SINTESIS DAN UJI TOKSISITAS SENYAWA ANALOG KURKUMIN DARI SIKLOPENTANON DENGAN TURUNAN BENZALDEHID Nabilla Sonia Sahara1, Yum Eryanti2, Jasril2 1
Mahasiswa Program S1 Kimia FMIPA-Universitas Riau 2 Dosen Jurusan Kimia FMIPA-Universitas Riau Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Bina Widya Pekanbaru, 28293, Indonesia
[email protected] ABSTRACT The analogues compound of curcumin were reported to have many biological activities such as antioxidant, anti-inflammatory, anticancer, antiviral, antidiabetic, anticarcinogenic and antibacterial. Curcumin analog of (2E,5E)-2,5-bis(2methoxybenzylidene)cyclopentanone (NK) has been successfully synthesized with yields 71,85%. The compound was resulted by aldol condensation reaction between cyclopentanone and benzylidene derivates under microwave irradiation using NaOH 8% as catalyst. The compound of curcumin analog structure was characterized based on the interpretation of spectroscopy UV, IR, 1H-NMR and MS. The compound was screened for toxicity activities against larvae of Artemia salina Leach through Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) method and its LC50 was 2996,4015 µg/mL as nontoxic compound. Keywords: curcumin, microwave irradiation, Brine Shrimp Lethality Test ABSTRAK Senyawa kurkumin dilaporkan memiliki berbagai aktivitas biologis, seperti antioksidan, anti-inflamasi, antikanker, antivirus, antidiabetes, antikarsinogenik dan antibakteri. Analog kurkumin (2E,5E)-2,5-bis(2-metoksibenzilidin) siklopentanon (NK) telah berhasil disintesis dengan rendemen 71,85%. Senyawa dihasilkan melalui reaksi kondensasi aldol antara siklopentanon dan turunan benzaldehid dibawah iradiasi gelombang mikro menggunakan NaOH 8% sebaga katalis. Struktur senyawa analog kurkumin dikarakterisasi berdasarkan interpretasi data spektroskopi UV, IR, 1H-NMR dan MS. Senyawa hasil sintesis di uji toksisitasnya terhadap larva Artemia salina Leach melalui metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) dan menunjukkan aktivitas dengan nilai LC50 yaitu 2996,4015 µg/mL yang bersifat tidak toksik. Kata kunci: kurkumin, iradiasi gelombang mikro, Brine Shrimp Lethality Test
1
PENDAHULUAN Kurkumin merupakan komponen aktif dan pemberi pigmen kuning (Lu et al., 2015) pada ramuan tradisional Curcuma longa L. dan telah digunakan selama berabad-abad di seluruh Asia sebagai bahan tambahan makanan, kosmetik dan ramuan obat tradisional (Yin et al., 2013). Kurkumin tidak bersifat toksik yang ditunjukkan pada berbagai aktivitas biologis sebagai antioksidan, anti-inflamasi (Ikawati et al., 2014), antikarsinogenik (Srinivasan & Steffi, 2014), antidiabetes (Najafian, 2015), anti-Alzheimer (Yao & Xue, 2014), antivirus (Yin et al., 2013), antibakteri, antijamur, antialergi (Kurup & Barrios, 2008) dan antikanker (Samaan et al., 2014). Kurkumin merupakan senyawa fenolik yang bermanfaat bagi manusia, namun jumlah kurkumin di alam relatif sedikit yaitu sekitar 3-5% (Stankovic, 2004). Senyawa hasil metode isolasi relatif sedikit dan struktur yang dihasilkan tidak bervariasi sehingga bioaktivitasnya terbatas. Oleh karena itu, melalui sintesis diharapkan dapat menjadi solusi untuk pemecahan masalah tersebut. Metode sintesis dapat dilakukan dengan metode konvensional seperti metode stirrer dan metode refluks, namun waktu reaksi yang dibutuhkan relatif lama dan jumlah rendemen yang dihasilkan sedikit sehingga perlu disintesis dengan metode lain agar hasil dari sintesis lebih baik dibandingkan metode konvensional. Salah satu metode sintesis analog kurkumin adalah menggunakan reaksi kondensasi aldol yaitu mereaksikan keton siklopentanon dan aldehid aromatik yaitu 2-
metoksibenzaldehid. Sintesis dilakukan dengan iradiasi gelombang mikro menggunakan katalis basa natrium hidroksida (NaOH). Adanya variasi keton dan aldehid ini semakin memperkaya senyawa kurkumin dan bioaktivitas yang dihasilkan. Maka dilakukan sintesis kimia untuk mengetahui kemampuan lain dari senyawa kurkumin jenis ini sehingga diperoleh aktivitas baru dengan struktur yang lebih variasi serta dapat di uji toksisitasnya dengan metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT). METODE PENELITIAN a. Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah oven microwave (Samsung ME109F), lampu UV (Camag 254 dan 366 nm), pipet mikro, alat penentu titik leleh Fisher Johns (SMP 11-Stuart ), spektrofotometer UV-Visible (Genesys 10S UV-VIS v4.002 2L9N175013), HPLC (Shimadzu LC Solution), IR (FTIR Shimadzu, IR Prestige-21), 1H-NMR (Agilent 500 MHz), MS (Waters LCT Premier XE) di Institut Teknologi Bandung (ITB), Bandung. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 2-metoksibenzaldehid (Merck), natrium hidroksida (NaOH) (Merck), metanol, siklopentanon (Sigma-Aldrich), asam klorida (HCl) (Merck), kloroform, etanol absolut, telur udang (Artemia salina Leach), air laut, dimetilsulfoksida (DMSO) dan pelarut-pelarut organik yang umum digunakan.
2
Kemudian dari larutan induk dibuat konsentrasi 1000 g/mL, 100 g/mL, 10 g/mL dengan cara pengenceran bertingkat. Sampel dipipet sebanyak 0,5 mL kedalam tiga tabung reaksi uji, lalu pelarut diuapkan hingga mengering. Masing-masing tabung reaksi ditambahkan 50 L DMSO dan air laut ditambahkan hingga mencapai batas kalibrasi. Larva udang Artemia salina Leach dimasukkan sebanyak 10 ekor larva udang dan tingkat toksisitas diukur dengan cara menghitung jumlah larva yang masih hidup selama 24 jam. Data yang diperoleh dihitung nilai LC50 dengan metode kurva menggunakan tabel analisis probit.
b. Prosedur Penelitian 1. Sintesis Senyawa Sebanyak (5 mmol) siklopentanon dimasukkan ke dalam Erlenmeyer yang telah berisi (10 mmol) 2-metoksibenzaldehid dan 5 mL etanol absolut yang kemudian ditambahkan 5 mL NaOH 8%. Campuran diiradiasi menggunakan gelombang mikro dengan daya 180 Watt selama 1-3 menit. Reaksi dipantau dengan uji KLT. Setelah reaksi selesai, campuran ditambahkan 15 mL akuades dingin dan dinetralkan dengan HCl 1N. Endapan yang terbentuk disaring dengan corong Buchner dan dicuci dengan n-heksana dingin kemudian divakum hingga kering. Senyawa direkristalisasi menggunakan etil asetat menghasilkan senyawa NK.
HASIL DAN PEMBAHASAN a. Sintesis analog kurkumin Sintesis senyawa analog kurkumin menggunakan katalis NaOH 8% dan pelarut etanol absolut dibawah iradiasi gelombang mikro. Skema sintesis analog kurkumin dapat dilihat pada Gambar 1.
2. Uji toksisitas Sebanyak 20 mg sampel dilarutkan dalam 2 mL CHCl3 (larutan induk dengan konsentrasi 10.000 g/mL).
OCH3 O
O H
2
+
NaOH
3'
H2O
4'
O
OCH3 2' 1' 7' 6'
7"
3
4
5'
OCH3 2" 1" 3"
6"
4" 5"
Gambar 1. Skema reaksi sintesis analog kurkumin Tabel 1. Sifat fisik senyawa analog kurkumin Kode Senyawa
Rumus Molekul
Berat Molekul
Rendemen (%)
Bentuk
Warna
Titik leleh ( C)
NK
C21H20O3
320,1481
71,85
Kristal
Kuning
167-168
Senyawa analog kurkumin yang dihasilkan yaitu (2E,5E)-2,5-bis(2-
metoksibenzilidin)siklopentanon (NK) dengan rendemen 71,85%. Uji 3
kemurnian dengan KLT menggunakan eluen dan perbandingan eluen yang berbeda yang menunjukkan satu noda, uji kemurnian dengan titik leleh dengan selisih range 1 C yaitu 167-168 C dan analisis dengan HPLC yang menunjukkan satu puncak dominan pada tR = 23,1 menit. Spektrun UV senyawa analog kurkumin memperlihatkan adanya serapan maksimum pada 208 nm dan 383 nm yang menunjukkan adanya ikatan rangkap terkonjugasi. Spektrum IR senyawa analog kurkumin NK memperlihatkan adanya
serapan pada bilangan gelombang 2833 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus C-H alifatik. Gugus C-H aromatik diperlihatkan pada serapan bilangan gelombang 3045 cm-1. Gugus C=C aromatik diperlihatkan pada serapan bilangan gelombang 1471 cm-1. Gugus C=C alkena diperlihatkan pada serapan bilangan gelombang 1676 cm-1. Pada serapan bilangan gelombang 1168 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-O eter. Senyawa analog kurkumin NK juga menunjukkan adanya gugus C=O pada serapan bilangan gelombang 1602 cm-1.
Tabel 2. Interpretasi data spektrum 1H-NMR senyawa NK Nomor atom
H (ppm)
1
-
2 dan 5
-
3 dan 4
3,03 (s, 4H)
1'/1'' 2'/2'' 3'/3'' 4'/4'' 5'/5'' 6'/6'' 7'/7'' 2'/2'' -OCH3
6,95 (d, 2H, J= 8.5 Hz) 7,36 (dt, 2H, J1= 8,5 Hz, J2= 1 Hz) 7,01 (t, 2H, J= 7,5 Hz) 7,54 (d, 2H, J= 8 Hz) 8,01 (s, 2H) 3,9 (s, 6H)
Spektrum 1H-NMR senyawa NK menunjukkan adanya pergeseran kimia 8,01 ppm menunjukkan proton pada beta dengan puncak singlet dengan integritas 2 atom H. Pergeseran kimia pada 3,03 ppm (4H) menunjukkan adanya proton pada cincin siklopentanon (-CH2-CH2-) dengan puncak singlet. Pergeseran kimia pada 3,90 ppm menunjukkan proton dari –OCH3 yang terikat pada C-2’/2” dengan puncak berbentuk singlet. Pergeseran kimia pada 6,95 ppm (2H) menunjukkan adanya
proton pada C-3’/3” dengan puncak doublet. Interpetasi data spektrum 1HNMR senyawa NK dapat dilihat pada Tabel 2. Spektrum MS senyawa NK yang dihitung sebagai C21H20O3 menunjukkan puncak ion molekul pada [M+H]+ m/z 321,1481 dan massa terukur 321,1491, selisih massa 0,001. Selisih massa yang sangat kecil dapat memperkuat kesimpulan bahwa senyawa yang disintesis telah murni.
4
b. Uji toksisitas Hasil uji toksisitas dari senyawa analog kurkumin NK pada konsentrasi 1000, 100 dan 10 µg/mL terhadap larva udang Artemia salina Leach yang dianalisis dengan metode analisis probit tingkat potensi toksisitas NK dengan nilai LC50 sebesar 2996,4015 ppm. Pada penelitian ini senyawa analog kurkumin NK memiliki sustituen metoksi yang terletak pada posisi orto nilai LC50 yang besar dikarenakan pada senyawa NK letak gugus metoksinya berdekatan sehingga halangan steriknya lebih besar dan sulit mencapai sistem karbonil. Pada metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT), suatu zat dikatakan aktif atau toksik bila nilai LC50 < 1000 ppm untuk ekstrak dan < 200 ppm untuk suatu senyawa murni. Berdasarkan nilai LC50 hasil uji toksisitas senyawa analog kurkumin NK dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut tidak bersifat toksik. KESIMPULAN Senyawa analog kurkumin NK dapat disintesis melalui reaksi kondensasi aldol dari siklopentanon dengan turunan benzaldehid menggunakan katalis basa NaOH 8% dengan rendemen 71,85%. Hasil uji toksisitas senyawa dengan nilai LC50 > 200 ppm, hal tersebut menunjukkan senyawa analog kurkumin tidak bersifat toksik. DAFTAR PUSTAKA Ikawati, Z., Yuniarti, N. & Margono, S.A. 2014. Acute Toxicity and Suppressive Effects of a Curcumin Analogue Gamavuton-0 (GVT-0) on CFA-Induced Arthritis in Rats.
Journal of Applied Pharmaceutical Science. 4(11): 019-023. Kurup, V.P. & Barrios, C.S. 2008. Immunomodulatory Effects of Curcumin in Allergy. Molecular Nutrition & Food Research. 52(9): 1031-1039. Lu, W., Jiang, J.P., Hu, J., Wang, J. & Zheng, M.Z. 2015. Curcumin Protects Against Lipopolysaccharide-induced Vasoconstriction Dysfunction via Inhibition of Thrombospondin-1 and Transforming Growth Factorβ1. Experimental and Therapeutic Medicine. 9(2): 377-383. Najafian, M. 2015. The Effects of Curcumin on Alpha Amylase in Diabetics Rats. Zahedan Journal of Research in Medical Sciences. 15: 30-35. Samaan, N., Zhong, Q., Fernandez, J., Chen, G., Hussain, A. M., Zheng, S., Wang, G. & Chen, Q.H. 2014. Design, Synthesis, and Evaluation of Novel Heteroaromatic Analogs of Curcumin as Anti-Cancer Agents. European Journal of Medicinal Chemistry. 75: 123-131. Srinivasan, M. & Steffi, P.F. 2014. Curcumin, A Potent Anticarcinogenic Polyphenol–A Review. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research. 7(3): 1-8. Stankovic, I. 2004. Curcumin. Chemical and Technical Assessment (CTA) FAO. 61st JECFA. p1-8. 5
Yao, E. C. & Xue, L. 2014. Therapeutic Effects of Curcumin on Alzheimer’s Disease. Advances in Alzheimer's Disease. 3(4): 145159.
Yin, S., Zheng, X., Yao, X., Wang, Y. & Liao, D. 2013. Synthesis and Anticancer Activity of MonoCarbonyl Analogues of Curcumin. Journal of Cancer Therapy. (4): 113-123.
6
7
