A. Senyawa Kiral

Senyawa Kiral adalah ketika empat ligan yang berbeda terikat kepada

karbon tetravalent, menghasilkan molekul asimetris yang mana atom

karbon sebagai pusat asimetrisnya. Gambar berikut menunjukkan dua

isomer optik yang membuktikan adanya ligan yang berbeda disekitar

pusat kiral (Fanali S).

Enantiomer adalah dua stereoisomer yang mana memperlihatkan tidak

dapat dihimpitkan terhadap bayangan cerminnya. Diastereomers pada

umumnya memiliki paling tidak dua pusat asimetris (satu diantaranya

mempunyai konfigurasi yang sama) dan bukan merupakan bayangan

cerminnya. Sebagian besar umumnya pusat kiral adalah diwakili oleh

karbon tetrahedral, meskipun atom lain, seperti nitrogen, sulfur, dan

phosphate, bisa ditemukan dalam stereoisomer. Senyawa yang memiliki

sedikitnya dua enantiomer adalah senyawa kiral (Fanali S).

Sifat utama dari stereoisomer adalah diwakili oleh perputaran cahaya

terpolarisasi kearah yang berbeda, berlawanan arah jarum jam (levo) dan

searah jarum jam (dektro) atau L(-)- isomer dan D(-)- isomer. Menurut

ketentuan Fischer, secara luas senyawa gula dan asam amino

menggunakan symbol D dan L, dan hal ini berdasarkan pada

perbandingan dengan senyawa +(-)-gliseraldehide dan saat ini digunakan

juga ketentuan Cahn-Ingold-Prelog menggunakan R da S.

Rotasi optik untuk dua enantiomer dalam campuran rasemik adalah

sama (tidak memutar arah cahaya polarisasi). Sementara untuk

diastereomer  tidak sama dengan enantiomer, diastereomers mungkin

memiliki  perbedaan titik didih, titik beku dan atau kelarutan (Fanali S).

Pemisahan enantiomer dari rasemat, dengan kata lain pemisahan

rasemat, adalah masalah biasa dalam penelitian stereokimia seperti

halnya pada preparasi senyawa aktif biologi dalam obat. Masalahnya

adalah berbeda dengan diastereomer dan tipe jenis isomer lainnya,

enantiomer menunjukkan sifat fisika kimia yang sama (Davankov V.A.).

B. Penentuan Konfigurasi Enantiomer (Cairns D, 2004)

1. Ketentuan Fischer

Dengan mengunakan Proyeksi Fischer, sistem penggambaran konfigurasi

gugus disekitar pusat kiral yang berbeda (susunan ruang atom atau

gugus yang menempel pada karbon kiral), yaitu konvensi D dan L.

Metode  ini banyak digunakan dalam biokimia dan kimia organik

terutama untuk karbohidrat dan asam amino. Gliseraldehida ditetapkan

sebagai senyawa standar untuk menentukan konfigurasi semua

karbohidrat. Proyeksi Fischer terhadap gliseraldehida dengan rantai

karbon digambarkan secara vertical, dengan karbon yang paling

teroksidasi (aldehid) berada pada bagian paling atas. Gugus OH pada

pusat kiral digambarkan pada sisi sebelah kanan untuk isomer D dan sisi

sebelah kiri untuk isomer L. Ini berarti setiap gula yang memiliki

stereokimia yang sama dengan D-gliseraldehida termasuk gula seri D

(misalnya D-glukosa), sedangkan gula yang memiliki stereokimia yang

sama dengan L-gliseraldehida termasuk gula seri L.

Situasi ini analog  untuk asam amino, jika proyeksi Fischer digambarkan

(rantai karbon vertikal dengan atom karbon yang paling teroksidasi

berada paling atas), maka semua asam amino “alami” yang ditemukan

dalam protein manusia, diketahui memiliki gugus NH3+ pada posisi

sebelah kiri proyeksi Fischer, yang sama dengan L-gliseraldehida,

sehingga asam-asam amino ini dikenal sebagai asam amino seri L.  Hal

ini sangat menguntungkan dan bermanfaat dibidang kesehatan,

khususnya bidang Farmasi dalam hal rancangan obat dengan uji

toksisitas selektif, di mana diketahui asam amino pada mikroorganisme

memiliki konfigurasi yang berlawanan yaitu seri D, sebagai contoh

Penisillin yang menghambat enzim transpeptidase dalam sintesis dinding

sel mikroba, hal ini berhubungan dengan dipeptida D-alanin-D-alanin dari

dinding sel mikroba yang mirip dengan  struktur penisillin. Sehingga

penisilin tidak toksik terhadap manusia yang memiliki L-alanin dalam

protein tubuh.

2. Ketentuan Cahn-Ingold-Prelog

Sistem yang paling sukses untuk menunjukkan konfigurasi senyawa-

senyawa umum adalah konvensi Cahn-Ingold-Prelog. System ini

menggunakan huruf R atau S untuk setiap pusat kiral dalam molekul dan

merupakan pilihan untuk menentukan konfigurasi pusat kiral molekul

obat. Penentuan setiap gugus yang melekat pada pusat kiral berdasarkan

nomor atom yang bersangkutan. Nomor atom yang lebih berat memiliki

prioritas yang lebih utama, sehingga atom hidrogen (H) pada urutan

paling akhir. Jika keseluruhan prioritas disekitar kiral pusat telah

ditentukan, kemudian dilihat susunan gugus mulai dari yang memiliki

priotitas rendah (biasanya H). jika urutan prioritas gugus tersusun

menurut arah jarum jam disekitar pusat kiral, karbon kiral menerima

konfigurasi R (Rectus) dan jika sebaliknya sebagai konfigurasi S

(Sinister).

C. Analisis Senyawa Kiral

Pemisahan enantiomer adalah penelitian yang banyak dilakukan dalam

analisis kimia, terutama dalam bidang biologi dan farmasi, karena obat

kiral diberikan sebagai sebagai salah satu enantiomer  atau sebagai

campuran rasemat. Sering kali dua enantiomer dari obat rasemat yang

sama memiliki efek farmakologi yang berbeda. Sebagai contoh S(+)-

Propanolol sangat lebih aktif dari pada enantiomernya. Anastetik ketamin

diberikan sebagai campuran rasemat, dan S(+)-ketamin lebih potensi

dari pada R(-)-ketamin, disamping itu bentuk R(-)- menyebabkan efek

setelah operasi. Karena efek samping yang mungkin disebabkan oleh

hadirnya component campuran dalam rasemat obat, sehingga saat ini

kecendrungan industry farmasi dalam mempersiapkan obat dalam satu

enantiomer saja. Bagaimanapun hasilnya dari beberapa obat melalui

reaksi stereoselektif atau proses penyiapan pemisahan enantiomer bisa

memberikan bahan yang tidak murni. Jadi diperlukan metode analisis

yang sensitif karena daya pemisahan yang tinggi, diperlukan untuk

mengontrol proses sintesis senyawa kiral untuk sediaan farmasi.

Satu pendekatan dalam pemisahan enantiomer, kadang-kadang

ditunjukkan sebagai pemisahan enantiomer secara tidak langsung,

melibatkan penggabungan enantiomer dengan reagen kiral tambahan

untuk mengubah molekul tersebut menjadi diastereomer. Senyawa

diastrereomer tersebut bisa kemudian dipisahkan dengan beberapa

tehnik pemisahan akiral (Davankov V.A.).

Pada saat ini, metode pemisahan secara langsung  biasanya dangan cara

yang mana enantiomer ditempatkan dalam lingkungan kiral. Sebagai

suatu prinsip penggunaan kiral selektor atau kiral irradiasi (misalnya :

sinar cahaya terpolarisasi yang mana terdiri dari dua komponen kiral

sirkular yang terpolarisasi) bisa membedakan dengan jelas antara dua

enantiomer. Kiral selektor bisa merupakan suatu molekul atau

permukaan kiral yang cocok. Dalam kaitannya dengan enantioselektif

dari interaksi kedua enantimer, kiral selektor mengubah salah satu dari

kedua enantiomer dengan kecepatan berbeda menjadi suatu senyawa

kimia baru (kinetik enantioselektif) atau membentuk molekul labil pada

stabilitas yang berbeda dengan enantiomer tersebut (termodinamika

enantioselektif), atau perubahan bentuk L atau D dengan sistem selektif

enzimatis (Davankov V.A.), Cara lain yang sering ditempuh para ahli

kimia adalah rute biokimia dengan memakai enzim atau mikroorganisme

untuk memproduksi enantiomer murni. Sebagai contoh (R)-Nikotina

dapat diperoleh dengan cara menginkubasi campuran rasemik (R)-

Nikotina dan (S)-Nikotina dalam wadah berisi bakteri Pseudomonas

putida. Bakteri tersebut hanya akan mengoksidasi (S)-Nikotina,

sedangkan (R)-Nikotina akan tersisa dalam wadah tersebut (Fendy,

2006).

Metode analisis yang mana telah digunakan untuk proses pemisahan

komponen senyawa kiral termasuk High Performance Liquid

Chromatografi (HPLC), Gas Chromatografi (GC), Thin Layer

Chromatografi (TLC) dan saat ini Capilary Electroforesis (CE) yang

terutama digunakan untuk analisis dari golongan komponen yang

berbeda, termasuk ion organik dan anorganik, peptide, protein, sakarida,

obat, isomer optic dan lainnya. Dalam analisis CE proses pemisahan akan

tercapai jika analit, di bawah pengaruh pemberian medan listrik,

bergerak kearah detektor dengan kecepatan yang berbeda (Fanali S).

Selain metode CE merupakan analisis dengan daya pemisahan dan

efisiensi yang tinggi dan dapat dibandingkan dengan metode lainnya,

juga memiliki kelebihan lainnya yaitu : (Fanali S)

1. Volume sampel dan buffer yang diperlukan relatif dalam jumlah kecil

2. Kolom kiral yang mahal dapat dihindari karena kiral selektor dapat

ditambahkan dengan mudah ke BGE (Background Elektrolyte)

3. Pemisahannya sangat reproduksibel karena buffer dengan kiral

selektor dapat diisi ulang saat proses

Beberapa obat yang beredar dalam bentuk campuran rasemik Contohnya

adalah: (Tanujaya H dan Melisa,2009)

1. Obat Thalidomide

Obat ini dipasarkan di Eropa sekira tahun 1959-1962 sebagai obat

penenang. Obat ini memiliki dua enantiomer, di mana enantiomer yang

berguna sebagai obat penenang adalah (R)-Thalidomide. Tetapi ibu hamil

yang mengonsumsi enantiomernya yaitu (S)-Thalidomide justru

mengalami masalah dengan pertumbuhan anggota tubuh janinnya.

Sedikitnya terjadi 2000 kasus kelahiran bayi cacat pada tahun 1960-an.

Hal ini merupakan tragedi besar yang tidak dapat dilupakan dalam

sejarah obat-obat kiral.

2. Nikotin

(-)Nikotin dilaporkan lebih beracun dan berbahaya dibandingkan dengan

(+)Nikotin. Tanda “+” menyatakan arah rotasi polarimeter sesuai arah

jarum jam, sedangkan tanda “-” menyatakan arah rotasi polarimeter

berlawanan arah jarum jam.

3. Tiroksin

Tiroksin adalah hormon yang dihasilkan kelenjar tiroid. (-) Tiroksin

meregulasi metabolisme tubuh, sedangkan (+) Tiroksin tidak

menghasilkan efek regulasi apa pun.

4. Epinefrin

Epinefrin rasemik merupakan campuran 1:1 d-isomer dan l-isomer

epinefrin. Mekanisme aksi epinefrin adalah pada reseptor a adrenergik;

terbukti menyebabkan vasokonstriksi dan mengurangi udem.

Pengurangan udem mukosa larings akan meningkatkan diameter jalan

nafas sehingga stridor inspirasi dan retraksi akan berkurang. L-

Epinephrine itu sedikitnya sama efektif seperti epinephrine racemic

dalam perawatan laryngotracheitis dan tidak membawa resiko / efek

samping tambahan. L-Epinephrine juga lebih tersedia di seluruh dunia,

lebih murah, dan dapat direkomendasikan untuk mengobati

laryngotracheitis.

Aktivitas biologi dari dextro(+) enansiomer adrenergic agonists

(epinefrin) diperkirakan lebih rendah dibandingkan dengan levo(—)

enantiomernya.

Epinefrin rasemik baik untuk mengobati croup derajat sedang dan berat.

Penderita yang telah diterapi dengan epinefrin rasemik aman untuk

dipulangkan jika dalam 3 jam, tidak terdapat stridor saat istirahat, udara

yang masuk normal, kesadaran baik atau jika skor croup <2.

5. Tramadol

Tramadol HCl adalah analgesik kuat yang bekerja pada reseptor opiat.

Tramadol mengikat secara stereospesifik pada reseptor di sistem saraf

pusat sehingga menghentikan sensasi nyeri dan respon terhadap nyeri.

Tramadol merupakan campuran rasemik 1:1 dari 2 enantiomer,

Enantiomer (+) tramadol and Enantiomer (-) nya memiliki potensi

berbeda terhadap reseptor opioid dan sisi monoamine uptake (Raffa et

al., 1993). Enantiomer ( ) tramadol secara cepat termetabolit menjadi

mono-O-desmethyltramadol (M1 metabolite ) yang juga berikatan dengan

reseptor opioid (Raffa et al., 1995; Gibson, 1996).

Aksi ini nampak untuk menghasilkan satu efek analgesik sinergis, dengan

enantiomer (+) dari tramadol yang memperlihatkan aktivitas analgesik

10 fold lebih tinggi dibanding enantiomer (-)nya. Enantiomer (-)

menghambat reuptake norepinephrine dengan menstimulasi reseptor

alpha(2)-adrenergic (Goeringer et al., 1997). Enantiomer (-) tramadol

ternyata kira-kira 5-kali lebih kuat untuk menghambat noradrenaline

daripada asupan serotonin (IC50 1,6 µmol/L vs 8,6 µmol/L) dan

sebaliknya lah yang terjadi untuk Enantiomer (+)nya. Kedua enantiomer

diberikan pada aksi analgesik tramadol.

Sumber :

1. Melissa (06 8114 093) dan Helen Tanujaya (06 8114 133), Pengaruh

Bentuk Rasemik Suatu Obat Terhadap Efeknya Dalam

Tubuh http://yosefw.wordpress.com, Posted on March 20, 2009

2. Fendy (Kimia ITB) 26 September 2006, Molekul Kiral Dari

“Thalidomide” Sampai “L-

DOPA”, http://www.kimianet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1111012990

3. Cairns D, 2004, “Intisari Kimia Farmasi” Edisi 2, Penerbit Buku

Kedokteran EGC

4. Fanali S, An Introduction Chiral Analisys by Capillary

Electrophoresis, Instituto di Cromatografia del Cansiglio Nazionale

delle Recerche, Area delle Recerch di Roma

5. DAVANKOV V.,A., ANALYTICAL CHIRAL SEPARATION

METHODS (IUPAC Recommendations 1997), Nesmeyanov-Institute of

Organo-Element Compounds, Russian Academy of Sciences Moscow, 1

178 13, Russia