SAR flavonoid

 Asal Usul Flavanoid

Senyawa metabolit sekunder terdiri dari golongan flavonoid , alkoloid, terpenoid, steroid, lipid, lakton, dan glikosida ( Herbert, 1996). Flavonoid merupakan salah satu produk metabolisme sekunder yang ditemukan pada tumbuhan tingkat tinggi dan mikroorganisme. Senyawa ini terdapat pada semua bagian tumbuhan tingkat tinggi termasuk daun, akar, kulit, kayu, bunga, buah dan biji (Markham, 1988). Flavonoid juga merupakan kelompok senyawa fenol terbesar yang terdapat pada tumbuhan (Harborne, 1987).

Flavonoid adalah senyawa polifenol yang banyak terdapat di alam. Flavonoid merupakan golongan senyawa bahan alam dari senyawa fenolik yang banyak sebagai pigmen tumbuhan tinggi (zat warna merah,ungu dan biru dan sebagai zat warna kuning) . terdapat pada daun, ranting, akar, biji, kulit buah atau kulit, kulit kayu, dan bunga. Akan tetapi, senyawa flavonoid tertentu sering kali terkonsentrasi dalam suatu jaringan tertentu, misalnya antosianidin adalah zat warna dari bunga, buah, dan daun. Flavonoid juga dikenal sebagai vitamin P dan citrin, dan merupakan pigmen yang diproduksi oleh sejumlah tanaman sebagai warna pada bunga yang dihasilkan.

Struktur Molekul Flavanoid

Struktur flavonoid memiliki 15 atom karbon, terdiri dari 2 cincin benzena yang dihubungkan menjadi satu oleh rantai linier yang terdiri dari tiga atom karbon. Dapat ditulis sebagai berikut C6-C3-C6 (Manitto, 1992). Susunan ini dapat menghasilkan tiga jenis struktur, yaitu flavonoid (1,3-diarilpropana), isoflavonoid (1,2-diarilpropana), neoflavonoid (1,1-diarilpropana).

Skrining Fitokimia

Skrining fitokimia merupakan cara untuk mengidentifikasi bioaktif yang belum tampak melalui suatu tes atau pemeriksaan yang dapat dengan cepat memisahkan antara bahan alam yang memiliki kandungan fitokimia tertentu dengan bahan alam yang tidak memiliki kandungan fitokimia tertentu. Skrining fitokimia merupakan tahap pendahuluan dalam suatu penelitian fitokimia yang bertujuan untuk memberikan gambaran tentang golongan senyawa yang terkandung dalam tanaman yang sedang diteliti. Metode skrining fitokimia dilakukan dengan melihat reaksi pengujian warna dengan menggunakan suatu pereaksi warna. Hal penting yang berperan penting dalam skrining fitokimia adalah pemilihan pelarut dan metode ekstraksi (Kristianti dkk., 2008). Skrining fitokimia serbuk simplisia dan sampel dalam bentuk basah meliputi pemeriksaan kandungan senyawa alkaloida, flavonoida, terpenoida/ steroida, tanin dan saponin menurut prosedur yang telah dilakukan oleh Harbone (Harbone, 1987) dan Depkes (Depkes, 1995).

Isolasi Senyawa Flavanoid

Isolasi flavonoid dapat dilakukan dari tumbuhan segar maupun yang telah kering. Pada tumbuhan yang terserang jamur, ada kecenderungan glikosida diubah menjadi aglikon, aglikon yang peka akan teroksidasi. Flavonoid merupakan metabolit sekunder yang bersifat polar yang ditandai dengan adanya gugus hidroksil atau suatu gula dan terdapatnya pasangan elektron bebas pada atom oksigen. Oleh karena, itu flavonoid dapat diekstrak dari tumbuhan dengan menggunakan pelarut polar seperti metanol. Pengaruh glikosilasi menyebabkan flavonoid lebih mudah larut dalam air. Sebaliknya aglikon flavonoid seperti isoflavon dan flavon cenderung lebih mudah larut dalam pelarut non-polar seperti kloroform dan eter. Pemurnian flavonoid dari senyawa-senyawa lain dari ekstrak kasar dapat dilakukan dengan metode kromatogarafi (Markham, 1988).

solasi flavonoid umumnya dilakukan dengan metode ekstraksi, yakni dengan cara maserasi atau sokletasi menggunakan pelarut yang dapat melarutkan flavonoid. Flavonoid pada umumnya larut dalam pelarut polar, kecuali flavonoid bebas seperti isoflavon, flavon, flavanon,dan flavonol termetoksilasi lebih mudah larut dalam pelarut semipolar. Oleh karena itu pada proses ekstraksinya, untuk tujuanskrining maupun isolasi, umumnya menggunakan pelarut methanol atauetanol. Hal ini disebabkan karena pelarut ini bersifat melarutkan senyawa–senyawa mulai dari yang kurang polar sampai dengan polar. Ekstrak methanol atau etanol yang kental, selanjutnya dipisahkankandungan senyawanya dengan tekhnik fraksinasi, yang biasanyaberdasarkan kenaikan polaritas pelarut (Monache, 1996).

Senyawa flavonoid diisolasi dengan tekhnik maserasi,mempergunakan pelarut methanol teknis. Ekstraksi methanol kental kemudian dilarutkan dalam air. Ekstrak methanol–air kemudian difraksinasi dengan n-heksan dan etil asetat. Masing–masing fraksiyang diperoleh diuapkan, kemudian diuji flavonoid. Untuk mendeteksiadanya flavonoid dalam tiap fraksi, dilakukan dengan melarutkansejumlah kecil ekstrak kental setiap fraksi kedalam etanol.Selanjutnya ditambahkan pereaksi flavonoid seperti : natriumhidroksida, asam sulfat pekat, bubuk magnesium–asam klorida pekat,atau natrium amalgam–asam klorida pekat. Uji positif flavonoidditandai dengan berbagai perubahan warna yang khas setiap jenisflavonoid (Geissman, 1962).

Cara lain yang dapat dipakai untuk pemisahan adalah ekstraksi cair-cair, kromatografi kolom, kromatografi lapis tipis dan kromatografi kertas. Isolasi dan pemurnian dapat dilakukan dengan kromatografi lapis tipis atau kromatografi kertas preparatif dengan pengembangan yang dapat memisahkan komponen paling baik (Harborne, 1987). Flavonoid (terutama glikosida) mudah mengalami degradasi enzimatik ketika dikoleksi dalam bentuk segar. Oleh karena itu disarankan koleksi yang dikeringkan atau dibekukan. Ekstraksi menggunakan solven yang sesuai dengan tipe flavonoid yg dikehendaki. Polaritas menjadi pertimbangan utama. Flavonoid kurang polar (seperti isoflavones, flavanones, flavones termetilasi, dan flavonol) terekstraksi dengan chloroform, dichloromethane, diethyl ether, atau ethyl acetate, sedangkan flavonoid glycosides dan aglikon yang lebih polar terekstraksi dengan alcohols atau campuran alcohol air. Glikosida meningkatkan kelarutan ke air dan alkohol-air. Flavonoid dapat dideteksi dengan berbagai pereaksi, antara lain sitrobat, AlCl3dan NH3.

Bioaktivitas Flavanoid

Berbagai jenis senyawa, kandungan dan aktivitas antioksidatif flavonoid sebagai salah satu kelompok antioksi dan alami yang terdapat pada sereal, sayur sayuran dan buah, telah banyak dipublikasikan. Flavonoid berperan sebagai antioksidan dengan cara mendonasikan atom hidrogennya atau melalui kemampuannya mengkelat logam, berada dalam bentuk glukosida (mengandung rantai samping glukosa) atau dalam bentuk bebas yang disebut aglikon (Cuppett et al.,1954).

Kerangka C6 – C3 – C6 Flavonoid Pada sorgum yang diekstraksi dengan metanol, didapatkan tiga jenis anthocyanogen flavonoid, satu jenis merupakan flavonone (kemungkinan eriodictyol) dan sisanya adalah anthocyanidin (pelargonidin) (Yumatsu et al., 1965). Narasimhan et al. (1988, 1989) melaporkan bahwa telah ditemukan komponen aktif dari ekstrak kulit gabah dua kultivar padi, Katakura (Oryza sativa Linn, var. Indica; berumur panjang) dan Kusabue (Oryza sativa Linn, var. Japonica; berumur pendek), berupa substansi flavonoid dan salah satunya diidentifikasi sebagai isovitexin, yaitu senyawa C-glycosil flavonoid yang memiliki -tokoferol. Kemudian oleh Osawa et al.aaktivitas antioksidan sebanding dengan (1992) telah diisolasi suatu senyawa flavonoid baru dari daun green barley muda (Hordeum vulgare L. var. nudum Hook) yang diidentifikasi sebagai 2’’-OGlycosylisovitexin (2’’-O-GIV). Berdasarkan pengujian dengan sistem peroksidasi M senyawa 2’’-O-GIV pada pH 7,4 dalam kondisi irradiasi UV,mlipid, 100  mampu menekan pembentukan 40% malonaldehyde (tidak berbeda nyata dengan -tokoferol pada konsentrasi yang sama) (Kitta et al., 1992). Sedangkan vitexina dan isovitexin yang diisolasi dari ekstrak kulit gabah buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) tidak menunjukkan aktivitasnya sebagai peroxy radical scavenger (Watanabe et al., 1997). Hasil penelitian lainnya menunjukkan bahwa kadar flavonoid terikat pada jagung, gandum, oat dan padi relatif lebih tinggi dibandingkan dengan kadar flavonoid dalam bentuk bebasnya (Adom dan Rui Hai Liu, 2002) (Gambar 2). Bentuk flavonoid terikat memiliki koefisien korelasi yang nyata terhadap aktivitas antioksidan total (r2 = 0,925).

Permasalahan

mengapa flavanoid bisa hampir ada di setiap tumbuhan?

Mekanisme Reaksi Bersaing SN1 dan E1

Pada pembahasan sebelumnya kita sudah membahas tentang reaksi substitusi nukleofilik dan eliminasi. Dalam reaksi tersebut terdapat 2 jenis, yaitu reaksi SN1 dan SN2 serta E1 dan E2. Pada pembahasan  kali ini,  akan dibahas mengenai  reaksi bersaing SN1 dan E1. 

Reaksi SN1 dan E1 sama-sama terjadi 2 tahap, dimana menggunakan pelarut polar dan basa lemah. Pada reaksi bersaing ini  menggunakan substrat berupa alkil halida sekunder dan tersier serta alkohol sekunder dan tersier. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya reaksi bersaing. Saat penggunaan alkil halida tersier, produk yang mendominasi  yang dihasilkan yaitu reaksi SN1. 

Langkah penentuan laju reaksi E1 dan SN1 terletak pada proses pembentukan ion karbonium, bertanggung jawab atas ketergantungan yang sama terhadap laju reaksi mereka pada struktur substrat. Karena stabilisasi muatan positif ion karbonium oleh substituen alkil, energi aktivasi lebih rendah dalam pembentukan ion karbonium tersier daripada ion sekunder, atau khususnya untuk ion karbonium primer. Sehingga, laju reaksi E1 dan SN1 jauh lebih tinggi dengan senyawa heteroalkil tersier dibandingkan dengan senyawa heteroalkil sekunder atau primer. 

Permasalahan
1. Mengapa laju reaksi E1 dan SN1 jauh lebih tinggi dengan senyawa heteroalkil tersier dibandingkan dengan senyawa heteroalkil sekunder ?
2. Diantara reaksi SN1 dan E1 manakah  yang mendominasi jika digunakan alkil halida  sekunder sebagai substratnya?
3. Faktor apa yang dapat membedakan  reaksi SN1 dan E1 sehingga salah satunya  dapat mendominasi  hasil dari produk.?

Mekanisme Reaksi Eliminasi E1

Mekanisme Reaksi Eliminasi E1

Suatu karbon kation adalah suatu zat antara yang tak stabil dan berenergi tinggi, yang dengan segera bereaksi lebih lanjut. Salah satu cara karbokation mencapai produk yang stabil ialah dengan bereaksi dengan sebuah nukleofil. Tentu saja ini ialah reaksi SN1. Namun terdapat suatu alternatif: karbokation itu dapat memberikan sebuah proton kepada suatu basa dalam suatu reaksi eliminasi, dalam hal ini reaksi E1 menjadi sebuah alkena. 

Tahap pertama dalam reaksi E1 identik dengan tahap pertama reaksi SN1: ionisasi alkil halida. Tahap ini adalah tahap lambat, jadi tahap penentu laju dari reaksi keseluruhan. Seperti reaksi SN1, suatu reaksi E1 yang khas menunjukkan kinetika order-pertama, dengan laju reaksi bergantung hanya pada konsentrasi alkil halida saja. Karena hanya melibatkan satu pereaksi dalam keadaan transisi (dari) tahap penentu laju, reaksi E1 adalah unimolekul seperti reaksi SN1.

Dalam tahap kedua reaksi eliminasi, basa itu merebut sebuah proton dari sebuah atom karbon yang terletak berdampingan dengan karbon positif. Elektron ikatan sigma karbonhidrogen bergeser ke arah muatan positif, karbon itu mengalami rehibridasi dari keadaan sp3 ke keadaan sp2, dan terbentuklah sebuah alkena. 

Karena suatu reaksi E1, seperti reaksi SN1, berlangsung lewat zat antara karbokation, maka tak mengherankan bahwa alkil halida tersier bereaksi lebih cepat daripada alkil halida lain. Reaksi E1 (dari) alkil halida berlangsung pada kondisi yang sama seperti reaksi SN1 (pelarut polar, basa sangat lemah, dan sebagainya), oleh karena itu reaksi SN1 dan E1 adalah reaksi bersaingan. Pada kondisi ringan yang diminta untuk reaksi-reaksi karbokation untuk alkil halida ini, produk SN1 biasanya menang dibandingkan produk E1. Dari segi ini reaksi E1 alkil halida dianggap relatif tidak penting.

Permasalahan
1. Pada reaksi E1 alkil halida tersier bereaksi paling cepat dan alkil halida primer paling lambat, apakah yang mempengaruhi hal tersebut?
2. Mengapa pada reaksi SN1 dan E1 dikatakan reaksi bersaingan? 

MEKANISME REAKSI SN1

MEKANISME REAKSI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK SN1

SN1 merupakan suatu reaksi substitusi yang melibatkan nukleofil dan karbokation. Karbokation adalah atom C yang bermuatan positif yang dapat mengikat atom C lainnya. Pada SN1 terjadi pelepasan gugus lepas (leaving group) terlebih dahulu.

Alkil halida merupakan inert yang akan digantikan oleh mekanisme SN2 karena hambatan sterik disisi belakang karbon. Meskipun demikian alkil halida melakukan reaksi substitusi Nu- dengan cukup cepat, tetapi mekanisme yang berbeda yaitu SN1. Reaksi SN1 memakai kinetika orde 1, yaitu nilai=k[Rx]. Laju pada SN1 tergantung pada konsentrasi hanya 1 reaktan, alkil halida bukan nukleofil. Pada SN1 urutan reaktivitas substrat kebalikan dari SN2.

Pada mekanisme reaksi SN1 diawali dengan pemutusan ikatan C-Br, kemudian nukleofil menyerang karbokation dan terjadi disosiasi proton. Deprotonasi:Air yang bertindak sebagai basis menghilangkan proton pada nukleofil terprotonasi untuk membentuk alkohol dan ion hidronium. Pada reaksi substitusi SN1 terjadi secara dua tahap, berbeda dengan SN2 yang terjadi secara satu tahap. Pada SN1 ada yang namanya reaksi lambat dan reaksi cepat. Reaksi lambat ini didalamnya terjadi pemutusan ikatan alkil halida, kemudian pada reaksi cepat nukleofil menyerang karbokation. Serangan nukleofilik terhadap karbokation bereaksi dengan nukleofil. Langkah ini diperlukan untuk menyelesaikan reaksi jika nukleofil itu molekul netral (pelarut).

Ciri-ciri reaksi melalui mekanisme SN1 antara lain:

1. Laju reaksi tidak bergantung pada laju konsentrasi nukleofilik. Dikarenakan langkah pertama ialah penentu laju sehingga nukleofilik tidak ikut terlibat dalam langkah ini. Jadi, kendala dalam langkah ini ialah laju pembentukan karbokation. 

2. Jika karbon pembawa gugus merupakan stereogenik, reaksi berlangsung terutama dengan hilangnya aktivitas optik (rasemisasi). 

3. Reaksi paling cepat bila gugus alkil pada substratnya dalam keadaan tersier. Sedangkan paling lambat bila substratnya primer. Hal ini disebabkan karena reaksi SN1 terjadi melalui karbokation sehingga urutan reaktivitasnya sama dengan urutan kestabilan karbokation. Artinya, semakin mudah pembentukan karbokation, semakin cepat reaksi berlangsung. Demikian pula, reaktivitas SN1 kurang menyukai aril dan vinil halida. 

PERMASALAHAN 

1. Mengapa reaktivitas nukleofil tidak berpengaruh pada laju reaksi SN1?

2. Mengapa pada SN1 terjadi pelepasan gugus lepas (leaving group) terlebih dahulu?
3. Sebelumnya dijelaskan bahwa reaktivitas SN1 kurang menyukai aril dan vinil halida. Mengapa demikian? 

STEREOKIMIA

Stereokimia adalah studi tentang struktur molekul 3 dimensi. Harap dicatat bahwa stereokimia ini sangat penting. bahkan karena kimia ini, struktur yang memiliki formula molekul yang sama hanya karena komposisinya yang berbeda akan menghasilkan fungsi yang berbeda, ini sering terjadi dalam dunia kesehatan.
A. Konfigurasi Mutlak dan Konfigurasi Relatif
Penentuan konfigurasi sistem R dan sistem S
Urutan susunan empat kelompok atom di sekitar atom karbon kiral disebut konfigurasi absolut di sekitar atom. Sepasang enantiomer memiliki konfigurasi sebaliknya. Misalnya (+) gliseraldehida dan (-) gliseraldehida yang memiliki konfigurasi yang berlawanan. Tapi bentuk mana yang elektro dan mana yang levo? Sampai tahun 1951 ahli kimia tidak tahu itu. Sebelumnya diketahui bahwa (+) gliseraldehida dan (-) asam gliserat (2,3-dihidoksipropanoat) memiliki konfigurasi yang sama di sekitar karbon 2, meskipun sudut rotasi berlawanan.
Agar formula ini dapat dikerjakan pada akhir abad ke-19, diputuskan bahwa (+) gliserahdehide memiliki konfigurasi absolut dengan OH pada karbon 2 di sebelah kanan. Arah memutar bidang polarisasi cahaya oleh enansiomer adalah sifat fisik. Konfigurasi absolut enansiomer adalah tipikal dari struktur molekulnya. Tidak ada hubungan sederhana antara konfigurasi absolut enansiomer tertentu dan arah rotasi bidang polarisasi cahaya olehnya. Seperti yang telah disebutkan di atas enansiomer asam gliserat yang konfigurasinya benar-benar sama dengan konfigurasi (+) gliseraldehida adalah levorotatory bukan dectrorotatory.
Sistemnya adalah sistem (R) dan (S) atau sistem Chan_Ingold-Prelog. Huruf (R) berasal dari kata Latin rectus (kanan) sementara (S) dari kata Sinister (kiri). Setiap atom kiral memiliki konfigurasi (R) atau konfigurasi (S) oleh karena itu satu enantiomer adalah (R) dan enantiomer lain (S). Campuran formal ditunjukkan oleh (R) (S) yang berarti campuran keduanya.
Dibutuhkan beberapa langkah untuk menyediakan konfigurasi (R) dan (S) untuk karbon kiral sebagai berikut:
1. Urutkan keempat kelompok (atau atom) yang melekat pada karbon kiral sesuai dengan prioritas seri Chan-Ingold-Prelog
2. Proyeksikan molekul sehingga kelompok berprioritas rendah diarahkan ke belakang
3. Pilih grup prioritas tertinggi dan seret panah bengkok ke grup prioritas tertinggi berikutnya
4. Jika panah ini searah jarum jam, maka konfigurasinya adalah (R). Jika arah panah berlawanan arah jarum jam maka konfigurasinya adalah (S)