BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kimia

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kimia Komputasi berkembang begitu pesat terutama karena penerapannya
dalam membantu desain, kajian teoritis dan pemodelan secara in silico. Dalam
Kimia komputasi, penelitian dilakukan dengan menggunakan hasil kimia teori dan
eksperimen yang diterjemahkan ke dalam program komputer untuk menghitung
sifat-sifat molekul dan perubahannya maupun melakukan simulasi terhadap sistem
molekul yang kemudian dapat diterapkan pada sistem kimia nyata. Salah satu
metode kimia komputasi yang banyak digunakan dalam desain molekul adalah
kajian analisis Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas (HKSA).
HKSA merupakan kajian secara kuantitatif yang menghubungkan antara
sifat fisikokimia seri struktur senyawa yang diperoleh dari hasil perhitungan
teoritis menggunakan program kimia komputasi terhadap aktivitas biologisnya.
Korelasi yang paling baik selanjutnya digunakan untuk mengembangkan model
matematis untuk memprediksi aktivitas biologis senyawa yang dikaji. Desain
senyawa baru melalui analisis HKSA bermanfaat untuk menghilangkan faktor
coba-coba, menghemat waktu dan biaya serta mengurangi pemakaian bahanbahan kimia yang dapat mencemari lingkungan. Analisis HKSA dapat
diaplikasikan dalam bidang pertanian untuk mendesain senyawa insektisida baru
yang berguna untuk membasmi hama tanaman.
Penelitian-penelitian tentang sintesis dan aplikasi senyawa insektisida baru
perlu dikembangkan untuk membantu menyelesaikan masalah-masalah yang
terjadi dalam bidang pertanian. Penelitian untuk menemukan senyawa baru
khususnya yang bersifat aktif sebagai insektisida sangat diperlukan terutama
terkait dengan fenomena kasus senyawa-senyawa insektisida yang resisten
terhadap hama serangga (Insecticide Resistance Action Committee, 2012).
Salah satu senyawa yang aktif sebagai insektisida adalah senyawa ftalamida
mengandung hidrazon (FMH) yang telah diteliti oleh Liu dkk. (2010). Senyawa
ini cukup aktif untuk mengendalikan jenis serangga Myzus persicae. Mekanisme
kerja dari senyawa ini adalah dengan cara menghambat pelepasan ion Ca2+
melalui intraseluler Ryanodine Receptor (RyR) yang diperlukan dalam proses
1
2
kontraksi otot. Mekanisme ini berbeda dengan senyawa-senyawa insektisida
konvensional lainnya yang mempunyai mekanisme kerja dengan cara menyerang
sistem syaraf.
Penelitian sebelumnya hanya melakukan sintesis dan uji aktivitas secara
eksperimen, oleh sebab itu perlu dilakukan analisis HKSA terhadap seri senyawa
insektisida turunan FMH untuk dikembangkan sebagai senyawa insektisida baru
yang mempunyai aktivitas insektisida lebih tinggi. Metode kimia komputasi yang
digunakan untuk memodelkan senyawa turunan FMH dalam penelitian ini dipilih
metode semiempirik karena untuk sistem kimia yang besar seperti senyawa
organik waktu yang dibutuhkan untuk perhitungan lebih cepat serta hasil yang
diperoleh relatif akurat.
Pada penelitian ini, perhitungan deskriptor dilakukan menggunakan metode
semiempirik Parameterized Model 6 (PM6). Metode ini dipilih karena
mempunyai kemampuan yang lebih baik dalam melakukan koreksi kesalahankesalahan terhadap tolakan antar inti dan ikatan hidrogen sebagaimana yang telah
digunakan dalam metode semiempirik sebelumnya seperti Austin Model 1 (AM1)
dan Parameterized Model 3 (PM3), sehingga hasil perhitungan yang diperoleh
lebih akurat (Stewart, 2007).
HKSA dikaji menggunakan metode kemometri dengan basis perhitungan
linier dan nn-linear. Metode kemometri dengan basis perhitungan linier
menggunakan metode regresi multilinear (Multiple Linier Regression/MLR) dan
regresi komponen utama (Principal Component Regression/PCR), sedangkan
untuk basis perhitungan nn-linear menggunakan metode
Jaringan Syaraf
Tiruan/JST (Artificial Neural Network/ANN).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, dapat dirumuskan beberapa masalah yang
dikaji dalam penelitian ini:
1. Apakah penggunaan metode semiempirik PM6 merupakan metode yang
lebih baik untuk pemodelan senyawa turunan FMH dibandingkan metode
semiempirik sebelumnya seperti AM1 dan PM3
2. Deskriptor apa yang berpengaruh terhadap aktivitas insektisida (log LC50)
senyawa turunan FMH.
3
3. Substituen jenis apa yang sebaiknya digunakan agar diperoleh senyawa baru
turunan FMH dengan aktivitas insektisida prediksi yang lebih baik dari
senyawa FMH yang ada.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Melakukan pemodelan molekul senyawa FMH menggunakan metode
AM1, PM3 dan PM6 untuk menghitung deskriptor elektronik, hidrofobik
dan sterik.
2. Menentukan deskriptor yang mempunyai pengaruh terhadap aktivitas
insektisida (log LC50) senyawa turunan FMH menggunakan hasil
perhitungan semiempirik PM6 dengan analisis HKSA.
3. Mengkaji turunan senyawa FMH sebagai insektisida melalui analisis
HKSA menggunakan metode MLR, PCR dan JST.
4. Mendesain senyawa baru turunan FMH yang diprediksi akan mempunyai
aktivitas insektisida lebih tinggi terhadap M. persicae berdasarkan model
HKSA.
1.4 Manfaat
1. Memberikan informasi mengenai senyawa insektisida turunan FMH yang
mempunyai aktivitas yang tinggi terhadap M. persicae.
2. Membantu dalam desain senyawa insektisida baru dari turunan FMH
sehingga mempermudah pelaksanaan sintesis di laboratorium, menghemat
tenaga, biaya serta mengurangi hewan uji.
3. Mengurangi tingkat pencemaran lingkungan dari bahan-bahan kimia
dengan merekomendasikan senyawa prediksi untuk mengurangi faktor
trial and error sehingga dapat mngurangi penggunaan bahan kimia.
4. Memberikan sumbangsih pemikiran dan memberikan kontribusi bagi
pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dalam bidang
kimia dan agrokimia.