REAKSI KURKUMIN DAN METIL AKRILAT DENGAN

SK – 091304
Prosiding Skripsi Semester Genap 2009/2010
REAKSI KURKUMIN DAN METIL AKRILAT DENGAN ADANYA ION ETOKSI
Rahma Rahayu Dinarlita*, Agus Wahyudi
Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
ABSTRAK
Senyawa turunan kurkumin telah disintesis dari pereaksi kurkumin dan metil akrilat melalui proses refluks. Hasil
reaksi dianalisis dengan kromatografi gas-spektrometri massa (KG-SM). Kromatogram kromatografi gas memunculkan puncak
dari (E)-4-(4-hidroksi-3-metoksifenil)but-3-en-2-on yang merupakan hasil reaksi samping. Uji aktivitas antioksidan dengan
metode bleaching β-karoten pada senyawa hasil memerlukan waktu 168 menit dan kurkumin memerlukan waktu 103 menit.
Berdasarkan uji tersebut, diduga 4-metoksikarboniletil kurkumin sudah ada tetapi tidak dapat terbaca oleh alat kromatografi
gas-spektrometri massa (KG-SM).
Kata kunci: kurkumin, metil akrilat, antioksidan, bleaching β-karoten
ABSTRACT
A curcumin derivative has been synthesized from curcumin and methyl acrylate by reflux. Reaction product was
analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Chromatogram of gas chromatography showed the peak of (E)4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)but-3-en-2-one as the side reaction product. The antioxidant activity assay by β-carotene
bleaching method to the product took 168 minutes to complete and curcumin took 103 minutes to complete. Based on that
result, it is supposed that 4-methoxycarbonylethyl curcumin was present but it could not be read by gas chromatography-mass
spectrometry (GC-MS) instrument.
Key words: curcumin, methyl acrylate, antioxidant, β-carotene bleaching
I. PENDAHULUAN
Kurkumin (1) merupakan salah satu senyawa kimia
yang sering diteliti. Beberapa peneliti terkadang
menghendaki sifat-sifat dari kurkumin menjadi lebih baik
setelah dilakukan modifikasi pada struktur awalnya
sehingga menghasilkan senyawa-senyawa baru yang
strukturnya analog dengan kurkumin. Modifikasi struktur
kurkumin dapat dilakukan pada atom karbon yang terletak
di pusat rantai C7 yang ditunjukkan pada gambar 1 di bawah
ini. Modifikasi struktur kurkumin pada posisi tersebut
dianggap serupa dengan struktur asetilaseton yang
tersubstitusi (Anand dkk, 2008).
dimetoksifenil)-4-[3-(3,4-dimetoksifenil)-akriloil]-5hidroksi-hepta-2,4,6-trienoat etilamida (4) melalui reaksi
adisi konjugat dari senyawa dimetil kurkumin (2) pada Netilpropionamida (3) yang merupakan senyawa α,β-tak
jenuh karbonil yang ditunjukkan pada persamaan reaksi di
bawah ini.
OH
O
H3CO
OCH3
H3CO
OCH3
O
+
dimetil kurkumin (2)
H N
N-etilpropionamida (3)
NaH, THF
O
O
CH3O
OCH3
HO
OH
Kurkumin (1)
O
OCH3
OCH3
H
N
O
(4)
OCH3
R
OH
Gambar 1 Posisi substituen pada senyawa analog
kurkumin
Penelitian yang dilakukan oleh Lin dkk menghasilkan
senyawa turunan kurkumin yang tersubstitusi pada atom
karbon yang terletak di pusat rantai C7. Modifikasi tersebut
dilakukan untuk mensintesis senyawa asam 7-(3,4Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
O
H3CO
O
CH3O
HO
OH
H3CO
Lin dkk tidak hanya mensintesis senyawa di atas. Kelompok
penelitian tersebut juga mensintesis senyawa turunan
kurkumin lain seperti 4-alkoksikarboniletil kurkumin (5).
Pereaksi yang digunakan oleh Lin dkk untuk mensintesis
senyawa 4- alkoksikarboniletil kurkumin (5) adalah vanilin,
etil 4-asetil-5-okso-heksanoat, dan anhidrida borat (Lin dkk,
2006). Dengan menggunakan prinsip-prinsip reaksi kimia
organik dan pendekatan diskoneksi yang telah dipelajari
sebelumnya, senyawa 4-alkoksikarboniletil kurkumin (5)
diduga dapat disintesis dengan menggunakan pereaksi lain
seperti kurkumin (1) dan alkil akrilat (6).
O
O
O
O
O
R
4-Alkoksikarboniletil kurkumin (5)
O
R
Alkil akrilat (6)
II. METODE PENELITIAN
2.1 Peralatan dan bahan
2.1.1 Peralatan
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini, antara
lain seperangkat peralatan gelas (botol timbang, kaca arloji,
labu leher tiga, kondensor refluks, corong pisah, beaker
glass, gelas ukur, labu bundar, bejana pengembang KLT),
spatula, magnetic stirrer, pipet tetes, pipet volum, pipa
kapiler, neraca analitik (Satorius), hot plate stirrer
(Thermolyne),
rotary evaporator (Buchi), plat KLT
aluminium silika gel 60 GF254 (Merck), dan KG-SM
(Agilent).
2.1.2 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini
adalah kurkumin untuk sintesis (Merck), etanol teknis
redistilasi, NaOH (Merck), metil akrilat, kloroform (Merck),
etil asetat teknis redistilasi, Na2SO4 anhidrat, dan β-karoten
(TCI-GR).
2.2 Prosedur Kerja
2.2.1. Sintesis Senyawa Turunan Kurkumin
Kurkumin (368,4 mg,1 mmol), 25 mL etanol, dan 1 mL
larutan NaOH 1M dimasukkan ke dalam labu leher tiga
kemudian direfluks selama 2 jam pada suhu 40-50ºC.
Setelah itu, metil akrilat (90 µL,1mmol) ditambahkan dan
direfluks lagi selama 22 jam pada suhu 40-50ºC. Hasilnya
kemudian diekstrak dengan 20 mL etil asetat. Fasa air
dipisahkan sedangkan fasa organik dikumpulkan. Ekstaksi
dilakukan sebanyak tiga kali. Kumpulan fasa organik
dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat kemudian diuapkan
pelarutnya dengan rotary evaporator. Padatan yang
diperoleh dikumpulkan dan ditimbang. Padatan tersebut
kemudian dianalisis dengan KLT dan KG-SM.
Gas pembawa
Tekanan
Suhu ijeksi
Volum injeksi
Metode injeksi
Split rasio
Suhu kolom
:
:
:
:
:
:
:
Detektor
Metode ionisasi
Suhu sumber ion
Suhu quadrupole
:
:
:
:
Helium
10,4 psi
300ºC
1 µL
split
50 : 1
100ºC (1 menit) - 5ºC/menit 250ºC (4 menit)
MSD
quadrupole
150ºC
230ºC
2.2.4. Uji Bleaching β-Karoten
Kurkumin dan padatan yang diperoleh dilarutkan
dengan sedikit etanol. Larutan kurkumin dan larutan produk
tersebut ditotolkan pada plat KLT yang berbeda lalu dielusi
dengan campuran pelarut yang sesuai (kloroform-etil asetat
2:3). Plat KLT dikeringkan setelah dielusi. Sebuah plat KLT
kosong disiapkan sebagai kontrol negatif. Tiga plat KLT
tersebut disemprot dengan larotan β-karoten 0,05% (m/m)
sehingga plat KLT tertutup warna jingga dari β-karoten. Plat
KLT dijemur di bawah sinar matahari sampai warna jingga
dari β-karoten hilang dan waktunya dicatat.
III. Hasil dan pembahasan
3.1. Sintesis Senyawa Turunan Kurkumin
Penelitian ini menggunakan kurkumin sebagai pereaksi
utama. Penambahan etanol pada larutan NaOH yang
kemudian ditambahkan pada kurkumin dimaksudkan agar
terbentuk ion etoksi yang bersifat basa. Ion etoksi tersebut
diharapkan cukup kuat untuk mengambil α-hidrogen dari
kurkumin sehingga kurkumin mengandung muatan negatif.
Selanjutnya, penambahan metil akrilat setelah proses refluks
dari ketiga bahan tersebut selesai dimaksudkan agar ion
etoksi tidak bereaksi dengan metil akrilat, sehingga metil
akrilat tersebut akan bereaksi dengan kurkumin yang
mengandung muatan negatif dan akan menghasilkan
senyawa hasil yang diharapkan.
+
Na
NaOH
O
O
Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
H2 O
O
H
HO
H
EtO
OH
- EtOH
O
O
O
HO
O
OH
O
O
O
O
O
HO
OH
O
O
- EtO-
EtOH
O
2.2.3. Analisis KG-SM
Padatan (1,6 mg) yang telah dilarutkan dengan 2,2 mL
etanol dianalisa dengan kromatografi gas-spektrometri
massa Agilent HP 6890 dengan kondisi operasional sebagai
berikut :
Kolom
: HP-5MS
Panjang kolom
: 30 m
Diameter kolom
: 250 µm
+
O
O
2.2.2. Analisis KLT
Kurkumin dan produk dilarutkan dengan sedikit etanol.
Plat KLT yang berukuran 5 cm x 2 cm disiapkan kemudian
dua garis digambar dengan pensil di permukaan silika gel
untuk memberi tanda titik awal dan titik akhir dari senyawa
yang dianalisa. Kurkumin, metil akrilat, dan produk
ditotolkan pada satu garis yang dianggap sebagai titik awal.
Sementara itu, eluen kloroform-etil asetat (2:3) dijenuhkan
di dalam bejana pengembang KLT. Setelah jenuh, plat KLT
dielusi di dalam bejana pengembang. Bila permukaan eluen
sudah mencapai batas akhir, plat KLT segera diangkat dari
bejana pengembang dan dikeringkan.
+ EtO
OH
O
O
O
HO
OH
O
O
Gambar 2 Dugaan mekanisme reaksi
Hasil akhir dari proses refluks ini berupa larutan berwarna
coklat tua yang berbau seperti obat batuk. Larutan ini
kemudian diekstraksi dengan etil asetat untuk dikumpulkan
fasa organiknya. Kumpulan fasa organik ini kemudian
diuapkan pelarutnya dan didapatkan hasil berupa padatan
berwarna coklat tua sebesar 0,1039 gram. Jika senyawa hasil
tersebut sesuai dengan yang diperkirakan, maka diduga
mekanisme reaksinya ditunjukkan pada gambar 2.
Hasil yang telah didapatkan kemudian dianalisis
dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dengan eluen
kloroform-etil asetat (2:3) dan dihasilkan 3 noda.
Munculnya tiga noda tersebut menunjukkan bahwa hasil
reaksi belum murni. Jika kurkumin, metil akrilat, dan hasil
reaksi dielusi bersama dalam satu plat KLT maka noda-noda
dari senyawa hasil mempunyai nilai Rf yang berbeda dengan
nilai Rf metil akrilat dan kurkumin (ditunjukkan pada
gambar 3). Dari kromatogram KLT tersebut diduga bahwa
reaksi telah menghasilkan produk.
A B C
A B C
A = produk
A = produk
B = metil akrilat
B = metil akrilat
C = kurkumin
C = kurkumin
(b)
(a)
Gambar 3 Kromatogram KLT (a) tanpa sinar ultraviolet
(b) dengan sinar ultraviolet
3.2. Hasil Analisis KG-SM
Kromatogram dari kromatografi gas yang ditunjukkan
pada gambar 4 menunjukkan 20 puncak. Sesuai dengan hasil
KLT, kromatogram dari kromatografi gas juga menunjukkan
bahwa hasil reaksi belum murni. Dari beberapa puncak yang
diambil spektra massanya, tak satu pun spektra massa yang
menunjukkan senyawa yang diharapkan, yaitu puncak
dengan m/z 454. Hasil utama diduga tidak muncul dalam
kromatogram kromatografi gas. Dari beberapa puncak,
dipilih puncak dengan waktu retensi 11,05 menit. Spektra
massa dari senyawa tersebut ditunjukkan pada gambar 5 di
bawah ini. Spektra massa dari senyawa tersebut mempunyai
pola fragmentasi dengan m/z 51, 63, 77, 89, 105, 117, 134,
145, 161, 177, dan 192, yang diduga sebagai spektra dari
(E)-4-(4-hidroksi-3-metoksifenil)but-3-en-2-on
bila
dibandingkan dengan spektra referen dari (E)-4-(4-hidroksi3-metoksifenil)but-3-en-2-on yang ditunjukkan pada gambar
6.
Gambar 4 Kromatogram dari kromatografi gas
Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
Gambar 5 Spektra massa dari puncak yang dipilih
Gambar 6 Spektra referen dari (E)-4-(4-hidroksi-3metoksifenil)but-3-en-2-on
3.3. Uji Bleaching β-Karoten
Uji bleaching β-karoten merupakan uji antioksidan
secara kualitatif yang berguna untuk mengetahui apakah
suatu senyawa memiliki aktivitas sebagai antioksidan. Bila
waktu yang diperlukan suatu senyawa dalam mengoksidasi
β-karoten cukup panjang, maka senyawa tersebut memiliki
aktivitas antioksidan. Pada penelitian ini, aktivitas
antioksidan produk dibandingkan dengan kurkumin. Plat
KLT yang telah selesai dielusi kemudian disemprot dengan
larutan β-karoten 0,05% (m/m) sampai permukaan silika gel
pada plat KLT berubah dari putih menjadi jingga. Jika platplat tersebut dijemur di bawah sinar matahari, warna βkaroten akan memudar pelan-pelan dan permukaan silika gel
berubah menjadi putih kembali. Hilangnya warna β-karoten
diduga karena terjadi reaksi oksidasi dengan adanya radikal
bebas.
Waktu yang diperlukan sampai warna β-karoten hilang
pada plat KLT kosong adalah 92 menit, pada plat KLT yang
ditotoli dengan kurkumin adalah 103 menit, sedangkan pada
plat KLT yang ditotoli dengan senyawa hasil adalah 168
menit. Hasil tersebut menunjukkan bahwa senyawa hasil
memiliki aktivitas antioksidan yang lebih baik dibandingkan
dengan kurkumin karena memerlukan waktu bleaching βkaroten lebih lama. Jika dibandingkan dengan uji antikanker
pada sel kanker prostat dan LNCaP yang dilakukan pada
penelitian sebelumnya, 4-metoksikarboniletil kurkumin
menunjukkan aktivitas antikanker yang lebih baik
dibandingkan senyawa-senyawa turunan kurkumin lainnya.
Salah satu kerja antikanker adalah melalui kerja antioksidan.
Berdasarkan hasil tersebut, senyawa tersebut
kemungkinan terbentuk, tetapi tidak muncul saat dianalisis
dengan kromatografi gas sehingga juga tidak dapat terbaca
di spektrometri massa. Hal ini dimungkinkan karena
senyawa yang diharapkan mempunyai titik didih di atas
batas maksimum titik didih alat kromatografi gas sehingga
alat tidak mampu mengubah senyawa tersebut ke dalam
bentuk gas dan yang terbaca oleh alat adalah senyawasenyawa lain yang mempunyai titik didih di bawah batas
maksimum titik didih alat. Selain itu, mungkin disebabkan
oleh pengaturan alat kromatografi gas yang kurang sesuai
sehingga senyawa yang diharapkan rusak sebelum analisis.
IV. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, hasil
analisis KLT menunjukkan bahwa nilai Rf senyawa hasil
berbeda dengan Rf kurkumin maupun metil akrilat.
Kromatogram dari KG-SM menunjukkan bahwa puncak
senyawa hasil tidak muncul, terlihat puncak senyawa (E)-4(4-hidroksi-3-metoksifenil)but-3-en-2-on
sebagai hasil
reaksi samping. Uji bleaching β-karoten dari senyawa hasil
menunjukkan bahwa senyawa tersebut mempunyai aktivitas
antioksidan lebih tinggi daripada kurkumin. Dari fakta-fakta
tersebut, diduga bahwa senyawa 4-metoksikarboniletil
kurkumin yang diharapkan sudah ada tetapi tidak muncul
pada kromatogram.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Drs. Agus Wahyudi, MS. selaku dosen pembimbing
Tugas Akhir
2. Lukman Atmaja, Ph.D selaku Ketua Jurusan Kimia ITS
3. Dra. Yulfi Zetra, MS. selaku Koordinator Tugas Akhir
4. Saudari Chrysista dari PT. Gelora Djaya yang telah
membantu dalam analisis KG-SM
5. Serta pihak-pihak lain yang turut membantu
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Daftar Pustaka
Anand, P., Thomas, S. G., Kunnumakkara, A. B., Sundaram,
C., Harikumar, K. B., Sung, B., Tharakan, S. T.,
Misra, K., Priyadarsini, I. K., Rajasekharan, K. N.,
Aggarwal, B. B. 2008. “Biological Activities of
Curcumin and Its Analogues (Congeners) Made by
Man
and
Mother
Nature”,
Biochemical
Pharmacology 76 : 1590-1611.
Lin, L., Su, C. Y., Shih, C. C. Y., Lee, K. H. 2006.
“Antitumor agents 247. New 4-ethoxycarbonylethyl
curcumin analogs as potential antiandrogenic agent”.
Bioorganic & Medical Chemistry 14 : 2527-2534.
Prosiding KIMIA FMIPA - ITS