan flavon relatif sulit dilakukan, karena memiliki

pola serapan dan panjang gelombang maksimum yang hampir sama. Adanya ikatan rangkap

pada C-2/C-3 pada kelompok flavon, flavonol, dan stilben, memberikan pola spektrum UV

yang sangat berbeda dari pola serapan UV kelompok dihidrocalkon, flavanon, dan

dihidrofalvonol. Sebagai konsekuensinya, pembedaan kedua kelompok tersebut berdasarkan

pola spektrum UV dapat dilakukan dengan mudah. Namun demikian, pola spektrum UV tidak

dapat membedakan kerangka dasar dihidrocalkon, flavanon, dan dihidrofalvonol, dan hanya

dapat dilakukan dengan menggunakan spektrum NMR.

Spektrum 1H NMR turunan dihidrocalkon 14 dan 15 dicirikan oleh adanya dua sinyal triplet

pada H sekitar 3,3 – 3,4 dan 3,8 – 3,9 ppm (J ~ 8 Hz), turunan flavanon oleh tiga sinyal dobel

doblet pada H sekitar 2,7 (J ~ 17 dan 3 Hz) dan 3,1 (J ~ 17 dan 13 Hz) untuk H2-3, dan

sekitar 5,3 ppm (J ~ 13 dan 3 Hz), sementara turunan dihidroflavonol dengan mudah

diidentifikasi oleh adanya sepasang sinyal proton doblet pada H sekitar 4,5 dan 5,0 ppm (J ~

12 Hz, kopling trans). Ciri utama dari turunan flavon adalah adanya sinyal proton aromatik

singlet pada H ~ 6,6 ppm, sinyal singlet ini tidak muncul pada turunan dihidroflavonol, tetapi

sebagai gantinya adalah kemunculan sinyal karbon kuarterner pada C ~ 135 – 137 ppm.

Untuk turunan stilben, ciri penting yang dapat digunakan adalah kemunculan sepasang sinyal

proton doblet yang berdekatan pada H ~ 6,6 – 6,9 ppm (J ~ 16 Hz, kopling trans) dari unit

1,2-disubstitusi etenil. Berdasarkan ciri-ciri khas sinyal 1H dan 13C NMR tersebut, maka

masing-masing jenis flavonoid dan stilben dapat dengan mudah diidentifikasi.

Adanya gugus samping prenil, geranil, dan farnesil dengan mudah diidentifikasi

keberadaanya berdasarkan adanya sinyal-sinyal yang khas bagi ketiga gugus tersebut. Gugus

prenil ditandai oleh adanya empat sinyal proton pada H ~ 5,1 – 5,4 ppm untuk gugus

trisubstitusi etenil berupa tripel dari multiplet (tm), H ~ 3,3 – 3,5 ppm sebagai doblet yang

sedikit melebar (br d), dan dua sinyal metil singlet melebar pada H ~ 1,6 – 1,8 ppm. Adanya

dua gugus prenil tentu saja ditandai oleh adanya dua kali lipat sinyal-sinyal tersebut, sehingga

sinyal gugus metil menjadi ada empat buah. Namun demikian, adanya empat buah gugus

metil juga dapat berasal dari gugus farnesil, tetapi dalam hal ini disertai oleh munculnya tiga

sinyal trisubstitusi etenil dan empat sinyal metilen yang berimpit, selain satu gugus metilen

doblet. Dengan penalaran yang sama keberadaan gugus geranil ditandai dengan munculnya

dua sinyal dari gugus trisubstitusi etenil, dua sinyal metilen yang hampir berimpit, satu sinyal

metilen berupa doblet, dan tiga gugus metil singlet yang melebar. Posisi gugus-gugus prenil,

geranil, dan farnesil tersebut dapat dengan mudah ditetapkan berdasarkan multiplisitas dari

sinyal-sinyal aromatik.

Munculnya sepasang sinyal aromatik berkopling-meta berarti gugus samping terpenoid

tersebut berada di cincin B, dan dengan menganalisis multiplisitas sinyal-sinyal aromatik,

maka posisi gugus tersebut dapat ditentukan, tentu saja dengan mempertimbangkan pola

oksigenasi di cincin B tersebut yang dapat ditentukan berdasarkan jumlah sinyal oksiaril pada

spektrum 13C NMR (C ~ 140 – 165 ppm). Apabila gugus samping terpen berada di cincin A,

maka seringkali dijumpai sinyal aromatik singlet, yang berarti gugus tersebut dapat di C-6

atau C-8. Kepastian posisi gugus samping tersebut dapat dengan mudah ditetapkan

berdasarkan analisis spektrum NMR 2D HMBC, terutama salah satunya mengandalkan

korelasi yang berasal dari sinyal –OH kelat berupa singlet sekitar H ~ 13 ppm. Apabila

korelasi 1H-13C jarak jauh dari sinyal ini terjadi kepada tiga sinyal karbon kuarterner, salah

satunya pasti kepada sinyal karbon oksiaril, maka gugus terpen tersebut (prenil, geranil, atau

farnesil) partilah berada di C-6. Akan tetapi, apabila salah satu dari ketiga korelasi 1H-13C

jarak jauh tersebut dengan sinyal karbon metin aromatik, maka gugus samping tersebut di C-

8. Dengan penalaran yang sama, posisi gugus metoksi, apabila ada, dapat ditetapkan dengan

tanpa ragu melalui analisis spektrum HMBC. Dalam beberapa kasus, lebih baik dilakukan

pengukuran spektrum NMR 2D NOESY untuk lebih memudahkan penentuan posisi gugus

metoksi melalui interaksi NOE yang ditimbulkan antara sinyal proton metil metoksi dengan

sinyal-sinyal aromatik atau –OH fenol tertentu sesuai dengan posisi dari gugus metoksi

tersebut.

Dalam rangka mengkonfirmasi struktur molekul yang disarankan, maka pengukuran spektrum

massa resolusi tinggi mutlak dilakukan untuk menetapkan, sekaligus mengkonfirmasi, rumus

molekul. Karena flavonoid umumnya relatif stabil, metoda pengionan elektron (EI) masih

dapat dilakukan dan menghasilkan puncak ion molekul radikal dengan kelimpahan tinggi

sehingga massa yang dihasilkan akan sangat akurat. Penionan dengan metoda tumbukan atom

(FAB) juga dapat dilakukan sebagai ion [M+H]+, tetapi seringkali, karena massa turunan

flavonoid berada di sekitar 300 – 500 Da, seringkali terkotori oleh massa yang sama dari

matriks sampel, sehingga keakuratan penentuan massanya menjadi terganggu. Metoda yang

relatif bersih dapat dilakukan dengan menggunakan metoda pengionan spray (ESI) dengan

monitoring sebagai ion negatif [M-H]- melalui penambahan sedikit amonia dalam pelarut

aseton-air.

3 KESIMPULAN

Lima belas senyawa turunan flavonoid dan stilben telah berhasil diisolasi dari empat spesies

tumbuhan Macaranga, yaitu M. gigantea, M. pruinosa, M. rhizinoides, dan M. trichocarpa.

Turunan flavonoid yang ditemukan meliputi kelompok dihidrocalkon, flavanon, flavon,

flavonol, dan dihidroflavonol, dengan gugus samping terpenoid meliputi prenil, geanil,

farnesil, dan seskuiterpen tak-teratur. Senyawa-senyawa tersebut dengan mudah ditetapkan

berdasarkan data spektroskopi, utamanya adalah data NMR 1D (1H dan 13C NMR) untuk

menyarankan satu atau lebih struktur alternatif, dan NMR 2D (HMQC, HMBC, dan NOESY)

untuk memilih dan mengkonformasi satu struktur yang sesuai. Mengingat Indonesia memiliki

banyak spesies tumbuhan Macaranga ini, yang tersebar di seluruh kawasan negeri ini, maka

kajian fitokimia ini perlu dilanjutkan dalam rangka mencari kegunaan dari senyawa-senyawa

turunan aromatik.

PUSTAKA

Blattner, F.R., Weising, K., Banfer, G., Maschwitz, U., Fiala, B., 2001. “Molecular analysis

of phylogenetic relationships among Myrmecophytic Macaranga species (Euphorbiaceae)”,

Mol. Phylogen. Evol., 19, 331-334.

Heyne, K., 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia, Jilid I, Yayasan Sarana Wanajaya, Jakarta.

Syah, Y.M., Hakim, E.H., Achmad, S.A., Hanafi, M., Ghisalberti, E.L., 2009. “Isoprenylated

Flavanones and Dihydrochalcones from Macaranga trichocarpa”, Nat. Prod. Commun., 4,

63-67.

Syah, Y.M., Ghisalberti, E.L., 2010. “Phenolic Derivatives with an Irregular Sesquiterpenyl

Side Chain from Macaranga pruinosa”, Nat. Prod. Commun., 5, 219-222.

Tanjung, M., Hakim, E.H., Syah, Y.M., 2009. “Fitokimia dan sifat biologis senyawa-senyawa

turunan fenol dari tumbuhan Macaranga”, Bull. Soc. Nat. Prod. Chem. (Indonesia), 9, 1-15.

Tanjung, M., Hakim, E.H., Mujahidin, D., Hanafi, M., Syah, Y.M., 2009. “Macagigantin, a

farnesylated flavonol from Macaranga gigantea”, J. Asian Nat. Prod. Res., 11, 929-932.

Tanjung, M., Mujahidin, D., Hakim, E.H., Darmawan, A., Syah, Y.M., 2010. “Geranylated

flavonols from Macaranga rhizinoides, Nat. Prod. Commun., 5 (sudah diterima untuk

dipublikasikan).