PENGANTAR KIMIA BAHAN ALAMSejak abad ke-17 telah dapat diisolasi senyawa dari sumber-sumber organik (tumbuhan, hewan, dan mikroarganisme) Senyawa tersebut: morfin, as. Laktat, kuinin, kolesterol, mentol, pinisilin, dll- Ilmu kimia senyawa-senyawa organik yang berasal dari organisme (ilmu kimia bahan alam) merupakan bagian terpenting dari ilmu kimia organik. - Kimia Bahan Alam (Metabolit sekunder) adalah senyawa kimia hasil metabolisme sekunder.. Senyawa-snyawa tersebut meliputi: Terpenoid; Steroid; Flavonoid; Alkaloid- Fungsi dari senyawa ini pada induknya secara pasti belum banyak diketahui, tetapi ada beberapa pendapat mengatakan bahwa senyawa ini diproduksi untuk mempertahankan dirinya dari persaingan hidup.

PENGANTAR KIMIA BAHAN ALAM Pada hakekatnya perkembangan kimia organik seiring dengan usaha pemisahan dan penyelidikan bahan alam. Hal ini disebabkan struktur molekul senyawa-senyawa yang dihasilkan oleh organisme mempunyi variasi yang sangat luas. Sehingga dapat digunakan:Mendalami pengetahuan mengenai reaksi-reaksi kimia organikMenguji hipotesis dan penataan ulang molekul dan spektroskopi serapan elektronSebagai tantangan dalam penetapan struktur molekul yang rumit Mempelajari sintesis molekul secara in vitroKimia bahan alam juga mempelajari bagaimana terbentunya molekul organik secara in vivo oleh sel organisme

1. TERPENOIDMinyak AtsiriSejak lama diketahui bahwa pada bunga, daun, buah, akar tumbuhan mengandung senyawa mudah menguap (disebut minyak atsiri). Contoh: minyak nilam, sereh, cengkeh, cendana, dan kayu putih.Minyak atsiri sangat mudah dipisahkan dari bahan-bahan lainnya yang terdapat pada tumbuhan (destilasi uap)Minyak atsiri bukan senyawa murni, tetapi campuran.Sebagian besar komponen minyak atsiri adalah senyawa yang mengandung karbon,hidrogen, dan oksigen.Fraksi yang paling menguap hasil destilasi terfraksi umumnya golongan monoterpen, dan fraksi yang mempunyai t.d. lebih tinggi biasanya golongan seskuiterpen.

TERPENOIDKelompok Terpenoid

Sebagian besar terdiri atas jumlah lkarbon kelipatan 5Terpenoid mempunyai kerangka yang dibagun oleh 2 atau lebih unit C5 isoprenDiantara unit isopren yang satu dengan yang lainnya berkaitan antara kepala dan ekor

Kelompok TerpenoidJumlah KarbonSumberMonoterpenC10Minyak atsiriSeskuiterpenC15Minyak atsiriDiterpenC20Resin pinusTriterpenC30DamarTetraterpenC40Zat warna karotenPoliterpenC>40Karet alam

SENYAWA TERPENOIDBeberapa senyawa monoterpen tidak mengikuti kaidah isopren. Contohnya: luvandulol, asam krisantemat, santolin trien, dan artemisia keton.

Beberapa contoh TerpenoidUnit Isopren

Monoterpen

Beberapa contoh TerpenoidSeskuiterpen

Diterpen

Beberapa contoh TerpenoidPoliterpen

Asal-usul TerpenoidIsoprenoid dalam organisme yang digunakan untuk mensintesis terpenoid ada dua bentuk yaitu isopentenil pirofosfat (IPP) dan dimetilalil pirofosfat (DMAPP)IPP dan DMAPP berasal dari asam mevalonatSumber karbon dari asam mevalonat adalah asam asetat dan turunannya yang aktif (asetil pirofosfat)

TAHAP PERTAMA BIOSINTESIS TERPENOID CH3-CO-COO- + NAD+ + CoA-SH + H2O (Piruvat) Dehidrogenase piruvat CH3CO-S-CoA+HCO3- + NADH + H+ (Asetil CoA) 2x CH3CO-S-CoA Tiokinase CH3-CO-CH2-CO-SCoA (Asetoasetil CoA) Asetil CoA Hidroksimetilglutaril CoA sintase

(3-Hidroksi-3-metilglutaril CoA, HMG CoA) HMG CoA reduktase sintase

(Asam mevalonat, MVA)

TAHAP KEDUA BIOSINTESIS TERPENOID

Mevalonat kinase Mevalonat fosfat kinase

(Mevalonat terfosforilasi)

CO2 + H2O Mevalonat difosfat anhidrodekarboksilase

(Isopentenil difosfat, IPP) (Dimetilalil difosfat, DMAPP)

TAHAP KEDUA BIOSINTESIS TERPENOID Ppi IPP + DMAPP Isoprenil transferase (Geranil difosfat) IPP Isoprenil transferase

(Fernesil difosfat)

2 X Fernesil difosfat H2PO3.HPO4-+H+

(Preskualen difosfat)

MonoterpenSeskuiterpen2XTriterpenditerpenTetraterpen2X

Biosintesis TerpenoidAsam asetat setelh diaktifkan oleh Co-A melakukan kondensasi menghasilkan asam asetoasetat.Senyawa ini dengan asetil Co-A melakukan kondensasi menghasilkan asam mevalonatReaksi selanjutnya adalah fosforilasi, eleminasi asam fosfat, dan dekarboksilasi menghasilkan IPP yang selanjutnya berisomerisasi menjadi DMAPPIPP bergabung dengan DMAPP secara kepala-ekor ini menghasilka GPP merupakan langkah pertama polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid MonoterpenPenggabungan selanjutnya anatara 1 unit IPP dengan GPP menghasilan FPP yang akan menghasilkan seskuiterpen dan triterpenPenggabungan 2 unit FPP menghasilakan preskualen difosfat yang akan menghasilkan diterpen dan tetraterpen

2. STEROIDSejak lama orang mengetahui bahwa batu empedu terdiri sebagian besar dari alkohol berwujud kristal putih yang disebut kolesterol

Molekul kolesterol terdiri atas tiga lingkar enam yang tersusun seperti fenantren dan melebur dalam satu lingkar lima.Hidrokarbon yang demikian terdiri atas 17 karbon disebut: 1,2-siklopentanoperhidrofenantren.

2. STEROIDKerangka karbon seperti ini banyak ditemukan dalam banyak senyawa bahan alam yang disebut steroid

Steroid dikelompokkan berdasarkan efek fisiologis yang diberikan yaitu: sterol, asam-asam empedu, hormon seks, hormon adrenokortikoid, aglikon kardiak, dan sapogenin.Ditinjau dari struktur molekul, perbedaan dari kelompok ini ditentukan oleh jenis konstituen R1, R2, R3 yang terikat pada kerangka dasar karbon.Sedangkan perbedaan senyawa dalam satu kelompok ditentukan oleh:Panjang karbon R1Gugus fungsi yang terdapat pada R1, R2, R3Jumlah dan posisi gugus fungsi O dan ikatan rangkapKonfigurasi dari pusat-pusat asimetri pada kerangka karbon itu

BEBERAPA CONTOH SENYAWA STEROID

BEBERAPA CONTOH SENYAWA STEROIDAsam-asam Empedu

Hormon Seks

BEBERAPA CONTOH SENYAWA STEROIDHormon Adrenokortikoid

Aglikon Kardiak

BEBERAPA CONTOH SENYAWA STEROIDSapogenin

Asal-usaul SteroidSteroid yang terdapat di alam berasal dari TriterpenSteroid pada jaringan hewan berasal dari Triterpen lanosterolSteroid pada jaringan tumbuhan berasal dari Triterpen sikloartenol

ASAL-USUL STEROIDTahap pertama pada biosintesis sterol diawali oleh piruvat sampai menghasilkan senyawa antara yaitu asam mevalonat.Dengan adanya nikotinamid adenin dinukleotida, (NAD+) dan katalis dehidrogenase piruvat, maka piruvat berubah menjadi asetil koenzim A (asetil CoA).

Dua molekul asetil CoA dengan katalis tiokinase membentuk asetoasetil CoA yang selanjutnya menjadi 3-hidroksi-3-metilglutaril CoA (HMG CoA) dengan katalis hidroksimetilglutaril CoA sintase.

HMG CoA dengan katalis HMG CoA reduktase diubah menjadi asam mevalonat (MVA)

TAHAP PERTAMA BIOSINTESIS STEROL CH3-CO-COO- + NAD+ + CoA-SH + H2O (Piruvat) Dehidrogenase piruvat CH3CO-S-CoA+HCO3- + NADH + H+ (Asetil CoA) 2x CH3CO-S-CoA Tiokinase CH3-CO-CH2-CO-SCoA (Asetoasetil CoA) Asetil CoA Hidroksimetilglutaril CoA sintase

(3-Hidroksi-3-metilglutaril CoA, HMG CoA) HMG CoA reduktase sintase

(Asam mevalonat, MVA)

TAHAP KEDUA BIOSINTESIS STEROLTahapan reaksi biosintesis selanjutnya adalah pengikatan dua gugus fosfat oleh mevalonat sehingga terbentuk mevalonat terfosforilasi.Mevalonat terfosforilasi yang terbentuk ini, kemudian kehilangan gugus karbon dioksida dan satu molekul air, menghasilkan isopentenil difosfat (IPP) yang beresonansi dengan dimetilalil difosfat (DMAPP).Kemudian molekul IPP dan DMAPP bergabung membentuk geranil difosfat yang dilanjutkan dengan pembentukan farnesil difosfat.Dua melekul farnesil difosfat membentuk preskualen difosfat.Dengan melibatkan NADPH, preskualen difosfat membentuk skualen, yang dilanjutkan dengan pembentukan skualen-2,3-oksida

TAHAP KEDUA BIOSINTESIS STEROL

Mevalonat kinase Mevalonat fosfat kinase

(Mevalonat terfosforilasi)

CO2 + H2O Mevalonat difosfat anhidrodekarboksilase

(Isopentenil difosfat, IPP) (Dimetilalil difosfat, DMAPP)

TAHAP KEDUA BIOSINTESIS STEROL Ppi IPP + DMAPP Isoprenil transferase (Geranil difosfat) IPP Isoprenil transferase

(Fernesil difosfat)

2 X Fernesil difosfat H2PO3.HPO4-+H+

(Preskualen difosfat)

TAHAP KEDUA BIOSINTESIS STEROLUUUUU

(Preskualen difosfat) NADPH NADP+ + H2PO3.HPO4 -

Epoksidase

O2, NADPH, FAD Skualen

Skualen-2,3-oksida

TAHAP KETIGA BIOSINTESIS STEROLTahap terakhir dari biosintesis sterol dalam fungi dan hewan adalah siklisasi skualen-2,3-oksida membentuk lanosterol yang dikatalisis oleh 2,3 oksidoskualen-lanosterol siklase.

Selanjutnya dari lanosterol akan terbentuk kolesterol melalui pelepasan tiga gugus metil.

Sementara itu pada organisme yang melakukan fotosintesis, siklisasi skualen-2,3-oksida akan membentuk sikloartenol yang selanjutnya membentuk fitosterol

TAHAP KETIGA BIOSINTESIS STEROLL

Skualen-2,3-oksida

(Ion karbonium protoskualen)

2,3-Oksidoskualen-lanosterol siklase

(Lanosterol) (Sikloartenol)

Kolesterol Fitosterol

TATA NAMA STEROIDBerdasarkan struktur umum di atas, jenis HK induk steroid adalah:

HK induk lain dari steroid adalah:

Estran (C18) Kardanolida (C23) Spirostan (C27)

NamaJumlah CJenis Rantai Samping, RAndrosanC19- HPregnanC21- CH2CH3KolanC24- CH(CH3) (CH2)2CH3KolestanC27- CH(CH3) (CH2)2CH(CH3)2ErgostanC28- CH(CH3) CH2)2(CH(CH3)CH(CH3)2StigmastanC29- CH(CH3) (CH2)2(CH(C2H5)CH(CH3)2

3.FLAVONOIDFlavonoid adalah suatu kelompok senyawa fenol yang tersebar di alam.Senyawa ini merupakan zat warna pada tumbuhanFlavonoid mempunyai kerangka dasar karbon yang terdiri atas 15 atom karbon, yang mana 2 cincin benzen (C6) terikat pada atu rantai propan (C3) sehingga membentuk suatu susunan C6-C3-C6.Susunan ini dapat menghasilkan tiga jenis struktur yaitu: 1,3-diarilpropan atau flavonoid; 1,2-diarilpropan atau isoflavonoid; dan 1,1-diarilpropan atau neoflavonoid

FLAVONOIDIstilah flavonoid yang diberikan untu senyawa-senyawa fenol ini berasal dari kata flavon yaitu nama dari salah satu jenis flavonoid yang terbesar dan lazim ditemukan.Senyawa flavon ini mempunyai kerangka 2-fenilkroman, yang mana posisi orto dari cincin A dan atom karbon yang terikat pada cincin B dari 1,3-diarilpropan dihubungkan oleh jembatan oksigen, sehingga membentuk suatu cincin heterosiklik yang baru (cincin C)Senyawa-senyawa flavonoid terdiri atas beberapa jenis, tergantung pada tingkat oksidasi dari rantai propan dari sistem 1,3-diarilpropan.Dalam hal ini flavan mempunyai tingkat oksidasi yang terendah, sehingga senyawa ini dianggap sebagi senyawa induk dalam tatanama senyawa-senyawa turunan flavon.

FLAVONOID

JENIS DAN STRUKTUR DASAR FLAVONOID

JENIS DAN STRUKTUR DASAR FLAVONOID

ASAL-USUL FLAVONOIDTahap pertama biosintesis flavonoid suatu unit C6-C3 berkombinasi dengan tiga unit C2 menghasilkan unit C6-C3-(C2+C2+C2).Kerangka C15 yang dihasilkan dari kombinasi ini telah mengandung gugus-gugus fungsi oksigen pada posisi-posisi yang diperlukan.Adapun cincin A dari struktur flavonoid berasal dari jalur poliketida, yakni kondensasi dari 3 unit asetat atau mevalonat.Cincin B dan 3 atom karbon rantai propan besasal dari jalur fenilpropanoid (jalur shimimat).Dengan demikian kerangka dasar karbon flavonoid dihasilkan dari kombinasi antara jalur shikimat dan jalur asetat-mevalonat.Sebagai akibat dari berbagai perubahan oleh enzim, ke 3 atom karbon rantai propan dapat menghasilkan berbagai gugus fungsi, seperti ikatan rangkap, hidroksil, karbonil dan sebagainya.

Pokok-pokok Biosintesis Flavonoid

4. ALKALOIDAlkaloid adalah suatu golongan senyawa organik yang paling banyak terdapat dalam tumbuhan.Semua alkaloid mengandung paling sedikit sebuah atom Nitrogen yang biasanya bersifat basa, dan biasanya merupakan bagian dari cincin heterosiklik.Ada beberapa senyawa heterosiklik mengandung N di alam yang bukan golongan alkaloid, misalnya: senyawa-senyawa pirimidin, pteridin, dan asam nukleat.Hampir semua senyawa alkaloid yang ditemukan mempunyai keaktivan fisiologis tertentu, misalnya bersifat racun atau sebagai bahan obat.Alkaloid banyak ditemukan dalam berbagai bagian tumbuhan sepeti biji, daun, kulit batang.Kadar alkaloid dalam tumbuhan bervariasi antara kurang dari 1% sampai 15%

KLASIFIKASI ALKALOIDAlkaloid seperti golongan senyawa kimia bahan alam lainnya tidak mempunyai nama sistematik, tetapi digunakan nama trivial dengan akhiran inMempunyai jenis struktur yang banyak jenisnya.Oleh karena, itu klasifiksi alkaloid berdasarkan strukturnya sukar dilakukan. Klasifikasi berdasarkan pada jenis cincin heterosiklik nitrogennya, dapat dibedakan atas beberapa jenis yaitu:

Klasifikasi berdasarkan pada jenis tumbuhan dimana alkaloid tersebut ditemukan sangat lemah, karena suatu alkaloid dapat berada pada beberapa jenis tumbuhan yang berbeda.

KLASIFIKASI ALKALOIDKlasifikasi alkaloid berdasarkan asal-usul biosintesisnya merupakan perluasan dari klasifikasi berdasarkan jenis cincin heterosikliknya.Berdasarkan klasifikasi ini, maka alkaloid dapat diklasifikasi menjadi:

1. Alkaloid Alisiklik

KLASIFIKASI ALKALOID2. Alkaloid Fenilalanin

R1 R2H H = FenilalaninH OH = TirosinOH OH = 3,4-dihidroksi fenilalanin

KLASIFIKASI ALKALOIDAlkaloid Fenillanin

KLASIFIKASI ALKALOID3. Alkaloid Indol

*