5,-\ 8(~
Pro~'j,lillg Perten/llml dun PresentID'i /III/jail PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27Apri/ 1995
BllklllI
PRED IKSlh.'"ESTABILAN SENYAWA K 0 lVIPLEKS TEKNISIUM DENGAN PERHITUNGAl'f JUl\1LAH FAKTOR SUDUT RUANG Susanna Tuning S, PPNY-BATAN, Jl. Babarsari, P.D. Box 1008. Yogyalwrta 55010
Susanto Imam R ITB, Jl. Ganesha 10 Bandung
Harjoto D PPTN-BATAN, JI. TamallSari 76 Bandung
ABSTRAK PREDIKSI KESTABILAN SENYAWA KOMPLEKS TEKNISJUM DENGAN PERHlTUNGAN JUMLAH FAKTOR SUDUT RUANG. Telah dilakukan metoda perhitungan nilaijumlahfaktor sudut ruang atau sering dikenal dengan nama nilai SAS (Solid Angle Factor Sum) untuk memprediksi kestabilan senyawa kompleks teknisium (V) nitrido dietilen triamin penta asetat [TcVN(DTPA)] secara teoritis berdasarlwn studi literatur. Sebagai target awal digunalwn senyawa kompleks [TcVNCMPPh3h]dengan nilai SAS = 0,8223 dan liganyang dipakai adalah dietilen triaminpenta asetat (DTPA). Hasil penelitian menunjuklwn balm'a [TcVN(DTPA)] dapat disintesis melalui reaksi pertulwran ligan. Ada beberapa alternatif bentuk senyawa kompleks [TcVN(DTPA)]yang terjadi yaitu [TcVN(DTPA)!, [TcVN(DTPA)]. [TcVN(DTPA)T dan [TcVN(DTPA)[ masing-masing dengan bilangan koordinasi 5,6, 7 dan 8. Besarnya nilai SAS untuk senyawa-senyawa tersebut masing-masing adalah 0,7729, 0,9122 , 1,0515 dan 1,1908. Berdasarlwn hasil perhitungan
nilai SAS, kompleks [Tc vN (DTP A) T dengan bi/angan koordinasi 7 diduga
paling stabil dengan bentuk struktur dwilimas pentagonal (pentagonal bipyramidal).
ABSTRACT THE SOLID ANGLE FACTOR SUM METHOD FOR STABILITY PREDICTION OF TECNITJUM COMPLEX COkJPOUND. Based on literature Stlldy have been performed the solid angle factor sum (SAS) calculations to predict the characteristic and stability of technitium (V) nitrido diethylene triG/nine penta acetic acid [TcvN(DTPA)] complex compound. The compound [TcvNCI2(PPh3h] with SAS value 0.8228 is chosen as initial target and diethylene triaminepenta acetic acid (DTPA) is the substitute ligand. It isfound that [TcvN(DTPA)] can be synthesized through exchange ligand reaction There are several alternative to the compound [TcvN(DTPA)] formed, namely [TcVN(DTP/!)!, [TcvN(DTPA)]. [TcvN(DTPA)F and [TcvN(DTPA)J. with coordination numbers 5, 6, 7 and 8, respectively. The SAS values of those compound are 0.7729, 0.9122, 1.0515 and 1.1908. Based on these SAS value. the [TcvN(DTPA)F complex with coordination number 7 is predicted to be the most Stable, withpentagonal bipyramidal structure. ,J
PENDAHULUAN
D
alam bidang kedokteran saat ini secara rutin telah digunakan zat radioaktif dalam bentuk senyawa bertanda terutama untuk tujuan diagnosis organ tubuh. Senyawa bertanda yang paling banyak d;gllnakan (sekitar 85%) adalah senyawa kompleks 99mTc (teknisium-99m) dengan berbagai macam ligan. Salah satu di antaranya adalah ligan dietilen triamin penta asetat (DTPA). Senyawa koordinasi 99mTc-DTPA digunakan untuk uji fungsi ginjal(l) Walaupun demikian, berbagai karakteristik kimia
Susana dkk
seperti struktur clan kestabilan senyawa kompleks tersebut belum banyak diketahui. Untuk mempelajari karakteristik kimia teknisium bisa digunakan isotop 99Tc yang ctiperolehdari limbah proses fisi uranium (235U)atau aktivasi netron molibdenum (98Mo).Isotop 99Tcini merupakan pemancar beta dengan waktu para sangat panjang (2, Ix 105tatun) clan aktivitasnya tidak terlalu tinggi (l Ci-58,5 fig); sedangkan 99mTc sebagai pemancar gamma dengan aktivitas sangat tinggi (lCi-I,9IxIO.7 g) karena mempunyai waktu para pendek (6,02 jam). Sediaan radiofannasi
ISSN 0216-3128
Prosiding Pertenuwn dun Presentasi Iln/iall PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
BllklllI
kompleks-kompleks 99mTeyang telah disintesis pada umumnya dihasilkan dalam bentuk kompleks okso yang mengandung teras Te=O. Kelemahan bentuk okso ini mudah terhidrolisis clan dalam reaksinya biasa digunakan reduktor-reduktor konvensional yang sering mengganggu basil sintesis seperti terbentuknya koloid clan sebagainya(2). Pada beberapa tahun terakhir ini telah dikembangkan metoda baru untuk sintesis sediaan radiofarmasi dalam bentuk kompleks nitrido dengan teras Tc=N. Dibandingkan dengan bentuk okso, bentuk nitrido ini lebih baik karena sangat stabil terhadap hidrolisis clannitrido terikat kuat pada Te(3.'), di samping penggunaan reduktor-reduktor konvensional bisa dihindari. Penelitian ini akan mempelajari karakteristik kimia senyawa kompleks [99TevNDTPA]dimana senyawa ini masih barn clan belum pemah disintesis, Hal ini merupakan langkah awal sebelum dilakukan sintesis. Baldas clan Bonnyman telah meneoba mensinlesis senyawa [99mTeVNDTPA] tetapi hasilnya belum baik karena masih tereampur dengan [99mTeVlNDTPA] clan 99mTe VlIO4-sebagai pengotor(3). Adanya pengotor ini akan menurunkan mutu sediaan radiofannasi yang dihasilkan clankemungkinan bisa menaikkan dosis radiasi atau akan berlokasi di tempat yang tidak dikehendaki yang pada akhirnya bisa memberikan informasi yang salah pada waktu dilakukan diagnosis terhadap pasien(8). Dengan melakukan studi ini bisa diketahui apakah senyawa [99TevNDTPA]tersebut bisa disintesis atau tidak, yaitu dengan mengetahui besarnya nilai SAS senyawa tersebut. Apabila nilai SAS produk lebih besar dari nilai SAS target awal maka senyawa tersebut bisa disintesis melalui reaksi pertukaran ligan. Bentuk struktur molekul yang erat kaitannya dengan kelarntannya dalam lemak danjuga ukuran molekul (panjang clan sudut ikatannya) yang berkaitan dengan penimbunan senyawa tersebut pada organ-organ tubuh juga bisa diketahui. Kestabilan senyawa terhadap dekomposisi bisa dilihat dari nilai SAS dimana senyawa dengannilai SAS = 1 adalah paling stabil karena mempunyai paket kerucut (cone packing) optimum. Studi ini dimaksudkan pula untuk menghemat waktu, beaya clantenaga. Untuk menghitung nilaijumlahfaktor slldut ruang diperlukan data panjang ikatan antara teknisium sebagai atom pusat dengan atom-atom ligan yang terikat seeara koordinasi clanjari-jari Van clerWaals atom-atom ligan yang terkoordinasi. Karena senyawa [99Te~DTPA] masih barn clan belum pemah disintesis, maka belum ada da.ta-data
ISSN 0216-3128
89
parameter dari senyawa tersebut, sehingga untuk memperoleh data panjang ikatan antara teknisium dengan atom-atom ligan koordinasi digunakan metoda tak langsung, yaitu dengan menggunakan nilai rata-rata dari data kristalografi sinar-x untuk ikatan yang sarna dari berbagai senyawa kompleks teknisium. Sedangkan untuk datajari-jari Van der Waals atom-atom ligan dipakai hasil normalisasi jari-jari Van der Waals dari berbagai kompleks teknisium yang telah dihitung oleh Wei, dkk.(9). .
Hasil penelitian ini merupakan informasi penting dalam mengenal karakteristik kimia senyawa kompleks [99TeVNDTPA] yang berkaitan dengan kemampuan kompleks tersebut untuk tujuan diagnosis terhadap organ-organ tubuh.
TEOR! Radioisotop Teknisium clan Senyawa Kompleksnya Teknisium pertama kali ditemukan oleh Perier clanSegre pada tahun 1937 di Berkeley ketika mereka meneoba menembak molibdenum (Mo) dengan deutron menggunakan siklotron(JO).Unsur ini tidak terdapat di alam, tetapi diperoleh dari basil peluruhan 99Mosebagai basil fisi uranium atau basil aktivasi neutron dengan reaksi sebagai berikut : 235U(n,f)99Mo atau 98Mo(n,y)99Mo. Salah satu isomer dari radioisotop teknisium yang saar ini menjadi primadona di bidang kedokteran nuklir adalah 99mTedikarenakan keunggulan sifat fisika maupun sifat kimia yang dimilikinya. Sifat-sifat fisika 99mTe:' 99mTemempunyai umur para pendek (6,02 jam), pemanear gamma mumi dengan energi radiasi yang rendah (140 keV). 99mTemempunyai umur paroh pendek yaitu 6,02 jam adalah waktu yang ideal untuk penyidikan (scanning), Dalam waktu 6 jam ini penyidikan dapat dilakukan dengan sempurna clan dalam waktu 6 jam keradioaktifannya didalam tubuh tinggal setengahnya. Oleh karena energinya rendah, maka dosis yang diterima oleh pasien juga rendah. Sifat-sifat kimia Te : Teknisium (Te) termasuk logam transisi yaitu golongan VII B, perioda 5 dalam sistem berkala dengan konfigurasi elektron terluar 4d5 5S2(11), bersifat paramagnetik, mudah membentuk senyawa kompleks serra mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu yaitu mulai dari + 1 sampai dengan +7, sehingga bisa dibuat berbagai senyawa
Susanna dkk
Prosiding Perren/lInn (inn Presentasi Ilmiall PPNY-BATAN Yogyakarta 15-17 April 1995
B:/kIlIl
90
kompleks dengan berbagai macam kegunaan yang spesifik untuk penyidikan organ-organ tubuh. Dalam penelitian ini senyawa kompleks Tc yang akan dipelajari adalah 99TcVN(DTPA). Beberapa artikel(3-6)menyebutkan bahwa reduksi perteknetat TcVlIO4pada umumnya akan menjadi Tcv atau TCIV. Menurut Baldas clan Bonnyman reduksi 99mTcV1104menggunakan reduktor HCI pekat clan N aN3 menghasilkan 99mTc'NCI4, kemudian dengan penambahan PPh3 akan dihasilkan 99mTcvNCI(PPh3)2 clan akhimya dengan penambahan ligan DTPA akan terbentuk 99mTcvNCDTPA)(3). Karena
senyawa
Tabell.
Bilangan koordmasi 5
99TcVN(DTPA)
ini masih baru clan belum diketahui bagaimana bentuk strukturnya, disini akan dicoba kemungkinan bentuk-bentuk struktur yang bisa terjadi. Logam Tc mempunyai nomer atom 43, sehingga terdapat 43 elektron pada orbital atomnya. Konfigurasi elektron dari Tc clanTC5+ adalah seperti pada gambar I berikut : 43 Tc:
Is2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d5
t
t t t t
- ----
4d
n 5s
. 5p
Kemungkinan hibridisasi orbital clan konfigurasi kompleks Tc(V) yang terjadi.(12) . llibridasi
orbital
Konfigurasi
dz2sp3 alan d3Sp
dwilimas trisudut
d.2_/sp3,
limas bujursangkar
d2sp2
6
d2sp3
oktahedral
7
d5sp alan d3sp3
dwilimas pentagonal
d\p2
prisma trisudut
8
alan d5p2
d4Sp3
dodekahedral
d5p3
antiprisma
2 buah atom N dari 2 gugus amina, 1 buah gugus etilen clan4 gugus -COOH, sedangkan pada DTPA terdapat 3 atom N dari gugus amilia, 2 gugus etilen clan5 gugus -COOH. Untuk lebihjelasnya, struktur ligan EDTA clanDTPA bisa dilihat pada gambar 2 berikut:
43Tc5+: Is22s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5so 4d2
-t -t 4d
-5s
0 II
5p
)
-0- C-CH2 Il
Gambar 1. Konjigurasi elektron Tc dan Tc5+
0
Adanya orbital d dari ion Tc5+yang belum terisi penuh oleh elektron menyebabkan ion Tc5+ini masih mampu menerima pasangan elektron dari atom-atom ligan. Di samping orbital4d yang masih mungkin menerima pasangan elektron, dapat juga digunakan orbital-orbitaI5s, 5p clan5d. Dilihat dari jumlah orbital yang kosong, kemungkinan jumlah atom ligan yang terikat oleh ion TC5+adalah 5, 6, 7 clan 8(12)dengan kemungkinan hibridisasi seperti pada tabel 1. Bentuk struktur geometri yang terjadi tergantung pada jumlah atom ligan yang diikat clan jenis orbital yang digunakan. Ligan yang akan dipakai dalam penelitian ini adalah DTPA (dietilen triamin penta asetat) disebut ligan sepit (chelat) atau ligan multidentat karena ligan ini dapatterikat pada ion logam yang sarna melalui lebih dari satu atom penyusunnya. DTPA merupakan derivat dari EDTA (etilen diamin tetra asetat) yang mempunyai
Susana dkk
0 II
-DoC-CH2
CH2 - c-aN
- CH2 - CH2 - N<
CH2- c-aII
(a)
0
?
~'
-0- C-CH2 -0-C-CH2 II 0
) N-CH2-CH2.-~-CH2-CH2-N< C H I 2 C =0 I
CH2-c-aCH2-C-aII 0
a-
(b)
Gambar 2. Struktur ion-ion ligan EDTA (a) dun DTPA (bill)
Jumlah Faktor Sudut Ruang (SAS) Dalam mendisain suatu senyawa kompleks baru, khu~usnya untuk kompleks Tc, kriteria pertama yang perhi'diperhatikan adalah mengenai kestabilannya. Tetapi karena untuk mempelajari
ISSN 0216-3128
Prosiding Pertemllan dun Presentasi I/miah PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
kimia Tc sendiri masih sulit, maka untuk memprediksi kestabilan clansifat-sifat fisiko kimia yang didasarkan pactastruktur kimia clanligan-ligan potensial untuk senyawa Tc tidaklah mudah. Juga untuk memperoleh basil sediaan radiofarmasi kompleks Tc yang stabil pacta umumnya parameter-parameter rancangan belum terdefinisi dengan baik (13,14), Untuk memperbaiki kecepatan preparasi guna memperoleh kompleks-kompleks Tc yang stabil clan juga untuk memperhalus rancangan parameter-parameter pactapembentukan kompleks-kompleks Tc yang baru, diturunkan suatu konsep yang dikenal dengan nama model paket kerucut (cone packing model)(IO). Ide ini pertama kali diperkenalkan oleh Tolman pacta tahun 1970 untuk menerangkan besaran energi sterik secara kuantitatifIS.16). Selanjutnya dikembangkan oleh Smith(17) clan Ferguson(18)pada waktu yang hampir bersamaan mereka menerangkan paket sterik (steric packing) disekitar logam pusat senyawa kompleks. Walaupun aplikasi model paket kerucut telah banyak dilakukan, tetapi perlakuan terinci dari model itu sendiri belum dipublikasikan. Model yang paling sederhana dalam sebuah struktur monomer, satu unit bola dengan jari-jari lA digambarkan dengan ion logam sebagai pusatnya. Ligan-ligan secara sentripetal diproyeksikan pacta permukaan bola pacta orde pertama clanorde kedua. Efek sterik orde pertama disebabkan langsung oleh atom-atom yang terikat secara koordinasi oleh atom logam pusat . Sedangkan efek sterik orde kedua disebabkan oleh atom-atom yang terikat bukan secara koordinasi pacta lapisan yang biasanya pacta jarak 3,5
- 4,5 A
daTiion logam pusat. Faktor sudut ruang (SAF : solid angle factor) didefinisikan sebagai sudut ruang (solid angle) dari kerucut (cone) ligan yang terdiri daTi logam sebagai puncak clan atom atau gugus atom yang terikat secara koordinasi primer (SAF orde I) atau ligan secara keseluruhan (SAF .ordeII) dibagi . dengan 4 n. SAF = Q/4n (1) dimana (2) Q
= j0 tr2 sine/r2d e d cD 0 ~
r n (1
91
Bukzl'll
Definisi SAF sebagai fraksi dari permukaan bola . total yang menutupi atom logamyang diduduki oleh ligan seperti pada gambar 3 berikut : :, ('--'" :' ~, :'--' "
,/-"
',.:... '0_--,'~
:'--_/,'K ': --...
I
,.-}to'
:
:,
~ '.
' " ",-
., "-./:,, ,
~",
"
Gambar 3.
'
Faktor sudut ruang (SAFyCI9)
Sudut kipas (FA: fan angle) didefinisikan hampir sarnadengan cara yang diperolehpactasudut y'ang terbentuk oleh atom yang terikat secara koordinasi primer (FA) atau seluruh ligan (FAS) dalam berbagai bidang simetri, seperti pactagambar 4.
:}_-Y::.1,
~
.':>:/
. s','
Gambar 4. Sudut kipas (FA//9)
Oleh sebab itu untuk menerangkan sterik total disekitar atom logam sebagai pusat senyawa kompleks perlu menjumlahkan semua harga SAF untuk semua atom ligan yang terikat secara koordinasi dengan atom logam pusat. Jumlah faktor sudut ruang (SAS : solid anglefactor sum) menunjukkan sterik secara keseluruhano L SAF = SAS (5) Secara matematis sudut ruang yang terbentuk oleh bola yang ditempatkandalam sebuah kerucut bisa digambarkan sebagai berikut :
,
,
- cose)
sehingga SAF
=
FA
=e
clan
ISSN 0216-3128
(l
-
cose)
(3) (4)
Gambar 5. Sudut ruang da/am kerucuf/9)
Susanna dkk
91
Prosidillg PertellUlall dun Preselltasi llmiah PPNY-BATAN Yogyakarta 15-27 Apri/1995
Bllku II
Namun pacta kenyataannya SAF tidak pernah mencapai harga sempuma yaitu seluruh pennukaan bola dari atom pusat terisi penuh sebab harns acta lobang (hole) antara atom ligan yang satu dengan
atom ligan yang lain untuk memungkinkan . terjadinya tolak menolak antara atom-atom ligan didalam molekul. Untuk lebih sederhananya, ligan-ligan monodentat kecil secara relatif hanya perlu satu atom yang langsung terikat secara koordinasi dengan atom logam pusat yang ditunjukkan pactagambar 6.
M
Gambar 6. Parameter-parameter SApJ9)
nUa;
Besamya sudut kipas (FA) adalah : FA = 0 = arc sin-I (rib) SAF = (l - cos 0)/2 SAS = L SAF
(6)
dimana r adalahjari-jari Van der Waals atom ligan clan b adalah panjang ikatan antara atom logam dengan atom ligan yang terikat secara koordinasi. Secara sederhana ungkapan parameter nilai SAS untuk meperkirakan kestabilan sterik komplek-kompleks Tc. baik yang sudah ataupun yang belum disintesis biasanya sebagai berikut :
~ Tc
R FA
Gambar 7. Parameter nUa; SAS untuk kompleks Tc secara umum (19)
Untuk parameter jari-jari Vander Waals atom-atom ligan (R) dipakai harga jari-jari yang telah dinormalisasi oleh Wei ill. seperti pactatabel2 di bawah ini. Sedangkan untuk parameter panjang
Susana dkk
ikatan antara atom ligan clanatom logam (ML) bisa dilakukan dengan 2 cara yaitu pertama metode langsung dimana ML diperoleh langsung dari data kristalografi sinar-x yangtelah dipublikasikan clan kedua metode tak langsung yakni ML dihitung dari harga rata-rata data kristalografi sinar-x untuk atom ligan yang sarna. Sebagai contoh, rata-rata panjang ikatan Tc-S, Tc-O clan Tc-N dapat diperoleh berdasarkan data yang telah acta dari berbagai senyawa kompleks Tc yang mengandung ligan yang sama. TabeI2.- Normalisasijari-jari Van der WaallJJ) Atom koordinasi
Normalisasi Rvdw
-H
1,2
-C
1,5
-N
1,5
=N
1,3
-0
1,4
=0
1,29
-F
1,35
-p
1,78
-5
1,80
-CI
1,75
-As
1,87
-Br
1,86
-Tc
1,57
-I
2,02
Nilai SAS yang telah dihitung Wei, dkk. dari 100 lebih kompleks Tc diperoleh harga rata-rata 0,97 :t 0,13 (gambar 8). Secara teoritis, nilai SAS yang optimum adalah 1 yaitu apabila paket kerucut sempurna. Apabila paket dad atom-atom ligan menyimpang dari harga optimum, stabilitas kompleks akan turun. Stabilitas ini secara kuantitatif akan berhubungan dengan nilai SAS. Penggunaan metoda perhitungan nilai SAS hanya dilakukan terhadap senyawa-senyawa kompleks, yaitu antara lain :
- Untuk mengetahui
ap~ah suatu reaksi pertukaran
ligan bisa berlangsung atau tidak. Apabila nilai SAS target awallebih kecil dad nilai SAS produk maka reaksi pertukaran ligan bisa terjadi.
ISSN 0216-3128
Prosiding PertenUian don Presentasi llmilll, PPNY-BATAN Yogyakarta 15-17 April 1995
Bliku I1
"'7
.. .j ,: c&
.. .. .. ."
I.'
'.7
I.'
I,!
SAS
..
Gambar 8. Distribusi harga SAS daTi 103 kompleks Tc dengan !larga SAS rata-rala
= 0,97:!: 0,13(13)
Contoh : TM-BAT Tc-99mECD SAS=0.9399
. Tc-99mTM-BAT SAS = 0.9436
ECD Tc-99mTM-BAT -r-- Tc-99mECD. - Untuk mengetahui tingkat kestabilan relatif kompleks-kompleks dengan atom logam pusat clan bilangan koordinasi yang sarna. Kompleks dengan nilai SAS lebih besar relatif lebih stabil dibandingkan dengan kompleks yang mempunyai nilai SAS lebih kecil. Hal ini bisa dilihat pacta contoh tingkat kestabilan kompleks-kompleks Tc berikut: TM-BAT
> BPA-BAT(syn)
SAS = 0,9436 > 0,9424
> ECD
> BPA-BAT(anti)
> 0,9399 > 0,9384
TAHAP AN PENELITIAN Penelitian ini meliputi dua tabar, yaitu pertama memprakirakan kemungkinan struktur [Tc'N(DTPA)] yang terbentuk, kedua melakukan perhitungan nilai SAS target awal [Tc'NCh(PPhJ)2] clan produk [Tc'N(DTPA)]. Untuk lebih jelasnya bisa dirinci sebagai berikut : Prakiraan Kemungkinan Struktur [TcvN(DTPA)] yang Terbentuk Sesuai dengan tinjauan pustaka, bahwa senyawa [Tc'N(DTPA)] yang terjadi kemungkinan bisa mempunyai bilangan koordinasi 5, 6, 7 clan8, sehingga dicoba digambarkan masing-masing bentuk struktur senyawa [TcVN(DTPA)] sesuai dengan bilangan koordinasinya. Disamping itu dipakai pula pendekatan dari struktur senyawa kompleks [TcvO(EDTA)]" dimana ikatan
ISSN 0216-3128
93
koordinasi dalam senyawa ini dibentuk oleh 2 buah atom N dad gugus amina, 4 buah atom 0 dari gugus karboksilat yang berasal dad ligan EDTA dan I buah atom 0 dari teras okso dengan atom logam pusat (Tc), sehingga 'kompleks [TcvO(EDTA)f mempunyai bilangan koordinasi 7, berbentuk dwilimas pentagonal (pentagonal bipyramidal) (20-22). Karena ligan DTPA merupakan derivat dari EDTA, maka diperkirakan 3 atom N dari gugus amina akan terikat secara koordinasi dengan atom Tc sedangkan banyaknya atom 0 yang terikat dengan Tc bisa 1,2,3 atau 4 atom tergantung dari bilangan koordinasi kompleks yang terbentuk. Perhitungan Nilai SAS Target AwaI TcvNCI2(PPh3)2 clan Produk TcvN(DTPA) Perhitungan nilai SAS dirnaksudkan untuk memprediksi tingkat kestabilan kompleks di samping juga bisa dipakai sebagai prakiraan awal apakah senyawa barn tersebut bisa disintesis atau tidak. Untuk perhitungan nilai SAS ini diperlukan data ML (panjang ikatan antara atom ligan dengan atom logam pusat) clan data R Gari-jari Van der Waals atom ligan yang terikat langsung dengan logam pusat), Parameter jari-jari Van der Waals atom ligan diambil dari Tabel 1 yang merupakan basil nonnalisasi yang telah dilakukan oleh Wei, dkk. Sedangkan parameter panjang ikatan antara atom ligan dengan atom logarn Tc dipakai metoda tak langsung yaitu dengan menghitung harga rata-rata panjang ikatan antara Tc dengan atom ligan yang sarna dad berbagai kompleks senyawa Tc. Panjang ikatan Tc=N digunakan dari persamaan empiris Clarke(2J).Dari nilai SAS yang diperoleh antara target awal clan produk bisa d'iperkirakan produk mana yang mungkin bisa terjadi, dirnana nilai SAS produk harus lebih besar dari nilai SAS target awal yang merupakan syarat agar reaksi pertukaran ligan bisa berlangsung.
HASIL DAN PEMBAHASAN Prakiraan Kemungkinan Struktur [TcvN(DTPA)] yang Terbentuk Senyawa [TcVN(DTPA)] yang terjadi kemungkinan bisa mempunyai bilangan koordinasi 5, 6, 7 clan 8(11).Sampai saat ini belum diketahui secara pasti bagaimana bentuk struktur senyawa kompleks Tc dengan ligan DTPA(21),sehingga sebagai pendekatan diambil dad struktur kompleks Tc dengan ligan EDTA dimana senyawa ini telah berhasil disintesis clan bentuk struktumya adalah dwilimas pentagonal (pentagonal bipyramidal). Pactakompleks [TcVO(EDT A)r ini terdapat 2 atom
Susanna dkk
94
Prosidillg Perten/llall {lUll Preselltasi /Imiah PPNY-BATAN Yogyllkarta 25-27 April /995
Bllkllll
N dari gugus amina, 4 atom 0 daTi gugus karboksilat yang berasal daTi ligan EDTA clan 1 atom 0 daTiteras okso Tc=O terikat dengan atom Tc secara koordinasi, sehingga senyawa [TcvO(EDTA)rini mempunyai bilangan koordinasi 7. Tetapi dalam suasana asam, I gugus karboksilat akan dilepaskan dari senyawa kompleks ini(22).Hal ini menunjukkan bahwa atom 0 dad gugus karboksilat terikat lebih lemah daripada atomN daTi gugus amina terhadap atom logam Tc, sehingga dalam memprakirakan bentuk struktur kompleks [Tc~(DTPA)] akan terdiri daTiI ikatan koordinasi dari teras nitride Tc=N, 3 ikatan koordinasi dari gugus amina clan1,2,3 atau 4 ikatan koordinasi dari gugus karboksilat sesuai dengan bilangan koordinasi kompleks yang mungkin bisa terjadi yaitu 5, 6, 7 atau 8. Prakiraan bentuk-bentuk struktur senyawa yang terjadi adalah seperti pacta gambar berikut ini.
Tabcl3.
~
.
Co
l--.<
"
vl-J~ rr,"N(Dt?A,r
c>;-""""""
" iK
R(A)
ML (A)
SAF
Tc.. N
1,30
1,6457
0,1934
Tc-CI (2X)
1,75
2,3955
0,3171
TC-P (2X)
1,78
2,4226
0,3217
Tabcl4.
Bilangan Koordmasi
5
. 0-<
t~)
"-S.,,~LJ~.
7
rr,"N(Dt?AJj
c>;'"'...""'",,)
8
>:~~/~ ?fCI't<
H--;),._'~/'--./ ~. rr,">I(C>TPA)r
c>;--" Gambar 9
Perhitungan Ruang)
.~fd ~l~~. rr"""""'A)r """""""""
Prakiraall belltllk-belltllk struktllr fTcvN(DTPA)] yallg mllllgkill bisa terjadi Nilai SAS (Jumlah Faktor Sudut
Perhitungan nilai SAS telah dil~kukan terhadap senyawa-senyawa target awal [Tc~Ch(PPh3)2] clan produk [TcVN(DTPA)] dengan bilangan koordinasi 5, 6, 7 clan 8. Struktur [Tc~Ch(PPh3)2] diambil berdasarkan artikel Baldas, dkk.(5). Hasil perhitungan nilai SAS senyawa-senyawa [TcVNCh(PPh3)2] disajikan pacta Tabel 3, clan [TcVN(DTPA)] dengan bilangan koordinasi 5, 6, 7 clan 8 ditunjukkan dalam Tabel4.
Susana dkk
Senyawa
Ikatan
6
"
Nilai SAS untuk (TcvNCb(PP!13hl
Nilai SAS untuk [TcvN(DTPA)) dengan koordinasi 5, 6, 7 daD 8
SAS
0,8322
senyawa bilangan
Ikatan
R(A)
Tc..N
1,3
1,6457 0,1934
Tc-N(3X)
1,5
2,1196 0,4402 0,7729
Tc-O
1,4
2,0218 0,1393
Tc..N
1,3
1,6457 0,1934
Tc-N(3X)
1,5
2,1196 0,4402 0,9122
Tc-O
1,4
2,0218 0,1393
Tc..N
1,3
1,6457 0,1934
Tc-N(3X)
1,5
2,1196 0,4402
Tc-O
1,4
2,0218 0,1393
Tc=N
1,3
1,6457 0,1934
Tc-N(3X)
1,5
2,1196 0,4402
Tc-O
1,4
2,0218 0,1393
ML (A)
SAF
SAS
1,0515
1.1908
Dengan melihat nilai SAS dalam Tabel3 clan Tabel 4, dimana [Tc~Ch(PPh3)2] dengan SAS = 0,8322 clan [Tc~(DTPA)] untuk bilangan koordinasi 5, 6, 7 clan8 masing-masingdengan nilai SAS = 0,7729,0,9122, 1,0515 clan 1,1908, maka [TcVN(DTPA)]dengan bilangan koordinasi 6, 7 clan 8. memenuhi syarat untuk bisa berlangsungnya reaksi pertukaran ligan sebab nilai SAS produk lebih besar dari nilai SAS target awal, sedangkan [Tc~(DTPA)] dengan bilangan koordinasi 5 tidak memenuhi syarat untuk bisa terbentuk karena nilai SAS nya lebih kecil daTi target awal. Namun demikian karena pendekatan harga ML yang digunakan sifatnya ma~ih agak kasar yaitu diambil daTihargaML rata-rata antara Tc dengan atom ligan yangsama dari berbagai senyawa kompleks Tc yang telah disintesis, sehingga tidak menutup kemungkinan bahwa basil perhitungan nilai SAS di atas akan berbeda apabila senyawa [Tc~(DTPA)] telah disintesis clan dikarakterisasi. Jadi sesuai dengan basil perhitungan nilai SAS melalui
ISSN 0216-3128
Prosiding PertenUlan dun Presentasi llmia" PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
pendekatan harga ML dengan metoda tak langsung, senyawa [TcVN(DTPA)] dengan bilangan koordinasi 6, 7 clan 8 adalah yang paling mungkin bisa terbentuk lewatjalur substitusi dari target awal [TcVNCh(PPh3)2] clan ligan DTP A dim ana [Tc'N(DTPA)r dengan bilangan koordinasi 7 diduga paling stabil, karena mempunyai nilai SAS paling mendekati 1 (lihat tabel 4). Dari basil perhitungari nilai SAS menunjukkan bahwa senyawa kompleks [TcVN(DTPA)] bisa disintesis dari target awal [Tc'NCh(PPh3)2] dengan ligan oktadentat DTPA lewat jalur substitusi. Bentuk-bentuk struktur yang mungkin bisa terjadi adalah [TcvN(DTPA)], [Tc'N(DTPA)r clan [Tc'N(DTPA)f masingmasing dengan bilangan koordinasi 6, 7 clan8, yang masing-masing mempunyai nilai SAS 0,9122 , 1,0515 clan 1,1908 dimana lebih besar dari nilai SAS target awal [TcVNCh(PPh3)2] dengannilai SAS 0,8322. Sedangkan [TcVN(DTPA)f d'engan bilangan koordinasi 5 mempunyai nilai SAS0,7929 adalah lebih kecil dibandingkan nilai SAS target awal sehingga kompleks [TcVN(DTPA)f diperkirakan tidak akan terbentuk. Namun seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa [TcVN(DTPA)f dengan bilangan koordinasi 5 berarti mempunyai jumlah faktor sudut ruang yang kecil sehingga masih terdapat banyak lobang (hole) di antara atom logam clanligan. Akibatnya, keadaan molekul yang demikian menjadi tidak stabil karena mudah goyah. Bisa dikatakan bahwa perhitungan nilai SAS ini masih kurang telfti clan hanya digunakan untuk prediksi awal saja.
KESIMPULAN Di dalam penelitian ini telah digunakan metoda perhitungan nilai SAS Uumlahfaktor sudut ruang) untuk meramalkan karakteristik clan kestabilan senyawa kompleks khususnya senyawa sediaan radiofarmasi baru. Dengan perhitungan di atas bisa diperkiraan mengenai bisa tidaknya senyawa itu disintesis clankestabilannya. Dari hasi1 perhitungan nilai SAS ditunjukkan bahwa senyawa kompleks [TcVN(DTPA)] bisa disintesis dari target awal [TcVNCh(PPh3)2]dengan ligan DTPA (dietilen triamin penta asetat) me1a1ui reaksi substitusi. Kemungkinan struktur senyawa yang bisa terbentuk ada1ah [TcVN(DTPA)],[TcvN(DTPA)r clan [TcvN(DTPA)f masing-masing dengan bilangan koordinasi 6,7 clan 8, karena mereka mempunyai nilai SAS masing-masing 0,9122 , 1,0519 clan1,1908 adalah lebih besai dari nilai SAS
ISSN 0216-3128
95
Bllku II
target awal (0,8322). Sedangkan [Tc'N(DTPA)f dengan bilangan koordinasi 5 diperkirakan tidak akan terbentuk melaluijalur reaksi pertukaran ligan karena mempunyai nilai SAS (0,7729) yang lebih kecil dad nilai SAS target awal [Tc'NCh(pPh3h]. Struktur [TcVN(DTPA)r mempunyai bentuk dwilimas pentagonal (pentagonal bipyramidal) dengan bilangan koordinasi 7 diduga paling stabil karena mempunyai nilai SAS yang paling mendekati harga 1.
DAFTAR PUSTAKA I.FRITZBERG,A.R., KLINGENSMITH,W.C., WHITNEY,W.P. and KUNI,C.C..,Chemical and Biological Studies of Tc-99m N,N1 - Bis (mercaptoacetamido)
2.
3.
4.
5.
6.
- ethylenediamine:
A
Potensial Replacement for 1-131 Iodohippurate, J. Nucl. Med., 22, 258 - 263 (1981) WAYAN,R.S.,Aspek Kimia 99mTeknesium, Diktat Kursus Tehnisi Isotop II, PPTN, Bandung (1984) BALDAS,J and BONNYMAN,J., Substitution Reaction of 99mTc-NCI4-- A route to a new Class of TcRadiopharmaceuticals, Int. 1. Appl. Radiat. Isot., 36, 2, 133 -139 (1985) BALDAS,J and BONNYMAN,J., Effect of the Tc-Nitrido group on the Behaviour of 99mTc-Radiopharmaceuticals,Int. J. Appl. Radiat. Isot., 36, 12,912 - 923 (1985) BALDAS,J and BONNYMAN,J., COLMANET,S.F. and WILLIAMS,G.A., Electron Spin Resonance Studies of the Oxidation of [Tc'NCh (EPh3)] (E=P or As) to [TcYINCI4r by Thionylchloride : Structure of Dichloronitrido his (triphenylarsine)-technetium(V), J. Chern. Soc.Dalton Trans, 2441 - 2447, (1991) BALDAS,J and BONNYMAN,)., POJER,P.M. .and WILLIAMS,G.A., Synthesis and Structure of Bis ( die thy I d i t h i 0 car barn a to) nitridotechnetium(V) A Technetium Nitrogen Triple Bond, J. Chern. Soc. Dalton, 1798 - 1801(1981) ANONIM, Recent developments in the Coordination Chemistry of Technetium, TMC Literature Highlights-24, Trans. Met. Chern., 15,411 - 416(1990)
-
7.
Susanna dkk
Prosiding Perfemllan dall Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
BlIkll II
96
8. SUKIYATI,D., PengawasanKualitas Kimia Sediaan Radiofannasi, Diktat Kursus Isotop Teknisi II, PPTN, Bandung(1984) 9. FISCHER,R.D. and FU,LX., The Solid Angle Sum Rule: A new Ligand Cone, Packing Model of Optimal Applicability in Organolanthanoid Chemistry, Part I., Journal of the less-Common Metals, 112,303 325(1985) 10.TUBIS,M. and WOLF,W.,Radiopharmacy, John Wiley and Sons, Inc.,New York(1976) 11.DA Y ,M.C. and SELBIN,J., Kimia Anorganik Teori, Gajah Mada University Press, Yogyakarta( 1987) 12.DOUGLAS,B.E., Mc.DANIEL,D.H. and ALEXANDER,J.J., Concepts and Models of Inorganic Chemistry, second edition, John wiley and Sons,Inc., New York(1983) 13.WEI,Y., LIU,B.L. and KUNG,H.F., Quantitative Study ofthe Structure-Stability Relationship of Tc Complexes, Appi. Radiat. Isot., 41,8,763 - 771(1990) 14.KUNG,H.F., LIU,B.L., WEI,Y. and PAN,S., Quantitative Study on The Structural-Stability Relationship of TcVO(III) Complexes, AppI. Radiat. Isot., 41,8,773 - 781(1990) 15.TOLMAN,C.A., Electron Donor-Acceptor Properties of Phosphorus Ligands Substituent Additivity,J. Am. Chern. Soc., 20,2953 - 2956(1970) 16.TOLMAN,C.A., Phosphorus Ligand Exchange Equilibria on Zerovalent Nickel. A Dominant Role for Steric Effects, J. Am. Chern. Soc., 20, 2956 - 2965(1970) 17. SMITH,J.D. and OLIVER,J.D., Ligand Profiles of Tricycloxylphosphine. Structure of ( -Allyl) his (tricyclohexylphosphine) platinum Hexafluoro Phosphate, Inorg. Chem.,17, 9, 2585 - 2589(1978) 18.FERGUSON ,G., ROBER TS,P.J., AL YEA,F.C. and KHAN,M., Cone Angle and Ligand Profile Calculations for Bulky
-
Susana dkk
Phosohine Ligands, Inorg. Chern., 17, 10, 2965 - 2967(1978) 19.BAGNAL,K.W., Some Stereochemical Aspects of Actinide Coordination Chemistry, Inorg. Chim. Acta, 94(1984) 20. CLARKE,M.J. and PODBIELSKI,L., Medical Diagnostic Imaging with Complexes of99mTc,Coord. Chern.Rev., 78, 253 - 331(1987) 21.DEUTSCH,E., Crystal Structure of Technetium Compounds, Coord. Chern. Rev., 44,191 - 227(1982) 22. BURGER,K.D.Sc, Coordination Chemistry : Experimental Methods, Butterworth & Co Ltd Publisher, Budapest(1973) 23. CLARKE,M.J. and LU,J., Synthesis antheir Structural Distortions, J. Inorg. Chern., 32, 2476 - 2480(1992)
TANYAJAWAB M. Setyadji 1. Mohon dijelaskan, bagaimana cara mengetahui besarnya bilangan koordinasi dari kompleks Tc (metoda perhitungan/ percobaan) 2. Pembanding apa yang digunakan alas kebenaran perhitll11gan, mohon penjelasan
Susana TS 1. Untuk mengetahui besarnya bilangan koordinasi kompleks Tc maupun kompleks-kompleks yang lain dipakai pendekatan dengan kompleks-kompleks yang mirip dan sudah diketahui denganpasti 2. Hingga saat ini kami belum mengetahui secara pasti untuk menentukan besamya bilangan koordiIi.asibaik secara perhitungan maupun percobaan selain melalui pendekatan dengan struktur yang mirip.
ISSN 0216-3128
