Indonesia Chimica Acta, Vol. 2 No. 2, Desember 2009
Sintesis 4-Hidroksisinamamida dari Asam 4-Hidroksinanamat melalui Reaksi Esterifikasi dan Amonolisis
Firdaus, Nunuk Hariani S., and Abd. Karim Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Hasanuddin University, Jl. Perintis Kemerdekaan Km 10 Makassar 90245 Phone/Fax. : +62411586498, email:
[email protected]
Abstract. The 4-hydroxycinnamamide is a compound that has been isolated from the root bark of Kleinhovia hospita Linn. The compound show high toxicity to Artemia salina Leach (IC 180,53 µg) so it can be expected has cytostatic activity against P388 leukemic cells. However, the concentration of the compound in the root bark of K. hospita Linn is very low (about 1.6 ppm), and commercially the compound is not ready and has never been synthesized. Therefore, it is important to find out a synthesis method to used in prepare the compound for further examination, in particular its cytostatic activity. By this research, the 4-hydroxycinnamamide compound has been prepared from 4hydroxycinnamic acid via esterification reaction with excess ethanol and sulphate acid catalyst followed ammonolysis reaction with concentrated ammonia. The esterification stage gave ethyl 4hidroxycinnamate as white crystall with melting point 133-134oC and 34.9% yield, and the ammonolysis stage gave 4-hydroxycinnamamide as white crystall with merting point 140oC and 46.1% yield. Identification of the reaction product was carried out by FTIR and NMR spectroscopy methods. Keywords: 4-hydroxycinnamamide, 4-hydroxycinnamic acid, esterification, ammonolysis dan anti viral [5], scopoletin, dan beberapa senyawa dari kulit batang yang belum diketahui strukturnya namun bersifat toksik terhadap udang Artemia salina Leach (korelasi positif sebagai anti kanker) [6], yaitu turunan stilben dengan LC50 198,67 µg/mL, turunan asam karboksilat dengan LC50 128,99 µg/mL [7]; dua senyawa fenilpropanoid bentuk ester dengan LC50 86,62 dan 29,14 µg/mL, triterpenoid asam karboksilat dengan LC50 42,97 µg/mL, dan golongan alkaloid dengan LC50 5,07 µg/mL [8]. Ilyas [9] berhasil mengisolasi senyawa 4hidroksisinamamida dari kulit akar K. hospita Linn. Senyawa ini memperlihatkan aktivitas yang cukup tinggi terhadap udang A. salina (180,53 µg/ml) sehingga dapat diduga potensil bersifat anti tumor. Meskipun demikian, kulit akar K. hospita Linn hanya mengandung ± 1,6 ppm senyawa 4-hidroksisinamamida, dan berdasarkan penelusuran yang penulis lakukan ternyata senyawa tersebut tidak tersedia di pasaran dan belum pernah disintesis. Oleh karena itu, perlu adanya suatu metode sintesis untuk memproduksi senyawa tersebut sehingga dapat dilakukan beberapa jenis pengujian lebih
PENDAHULUAN Penelitian kimiawi tumbuhan sebagai sumber metabolit sekunder adalah salah satu alternatif yang dapat menjawab dan memecahkan permasalahan kesehatan [1]. Penelitian ini didasarkan pada penyelidikan etnobotani yang didukung sifat farmakologi dan potensi kimia tumbuhan. Suatu hasil survei etnobotani memperlihatkan bahwa salah satu tumbuhan yang potensial adalah tumbuhan tropika Indonesia yang dikenal dengan nama kayu katimahar. Tumbuhan tersebut banyak ditemukan di daerah Sulawesi Selatan dengan nama daerah paliasa (Makassar) atau aju pali (Bugis) [2], dan nama latinnya Kleinhovia hospita Linn (famili Sterculiaceae). Daun K. hospita digunakan untuk pengobatan penyakit hati, penyakit kuning, dan hepatitis yang didukung dengan sifat farmakologis sebagai anti radang hati [3]. Potensi kimia K. hospita terlihat dari metabolit sekunder yang telah diisolasi dari tumbuhan tersebut, di antaranya adalah kaemferol dan quercetin yang diperoleh dari daun [4] dengan aktivitas anti inflamasi 37
Firdaus, et al.
lanjut, terutama aktivitasnya terhadap sel tumor leukemia P388. METODE PENELITIAN Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah asam 4-hidroksisinamat p.a (Aldrich), larutan amoniak 32% p.a (Merck), etanol absolut p.a (Merck), asam sulfat pekat p.a (Merck), kloroform p.a (Merck), benzena p.a (Merck), n-heksana p.a (Merck), pelat KLT (Merck), natrium sulfat anhidrat (Merck), asam klorida pekat (Merck), natrium bikarbonat p.a (Merck), pipa kapiler, dan akuades. Peralatan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan refluks, Deans Stark trap, heating mantle magnetic stirrer, rotary evaporator, kolom kromatografi, lampu UV, spektrofotometer FTIR merek Simadzu di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM Yogyakarta, spektrometer NMR merek (JEOL JNM-MY60) di LIPI Serpong Banten, dan peralatan lain yang lazim digunakan dalam laboratorium kimia organik. Prosedur Kerja Sintesis etil 4-hidroksisinamat Sebanyak 0,50 g (3,0 mmol) asam 4hidroksisinamat dimasukkan ke dalam labu alas bulat leher tiga, ditambah 0,5 mL H2SO4, 5,5 mL etanol, dan 30 mL benzena. Campuran direfluks dalam alat Dean Stark trap pada suhu 64,5oC selama 12 jam, kemudian didinginkan sampai suhu kamar dan lapisan airnya dipisahkan. Lapisan organik dipindahkan ke dalam corong pisah, dinetralkan dengan larutan K2CO3, dicuci dengan air, dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat, kemudian dievaporasi sampai kering. Padatan yang diperoleh direkristalisasi dari pelarut benzena-heksan (1:2) sampai diperoleh kristal murni berwarna putih dengan tl. 133-134oC dengan rendemen 0,2010 g (34,89%). Kristal murni selanjutnya dianalisis dengan spektrofotometer FTIR dan Spektrometer NMR. Amonolisis etil 4-hidroksisinamat Sebanyak 0,3024 g etil 4-hidroksisinamat dimasukkan ke dalam labu alas bulat leher tiga, ditambah 30 mL aseton kering, diaduk dan
didinginkan sampai suhu 0-5oC. Larutan dingin tersebut ditambah 0,75 mL larutan dingin amoniak 32% secara bertahap selama 30 menit (suhu dijaga di bawah 5oC). Pengadukan pada suhu 0-5oC dilakukan selama 6-7 jam, kemudian dilanjutkan pada suhu kamar selama 1 jam. Campuran hasil reaksi dinetralkan dengan HCl encer lalu diekstraksi dengan kloroform 2 x 30 mL. Lapisan organik dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat lalu dievaporasi sampai kering. Padatan direkristalisasi dengan menggunakan kloroform-heksan sehingga diperoleh kristal berwarna putih dengan tl. 140oC sebanyak 0,1128 g (rendemen 46,1%). HASIL DAN PEMBAHASAN A. Sintesis 4Hidroksisinamamida Melalui Reaksi Esterikasi dan Amidasi Pada umumnya, reaksi esterifikasi adalah reaksi kesetimbangan yang melibatkan air sehingga perlu adanya upaya untuk memindahkan air dari campuran reaksi sesaat setelah terbentuk. Pada reaksi esterifikasi asam 4-hidroksisinamat yang telah dilakukan, pemindahan air dari sistem reaksi dilakukan dengan metode distilasi azeotropik dengan benzena menggunakan Dean Stark trap. Campuran azeotrop air-benzena menguap pada suhu 64oC, dan pembentukan air berhenti setelah 12 jam refluks dilakukan. Hal ini mengindikasikan bahwa reaksi telah selesai. Dari campuran hasil reaksi ini berhasil diisolasi senyawa murni berupa kristal putih dengan titik leleh 133-134oC dan rendamen 34,6 %. Spektrum hasil analisis produk dengan spektrofotometer FTIR (Gambar 1) memperlihatkan adanya serapan kuat pada 1680,00 cm-1 yang berasal dari karbonil ester terkonjugasi. Serapan kuat pada 1452,40 dan sekitar 1370,0 cm-1 masing-masing berasal dari gugus metilen dan metil. Keberadaan gugus olefin ditandai dengan serapan pada 1631,78 cm-1. Keberadaan serapan pada 1598,99 dan 1516,05 cm-1 bersesuaian dengan gugus aromatis, dan gugus fenol ditunjukkan dengan serapan pada 3385,07 cm-1.
38
Indonesia Chimica Acta, Vol. 2 No. 2, Desember 2009
Gambar 1 Spektrum IR produk esterifikasi asam 4-hidroksisinamat Spektrum 1H-NMR produk esterifikasi NMR senyawa asam 4-hidroksisinamat sebagai tidak memperlihatkan lagi adanya puncak pada senyawa induk. Puncak lain yang bersesuaian dengan senyawa target adalah puncak doublet daerah di atas δ 10. Hal ini mendukung telah terjadinya reaksi konversi asam. Keberadaan pada δ 7.6436 ppm (J 15,9 Hz) dan δ 6,3027 puncak triplet di dekat δ 1,3367 dan puncak ppm (J 15,9 Hz) yang masing-masing berasal dari proton olefin posisi β dan α, serta puncak tetraplet di dekat δ 4,2700 ppm yang masingmasing berasal dari proton gugus metil dan doublet pada δ 7,4236 ppm (J 8,6 Hz) dan δ proton gugus metilen menunjukkan bahwa 6,8589 ppm (J 8,6 Hz) berasal dari proton gugus aromatis fenol posisi meta dan orto. konversi tersebut menghasilkan ester. Puncak ini tidak akan ditemukan dalam spektrum 1H-
Gambar 2 Spektrum 1H-HNR produk esterifikasi asam 4-hidroksisinamat
39
Firdaus, et al.
Gambar 3 Spektrum 13C-NMR produk esterifikasi asam 4-hidroksisinamat Terbentuknya ester juga didukung oleh amoniak pada suhu 0-5oC selama 8 jam. Reaksi 13 data spektrum C-NMR (Gambar 3) produk ini memberikan 0,1128 g kristal berwana putih tersebut dengan adanya puncak pada (rendemen sebesar 46,1%) dengan tl. 140oC. pergeseran δ 51,9435 dan 14,5056 ppm yang Upaya untuk meningkatkan rendemen reaksi mana puncak ini masing-masing berasal dari melalui penggunaan larutan amoniak yang karbon metilen dan metil. Puncak yang lain berlebih juga telah dilakukan. Akan tetapi berasal dari karbonil (δ 168,3874), C-OH (δ dengan cara tersebut rendemen reaksi tetap 158,0956 ppm), karbon-β gugus ester (δ hanya berkisar 40,0%. 145,0376 ppm), C-orto (130,2055 ppm), Cterminal fenil (δ 127,2486 ppm), dan C-meta (115,6882 ppm). Berdasarkan spektrum FTIR, 1H-NMR dan 13C-NMR produk reaksi esterifikasi asam 4-hidroksisinnamat dengan etanol dan katalis Gambar 4 Struktur senyawa etil-4asam sulfat pekat dapat disimpulkan bahwa hidroksisinnamat produk tersebut adalah ester etil 4Analisis dengan spektrofotometer FTIR hidroksisinamat dengan struktur senyawa terhadap produk amonolisis ester etil-4seperti dalam Gambar 4. hidroksisinnamat memberikan spektrum seperti Reaksi sintesis 4-hidroksinnamida dari yang dipaparkan dalam Gambar 5. ester etil-4-hidroksisinnamat dengan amoniak telah dilakukan melalui pengadukan dengan
40
Indonesia Chimica Acta, Vol. 2 No. 2, Desember 2009
Gambar 5 Spektrum IR produk amolisis etil 4-hidroksisinamat cm-1 menyatakan bahwa olefin tersebut berada Keberadaan serapan kuat pada 1685,79 dalam konformasi trans. cm-1 di dalam Gambar 5 menyatakan bahwa Puncak doublet pada δ 7,6411 (J 15,9 Hz) senyawa mengandung gugus karbonil yang dan 6,3046 ppm (J 15,9 Hz) yang terdapat berasal dari amida. Hal ini diperkuat dengan dalam Gambar 6 masing-masing berasal dari adanya serapan pada daerah 3379,29 cm-1 yang proton α,β-olefin, dan puncak doublet pada disebabkan oleh vibrasi rentangan N-H. 7,4309 (J 8,6 Hz) dan 6,8516 ppm (J 8,6 Hz) Serapan gugus NH2 pada daerah tersebut masing-masing berasal dari proton meta dan overlap dengan seranpan O-H gugus fenol orto gugus fenol. Puncak singlet pada δ 5,4581 sehingga profilnya tidak jelas sebagai serapan ppm berasal dari gugus proton OH fenol. Satu rangkap. Serapan lain yang mengindikasikan puncak pada δ 1,6496 ppm diduga dari proton keberada-an gugus –CONH2 dalam senyawa air. tersebut adalah puncak 1585,47 dan 1328,95 -1 Puncak-puncak pada spektrum 13C-NMR cm yang masing-masing berasal dari bengokakan N-H dan rentangan C-N. Serapan (Gambar 7) juga bersesuaian dengan struktur 4lain yang bersesuaian dengan gugus-gugus hidroksisinamamida. Puncak pada δ 168,1786 yang terdapat dalam senyawa 4ppm berasal dari C=O, sedangkan puncak pada hidroksisinamamida adalah serapan dengan δ 157,8676; 130,1779; 127,4118; dan intensitas sedang pada 1598,99 dan 1514,12 116,0612 ppm masing-masing berasal dari Ccm-1 yang berasal dari C=C aromatik, dan OH, C-meta, C-para, dan C-orto gugus fenol. Puncak dari C-α dan C-β gugus amida masingserapan pada 1631,78 cm-1 yang berasal dari masing muncul pada δ 144,8192 dan 115,4030 ikatan C=C posisi α,β. Serapan pada 985,62 ppm.
41
Firdaus, et al.
Gambar 6 Spektrum 1H-NMR produk sintesis 4-hidroksisinamamida dari asam 4hidroksisinamamida melalui esterifikasi dan amidasi
Gambar 7 Spektrum 13C-NMR produk sintesis 4-hidroksisinamamida dari asam 4hidroksisinamamida melalui esterifikasi dan amidasi Berdasarkan data analisis spektroskopi Senyawa 4-hidroksisinamida dapat produk yang diperoleh di atas maka dapat disintesis dari asam 4-hidroksisinamat melalui disimpulkan bahwa senyawa tersebut adalah 4reaksi esterifikasi dengan etanol dan katalis hidroksisinamamida dengan struktur seperti asam sulfat pekat menghasilkan etil 4yang dipaparkan dalam Gambar 8. hidroksisinamat yang berupa kristal putih dengan tl. 133-134oC dan rendemen 34,89%, dilanjutkan dengan amonolisi dengan amoniak pekat menghasilkan 4-hidroksisinamida berupa kristal putih dengan tl. 140oC dan rendemen 46,1%. DAFTAR PUSTAKA Gambar 8 Struktur senyawa 41. Ersam, T., 2004, Keunggulan Biodiversitas hidroksisinnamamida hasil sintesis Hutan Tropika Indonesia dalam KESIMPULAN Merekayasa Model Molekul Alami. 42
Indonesia Chimica Acta, Vol. 2 No. 2, Desember 2009
2.
3.
4.
5.
6. Anderson, J.E., Goetz, C.M., and McLaughlin, J. L., 1990, A Blind Comparison of Simple Bench-top Bioassays and Human Tumour Cell Cytotoxicities as Antitumor Prescreen, J. Phytochemical analysis, 6:107 - 111. 7. Dini, I. 2005. Penelusuran Metabolit Sekunder Ekstrak Kulit Batang Tumbuhan Paliasa (Kleinhovia hospita Linn.) dan Bioaktivitasnya terhadap Artemia salina Leach., Tesis tidak dipublikasikan, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar. 8. Ulfa, M. 2006. Isolasi, Karakterisasi, dan Uji Bioaktivitas Metabolit Sekunder Ekstrak Kulit Batang Tumbuhan Paliasa (Kleinhovia hospita L.), Tesis tidak diterbitkan, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar. 9. Ilyas, A., 2008, Isolasi dan Idenfikasi Metabolit Sekunder dari Ekstrat Etilasetat Kulit Akar Tumbuhan Kleinhovia hospita Linn. (Paliasa) dan Uji Toksitasnya Terhadap Artemia salina Leach, Tesis, non-publikasi, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar.
Makalah disajikan dalam Seminar Nasional Kimia VI, Jurusan Kimia FMIPA ITS, Surabaya. Heyne, K., 1987, Tumbuhan Berguna Indonesia, Jilid 3, Departemen Kehutanan, Jakarta. Raflizar, Adimunca, C., dan Tuminah, S., 2006, Dekok Daun Paliasa (Kleinhovia hospita Linn.) sebagai Obat Radang Hati Akut, Cermin Dunia Kedokteran 50:10– 14. Latiff. 1997; dalam Hanum, I.F. and van der Maesen, L.J.G. 2007, Plant Resources of South-East Asia No. 11. Auxiliary Plants, LIPI Press, Jakarta (Online), (http://www.worldagroforestrycentre.org/s ea/products/afdbases/af/asp/SpeciesInfo.as p?SpID=18130, diakses 29 oktober 2007). Lyu, Berenguer, B., Trabadela, C., Sánchez-Fidalgo, S., Quílez, A., Miño, P., De la Puerta, R. and Martín-Calero, M.J., 2005, The Aerial Parts Of Guazuma Ulmifolia Lam. Protect Against NSAIDInduced Gastric Lesions. Journal of Ethnopharmacology, 114(2):153-160.
43
