Oleh Ahmad Najib,S.Si,Apt
advertisement
Oleh Ahmad Najib,S.Si,Apt FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA 2006 No Jadwal Kuliah Fitokimia II Kuliah Pekan 1 I 2 II 3 III 4 IV 5 V 6 VI 7 VII 8 VIII 9 IX 10 X 11 XI 12 XII 13 XIII XIV 14 Penilaian : Mid Final Praktek Tugas Metabolisme & Jalur Biogenetik Bahan Alam Biosintesis Senyawa Poliketida Biosintesis Senyawa Poliketida Biosintesis Senyawa Alkaloid Biosintesis Senyawa Alkaloid Biosintesis Senyawa Alkaloid MID TEST Biosintesis Senyawa Steroid Biosintesis Senyawa Steroid Biosintesis Senyawa Glikosida Biosintesis Senyawa Glikosida Biosintesis Senyawa Flavonoid Biosintesis Senyawa Flavonoid FINAL TEST : : : : Waktu 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan Total 6 Pekan 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan 1 Pekan Total 6 Pekan 30% 30% 30% 10% Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 2 Materi I METABOLISME & JALUR BIOGENETIK Tujuan Instruksional Khusus Mengetahui proses dan peranan metabolisme serta jalur biogetik yang terjadi pada suatu bahan alam Sub Pokok Bahasan (2 x Pertemuan) 1. Metabolime Primer dan Sekunder Bahan Alam 2. Jalur Biogenetik Suatu Bahan Alam 3. Metabolisme Primer dan Metabolisme Intermediat Pertemuan Pertama 1. Metabolime Primer dan Sekunder Bahan Alam - Pengertian Metabolit Primer & Sekunder - Hubungan Metabolit Primer Dengan Metabolit Sekunder CO2 O2 Fotosintesis Gula Glikolisis Glikosida Polisakarida Kompleks AB. Amino Glikosida Karbohidrat Eritrose PO4 FospoEnolPirupat Pirupat Ac-CoA Siklus Asam Trikarboksilat Fenil Propanol Amin As. Shikimik As. Amino Aromatik Protein As. Amino Alifatik Malonil CoA Lilin&Lemak Eritromycin Tetrasiklin Antraquinon Terpenoid Isoprene Squlene CO2 Lemak As. Lemak Alkaloid Peptida Penicillin Sefalosforin Steroid Bagan Hubungan Biosintesis Metabolit Primer Menjadi Metabolit Sekunder Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 3 2. Jalur Biogenetik Bahan Alam Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 4 Materi II BIOSINTESIS SENYAWA-SENYAWA POLIKETIDA Tujuan Instruksional Khusus Mengetahui jalur biosintesis, reaksi yang menyertai serta metabolit yang dihasilkan pada senyawa-senyawa poliketida Sub Pokok Bahasan (2 x Pertemuan) 1. Adisi unit-unit C-2 2. Modifikasi dan Reaksi Pada Rantai Poliketida 3. Senyawa-Senyawa Kuinon, Benzofenon dan Xanton 4. Senyawa-senyawa Depsida dan Depsidon 5. Senyawa-senyawa Aflatoksin 6. Senyawa Tetrasiklin dan Antibiotik Makrolida Pertemuan Pertama 1. Addisi Unit-Unit C-2 Unit C-2 yang dimaksud adalah Ketometilenat -(CH3-CO)- yang mengalami polimerisasi dengan rumus [-(CH3-CO)n-] Beberapa Contoh Addisi Unit2 C2 : CH3 COOH O COOH 4x C2 OH HO O O Asam Orselinat O O O O O HO ENDOKROSIN 8xC2 COOH O O O OH (Claviceps purpurea) OH (Centralia endocrose) OCH3 O OCH3 O O O O O 7xC2 COOH O O GRISEOFULVIN O O H3CO H3C Cl O OH O O 8xC2 O O O C (Penicillum griseofulvum) CH3 KURVULARIN Makrolida dari Curvula Sp HO O O O O Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 OH O Page 5 2. Modifikasi dan Reaksi Pada Rantai Poliketida - RantaiPoliketometilenat CH 3 CH 3 COOH COOH C2 CH 3-CO-CH 3-COOH C4 KONDENSASI (+ C2) CH 3-CO-CH 3-COOH Reduksi CH 3-CH2-CH2-COOH KONDENSASI (+ C2) CH3-(CH2)2-C0-CH2-COOH CH3-(CO-CH2)2-COOH C6 CH3-(CO-CH2)3-COOH C8 Reduksi CH3-(CH2)2-CH2-CH2-COOH KONDENSASI (+ C2) CH3-(CH2)4-CO-CH2-COOH dst ASAM LEMAK JENUH Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 dst +C2 POLIKETIDA Page 6 R R-CO-CH2-CO-CH2-C0-CH2-COOH R C O O O O R= CH3-(C0-CH2)nn= 1,2,3,.... O O R C O R HO COOH HO OH OH OH asam 2,4-dihidroksi-6-alkil-benzoat (turunan resersinol = asam2 orselinat) Asam orselinat R =CH3 - Modifikasi Sekunder Poliketida Ar-CH3 O Ar-CH2OH NADPH Ar-CHO NADPH Ar-COOH [C] -CO2 ArH -CO2 ArOH 3. Senyawa-Senyawa Kuinon, Benzofenon dan Xanton Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 7 O O O O Quinone Xanthone O Benzophenone - Beberapa turunan Quinone : OH HO OH Benzenetriol OH HO Hidroquinone OH O • OH O O Quinhydrone CH3 HO CH3 CH3 H H C Ringkasan 3KuliahCH Fitokimia 3 O 2 Taxodione Page 8 - Beberapa turunan Benzofenon NH 2 Benzilhidrilamine OH Benzohidrol OH OH Benzopinacol O H N O NH OH - Trifenilcarbinol Turunan yang lainnya : Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Phenitoin Page 9 O CH3 HO Questin OCH3 O OH COOCH3 HO HO CH3 Sulokrin OCH3 O OH O OCH3 CH2 Protokotoin O OCH3 O OH Pertemuan Kedua 4. Senyawa-Senyawa Depsida dan Depsidon - Senyawa-Senyawa Depsida CH3 HO O CH2-CH2-CH3 O O O OH OH HO COOH OH Asam Divarikatat O Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 HO COOH CH2-CH2-CH3 CH3 Asam Lekanorat CH3 OH O OH OH CH3 O O CH3 COOH OH Page 10 - Senyawa-Senyawa Depsidon CH3 O O CH3 O Cl CH 3 O OCH 3 O HO HO O O OH Cl Cl Asam Variolarat CH 3 H3C Nidulin 5. Senyawa-Senyawa Aflatoksin O O O O O O O O O O O OCH 3 OCH 3 Aflatoxin G1 Aflatoxin B1 O 2 Cincin Tetra Hidrofuran OH O O O O 6. Senyawa-Senyawa Tetrasiklin dan Antibiotik Makrolida - Senyawa-Senyawa Tetrasiklin Aflatoxin M1 H3C R1 HO R2 H OCH 3 R3 H CH 3 N OH NH 2 OH OH R1 R2 O OH O O R3 Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 11 H H Cl H Cl H CH3 H CH3 CH3 H H H OH H 6 Dimetil Tetrasiklin Tetrasiklin 7 Kloro 6 Dimetil Tetrasiklin 5 Hidroksi Tetrasiklin (Teramycin) 7 Kloro Tetrasiklin (Auromycin) - Senyawa-Senyawa Antibiotik Makrolida (Tugas cari jenisnya dan biosintesisnya) Materi III BIOSINTESIS SENYAWA-SENYAWA ALKALOID Tujuan Instruksional Khusus Mengetahui jalur biosintesis, reaksi yang menyertai serta metabolit yang dihasilkan pada senyawa-senyawa alkaloid Pokok Bahasan (4 x Pertemuan) 1. Tatanama dan Sifat Fisika Kimia Senyawa Alkaloid 2. Deteksi, Isolasi dan Pemurnian Senyawa Alkaloid 3. Prinsip Dasar Biosintesis Senyawa Alkaloid Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 12 4. Alkaloid Piperidin dan Pirolidin 5. Alkaloid golongan Lainnya Pertemuan Pertama 1. Tatanama dan Sifat Fisika Kimia Senyawa Alkaloid - Tatanama Senyawa Alkaloid Karena begitu banyak tipe alkaloid maka tidak mungkin diadakan penyatuan penamaan. Bahkan dalam satu kelompok alkaloid, sering terjadi tidak adanya sistem penamaan dan penomeran yang konsisten. Suatu contoh, adalah alkaloid indol, dimana banyak terdapat kerangka yang berbeda. Kebanyakan dalam bidang ini sistem penomeran yang digunakan didasarkan pada biogenesis, namun sayang Chemical Abstract mempunyai sistem penomeran yang sangat membingungkan untuk setiap kerangka individu. Kharaktersistik yang lazim penamaan alkaloid adalah bahwa nama berakhiran ”in”. Disamping itu alkaloid, seperti bahan alam yang lain, diberi nama yang dikenal ”trivial” (yaitu non-sistematik). Mereka mungkin diturunkan dari nama genus (contoh atropin dari Atropa belladonna) ; dari nama species (contoh, kokain dari Erythroxyloncoca) ; dari nama yang lazim untuk obat-obatan (contoh, emetin, emetat), atau dari nama pakar kimia alkaloid yang terkenal (contoh, pelletierina). Beberapa contoh sitem penamaan pada senyawa alkaloid : Basa Organik Piridina N. Genus Hidrastina, Atropina N. Jenis Kokaina, Belladonina N. Umum Ergotamina Aktivitas Fisiologik Emetina, Morfina Nama Penemu Pelletierina - Sifat Fisika Senyawa Alkaloid Kebanyakan alkaloid yang telah diisolasi berupa padatan kristal dengan titik lebur yang tertentu atau mempunyai kisaran dekomposisi. Sedikit alkaloid yang berbentuk amorf dan beberapa seperti; nikotin dan koniin berupa cairan. Kebanyakan alkaloid tidak berwarna, tetapi beberapa senyawa yang kompleks, species aromatik berwarna (contoh berberin berwarna kuning dan betanin berwarna merah). Pada umumnya, basa bebas alkaloid hanya larut dalam pelarut organik, meskipun beberapa pseudoalkalod dan protoalkaloid larut dalam air. Garam alkaloid dan alkaloid quartener sangat larut dalam air. - Sifat Kimia Senyawa Alkaloid Kebanyakan alkaloid bersifat basa. Sifat tersebut tergantung pada adanya pasangan elektron pada nitrogen.Jika gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan elektron, sebagai contoh; gugus alkil, maka ketersediaan elektron pada nitrogen naik dan senyawa lebih bersifat basa. Hingga trietilamin lebih basa daripada dietilamin dan senyawa dietilamin lebih basa daripada etilamin. Sebaliknya, bila gugus fungsional yang berdekatan bersifat menarik elektron (contoh; gugus karbonil), maka ketersediaan pasangan elektron berkurang dan pengaruh yang ditimbulkan alkaloid dapat bersifat netral atau bahkan sedikit asam. Contoh ; senyawa yang mengandung gugus amida. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 13 Kebasaan alkaloid menyebabkan senyawa tersebut sangat mudah mengalami dekomposisi, terutama oleh panas dan sinar dengan adanya oksigen. Hasil dari reaksi ini sering berupa N-oksida. Dekomposisi alkaloid selama atau setelah isolasi dapat menimbulkan berbagai persoalan jika penyimpanan berlangsung dalam waktu yang lama. Pembentukan garam dengan senyawa organik (tartarat, sitrat) atau anorganik (asam hidroklorida atau sulfat) sering mencegah dekomposisi. Itulah sebabnya dalam perdagangan alkaloid lazim berada dalam bentuk garamnya. 2. Deteksi, Isolasi dan Pemurnian Senyawa Alkaloid - Deteksi (Identifikasi) Senyawa Alkaloid Dua metode yang paling banyak digunakan untuk menyeleksi tanaman yang mengandung alkaloid. Prosedur Wall, meliputi ekstraksi sekitar 20 gram bahan tanaman kering yang direfluks dengan 80% etanol. Setelah dingin dan disaring, residu dicuci dengan 80% etanol dan kumpulan filtrat diuapkan. Residu yang tertinggal dilarutkan dalam air, disaring, diasamkan dengan asam klorida 1% dan alkaloid diendapkan baik dengan pereaksi Mayer atau dengan Siklotungstat. Bila hasil tes positif, maka konfirmasi tes dilakukan dengan cara larutan yang bersifat asam dibasakan, alkaloid diekstrak kembali ke dalam larutan asam. Jika larutan asam ini menghasilkan endapan dengan pereaksi tersebut di atas, ini berarti tanaman mengandung alkaloid. Fasa basa berair juga harus diteliti untuk menentukan adanya alkaloid quartener. Prosedur Kiang-Douglas agak berbeda terhadap garam alkaloid yang terdapat dalam tanaman (lazimnya sitrat, tartrat atau laktat). Bahan tanaman kering pertama-tama diubah menjadi basa bebas dengan larutan encer amonia. Hasil yang diperoleh kemudian diekstrak dengan kloroform, ekstrak dipekatkan dan alkaloid diubah menjadi hidrokloridanya dengan cara menambahkan asam klorida 2 N. Filtrat larutan berair kemudian diuji terhadap alkaloidnya dengan menambah pereaksi mayer, Dragendorff atau Bauchardat. Perkiraan kandungan alkaloid yang potensial dapat diperoleh dengan menggunakan larutan encer standar alkaloid khusus seperti brusin. Beberapa pereaksi pengendapan digunakan untuk memisahlkan jenis alkaloid. Pereaksi sering didasarkan pada kesanggupan alkaloid untuk bergabung dengan logam yang memiliki berat atom tinggi seperti merkuri, bismuth, tungsen, atau jood. Pereaksi mayer mengandung kalium jodida dan merkuri klorida dan pereaksi Dragendorff mengandung bismut nitrat dan merkuri klorida dalam nitrit berair. Pereaksi Bouchardat mirip dengan pereaksi Wagner dan mengandung kalium jodida dan jood. Pereaksi asam silikotungstat menandung kompleks silikon dioksida dan tungsten trioksida. Berbagai pereaksi tersebut menunjukkan perbedaan yang besar dalam halsensitivitas terhadap gugus alkaloid yang berbeda. Ditilik dari popularitasnya, formulasi mayer kurang sensitif dibandingkan pereaksi wagner atau dragendorff. Untuk mendeteksi alkaloid secara kromatografi digunakan sejumlah pereaksi. Pereaksi yang sangat umum adalah pereaksi Dragendorff, yang akan memberikan noda berwarna jingga untuk senyawa alkaloid. Namun demikian perlu diperhatikan bahwa beberapa sistem tak jenuh, terutama koumarin dan αRingkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 14 piron, dapat juga memberikan noda yang berwarna jingga dengan pereaksi tersebut. Pereaksi umum lain tetapi kurang digunakan adalah asam fosfomolibdat, jodoplatinat, uap jood, dan antimon (III) klorida. Kebanyakan alkaloid bereaksi dengan pereaksi-pereaksi tersebut tanpa membedakan kelompok alkaloid. Sejumlah pereaksi khusus tersedia untuk menentukan atau mendeteksi jenis alkaloid khusus. Pereaksi Ehrlich (pdimetilaminobenzaldehide yang diasamkan) memberikan warna yang sangat karakteristik biru atau abu-abu hijau dengan alkaloid ergot. Perteaksi serium amonium sulfat (CAS) berasam (asam sulfat atau fosfat) memberikan warna yang berbeda dengan berbagai alkaloid indol. Warna tergantung pada kromofor ultra ungu alkaloid. Campuran feriklorida dan asam perklorat digunakan untuk mendeteksi alkloid Rauvolfia. Alkaloid Cinchona memberikan warna jelas biru fluoresen pada sinar ultra ungu (UV) setelah direaksikan dengan asam format dan fenilalkilamin dapat terlihat dengan ninhidrin. Glikosida steroidal sering dideteksi dengan penyemprotan vanilin-asam fosfat. Pereaksi Oberlin-Zeisel, larutan feri klorida 1-5% dalam asam klorida 0,5 N, sensitif terutama pada inti tripolon alkaloid kolkisin dan sejumlah kecil 1 μg dapat terdeteksi. - Isolasi Senyawa Alkaoid Kromatografi dengan penyerap yang cocok merupakan metode yang lazim untuk memisahkan alkaloid murni dan campuran yang kotor. Seperti halnya pemisahan dengan kolom terhadap bahan alam selalu dipantau dengan kromatografi lapis tipis. - Pemurnian Senyawa Alkaloid Dibandngkan dengan KLT, HPLC menunjukkan beberapa keunggulan, antara lain daya pisah yang lebih besar, ketepatan dan kedapatulangan yang lebih besar. Dimana detekasi dan analisis kuantitatif dapat menggunakan detektor kontinyu dari berbagaia macam, hal ini menghasilkan ketepatan dan ketelitian yang tinggi. Penggunaan kromatografi fase terbalik dapat memisahkan masing-masing alkaloid utama dan metabolitnya. Pemisahan dengan µBondapak C16 ini dipengaruhi oleh kadar CH3COOH dalam fase gerak tidak mengandung CH3COOH, kinin dan kinidin tertahan di kolom. Pada kadar CH3COOH 1% terjadi pemisahan yang baik dimana dengan penambahan asam aksisulfat pada sistem yang mengandung CH3COOH 1% menaikkan resolusi. Dimana sari kasar kina dipisahkan kolom µBondapak C18 dengan fase gerak metanol-air (40-60) ditambah 1% asam heptasulfonat dan 0,15% butilfosfat, senyawa yang keluar berturut-turut adalah sinkonidin, kinidin dan kinin. 3. Prinsip Dasar Biosintesis Senyawa Alkaloid Biosintesis alkaloid mula-mula didasarkan pada hasil analisa terhadap ciri struktur tertentu yeng sama-sama terdapat dalam berbagai molekul alkaloid. Alkaloid aromatik mempunyai satu unit struktur yaitu ß-ariletilamina. Alkaloidalkaloid tertentu dari jenis 1-benzilisokuinolin seperti laudonosin mengandung (CHKuliah HCHO +2 CH3COCH3 Ringkasan Fitokimia 3)2NH + (CH3)2NCH2CH2COCH3 Page + H215 O dua unit ß-ariletilamina yang saling berkondensasi‟ Kondensasi antara dua unit ßariletilamina tidak lain adalakh reaksi kondensasi Mannich. Menurut reaksi ini, suatu aldehid berkondensasi dengan suatu amina menghasilkan suatu ikatan karbon-nitrogan dalam bentuk imina atau garam iminium, diikuti oleh serangan suatu atom karbon nukleofilik ini dapat berupa suatu enol atau fenol. Dari percobaan menunjukkan bahwa ß-ariletilamina berasal dari asamasam amino fenil alanin dan tirosin yang dapat mengalami dekarboksilasi menghasilkan amina. Asam-asam aminom ini, dapat menyingkirkan gugus-gugus amini (deaminasi oksidatif) diikuti oleh dekarboksilasi menghasilkan aldehid. Kedua hasil transformasi ini yaitu amina dan aldehid melakukan kondensasi Mannich. Disamping reaksi-reaksi dasar ini, biosintesa alkaloida melibatkan reaksireaksi sekunder yang menyebabkab terbentuknya berbagai jenis struktur alkaloida. Salah satu dari reaksi sekunder ini yang terpenting adalah reaksi rangkap oksidatif fenol pada posisi orto atau para dari gugus fenol. Reaksi ini berlangsung dengan mekanisme radikal bebas. Reaksi-reaksi sekunder lain seperti metilasi dari atom oksigen menghasilkan gugus metoksil dan metilasi nitrogen menghasilkan gugus N-metil ataupun oksidasi dari gugus amina. Keragaman struktur alkaloid disebabkan oleh keterlibatan fragmen-fragmen kecil yang berasal dari jalur mevalonat, fenilpropanoid dan poliasetat. Dalam biosintesa higrin, pertama terjadi oksidasi pada gugus amina yang diikuti oleh reaksi Mannich yang menghasilkan tropinon, selanjutnya terjadi reaksi reduksi dan esterifikasi menghasilkan hiosiamin. 4. Alkaloid Piperidin dan Pirolidin Berdasarkan jenis cincin heterosiklik nitrogen yang merupakan bagian dari struktur molekul., maka alkaloid dapat dibedakan atas beberapa jenis seperti alkaloid pirolidin, piperidin, isokuinolin, kuinolin dan indol, struktur alkaloid tersebut adalah sebagai berikut : NH N NH Pirolidin Piperidin Isokuinolin N Kuinolin Indol N H 5. Alkaloid golongan Lainnya a. Alkaloid dengan atom nitrogen heterosiklik 1. Alkaloid Piperidin-Pyridin Yaitu mempunyai satu cincin karbon mengandung 1 atom nitrogen. Yang termasuk dalam kelas ini adalah : Conium maculatum dari famili Apiaceae dan Nicotiana tabacum dari famili Solanaceae. 2. Alkaloid Tropan Mengandung satu atom nitrogen dengan gugus metilnya (N-CH3). Alkaloid ini dapat mempengaruhi sistem saraf pusat termasuk yang ada pada Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 16 otak maupun sun-sum tulang belakang. Yang termasuk dalam kelas ini adalah Atropa belladona yang digunakan sebagai tetes mata untuk melebarkan pupil mata, berasal dari famili Solanaceae, Hyoscyamus niger, Dubuisia hopwoodii, Datura dan Brugmansia spp, Mandragora officinarum, Alkaloid Kokain dari Erythroxylum coca (Famili Erythroxylaceae) 3. Alkaloid Isoquinolin Mempunyai 2 cincin carbon mengandung 1 atom nitrogen. Alkaloid ini termasuk alkaloid narkotik yang pada umumnya ditemukan pada famili Papaveraceae, Contohnya; Opium Poppy (Papaver somniferum), Chondodendron tomentosum dari familia Menispermaceae. 4. Alkaloid Quinolizidin Mempunyai 2 cincin karbon mengandung 1 atom nitrogen. Banyak ditemukan pada famili Fabaceae termasuk Lupines (Lupinus spp), Spartium junceum, Cytisus scoparius dan Sophora secondiflora 5. Alkaloid Indolizidin Mempunyai 1 cincin karbon dengan 1 cincin indol 6. Alkaloid Quinolin Mempunyai 2 cincin karbon dengan 1 atom nitrogen. Yang termasuk disini adalah ; Cinchona ledgeriana dari famili Rubiaceae, alkaloid quinin yang toxic terhadap Plasmodium vivax 7. Alkaloid Indol Mempunyai 2 cincin karbon dengan 1 cincin indol . Ditemukan pada alkaloid ergine dan psilocybin, alkaloid reserpin dari Rauvolfia serpentine, alkaloid vinblastin dan vinkristin dari Catharanthus roseus famili Apocynaceae yang sangat efektif pada pengobatan kemoterapy untuk penyakit Leukimia dan Hodgkin‟s. 8. Alkaloid Steroid Mengandung 2 cincin karbon dengan 1 atom nitrogen dan 1 rangka steroid yang mengandung 4 cincin karbon. Banyak ditemukan pada famili Solanaceae, Zigadenus venenosus. 9. Alkaloid Purin Mempunyai 2 cincin karbon dengan 4 atom nitrogen. Banyak ditemukan pada kopi (Coffea arabica) famili Rubiaceae, dan Teh (Camellia sinensis) dari famili Theaceae, Ilex paraguaricasis dari famili Aquifoliaceae, Paullunia cupana dari famili Sapindaceae, Cola nitida dari famili Sterculiaceae dan Theobroma cacao. 10. Alkaloid Muskarin Mempunyai 1 cincin karbon dan mengandung okasigen dan 1 atom nitrogen. Termasuk miscumol yang didapat dari Amanita muscaria, Amanita phalloides, Amanita ocreata, Amanita pantherina. b. Alkaloid tanpa atom nitrogen yang heterosilik Dimana, atom nitrogen tidak terletak pada cincin karbon tetapi pada salah satu atom karbon pada rantai samping. 1. Alkaloid Efedrin (alkaloid amine) Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 17 Mengandung 1 atau lebih cincin karbon dengan atom Nitrogen pada salah satu atom karbon pada rantai samping. Termasuk Mescalin dari Lophophora williamsii, Trichocereus pachanoi, Sophora secundiflora, Agave americana, Agave atrovirens, Ephedra sinica, Cholchicum autumnale. 2. Alkaloid Capsaicin Dari Chile peppers, genus Capsicum. Yaitu ; Capsicum pubescens, Capsicum baccatum, Capsicum annuum, Capsicum frutescens, Capsicum chinense. Materi IV BIOSINTESIS SENYAWA-SENYAWA STEROID Tujuan Instruksional Khusus Mengetahui jalur biosintesis, reaksi yang menyertai serta metabolit yang dihasilkan pada senyawa-senyawa steroid Pokok Bahasan (3 x Pertemuan) 1. Kerangka Dasar, Penomoran dan Konfigurasi dari Senyawa Steroid. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 18 C D B A Hexadecahydro-cyclopenta[a]phenanthrene 2. Kegunaan Steroid Senyawa-senyawa turunan steroid memiliki fungsi yang sangat penting dalam kelangsungan hidup organisme. Berbagai jenis hormon, asam empedu dan berbagai macam senyawa anabolik adalah turunan steroid. Keragaman turunan steroid dihasilkan melalui transformasi struktur dan gugus fungsi steroid berdasarkan reaksireaksi sekunder mengikuti keteraturan biogenetik. 3. Senyawa-Senyawa Kortikosteroid O O HO HO HO HO H H HO HO H H H H O O Hydrocortisone Prednisolone 4. Senyawa-Senyawa Gestogen OH H3C H CH H H H O 5. SenyawaAndrogen Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Gestodene Senyawa Page 19 OH CH3 OH CH3 CH3 H CH3 H H H H H O O H Testosterone Stanolone OH CH3 CH3 CH3 OH H H CH3 CH3 CH3 H O H H H O O H OH Oxymetosterone 6. Senyawa-Senyawa Estrogen Oxandrolone OH CH3 CH3 CH3 OH CH3 H H CH H H H O H H3CO H Mestrolone Mestranol OH CH3 CH3 CH3 CH3 COOH H3C H3CO H CH3 H H O Methallenestril. Methandrostenolone Materi V Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 20 BIOSINTESIS SENYAWA-SENYAWA GLIKOSIDA Tujuan Instruksional Khusus Mengetahui jalur biosintesis, reaksi yang menyertai serta metabolit yang dihasilkan pada senyawa-senyawa glikosida Pokok Bahasan (2 x Pertemuan) 1. Kerangka Dasar dan Kegunaan Glikosida 2. Jenis-jenis Gula dan Aglikon dari Senyawa Glikosida 3. Glikosida Jantung GLIKOSIDA Glikosida merupakan salah satu kandungan aktif tanaman yang termasuk dalam kelompok metabolit sekunder. Di dalam tanaman glikosida tidak lagi diubah menjadi senyawa lain, kecuali bila memang mengalami peruraian akibat pengaruh lingkungan luar (misalnya terkena panas dan teroksidasi udara). PENGERTIAN GLIKOSIDA Glikosida adalah senyawa yang terdiri atas gabungan dua bagian senyawa, yaitu gula dan bukan gula. Keduanya dihubungkan oleh suatu bentuk ikatan berupa jembatan oksigen (O – glikosida, dioscin), jembatan nitrogen (N-glikosida, adenosine), jembatan sulfur (S-glikosida, sinigrin), maupun jembatan karbon (C-glikosida, barbaloin). Bagian gula biasa disebut glikon sedangkan bagian bukan gula disebut sebagai aglikon atau genin. Apabila glikon dan aglikon saling terikat maka senyawa ini disebut sebagai glikosida. STRUKTUR GLIKOSIDA Glikon 1. O Aglikon BIOSINTESIS GLIKOSIDA Apabila bagian aglikon dari suatu glikosida juga merupakan gula, maka glikosida ini disebut hollosida, sedang kalau bukan gula disebut heterosida. Pembicaraan tentang biosintesa dari heterosida umumnya terdiri dari dua bagian yang penting. Yang pertama adalah reaksi umum bagaimana bagian gula terikat dengan Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 21 bagian aglikon, diperkirakan reaksi transfer ini sama pada semua sistem biologik. Ini kemudian dilanjutkan dengan pembicaraan secara mendetail tentang jalannya reaksi biosintesa untuk berbagai jenis aglikon yang akan menyusun glikosida. Hasil-hasil penyelidikan telah menunjukkan bahwa jalan reaksi utama dari pembentukan glikosida meliputi pemindahan (transfer) gugusan uridilil dari uridin trifosfat kesuatu gula-l-fosfat. Enzim-enzim yang bertindak sebagai katalisator pada reaksi ini adalah uridilil transferase (a) dan telah dapat diisolasi dari binatang, tanaman dan mikroba. Sedang gula fosfatnya dapat pentosa, heksosa dan turunan gula lainnya. Pada tingkat reaksi berikutnya enzim yang digunakan adalah glikolisis transferase (b), dimana terjadi pemindahan (transfer) gula dari uridin difosfat kepada akseptor tertentu (aglikon) dan membentuk glikosida U T P + Gula-l-fosfat UDP – Gula + akseptor UDP – gula + PP1 Akseptor – gula + UDP (glikosida) Apabila glikosida telah terbentuk, maka suatu enzim lain akan bekerja untuk memindahkan gula lain kepada bagian monosakarida sehingga terbentuk bagian disakarida. Enzim serupa terdapat pula dalam tanaman yang mengandung glikosida lainnya yang dapat membentuk bagian di-, tri- dan tetrasakarida dari glikosidanya dengan reaksi yang sama. AGLIKON Aglikon dari glikosida terdiri dari banyak jenis senyawa kimiawi. Senyawasenyawa tersebut meliputi senyawa-senyawa alkoholik dan fenolik, isotiosianat, nitril sianogenetik, turunan antrasen, flavonoid dan steroid. Meskipun demikian glikosida tanaman yang pada waktu ini banyak digunakan secara medisinal kebanyakan mempunyai aglikon steroid, flavonoid atau antrasen. Ini tidak berarti bahwa glikosida lain tidak penting, hanya yang digunakan untuk pengobatan lebih sedikit. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 22 JENIS-JENIS GULA Glikosida sering diberi nama sesuai bagian gula yang menempel didalamnya dengan menambahkan kata oksida. Sebagai contoh, glikosida yang mengandung glukosa disebut glukosida, yang mengandung arabinosa disebut arabinosida, yang mengandung galakturonat disebut galakturonosida, dan seterusnya. Gula yang sering menempel pada glikosida adalah β-D-glukosa. Meskipun demikian ada juga beberapa gula jenis lain yang dijumpai menempel pada glikosida misalnya ramnosa, digitoksosa dan simarosa. Bagian aglikon atau genin terdiri dari berbagai macam senyawa organik, misalnya triterpena, steroid, antrasena, ataupun senyawa-senyawa yang mengandung gugus fenol, alkohol, aldehid, keton dan ester. Secara kimiawi, glikosida adalah senyawa asetal dengan satu gugus hidroksi dari gula yang mengalami kondensasi dengan gugus hidroksi dari komponen bukan gula. Sementara gugus hidroksi yang kedua mengalami kondensasi di dalam molekul gula itu sendiri membentuk lingkaran oksida. Oleh karena itu gula terdapat dalam dua konformasi, yaitu bentuk alfa dan bentuk beta maka bentuk glikosidanya secara teoritis juga memiliki bentuk alfa dan bentuk beta. Namun dalam tanaman ternyata hanya glikosida bentuk beta saja yang terkandung didalamnya. Hal ini didukung oleh kenyataan bahwa emulsion dan enzim alami lain hanya mampu menghidrolisis glikosida yang ada pada bentuk beta. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 23 Asetal H O CH3 H3C O H C C H – C – OH HO – C – H H – C – OH HO – C – O O H – C – OH H – C - OH H –C H–C H – C – OH H – C – OH H H α β Kondensasi KLASIFIKASI DARI GLIKOSIDA Ketika bahan kimia alami dari kelompok aglycone digunakan sebagai dasar pengaturan, dimana penggolongannya sebagai berikut: GLYCOSIDES tannins cardioaktive group saponin group aldehyde group alcohol group flavonol group phenol group isothiocyanate group antraquinone group cyanophore group lactone group Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 24 ♥ GLIKOSIDA SAPONIN Glikosida saponin adalah glikosida yang aglikonnya berupa sapogenin. Glikosida saponin bisa berupa saponin steroid maupun saponin triterpenoid. Saponin adalah segolongan senyawa glikosida yang mempunyai struktur steroid dan mempunyai sifat-sifat khas dapat membentuk larutan koloidal dalam air dan membui bila dikocok. Saponin merupakan senyawa berasa pahit menusuk dan menyebabkan bersin dan sering mengakibatkan iritasi terhadap selaput lendir. Saponin juga bersifat bisa menghancurkan butir darah merah lewat reaksi hemolisis, bersifat racun bagi hewan berdarah dingin, dan banyak diantaranya digunakan sebagai racun ikan. Saponin bila terhidrolisis akan menghasilkan aglikon yang disebut sapogenin. Ini merupakan suatu senyawa yang mudah dikristalkan lewat asetilasi sehingga dapat dimurnikan dan dipelajari lebih lanjut. Saponin yang berpotensi keras atau beracun seringkali disebut sebagai sapotoksin. Menurut SOBOTKA : 1. Saponin merupakan turunan dari hidrokarbon yang jenuh dari siklopentano perhidrofenantren 2. Juga dapat merupakan turunan yang tak jenuh dari siklopentano perhidrofenantren. Struktur kimiawi Berdasarkan struktur aglikonnya (sapogeninnya), saponin dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu tipe steroid dan tipe triterpenoid. Kedua senyawa ini memiliki hubungan glikosidik pada atom C-3 dan memiliki asal usul biogenetika yang sama lewat asam mevalonat dan satuan-satuan isoprenoid. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 25 17 3 HO Kerangka steroid H3C CH3 17 CH3 3 HO Kerangka triterpenoid Glikosida saponin dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan pada struktur bahan kimia dari aglycone (sapogenin). Saponin pada hidrolisis menghasilkan suatu aglycone yang dikenal sebagai "sapogenin". Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 26 Proses biosintesienya HO HO O HO O OH Acetic Acid Mevalonic Acid Squalen IPP H H H HO Cholesterol Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 27 SAPONIN = GULA + SAPOGENIN glycone aglycone SAPONIN 1. 2. 3. 4. Glycone Aglicone Sugar Sapogenin glukosa arabinosa xylose glucuronic acid Neutral Saponine Acid Saponine Steroide Triterpenoide BIOSINTESIS GLIKOSIDA SAPONIN Berdasarkan struktur dari aglikon maka glikosida dan saponin dapat dibagi 2 golongan yaitu saponin netral yang berasal dari steroid dengan rantai samping spiroketal dan saponin asam yang mempunyai struktur triterpenoid. Biosintesa saponin triterpenoid lebih kurang diketahui bila dibandingkan dengan saponin steroid tetapi dapat dikatakan bahwa keduanya mempunyai tidak tolak yang sama yaitu yang berasal dari asetat dan mevalonat. Rantai samping terbentuk sesudah terbentuknya squalen. Sebagian terjadi inti steroid spiroketal dan yang lain membentuk triterpenoid pentasiklik. Gugus gulanya dapat berdiri 1 – 55 gula dan dalam beberapa hal aglikon tak diikat dengan gula tetapi dengan asam uronat. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 28 O O O HO Spiroketal steroid nucleus HO Asetat (Diosgenin) Mevalonat Skualen Kolesterol HO Pertacyclic triterpenoid (β – Amyrin) ♥ GLIKOSIDA STEROID Glikosida steroid adalah glikosida yang aglikonnya berupa steroid. Glikosida steroid disebut juga glikosida jantung karena memiliki daya kerja kuat dan spesifik terhadap otot jantung. Struktur Kimiawi Secara kimiawi bentuk struktur glikosida jantung sangat mirip dengan asam empedu yaitu bagian gula yang menempel pada posisi tiga dari inti steroid dan bagian aglikonnya berupa steroid yang terdiri dari dua tipe yaitu tipe kardenolida dan tipe bufadienolida. Tipe kardenolida merupakan steroid yang mengandung atom C-23 dengan rantai samping terdiri dari lingkaran lakton 5-anggota yang tidak jenuh dan alfabeta menempel pada atom C nomor 17 bentuk beta. Sementara tipe bufadienolida Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 29 berupa homolog dari kardenolida dengan atom C-24 dan mempunyai rantai samping lingkaran keton 6-anggota tidak jenuh ganda yang menempel pada atom C nomor 17. O C A O D B HO Kardenolida O A O B HO Bufadienolida Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 30 Biosintesa Glikosida Jantung Aglikon dari glikosida jantung adalah steroid yaitu turunan dari siklopentenofenantren yang mengandung lingkaran lakton yang tidak jenuh pada atom C-17. Seperti sudah kita ketahui biosintesis dari senyawa steroid pada umumnya didasarkan atas biosintesa dari senyawa kolesterol. Meskipun tidak semua senyawa steroid memerlukan kolesterol sebagai prekursor (pra zat) pembentukannya, paling tidak pembentukan kolesterol ini dianggap sebagai mekanisme biosintesa senyawa steroid pada umumnya. Secara singkat proses biosintesanya adalah asam mevalonat asam asetat isopentenil pirofosfat skulen kholesterol. Reaksi lengkapnya adalah sebagai berikut : O CH3 – C Co ASH O O CH3 – C CH3COOH -H2O Asam asetat O S CoA CH3 – C – CH2 – C – S CoA S CoA -CoA asetoasetil – CoA Asetil CoA O - Co ASH CH3 – C S CoA O H3C OH O H3C OH O NADPH2 C HO C CH2 CH2OH CH2 Asam mevalonat Fasforilase ATP - ADP Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 C HO C CH2 C CH2 S-CoA β – hidroksi – β – metal glutaril - CoA Page 31 O H3C OH O H3C OP ATP C C CH2-O-P C C CH2-O-P-P fosforilase HO CH2 CH2 HO Asam – 5 fosfomevalonat CH2 CH2 Asam – 5 – pirofosfo – 3 fosfomevalonat ATP Dekarboksilasi H3C H3C C H3C CH2 -O-P-P C CH2 H2C 3,3 – dimetilalil – pirofosfat CH2-O-P-P CH2 3 – isopentenil pirofosfat H3C Isopentenil pirofosfat H3C C H3C H2C HC C H2C CH2-O-P-P CH Geranil pirofosfat CH3 CH3 H2 C C CH3 H2 C C NADPH2 C CH3 Farnesil pirofosfat H3C C H C H2 C H Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 C H2 C Page 32 Farnesil pirofosfat O Skualen 2,3 - oksidoskualen Sikloartenol OH R Lanosterol H HO HO HO Zynosterol Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Kholesterol Page 33 ♥ GLIKOSIDA ANTRAKUINON Beberapa jenis obat pencahar yang berasal dari tanaman mengandung glikosida sebagai isi aktifnya. Glikosida-glikosida yang terdapat di dalam obat pencahar tersebut mengandung turunan antrasen atau antrakinon sebagai aglikonnya. Simplisia yang mengandung glikosida ini antara lain Rhamni purshianae Cortex, Rhamni Frangulae Cortex, Aloe, Rhei Radix, dan Sennae Folium. Kecuali itu Chrysa robin dan Cochineal (Coccus cacti) juga mengandung turunan antrakinon, akan tetapi tidak digunakan sebagai obat pencahar karena daya iritasinya terlalu keras (Chrysarobin) sehingga hanya digunakan sebagai obat luar atau hanya digunakan sebagai zat warna (Cochineal, Coccus Cacti). Tanaman-tanaman seperti kelembak, aloe, sena, dan kaskara telah lama dikenal sebagai obat alami kelompok purgativummeskipun pada saat itu kandungan kimiawinya belum diketahui dengan jelas. Belakangan, ternyata ada persamaan kandungan kimiawi antara obat purgativum dengan beberapa bahan pewarna alami. Senyawa yang pertama ditemukan adalah sena dari tipe antrakuinon, baik dalam keadaan bebas maupun sebagai glikosida. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa produk alam juga mengandung turunan antrakuinon yang tereduksi, misalnya oksantron, antranol, dan antron. Termasuk juga produk lain seperti senyawa yang terbentuk dari dua molekul antron, yaitu diantron. Senyawa-senyawa ini dapat dalam keadaan bebas (tidak terikat dengan senyawa gula dalam bentuk glikosida) dapat pula dalam bentuk glikosida dimana turunan antrakinon tersebut berfungsi sebagai aglikon. Struktur Kimiawi Sama halnya dengan sifat glikosida lainnya, glikosida antrakuinon juga mudah terhidrolisis. Bentuk uraiannya adalah aglikon dihidroksi antrakuinon, trihidroksi antrakuinon, atau tetrahidroksi antrakuinon. O O H OH H H H O Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 34 Antrakuinon Antron Antranol OH H OH OH Diantranol Oksantron Biosintesa Senyawa Antrakinon Biosintesa senyawa antrakinon diselidiki di dalam mikroorganisme. Dan disimpulkan bahwa biosintesa pada tumbuhan tinggi terjadi melalui proses yang serupa, salah satu contoh yang sederhana ialah pembentukan turunan antrakinon dari asam asetat yang diberi label dalam Peniccilium islandicum, jenis Penicillium yang dikenal menghasilkan bermacam-macam turunan antrakinon. C C C C O O O O C C C C CH3 CO CO CO CO C C C C CO CO CO CO 8 molekul asetat Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 C C C O O O COOH Asam poli-β- keto metilen Page 35 O HO CH3 Emodin OH O OH Terjadinya proses biosintesa emodin atau senyawa antrakinon lainnya dapat diikuti dengan memberi label (tanda) pada asam asetat, yang dimaksud dengan memberi label adalah menggunakan senyawa yang sebagian unsure-unsurnya diberi muatan radio aktif dengan menggunakan isotopnya yang radioaktif. ♥ GLIKOSIDA SIANOPORA Glikosida sianopora adalah glikosida yang pada ketika dihidrolisis akan terurai menjadi bagian-bagiannya dan menghasilkan asam sianida (HCN). Biosintesa Glikosida Sianopor Aglikon-aglikon dari glikosida sianofor yang digunakan dalam pengobatan adalah senyawa-senyawa fenilprokanoid, yang merupakan turunan dari asam amino C6 – C3 seperti fenilalanin dan tirosin. Biosintesa senyawa ini adalah melalui “Shikimic Acid Pathway”. COOH C OP CH2 Asam fosfo fenol piruvat CHO + H – C – OH H – C – OH CH2-O P COOH C=O CH2 HO – C – H Eritrose-4-fosfat H – C – OH H – C – OH CH2O P Asam 3-deoksi-2-keto-Darabino-heptulosa-7-fosfat. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 36 HO COOH O COOH OH O OH Asam 5-dehidrokuinat COOH OH HO OH OH OH Asam 5-dehidroshikimat Asam shikimat Setelah terbentuk asam shikimat dapat mengalami fosforilasi dan bereaksi dengan asam fosfoenolpiruvat membentuk asam profenat, yang selanjutnya melalui asam fenilpiruvat menjadi fenilalanin. ♥ GLIKOSIDA ISOTIOSIANAT Banyak biji dari beberapa tanaman keluarga Crucifera mengandung glikosida yang aglikonnya adalah isotiosianat. Aglikon ini merupakan turunan alifatik atau aromatik. Senyawa-senyawa yang penting secara farmasi dari glikosida ini adalah sinigrin (Brassica nigra = black mustard), sinalbin (Sinapis alba = white mustard) dan glukonapin (rape seed). Biosintesa Glikosida Isotiosianat Aglikon dari glikosida isotiosianat dapat merupakan senyawa alifatik atau turunan aromatik. Penelitian dengan radio isotop telah menunjukkan bahwa aglikon yang berupa senyawa alifatik biosintesanya dapat melalui “Acetate Pathway” sedang yang aromatik melalui “Shikimic Acel Pathway”. H CH2-CH-COOH CH2-CH-COOH NH2 Fenilalanin CH2-C NHOH N-OH N-hidroksifenilalanin fenilasetaldehid-oxim Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 37 S-glukosa CH2-N=C=S CH2-C Mirosina N-OSO3K Glikosa + KHSO4 + bensil isotiosianat Glukotropaeolin ♥ GLIKOSIDA FLAVONOL Glikosida flavonol dan aglikon biasanya dinamakan flavonoid. Glikosida ini merupakan senyawa yang sangat luas penyebarannya di dalam tanaman. Di alam dikenal adanya sejumlah besar flavonoid yang berbeda-beda dan merupakan pigmen kuning yang tersebar luas diseluruh tanaman tingkat tinggi. Rutin, kuersitrin, ataupun sitrus bioflavonoid (termasuk hesperidin, hesperetin, diosmin dan naringenin) merupakan kandungan flavonoid yang paling dikenal. Biosintesa Glikosida Flavonoid Aglikon dan glikosida flavonol dan falvanoid lainnya adalah contoh senyawa yang di dalam sistem biologis pembentukannya dapat melalui kedua cara pembentukan senyawa aromatis, yaitu dengan kondensasi asam asetat dan melalui shikimic Acid Pathway. Asam Shikimat 3CH3COOH + Fenilalanin B CH calkon O B CH2 C CH COOH CH CH2 CH HOOC CH2 Asam sinamat C C O O B O HO A OH Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 O flavanoid Page 38 ♥ GLIKOSIDA ALKOHOL Glikosida alkohol ditunjukkan oleh aglikonnya yang selalu memiliki gugus hidroksi. Senyawa yang termasuk glikosida alcohol adalah salisin. Salisin adalah glikosida yang diperoleh dari beberapa spesies Salix dan Populus. Biosintesa Glikosida Alkohol Biosintesa glikosida alkohol, aldehid, lakton dan fenol dapat digambarkan sebagai berikut : CH2OH CHO COOH O–glukosa CHO O–glukosa HO glukosa-O OCH3 Salisin (alkohol) helisin asam ferulat glukovanila (aldehida) OH NH3C COOH Asam shikimat COOH OH Fenilalanin asam sinamat hidrokinon glukosa O OH Arbutin (fenol) COOH O O glukosa O Kumarin (lakton) Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 O- Kumaril glikosida Page 39 ♥ GLIKOSIDA ALDEHIDA Salinigrin yang terkandung dalam Salix discolor terdiri dari glukosa yang diikat oleh m-hidroksibenzaldehida sehingga merupakan glikosida yang aglikonnya suatu aldehida. ♥ GLIKOSIDA LAKTON Meskipun kumarin tersebar luas dalam tanaman, tetapi glikosida yang mengandung kumarin (glikosida lakton) sangat jarang ditemukan. Beberapa glikosida dari turunan hidroksi kumarin ditemukan dalam bahan tanaman seperti skimin dan Star anise Jepang, aeskulin dalam korteks horse chestnut, daphin dalam mezereum, fraksin dan limettin. ♥ GLIKOSIDA FENOL Beberap aglikon dari glikosida alami mempunyai kandungan bercirikan senyawa fenol. Arbutin yang terkandung dalam uva ursi dan tanaman Ericaceae lain menghasilkan hidrokuinon sebagai aglikonnya. Hesperidin dalam buah jeruk juga dapat digolongkan sebagai glikosida fenol. Uva ursi adalah daun kering dari Arctostaphylos uva ursi (Famili Ericaceae). Tanaman ini merupakan semak yang selalu hijau merupakan tanaman asli dari Eropa, Asia, Amerika Serikat dan Kanada. FUNGSI GLIKOSIDA Secara umum arti penting glikosida bagi manusia adalah untuk sarana pengobatan dalam arti luas yang beberapa diantaranya adalah sebagai obat jantung, pencahar, pengiritasi lokal, analgetikum dan penurunan tegangan permukaan. Fungsi glikosida : 1. Fungsi glikosida sebagai cadangan gula temporer 2. Proses pembentukan glikosida merupakan proses detoksikasi 3. Glikosida sebagai pengatur tekanan turgor 4. Proses glikosidasi untuk menjaga diri terhadap pengaruh luar yang mengganggu 5. Glikosida sebagai petunjuk sistematik Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 40 Penggunaan glikosida dimana beberapa diantara glikosida merupakan obat yang sangat penting, misalnya yang berkhasiat kardiotonik, yaitu glikosida dari Digitalis, Strophanthus, Colchicum, Conyallaria, Apocynum dan sebagainya yang berkhasiat laksatifa/pencahar seperti Senna, Aloe, Rheum, Cascara Sagrada dan Frangula yang mengandung glikosida turunan antrakinon emodin. Selanjutnya sinigrin, suatu glikosida dari Sinapis nigra, mengandung alilisotiosianat suatu iritansia lokal. Gaulterin adalah glikosida dari gaulteria yang dapat menghasilkan metal salisilat sebagai analgesik. Beberapa Hipotesa dan Teori Tentang Adanya Glikosida dalam Tanaman 1. Fungsi glikosida sebagai cadangan gula temporer. Teori Pfeffer mengatakan bahwa glikosida adalah meruapakan cadangan gula temporer (cadangan gula sementara) bagi tanaman. Cadangan gula di dalam bentuk ikatan glikosides ini tidak dapat diangkut dari sel satu ke sel yang lain, oleh karena adanya bagian aglikon. 2. Proses pembentukan glikosida merupakan proses detoksikasi. Pada tahun 1915, Geris mengatakan bahwa proses sintesa senyawa glokosida adalah merupakan proses detoksikasi, sedang anglikonnya merupakan sisa metabolisme. 3. Glokosida sebagai pengatur tekanan turgor Teori Wasicky mengatakan bahwa setelah diadakan percobaan-percobaan pada tanaman digitalis, ternyata bahwa glikosida mempunyai fungsi sebagai pengatur tekanan turgor di dalam sel. 4. Proses glikosida untuk menjaga diri terhadap pengaruh luar yang menggangu. Teori ini menyatakan bahwa proses glikosidasi di dalam tanaman dimaksudkan untuk menjaga diri terhadap serangan serangga atau binatang lain dan untuk mencegah timbulnya penyakit pada tanaman. 5. Glikosida sebagai petunjuk sistimatik. Adanya glikosida didalam tanaman, meskipun masih sangat tersebar, dapat digunakan sebagai salah satu cara mengenal tanaman secara sistimatik, baik dari aglikonnya, bagian gulanya maupun dari glikosidanya sendiri. Sebab ada Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 41 beberapa glikosida, aglikon atau gula yang hanya terdapat di dalam tanaman atau familia tertentu. 6. Menurut hasil penelitian Fuch dan kawan-kawan (1952), ternyata bahwa didalam waktu 24 jam tidak terdapat perubahan yang berarti pada kadar glikosida baik ditinjau dari sudut biologi maupun secara kimiawi. Juga pada tanaman yang ditempatkan pada tempat yang gelap selama 24 jam, tidak ada perubahan kadar glikosida. PEMBENTUKAN GLIKOSIDA Apabila glukosa direaksikan dengan metal alkohol, menghasilkan dua senyawa. Kedua senyawa ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya tidak memiliki sifat aldehida. Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus –OH yang terikat pada atom karbon nomor 1. Senyawa yang terbentuk adalah suatu asetal dan disebut secara umum glikosida. Ikatan yang terjadi antara gugus metal dengan monosakarida disebut ikatan glikosida dan gugus –OH yang bereaksi disebut gugus –OH glikosidik. Metilglikosida yang dihasilkan dari reaksi glukosa dengan metal alcohol disebut juga metilglukosida. Ada dua senyawa yang terbentuk dari reaksi ini, yaitu metil–α– D–glukosida atau metil-α-D-glukopiranosida dan metil-β-D-glukosida atau metil-βD-glukopiranosida. Kedua senyawa ini berbeda dalam hal rotasi optic, kelarutan serta sifat fisika lainnya. Dengan hidrolisis, metil glikosida dapat diubah menjadi karbohidrat dan metilalkohol. Glikosida banyak terdapat dalam alam, yaitu pada tumbuhan. Bagian yang bukan karbohidrat dalam glikosida ini dapat berupa metilalkohol, gliserol atau lebih kompleks lagi misalnya sterol. Di samping itu antara sesama monosakarida dapat terjadi ikatan glikosida, misalnya pada molekul sukrosa terjadi ikatan α-glukosida-βfruktosida. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 42 Materi VI BIOSINTESIS SENYAWA-SENYAWA FLAVONOID Tujuan Instruksional Khusus Mengetahui jalur biosintesis, reaksi yang menyertai serta metabolit yang dihasilkan pada senyawa-senyawa flavonoid Pokok Bahasan (3 x Pertemuan) 1. Kerangka Dasar dan Sistem Penomoran Senyawa Flavonoid 2. Mekanisme Dasar Biosintesis Senyawa Flavonoid 3. Hipotesis Biogenetik Pelter 4. Senyawa Khalkon 5. Senyawa Dihidrokhalkon 6. Senyawa Auron 7. Senyawa Flavonon BIOSINTESIS SENYAWA FLAVANOID KLASIFIKASI SENYAWA FLAVANOID Tidak ada benda yang begitu menyolok seperti flavanoid yang memberikan kontribusi keindahan dan kesemarakan pada bunga dan buah-buahan di alam. Flavin memberikan warna kuning atau jingga, antosianin memberikan warna merah, ungu atau biru, yaitu semua warna yang terdapat pada pelangi kecuali warna hijau. Secara biologis, flavanoin memainkan peranan penting dalam kaitan menyerbukan pada tanaman oleh serangga. Sejumlah flavanoid mempunyai rasa pahit hingga dapat bersifat menolak sejenis ulat tertentu. Senyawa flavanoid adalah senyawa yang mengandung C15 terdiri atas dua inti fenolat yang dihubungkan dengan tiga satuan karbon. Cincin A memiliki karakteristik bentuk hidroksilasi phloroglusinol atau resorsinol, dan cincin B biasanya 4-, 3,4- atau 3,4,5-terhidroksilasi. Dalam gambar dibawah ini menunjukkan struktur dasar flavanoid. A Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 C C C B Page 43 Cincin A : karakteristik phloroglusinol atau bentuk resorsinol terdistribusi. HO O O HO A A Atau C3 C6 (B) C3 C6 (B) OH Namun sering terhidroksilasi lebih lanjut : OCH3 HO HO O HO Atau A HO C3 C6 (B) O A Dst C3 C6 (B) OCH3 OH Cincin B : karakteristik 4-, 3,4-, 3,4,5-terhidroksilasi R=R‟=H,R‟=OH R C6 (A) C3 B R=H,R‟=R‟=OH R R=R‟=R”=OH R (juga, R=R‟=R”=H) Dapat juga mengikat gugus 2‟-hidroksil C6 (A) C3 B OH OH Gambar : Struktur dasar flavanoid Fragmen tiga karbon pusat, yang terikat pada cincin B, umumnya memiliki empat bentuk. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 44 B O C A C A C B C C C Khalkon flavon Dihidrokhalkon katekin Flavon -3, 4-diol Flavanon Flavon Antosianidin Flavon -3-ol Flavon -3-on-3-ol O A O C C B A C C C C B Gambar : Tipe umum dan beberapa contoh senyawa flavanoid Tingkat oksidasi tiga karbon bagian molekul flavanoid dapat dinyatakan oleh hubungan formal seperti ditunjukkan dalam ringkasan berikut. Perlu diperhatikan bahwa cincin –A selalu memiliki gugus hidroksil yang letaknya sedemikian hingga memberikan kemungkinan untuk terbentuknya cincin heterosikliks dalam senyawa trisiklis. Dalam bisiklis khalkon dan hidrokhalkon gugus hidroksil tetap terikat pada cincin –A. A – COCH2CH2 – B hidrokhalkon A – COCH2CHOH – B flavanon, khalkon A – COCH2CO – B A – CH2CCOCO – B Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 flavanon antosianin Page 45 A – COCOCH2 – B auron A – COCHCHOH – B 3 – hidroksi flavanon OH A – COCOCH – B flavanol OH DIHIDROKHALKON Meskipun dihidrokhalkon jarang terdapat di alam, namun satu senyawa yang penting yaitu phlorizin merupakan konstituen umum famili Rosaceae juga terdapat dalam jenis buah-buahan seperti apel dan pear. Phlorizin telah lama dikenal dalam bidang farmasi, ia memiliki kesanggupan menghasilkan kondisi seperti diabetes. Phlorizin merupakan β -D-glukosida phloretin. Phloretin mudah terurai oleh alkali kuat menjadi phloroglusinol dan asam p-hidroksihirosinamat (asam phloretrat). Jika glukosida phlorizin, dipecah dengan alkali dengan cara yang sama, maka ternyata sisa glukosa tidak dapat terlepas dan dihasilkan phloroglusinol β-O-glukosida. Akhirnya, kedudukan sisa glukosa yang dibentuk oleh reaksi ditunjukkan dalam persamaan 1 ; interaksi gugus asetoksil dengan satuan –CHCH2CH2Ar menunjukkan bahwa satuan glukosa harus terikat pada kedudukan – 2‟ dalam phlorizin. Glikolisasi gugus hidroksil orto terhadap gugus karbonil di dalam adalah tidak umum, hal ini terutama karena ikatan yang efektif antara –OH dan O=C. Adanya gugus-gugus hidroksil pada kedudukan -2,6 relatif terhadap gugus karbonil mengakibatkan satu daripadanya reaktif dan dapat terjadi glikosilasi. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 46 Florisin H 2O H+ Floretin D-glukosa NaOH OH HO + HO OH HO CH 2 CH2 COOH Asam floretat O C6H11O 5 Asam floretat (1) NaOH OH Me 2 SO4 Tri-O-metil florisin K 2 CO3 / aseton 1) H 2 O/H 2) Ac 2 O/N 2 Oac O CH 3 O CH 3O CH 3 O CH 2 OCH3 Florisin adalah : OH COCH 2CH2 O OH C 6 H11O5 D-glukosa (L-ramnosida floretin adalah glisifilin) Senyawa ini dipisahkan secara kromatografi kertas memakai pengembang yang biasa. Mereka dideteksi dengan menyemprot kertas dengan ρ-nitroanilina yang terdiazotasi dan dengan AlCl3 dalam alcohol. Floridzin menghasilkan warna merah jingga dengan pereaksi pertama dan fluoresensi kehijauan yang kuat dengan pereaksi kedua. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 47 KHALKON Polihidroksi khalkon terdapat dalam sejumlah tanaman, namun terdistribusinya di alam tidak lazim. Alasan pokok bahwa khalkon cepat mengalami isomerisasi menjadi flavanon dalam satuan keseimbangan, persamaan 2. 3 4 2 3„ 5 2„ 4„ 6 5„ 6„ C O merein : 2‟, 3,4‟ , 3,4 – penta OH (4‟ – glukosida) koreopsin : 2‟, 4‟, 3,4 – tetra OH (4‟ – glukosida) stillopsin : 2,4 , „5‟ , 3,4 – penta OH (? – glukosida) lanseolin : 2‟, 4‟ , 3,4 – tetra OH-3‟-OMe (? – glukosida) semua senyawa tersebut terdapat khalkon yang terdapat dalam spesies coreopis Gambar : Beberapa khalkon yang terdapat di alam Bila khalkon 2‟ , 6 –dihidroksilasi , isomer flavanon mengikat 5 – gugus hidroksil, dan stabilisasi mempengaruhi ikatan hydrogen 4-karbonil-5-hidroksil maka menyebabkan keseimbangan khalkon-flavanon condong kearah flavanon. Hingga khalkon, yang terdapat di alam memiliki gugus 2,4‟-hidroksil atau gugus 2‟-hidroksi6‟-glikosilokasi. Dalam gambar beberapa khalkon yang terdapat di alam menunjukkan beberapa khalkon yang terdapat pada tanaman, terutama sebagai pigmen daun bunga berwarna kuning, dalam kebanyakan terdapat dalam tanaman Heliantheaetribe, Coreopsidinae , subtribe dan famili Compositae. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 48 OH OH O OH HO OH OH HO O O Butein Butin (Keduanya dapat diisolasi, stabil) OH OH O OH HO OH (2) HO O O H O 2‟, 4‟, 6‟, 4 - tetra hidroksi khalkon Naringenin Tidak stabil (Distabilkan oleh ikatan OH-O-C) KARTAMIN Carfhanus tinctorius L. (fam. Compositae), mengandung pigmen bunga kuning yang berubah menjadi merah bila umur bunga bertambah. Ekstrak bunga juga berwarna merah, dengan pembentukkan bunga merah. Pigmen merah pertama kali disebut kartamin, merupakan glikosida dan bila dihidrolisis dengan asam fosfat berair memberikan dua senyawa isomer yaitu kartamidin dan isokartamidin. Sekarang pigmen merah dinyatakan sebagai “Kartamon”. Kartamidin dan isokartamidin merupakan isomer flavanon seperti ditunjukkan dalam persamaan (3a) dibawah ini oleh sintesis senyawa termetilasi sepenuhnya dan demitilasi menjadi tetrahidroksi flavanon. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 49 OCH3 OCH3 CH 3O OH CH 3O COCH3 NaOH + OH CH 3O CH 3O OCH3 CHO OCH3 O OH OCH3 O O CH 3O HO AlCl 3 C 3 H6 CH 3O CH 3O H2 O/H+ (3) HO OH O O Isokartamidin (Kartamidin = 5, 7, 8, 4‟ - tetrahidroksiflavanon) OH HO (A) Pembentukan cincin (A) - COCH = CH OH (B) HO OH Isokartamidin Kartamidin (B) Pembentukan dua flavanon dari precursor tunggal segera terbentuk dengan terjadinya transformasi seperti ditunjukkan dalam persamaan (3b) ; zat antara khalkon dapat melakukan siklisasi baik dengan adisi gugus hidroksil -2‟ atau -6‟ terhadap ikatan rangkap. Kartamon berwarna merah, dan polihidroksi khalkon merupakan senyawa yang berwarna kuning hingga jingga – kuning ; sebagai contoh koreopsin. Prekursor berwarna kuning ini sekarang dipandang sebagai khalkon glukosida yang mengalami oksidasi menjadi quinonoid glikosida yang berwarna merah (kartamon). Pembentukkan flavanon pada hidrolisis kartamon harus melibatkan reduksi terhadap quinon, kemungkinan pada hidrolisis melepaskan glukosa (4). Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 50 OH OH HO OH O HO (O) HO ( R = glukosit) O OR O OR Pigmen bunga kuning O (4) Kartamon (merah) OH O HO O H2 O/H+ OH (H) OH HO HO OH OH O O Kartamidin + isokartamidin (flavanon) Usulan semula menyatakan bahwa senyawa yan dikenal dengan kartamin (pigmen merah) adalah quinonoid “enol” khalkon (5). OH OH O H+ H2 O Glukose O OH OH OH HO OH (5) HO OH O Kartamin (struktur awal) Kartamidin Isokartamidin Berdasarkan percobaa yang terakhir menunjukkan bahwa kartamon (pigmen merah) diubah menjadi khalkon kuning oleh reduksi dengan belerang dioksida, dan senyawa yang diperoleh ini dapat direoksidasi menjadi kartamon. Hingga pembentukkan flavanon dengan cara hidrolisis precursor merah, yaitu struktur “enol” khalkon tidak dapat diterima. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 51 FLAVAN Flavan tidak lazim sebagai konstituen tanaman. Sejauh ini hanya ada satu contoh dalam kelompok ini yang merupakan senyawa yang terdapayb di alam.Senyawa fenolat kompleks yang merupakan konstituen resin dari tanaman genus Xanthorrhoea mengandung berbagai senyawa flavanoid yan ternyata pemisahan dan pemurniannya sukar dilakukan. Metilasi (dengan metal sulfat dan kalium karbonat dalam aseton) terdapat resin kotor dari X, preissii menghasilkan sejumlah senyawa flavanoid. Salah satu dari padanya adalah 4‟ , 5 , 7-trimetoksi flavan (penomoran system sesuai dengan gambit tipe umum senyawa flavanoid). Reduksi flavan dengan natrium dan etanol dalam cairan ammonia dan metilasi fenol yang diperoleh menghasilkan senyawa yang dikenal 1-p-metoksifenil-3- (2,4,6-trimetoksifenil)-propana (6) O CH 3O CH 3O N2 OH 3 O-metilat (6) O OH CH 3O (Resin Xanthorroea) FLAVANON Flavanon (biasanya sebagai glikosida) terdistribusi luas dialam. Flavanon terdapat dalam kayu, daun dan bunga. Flavanon glikosida merupakan konstituen utama dari tanaman genus Prunus (fam. Rosaceae) dan buah jeruk. Dua glikosida yang paling lazim adalah neringenin dan hesperetin, terdapat dala buah anggur dan jeruk. Beberapa flavanon yang terdapat dialam diberikan dalam gambar dibawah berikut. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 52 Penentuan struktur flavanon cepat dilakukan berdasarkan metoda klasik. Polihidroksiflavanon mudah dikenal dengan terbentuknya warna merah, lembayung, bila flavanon direduksi dengan magnesium dalam asam klorida dalam larutan etanol. Persoalan dasar dalam menentukan struktur flavanon adalah (a) posisi ikatan sisa gula, jika senyawa merupakan glikosida ; dan (b) posisi gugus inti hidroksil dan metoksi cincin -A dan –B Flavanon dan khalkon dipecah oleh hidrolisis alkalis menjadi turunan asam benzoate yang terdiri dari cincin –B dan tergantung pada kondisi fenol yang terdapat pada cincin –A (missal phloroglusinol) atau menjadi asetofenon yang sesuai. Pada persamaan 7 digambarkan beberapa pemecahan seperti yang diuraikan diatas. OH OH O HO 50% KOH OH HO + COCH 3 COOH O Liquiritigenin (7) OH O OCH3 HO HO 30% NaOH OH CH 3O CH = CHCOOH + OH O Homoeridiktiol Asam ferurat OCH3 OH O RO OH OH HO O O RO OH OH O R = H, naringenin R = H, hesperitin R = A*, naringi R = A*, hesperidin R = B*, neohesperidin Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 53 OH O RO O CH 3O OH OR O R = H, pinocembrin R = H, sakuranetin R = CH3, pinostrobin R = I-glucosyl, sakuranin Sisa gula : H O HO A= H CH3 CH2 O H H OH OH H O H H HO OH H H OH O H Rutinosa = 6-0(- -L-rhamnopiranosil)-D-glukopiranosa HOCH2 O H H HO OH H H O O H B= H O HO H CH3 H H OH OH H Neohesperidosa = 2-0(- -L-rhamnopiranosil)-D-glukopiranosa Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 54 Gambar : Flavanon alam Cara lain yang berguna untuk menentukan struktur flavanon adalah melibatkan dehidrogenasi ikatan -2,3 yang memberikan flavon. Karena flavanon sering sukar disintesis sedangkan tidak ada masalah untuk flavon, maka prosedur ini sangat berharga (persamaan 8) OH O CH 3O OH OCH3 O OH O I2 NaOAc OCH3 CH 3O (8) OH O Metoda klasik (yaitu degradasi, interkonversi, sintesis) untuk menentukan struktur flavanoid sekarang telah digantikan dengan prosedur diagnosa fisika, dalam hal ini resonansi magnetic inti. Proton pada posisi -2 dan -3 menunjukkan pergeseran kimia yang karakteristik dan bentuk penggabungan yang dapat membedakan struktur flavanon dengan flavon khalkon dan sebagainya. Bentuk aromatik tersubtitusi biasanya dapat dikenal dengan pergeseran kimia dan bentuk penggabungan (penggabungan 0-, m atau p) proton-proton cincin –A dan –B. FLAVON Apigenin dan luteolin terdistribusi secara luas dai alan dan merupakan contoh dasar bentuk subtitusi yang diturunkan dari kombinasi yang diturunkan dari bagian – C6-C3 dengan satuan asetat : (B) C6 - C3 + 3C2 (B) C6 - C3 - C6 (A) Hampir setiap bentuk yang mungkin dikenal di alam, dari flavon sendiri hingga nobiletin 5,6,,7.8,3‟, 4-heksametoksiflavon. Gambar dibawah ini memuat beberapa flavon alami. Kebanyakan hidroksiflavon terdapat sebagai glukosida. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 55 O O HO OH O Flavon O Khrisin OH OH O O HO HO OH OH O Apigenin OH O Luteolin OCH3 O O HO HO HO OH OH O Baikalein O Wogonin OCH3 OCH3 OCH3 O CH 3O CH3O OCH3 OCH3 O CH3O CH 3O OCH3 O OCH3 Nobiletin O Tangeretin Gambar : Flavon Alam Flavon mudah dipecah oleh alkali, menghasilkan diasilmetan atau tergantung pada kondisi reaksi asam benzoate yang diturunkan dari cincin - B dan 0- hidroksiasetonfenon pada cincin –A. Reaksi diberikan pada persamaan 9. Diasilmetan yang diturunkan dari flavon seperti dalam persamaan 9, mudah dikenal sebagai hasil degradasi. Warna hijau terangnya menunjukkan bahwa senyawa Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 56 dalam bentuk enol. Diasilmetan mudah disntesis dari asetofenon yang sesuai dan ester asam benzoate tersubtitusi (persamaan 10a) atau dari 0-asiloksiasetofenon, seperti digambarkan dalam persamaan 10b. Karena 0- hidroksidiasilmetan mudah diubah menjadi flavon dengan pembentukan cincin oleh pengaruh katalisator asam, prosedur ini berguna sebagai metoda sintesis flavon. OCH3 O CH 3O OCH3 CH 3O OCH3 10% KOH CH 3O OH CH 3O OCH3 O OCH3 Lebih Lanjut OCH3 COCH 2CO (9) CH 3O OH CH 3O COCH 3 OCH3 + OCH3 OCH3 COOH Flavon stabil terhadap asam kuat dan esternya mudah didealkilasi denga penambahan HI atau Hbr, atau dengan aluminium klorida dalam pelarut inert. Namun demikian, selama dimetilasi tata ulang sering teramati ; oleh pengaruh asam kuat dapat menyebabkan pembukaan cincin pada cara yang lain. Sebagai contoh demetilasi 5,8-dimetoksiflavon dengan HBr dalam asam asetat menghasilkan 5,6- dihidroksiflavon (persamaan 11a). Dalam keadaa khusus, pembukaan lanjut dapat terjadi (persamaan 11b) Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 57 OCH3 A. CH 3O OH CH 3O COCH 3 + OCH3 N3 Oet CH 3O OH CH 3O OCH3 OCH3 COOEt OCH3 COCH2 CO OCH3 H+ OCH3 HO O CH 3O OH OCH3 CH 3O CH 3O CH 3O OCH3 OCH3 OH O OCH3 C C OCH3 O CH2 OCH3 O CH 3O OCH3 (10) CH 3O OCH3 B. O CH 3O OH CH 3O COCH 3 + OCH3 OCH3 Piridin CH 3O OCO CH 3O COCH3 O C CH 3O CH 3O Piridin OCH3 OCH3 O- OCH3 O CH 3O COCH 3 C CH 3O OCH3 C OCH3 OCH3 CH2 OCH3 O O- CH 3O OCH3 KOH COCl O CH 3O OCH3 OCH3 OCH3 COCH 2CO OCH3 Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 OCH3 H+ CH 3O CH 3O OH COCH 2CO OCH3 OCH3 OCH3 Page 58 OCH3 OH O HBr OH A. COCH2CO OCH3 OH O O OH HO HO COCH 2CO OH OH O OCH3 O OCH3 B. O HI OH HO O O (11) HO OH O OH O HI OH HO O OH O Demetilasi gugus 5-metoksi dalam polimetoksiflavon segera terjadi pada kondisi yang cocok, sehingga 5-hidroksi-polimetoksiflavon mudah dibuat. Meskipun flavon mudah dibuat berdasarkan oksidasi flavanon (dengan natrium asetat-iodida) rute kebalikan-reduksi flavon menjadi flavanon – tetapi cara tersebut tidak bermanfaat. FLAVANOL (3 – HIDROKSIFLAVON) Flavanol lazim sebagai konstituen tanaman yang tinggi, dan terdapat dalam berbagai bentuk terhidroksilasi. Flavanol alami yang paling sederhana adalah Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 59 galangin, 3,5,7-tri-hidroksiflavon ; sedangkan yang paling rumit, hibissetin adalah 3,5,7,8,3‟,4‟,5-heptahidroksiflavon. OH O O HO HO OH OH OH OH O Galangin O Kaempfenol OH OH O OH O OH HO OH OH OH HO OH OH O Quersetin O Mirisetin O OH CH 2 O CH 3O O CH3 O OCH3 OCH3 O OCH3 CH3 O OCH3 OCH3 OH O O Melisimpleksin Termatin OH OH OCH3 O OCH3 HO OH OH O OH OH OH HO OH OH O Limositrin O Hibisefin Gambar : Flavanol alam Bentuk khusus hidroksilasi (C6 (A) –C3-C6 (B), dalam mana C6 (A) adalah turunan phloroglusinol, dan cincin B adalah 4- atau 3,4 –dihidroksi, diperoleh dalam dua flavanol yang paling lazim, yaitu kaempferol dan quersetin. Hidroksilflavanol, seperti halnya hidroksi flavon, biasanya terdapat dalam tanaman sebagai 3 –glikosida. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 60 Meskipun flavon, flavonol, flavanon pada umumnya terdistribusi melalui famili tanaman tinggi tetapi tidak terdapat hubungan khemotaksom yang jelas. Genus Melicope mengandung melisimpleksin dan ternatin, dan genus Citrus mengandung nobiletin, tangeretin dan 3‟,4‟,5,6,7 – pentametoksiflavon (persamaan 9) KATEKHIN, STEREOKIMIA SENYAWA FLAVANOID Flavon dan khalkon tidak memiliki atom karbon asimetri sehingga tidak ada masalah stereokimia. Flavanon mengandung satu pusat asimetri dan dapat berada dalam bentuk (+) dan (-). Kebanyakan flavanon alam adalah putar kiri dan memiliki konfigurasi –S. Stereokimia flavanon dan 3 –hidroksiflavanon (dihidroflavanol) telah ditentukan dengan metoda dalam mana stereokimia katekhin terlibat. (+)-katekhin dan (-)-epikatekhin diastereomer berbeda dalam kedudukan gugus 2 –aril dan 3 – hidroksil. Struktur katekhin telah ditentukan dengan metoda konvensional : (a) peleburan alkali menghasilkan phloroglusinol dan asam 3,4 –dihidrobenzoat (asam protokatekuat); dan (b) reduksi katekhin tetrametil eter, diikuti dengan metilasi fenol yang dihasilkan, diperoleh 1 –(2,4,6 –trimetoksifenil) -3 –(3,4 –dimetoksifenil) propane. Meskipun pengamatan tersebut dapat dibantu oleh tiga struktur seperti terlihat dalam persamaan 12a, namun struktur flavan epikatekhin dibuktikan berdasarkan pembuatannya (sebagai bentuk (+) secara reduksi katalitik sianidin klorida. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 61 OH OH O O OH HO OH HO OH OH OH OH (+) - katekhin (-) - epikatekhin OH OH O OH O OH HO HO OH OH OH (-) - robinetinidol (-) - epiafzetekin Gambar : Flavan -3-ol alam OH O OH HO OH (A) OH OH HO OH OH + OH H KO usi F OH COOH OH O HO Semua dapat CH OH 1) 2 ) Na / M E tO et i l at H OH OCH3 CH3 O OCH3 OCH3 OH OH O HO CH2 OCH3 (12) OH OH Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 62 OH O OH O OH HO OH HO + (B) OH OH OH OH Sianidin (kation) (+) - epikatekhin Reduksi (+) –katekhin tetrametil eter dan (-) – epikatekhin tetrametil eter dengan natrium dan etanol dalam ammonia cair, diikuti dengan metilasi terhadap fenol yang 1 –(3,4 –dimetoksifenil) -3(2,4,6 – dihasilkan, memberikan anantiomer trimetoksifenil)-2 –propanol (persamaan 13). OCH3 OCH3 OH O OH HO (A) CH2 1) methylate HO - C - H 2) Na/NH 3/EtOH 3) methylate OH OH CH2 CH 3O OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OH O OH HO (B) CH2 Melalui (13) H - C - OH OH CH2 OH CH 3O OCH3 OCH3 Ini menujukkan bahwa dua katekhin tersebut mempunyai konfigurasi berlawanan pada C – 3 dan mempunyai konfigurasi sama pada C – 2. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 63 Kenyataan lebih lanjut untuk konfigurasi katekhin dan epikatekhin diperoleh dalam reaksi turunan 3 –tosil tetrametil eter dengan hidrazin untuk mengeliminasi H OTos dan menghasilkan 2-ariflav-2-ena, suatu hasil yang sesuai dengan kedudukan trans –diaksial hydrogen pada C – 2 dan gugus tosilokasi pada C – 3 (persamaan 14) OCH3 O Ar CH 3O CH 3O NH 2NH 2 H O O CH 3O Ar Ar Otos OCH3 H OCH3 Ar = Veratril CH 3O HOAc OH OH + ArCOCH3 CHO Khalkon H 2 /Pt CH 3O OH CH 2CH 2COAr Hcl OCH3 + O CH 3O OCH3 O Ar Cl - H2 Pt CH 3O OCH3 Ar OCH3 Garam flavilium O OH O CH 3O COAr OCH3 CH 3O Ar (14) OCH3 Pada sisi lain, 3 –tosilat katekhin tetrametil eter tidak mengalami reaksi eliminasi -2,3. Eliminasi TosOH disertai dengan perpindahan gugus 2 –aril ke posisi -3, dengan pembentukan 3 –ariflav -2-ena. Reaksi ditunjukkan dalam persamaan 15 Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 64 O CH 3O O Ar CH 3O Quinolin Ar OTos OCH3 OCH3 Ar = Veratril 1) Na/EtOH 2) Me 2 SO 4 /NaOH CH 3O OCH3 CH 2CHAr OCH3 CH 3 OCH3 CH 3O OCH3 + OCH3 AlCl3 H 2 /Pt (15) CH 2COCl OCH3 CH 3O OCH3 OCH3 CH 2COAr 1) CH 3 MgI CH 3O OCH3 2) H 2 O CH=C-Ar OCH3 CH 3 Transformasi yang dinyatakan dalam persaman 14 dan 15 menunjukkan konfigurasi relative katekhin dan epikatekhin. Konfigurasi mutlak ditentukan berdasarkan degradasi seperti diberikan dalam persamaan 16, dalam mana konfigurasi gugus 3-OH sudah tentu. Ozonolisis (+) –katekhin merusak cincin-cincin fenol dan menghasilkan asam α, β-dihidroksiglutarat yang konfigurasinya sesuai dengan 2-deoksi –D-ribosa. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 65 OH OH O H HO OH O3 COOH _ _ HO C H HO_C _H OH OH CH 2COOH H COH CH 2 CH 2OH CH 2OH H HO HO H HO H H HO HO H HO H CH 2OH CH 2CHO CH 2 CH 2OH 2-deoksi-D-ribosa (16) ANTOSIANIN DAN PROANTOSIANIN Senyawa flavnoid yang paling menyolok adalah antosianin, yang merupakan pembentuk dasar pigmen warna merah, ungu dan biru pada tanaman, terutama sebagai bahan pewarna bunga dan buah-buahan. Antosianin adalah glikosida antosianidin, yaitu merupakan garam polihidroksiflavilium (2 –aribenzopirilium). Sebagian besar antosianin alam adalah glikosida (pada kedudukan 3 –atau 3,5- ) dari sejumlah terbatas antosianidin. R=R‟=H, pelargonidin R OH HO OH R=H,R=OH, sianidin R=R‟=OH, delpinidin O R‟ OH R=H,R‟=OCH3, peonidin R=R‟= OCH3, malvidin R=OH,R‟= OCH3, petunidin OH Gambar : Dasar Antosianidin alam Pembuktian struktur antosianidin mula pertama dikerjakan berdasarkan metoda degradasi seperti cara-cara yang dilakukan terhadap senyawa flavanoid lain, namun Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 66 pada saat ini pembuktian dilakukan berdasarkan sintesis. Sintesis sianidin klorida ditunjukkan seperti pada persamaan 17. HO OH HO C6 H 9COCl OH CHO CHO OH OBz Floroglusinaldehida (Bz = benzoil) OH OH OH HCl EtoAc + ClCH 2 COOH HO OAc HO OBz HO OAc Cl O OAc AcO AcO COCH 2 Cl COCH 2Ac OH Cl O 1) KOH 2) HCl (17) OH HO OH OH Sianidin klorida Dengan menggunakan senyawa tersubtitusi yang cocok, seperti ditunjukkan pada persamaan 17, maka antosianin alam dapat disintesis dengan cara yang sama. Antosianidin juga dibentuk bila flavon -3,4 –diol dipanaskan pada kondisi asam kuat (persamaan 18). Reaksi sangat kompleks dan hasil yang diperoleh berupa garam flavilium rendah ; dan perlu dicatat bahwa reaksi meliputi oksidasi, untuk dehidrasi sederhana flavandiol, diperoleh 3 –flavan -3-diol (“leukoantosianidin) bukan antosianidin. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 67 OH O OH O OH HO OH HO H2 O OH OH OH OH OH Leukosianidin hidrat (proantosianidin) Leukosianidin (18) OH + O OH HO OH OH Sianidin (kation) Prekursor intermediet antosianin adalah 2 –flaven-4,4-diol atau 3-flaven-2,3-diol. Reduksi terhadap rutin terasetilasi (quersetin 3 –rutinosida) dengan litium aluminium hidrida dan hasil yang diperoleh kemudian direaksikan dengan HCl menghasilkan sianidin 3-rutinosida, ini menunjukkan bahwa reaksi berlangsung melalui 2-flaven3,4-diol seperti ditunjukkan dalam persamaan 19. OH O OH O OH HO H + OH HO OR OH OR OH OH OH2 C H2 O OH O OH O OH HO OH HO OR OH (19) OR OH O (Sebagai asetat) Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 R = rutino sil (Delokalisasi muatan +) Page 68 PROANTISIANIDIN KOMPLEKS Banyak tanaman mengandung senyawa flavanoid kompleks yang tidak berwarna dan bila dihidrolisis dengan asam akan kembali menjadi antosianidin dan katekhin. Senyawa tersebut sering memiliki berat molekul tinggi dan mempunyai kemampuan untuk menyamak kulit, hingga disebut ”Condenset tannin”. Suatu kemungkinan tannin dihasilkan berdasarkan kondensasi berulang “monomer” – C15 dan beberapa pendukung memberi nama dimmer. Proantosianidin mengandung 30 atom karbon yang telah diisolasi dari sejumlah tanaman. Type senyawa tersebut telah dikenal mempunyai karakteristik sebagai berikut : 1. Ia membentuk oktametil eter dan deka –asetat 2. oktametil eter membentuk diasetat 3. pada hidrolisis asam, diperoleh katekhin dan epikatekhin 4. panambahan dengan asam kuat menghasilkan sianidin Sifat-sifat senyawa C30 menunjukkan bahwa ia terdiri atas molekul katekhin (atau epikatekhin) dengan flavan-3,4-diol. Bentuk kombinasi lain adalah dengan subtitusi flavan-3,4-diol menjadi inti phloroglusinol berdasarkan kondensasi yang dikatalisir – asam seperti ditunjukkan dalam persamaan 20. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 69 O HO OH Ar O H + Ar HO OH OH OH OH Flavan -3, 4-diol O HO OH Katekhin (Ar = 3, 4-dihidroksifenil) O HO Ar OH (20) Ar OH OH O HO OH Ar OH “Dimer” Berdasarkan cara yang sama maka tannin terbentuk berdasarkan kondensasi antara dua flavanoid yag menghasilkan “dimer” yang kemudian dapat melakukan kondensasi lebih lanjut seperti yang dinyatakan dalam persamaan 21. Percobaan mendukung konsep tersebut dengan diperolehnya pengamatan bahwa flavan-3,4-diol berkondensasi dengan phloroglusinol pada kondisi asam yang cocok menghasilkan 4 –(2,4,6-trihidroksifenil)-flavan-3-ol. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 70 O HO X OH Ar OH OH O HO Ar OH OH O HO Ar OH OH O HO (21) Ar OH OH O HO Ar OH OH O HO Ar OH OH Dst Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 71 Hipotesis Biogenik dari PELTER KHALKON OKS HO OH O H O OKS H O HO OH HO O O HO -Hidroksi khalkon OH H O HO OH HO O OH H O HO O H HO O OH O O H OH HO 2,3-trans-flavananol HO O H OH O HO 2,3-sis-flavananol OH Red Red OH HO O HO OH H HO OH H OH HO 2,3-trans-flavan-3,4-diol O Ok s H O 2-hidroksi-2-benzil kamavon Flavonol OH H OH HO 2,3-sis-flavan-3,4-diol Antosianidin + Red OH HO O +H -H2O Red OH H HO OH H HO 2,3-trans-flavan,3-ol Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 O H Tanin terkondensasi OH H HO 2,3-sis-flavan,3-ol Page 72 Kegunaan flavanoid dalam bidang kesehatan antara lain : penyembuhan perdarahan kapiler sub-kutan Anti-inflammasi Anti-tumor/Anti-kanker Anti-virus Anti-allergi Anti-kolesterol Estrogen dan Osteoporosis Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 73 DAFTAR PUSTAKA Gunawan, Didik. 2004. Ilmu Obat Alam (Farmakognosi) Jilid 1. Penebar Swadaya. Jakarta. Poedjiadi, Anna. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. UI-Press. Jakarta. Tim Dosen. Farmakognosi I. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNHAS. Makassar. Sastrohamidjojo Hardjono, 1996 , Sintesis Bahan Alam FMIPA Universitas Gadjah Mada, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Harborne , 1987, Metode Fitokimia , ITB, Bandung. Ringkasan Kuliah Fitokimia 2 Page 74
