SRI ATUN JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA, FMIPA, UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2010
Kimia Organik Bahan Alam ?
Makhluk Hidup/ Organisme (Hewan; Tumbuhan, Mikrorganisme yang hidup di darat, laut, dan udara ) Proses metabolisme
Metabolit Primer
Metabolit Sekunder
(Karbohidrat; lemak, protein, asam nukleat), merupakan molekul dengan BM tinggi, struktur sama utk setiap organisme, dan digunakan sbg penghasil energi/ kelangsungan hidup organisme
(golongan senyawa dengan struktur bervariasi dan khas untuk setiap organisme, BM relatif kecil, ditemukan dalam jumlah minor, berfungsi untuk pertahanan diri organisme, melawan penyakit, pertumbuhan, atau hormon
Banyak dipelajari di bidang Biokimia
Bidang Kimia organik bahan alam
Peran Ekologis senyawa bahan alam: Melindungi tumbuhan dari serangan herbivora dan infeksi mikroba Penarik serangga atau hewan penyerbuk dan penebar biji Agen alelopati yg berperan dlm kompetisi antar spesies tumbuhan.
EKSPLORASI SENYAWA KIMIA ORGANIK BAHAN ALAM
Tumbuhan transgenik
Penentuan struktur
Spektroskopi
Bioteknologi
Bahan tumbuhan (daun; bunga, akar, kulit batang)
Proses isolasi
Senyawa murni
Modifikasi struktur
Bioassay Kultur jaringan Modifikasi Prekursor Senyawa Baru
(antioksidan; antikanker; antimalaria; antihepatotoksik; anti-HIV, dll
Beberapa penemuan obat dari senyawa alam H3C CH3 H3C O
O
O
OH
CH3
O
H3C O
O
NH
O
H
O
O O
OH
H
O
O
NH
OH
H
O
O
CH3
O
O
O
O
O
OH
H
O
CH3
O
O
O
Taxol (Taxus brevifolia) Obat kanker HO
Taxotere (derivat taxol) obat kanker
H O
OH
H N
H
H S
HO OH OH
H
H
OH
Balanokarpol (Hopea) anti-HIV
O
N O
CH3 CH3
COOH
Penicillin G (Penicillium notatum) sbg antibiotik ditemukan th 1928 oleh Alexander fleming
Tahapan penelitian bahan alam 1. Tahap seleksi tumbuhan • Tumbuhan yang masih jarang diteliti • Seleksi pendekatan kemotaksonomi (keanekaragaman struktur senyawa dari kelompok tumbuhan tertentu) • Seleksi secara etnofarmakologi (penggunaan atas dasar informasi secara turun-temurun)
2.Tahap isolasi dan pemurnian (sampel sebanyak 5-10 Kg) 3. Elusidasi struktur molekul •spektroskopi (UV), (IR), ('H NMR; 13C NMR ID dan 2D); ( MS ) 4. Uji aktivitas (antioksidan; antikanker, dll)
POTENSI KEKAYAAN ALAM INDONESIA HUTAN TROPIKA INDONESIA
Temulawak
Pegagan
Kunyit
Meniran
Mengkudu
Pulai
Metode isolasi senyawa bahan alam ?
CARA PENELITIAN Jaringan tumbuhan (daun, bunga, kulit batang, akar, dll)
Ekstraksi dengan metanol pada suhu kamar
EKSTRAK
Partisi : Heksan; kloroform; etil asetat; butanol
Ekstrak hasil partisi (heksan; kloroform; etil asetat; butanol) Fraksinasi (KVC)
Fraksi A
Fraksi B
Fraksi C
Fraksi D
Pemurnian Pemisahan & pemurnian
Uji aktivitas SENYAWA MURNI S-1, S-2, … dst
SENYAWA AKTIF
Uji kemurnian, elusidasi struktur, data spektroskopi (UV, FT-IR, NMR, MS)
STRUKTUR MOLEKUL
Ekstraksi
Partisi
Kromatografi gravitasi
Kromatotron (centrifugal chromatography)
Kromatogram Hasil Pemisahan Senyawa Alam Secara Kromatografi 1 4
2
5
3
Uji kemurnian
Tahap elusidasi struktur
Penggunaan Metode spektroskopi dalam identifikasi struktur molekul HO
12
OH 10
8
7 1 2 4
OH
Analisis Data 1H NMR satu dimensi dari Resveratrol R
H
R
R
C R OH
C H
HO
OH
Analisis data spektrum 13C NMR resveratrol 14 karbon (3 karbon oksiaril, 9 karbon metin, dan 2 karbon kuarterner)
Hasil analisis data spektroskopi dari resveratrol R
R
HO
12
OH 10
HO
OH
8
7 1
OH
2
H
R C
R
4
OH
C H
Resveratrol
IDENTIFIKASI STRUKTUR SECARA SPEKTROSKOPI HO HO
OH
HO H H
H OH
H
Spektrum UV dan IR
HO H
OH
H HO
HO
FAB-MS [M+] 680 (C42H32O9)
HO
Spektrum
13C HO
OH
HO H H
H OH
H HO H
OH
H
HO
HO
C-aromatik (27) C-oksiaril (9) C-alifatik (6)
Spektrum 1H NMR R
R
R
R
OH
R R
OH
HO
R OH
HO
Proton pada C-alifatik
R HO
R
OH
OH
HO HO
OH
HO H H
H OH
H HO H
OH
H HO
HO
Spektrum HMQC (H→C satu ikatan) H-7b)
HO HO
OH
HO H H
H OH
H
C-7b
HO H
OH
H HO
HO
Spektrum (1H-1H) COSY NMR
HO
8b
HO
OH
HO 7c
H H
8b
HO H
H HO
7c
H
HO
OH
H OH
Spektrum HMBC (korelasi H→C 2/3 ikatan) HO HO
OH
HO H H
H OH
H HO H
OH
H HO
HO
Beberapa hasil korelasi dari spektrum NMR dua dimensi OH
OH 4c
4c 5b
HO
C1
3a
HO
6b
1c
A1 H
2b
9c
A1
H
OH
9a
H
8a
12a
HMBC
HO
5b
A2
14c
A1
1a
H
7a
H 7c
H
14b
7b
12a
10c
OH
HO 10a
H
8c
8b
C2
9c
H 2b
B2
10b
12b
A2 9a
8a
HO
H HO
NOESY
9a
8a
COSY
OH
1c
HO
H
14b
10c
12c
OH
B2 12b
HO
C1 6b
B1
3a
10b
H
4c
C2
9c
12c
8c
H H 7c 7b 8b
10a
HO OH
1c
OH
HO
HO
6b
H 7a
12b
A2
OH 14c
1a
OH
10c
B2
10b
C1
B1
HO
12c
2b
14b
7b
10a
C2
H
8b
H
12a
8c
7c
H
7a
HO
H
5b
3a
14c
B1 1a
HO
OH
HO
OH
Tabel 1. Beberapa Spesies Tumbuhan Famili Dipterocarpaceae dan Kandungan Kimianya Nama spesies
Asal tumbuhan
Peneliti
Senyawa kimia yang ditemukan
V. rassak
Bogor, Indonesia
Tanaka (2000a)
(-)-ε-viniferin (13), vatikanol C (19); vatikanol G (20); vatikasid D (21); vatikanol A (22); vatikanol B (24); vatikanol D (31); vatikanol H (34); vatikanol I (35); vatikanol J (36)
V. oblongifolia
Kaliman- Zgoda-Pols hopeafenol A (27); isohopeafenol A (28) tan (2002)
V. Pauciflo ra
Bogor, Indonesia
Sri Atun (2004)
siringaresinol (12), (-)-ε-viniferin (13), (-)-ampelopsin F (14); stenofilol B (20); vatikanol G (20); vatikanol B (24); diptoindonesin C (35); diptoindonesin D (36); diptoindonesin E (37)
V. Umbona ta
Sri Atun (2004)
(-)-ε-viniferin (13); (-)-ampelopsin F (14); stenofilol B (20); vatikanol G (20); vatikanol B (24); laevifonol (15); (-)-hopeafenol (25)
A. margina ta
Yogyakar ta, Indonesia Bogor, Indonesia
bergenin (11), (-)-ε-viniferin (13), (-)-ampelopsin A (16), vatikanol B (24), (-)-hopeafenol (25), dan hopeafenol glukosida (26)
D. grandiflorius
Bogor, Indonesia
Sri Atun (2004; 2008) Sri Atun, (2004)
H. sangal
Bogor, Indonesia Banten, Indonesia
Sri Atun, (2004) Sri Atun, (2006)
(-)-ampelopsin A (16), vatikanol B (24), dan (-)-hopeafenol (25)
Banten, Indonesia Banten, Indonesia
Sri Atun, (2006) Sri Atun, (2005)
Balanokarpol (17); ampelopsin H (29); hemlesyanol C (30); dan hopeafenol (25)
H. mengarawan H. odorata H. nigra
bergenin (11), (-)-ampelopsin A (16), (-)-α-viniferin (23), dan (-)-hopeafenol (25).
Balanokarpol (17); heimiol A (18); vatikanol G (20); dan vatikanol B (24)
Vatikanol G (20)
Keanekaragaman struktur molekul senyawa hasil isolasi dari beberapa spesies famili Dipterocarpaceae
H O
HO
OH
HO
H
HO
H
OH
H H
HO
HO O H
HO
H
O O
OH H H
OH
H
H
HO
Laevifonol
(-)-Ampelopsin F
HO
HO
H
HO
O
H HO H
H
HO
OH
H HH OH
Stenofilol B
O
HO HO
HO
OH
OH
HO OH
H
H O
HO
H
OH
(-)-Ampelopsin A
OH
H HO
HO
HO
OH
(-)-ε-Viniferin
OH
O OH
HO
HH
OH
O
H
OH
OH
HO
HO
O
H
HH
OH
OH Vatikanol G
H
HO H
HO (-)-α-Viniferin
H
H HO
OH OH
OH
Tetramer resveratrol OH HO HO HO HH
OH
H
HO
OH
H
H H HH
HO
O
OH
HO
O
HO
HO OH
H
H
H
OH
HO
H H HO
OH
OH
OH O H
(-)-hopeafenol
Vatikanol B
(H. sangal, H. odorata, H. parviflora, H. utilis, H. bancana
(H. sangal, H. utilis) HO
HO
HO
OH
O
OH
H
O
H
H H
OH
OH H
HO
H HO
HO
OH
Dibalanokarpol
(H. malibato)
HO
H
HO
HO
Keanekaragaman struktur molekul senyawa hasil isolasi genus Vatica OH
OH HO
OH HO
H
H
HO
O
HO HO
H H H
HO
HO
OH OH H
HH
H H
HO
H
OH
H
H
OH HO
H
OH
OH
H
OH H
H
H
H
H HH
HH
OH HO
H
HO
O H
HO
(-)-Hopeafenol
O
HO
OH H HO
OH
H
HO
OH
HO HO
OH
HO HO
HO
Vatikanol B
OH OH
OH
Diptoindonesin E
O
OH HO
RO
OH
H
H H
HH
OH
HO
HH
OH
O
O HO
O H
OH OH
HO
HO H
HO HO
H H H
OH
H
O
HO
OH
R = H, Diptoindonesin C R = glu, Diptoindonesin D
OH OH
HO HO
OH OH
Saran Biogenesis Senyawasenyawa Hasil isolasi
HH
R
H H
H
HH
H H
H
OH
OH
H
HO OH
13
OH
H
H O
OH
HO
OH
OH
OH HO
HO O glu
H
OH R
H
OH
H
OH
10
OH
OH
H
HH OH
OH
HO HO OH
H
HO
R H H
HO
O
H H H
OH
OH
HO
H H
HO
OH
HO
OH
O
4
HO
12
HO
HO
H H
O
HO
9
HO
H H
O
O
HO HO
OH
H
H H
H
HO
OH
HO
HO
HO
OH
OH OH OH H
HO H
HO
O OH OH
H
OH OH
HO
HO
H
OH
6
H O
OH
HH
HO OH
O
OH
H
3
HO O
OH
7 HO
HO HO H
HO
O
HO
OH
HH
H H
H
OH
5
OH
HO OH
H
H
HO
H OH
HO
14
H
OH
O H
HO
OH
HO
OH OH
resveratrol
HO
HO
11
OH HH
COOH NH2
HOH
COOH HO
H
HO
Karbohidrat
8 OCH3
O
O H
H
OH
H3CO OH H O
1
OH H OH
HO
O HO
H
H
H3CO OH CH2OH
HO H3CO
OH
O
2
OCH3
Bioaktivitas senyawa kimia pada tumbuhan Dipterocarpaceae (meranti)
H OH
OH
OH
Resveratrol
ε –viniferin
antikanker
antibakteri
H
HO HO
(-)-ampelopsin A
H
OH H OH H
HO
OH
O
OH
Malibatol A
malibatol B sitotoksik
O
H OH
HO
H
HO
H
HO
O OH
H H
OH H
H HO
OH
HO
OH
HO HO
H
H
H HO
OH
OH H H
OH
sitotoksik
OH
H
OH H H
HO
HO
O
HO OH
OH
OH
HO
HO
HH
OH
HO
O
OH
HO
OH
HO
O
HO
HO
HO
OH
H
H HO
O
HO
O
HO
H
HO
OH
OH
H H HO
OH
(-)-balanokarpol
Dibalanokarpol
(-)-hopeafenol
Anti HIV
Anti-HIV
(sitotoksik)
OH
OH
HASIL ISOLASI SENYAWA DARI KULIT BATANG MELINJO (Gnetum gnemon) (HB-2006-2007) OH
2 HOOC
1 OH
3
4
6
OH
HO
5 O
12
HO
12
OH
O 9' 8'
10 7'
8
1'
4' OCH3
3,4-dimetoksiklorogenat
10 8
7 1
6'
2'
H3CO
OH
7 1
2 H
2
4
4
OH
OH
Resveratrol
OCH3
Rampotigenetin
EKSPLORASI SENYAWA ANTIVIRAL (KERJASAMA INTERNASIONAL 2010) Tiga senyawa flavanon hasil isolasi dari kunci pepet (Kaempferia rotunda) 3' 3'
2'
OH
2'
4'
4' 1
9 H3CO
7 6
5
2 3
4
10
8
6'
7 6
O
OH
EK1 (4’-hidroksi,8-metoksi-flavanon)
OH
2' 4' 1 10
8 7
6
1'
O
HO
5
5' 2
4
5
5' 2
4
6'
3
O
EK2 (6- hidroksi, 8-metoksi-flavanon) 3'
9
1'
O
H3CO
5'
10
8
9
1'
O
1
6'
3
O
EK3 (4’, 8-dihidroksi-flavanon)
3'
OH
2' 4' 1
9 10
8 7 6
1'
O
H3CO
5
5' 2
4
6'
3
O
Gambar 4. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam aseton-d6) EK1
3' 2' 4' 1
9
O
H3CO
10
8 7 6 OH
1'
5
5' 2
4
6'
3
O
Gambar 5. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam CDCl3) EK2
3'
OH
2' 4' 1
9 HO
10
8 7
6
1'
O
5
5' 2
4
6'
3
O
Gambar 6. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam aseton-d6) EK3
EKSPLORASI SENYAWA ANTIMALARIA DARI KULIT BATANG PULAI (STRANAS-2010) H H C 30 H3C
29
20 21 19
H
22
18
12 11
25 CH3 1
3
H 16
14
8
5
7
4
17
15
10
HO H3C 24
26 CH3 9
2
13
27CH3
6 H
CH3 23
asam betulinat
COOH 28
EKSPLORASI SENYAWA ANTIKANKER DARI TEMU IRENG (Curcuma aeroginosa) (Penelitian Kerjasama UNY-University Of Malaya – 2010)
OH
OH
14 CH3
1
9
2
10
3
5
4
15
2
8 7
H3C
13
6
15
1
4 3
10
O
6
CH3
12 CH3
Seskuiterpen lakton (kemungkinan senyawa baru)
9
5
O
8 7
12 CH3
11
11
O H3C
14 CH3
O
OH
H3C 13
Kurkumenon
Kendala Pengembangan Potensi Senyawa Kimia dari Tumbuhan • SARANA LABORATORIUM • PEMBIAYAAN (DANA RESEARCH) • SDM
KERJASAMA RESEACRH
