sintesis dan uji aktivitas antibakteri kalkon inti

SINTESIS DAN UJI AKTIVITAS ANTIBAKTERI KALKON INTI
NAFTALEN DARI ASETILNAFTALEN DAN 4-NITROBENZALDEHID
Nur Azizah1,Jasril2, Adel Zamri2
1
Mahasiswa Program S1 Kimia FMIPA - Universitas Riau
2
Dosen Jurusan Kimia FMIPA - Universitas Riau
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Riau
Kampus Binawidya Pekanbaru, 28293, Indonesia
[email protected]
ABSTRACT
Chalcon as synthetic compound or natural product had important biology activity.
Biology activity of chalcone due to α, β unsaturated system. This research about
synthesized a chalcone compound (E)-3-(4-nitrophenil)-1-(naphtalene-1-il)prop-2-en-1on(AZ1) via aldol condensation reaction by using acetylnaphthalene and 4nitrobenzaldehyde as precursor. The compound used KOH 6 N as catalyst. AZ had
yields 73,02 % and characterized by UV spectroscopy, IR, 1H-NMR and 13C-NMR.
The antibacterial activity determined by agar diffusion method in concentration
10 μg/disk and 30 μg/disk. The antibacteria test used Staphylococcus aureus and
Bacillus subtilis (Gram positive bacteria), Escherichia coli and Salmonella enteritidis
(Gram negative bakteria) as bacteria test.
Keywords : Aldol condensation, antibacteria activity, chalcone
ABSTRAK
Kalkon sebagai senyawa sintetik atau senyawa bahan alam memiliki aktivitas biologi
yang penting. Aktivitas biologi dari kalkon disebabkan adanya sistem α, β tidak jenuh.
Penelitian ini mengenai sintesis dua analog kalkon yaitu (E)-3-(4-nitrofenil)-1-(naftalen1-il)prop-2-en-1-on(AZ) melalui reaksi kondensasi aldol dengan menggunakan
asetilnaftalen dan 4-nitrobenzaldehid sebagai prekursor. Senyawa tersebut
menggunakan KOH 6 N sebagai katalis. Senyawa AZ memiliki rendemen yaitu 73,02
% dan dikarakterisasi dengan spektroskopi UV, IR, 1H-NMR dan13C-NMR. Aktivitas
antibakteri ditentukan menggunakan metode difusi agar pada konsentrasi 10μg/disk
dan 30 μg/disk. Uji aktivitas antibakteri menggunakan bakteri Staphylococcus aureus
and Bacillus subtilis (bakteri Gram positif), Escherichia coli dan Salmonella enteritidis
(bakteri Gram negatif) sebagai bakteri uji.
Kata kunci : Kondensasi aldol, aktivitas antibakteri, kalkon
1
PENDAHULUAN
Kalkon ditemukan bersamaan
dengan beberapa senyawa turunan
flavonoid lainnya di alam (Aksoz dan
Ertan, 2011). Hal ini tidak terlepas dari
peran kalkon sebagai senyawa prekursor
biosintesis flavonoid.
Kalkon juga dikenal karena
memiliki berbagai macam bioaktivitas
diantaranya antikanker (Pascoal et al.,
2014), antiasma (Bhatt et al., 2009),
antimikrobial (Kumar et al., 2013),
antibakteri (Asiri dan Khan, 2011),
antitumor (Zhang et al., 2010),
antifungal (Bitencourt et al., 2013),
antioksidan (Lahsani et al., 2014),
antiinflamasi (Chen et al., 2013),
antimalaria (Chen et al., 1994),
antitoksik (Lee et al., 2014).
Keberadaan rantai karbon keto
etilenik menjadi salah satu penyebab
kereaktifan senyawa kalkon. Selain itu
subtituen yang tersubtitusi pada cincin
benzen memberikan pengaruh terhadap
aktivitas biologi pada senyawa kalkon
(Jyhoti et al., 2012), sehingga menarik
untuk diteliti.
Istilah kalkon untuk pertama
kalinya digunakan oleh Kostanecki
ketika melakukan sintesis senyawa alam
berwarna (Sharma et al., 2008). Kalkon
sebagai pigmen, yang menyebabkan
munculnya warna kuning pada bunga,
selain itu juga terdistribusi diberbagai
bagian pada tumbuhan seperti akar,
daun, batang, tunas dari spesies Genera,
Angelica,
Sophora,
Glycyrrhiza,
Humulus, Scutellaria, Parartocarpus,
Ficus, Dorstenia, Morus, Artocarpus
(Patil et al., 2009).
Penelitian ini menggunakan
bahan baku berupa senyawa aldehid
aromatik 4-nitrobenzaldehid dan keton
aromatik 1-asetilnaftalen. Hasil yang
diharapkan dari penelitian ini adalah
senyawa kalkon inti naftalen.
METODE PENELITIAN
a. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam
penelitian ini adalah satu set alat
destilasi, labu bulat, magnetic stirer,
neraca analitik, kertas saring, pompa
vakum, corong Buchner, chamber,
inkubator, autoclave, cawan petri, pipa
kapiler , jarum ose, pipet mikro (10 µL
dan 1000 µL), alat penentu titik leleh
Fisher Johns, lampu UV (254 dan 366
nm), spektrofotometer UV-Visible
(Genesys
10S
UV-VIS
v4.002
2L9N175013),
HPLC
(Shimadzu
LCsolution), spektrofotometer inframerah (FTIR Shimadzu, IR Prestige21), spektrometer NMR(NMR Agilent
500 MHz DD2) serta alat gelas yang
umum digunakan di laboratorium kimia.
Bahan-bahan yang digunakan
adalah 1-asetilnaftalen (Merck), 2-asetil
naftalen (Merck), 4-nitrobenzaldehid
(Merck), KOH (Merck), HCl, indikator
universal (Merck), plat KLT GF254,
Nutrient Broth (Difco), Nutrient Agar
(Merck),
kertas
cakram,
tablet
Amoxan®, n-heksan, etil asetat,
metanol, etanol absolut, akuades.
b. Sintesis senyawa kalkon
Senyawa keton 1-asetilnaftalen
(5 mmol ; 0,87 g) dan etanol absolut (5
mL) dimasukkan ke dalam labu stirer
yang dilengkapi magnet stirer, lalu
distirer dan ditambahkan tetes demi
tetes KOH 6 N (5 mL), campuran
tersebut diaduk selama 2 menit.
Senyawa 4-nitrobenzaldehid (5
mmol ; 0,71 g) dimasukkan dalam
campuran. Kemudian campuran distirer
2
selama 4 jam pada suhu kamar. Setelah
itu, campuran dibiarkan selama 18-24
jam untuk memaksimalkan hasil reaksi
(endapan) yang diperoleh. Selanjutnya
ke dalam campuran ditambahkan 15 mL
akuades dingin dan pH campuran
dinetralkan dengan HCl 3 N. Endapan
yang terbentuk kemudian disaring
dengan corong buchner, dicuci dengan
n-heksan dingin, dan divakum hingga
kering. Tahapan reaksi diamati dengan
KLT. Produk yang diperoleh diuji
kemurniannya dengan uji KLT, titik
leleh, dan analisis HPLC. Senyawa
yang dihasilkan dikarakterisasi dengan
menggunakan spektroskopi UV, 1HNMR dan 13C-NMR.
Agar) dan digoyang-goyang agar
bakteri tersuspensi merata. Media NA
dibiarkan memadat, kemudian diletakan
kertas cakram (diameter 6 mm)yang
telah ditetesi sampel yang akan diuji
dengan variasi konsentrasi sampel 10
µg/disk dan 30 µg/disk dalam etil asetat.
Amoxan® digunakan sebagai senyawa
pembanding dibuat dengan konsentrasi
30 µg/disk. Etil asetat digunakan
sebagai kontrol negatif. Cawan petri
kemudian diinkubasi di dalam inkubator
pada suhu 37oC dengan membalikkan
cawan petri. Diameter daerah bening di
sekitar kertas cakram diukur setelah
cawan petri tersebut diinkubasi selama
24 jam.
c. Uji antibakteri
metode agar difusi
HASIL DAN PEMBAHASAN
menggunakan
a. Sintesis senyawa kalkon
Bakteri-bakteri yang digunakan
untuk uji aktivitas pada penelitian ini
adalah bakteri Escherichia coli, Bacillus
subtilis, Staphylococcus aureus, dan
Salmonella enteritidis. Sebelum dipakai
untuk uji aktivitas, terlebih dahulu harus
dilakukan peremajaan terhadap bakteribakteri tersebut.
Media NB yang telah dibuat
dimasukkan kedalam tabung reaksi
masing-masing 10 mL dan disterilisasi.
Jarum ose yang telah disterilisasi
dengan pembakaran digoreskan pada
agar miring yang berisi biakan bakteri
dan selanjutnya dicelupkan ke dalam
tabung reaksi yang berisi media NB.
Tabung ditutup dengan kapas kemudian
diinkubasi dalam inkubator pada suhu
37oC selama 24 jam. Biakan bakteri
siap dipakai untuk uji bioaktivitas.
Cawan
petri
distrerilisasi
terlebih dahulu, kemudian dimasukkan
1 mL larutan NB yang berisi biakan
bakteri ke dalam cawan petri, lalu
ditambahkan 20 mL NA (Nutrient
Senyawa (E) -3 - (4-nitorofenil) -1
(naftalen-1-il) prop - 2-en -1- on (AZ)
dapat diperoleh dengan mereaksikan 1asetilnaftalen dan 4-nitorobenzaldehid
menggunakan katalis KOH 6 N dengan
metode pengadukan
Senyawa AZ yang diperoleh
langsung dalam keadaan murni tanpa
melalui proses rekristalisasi. Hasil uji
kemurnian senyawa yang diperoleh
dilakukan dengan kromatografi lapis
tipis (KLT) yang menghasilkan satu
noda. Hal ini menunjukkan bahwa
senyawa AZ telah murni. Untuk
memastikan kemurnian senyawa AZ
dilakukan pengukuran titik leleh dan uji
HPLC. Interval titik leleh yang
diperoleh yaitu 2°C yang menunjukkan
senyawa AZ telah murni. Kromatogram
hasil dari analisis menggunakan HPLC
menunjukkan bahwa hanya terdapat
satu puncak dominan yaitu pada tR=
14,531 menit (208nm dan 311nm). Hal
ini menunjukkan senyawa AZ murni.
3
murni. Senyawa yang sudah murni
dilanjutkan dengan karakterisasi melalui
analisis UV-Vis, IR, 1H-NMR dan 13CNMR.
Spektrum UV memperlihatkan
adanya serapan maksimum pada
panjang gelombang 343 nm. Serapan
maksimum ini mengindikasikan adanya
ikatan rangkap terkonjugasi pada
senyawa AZ.
Prinsip kerja IR yaitu terjadinya
vibrasi ikatan, dari data IR dapat
ditentukan gugus fungsi yang terdapat
pada suatu senyawa. Hasil uji IR
menunjukkan adanya puncak pada
bilangan gelombang (ῡ) 1666 cm-1 pada
spektrum. Hal ini merupakan puncak
C=O yang terkonjugasi dengan C=C.
Puncak IR pada kisaran 1515 cm-1
menunjukkan adanya vibrasi ikatan CNO2. Spektrum IR pada puncak 3047
cm-1 mengindikasikan adanya C-H
aromatik pada senyawa AZ.
Senyawa AZ ini menunjukkan
adanya Hα dan Hβ pada puncak pada δ
8,14 ppm dan pada δ 7,62 ppm
diperkirakan adanya Hα yang berhimpit
dengan puncak dari proton yang lain.
Sehingga membentuk puncak multiplet
dengan integrasi 4H. Adanya Hα dan Hβ
pada senyawa AZ dapat menunjukkan
bahwa senyawa ini adalah kalkon.
Perhitungan
nilai
minimize
energy dengan menggunakan software
Gaussian didapatkan bahwa energy
yang dihasilkan untuk trans adalah
-87.048,02 Kkl/mol, sementara itu
untuk cis adalah -87.044,09 Kkl/mol.
Hasil perhitungan menunjukkan pada
posisi trans lebih stabil dibandingkan
posis cis karena nilai minimize energy
posisi trans lebih kecil dibandingkan
posisi cis. Kesimpulan yang dapat
diambil dari data diatas bahwa senyawa
AZ diperkirakan berada pada posis
trans.
Pergeseran kimia pada kisaran δ
7,62 ppm selain menunjukkan proton
pada posisi atom Hαtetapijuga proton
pada posisi C-2, C-6, C-3’ dengan
puncak multiplet dan integrasi 3,5 ≈ 4.
Hal ini terjadi disebabkan keempat
posisi karbon memiliki pergeseran
kimia yang hampir sama, sehingga
antara spektrum satu dan lainnya saling
tumpang tindih. Hal serupa juga terjadi
pada atom C-2’, C-4’, C-6’, C-7’ dan C8’padaδ 8,04 ppm.
Aliran elektron dari dua benzene
yang menyatu pada naftalen dengan
subtituen pada posisi atom C-1’
menyebabkan proton pada posisi atom
C-9’ sangat tidak terlindungi sehingga
memunculkan puncak duplet pada δ
8,47 ppm dengan integrasi 1.
Subtituen NO2 pada benzene
bersifat menarik elektron sehingga
proton C-3 dan C-5 menjadi tidak
terlindungi. Kondisi ini menyebabkan
puncak kedua proton tersebut muncul
pada δ 8,29 ppm.
Spektrum 13C-NMR senyawa
AZ menunjukkan adanya pergeseran
kimia pada δ 126,4 ppm dan δ 142,6
ppm berturut-turut merupakan karbon
C-α dan C-β. Gugus C=O terlihat pada
δ 194,3 ppm dan pada pergeseran kimia
δ 149,5 ppm mengindikasikan adanya
C- NO2. Pergeseran kimia pada δ 124,8137,0 ppm menunjukkan adanya karbon
pada cincin aromatik. Interprestasi data
1
H-NMR dan 13C- NMR untuk senyawa
AZ dapat dilihat pada Tabel 2.
4
8'
9' O
1'
7'
6'
4'
H
2
1
2' H
3'
3
4
6
5
NO2
Gambar 1. Struktur dan penomoran senyawa kalkon
Tabel 1. Sifat fisika senyawa kalkon (AZ)
Senyawa
Kalkon
Rumus
molekul
Berat
molekul
(g/mol)
Warna
Rendemen
(%)
Titik
leleh
(oC)
C19H12NO3
303
Kuning
73,02
120-122
Tabel 2. Interpretasi data 1H-NMR dan 13C-NMR untuk senyawa AZ
Nomor atom
Senyawa AZ
H (ppm)
Senyawa AZ
C (ppm)
1
2
3
4
5
6
Cα
Cβ
C=O
1’
2’
3’
4’
5’
6’
7’
8’
9’
10’
7,62
8,29
8,29
7,62
7,62
8,14
8,04
7,62
8,04
8,04
8,04
8,04
8,47
-
142,2
127,4
125,6
149,5
125,6
127,4
126,4
142,6
194,3
137,0
129,4
129,1
133,1
131,3
131,2
128,4
134,9
124,8
130,4
5
b. Uji aktivitas antibakteri
Pada penelitian ini, uji aktivitas
antibakteri terhadap senyawa AZ
dilakukan dengan metode difusi agar
pada dua konsentrasi yang berbeda yaitu
10 μg/disk dan 30 μg/disk. Senyawa
tersebut dilarutkan dalam etil asetat,
sehingga etil asetat berfungsi sebagai
kontrol negatif karena etil asetat tidak
memberikan daya hambat terhadap
bakteri.
Sedangkan untuk pembanding
digunakan antibiotik Amoxan® dengan
konsentrasi 30 μg/disk. Pada penelitian
ini digunakan empat bakteri uji yaitu
dua bakteri Gram positif (B. subtilis dan
S. aureus) dan dua bakteri Gram negatif
(E. coli dan S. enteritidis). Kedua jenis
bakteri ini dipilih karena lazim
digunakan pada uji aktivitas biologi dan
merupakan bakteri yang menyebabkan
beberapa penyakit yang menginfeksi
manusia.
Gugus keto etilnik (keton α, β
tak jenuh) pada senyawa kalkon tersebut
diketahui bertanggung jawab terhadap
sifat antibakteri dari senyawa kalkon
(Lahtchev et al., 2008). Kalkon yang
mengandung inti naftalen memiliki
aktivitas sebagai antibakteri (Zangade et
al., 2010). Selain itu, sifat antibakteri
kalkon juga tergantung pada substituen
yang terikat pada kedua cincin aromatik
kalkon, seperti gugus Cl dan Br
(Prasad et al., 2006). Hal inilah yang
diperkirakan menyebabkan senyawa
kalkon inti naftalen dengan subtituen
NO2 memiliki efek yang berbeda
terhadap bakteri dibandingkan dengan
kalkon naftalen yang tersubtitusi unsur
halogen. Senyawa AZ tidak memiliki
kemampuan untuk menghambat semua
pertumbuhan bakteri yang digunakan
pada uji aktivitas antibakteri. Hal ini
tidak seperti senyawa kalkon dengan
inti naftalen tersubtitusi unsur halogen
yang memiliki kemampuan untuk
menghambat pertumbuhan bakteri S.
enteritidis, E. coli, B. subtilis dan. S.
Aureus.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yag
telah dilakukan, maka dapat diambil
kesimpulan bahwa senyawa kalkon inti
naftalen yang diperoleh melalui suatu
reaksi kondensasi aldo Claisen-Schmidt
menggunakan katalis basa (KOH) stirer
atau pengadukan. Rendemen yang
dihasilkan yaitu 73,02%. Karakterisasi
senyawa AZ1 dilakukan menggunakan
spektroskopi UV, IR, 1H-NMR dan13CNMR menunjukkan bahwa senyawa
yang diperoleh dari hasil penelitian
adalah murni dan merupakan senyawa
kalkon, dan sesuai dengan struktur yang
diharapkan. Senyawa kalkon tidak
memiliki aktivitas antibakteri.
DAFTAR PUSTAKA
Aksoz, B. E., Ertan, R. 2011. Chemical
and Structural Properties of
Chalcone I. FABAD J. Pharm.
Sci. 36(2011): 223–42.
Asiri, A.M., Khan, S.A. 2011. Synthesis
and Antibacterian Activities of a
Bis-Chalcone Derived from
Thiophene and Its Bis-Cyclize
Products. Molecules. 16(12):
523–31.
Bhatt, L.R., Bae, M.S., Kim, B.M., Oh,
G.S., Chai, K.Y. 2009. A
Chalcone Glycoside from the
Fruits of Sorbus commixta Hedl.
Molecules. 14(12): 5323-27.
6
Bitencourt, T.A., Komoto, T.T.,
Massaroto, B.G. 2013. Transchalcone and Quercetin Downregulate Fatty Acid Synthase
Gene Expression and Reduce
Ergosterol Content In Human
Pathogenic
Dermatophyte
Trichophyton rubrum. BMC
Complementary and Alternative
Medicine. 13: 229-235.
Chen, M., Theander, T.G., Christensen,
S.B., Hviid, L., Zhai, L.,
Kharazmi,
A.
1994.
Licochalcone
A,
a
New
Antimalaria Agent, Inhibits In
Vitro Growth of The Human
Malaria Parasite Plasmodium
falciparum
and
Protects
Micefrom P. yoelii Infection.
Antimicroial
Agent
and
Chemotherapy. 7: 1470-75.
Chen, Y.H., Wang, W.H., Wang, Y.H.,
Lin, Z.Y., Wen, C.C., Chern,
C.H. 2013. Evaluation of The
Anti-Inflammatory Effect of
Chalcone
and
Chalcone
Analogues in a Zebrafish Model.
Molecules. 18(1): 2052-60.
Jyothi,
M. V., Venkatesh, P.,
Suresheddy, M. 2012. Synthesis
and Antimicrobial Activity of
Some Novel Chalcon of 3Acetyl Pyridine and Their
Pyrimidine Derivatives. Chem.
Sci. Trans. 1(3) : 716–722.
Kumar, C.S.C., Loh, W.S., Ooi, C.W.,
Quah,
C.K.,
Fun,
H.K.
Heteroaryl Chalcone : Design,
Synthesis,
X-ray
Crystal
Structure
and
Biological
Evaluation. Molecules. 18(10):
12707-24.
Lahsasni, S. A., Alkorbi, F. H., Aljaber,
N.
A.
2014.
Synthesis,
Characterization and Evaluation
of Oxidant activities of Some
Novel
Chalcones
Analogues.Chem. Central J.
8(1):32-42.
Lahtchev, K.L., Batovska, D.I.,
Parushev, St.P., Ubiyvovk,
V.M., dan Sibirny, A.A. 2008.
Antifungal
Activity
of
Chalcones: A Mechanistic Study
using Various Yeast Strains.
Europe J. Med. Chem. 43: 222028.
Lee, Y. T., Fong, T. H., Chen. H. M.,
Wang, Y. H., Chern, C. Y. 2014.
Toxicity
Assessments
of
Chalcone and Some Synthetic
Chalcone Analogues in a
Zebrafish Model. Molecules.
19(1): 641-650.
Pascoal, A. C., Ehrenfried, C. A.,
Lopez, B. G., Araujo, T. M.,
Pascoal, V. D. B., Gilioli, R.,
Anhe, G. F., Ruiz, A. L. T.
G.,Carvalho, J. E., Stefarello, M.
E., Salvador, M. J. Molecules.
19(2): 1843-55.
Patil, C.B., Mahajan, S.K., dan Katti,
S.A. 2009.
Chalcone: A
Versatile Molecule. J. Pharm.
Sci. Research. 1(3): 11-12.
Prasad, Y.R., Kumar, P.R., Deepti, C.A.
dan Ramana, M.V. 2006.
Synthesis and antimicrobial
activity of some novel chalcones
of
2-hydroxy-1-acetophenone
and 3-acetyl coumarin. EJournal of Chemistry. 13(3):
236-241.
7
Sharma, B., Agrowal, S. C., Gupta, K.
C. 2008. Colour Reaction of
Chalcones and Their Mechanism
(a Review). Oriental J. Chem.
24(1): 289-294.
Zangade, S.B., Lalpod, J.D., dan
Vibhute, B.S. 2010. Synthesis
and antimicrobial activity of
some new chalcones and
flavones containing substituted
naphthalene moiety. J. Pharm.
Sci. Research. 2(1): 310-4.
Zhang, E. H., Wang, R. F., Guo, S. Z.,
Liu, B. 2013. An Update on
Antitumor Activity of Naturally
Occuring Chalcones. EvidenceBased Complementary and
Alternative Medicine. 2013(1):
1–22.
8