INTERAKSI ION PRASEODIMIUM (III) DENGAN BERBAGAI LIGAN: STUDI AWAL PEMBENTUKAN KOMPLEKS 142 Pr(III) UNTUK KANDIDAT RADIOFARMAKA TERAPI *

Interaksi Ion Praseodimium (III) dengan Berbagai Ligan: Studi 142 Awal Pembentukan Kompleks Pr(III) untuk Kandidat Radiofarmaka Terapi (Marlina)

ISSN 1411 – 3481

INTERAKSI ION PRASEODIMIUM (III) DENGAN BERBAGAI LIGAN: STUDI AWAL * PEMBENTUKAN KOMPLEKS 142Pr(III) UNTUK KANDIDAT RADIOFARMAKA TERAPI Marlina1,2, Rita Anggraini2, Sunarhadijoso Soenarjo1, Euis Holisotan Hakim2 1

Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka, BATAN, Kawasan Puspiptek Gd. 11, Serpong, Tangerang Selatan, 15314 2 Program Studi Magister Kimia, FMIPA, ITB, Jl. Ganesa 10, Bandung, 40132 E-mail: [email protected] Diterima: 17-12-2012 Diterima dalam bentuk revisi: 21-03-2013 Disetujui: 18-04-2013

ABSTRAK INTERAKSI ION PRASEODIMIUM (III) DENGAN BERBAGAI LIGAN: STUDI AWAL PEMBENTUKAN KOMPLEKS 142Pr(III) UNTUK KANDIDAT RADIOFARMAKA TERAPI. Telah dilakukan studi interaksi antara ion Pr(III) dengan ligan pendonor nitrogen(dimetilamin; 1,4diaminobutana; 1,6-diaminoheksana; 1,4-fenilendiamin; 2,2’-bipiridin; 1,10-fenantrolin; dan 4,7difenil-1,10-fenantrolin) dan ligan pendonor oksigen (asam suksinat dan trinatrium sitrat) untuk membentuk kompleks yang berpotensi sebagai kandidat radiofarmaka terapi. Interaksi ion praseodimium (III) dengan ligan dipelajari dengan cara mereaksikan Pr(III) sebagai garam nitrat, Pr(NO3)3, dalam pelarut metanol dengan ligan pendonor, kemudian campuran direfluks pada suhu 60-70°C selama 4 jam. Senyawa yang terbentuk dimurnikan dengan pencucian atau pemisahan dengan kromatografi kolom, kemudian dikarakterisasi dengan spektroskopi UV-Vis, FTIR, dan spektroskopi massa. Hasil yang diperoleh menunjukkan ion Pr(III) dapat berinteraksi secara kuat dengan ligan-ligan pendonor nitrogen yang memiliki kerangka aromatik, dan memiliki pKa ~4,17-4,8. Interaksi ion Pr(III) juga ditunjukkan dengan ligan pendonor nitrogen alifatik dan ligan pendonor oksigen yang memiliki pKa > 10. Panjang rantai alifatik mempengaruhi interaksi atom donor dengan ion logam. Kata kunci : Pr(III), kompleks praseodimium(III), praseodimium-142, radiofarmaka terapi ABSTRACT INTERACTION OF PRASEODYMIUM (III) ION WITH VARIOUS LIGANDS: A PRELIMINARY STUDY FOR THE PREPARATION OF 142Pr(III) COMPLEX FOR THERAPEUTIC RADIOPHARMACEUTICAL CANDIDATE. Interaction between Pr(III) ion with nitrogen-donor ligands (i.e. dimethylamine; 1,4-diaminobutane; 1,6-diaminohexane; 1,4phenylenediamine; 2,2’-bipyridine; 1,10-phenantroline; and 4,7-diphenyl-1,10- phenantroline), and oxygen-donor ligands (i.e. succinic acid and trisodium citrate) for complex formation of potential therapeutic radiopharmaceutical candidate, have been studied. The interactions of Pr(III) ion with those various ligands, were studied by reacting Pr(III) ion (as nitrate salt, Pr(NO3)3, in methanol) with the ligands and then refluxing the mixture at 60-70°C for 4 hours. The compounds resulted were purified by washing or separating with column chromatography, then characterized using UV-Vis, FTIR and mass spectroscopy. The result showed that Pr(III) ion strongly interacted with nitrogen-donor ligands containing aromatic group, which have Ka of ~4.17-4.8. The interaction between Pr(III) ion with nitrogen-donor ligands containing aliphatic group and oxygen-donor ligands, which have pKa of > 10, were also observed. Aliphatic chain length affected the interaction between atom donor and metal ion. Keywords: Pr(III), praseodymium(III) complex, praseodymium-142, therapeutic radiopharmaceutical.

*

Dipresentasikan pada Pertemuan Ilmiah Radioisotop, Radiofarmaka dan Siklotron, RS Kanker Dharmais, Jakarta, 21 – 22 November 2012.

89

Jurnal Sains dan Teknologi Nuklir Indonesia Indonesian Journal of Nuclear Science and Technology Vol. 14, No 2, Agustus 2013; (89-102)

1.

elektron Auger untuk menghancurkan atau

PENDAHULUAN Radiofarmaka merupakan senyawa

radioaktif dalam bentuk sumber terbuka, dapat

berupa

ISSN 1411 - 3481

garam

atau

melemahkan sel-sel yang tidak berfungsi sebagaimana mestinya (2).

senyawa

Beberapa radiofarmaka merupakan

kompleks (1), yang digunakan secara in vivo

senyawa kompleks yang terbentuk melalui

untuk diagnosis dan terapi penyakit pada

ikatan kovalen koordinasi antara logam dan

manusia. Radiofarmaka yang berbentuk

ligan (1), contohnya adalah

senyawa

dua

(Hexamethylpropylene amine oxime) yang

sebagai

digunakan untuk diagnosis perfusi pada otak

kompleks

terdiri

yaitu

radionuklida

komponen,

dari

99m

99m

Tc-HMPAO

Tc-DMSA (dimercaptosuccinic acid)

sumber radiasi dan senyawa ligan sebagai

(3),

pembawa (1). Pada diagnosis penyakit,

sebagai renal imaging agents (3),

digunakan

DOTA (dodecane tetraacetic acid)

untuk

radionuklida pemancar sinar γ yang memiliki

mengontrol metastasis kanker (4), dan

55

waktu paruh pendek untuk mendeteksi

APTS

penyakit

icarbazone ) sebagai zat anti-ploriveratif (5),

radiofarmaka

dan

kelainan

dengan

fungsi

organ.

Radiofarmaka

terapi

biasanya

menggunakan

radionuklida

pemancar

90

Y-

Co-

(2-AcetylpyridineThiosem-

seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.

partikel β (negatron), partikel alfa (α), atau

99m

O

99m

Tc-HMPAO

Tc-DMSA

OH O N

N

N 90

HO

N

N

OH

S

N H2N

90

HO

Y-DOTA

NH2

+

S

Co

Y

O

55

N

N N

N

O 55

Co-APTS

Gambar 1. Contoh radiofarmaka berbentuk senyawa kompleks yang digunakan untuk diagnosis dan terapi.

90

Interaksi Ion Praseodimium (III) dengan Berbagai Ligan: Studi Awal Pembentukan Kompleks 142Pr(III) untuk Kandidat Radiofarmaka Terapi (Marlina)

H3C

H N

NH2

H2N

CH3

ISSN 1411 – 3481 NH2

H2N

H2N

NH2

N

Dimetilamin

1,4-diaminobutana

1,6-diaminoheksana

1,4-fenilendiamin

O

N

N

O

OH

HO

NaO

O

N

1,10-fenantrolin

O

N

2,2’-bipiridin

ONa O ONa

OH

N

4,7-difenil-1,10fenantrolin

asam suksinat

trinatrium sitrat

Gambar 2. Ligan yang digunakan untuk pembentukan kompleks dengan ion Pr(III).

Radionuklida (

praseodimium-142

142

Pr) memiliki waktu paro 19,12 jam

dengan Eβ

max

= 2,16 MeV dan Eγ = 1575

memiliki

atom

pendonor

kompleks

praseodimium

stabil

yang

diaplikasikan

untuk

selanjutnya

dapat

sebagai radionuklida terapi pada berbagai

pembuatan

senyawa

kasus kanker (6). Saat ini,

Pr digunakan

142

142

Pr

kompleks

radioaktif, yang berpotensi sebagai kandidat

Pr-HA

radiofarmaka terapi. Pada penelitian ini

(hydroxy apatite, Ca10(PO4)6(OH)2) dalam

dilakukan studi interaksi ion Pr(III) alam

radiosinovektomi

dengan beberapa ligan yang memiliki atom

pada radiofarmaka

dan

Pr-DTPA dan

142

Dari

penelitian ini diharapkan diperoleh senyawa

keV (3,7%), sangat mungkin digunakan 142

oksigen.

untuk mengurangi sakit

pembengkakan

pada

rheumatoid

arthritis. Dalam brakhiterapi, digunakan microsphere dan

142

Pr

142

Pr glass seed untuk

pendonor nitrogen, yaitu dimetilamin; 1,4diaminobutana; 1,6-diaminoheksana; 1,4fenilendiamin;

2,2’-bipiridin;

1,10-fenan-

kanker uterus, serviks, payudara, prostat,

trolin; dan 4,7-difenil-1,10-fenantrolin; serta

intraokular, kulit, tiroid, tulang, otak, dan

ligan yang memiliki atom pendonor oksigen,

kanker lainnya (7).

yaitu asam suksinat 142

Pr

Radionuklida potensi

digunakan

mempunyai

sebagai

(Gambar 2).

radionuklida

terapi, namun aplikasinya di lingkungan

2.

domestik

2.1.

karena

masih itu,

perlu

sangat

dan trinatrium sitrat

terbatas.

dikembangkan

farmaka berupa senyawa kompleks

Oleh radio142

Pr

TATA KERJA Bahan dan Alat Bahan

yang

Pr(NO3)3·6H2O

digunakan

(Aldrich),

asam

adalah suksinat

dengan senyawa pembawa (ligan) lainnya.

(Merck), trinatrium sitrat dihidrat (Merck),

Untuk mempelajari perilaku Pr(III) sebagai

dimetilamin

senyawa kompleks, pada penelitian ini

piridin (Merck), 2,2’-bipiridin (Aldrich), 1,4-

dilakukan studi interaksi ion Pr(III) stabil

diaminobutana

(tidak radioaktif) dengan ligan yang memiliki

diamin (Aldrich), 1,10-fenantrolin (Merck),

atom pendonor nitrogen dan ligan yang

4,7-difenil-1,10-fenantrolin

(Merck),

dietilamin

(Aldrich),

(Merck),

heksametilen(Merck),

p91


fenilendiamin (NH4)2CO3 (Merck),

hidroklorida (Merck),

kertas

akuades, indikator

NaOH

spektrum

UV-Vis

diperlihatkan

senyawa

pada

Pr(III)-ligan,

Tabel

1.

Ligan

universal,

dimetilamin; 1,4-diaminobutana; dan 1,6-

pelarut metanol, etanol, etil asetat, aseton,

diaminoheksana merupakan ligan pendonor

diklorometana, kloroform, n-heksana, plat

atom nitrogen dengan kerangka alifatik yang

TLC Merck silika gel 60 GF254 dan silika gel

memiliki

60

endapan hijau muda setelah direaksikan

(230-400

pH

(Merck),

ISSN 1411 - 3481

mesh

ASTM)

untuk

kromatografi kolom.

pKa>10,

menghasilkan

dengan ion Pr(III). Ligan 1,4-fenilendiamin; 2,2’-bipiridin;

2.2.

dan

1,10-fenantrolin;

dan

4,7-

Pembuatan dan Identifikasi Kompleks Pr(III)-Ligan

difenil,1,10-fenantrolin

Pembuatan

aromatik yang memiliki pKa ~4,17-4,86, dan

kompleks

Pr(III)-ligan

merupakan

ligan

pendonor atom nitrogen dengan kerangka

dilakukan dengan mencampur larutan Pr(III)

menghasilkan

nitrat heksahidrat (0,1 mmol dalam 10 mL

berbeda dengan reaktannya, yaitu suatu

metanol) dengan larutan ligan (0,3 mmol

larutan

dalam 10 mL metanol). Campuran direfluks

berwarna hijau setelah direaksikan dengan

dalam penangas air selama 4 jam pada

ion

suhu 60-70 °C. Endapan berupa kristal yang

trinatrium sitrat yang memiliki pKa < 4,2 dan

terbentuk

disaring

dengan

merupakan ligan pendonor atom oksigen

metanol,

kemudian

dalam

cenderung tidak berubah saat direaksikan

dan

dicuci

dikeringkan

desikator. Senyawa yang tidak membentuk endapan

kristal,

dimurnikan

suatu

ungu

Pr(III).

atau

Ligan

bentuk

baru

terbentuknya asam

suksinat

yang kristal dan

dengan ion Pr(III).

dengan

Identifikasi

senyawa

Pr(III)-ligan

kromatografi kolom. Selanjutnya senyawa-

dilakukan

senyawa tersebut dikarakterisasi dengan

spektrum FTIR antara ligan dan senyawa

spektroskopi UV-Vis dalam pelarut metanol

yang

menggunakan spektrofotometer Varian Cary

serapan dapat dilihat dari adanya puncak

100 Conc UV-Visible, spektroskopi FTIR

serapan baru, puncak serapan yang hilang,

(pelet KBr) dengan spektrofotometer FTIR

ataupun dari peningkatan /pengurangan

Perkin Elmer, dan spektroskopi massa

intensitas

serapan.

dengan

perbedaan

serapan

spektrofotometer

Massa

Bruker

dengan

terbentuk

melihat

(Tabel

perbedaan

2).

Perbedaan

Apabila antara

terdapat ligan

dan

HCT ESI-IT (Electro Spray Ionization-Ion

senyawa

Trap) serta Waters LCT XE ESI-TOF

dikatakan bahwa senyawa Pr(III)-ligan telah

(Electro Spray Ionization-Time of Flight).

terbentuk, yang juga dikonfirmasi oleh data

yang

terbentuk,

maka

dapat

spektrum UV-Vis senyawa Pr-ligan. 3.

HASIL DAN PEMBAHASAN Data tetapan keasaman ligan (pKa),

bentuk hasil reaksi ion Pr(III)-ligan dan

92

Interaksi Ion Praseodimium (III) dengan Berbagai Ligan: Studi 142 Awal Pembentukan Kompleks Pr(III) untuk Kandidat Radiofarmaka Terapi (Marlina)

ISSN 1411 – 3481

Tabel 1. Data tetapan keasaman ligan (pKa), hasil reaksi dan spektrum UV-Vis (nm) dari senyawa Pr(III)-ligan pKa (8)

Ligan

Senyawa

Hasil reaksi

dimetilamin

10,73

Pr(III)-nitrat heksahidrat Pr(III)-dimetilamin

1,4-diaminobutana

11,15

Pr(III)-1,4-diaminobutana

Endapan hijau muda

202

1,6-diaminoheksana

11,86

Pr(III)-1,6-diaminoheksana

Endapan hijau muda

202

1,4-fenilendiamin

4,17

Pr(III)-1,4-fenilendiamin

Larutan ungu pekat

203, 256, 557

2,2’-bipiridin

4,3

Pr(III)-2,2’-bipiridin

Kristal hijau muda

203, 234, 281

1,10-fenantrolin

4,86

Pr(III)-1,10-fenantrolin

Kristal hijau muda

229, 263

Pr(III)-4,7-difenil-1,10-fenantrolin

Kristal merah muda

204, 219, 273

4,7-difenil-1,10-fenantrolin 4,84

Endapan hijau muda

Spektrum UV-Vis senyawa (nm) 212 205

asam suksinat

4,19

Pr(III)-suksinat

Endapan hijau muda

207

trinatrium sitrat

3,14

Pr(III)-sitrat

Larutan hijau muda

217

Tabel 2. Spektrum FTIR (cm-1) dari ligan dan senyawa Pr(III)-ligan

Ligan/Senyawa

ν(N-H) ulur

Ν (O-H)

Ν (C-H)

dimetilamin 3646 2940 Pr(III)-dimetilamin 3413 1,4-diaminobutana 3606 2844 Pr(III)-1,4diaminobutana 1,6-diaminoheksana 3636 Pr(III)-1,63389 diaminoheksana 1,4-fenilendiamin 3421 Pr(III)-1,43435 fenilendiamin (br) 2,2’-bipiridin Pr(III)-2,2’-bipiridin 1,10-fenantrolin 3422 Pr(III)-1,103399 fenantrolin 4,7-difenil-1,103428 fenantrolin Pr(III)-4,7-difenil1,10-fenantrolin suksinat 3405 2925 Pr(III)-suksinat 2932 sitrat 3615 Pr(III)-sitrat 3584 2933 Keterangan: sek=sekunder; tert=tertier; br=broad

-

Ν (N-H sek.) 1261 -

Ν (N-H tert.) 1384 -

1068

-

-

-

1340

1067

-

-

-

-

-

1058

-

-

-

-

1384

1062

-

-

1497

-

-

-

-

-

1384

-

-

-

-

-

1578 - 1415 1508 - 1297 1587 -1420

-

-

992 987

-

-

1477 - 1294

-

-

-

-

-

1571 - 1411

-

-

-

-

-

1553 - 1411

-

-

-

1574 1694 1682 1645

-

-

-

-

-

Ν (C=O)

ν(N-H) tekuk

ν(aromatik)

-

1601

-

ν(CN)

3.1 Interaksi Ion Pr(III) dengan Ligan Pendonor Nitrogen Alifatik

daerah 2940 cm-1 menunjukkan adanya

3.1.1 Senyawa Pr(III)-dimetilamin

pada

Ligan

dimetilamin

vibrasi ulur dari C-H alifatik; dan serapan bilangan

gelombang

1261

cm-1

merupakan

menunjukkan adanya gugus amin sekunder

pendonor nitrogen, dan reaksinya dengan

(9). Data spektrum FTIR senyawa Pr(III)-

ion Pr(III) menghasilkan endapan berwarna

dimetilamin (Tabel 2) menunjukkan adanya

hijau muda. Pada spektrum FTIR ligan

serapan pada daerah 3413 cm-1 yang

dimetilamin (Tabel 2) terdapat serapan pada

mengindikasikan vibrasi N-H yang bergeser

-1

3646 cm yang menunjukkan adanya vibrasi

dari bilangan gelombang 3646 cm-1, dan

ulur dari gugus amin (N-H); serapan pada

bertambahnya

intensitas

serapan

pada

93


bilangan

gelombang

cm-1

1384

ISSN 1411 - 3481

gugus C-N (9). Pada data spektrum FTIR

me-

nunjukkan adanya vibrasi gugus amin tersier.

(KBr)

Spektrum

diaminobutana

UV-Vis

menunjukkan

puncak

dari

senyawa (Tabel

2)

Pr(III)-1,4tidak

terlihat

serapan pada 205 nm untuk senyawa Pr(III)-

adanya serapan pada daerah 3200-3600

dimetilamin dan puncak pada 212 nm untuk

cm-1 yang mengindikasikan tidak adanya

serapan

vibrasi N-H primer atau sekunder, namun

larutan

garam

Pr(III)-nitrat

terdapat serapan pada bilangan gelombang

heksahidrat (Tabel 1).

1340 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi

Hasil pengukuran tidak menunjukkan

untuk gugus amin tersier.

adanya puncak pada daerah sinar tampak (400-700 nm) yang lazim sebagai serapan

Hilangnya serapan N-H (puncak pada

suatu senyawa koordinasi (10). Namun,

3606 cm-1 dan 2844 cm-1) sangat mungkin

pergeseran

serapan

disebabkan oleh terjadinya interaksi yang

spektrum FTIR dari ligan dan senyawa

kuat antara kedua atom pendonor nitrogen

Pr(III)-dimetilamin menunjukkan terjadinya

dengan ion Pr(III). Lebih lanjut, serapan

interaksi yang kuat antara ion Pr(III) dengan

pada 1068 cm-1 yang merupakan vibrasi ulur

ligan dimetilamin, tepat pada kedudukan

C-N

atom

Spektrum UV-Vis (Tabel 1) menunjukkan

dan

pendonor

perubahan

nitrogen.

Interaksi

ini

terlihat

senyawa FTIR

ligan

serapan

1,4-

-1

pada 3606 cm yang menunjukkan adanya

demikian,

vibrasi ulur dari gugus amin (N-H); serapan

merupakan

pada daerah 2844 cm

yaitu

larutan

garam

Pr(III)-nitrat

heksahidrat (puncak pada 212 nm). Dengan

diaminobutana (Tabel 2) terdapat serapan

-1

Pr(III)-1,4-diaminobutana,

suatu pola spektrum yang menyerupai pola

3.1.2. Senyawa Pr(III)-1,4-diaminobutana spektrum

intensitasnya.

munculnya puncak pada 202 nm dari

diperlihatkan pada Gambar 3 (a).

Pada

berkurang

ligan ligan

1,4-diaminobutana dengan

kemungkinan

menunjukkan

ukuran yang sesuai untuk berikatan dengan

adanya vibrasi ulur dari C-H alifatik; serapan

ion Pr(III). Interaksi ion Pr(III) dengan ligan

pada

bilangan

gelombang

1601

cm

-1

1,4-diaminobutana

menunjukkan adanya gugus N-H tekuk; dan serapan pada bilangan gelombang 1068 cm 1

diperlihatkan

pada

Gambar 3 (b).

-

menunjukkan adanya vibrasi ulur dari H2 C

H2 C

Pr3+ NH

CH3 CH3

H2C

H2 C

H2 C

HN

NH Pr3+

CH2

H2C

CH2 CH2

H2C NH

HN Pr3+

(a)

(b)

(c)

Gambar 3. Interaksi ion Pr(III) dengan ligan pendonor nitrogen alifatik (a) Pr(III)-dimetilamin, (b) Pr(III)-1,4diaminobutana, (c) Pr(III)-1,6-diaminoheksana.

94


3.1.3 Senyawa Pr(III)-1,6-diaminoheksana Pada spektrum FTIR dari ligan 1,6diaminoheksana (Tabel 2) terdapat serapan -1

ISSN 1411 – 3481

berinteraksi dengan ion Pr(III). Selain itu adanya kemungkinan rotasi dari ikatan tunggal

ligan

1,6-diaminoheksana

pada 3636 cm yang menunjukkan adanya

menyebabkan ikatan antara atom N dan ion

vibrasi ulur dari gugus amin (N-H); serapan

Pr(III)

pada 1716 cm-1

ditunjukkan

menunjukkan adanya

menjadi

lebih

dengan

lemah.

Hal

munculnya

ini

kembali

-1

serapan untuk garam amin primer; dan

serapan N-H pada 3389 cm . Interaksi ion

serapan pada

Pr(III) dengan ligan 1,6-diaminoheksana

-1

cm

bilangan

gelombang 1058

menunjukkan adanya vibrasi ulur dari

diperlihatkan pada Gambar 3 (c).

gugus C-N (9). Data spektrum FTIR (KBr)

Pr(III)-1,4-diaminobutana diperkirakan

senyawa Pr(III)-1,6-diaminoheksana (Tabel

membentuk cincin khelat dengan ukuran

2) menunjukkan adanya serapan pada

cincin khelat sebesar 7 atom dan Pr(III)-1,6-

-1

yang mengindikasikan

diaminoheksana diperkirakan membentuk

adanya vibrasi N-H namun intensitasnya

cincin khelat dengan ukuran cincin khelat

sangat

bilangan

sebesar 9 atom. Untuk kompleks logam

gelombang 1384 cm menunjukkan adanya

transisi, cincin khelat yang paling stabil

vibrasi untuk gugus amin tersier. Data

adalah yang berukuran 5 atom (10), akan

spektrum UV (dalam pelarut metanol))

tetapi untuk logam unsur lantanida yang

(Tabel 1) menunjukkan adanya puncak pada

memiliki jari-jari ion lebih besar dari jari-jari

202 nm. Pola spektrum ini menyerupai pola

ion logam transisi baris pertama, cincin

spektrum

khelat sebesar 7 atom sangat mungkin

daerah 3389 cm lemah.

Serapan

pada

-1

Pr(III)-nitrat

heksahidrat

yang

memiliki puncak pada 212 nm. Berkurangnya

merupakan ukuran cincin khelat yang stabil.

intensitas

serapan

Namun

demikian,

dari

hasil-hasil

vibrasi N-H dan berkurangnya intesitas

pengukuran ini belum dapat dipastikan

serapan vibrasi C-N disebabkan adanya

apakah telah terjadi ikatan yang kuat, yang

interaksi

setara

atom

N

dalam

ligan

1,6-

diaminoheksana dengan ion Pr(III). Namun dibandingkan

dengan

ligan

ukuran

panjang

cincin khelat sebesar 7 atom), ligan 1,6diaminoheksana memiliki rantai alifatik yang panjang

yang

memungkinkan

terbentuknya cincin khelat sebesar 9 atom. Ukuran ini akan menjadi kurang stabil jika dibandingkan beranggota

dengan 7

atom

cincin (10),

suatu

ikatan

kovalen. 3.2 Interaksi Ion Pr(III) dengan Ligan Pendonor Nitrogen Aromatik

untuk

berinteraksi dengan ion Pr(III) (membentuk

lebih

kekuatan

1,4-

diaminobutana yang kemungkinan memiliki kecocokan

dengan

khelat sehingga

menyebabkan ligan ini kurang kuat dalam

3.2.1 Senyawa Pr(III)-1,4-fenilendiamin Reaksi ion Pr(III) dengan ligan 1,4fenilendiamin

menghasilkan

berwarna ungu pekat.

larutan

Senyawa hasil

refluks ini dimurnikan dengan kromatografi kolom. Data spektrum UV dalam pelarut metanol

untuk

senyawa

Pr(III)-1,4-

fenilendiamin memperlihatkan puncak pada λmax 557 nm, 256 nm, dan 203 nm. 95


Adanya

puncak

pada

ISSN 1411 - 3481

panjang

Spektrum massa senyawa Pr(III)-1,4-

gelombang di daerah sinar tampak yang

fenilendiamin

merupakan serapan karakteristik senyawa

puncak

kompleks dari unsur transisi baris pertama

menunjukkan

dengan

fenilendiamin. Keberadaan puncak pada m/z

ligan

pendonor

nitrogen

pada

memperlihatkan

pada

m/z

adanya

107,9598

fragmentasi

untuk

yang 1,4-

umumnya, mengindikasikan terbentuknya

499,2118

senyawa kompleks Pr(III)-1,4-fenilendiamin.

terbentuknya ion dari senyawa [Pr(1,4-

Spektrum FTIR (KBr) dari senyawa Pr(III)-

fenilendiamin)2(NO3)2(H2O)]+. Reaksi frag-

1,4-fenilendiamin (Tabel 2) memperlihatkan

mentasi [Pr(1,4-fenilendiamin)2(NO3)2(H2O)]+

serapan vibrasi yang kuat dan melebar pada

ditunjukkan pada Gambar 5. Fragmentasi

-1

mengindikasikan

kemungkinan

3435 cm yang menunjukkan adanya gugus

pada m/z 499,2118 bukan fragmentasi yang

hidroksi (-OH), diduga terbentuk ikatan

paling stabil. Hal ini memperlihatkan bahwa

koordinasi antara ion Pr (III) dengan air (11).

sifat interaksi ligan 1,4-fenilendiamin dengan

Adanya pergeseran bilangan gelombang

ion Pr(III) merupakan senyawa koordinasi

-1

gugus aromatik dari 1497 cm menjadi 1384 -1

cm

yang labil, terutama dalam suasana asam.

menguatkan dugaan bahwa ikatan

Terbukti dengan adanya perubahan warna

koordinasi antara Pr dan atom N pada ligan

segera setelah senyawa tersebut ditambah

1,4-fenilendiamin

(11).

asam sulfat pekat. Tetapi sangat mungkin

Spektrum massa senyawa ini ditunjukkan

bahwa ion Pr(III) dapat berinteraksi secara

pada Gambar 4.

cepat dengan atom N dalam ligan ini.

telah

terbentuk

Gambar 4. Spektrum massa senyawa Pr(III)-1,4-fenilendiamin. + + HN

NH + O3 N H 2O

Pr3+NO

HN

H 2N

3

NH

NH2 m/z 107,9

m/z 499,2 [M+]

Gambar 5. Reaksi fragmentasi ion [Pr(1,4-fenilendiamin)2(NO3)2(H2O)]+. 96


ISSN 1411 – 3481

Interaksi ion Pr(III) dengan ligan 1,4-

untuk gugus C-N (9). Pada spektrum FTIR

fenilendiamin ditunjukkan pada Gambar 6.

(Tabel 2) dari Pr(III)-2,2’-bipiridin terdapat

Interaksi antara ion Pr(III) dengan ligan 1,4-

pergeseran

fenilendiamin memungkinkan terbentuknya

kerangka aromatik yaitu pada bilangan

senyawa

gelombang (cm-1) 1508, 1493, 1465, 1436,

koordinasi

dengan

bilangan

1297

bilangan

dan

umum dimiliki oleh senyawa kompleks

interaksi

golongan lantanida (12).

aromatik gugus bipiridin. Hilangnya serapan +

HN

ion

menunjukkan

pada

koordinasi 7, dimana bilangan koordinasi 7

pada

yang

gelombang

Pr(III)

bilangan

dengan

gelombang

adanya kerangka cm-1

992

menunjukkan berkurangnya vibrasi gugus C-N yang disebabkan adanya interaksi ion

NH

Pr(III) dengan atom N pada ligan. O3N H2O

Pr3+NO

Interaksi ligan 2,2’-bipiridin dengan

3

ion Pr(III) tidak menghasilkan warna yang

HN

intens seperti yang terlihat pada kompleks

NH

Pr(III)-1,4-fenilendiamin yaitu ungu. Hal ini sangat mungkin disebabkan oleh ukuran Gambar 6. Interaksi ion Pr(III) dengan ligan 1,4-fenilendiamin.

panjang jarak kedua atom N lebih kecil (berjarak 2 atom C) jika dibandingkan jarak kedua

Reaksi ion Pr(III) dengan ligan 2,2’menghasilkan kristal hijau muda

berbentuk

persegi

empat

datar.

N

pada

1,4-fenilendiamin

(berjarak 4 atom C), sehingga kekuatan

3.2.2 Senyawa Pr(III)-2,2’-bipiridin bipiridin

atom

dalam mengikat ion Pr(III) tidak terlalu kuat, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 7.

Data

spektrum UV dalam metanol menunjukkan

3.2.3 Senyawa Pr(III)-1,10-fenantrolin

adanya puncak pada λmax (nm) 281, 234,

Reaksi ion Pr(III) dengan ligan 1,10-

dan 203 (Tabel 1). Pola spektrum UV-Vis

fenantrolin menghasilkan kristal berwarna

dari

pola

hijau muda. Data spektrum UV (Tabel 1)

spektrum UV-Vis dari ion Pr(III) (Tabel 1).

menunjukkan adanya puncak pada λmax 263

Dengan demikian dapat diduga bahwa

nm dan 229 nm. Pola spektrum UV-Vis dari

interaksi ion Pr(III) dengan ligan 2,2’-bipiridin

kristal ini berbeda dengan pola spektrum

sudah terbentuk.

UV-Vis dari ion Pr(III). Dengan demikian

kristal

ini

berbeda

dengan

Spektrum FTIR (Tabel 2) dari ligan 2,2’-bipiridin memperlihatkan serapan pada -1

bilangan gelombang (cm ) yaitu 1578, 1557,

dapat diduga bahwa interaksi ion Pr(III) dengan

ligan

1,10-fenantrolin

sudah

terbentuk.

1452, 1415 yang menunjukkan adanya

Pada spektrum FTIR (KBr) dari ligan

gugus aromatik yang khas untuk 2,2’-

1,10-fenantrolin (Tabel 2) terdapat serapan

bipiridin. Serapan pada bilangan gelombang

pada bilangan gelombang (cm-1) 1587, 1561,

992 cm-1 menunjukkan adanya serapan

1507, 1420 yang menunjukkan adanya 97


gugus aromatik yang khas untuk 1,10-

ISSN 1411 - 3481

1384, 1294 yang menunjukkan adanya

-1

fenantrolin. Serapan pada 3422 cm dengan

interaksi

intensitas yang cukup kuat menunjukkan

aromatik gugus 1,10-fenantrolin. Hilangnya

adanya gugus N-H. Serapan pada bilangan

serapan pada bilangan gelombang 987 cm-1

gelombang 987 cm-1 menunjukkan adanya

menunjukkan berkurangnya vibrasi gugus

serapan spektrum

ion

Pr(III)

dengan

kerangka

untuk

gugus

C-N

(9).

Pada

C-N yang disebabkan adanya interaksi ion

FTIR

(KBr)

dari

Pr(III)-1,10-

Pr(III) dengan atom N pada ligan. Hal ini

fenantrolin (Tabel 2) terdapat pergeseran

juga

serapan dari kerangka aromatik yaitu pada

intensitas serapan dari N-H pada bilangan

-1

diperkuat

dengan

gelombang 3422 cm-1.

bilangan gelombang (cm ) 1477, 1423,

H2 N N

berkurangnya

NH2

N

2,2’-bipiridin

1,4-fenilendiamin

Gambar 7. Perbedaan jarak kedua atom N pada ligan 2,2'-bipiridin dengan ligan 1,4-fenilendiamin.

(a)

(b)

(c) Gambar 8. Spektrum FTIR (cm-1) dari : (a) Pr(III)-2,2’-bipiridin, (b) Pr(III)-1,10-fenantrolin, c) ligan 1,10-fenantrolin.

N

N 3+

Pr

(a)

N

N 3+

Pr (b)

Gambar 9. Interaksi ion Pr(III) dengan ligan : (a) 2,2’-bipiridin (b) 1,10-fenantrolin. 98


ISSN 1411 – 3481

Spektrum FTIR senyawa Pr(III)-1,10-

(Tabel 2), tidak terlihat adanya perubahan

fenantrolin hampir menyerupai spektrum

spektrum inframerah, baik itu pergeseran

FTIR senyawa Pr(III)-2,2’-bipiridin (Gambar

bilangan gelombang ataupun perubahan

8). Intensitas serapan N-H pada Pr(III)-1,10-

intensitas serapan. Dengan demikian dapat

fenantrolin lebih besar daripada Pr(III)-2,2’-

disimpulkan

bipiridin. Hasil ini menunjukkan bahwa ion

antara ion Pr(III) dengan ligan 4,7-difenil-

Pr(III) lebih kuat terikat dengan ligan 2,2’-

1,10-fenantrolin.

bahwa

tidak

ada

interaksi

bipiridin. Hal ini diduga ligan 1,10-fenantrolin memiliki tiga buah cincin benzen sehingga elektron

dari

kedua

atom

N

3.3

lebih

terdelokalisasi dibandingkan dengan ligan

3.3.1 Senyawa Pr(III)-suksinat Ligan asam suksinat merupakan ligan

2,2’-bipiridin yang hanya memiliki dua buah

pendonor oksigen dengan pKa ~3,14 (8).

cincin aromatik (Gambar 9).

Hasil 3.2.4 Senyawa fenantrolin

Interaksi Ion Pr(III) dengan Ligan Pendonor Oksigen

Pr(III)-4,7-difenil-1,10-

reaksi

suksinat

ion

berupa

Pr(III)

dengan

asam

endapan

hijau

muda.

Spektrum FTIR (KBr) dari ligan asam 4,7-difenil-1,10-fenantrolin

suksinat (Tabel 2) memperlihatkan serapan

merupakan senyawa 1,10 fenantrolin yang

pada 3405 cm-1 yang menunjukkan adanya

tersubstitusi pada posisi 4 dan 7 oleh gugus

gugus hidroksil (-OH), serta serapan di

fenil. Hasil reaksi ion Pr(III) dengan ligan

daerah 2925 cm-1 yang menujukkan vibrasi


ulur C-H alifatik. Adanya serapan pada 1574

Senyawa

berupa

kristal

berwarna merah muda. Data spektrum UV

cm-1

dalam

adanya

menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O)

puncak pada λmax (nm) 273, 219, dan 204.

(9). Data spektrum FTIR (KBr) senyawa

Pola

ini

Pr(III)-suksinat (Tabel 2) memperlihatkan

berbeda dengan pola spektrum UV-Vis dari

adanya serapan pada 2932 cm-1 yang

ion Pr(III) (Tabel 1). Dengan demikian dapat

menunjukkan adanya vibrasi ulur untuk C-H

diduga terjadi interaksi ion Pr(III) dengan

alifatik, sementara serapan pada 1694 cm-1

ligan 4,7-difenil-1,10-fenantrolin.

menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O)

metanol spektrum

menunjukkan UV-Vis

dari

kristal

Pada spektrum FTIR (KBr) dari ligan

dari

spektrum

senyawa

ini

yang bergeser ke arah bilangan gelombang

2)

yang lebih tinggi. Pergeseran merah vibrasi

terdapat serapan pada bilangan gelombang

C=O sangat mungkin disebabkan oleh

3428 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi

interaksi yang cukup kuat antara ion Pr(III)

N-H. Serapan pada bilangan gelombang

dengan gugus karboksilat yang terjadi pada

1571, 1553, 1503, 1488, dan 1411 cm-1

senyawa Pr(III)-suksinat. Hilangnya serapan

menunjukkan adanya gugus aromatik yang

pada 3405 cm-1 menunjukkan tidak ada

khas untuk ligan ini (9). Pada spektrum FTIR

vibrasi OH, yang mengindikasikan bahwa

(KBr) dari Pr(III)-4,7-difenil-1,10-fenantrolin

telah terjadi interaksi yang kuat antara ion


(Tabel

Pr(III) dengan gugus hidroksil dari suksinat. 99


ISSN 1411 - 3481

Data spektrum UV dalam metanol dari

hidroksil (-OH); dan serapan di daerah 1682

Pr(III)-suksinat

cm-1 menujukkan vibrasi ulur untuk gugus

adanya

(Tabel

puncak

1)

pada

menunjukkan

207

nm.

Pola

karbonil (C=O) (9). Spektrum FTIR (KBr)

spektrum ini menyerupai pola spektrum

senyawa

Pr(III)-nitrat

nunjukkan adanya serapan pada 3584 yang

heksahidrat,

yang

memiliki

Pr(III)-sitrat

(Tabel

2)

me-

menunjukkan adanya gugus hidroksil (-OH),

puncak pada 212 nm. Perubahan pada spektrum FTIR dari

cm-1 menunjukkan

serapan pada 2933

senyawa Pr(III)-suksinat dan ligan asam

adanya vibrasi ulur untuk C-H alifatik; dan

suksinat

serapan

mengindikasikan

terjadinya

di

daerah

interaksi yang kuat antara ion Pr(III) dengan

menujukkan

suksinat.

karbonil (C=O).

Di

sisi

lain,

pemeriksaan

Hasil

spektroskopi UV-Vis dari serapan Pr(III)-

vibrasi ini

cm-1

1645 ulur

yang

untuk

gugus

memperlihatkan

bahwa

tanda-tanda

interaksi ion Pr(III) dengan sitrat menyisakan

terbentuknya senyawa kompleks. Diduga

gugus OH dan C=O bebas. Munculnya

ikatan yang terbentuk adalah ikatan ionik

puncak pada 2933 cm-1 yang biasanya

antara ion positif dari Pr(III) dengan ion

berasal dari vibrasi ulur C-H alifatik pada

negatif dari ligan, dimana ikatan ini akan

spektrum IR Pr(III)-sitrat (tidak muncul pada

putus pada saat dilarutkan kembali dalam

spektrum IR dari ligan sitrat) menunjukkan

metanol. Hal ini terlihat pada spektrum UV-

adanya perubahan vibrasi C-H rantai utama

Vis, serapan yang muncul serupa dengan

akibat terjadinya peregangan oleh interaksi

serapan larutan Pr(III)-nitrat heksahidrat

kerangka sitrat dengan ion Pr(III). Akan

(Tabel 1).

tetapi, tidak berubahnya serapan UV-Vis

suksinat

tidak

memberikan

antara senyawa Pr(III)-sitrat dengan larutan 3.3.2 Senyawa Pr(III)-sitrat Ligan

trinatrium

sitrat

Pr(III)-nitrat dalam metanol tidak dapat merupakan

ligan pendonor okisgen dengan pKa 4,19 (8).

disimpulkan bahwa telah terbentuk ikatan kovalensi (ikatan kovalen koordinasi).

Reaksi ion Pr(III) dengan ligan sitrat tidak menghasilkan

perubahan

seperti

4.

KESIMPULAN

terbentuknya endapan atau kristal. Hasil reaksi berupa larutan hijau muda. dan data spektrum UV dalam metanol dari senyawa tersebut (Tabel 1) menunjukkan adanya puncak pada 217 nm. Pola spektrum ini menyerupai

pola

spektrum

Pr(III)-nitrat

heksahidrat yang memiliki puncak pada 212 nm.

Ion Pr(III) terbukti dapat berinteraksi secara

kuat

dengan

ligan-ligan

yang

memiliki atom pendonor nitrogen pada umumnya. Ligan pendonor nitrogen 1,4fenilendiamin,

yang

memiliki

kerangka

aromatik, memperlihatkan kecenderungan reaksi yang cepat. Ligan pendonor nitrogen dengan kerangka alifatik yang memiliki pKa

Pada spektrum FTIR (KBr) dari ligan sitrat (Tabel 2) terdapat serapan pada 3615 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus

>

10

menunjukkan

interaksi

yang

di-

pengaruhi oleh panjang rantai alifatik. Ion Pr(III) juga dapat berinteraksi dengan ligan 100


ISSN 1411 – 3481

pendonor oksigen seperti yang terlihat pada

from: URL:http://www.world-

interaksi dengan ligan suksinat namun tidak

nuclear.org/info/inf55.html.

dapat dibuktikan telah terbentuk senyawa

3. Zolle I. Technetium-99m pharma-

kompleks dengan ligan pendonor oksigen

ceuticals, preparation and quality control

tersebut.

in nuclear medicine. Berlin: Springer-

Dari semua senyawa yang terbentuk, senyawa Pr(III)-1,4-fenilendiamin merupa-

Verlag Publisher; 2006. 4. Venkatesh M, Usha C, Pillai MRA. 90Y

kan senyawa yang menunjukkan karakte-

and 105RH labelled preparations: potential

ristik dari senyawa kompleks, yang ditunjuk-

therapeutic agents. Teoksessa IAEA,

kan dengan adanya pergeseran serapan

Therapeutic Applications of

UV-Vis ke daerah sinar tampak (557 nm)

Radiopharmaceuticals. IAEA-TECDOC-

serta terbentuknya ikatan antara Pr dan

1228. Vienna: The IAEA; 2001. p. 84-9.

atom N pada ligan (bergesernya bilangan

5. Jalilian AR, Roeshanfarzad P, Akhlaghi

gelombang gugus aromatik dari 1497 cm

-1

-1

M, Sabet M, Dehghan MK, Pouladi M.

menjadi 1384 cm ). Selanjutnya diharap-

Preparation and biological evaluation of a

kan dapat terbentuk senyawa kompleks

[55Co]-2-acetylpyridine thiosemi-

turunan

carbazone. Scientia Pharmacetica

Pr(III)-1,4-fenilendiamin

yang

memiliki kestabilan yang lebih baik yang dapat

membentuk

senyawa

kompleks

2009;77:567–78. 6. Vimalnath KV, Das MK, Venkatesh M,

142

Ramamoorthy N. Production logistics and

radiofarmaka untuk terapi.

prospects of 142Pr and 143Pr for

Pr(III) yang berpotensi sebagai kandidat

radionuclide therapy (RNT) applications. 5.

Proceeding of 5th International

UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih

kepada

Kementrian

Negara

Riset

dan

Conference on Isotopes; 2005; Brussels, Belgium; 2005. p.103-8.

Teknologi atas beasiswa program magister

7. Bakht MK, Sadeghi M. Internal

penulis, Prof. Yana M. Syah (Program Studi

radiotherapy techniques using

Kimia ITB) atas diskusi dan pengukuran

radiolanthanide praseodimium-142: a

spektroskopi massa, Dr. Veinardi Suendo

review of production routes,

atas pengukuran spektroskopi FTIR, serta

brachytherapy, unsealed source therapy.

Drs. Duyeh Setiawan, MT atas diskusi

J Ann Nuc Med 2011; DOI

mengenai radioisotop praseodymium.

10.1007/s12149-011-0505-z. 8. Dissociation constant of organic acids

6.

DAFTAR PUSTAKA

1. Saha GB. Fundamentals of nuclear

and bases [Online]. [cited 2012 April 12]; Available from

pharmacy. New York: Springer-Verlag;

URL:http://www.zirchrom.com/organic.

2004.

html.

2. Hore-Lacy I. Radioisotope in medicine [Online]. [cited 2012 March 25]; Available

9. Silverstein RM, Webster FX, Kiemle DJ. Spectrometric identification of organic 101


ISSN 1411 - 3481

compounds. 7th ed. New York: John

Chemistry 2012;

Wiley and Sons Inc; 2005.

doi:10.1155/2012/767080:1-6.

10. Lawrance GA. Introduction to

12. Fricker SP. The therapeutic application

coordination chemistry. New South

of lanthanides. J Chem Soc Rev

Wales: John Wiley & Sons Ltd; 2010.

2006;35:524-33.

11.Singh M, Anant S. Synthesis and spectral characterization of praseodimium(III) complex with new amino acid-based azo dye. International Journal of Inorganic

102

INTERAKSI ION PRASEODIMIUM (III) DENGAN BERBAGAI LIGAN: STUDI AWAL PEMBENTUKAN KOMPLEKS 142 Pr(III) UNTUK KANDIDAT RADIOFARMAKA TERAPI *

Recommend Documents