sintesis flavonol melalui 2...
TRANSCRIPT
SINTESIS FLAVONOL MELALUI 2’-HIDROKSIKALKON
LIVIA ELSA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sintesis Flavonol
melalui 2’-Hidroksikalkon adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2013
Livia Elsa
NIM G44080062
ABSTRAK
LIVIA ELSA. Sintesis Flavonol melalui 2’-Hidroksikalkon. Dibimbing oleh
BUDI ARIFIN dan SUMINAR S ACHMADI.
Flavonol merupakan golongan flavonoid yang banyak ditemukan dalam
buah-buahan dan sayuran. Flavonol memiliki banyak kegunaan terutama dalam
bidang pangan dan kesehatan. Dalam penelitian ini, flavonol taktersubstitusi
berhasil disintesis melalui zat antara 2’-hidroksikalkon. Senyawa 2’-
hidroksikalkon disintesis dengan metode kondensasi Claisen-Schmidt antara o-
hidroksiasetofenon dan benzaldehida menggunakan 4 katalis yang berbeda, yaitu
KOH 60%, KOH pelet, BF3-Et2O, dan NaH dalam DMF. KOH 60% merupakan
katalis terbaik dengan rendemen tertinggi (57%). Selanjutnya flavonol disintesis
dengan 1 tahap siklisasi oksidatif dari 2’-hidroksikalkon menggunakan reaksi
Algar-Flynn-Oyamada menghasilkan rendemen 76%. Rendemen flavonol total
yang diperoleh dari o-hidroksiasetofenon adalah 43%. Semua produk sintesis
dalam penelitian ini telah dicirikan titik leleh dan spektrumnya. Keberhasilan
sintesis flavonol ini membuka jalan untuk sintesis turunan flavonol yang
bermanfaat seperti kuersetin dan kaempferol.
Kata kunci: flavonoid, flavonol, 2’-hidroksikalkon, kondensasi Claisen-Schmidt,
reaksi Algar-Flynn-Oyamada
ABSTRACT
LIVIA ELSA. Synthesis of Flavonol from 2’-Hydroxychalcone. Supervised by
BUDI ARIFIN and SUMINAR S ACHMADI.
Flavonol is a class of flavonoids commonly found in fruits and
vegetables. Flavonol is very useful, especially in food sector and health. In this
study, flavonol unsubstituted was successfully synthesized from an intermediate
material 2’-hydroxychalcone. The 2’-hydroxychalcone was synthesized by
Claisen-Schmidt condensation method between o-hydroxyacetophenone and
benzaldehyde using 4 different catalysts, namely KOH 60%, solid pellet of KOH-
grinding technique, BF3-Et2O, and NaH in DMF. The KOH 60% was the best
catalyst, giving the highest yield (57%). Afterward, the flavonol was synthesized
in 1-stage oxidation cyclization of o-hydroxyacetophenone using Algar-Flynn-
Oyamada (AFO) reaction, giving 76%. The flavonol total yield from 2’-
hydroxychalcone was 43%. All synthesized products were characterized by their
melting points and their spectra. The success of the synthesis flavonol opens the
way to synthesis of useful flavonol derivatives such as quercetin and kaempferol.
Keywords: Algar-Flynn-Oyamada reaction, Claisen-Schmidt condensation,
flavonoid, flavonol, 2’-hydroxychalcone.
SINTESIS FLAVONOL MELALUI 2’-HIDROKSIKALKON
LIVIA ELSA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Program Studi Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Sintesis Flavonol melalui 2’-Hidroksikalkon
Nama : Livia Elsa
NIM : G44080062
Disetujui oleh
Budi Arifin, SSi, MSi
Pembimbing I
Prof Dr Ir Suminar S Achmadi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
Ketua Departemen Kimia
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Assalamualaikum Wr. Wb.
Segala puji beserta syukur ke hadirat Allah SWT penulis ucapkan atas
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang
berjudul Sintesis Flavonol melalui 2’-Hidroksikalkon. Shalawat serta salam
semoga selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarganya, dan
semoga kita semua menjadi pengikutnya hingga akhir zaman.
Terima kasih penulis ucapkan kepada yang terhormat Budi Arifin, SSi, MSi
dan Prof Ir Suminar S Achmadi, PhD selaku pembimbing yang selalu
memberikan bimbingan, dorongan semangat, dan doa. Karya tulis ini merupakan
wujud penghargaan untuk Ayahanda dan Ibunda tercinta, H Iwan dan Hj Ida
selaku orang tua wali penyusun, Arif Sumarlin, Dhealia Athifah, Tira Nisa,
Fahmi, dan Rafli selaku kakak dan adik penyusun, serta yang tersayang Ridho
Putrotomo yang telah ikut serta memperlancar pembuatan karya ilmiah ini, dan
juga untuk seluruh keluarga yang senantiasa memberikan doanya.
Penulis berterima kasih pula kepada teman-teman dan para staf di
Laboratorium Penelitian Kimia Organik (Kak Luthfan, Bapak M Farid, Bapak
Novriandi, Dwi Utami, Lia Anggraeni, Indra Sugiarto, Dwi Artha, Dyah Anna,
Dumas, Rina, Indra Bayu, Kartika, Fadli, Toriq, Rifai, Ami, Ani, Ade Irma, Erik,
Christine, Wahyu Hendana, Fijar, Fanindra, Bapak Sabur, Mba Nia, dan Ibu
Yenni) atas kerja sama, kebersamaan, masukan, dan semangatnya. Semoga karya
tulis ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Bogor, Januari 2013
Livia Elsa
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 BAHAN DAN METODE 2
Bahan dan Alat 2 Langkah Kerja 2 Sintesis 2’-Hidroksikalkon 3 Sintesis Flavonol 3
HASIL 4 2’-Hidroksikalkon 4 Flavonol 5
PEMBAHASAN 6 2’-Hidroksikalkon 6 Flavonol 12
SIMPULAN DAN SARAN 14 DAFTAR PUSTAKA 14 LAMPIRAN 17 RIWAYAT HIDUP 27
DAFTAR TABEL
1 Rendemen sintesis 2’-hidroksikalkon dan flavanon dengan 4 jenis katalis 5
2 Rendemen sintesis flavonol dari 2’-hidroksikalkon katalis 5
3 Posisi sinyal-sinyal NMR 2’-hidroksikalkon (pelarut CDCl3) 8
4 Analisis sinyal 1H-NMR flavanon (pelarut CDCl3) 9
5 Perbandingan 4 metode sintesis 2’-hidroksikalkon 11
6 Analisis sinyal 1H dan
13C-NMR flavonol (pelarut CDCl3) 13
DAFTAR GAMBAR
1 Analisis retrosintesis flavonol 2
2 Kromatogram lapis tipis 2'-hidroksikalkon kasar menggunakan katalis:
KOH 60% (a), KOH pelet (b), BF3-Et2O (c), dan NaH-DMF (d) 4
3 Padatan dan kromatogram lapis tipis 2'-hidroksikalkon [eluen: n-heksana-
EtOAc (9:1)] yang dihasilkan dengan katalis KOH 60% (a), KOH pelet
(b), dan NaH-DMF (c) 4
4 Padatan flavonol (a) dan kromatogram lapis tipis flavonol (eluen: n-
heksana-EtOAc 8:2) (b) 5
5 Reaksi kondensasi Claisen-Schmidt 2'-hidroksikalkon 6
6 Spektrum UV-Vis 2'-hidroksikalkon dan flavanon (Cirilli et al. 2008) 7
7 Flavanon dalam koformasi kursi 9
7 Reaksi AFO pembentukan flavonol dari 2'-hidroksikalkon 12
DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir penelitian 17
2 Rendemen 2‘-hidroksikalkon dan flavanon 17
3 Elusidasi struktur produk sintesis 2’-hidroksikalkon 18
4 Elusidasi struktur produk sintesis flavanon 21
5 Elusidasi struktur produk sintesis flavonol 23
6 Mekanisme reaksi sintesis 2'-hidroksikalkon metode Claisen-Schmidt 25
7 Mekanisme reaksi AFO pembentukan flavonol (Mundy et al. 2005) 26
PENDAHULUAN
Flavonoid adalah kelompok metabolit sekunder yang penting dalam dunia
tumbuhan. Flavonoid telah diidentifikasi sebagai senyawa antioksidan, antitumor,
dan pengikat radikal bebas. Pada tumbuhan, flavonoid berfungsi sebagai
pelindung dari sinar ultraviolet (UV) dan sebagai sinyal antara akar dan bakteri
pengikat nitrogen dalam tanah. Salah satu kelas flavonoid yang memiliki peran
penting dalam reproduksi tanaman adalah flavonol. Serbuk sari jagung tidak
mampu berkecambah apabila kekurangan flavonol (Tanaka et al. 2000).
Flavonol memiliki fungsi yang sangat luas, antara lain sebagai antioksidan,
antimikrob, dan fotoreseptor (Pietta 2000). Hubungan antara flavonol yang masuk
ke dalam tubuh dan penurunan risiko penyakit jantung koroner juga telah
dilaporkan Crozier et al. (2000). Aneka substituen, terutama hidroksil dan
metoksil, dapat terikat pada cincin benzena dan heterosiklik flavonol dan
membentuk keragaman jenis flavonol. Berdasarkan pangkalan data USDA (2011),
jenis flavonol utama dalam makanan manusia adalah kuersetin [2-(3’,4’-
dihidroksifenil)-3,5,7-trihidroksikromen-4-on], kaempferol [2-(4’-hidroksifenil)-
3,5,7-trihidroksikromen-4-on], mirisetin [2-(3’,4’,5’-trihidroksifenil)-3,5,7-
trihidroksikromen-4-on], dan isoramnetin [2-(4’-hidroksi-3’-metoksifenil)- 3,5,7-
trihidroksikromen-4-on]. Makanan yang mengandung flavonol dalam jumlah
cukup banyak adalah apel, teh, kacang-kacangan, paprika, bawang, brokoli, dan
bluberi, yaitu sekitar 100–300 mg/100 g.
Ketersediaan flavonol di alam relatif terbatas. Upaya isolasi dan pemurnian
flavonol guna memenuhi kebutuhan konsumsi maupun studi lanjut memerlukan
proses yang cukup panjang dan rumit dengan biaya dan waktu yang tidak sedikit.
Umumnya rendemen yang diperoleh juga relatif rendah. Hasil penelitian Sultana
dan Anwar (2008) pada berbagai macam sampel tanaman obat, buah, dan sayur
menunjukkan kandungan flavonol tertinggi terdapat pada tanaman obat moringa,
buah stroberi, dan sayur bayam dengan rendemen berturut-turut 0.61, 0.36, dan
0.17%. Oleh karena itu, upaya menyintesis flavonol terus dilakukan untuk
memenuhi kebutuhan konsumsi maupun pengembangan ilmu pengetahuan di
bidang pangan dan kesehatan.
Pendekatan yang lazim digunakan dalam sintesis flavonol secara kimia
melibatkan senyawa antara 2’-hidroksikalkon. Senyawa ini dapat dibuat melalui
reaksi kondensasi Claisen-Schmidt o-hidroksiasetofenon (o-HAP) dengan
benzaldehida. Beberapa metode telah dilaporkan di antaranya dengan katalis basa
dalam pelarut etanol (Kamble et al. 2011), katalis basa tanpa pelarut (Zangade et
al. 2011, Jayapal dan Sreedhar 2010), katalis asam (Narender dan Reddy 2007),
dan dengan teknik sonikasi (Calvino et al. 2006).
Flavonol dapat disintesis dari 2’-hidroksikalkon dengan menggunakan
metode Algar-Flynn-Oyamada (AFO) 1-tahap (Dahln et al. 2006), AFO 3-tahap
(Pandurangan et al. 2011), dan modifikasi metode Baker-Venkataraman yang
lazim digunakan dalam sintesis flavon (Fougerousse et al. 2000). Setiap metode
memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, ditinjau dari efisiensi waktu,
harga, kerumitan, rendemen, dan sebagainya.
Penelitian ini bertujuan menyintesis kerangka dasar senyawa flavonol
melalui 2’-hidroksikalkon. Empat jenis katalis diujikan dan akan dipilih yang
2
memberikan rendemen paling tinggi, kemurnian paling baik, dan paling efisien
dari segi waktu. Senyawa 2’-hidroksikalkon hasil sintesis dengan katalis terbaik
selanjutnya disiklisasi menjadi flavonol dengan metode AFO. Skema retrosintesis
flavonol yang dilakukan ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Analisis retrosintesis flavonol
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan p.a. yang digunakan untuk sintesis ialah dietil eter,
benzaldehida, KOH, metanol, N,N-dimetilformamida (DMF), H2O2 30%, NaOH
(Merck®
), BF3-Et2O, NaH 60% terdispersi dalam minyak mineral, dan
tetrahidrofuran (THF) (Sigma Aldrich®
). Digunakan pula aseton dan metilena
klorida (MTC) teknis yang didistilasi 2 kali. Semua bahan p.a. digunakan
langsung tanpa praperlakuan.
Alat-alat analitis yang digunakan ialah pelat kromatografi lapis tipis (KLT)
GF254 dan radas penentuan titik leleh Mel-Temp Model 1202D Barnstead®
(tanpa
koreksi). Spektrum ultraviolet-tampak (UV-Vis) direkam dengan spektrometer
Shimadzu UV-1601 di Laboratorium Bersama, Departemen Kimia IPB. Spektrum
resonans magnet inti (NMR) diperoleh dengan spektrometer JEOL ECA 500 yang
bekerja pada frekuensi 500 MHz (1H) dan 125 MHz (
13C) di Pusat Penelitian
Kimia LIPI, Puspiptek Serpong.
Langkah Kerja
Penelitian diawali dengan mereaksikan o-hidroksiasetofenon (o-HAP)
dengan benzaldehida membentuk 2’-hidroksikalkon melalui 4 metode yang
berbeda. Produk 2’-hidroksikalkon yang diperoleh dari metode terbaik selanjutnya
diubah menjadi flavonol dengan metode siklisasi oksidatif reaksi AFO (Lampiran
1). Produk-produk yang diperoleh dicirikan berdasarkan titik lelehnya serta
menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan NMR.
3
Sintesis 2’-Hidroksikalkon
2’-Hidroksikalkon disintesis menggunakan metode kondensasi Claisen-
Schmidt dengan 4 katalis berbeda. Metode pertama mengadaptasi prosedur
Kamble et al. (2011) dengan menggunakan katalis KOH 60%. Sebanyak 2 mmol
o-HAP dan 2 mmol benzaldehida ditambahkan 6 mL etanol di dalam gelas piala.
Setelah itu, ditambahkan tetes demi tetes KOH 60% sebanyak 2 mL pada suhu 0 oC. Campuran kemudian diaduk selama 7 jam pada suhu kamar. Selanjutnya ke
dalam campuran dituang 10 mL air es, dan dinetralkan dengan penambahan tetes
demi tetes HCl 1 N dingin sekitar 10 mL pada suhu 0 oC. Padatan dengan warna
kuning terang yang terbentuk disaring dan dikeringudarakan selama 1 hari, lalu
dipantau nodanya dengan menggunakan KLT dengan eluen n-heksana-EtOAc 9:1.
Metode kedua mengadaptasi prosedur Zangade et al. (2011) dengan
menggunakan katalis KOH pelet-teknik grindstone. Sebanyak 2 mmol o-HAP dan
2 mmol benzaldehida dimasukkan ke dalam lumpang beserta KOH pelet sebanyak
4 mmol. Semua bahan digerus selama 4–8 menit, kemudian ditambahkan 5 mL air
dingin dan dinetralkan dengan tetes demi tetes HCl 1 N dingin sekitar 15 mL.
Padatan dengan warna kuning terang yang terbentuk disaring dan
dikeringudarakan selama 1 hari, lalu dipantau nodanya dengan menggunakan
KLT dengan eluen n-heksana-EtOAc 9:1.
Metode ketiga mengadaptasi prosedur Narender dan Reddy (2007) dengan
menggunakan katalis BF3-Et2O. Sebanyak 2 mmol o-HAP direaksikan dengan 2
mmol benzaldehida dalam labu leher-2 di bawah aliran gas N2, kemudian
ditambahkan tetes demi tetes BF3-Et2O sebanyak 0.12 mL pada suhu kamar
dengan tetap dialiri gas N2. Campuran diaduk selama 15 menit pada suhu kamar,
lalu ditambahkan 20 mL dietil eter dan dicuci dengan air (3×50 mL). Ekstrak eter
dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat, lalu dipekatkan. Produk kemudian dipantau
noda KLT-nya dengan eluen n-heksana-EtOAc 9:1.
Metode keempat mengadaptasi prosedur Nay et al. (2001) dengan
menggunakan katalis NaH dalam DMF. Ke dalam labu berisi 2 mmol o-HAP
dalam DMF (5 mL), ditambahkan 8 mmol NaH 60% (terdispersi dalam minyak
mineral) kemudian tetes demi tetes 2 mmol benzaldehida dalam DMF (10 mL)
selama 15 menit. Penambahan dilakukan pada suhu 0 °C. Campuran diaduk
selama 2 jam pada suhu kamar dengan terus dialiri gas N2 sejak awal
pencampuran. Reaksi dihentikan dengan penambahan air kemudian diekstraksi
dengan MTC. Ekstrak MTC dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat, lalu
dipekatkan. Pelarut DMF dipisahkan melalui proses KLT preparatif dengan eluen
n-heksana-EtOAc 9:1.
Sintesis Flavonol
Flavonol disintesis dengan menggunakan reaksi Algar-Flynn-Oyamada
(AFO) mengadaptasi metode Dahln et al. (2006). Sebanyak 2.5 mmol 2’-
hidroksikalkon ditambahkan 2.5 mL H2O2 30% dan 3.8 mL NaOH 4 M di dalam
campuran 1:1 metanol dan THF (20 mL/mmol 2’-hidroksikalkon) pada suhu 0 oC.
Campuran reaksi diaduk selama 12 jam pada suhu kamar, lalu ditambahkan
beberapa tetes HCl 1 M sampai pH netral. Produk berupa padatan dengan warna
4
kuning pucat disaring dan dikeringkan dalam oven pada suhu sekitar 50 oC, lalu
dipantau nodanya dengan menggunakan KLT dengan eluen n-heksana-EtOAc 8:2.
HASIL
2’-Hidroksikalkon
Produk sintesis 2’-hidroksikalkon dengan 4 katalis dipantau dengan
menggunakan KLT dengan eluen n-heksana-EtOAc (9:1) (Gambar 2). Dihasilkan
2 noda utama untuk setiap katalis yang digunakan, kecuali BF3-Et2O yang tidak
menghasilkan noda-noda yang terpisah baik (Gambar 2c).
Gambar 2 Kromatogram lapis tipis 2’-hidroksikalkon kasar menggunakan katalis
KOH 60% (a), KOH pelet (b), BF3-Et2O (c), dan NaH-DMF (d)
2’-Hidroksikalkon yang dihasilkan dengan katalis KOH 60%, KOH pelet,
maupun NaH dalam DMF berupa endapan kuning (Gambar 3) dengan Rf ~ 0.80
pada eluen n-heksana-EtOAc (9:1). Titik leleh produk dengan katalis KOH 60%
adalah 80–84 ºC, KOH pelet 78–81 ºC, dan NaH-DMF 80–83 ºC.
Gambar 3 Padatan dan kromatogram lapis tipis 2’-hidroksikalkon [eluen: n-
heksana-EtOAc (9:1)] yang dihasilkan dengan katalis KOH 60% (a),
KOH pelet (b), dan NaH-DMF (c)
Selain 2’-hidroksikalkon, juga dihasilkan flavanon sebagai produk samping
dengan Rf ~ 0.74 pada eluen n-heksana-EtOAc (9:1). Flavanon yang terbentuk
dengan katalis KOH 60% berupa padatan putih dengan titik leleh 73–76 oC.
Rendemen 2’-hidroksikalkon dan flavanon yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel
1. Data selengkapnya ditunjukkan di Lampiran 2.
(a) (b) (c)
(a) (b) (c) (d)
5
Tabel 1 Rendemen sintesis 2’-hidroksikalkon dan flavanon dengan 4 jenis katalis
Katalis 2’-Hidroksikalkon
(%)
Flavanon
(%)
KOH 60% 47.1–56.9 10.8–15.2
KOH pelet 27.8–28.5 1.8–2.7
BF3·Et2O * *
NaH-dalam DMF 23.9–25.8 10.6–11.8 *tidak ditentukan
Spektrum UV-Vis 2’-hidroksikalkon dari produk reaksi berkataliskan KOH
60%, KOH pelet, dan NaH-DMF (Lampiran 3a) memunculkan puncak serapan
berturut-turut di 316.8, 315.5, dan 315.0 nm. Spektrum 1H-NMR dari produk
berkataliskan KOH 60% (Lampiran 3b) menunjukkan 1 sinyal singlet di 12.82
ppm, 2 sinyal doblet di 7.67 dan 7.93 ppm, dan 6 sinyal aromatik di 6.94, 7.04,
7.44, 7.50, 7.67, dan 7.93 ppm. Spektrum 13
C-NMR (Lampiran 3c) menunjukkan
4 sinyal C-kuaterner di 193.93, 163.79, 134.78, dan 120.19 ppm. Terdapat 2
sinyal karbon dengan intensitas 2 kali lebih tinggi di 129.24 dan 128.86 ppm, dan
7 sinyal lainnya merupakan sinyal karbon-sp2
dari cincin benzena. Spektrum 1H-
NMR dari produk reaksi berkataliskan KOH pelet memberikan sinyal-sinyal yang
sama, namun muncul pengotor di daerah alifatik (Lampiran 3d).
Spektrum UV-Vis flavanon (Lampiran 4a) memunculkan masing-masing 3
puncak serapan dengan puncak serapan maksimum berturut-turut di 220.0, 216.6,
dan 218.0 nm untuk katalis KOH 60%, KOH pelet, dan NaH-DMF. Spektrum 1H-
NMR flavanon yang dihasilkan dengan katalis KOH 60% (Lampiran 4b)
menunjukkan 3 sinyal proton di daerah alifatik (2.91, 3,10, dan 5.51 ppm) serta 9
sinyal proton aromatik di daerah 7.05–7.94 ppm.
Flavonol
Flavonol berwujud padatan kuning pucat dengan nilai Rf ~ 0.44 pada eluen
n-heksana-EtOAc 8:2 (Gambar 4). Senyawa flavonol diperoleh sebanyak 76%
dari 2’-hidroksikalkon produk reaksi berkatalis KOH 60% (Tabel 2) sebagai
produk tunggal dengan titik leleh 169–172 °C.
Gambar 4 Padatan flavonol (a) dan kromatogram lapis tipis flavonol (eluen: n-
heksana-EtOAc 8:2) (b)
Tabel 2 Rendemen sintesis flavonol dari 2’-hidroksikalkon
Ulangan 2’-Hidroksikalkon
(mmol)
Flavonol
(mmol)
Rendemen
(%)
1 2.55 1.94 76.1
2 2.53 1.94 76.4
(a) (b)
6
Spektrum UV-Vis flavonol memiliki 2 puncak serapan di panjang
gelombang 240.5 dan 346 nm (Lampiran 5a). Spektrum 1H NMR (Lampiran 5b)
memperlihatkan 6 sinyal proton aromatik di 7.41, 7.47, 7.53, 7.58, 7.70, dan 8.25
ppm. Tidak terdapat sinyal proton enolik khas di sekitar 9 ppm dan muncul 1
sinyal pengotor di 7.14 ppm. Spektrum 13
C NMR (Lampiran 5c) menunjukkan
sinyal karbon keton di 173.67 ppm, sinyal C-β pada sistem keton takjenuh-,β di
145.13 ppm, sinyal C-hidroksil di 138.65 ppm, serta 3 sinyal C-kuaterner lainnya.
Selain itu, terdapat 7 sinyal karbon-sp2 dari cincin benzena.
PEMBAHASAN
2’-Hidroksikalkon
Senyawa 2’-hidroksikalkon berhasil disintesis dengan mereaksikan o-HAP
dengan benzaldehida. Fenil asetat yang digunakan sebagai bahan baku o-HAP
diperoleh dari esterifikasi fenol dengan anhidrida asetat (modifikasi Septiani
2011) dengan rendemen 94.0%. Hasil ini hampir sama dengan yang dilaporkan
Septiani (2011), yaitu 74.4–95.2%. Senyawa o-HAP disintesis melalui penataan-
ulang Fries fenil asetat dengan katalis AlCl3 pada suhu 120 oC (Anggraeni 2012)
dan dihasilkan rendemen 38.1%. Hasil ini juga hampir sama dengan yang
dilaporkan Anggraeni (2012), yaitu 40.9%.
2’-Hidroksikalkon disintesis menggunakan metode kondensasi Claisen-
Schmidt (Gambar 5) dengan bantuan katalis. Katalis yang digunakan adalah KOH
60% (Kamble et al. 2011), KOH pelet-teknik grindstone (Zangade et al. 2011),
asam Lewis BF3-Et2O (Narender dan Reddy 2007), dan NaH dalam DMF (Nay et
al. 2001). Asam Lewis menghasilkan campuran produk yang tidak terpisahkan
secara baik dengan KLT, maka tidak dimurnikan lebih lanjut.
OH
O
+ H
O
OH
O
katalis
Gambar 5 Reaksi kondensasi Claisen-Schmidt 2’-hidroksikalkon
Katalis basa telah lama digunakan dalam metode kondensasi Claisen-
Schmidt. Elektron bebas pada basa mendeprotonasi hidrogen-α dari o-HAP
membentuk karbanion yang akan mengadisi atom C-karbonil benzaldehida. Pada
akhir reaksi dilepaskan molekul air dan terbentuk 2’-hidroksikalkon sebagai
produk kondensasi. Katalis asam juga mulai digunakan oleh beberapa peneliti
untuk melangsungkan senyawa ini, salah satunya ialah asam Lewis BF3-Et2O
(Narender dan Reddy 2007). Tarikan-elektron oleh asam Lewis pada atom O-
karbonil dari o-HAP memicu pembentukan tautomer enol, sementara tarikan-
elektron pada atom O-karbonil dari benzaldehida meningkatkan elektrofilisitas
7
atom C-karbonil sehingga mudah diadisi oleh tautomer enol. Reaksi juga diakhiri
dengan lepasnya molekul air membentuk 2’hidroksikalkon. Mekanisme reaksi
keduanya ditunjukkan pada Lampiran 6. Metode terbaik dipilih berdasarkan
rendemen 2’-hidroksikalkon tertinggi, efisiensi waktu kerja, dan kemurnian
senyawa.
Produk sintesis dengan 4 katalis menghasilkan noda KLT yang tidak
tunggal (Gambar 2). Hal ini menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk tidak
hanya 2’-hidroksikalkon. Pada produk berkataliskan KOH 60%, 2 fraksi teratas,
yaitu Rf ~ 0.80 (F1) dan Rf ~ 0.74 (F2) dipisahkan dengan menggunakan KLT
preparatif dengan eluen n-heksana-EtOAc 9:1 (fraksi lainnya dengan Rf < 0.70
dan berekor dianggap sebagai pengotor). Produk F1 berupa endapan kuning dan
produk F2 berupa endapan putih. Spektrum UV-Vis fraksi F1 (Lampiran 3a)
memiliki pola yang sama dengan 2’-hidroksikalkon, sementara pola spektrum
UV-Vis fraksi F2 (Lampiran 4a) sama dengan flavanon, ketika dibandingkan
dengan spektrum UV-Vis standar yang dilaporkan oleh Cirilli et al. (2008)
(Gambar 6). Dugaan ini dipertegas dengan kesesuaian nilai titik leleh. Fraksi F1
yang diperoleh dengan katalis KOH 60% memiliki titik leleh 80–84 ºC, mendekati
nilai yang dilaporkan Barros et al. (2004), yaitu 81–83 ºC. Titik leleh fraksi F2
(73–76) ºC juga mendekati titik leleh flavanon yang dilaporkan Kamboj et al.
(2011), yaitu 77–78 ºC.
Gambar 6 Spektrum UV-Vis 2’-hidroksikalkon dan flavanon (Cirilli et al. 2008)
Produk F1 dan F2 dicirikan dengan menggunakan NMR untuk memastikan
bahwa senyawa yang terbentuk benar-benar 2’-hidroksikalkon (F1) dan flavanon
(F2). Sinyal-sinyal 1H-NMR dan
13C-NMR untuk F1 terangkum dalam Tabel 3.
Spektrum 1H-NMR menunjukkan 12 sinyal (Lampiran 3b). Sinyal proton dari
karbon-sp2 vinilik, yaitu 7.67 dan 7.93 ppm (Cb, Cc) memiliki tetapan kopling 11–
18 Hz yang menunjukkan geometri alkena trans (Pavia et al. 2009). Selain itu,
terdapat 6 sinyal proton aromatik. Proton aromatik pada cincin A 2’-
hidroksikalkon menghasilkan 2 sinyal di 7.67 dan 7.44 ppm. Dua proton di posisi
orto merasakan perambatan tarikan-elektron dari sistem keton takjenuh-,β
sehingga sinyalnya lebih ke medan bawah (7.67 ppm). Sementara sinyal dengan
integrasi 3.01 di 7.44 ppm merupakan tumpang-tindih sinyal yang berasal dari 3
proton di posisi meta dan para. Proton aromatik pada cincin B 2’-hidroksikalkon
menghasilkan 4 sinyal di 7.93, 7.50, 7.04, dan 6.94 ppm. Dua sinyal di medan
bawah berasal dari atom hidrogen yang orto (7.93 ppm, C6’) dan para (7.50 ppm,
C4’) terhadap substituen karbonil yang merupakan penarik-elektron. Dua sinyal di
medan atas berasal dari atom hidrogen orto (7.04 ppm, C3’) dan para (6.94 ppm,
C5’) terhadap gugus hidroksil fenolik yang bersifat penyumbang-elektron. Sinyal
Panjang gelombang (nm)
A
b
s
o
r
b
a
n
8
di 12.82 ppm (C2’) menunjukkan keberadaan gugus hidroksil fenolik tersebut
yang berikatan hidrogen intramolekul dengan gugus O-asil. Geseran jauh ke
medan bawah dari proton hidroksil ini disebabkan sifatnya sangat tidak terperisai
karena adanya ikatan hidrogen intramolekul.
Tabel 3 Posisi sinyal-sinyal NMR 2’- hidroksikalkon (pelarut CDCl3)
OO
H
12
3
4
5
6
1'2'
4'
5'
6'
ab
cB
A
Atom
C/H H 500 MHz (ppm)
(multiplisitas, J, H)
C 125 MHz
(ppm)
a - 193.93
b 7.67 (d, 14.9, 1H) 119.05
c 7.93 (d, 15.6, 1H) 145.67
1 - 134.78
2 7.67 (td, 5.9, 1.3, 2H) 128.86
3 7.44 (m, 3H) 129.24
4 7.44 (m, 3H) 129.83
5 7.44 (m, 3H) 129.24
6 7.67 (td, 5.9, 1.3, 2H) 128.86
1’ - 120.19
2’ 12.82 (s, 1H) 163.79
3’ 7.04 (dd, 8.4, 1.3, 1H) 118.84
4’ 7.50 (td, 8.5, 1.9, 1H) 136.61
5’ 6.94 (td, 7.8, 1.3, 1H) 120.29
6’ 7.93 (dd, 8.4, 1.5, 1H) 131.13
Spektrum 13
C NMR 2’-hidroksikalkon memunculkan 13 sinyal (Lampiran
3c). Terdapat 4 sinyal C-kuaterner dengan intensitas rendah. Sinyal keton
terkonjugasi di 193.93 ppm lazim muncul pada daerah 180–200 ppm. Sinyal C-
fenolik di 163.79 ppm muncul di medan bawah karena tarikan-elektron langsung
dari gugus -OH. Sinyal di 120.19 ppm berasal dari C-kuaterner yang mengikat
substituen karbonil penarik-elektron, tetapi berposisi orto terhadap substituen
hidroksil fenolik. Sinyal di 134.78 ppm berasal dari C-kuaterner cincin benzena
monosubstitusi.
Sembilan sinyal lainnya merupakan sinyal karbon-sp2. Dua sinyal di 128.86
dan 129.24 ppm memiliki intensitas 2 kali lebih tinggi, menunjukkan bahwa
masing-masing berasal dari 2 C-metina yang ekuivalen pada cincin A. Karbon
metina lainnya pada cincin A memberikan sinyal di 129.83 ppm. Dua karbon
alkena pada sistem keton takjenuh-,β menunculkan sinyal di 119.05 ppm untuk
karbon α yang mengikat substituen karbonil dan di 145.67 ppm untuk karbon β
yang kurang terperisai karena efek resonans. Empat sinyal lainnya dihasilkan dari
9
C-metina di cincin B. Dua atom karbon yang orto dan para terhadap substituen
karbonil menghasilkan sinyal lebih ke medan atas di 131.13 dan 136.61 ppm. Dua
atom lainnya yang orto dan para terhadap substituen hidroksil fenolik
menghasilkan sinyal lebih ke medan bawah di 118.84 dan 120.29 ppm. Analisis
spektrum NMR ini telah sesuai dengan yang dilaporkan oleh Appu (2010) dan
membuktikan fraksi F1 sebagai 2’-hidroksikalkon dengan geometri molekul trans
(E-2’-hidroksikalkon).
Spektrum 1H-NMR dari F2 menunjukkan 12 sinyal proton (Lampiran 4b)
yang terangkum dalam Tabel 4. Terdapat 3 sinyal proton karbon-sp3, yaitu di 3.08
dan 2.92 ppm (H3a, H3b) dan di 5.51 ppm (H2). Dua atom H geminal pada gugus
metilena C3 menghasilkan sinyal yang berbeda karena sifatnya yang
diastereotopik. Struktur kimia yang relatif kaku membuat keduanya merasakan
lingkungan kimia yang berbeda. Korelasi geminal antara H3a dan H3b
ditunjukkan oleh nilai tetapan kopling yang sama, yaitu 16.8–16.9 Hz (nilai khas
Jgem adalah 12–18 Hz). Proton H3a diidentifikasi berada di posisi aksial karena
memiliki nilai tetapan kopling 13.7 Hz dengan H2 yang juga berposisi aksial
(nilai khas Jaa ialah 10–14 Hz). Sementara proton H3b diidentifikasi di posisi
ekuatorial dengan tetapan kopling 3.2 Hz dengan H2 (nilai khas Jae ialah 2–6 Hz).
Nilai khas tetapan kopling yang dirujuk berasal dari Pavia et al. (2009). Gambar 7
menggambarkan posisi proton alifatik flavanon dalam konformasi kursi.
Tabel 4 Analisis sinyal 1H-NMR flavanon (pelarut CDCl3)
O
H
Hb
Ha
O
1
2
34
5
6
7
8
9
10
1'
2'
3'
4'
5'
6'A
B
C
Atom C/H H 500 MHz (ppm)
(multiplisitas, J, H)
2 5.51 (dd, 13.6, 3.2, 1H)
3a 3.10 (dd, 16.8, 13.7, 1H)
3b 2.91 (dd, 16.9, 3.2, 1H)
5 7.94 (dd, 8.5, 1.9, 1H)
6/8 7.05–7.08 (m, 2H)
7 7.40 (m, 1H)
2’/3’/4’/5’/6’ 7.43–7.53 (m, 5H)
O Ph
H
Hb
O Ha Gambar 7 Flavanon dalam koformasi kursi
10
Proton aromatik pada cincin A memberikan 3 sinyal di 7.94, 7.40, dan 7.07
ppm. Dua sinyal di medan bawah berasal dari atom hidrogen yang orto (7.94 ppm,
H5) dan para (7.40 ppm, H7) terhadap substituen karbonil, sedangkan sinyal
dengan integrasi 1.92 yang berada di medan atas merupakan tumpang tindih
sinyal yang berasal dari atom hidrogen orto dan para terhadap atom oksigen eter
(7.05–7.08 ppm, H6 dan H8). Sementara 5 proton pada cincin B memberikan
sinyal multiplet di 7.43–7.53 ppm yang merupakan tumpang-tindih sinyal proton
orto, meta maupun para. Analisis spektrum NMR telah membuktikan fraksi F2
sebagai flavanon.
Tabel 1 menunjukkan bahwa metode Kamble et al. (2011) dengan katalis
KOH 60% menghasilkan rendemen 2’-hidroksikalkon paling tinggi dengan
kisaran 41.7–56.9%. Rendemen tersebut dihasilkan dengan bahan awal masing-
masing 10 mmol o-HAP dan benzaldehida. Rendemen lebih rendah diperoleh saat
sintesis dilakukan dengan masing-masing 2 mmol reaktan, yaitu sekitar 37%.
Rendemen yang lebih tinggi dengan pereaksi yang lebih banyak terjadi karena
saat digunakan pereaksi dalam jumlah sedikit, kehilangan sedikit saja produk pada
tahap pemurnian dapat berpengaruh signifikan pada penurunan rendemen.
Pada setiap metode yang dirujuk, 2’-hidroksikalkon kasar direkristalisasi
untuk menghilangkan pengotor. Pelarut rekristalisasi yang terbaik ialah metanol.
Akan tetapi, pada penelitian ini, produk setelah direkristalisasi dengan metanol
memberikan noda yang sama dengan sebelum rekristalisasi, maka proses
pemurnian dilakukan dengan KLT preparatif dengan eluen n-heksana-EtOAc 9:1.
Metode dengan katalis KOH 60% kurang efisien dari segi waktu, yaitu 6
jam. Selain itu, masih dibutuhkan pelarut etanol dalam reaksinya. Metode dengan
katalis KOH pelet dilakukan tanpa pelarut. Metode ini juga jauh lebih cepat,
hanya memerlukan sekitar 10 menit. Namun, rendemen 2’-hidroksikalkon yang
didapat hanya 28%. Selain itu, spektrum 1H-NMR F1 untuk metode ini (Lampiran
3d) memiliki puncak pengotor yang lebih banyak di daerah alifatik. Ini berarti
kemurnian produk tidak sebaik ketika digunakan KOH 60%. Waktu sintesis yang
lebih lama untuk katalis KOH 60% dibandingkan dengan KOH pelet terjadi
karena konsentrasi KOH yang lebih tinggi pada KOH pelet mampu
mendeprotonasi Hα lebih cepat dan 2’-hidroksikalkon pun lebih cepat terbentuk.
Berdasarkan hasil ini, meningkatkan konsentrasi KOH dalam etanol diduga dapat
memperpendek waktu reaksi.
Metode ketiga menggunakan katalis BF3-Et2O yang merupakan asam Lewis
cukup keras. Diharapkan dengan sifat keasaman tersebut, 2’-hidroksikalkon dapat
terbentuk dengan cepat tanpa menimbulkan produk samping seperti yang
mungkin terbentuk dengan asam kuat Brӧnsted-Lowry, misalnya HCl. Akan
tetapi, produk sintesis dengan katalis BF3-Et2O dalam penelitian ini didapati sukar
dimurnikan. Selain itu, penanganan reaksi lebih sulit seperti penggunaan BF3-
Et2O yang tidak boleh kontak dengan udara karena dapat menghilangkan
keasamannya. Narender dan Reddy (2007) telah menyintesis beberapa jenis
kalkon dengan rendemen >75% dari turunan benzaldehida dengan asetofenon,
tetapi tidak melaporkan sintesis 2’-hidroksikalkon. Hasil tersebut tidak terulangi
dalam penelitian ini. Penelitian dengan menggunakan katalis BF3-Et2O juga
pernah dilakukan oleh Appu (2010) untuk sintesis 2’,4-dihidroksikalkon
memperoleh rendemen yang sangat kecil, yaitu 2.9%.
11
Penggunaan basa NaH dalam DMF yang merujuk metode Nay et al. (2001)
diperkirakan mampu menghasilkan 2’-hidroksikalkon dengan rendemen yang
lebih baik karena sifat kebasaan NaH lebih kuat dibandingkan dengan KOH dan
NaOH. Nilai pKa H-= 37, jauh lebih besar daripada pKa OH
-=16 (Jung 2001).
Selain itu, Arnaudinaud et al. (2001) juga telah melaporkan penggunaan basa ini
untuk menyintesis turunan 2’-hidroksikalkon dengan rendemen yang tinggi, yaitu
89%. Namun, dalam penelitian ini rendemen yang didapat penelitian ini hanya
sekitar 25%, jauh lebih rendah dibandingkan dengan penggunaan katalis KOH
60%. Sintesis dengan metode ini juga terkendala oleh sulitnya menghilangkan
pelarut DMF karena titik didihnya yang tinggi, yaitu 153 oC. Penghilangan pelarut
DMF dengan KLT preparatif cukup memboroskan pelarut dan waktu.
Rekapitulasi sintesis 2’-hidroksikalkon dalam Tabel 5 memperlihatkan katalis
KOH 60% sebagai metode terbaik dari yang diujikan.
Tabel 5 Perbandingan 4 metode sintesis 2’-hidroksikalkon
Katalis Kemudahan
sintesis Rendemen (%) Waktu Kemurnian
KOH 60% Mudah 47–57 6 jam Baik
KOH pelet Mudah 28–29 10 menit Kurang
BF3-Et2O Sulit Tidak ditentukan 15 menit Tidak ditentukan
NaH-DMF Sulit 24–26 2 jam Tidak ditentukan
Senyawa o-HAP memiliki 2 atom hidrogen yang bersifat asam, yaitu
hidrogen fenolik dan hidrogen-α. Hidrogen fenolik bersifat lebih asam
dibandingkan dengan hidrogen-α, sehingga bersaing untuk bereaksi dengan
pasangan elektron bebas dari basa. Basa diharapkan mendeprotonasi hidrogen-α,
namun, sebagian akan cenderung menyerang hidrogen fenolik sehingga
berpotensi menurunkan rendemen. Beberapa peneliti menggunakan gugus
pelindung pada -OH agar tidak terjadi reaksi yang tidak diharapkan. Beberapa
gugus pelindung lazim digunakan untuk melindungi -OH sebagai turunan eternya,
antara lain metoksimetil (MOM), seperti yang dilaporkan oleh Pandurangan et al.
(2011). Kelebihan gugus pelindung eter adalah praktis lembam dengan basa dan
mudah dilepaskan kembali dengan penambahan asam. Oleh karena itu, gugus
pelindung ini sangat cocok untuk digunakan dalam sintesis 2’-hidroksikalkon
dengan katalis basa. Meskipun dalam penelitian ini tidak digunakan gugus
pelindung, 2’-hidroksikalkon masih terbentuk cukup banyak karena hidrogen
fenolik terstabilkan oleh ikatan hidrogen intramolekul dengan O-asil sehingga
reaktivitasnya menurun. Penambahan KOH 60% tetes demi tetes pada suhu
rendah (0 oC) juga dimaksudkan untuk mengurangi reaksi samping yang tidak
diharapkan.
Flavanon diperoleh sebagai produk ikutan selain 2’-hidroksikalkon pada
penggunaan katalis KOH 60%, KOH pelet, dan NaH-DMF. Flavanon merupakan
isomer dari 2’-hidroksikalkon dan keduanya membentuk reaksi kesetimbangan.
Flavanon terbentuk dari siklisasi sebagian 2’-hidroksikalkon dengan rendemen
sekitar 15%. Drexler dan Amiridis (2003) melaporkan bahwa o-HAP yang
direaksikan dengan benzaldehida menggunakan katalis asam atau basa akan
mengalami 2 tahap reaksi, yaitu pembentukan 2’-hidroksikalkon dilanjutkan
dengan siklisasi 2’-hidroksikalkon membentuk flavanon. Belum dapat ditentukan
secara pasti faktor-faktor yang menyebabkan siklisasi ini selalu terjadi. Sagrera
12
dan Seoane (2005) melaporkan bahwa menyintesis flavanon dari o-HAP dengan
benzaldehida tidak menghasilkan flavanon seutuhnya dan masih adanya 2’-
hidroksikalkon yang terbentuk. Beberapa faktor seperti suhu dan lama pemanasan
menjadi salah satu yang memengaruhi rendemen flavanon yang dihasilkan.
Metode Kamble et al. (2011) yang merupakan metode terbaik untuk menyintesis
2’-hidroksikalkon digunakan dalam tahap penelitian selanjutnya untuk
menghasilkan flavonol.
Flavonol
Senyawa flavonol dihasilkan melalui reaksi siklisasi oksidatif senyawa 2’-
hidroksikalkon menurut reaksi AFO dengan menggunakan modifikasi metode
Dahln et al. (2006) (Gambar 8). H2O2 30% mengoksidasi OH- dari NaOH
membentuk –OOH yang akan melangsungkan adisi-1,4 pada ikatan rangkap-α,β
dari 2’-hidroksikalkon membentuk kalkon epoksida yang selanjutnya tertata-ulang
menjadi flavonol (Lampiran 7).
OH
O
O
O
OH
H2O2 30%, NaOH 4M
MeOH-THF (1:1), 0 oC
Gambar 8 Reaksi AFO pembentukan flavonol dari 2’-hidroksikalkon
Reaksi selama 12 jam dan 7 jam diujikan dalam penelitian ini dan
menghasilkan rendemen flavonol yang sama, yaitu 76%. Hasil ini hampir 2 kali
lipat dibandingkan dengan hasil yang dilaporkan oleh Dahln et al. (2006), yaitu
41%. Produk yang dihasilkan memberikan noda tunggal pada pelat KLT dengan
berbagai macam eluen. Eluen yang diujikan ialah MTC (Rf ~ 0.80), aseton (Rf ~
0.95), metanol (Rf ~ 0.90), EtOAc (Rf ~ 0.99), dan n-heksana-EtOAc (8:2) (Rf ~
0.44). Hal ini menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk murni. Titik leleh
flavonol yang diperoleh sebesar 169–172 oC, mendekati nilai yang dilaporkan
oleh Dick dan Ernsting (1987), yaitu 171.5 °C. Selain itu, bukti-bukti
spektroskopi sebagaimana akan dijelaskan di bawah ini telah memastikan produk
yang diperoleh sebagai flavonol.
Spektrum UV-Vis menunjukkan 2 puncak serapan khas pada panjang
gelombang sekitar 240.5 dan 347 nm (Lampiran 5a). Pola spektrum UV-Vis yang
dihasilkan mirip dengan literatur NIST (2007), yaitu 2 puncak pada panjang
gelombang 241 dan 348 nm. Hasil ini memperkuat bahwa flavonol telah
terbentuk.
Analisis spektrum 1H dan
13C NMR flavonol dirangkum dalam Tabel 6.
Spektrum 1H NMR flavonol (Lampiran 5b) menunjukkan 6 sinyal aromatik di
7.41, 7.47, 7.56, 7.53, 7.58, dan 8.25 ppm, tetapi tidak muncul sinyal proton khas
hidroksil enolik di sekitar 9 ppm. Proton hidroksil ini bersifat asam sehingga
sinyal seharusnya ada pada daerah medan magnet rendah. Dalam pelarut CDCl3
yang digunakan pada analisis NMR, sinyal proton tersebut semestinya muncul
kerana pelarut tidak mengandung proton dapat tukar seperti pada D2O atau
13
metanol-d4 atau mampu berikatan hidrogen dengan -OH seperti aseton-d6.
Kebanyakan literatur yang dilaporkan, analisis NMR flavonol menggunakan
pelarut DMSO-d6 (Moon et al. 2005). Meskipun demikian, analisis spektrum 13
C
NMR dibawah ini menunjukkan keberadaan gugus 3-OH tersebut.
Tabel 6 Analisis sinyal 1H dan
13C-NMR flavonol (pelarut CDCl3)
O
OH
O
1
2
34
5
6
7
8
9
10
1'
2'
3'
4'
5'
6'A
B
C
Atom
C/H H 500 MHz (ppm)
(multiplisitas, H)
C 125 MHz
(ppm)
2 - 145.13
3 - 138.65
4 - 173.67
5 8.25 (m, 3H) 125.64
6 7.41 (t, J=7.1, 1H) 124.68
7 7.70 (td, J=8.4, J=1.9, 1H) 133.79
8 7.58 (d, J=8.4, 1H) 118.34
9 - 155.59
10 - 120.83
1’ - 131.24
2’ 8.25 (m, 3H) 127.93
3’ 7.53 (m, 2H) 128.76
4’ 7.47 (tt, J=7.1, J=1.3, 1H) 130.34
5’ 7.53 (m, 2H) 128.76
6’ 8.25 (m, 3H) 127.93
Spektrum 13
C NMR flavonol (Lampiran 5c) menunjukkan 6 sinyal karbon
kuaterner dengan intensitas sinyal yang rendah serta 9 sinyal dari atom-atom
karbon-sp2 cincin benzena. Korelasi antara sinyal-sinyal proton dan karbon perlu
dianalisis untuk memastikan identitas sinyal yang dihasilkan. Moon et al. (2005)
telah melakukan pengujian NMR 2-dimensi spektroskopi korelasi (COSY) dan
heteronuclear multiple bond coherence (HMBC) terhadap sinyal-sinyal 1H dan
13C NMR senyawa flavonol dan hasilnya dimanfaatkan untuk elusidasi struktur
flavonol dalam penelitian ini.
Sinyal karbon kuaterner keton terkonjugasi muncul di 173.67 ppm. Sinyal
di daerah 155.59 ppm berasal dari C-kuaterner yang mengikat substituen eter.
Tarikan-elektron kuat oleh atom oksigen dan dari gugus karbonil orto
menyebabkan sinyal ini lebih ke medan bawah daripada sinyal-sinyal karbon
kuaterner lainnya. Atom C-β pada sistem keton takjenuh-,β memunculkan sinyal
di 145.13 ppm. Resonans pada sistem enon menyebabkan atom ini bermuatan
positif parsial sehingga sinyal bergeser ke medan bawah. Sinyal C-kuaterner yang
mengikat OH enolik muncul di 138.65 ppm. Kendati mengalami tarikan-elektron
dari gugus –OH, sinyal karbon ini lebih ke medan atas karena pengaruh resonans
dari atom oksigen eter memerisai atom tersebut. Sinyal di 131.24 ppm berasal dari
14
C-kuaterner cincin benzena monosubtitusi, sedangkan sinyal di 120.83 ppm
berasal dari C-kuaterner yang mengikat substituen karbonil.
Sinyal di 128.76 dan 127.93 ppm memiliki intensitas 2 kali lebih tinggi,
menunjukkan bahwa masing-masing berasal dari 2 C-metina yang ekuivalen pada
cincin B. Sinyal di 130.34 ppm berasal dari karbon para pada cincin B tersebut.
Atom-atom karbon-sp2 cincin A flavonol ditunjukkan oleh 4 sinyal lainnya. Dua
sinyal di medan atas berasal dari atom karbon yang orto (118.34 ppm) dan para
(124.68 ppm) terhadap substituen oksigen eter pendorong-elektron. Dua sinyal di
medan bawah berasal dari atom karbon yang orto (125.64 ppm) dan para (133.79
ppm) terhadap substituen karbonil penarik-elektron. Berdasarkan analisis ini,
spektrum NMR telah membuktikan terbentuknya flavonol.
SIMPULAN DAN SARAN
Senyawa flavonol telah berhasil disintesis menggunakan reaksi AFO
melalui siklisasi oksidatif 2’-hidroksikalkon dengan rendemen 76%.
Dibandingkan dengan katalis KOH pelet, BF3-Et2O, dan NaH-DMF, metode
sintesis 2’-hidroksikalkon terbaik adalah menggunakan katalis KOH 60% yang
menghasilkan rendemen terbesar 57%. Rendemen total flavonol terbesar yang
dihasilkan adalah 43%.
Perlu dilakukan sintesis 2’-hidroksikalkon dengan menggunakan gugus
pelindung untuk meningkatkan rendemen serta variasi waktu reaksi dan variasi
konsentrasi KOH untuk optimalisasi metode berkataliskan KOH 60%. Selain itu,
perlu dicari eluen terbaik untuk pemisahan 2’-hidroksikalkon dari produk dengan
katalis BF3-Et2O, dan dicari waktu sintesis yang paling efektif dalam menyintesis
flavonol.
DAFTAR PUSTAKA
Anggraeni L. 2012. Sintesis flavon dari fenol dan benzoil klorida [skripsi]. (ID):
Institut Pertanian Bogor.
Appu V. 2010. Synthesis of chalcones and derivatives [tesis]. Malaysia. (MY):
Universiti Teknologi Malaysia.
Arnaudinaud V, Nay B, Nuhrich A, Deffieux G, Merillon J, Monti J, Vercauteren
J. 2001. Total synthesis of isotopi cally labelled flavonoids. Part 3: 13
C-
labelled (-)-procyanidin B3 from 1-[13
C] acetic acid. Tetrahedron Lett.
42(2001):1279-1281.
Barros AIRNA, Silva AMS, Alkorta I, Elguero J. 2004. Synthesis experimental
and theoretical NMR study of 2’-hydroxychalcones bearing a nitro
substituent on their bring. Tetrahedron. 60(31):6513-6521.
Calvino V, Picallo M, Lo AJ, Peinado P, Dura CJ, Valle N, Marti RM, Aranda N.
2006. Ultrasound accelerated Claisen-Schmidt condensation: a green route
to chalcones. Appl Surf Sci. 252(2006):6071-6074.
15
Cirilli R, Ferretti R, Santis ED, Gallinella B, Zanitti L, Torre FL. 2008. High-
performance liquid chromatography separation of enantiomers of flavanone
and 2’-hydroxychalcone under reverred-phase conditions. J Chromatogr A.
1190(2008):95-101.
Crozier A, Burns J, Aziz AA, Stewart AJ, Rabiasz HS, Jenkins GI, Edwards CA,
Lean ME. 2000. Antioxidant flavonols from fruits, vegetables
and beverages: measurements and bioavailability. J Braz Chem Soc.
32(2):1-11.
Dahln K, Walln EAA, Grtli M, Luthman K. 2006. Synthesis of 2,3,6,8-
tetrasubstituted chromone scaffolds. J Org Chem. 71(18):6863-6871.
Dick B, Ernsting NP. 1987. Excited-state intramolecular proton transfer in 3-
hydroxyflavone isolated in solid argon: fluorescence and fluorescence-
excitation spectra and tautomer fluorescence rise time. J Phys Chem.
91(16):4264-4266.
Drexler MT, Amiridis MD. 2003. The effect of solvents on the heterogenous
synthesis of flavanone over MgO. J Catal. 214(2003):136-145.
Fougerousse A, Gonzales EM, Brouillard R. 2000. A convenient method for
synthesizing 2-aryl-3-hydroxy-4-oxo-4H-1-benzopyrans or flavonols. J Org
Chem. 65(2000):583-586.
Jayapal MR, Sreedhar NY. 2010. Anhydrous K2CO3 as catalyst for synthesis of
chalcones under microwave irradiation. JPSR. 2(10):644-647.
Jung ME. 2001. Chemistry 130A. Spring. [terhubung berkala].
http://charette.corg.umontreal.ca/CHM3320/pKa_Jung.pdf [30 Mar 2013].
Kamble VM, Hatnapure GD, Keche AP, Birajdar S, Patil SG, Rodge AH, Turkar
SS, Gour K, Tale RH. 2011. Synthesis and biological evaluation of a novel
series of methoxylated chalcones as antioxidant and anti-microbial agents. J
Chem Pharm. 3(6):639-648.
Kamboj RC, Sharma G, Kumar D, Arora R, Sharma C, Aneja KR. 2011. An
environmentally sound approach for the synthesis of some flavanones and
their antimicrobial activity. Chemtech. 3(2):901-910.
Moon BH, Lee Y, Ahn J, Lim Y. 2005. Complete assignments of the 1H and
13C
NMR data of flavonol derivatives. Magn Reson Chem. 2005(43):858-860.
Mundy BP, Ellerd MG, Favaloro FG. 2005. Name Reactions and Reagents in
Organic Synthesis. Ed ke-2. New Jersey: Wiley and Sons.
Narender T, Reddy KP. 2007. A simple and highly efficient method for the
synthesis of chalcones by using boron trifluoride-etherate. Tetrahedron Lett.
48(2007):3177-3180.
Nay B, Arnaudinaud V, Vercauteren J. 2001. Gram-scale production and
applications of optically pure 13
C-labelled (+)-catechin and (-)-epicatechin.
Eur J Org Chem. (2001):2379-2384.
[NIST] National Institute of Standards and Technology. 2007. Spectrum UV-Vis
for Flavonol. Gaithersburg(US):NIST.
Pandurangan N, Bose C, Banerji A. 2011. Synthesis and antioxygenic activities of
seabuckthorn flavone-3-ols and analogs. Bioorg Med Chem Lett.
21(2011):5328-5330.
Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS, Vyvyan JR. 2009. Introduction to
Spectroscopy. Ed ke-4. Washington: Cengage learning.
Pietta PG. 2000. Flavonoids as antioxidants. J Nat Prod. 63(7):1035-1042.
16
Sagrera GJ, Seoane GA. 2005. Microwave accelerated solvent-free synthesis of
flavanones. J Braz Chem Soc. 16(4):851-856.
Septiani D. 2011. Sintesis 1-(2-hidroksifenil)-3-fenilpropana-1,3-dion dari o-
hidroksiasetofenon dan benzoil klorida [skripsi]. (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Sultana B, Anwar F. 2008. Flavonols (kaempferol, quercetin, myricetin) contents
of selected fruits, vegetables and medicinal plants. Food Chem.
108(2008):879-884.
Tanaka H, Stohlmeyer MMA, Wandless TJ, Taylor LP. 2000. Synthesis of
flavonol derivatives as probes of biological processes. Tetrahedron Lett.
41(2000):9735-9739.
[USDA] United States, Department of Agriculture. Database for the Flavonoid
Content of Selected Foods. 2011 Beltsville: USDA. hlm 1-150.
Zangade S, Mokle S, Vibhute A, Vibhute Y. 2011. An efficient and operationally
simple synthesis of some new chalcones by using grinding technique. Chem
Sci J.2011(13):1-6.
17
Lampiran 1 Bagan alir penelitian
OH O
OH
CH3
H
O
O
O
O
OH
O
CH3
O(Septiani 2011) (Anggraeni 2011)
1. KOH 60% dalamEtOH ((Kamble et al. 2011)
2. KOH padatan (Zangade et al. 2011)
3. NaH-DMF (Nay et al. 2001)
4. BF3-Et2O(Narender & Reddy 2007)
Metode Dahln et al. (2006)
OH
Ac2O
CuSO4
AlCl3
120 oC
H2O2, NaOH
MeOH-THF
Lampiran 2 Rendemen 2’-hidroksikalkon dan flavanon
Keterangan : *tidak ditentukan
Katalis o-HAP
(mmol)
Benzaldehida
(mmol)
2’-Hidroksi-
kalkon (mmol)
Flavanon
(mmol)
Rendemen
2’-hidroksikalkon
(%)
Rendemen
flavanon
(%)
KOH 60% 2.00
2.08
10.02
10.10
2.04
2.13
10.12
10.24
0.75
0.77
4.72
5.75
0.22
0.27
1.52
1.33
37.72
37.13
47.06
56.95
10.86
13.18
15.20
13.14
KOH pelet 2.07
2.03
2.30
2.19
0.59
0.56
0.04
0.04
28.51
27.76
1.85
2.07
BF3-Et2O 2.02
2.01
2.11
2.09
*
*
*
*
*
*
*
*
NaH-DMF 2.05
2.00
2.13
2.01
0.53
0.48
0.24
0.21
25.85
23.87
11.79
10.64
2’-Hidroksikalkon
Flavonol
H2O2
NaOH 4 M
THF-MeOH
18
Lampiran 3 Elusidasi struktur produk sintesis 2’-hidroksikalkon
KOH 60% KOH pelet
NaH-DMF
(a) Spektrum UV-Vis senyawa 2’-hidroksikalkon
Panjang gelombang (nm) Panjang gelombang (nm)
A
b
s
o
r
b
a
n
s
A
b
s
o
r
b
a
n
s
A
b
s
o
r
b
a
n
s
Panjang gelombang (nm)
19
(b) Spektrum 1H-NMR 2’-hidroksikalkon katalis KOH 60% (500 MHz, CDCl3)
K
e
l
i
m
p
a
h
a
n
δ (ppm)
20
OO
H
128.86
129.24
129.83
129.24
128.86
163.79118.84
136.61
120.29
131.13
119.05
145.67
B
A
193.93
134.78
120.19
(c) Spektrum 13
C-NMR 2’-hidroksikalkon katalis KOH 60% (125 MHz, CDCl3)
(d) Spektrum 1H-NMR 2’-hidroksikalkon katalis KOH pelet (500 MHz, CDCl3)
Pengotor
K
e
l
i
m
p
a
h
a
n
K
e
l
i
m
p
a
h
a
n
δ (ppm)
δ (ppm)
21
Lampiran 4 Elusidasi struktur produk sintesis Flavanon
KOH 60% KOH pelet
NaH-DMF
(a) Spektrum UV-Vis senyawa flavanon
Panjang gelombang (nm) Panjang gelombang (nm)
Panjang gelombang (nm)
A
b
s
o
r
b
a
n
s
A
b
s
o
r
b
a
n
s
A
b
s
o
r
b
a
n
s
327.0
326.5
325.0
250.5
250.0
250.0
22
(b) Spektrum 1H-NMR flavanon (500 MHz, CDCl3)
K
e
l
i
m
p
a
h
a
n
δ (ppm)
23
Lampiran 5 Elusidasi struktur produk sintesis flavonol
i ii
(a) Spektrum UV-Vis senyawa flavonol literatur (NIST 2007) (i), hasil
sintesis (ii)
(b) Spektrum 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
Panjang gelombang (nm) Panjang gelombang (nm)
A
b
s
o
r
b
a
n
s
A
b
s
o
r
b
a
n
s
K
e
l
i
m
p
a
h
a
n
δ (ppm)
24
(c) Spektrum 13
C-NMR (125 MHz, CDCl3)
K
e
l
i
m
p
a
h
a
n
δ (ppm)
25
Lampiran 6 Mekanisme reaksi sintesis 2’-hidroksikalkon metode Claisen-
Schmidt
CH2 CH2 H
H
HO
O
O
H B-
O O
H
H
H2O
OO
-H2O
OH OH
OHOH
OH
H
O
O
H
RO-H
OH
H+
(a) Katalis basa
CH3 CH3 CH2CH2
O OH OH OH
+ H+
+H+
H
H H
H
O OH
OH
+ H+
CH2
O
+
O H
H
OH
OH
H+
O H
OH2H
H
O
- H3O
OH OH OH OH
OH
OHOHOH
H
(a) Katalis asam
26
Lampiran 7 Mekanisme reaksi AFO pembentukan flavonol (Mundy et al. 2005)
OH
O O
O-
O
O-
O
O
O
OH
O
O-
O-
O
OH
O
H2O2 + -OH -OOH + H2O
-OH -OOH
O
OH
H
H-H2
27
28
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 11 Februari 1991, merupakan
anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Asam Syaukani dan Elis Marlina.
Penulis menyelesaikan pendidikan di SMAN 1 Ciparay pada tahun 2008.
Pada bulan Juli 2008, penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB)
melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah aktif di DPM TPB pada tahun
2008/2009, Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika) IPB pada tahun 2009/2010 sebagai
staf Departemen Pengembangan Kimia dan Seni (PKS), dan International
Association of Students in Agricultural and Related Sciences (IAAS) pada tahun
2008–2012. Selain itu, penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia TPB pada
tahun ajaran 2009/2010 dan 2010/2011, Kimia Organik Layanan S1 ITP pada
tahun 2011/2012, Kimia Organik Layanan S1 Biokimia pada tahun 2011/2012,
dan Praktikum Kimia Organik Berbasis Kompetensi 2011/2012. Lolos ON-MIPA
PT ke tingkat regional pada tahun 2011. Bulan Juli–Agustus 2011, penulis
berkesempatan melaksanakan praktik lapangan di Balai Besar Bahan dan Barang
Teknik (B4T) dengan judul Perbandingan Kualitas Cat Tembok Emulsi
Berdasarkan Standar Nasional Indonesia.