1 SINTESIS ANALOG KURKUMIN TURUNAN 1

SINTESIS ANALOG KURKUMIN TURUNAN 1-BENZIL 4-PIPERIDINON
MENGGUNAKAN KATALIS BASA DAN UJI AKTIVITAS SEBAGAI
ANTIBAKTERI
S. Wahyuni1, Y. Eryanti2, A. Zamri2, Jasril2
1
Mahasiswa Program Studi S1 Kimia
2
Bidang Kimia Organik Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Kampus Binawidya, Pekanbaru, 28293, Indonesia
[email protected]
ABSTRACT
Curcumin is one of secondary metabolites with phenolic group which was known to
have various biological activities such as antimicroba, anticancer, antioxidant, antitumor
and anti-inflammatory activities. In this research, curcumin analog of 1-benzil-4piperidone derivative was synthesized using microwave irradiation with catalyst NaOH.
The rendement (YN2) resulted 99.39%. All compounds were characterized using UV
spectrophotometer, IR spectrophotometer,1H NMR, and 13C NMR spectrometers. The
antibacterial activity was evaluated using the agar diffusion method. Antibacterial
activity test was carried out at concentrations of 20, 30, 40, 50 , and 60 mg/disc against
Gram positive bacteria (Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis) and Gram
negative bacteria (Escherichia coli and Salmonella enteritidis). YN2 compounds
obtained showed different antibacterial activity against different bacteria.
Keywords : Antibacterial, curcumin, irradiation microwave
ABSTRAK
Kurkumin merupakan salah satu senyawa metabolit sekunder golongan fenolik yang
dikenal memiliki aktivitas biologis yang penting, seperti antibakteri, antikanker,
antioksidan, antidiabetes dan anti-inflamasi. Dalam penelitian ini, senyawa analog
kurkumin turunan 1-benzil 4-piperidinon telah disintesis menggunakan metode iradiasi
microwave dengan katalis NaOH. Rendemen yang diperoleh untuk analog kurkumin
YN2 (54,51%). Identifikasi senyawa analog kurkumin dianalisis menggunakan
spektrofotometer UV, spektrofotometer IR, spektrometer 1H NMR dan 13C-NMR.
Aktivitas antibakteri dievaluasi dengan menggunakan metode difusi agar. Uji aktivitas
antibakteri dilakukan pada konsentrasi 20, 30, 40, 50, dan 60 μg/disk terhadap bakteri
Gram positif (Staphylococcus aureus dan Bacillus subtilis) dan dua bakteri Gram
negatif (Escherichia coli dan Salmonella enteritidis). Senyawa YN2 menunjukkan
aktivitas antibakteri yang berbeda-beda terhadap masing-masing bakteri.
Kata kunci : Antibakteri, kurkumin, iradiasi mikrowave
1
PENDAHULUAN
Kurkumin merupakan senyawa fenolik yang terdapat dalam rimpang kunyit
(Curcuma longa L.) dengan aktivitas biologi sebagai antioksidan, antiinflamasi,
kemopreventif dan kemoterapi. Kurkumin juga memiliki aktivitas sebagaiantikanker,
antimutagenik, antikoagulan, antifertilitas, antidiabetes, antibakteri, antijamur,
antiprotozoa, antivirus, dan antifibrosis (Chattopadhyay et al., 2004). Di India, Cina,
dan negara-negara Asia Tenggara seperti Indonesia,zat warna kuning dari kurkuma
dimanfaatkan sebagai bahan tambahan makanan, bumbu, maupun obat-obatan, yang
tidak bersifat toksik. Kurkumin ditemukan pada berbagai genus Curcuma dan
merupakan pigmen kuning pada tanaman Curcuma longa L. Di alam, kurkumin selalu
terdapat bersama-sama dengan dua senyawa turunan lainnya yaitu demetoksi kurkumin
dan bis-demetoksi kurkumin, yang dikenal dengan nama kurkuminoid (Badreldin et al.,
2006).
Kurkumin(1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksifenil)-1,6-heptadiena-3,5-dion)
berdasarkan analisis struktur kurkumin diketahui memiliki aktivitas farmakologi,
berhubungan dengan gugus-gugus fungsionalnya seperti ikatan rangkap pada rantai
tengah, gugus -diketon, dan gugus hidroksi fenolik(Aggarwaletal., 2006). Kurkumin
dalam penggunaanya sebagai obat tradisional seringkali masih disertai senyawasenyawa lain sehingga menyulitkan untuk dipisahkan. Selain itu kurkumin di alam
terdapat dalam jumlah yang sedikit yaitu sekitar 3-4%, isolasi senyawa kurkumin
memerlukan biaya yang mahal dan waktu yang lama. Hal tersebut memacu gagasan
untuk mensintesis senyawa kurkumin dan melakukan modifikasi serta variasi gugusgugus fungsionalnya untuk mendapatkan senyawa analog kurkumin dengan berbagai
aktivitas (Selvakumar.B dan Venkataraman. R, 2002).
Modifikasi senyawa kurkumin pada cincin aromatis dapat menghasilkan
senyawa analog kurkumin yang memiliki aktivitas biologis yang lebih baik
dibandingkan senyawa kurkumin. Sintesis kurkumin dapat dilakukan dengan reaksi
kondensasi aldol. Sintesis dapat dilakukan dalam suasana asam (Selvakumar. B dan
Venkataraman. R, 2002) maupun dalam suasana basa. Oleh karena itu, pada penelitian
ini dilakukan sintesis tiga analog kurkumin turunan 1-benzil-4-piperidinon dengan
aldehid aromatik 3-hidroksibenzaldehid. Senyawa analog kurkumin yang dihasilkan
dikarakterisasi dengan spektroskopi UV, IR, 1H-NMR dan MS. Selanjutnya senyawa
murni yang didapat akan diuji toksisitasnya.
METODE PENELITIAN
1. Alat dan bahan yang digunakan
Alat-alat yang digunakan adalah satu set alat Microwave, lampu UV (254 nm dan
366 nm),alat penentu titik leleh Fisher Johns, spektrofotometer inframerah (FTIR
Shimadzu, IR Prestige-21), spektrometer NMR proton (agilent 500 MHz DD2),
spektrometer massa (MS) (water LCT Premier XE Mode Positif), spektrofotometer UVVis, serta alat gelas yang umum digunakan di laboratorium kimia.Bahan-bahan yang
digunakan adalah 1-benzil 4-piperidinone (Merck),
3-hidroksibenzaldehid (Merck),
asam klorida (HCl) 3N, natrium hidroksida 20% (NaOH), plat KLT GF254, n-heksan
teknis, metanol teknis, etil asetat, etanol (pa), aquadest, kain kassa, kertas saring,
2
benang, kapas, kertas indikator, kertas cakram, alkohol 70%, nutrient broth (Difco),
nutrient agar (Merck), dan Cefadroxil.
2. Sintesis Kurkumin
Sintesis senyawa YN2, kedalam erlenmeyer dimasukkan (5 mmol; 0,9510 g) 1benzil-4-piperidinon, ditambahkan 5 ml etanol absolute dan (10 mmol; 1,242 g) 3hidroksibenzaldehid kemudian ditambahkan 5 ml NaOH 20%,Campuran diirradiasi
selama 5 menit dengan suhu 80ºC dan 300 Watt menggunakan microwave irradiation.
Reaksi dibantu dengan dikontrol malalui KLT. Setelah reaksi selesai, crude product
didinginkan dan dicuci dengan aquades dingin dan ditambahkan dengan HCl 3N hingga
netral. Endapan coklat karamel yang terbentuk disaring menggunakan corong buchner
dan dicuci dengan n-heksan dingin lalu dikeringkan. Crude product yang diperoleh diuji
kemurnian dengan KLT, dan pengukuran titik leleh.
3. Uji Aktivitas antibakteri
a. Peremajaan bakteri
Peremajaan bakteri bertujuan untuk meremajakan kembali bakteri dari agar miring ke
dalam larutan Nutrien Broth (NB). Media NB yang telah dibuat dimasukkan ke dalam
tabung reaksi masing-masing 5 mL dan disterilisasi. Jarum ose yang disterilisasi dengan
pembakaran digoreskan pada agar miring yang berisi biakan bakteri dan selanjutnya
dicelupkan ke dalam tabung reaksi yang berisi media NB steril. Tabung ditutup dengan
kapas kemudian diinkubasi dalam inkubator pada selama 24 jam pada suhu 37oC.
Sebelum dilakukan pengujian bakteri terlebih dahulu diukur OD (optical density) yaitu
pada absorbansi 0,1.
b. Uji aktivitas antibakteri dengan metode difusi agar
Masukkan 1 mL larutan NB yang berisi biakan bakteri kedalam cawan petri yang
sudah disterilisasi, kemudian tambahkan 20 mL NA (Nutrient Agar) digoyang-goyang
agar bakteri tersuspensi merata. Media NA dibiarkan memadat, kemudian diletakkan
kertas cakram (diameter 6 mm) yang telah dicelupkan kedalam sampel yang akan diuji
dengan konsentrasi sampel 20%, 30%, 40%, 50%, 60% (b/v) dengan pelarut metanol
absolut. Sebanyak 10 µL dari masing-masing larutan dipipet menggunakan pipet mikro
di atas masing-masing kertas cakram yang telah diletakkan di dalam cawan petri
sehingga konsentrasi kurkumin pada masing-masing kertas cakram adalah 20-60
µg/disk. Cefadroxil digunakan sebagai kontrol positif dibuat dengan konsentrasi yang
sama. Metanol absolut 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 diinkubasi selama 24
jam.
HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Hasil Sintesis
Sintesis senyawa analog kurkumin menggunakan metode microwave dengan
katalis NaOH 40% dan asam metanasulfonat dengan pelarut etanol pada suhu 300 watt.
Skema reaksi sintesis senyawa analog kurkimin dapat dilihat pada Gambar 1.
3
O
O
O
2
N
NaOH
H
-2H2O
N
R1
R1
R1
Keterangan : (1) R1 = 3- OH
Gambar 1. Skema reaksi sintesis analog kurkumin
Tabel 1: Hasil sintesis senyawa kurkumin
Senyawa
YN2
Rumus
Molekul
C26H24NO3
Berat
Molekul
398,1756
Rendemen
99,39 %
Bentuk
Serbuk
Warna
Kuning
kehijauan
Titik Leleh
196-1980C
Senyawa YN2 menghasilkan rendemen sebesar 99,39 %. Selanjutnya dilakukan
uji kemurnian terhadap senyawa tersebut dengan menggunakan KLT dan titik leleh. Uji
kemurnian dengan KLT diamati dengan bantuan lampu UV (λ 216 dan 336 nm) dan
memberikan hasil satu noda pada plat KLT. Titik leleh senyawa YN2 dicapai pada suhu
196-198ºC. Adanya satu noda dari hasil KLT dan range titik leleh ≤ 2 membuktikan
bahwa senyawa YN2 tersebut murni.
Spektrum UV senyawa YN2 memperlihatkan adanya serapan maksimum pada λ
216 nm yang merupakan ikatan rangkap pada cincin benzen, 336 nm merupakan ikatan
rangkap pada cincin aromatik A yang terkonjugasi dengan gugus karbonil. Spektrum
FTIR senyawa YN2 memperlihatkan adanya pita pada bilangan gelombang 3057 cm-1
yang menunjukkan vibrasi dari ikatan C-H aromatik; 1666 cm-1 menunjukkan vibrasi
dari ikatan C=O terkonjugasi dengan ikatan rangkap ,; 1610 cm-1 menunjukkan
vibrasi ikatan C=C; 1238 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi ikatan C-N; dan 1300 cm-1
menunjukkan vibrasiikatan C-O.
PadaTabel 2 memperlihatkan interpretasi data spektrum 1H-NMR senyawaYN2
pada pergeseran kimia δ 7,62 ppm (2H β) menunjukkan proton beta dengan puncak
singlet. Pergeseran kimia pada 6,93 ppm (2H) menunjukkan proton pada atom C-6’/C6’’ dengan puncak doublet. Pergeseran kimia pada 7,26 ppm (2H) menunjukkan
adanya proton pada C-5’/C-5’’dengan puncak triplet. Pergeseran kimia pada 6,94 ppm
(2H) menunjukkan proton pada atom C-2’/C-2’’ dengan puncak singlet. Pergeseran
kimia pada 6,87 ppm (2H) menunjukkan proton pada atom C-4’/C-4’’ dengan puncak
doublet of doublet. Pergeseran kimia pada 3,90 ppm (4H) menunjukkan sinyal proton
pada atom C2/C6 yaitu cincin heterosiklik (–CH2-N-CH2-) dengan puncak doublet.
Pergeseran kimia pada 3,78 ppm (2H) menunjukkan adanya proton yang terikat pada N
heterosiklik (N-CH2-Ph) dengan puncak singlet. Pergeseran kimia pada 8,55 ppm (2H)
4
menunjukkan sinyal proton atom C-OHdengan puncak singlet. Pergeseran kimia pada
7,33 ppm (2H) menujukkan sinyal proton pada atom C2’’’/C6’’’ dengan puncak
doublet. Pergeseran kimia pada 7,24 ppm (2H) menunjukkan sinyal proton pada atom
C3’’’/C5’’’ dengan puncak doublet, dan pada pergeseran kimia 7,18 ppm (1H)
menunjukkan sinyal proton pada atom C4’’’ dengan puncak triplate. Data ini telah
mengkonfirmasi struktur yang diperoleh sesuai dengan struktur senyawa target.
Spektrum 13C NMR senyawa (3E,5E)-3,5-bis(3-hidroksibenzilidin)-1 benzil 4piperidinon menunjukkan adanya pergeseran kimia pada 186,5 ppm mengindikasikan
adanya gugus C=O karbonil, pada 135,0 ppm dan 138,0 ppm mengindikasikan adanya
Cα dan Cβ.Pada 116,5-129,8 ppm merupakan pergeseran kimia untuk atom karbon
R2C=CR2 aromatik. Pada 54,6 ppm merupakan pergeseran kimia ( R2C-N).
Tabel 2 : Interpretasi data 1H NMR dan 13C NMR (Aseton) untuk senyawa YN2
Nomor atom
Senyawa YN2
H
(ppm), J (Hz)
Senyawa YN2
(ppm)
54,6
C
C2/C6
3.90 (4H,s)
C3/C5
-
136,5
C4
-
186,5
C1’/C1’’
-
138,0
C2’/C2’’
6,94 (2H, s)
116,8
C3’/C3’’
-
157,5
C4’/C4’’
6,87 (2H, dd, 7,2)
116,2
C5’/C5’’
7,26 (2H, t, 8)
129,6
C6’/C6’’
6,93 (2H, d, 7,5)
121,7
C7’/C7’’
7,62 (2H, s)
135,0
C-OH
8,55 (2H, s)
-
N-CH2-Ph
C1’’’
3,78 (2H,s)
-
61,3
133,9
C2’’’/C6’’’
7,33 (2H, d, 7,5)
128,9
C3’’’/C5’’’
7,24 (2H, d, 8)
128,1
C4’’’
7,18 (1H, t, 7)
127,1
b. Uji Antibakteri
Diameter zona bening yang dihasilkan senyawa YN2 pada bakteri uji
yaitu antara 8 mm hingga 11,5 mm. Bakteri uji yang digunakan ada empat
bakteri yaitu dua bakteri Gram positif (B. subtilis dan S. aureus) dan dua bakteri
Gram negatif (E. coli danS. enteritidis).
5
Tabel 3: Hasil uji aktivitas antibakteri senyawa YN2
Bakteri Uji
Senyawa
E. coli
S.enteritidis
S. aureus
B. subtilis
YN2
YN2
YN2
YN2
Diameter Daya Hambat (DDH) dalam mm
Konsentrasi Sampel
(µg/disk)
20
30
40
50
60
6,5
7
7
7,25
8
8,5
-
Konsentrasi
Cefadroxil
(µg/disk)
14
10,5
12
19
Dari hasil penelitian yang diperoleh, daya hambat yang dihasilkan kedua
senyawa terhadap bakteri Gram positif secara umum lebih besar dari pada daya hambat
yang dihasilkan terhadap bakteri Gram negatif.Hal ini disebabkan tidak adanya outer
membrane pada dinding sel bakteri Gram positif, menyebabkan terjadinya interaksi
langsung antara senyawa dan peptidoglikan sehingga menghambat sintesis dinding sel
bakteri Gram positif. Sedangkan pada bakteri Gram negatif, adanya porin pada outer
membrane yang terdapat pada dinding sel bakterinya menyebabkan interaksi terhalangi
dan menghambat masuknya senyawa uji ke dalam lapisan peptidoglikan pada dinding
sel bakteri Gram negatif. Daya hambat senyawa YN2masih lebih kecil jika
dibandingkan dengan daya hambat antibiotik Cefadroxil pada konsentrasi larutan uji
yang sama (10 μg/disk).
KESIMPULAN DAN SARAN
Senyawa analog kurkumin diperoleh melalui reaksi kondensasi Claisen-Schimdt
menggunakan katalis basa natrium hidroksida (NaOH) untuk senyawa YN2 dengan
metode irradiasi microwave pada 300 watt dengan waktu 5 menit. Rendemen yang
dihasilkan yaitu 99,39%. Untuk senyawa ini memiliki aktivitas yg lemah dalam
menghambat aktivitas bakteri.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas Riau melalui Lembaga
Penelitian yang telah membantu penulis dalam penelitian ini melalui Dana Hibah
Bersaing atas nama Dra. Yum Eryanti, MS, selaku pembimbing Prof. Dr. Adel Zamri,
MS, DEA dan Prof. Dr. Jasril, MS yang telah sabar dan banyak memberikan saran dan
masukan demi kesempurnaan penulisan karya ilmiah ini.
6
DAFTAR PUSTAKA
Aggarwal, B., Sundaram, C., Malani, N., dan Ichikawa, H. 2006. Curcumin: The Indian
Solid Gold. Biomedical and Life Sciences (595): 1-75.
Badreldin, H.A., Marrif, H., Salwa, A,N., dan Amel, O.B. 2006. Some Biological
Properties Of Curcumin. Natural Product Communication. 1 (6): 509-521
Chattopdhyay, I., Biswas, K., Bandyopdhyay, U., dan Banerje, K.R. 2004. Turmeric
and Curcumin: Biological Actions And Medicinal Applications. Current Science
87(1): 44-53
Selvakumar. B dan Venkataraman. R. (2002). Synthesis and Biological Evaluation
of Some Curcumin Analogs and Their Derivatives. Journal Chemical. 3(2) :
260-265
7