1 SINTESIS DAN UJI TOKSISITAS BEBERAPA SENYAWA ANALOG

SINTESIS DAN UJI TOKSISITAS BEBERAPA SENYAWA ANALOG
PARA METOKSI KALKON
F. Perdana1, Y. Eryanti2, A. Zamri2
E-mail: [email protected]
1
Mahasiswa Program S1 Kimia FMIPA-Universitas Riau
2
Dosen Jurusan Kimia FMIPA-Universitas Riau
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau
Kampus Binawidya, Pekanbaru, 28293, Indonesia
ABSTRACT
Chalcone is a very interesting compound because it is known to have various of
biological activities such as antimicroba, antifungi, anesthetics, anticancer, antimalaria,
antioxidance, antitumor and anti-inflammatory. Moreover, natural and synthetic
compounds of chalcone have roles as precursors for other compounds. Therefore, many
chalcones become model structures of target compounds by researcher. In this research,
chalcone methoxy analogue compounds have been synthesized using stirer method and
using base catalyst NaOH. The synthesized results obtained are (E)-3-(4isopropylphenyl)-1-(4'-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one (1), (E)-1-(4'-methoxyphenyl)3-p-tolylprop-2-en-1-one (2) and (E)-3-(3-bromophenyl)-1-(4'-methoxyphenyl)prop-2en-1-one (3). The purity of all compounds have been tested using TLC, melting point
test, analytical HPLC. Then they are characterized using UV, FTIR, 1H-NMR and MS
spectroscopy. The toxicity test of the novel compounds was done by Brine Shrimp
Lethality Test (BSLT) method. The all compounds showed very good activity with
LC50 value < 200 µg/mL.
Keywords: chalcone, toxicity test, Brine Shrimp Lethality Test (BSLT)
PENDAHULUAN
Senyawa kalkon merupakan salah satu metabolit sekunder yang sangat menarik karena
memiliki beragam aktivitas biologis seperti antimikroba, antijamur, anestesi, antikanker,
antimalaria, antioksidan, antitumor, dan anti-inflamasi (Prasad et al, 2006).
Disamping itu, kalkon merupakan senyawa antara untuk biosintesis flavonoid dan
isoflavonoid (Ahmad and Bano, 2011) dan pembentuk beberapa senyawa heterosiklik
penting, antara lain benzodiazepin, pirazolin, 1,4-diketon dan flavon (Jayapal and
Sreedhar, 2011). Senyawa kalkon memiliki dua cincin aromatik yang dihubungkan oleh
tiga karbon α, β tak jenuh dalam struktur senyawa karbonil tak jenuh (Choudhary and
Juyal, 2011).
Secara umum, senyawa kalkon dapat dibuat melalui kondensasi suatu aldehid aromatik
dengan suatu keton aromatik baik dalam suasana asam maupun basa. Metode ini lebih
dikenal dengan reaksi kondensasi aldol dan yang paling banyak digunakan adalah
kondensasi Claisen-Schmidt (Jayapal et al, 2010). Reaksi kondensasi aldol dapat
1
dilakukan dengan menggunakan katalis. Katalis yang digunakan bisa berupa asam
maupun basa. Katalis asam yang biasa digunakan dalam reaksi kondensasi aldol antara
lain HCl (Jayapal et al, 2010), SOCl2 (Jayapal and Sreedhar, 2011), H2SO4 dan zeolit
(Kakati and Sarma, 2011). Sedangkan katalis basa yang biasa digunakan adalah NaOH
(Choudhary and Juyal, 2011) dan KOH (Tiwari et al, 2010).
Diantara beberapa aktivitas biologis kalkon, aktivitas sitotoksik banyak mendapat
perhatian peneliti karena dapat dikembangkan menjadi senyawa antikanker. Senyawa
kalkon yang diketahui memiliki aktivitas sitotoksik adalah senyawa kalkon turunan
metoksi (Echeverria et al, 2009). Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan sintesis
tiga turunan para metoksi kalkon dari bahan awal 4-metoksi asetofenon dan tiga aldehid
aromatik yaitu 4-isopropil benzaldehid, 4-metil benzaldehid dan 3-bromo benzaldehid.
Ketiga senyawa analog kalkon yang dihasilkan dikarakterisasi dengan spektroskopi UV,
IR, 1H-NMR dan MS. Selanjutnya senyawa murni yang didapat diuji toksisitasnya.
METODE PENELITIAN
a. Alat yang Digunakan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat penentu titik leleh Fisher Johns,
HPLC (Shimadzu LCsolution), spektrofotometer UV-Vis (Genesys 10S UV-Vis v4.002
2L9N175013), spektrofotometer FTIR (Shimadzu, IR Prestige-21), spektrofotometer
NMR (JEOL Tipe ECA 500 MHz) dan spektrofotometer massa (water LCT Premier XE
Mode Positif).
b. Bahan yang Digunakan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 4-metoksi asetofenon (Merck), 4isopropil benzaldehid (Merck), 4-metil benzaldehid, 3-bromobenzaldehid (Merck),
natrium hidroksida (Merck), asam klorida (Merck) dan larva A. salina.
c. Sintesis Kalkon
4-metoksi asetofenon (5 mmol) dan etanol absolut (10 mL) dimasukkan ke dalam labu
bulat yang telah dilengkapi dengan pengaduk magnet, lalu diaduk dan ditambahkan
natrium hidroksida 5% (5 mL), campuran diaduk selama beberapa menit. Kemudian
ditambahkan turunan benzaldehid (5 mmol) dan campuran diaduk selama 4 jam pada
suhu kamar sambil diuji KLT untuk melihat tahapan reaksi. Campuran yang terbentuk
dibiarkan selama 18-24 jam. Setelah itu ditambahkan aquades dingin (10 mL) dan pH
campuran dinetralkan dengan HCl. Endapan yang terbentuk kemudian disaring dengan
menggunakan corong buchner sambil dicuci dengan n-heksan dingin. Produk yang
diperoleh diuji kemurniannya dengan KLT, uji titik leleh dan analisis HPLC.
d. Uji Toksisitas dengan Metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT)
Masing-masing senyawa dibuat dalam konsentrasi 10, 100 dan 1.000 µg/mL yang
dibuat dengan cara melarutkan senyawa analog kalkon dalam metanol. Larutan induk
dibuat dalam konsentrasi 10.000 µg/mL dan pembuatan konsentrasi 10, 100 dan
1.000 µg/mL dilakukan dengan cara pengenceran dari larutan induk (Meyer et al, 1989).
Masing-masing vial uji dibiarkan menguap metanolnya. Kemudian senyawa uji
dilarutkan kembali dengan 50 µL DMSO. Selanjutnya ditambahkan larva udang
2
A. salina sebanyak 10 ekor lalu ditambahkan air laut hingga batas kalibrasi. Kematian
larva udang diamati setelah 24 jam. Berdasarkan data yang dihasilkan dihitung nilai
LC50 dengan metode kurva menggunakan tabel analisis probit (Mayer et al, 1982 dan
Harefa, 1987).
HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Hasil Sintesis
Senyawa analog para metoksi kalkon diperoleh dengan mereaksikan 4-metoksi
asetofenon dan tiga aldehid aromatik yaitu 4-isopropil benzaldehid, 4-metil benzaldehid
dan 3-bromo benzaldehid menggunakan katalis NaOH dengan metode pengadukan.
Pelarut yang digunakan adalah etanol absolut karena lebih mudah didapatkan dan
tingkat keracunannya lebih rendah dibandingkan pelarut organik lainnya. Selain itu,
etanol absolut dapat membantu menyerap air hasil samping dari reaksi kimia yang
terjadi. Skema reaksi yang terjadi adalah:
O
O
CH3
O

6'
H
+
H3CO
R1
NaOH
-H2O
R2
5'
H3CO 4' 3'
1'
2'

(1) R1 = C3H7
(2) R1 = CH3
(3) R1 = H
6
1
2
5
3 4 R1
R2
R2 = H
R2 = H
R2 = Br
Gambar 1. Skema reaksi sintesis analog kalkon
Tabel 1. Hasil sintesis senyawa kalkon
Rumus
Berat
Senyawa
Rendemen
Molekul
Molekul
1
C19H20O2
280,15
57 %
2
3
C17H16O2
C16H13O2Br
252,15
316,01
99 %
99 %
Bentuk
Warna
Titik Leleh
Kristal
jarum
Serbuk
Serbuk
Putih
keruh
Putih
Putih
(75-77)0C
(129-131)0C
(126-128)0C
Senyawa analog kalkon yang diperoleh dari hasil reaksi 4-metoksi asetofenon dan 4isopropil benzaldehid yaitu (E)-3-(4-isopropilfenil)-1-(4’-metoksifenil)prop-2-en-1-on
(1), 4-metoksi asetofenon dan 4-metil benzaldehid yaitu (E)-1-(4’-metoksifenil)-3-ptolilprop-2-en-1-on (2) serta 4-metoksi asetofenon dan 3-bromo benzaldehid yaitu (E)3-(3-bromofenil)-1-(4’-metoksifenil)prop-2-en-1on (3).
Secara umum, rendemen yang dihasilkan pada reaksi ini cukup bagus (57-99 %).
Namun, pada senyawa (1) rendemen yang dihasilkan paling kecil dibandingkan
senyawa (2) dan (3). Hal ini kemungkinan disebabkan oleh adanya gugus isopropil yang
merupakan gugus pendorong elektron yang kuat sehingga aldehid yang digunakan
menjadi kurang reaktif dan ion enolat yang berasal dari keton aromatik semakin sulit
untuk menyerang atom C karbonil. Semua senyawa yang dihasilkan telah diuji
kemurniannya dengan KLT, uji titik leleh dan HPLC. Dari hasil KLT menggunakan
3
eluen etil asetat dan n-heksan (1:7) semua senyawa menghasilkan satu noda. Uji titik
leleh menghasilkan range suhu 20C dan uji kemurnian menggunakan HPLC semua
senyawa menghasilkan satu puncak pada tR = 16,2 menit (1), tR = 14,5 menit dan tR =
15,2 menit (3) pada λ 210 nm. Hal ini menunjukkan semua senyawa telah benar-benar
murni.
Spektrum UV dari semua senyawa analog kalkon menghasilkan serapan maksimum
yang khas pada panjang gelombang 201-203 nm yang menunjukkan adanya gugus
benzena dan pada 280-290 nm yang menunjukkan adanya kromofor yaitu gugus
karbonil.
Spektrum IR dari senyawa analog kalkon hasil sintesis memperlihatkan adanya serapan
yang khas pada bilangan gelombang 3013 cm-1-3022 cm-1 yang menunjukkan adanya
gugus C-H aromatik, pada bilangan gelombang 1509 cm-1-1511 cm-1 yang
menunjukkan adanya gugus C=C terkonjugasi dan pada bilangan gelombang 1652 cm-11659 cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O).
1
Spektrum H-NMR senyawa analog kalkon hasil sintesis menunjukkan adanya
pergeseran kimia yang khas pada δ = 7,51-7,53 ppm (d, 1H, Hα, J=15,6 Hz) dan δ =
7,71-7,79 ppm (d, 1H, Hβ, J= 15,6 Hz) berturut-turut memperlihatkan adanya proton H
pada Cα dan Cβ. Berdasarkan harga tetapan kopling tersebut dapat diperkirakan bahwa
proton pada ikatan rangkap ini mempunyai konfigurasi trans (E). Pergeseran kimia pada
δ = 3,89 (s, 3H) yang memperlihatkan adanya gugus metoksi (OCH3) dan pergeseran
kimia δ ≤ 3 ppm memperlihatkan adanya gugus metil dan pergeseran kimia δ = 7-8 ppm
memperlihatkan adanya proton pada gugus aromatik.
Tabel 2. Interpretasi data 1H-NMR (CDCl3)
Senyawa (1)
Senyawa (2)
Nomor
H (ppm)
H (ppm)
atom
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Cα
Cβ
1’
2’
3’
4’
5’
6’
Senyawa (3)
H (ppm)
7,58
7,54
7,79
7,28
7,22
2,39 (CH3)
7,52
7,28
7,22
7,29
7,58
7,54
7,52
2,94
1,27
1,27
7,51 (Hα, J= 15,6 Hz) 7,51(Hα, J= 15,6 Hz) 7,53 (Hα, J= 15,6 Hz)
7,79 (Hβ, J= 15,6 Hz) 7,79 (Hβ, J= 15,6 Hz) 7,71 (Hβ, J= 15,6 Hz)
8,04
8,04
8,04
6,98
6,98
6,99
3,89 (OCH3)
3,89 (OCH3)
3,89 (OCH3)
6,98
6,98
6,99
8,04
8,04
8,04
4
Spektrum MS senyawa analog kalkon (1), (2) dan (3) menunjukkan puncak ion molekul
yang sesuai dengan perhitungan dan yang ditemukan. Spektrum MS senyawa (1)
menunjukkan adanya puncak ion molekul yang dihitung sebagai C19H21O2 (M+H)+ pada
281,1542, sedangkan yang ditemukan adalah 281,1535. Senyawa (2) menunjukkan
adanya puncak ion molekul yang dihitung sebagai C17H17O2 (M+H)+ 253,1229,
sedangkan yang ditemukan adalah 253,1226. Senyawa (3) menunjukkan adanya puncak
ion molekul yang dihitung sebagai C16H14O2Br (M+H)+ pada 317,0117, sedangkan yang
ditemukan adalah 317,0185. Pada spektrum senyawa (3) juga terdapat puncak yang
tingginya sama dengan puncak ion molekul. Puncak ini menunjukkan bahwa senyawa
(3) mengandung gugus Br yang mempunyai dua isotop yaitu 79Br dan 81Br.
Berdasarkan puncak ion molekul yang dihasilkan spektrum MS dan yang dihitung
secara teoritis terlihat selisih nilai yang dihasilkan sangat kecil. Hal ini menunjukkan
senyawa hasil sintesis telah murni dan mempunyai struktur sesuai dengan yang
diharapkan.
b. Uji Toksisitas
Hasil uji toksisitas senyawa analog para metoksi kalkon yang diperoleh menunjukkan
efek positif. Senyawa (1) yang mengandung gugus metoksi-isopropil mempunyai nilai
LC50 = 12,68 µg/mL, senyawa (2) yang mengandung gugus metoksi-metil mempunyai
nilai LC50 = 79,62 µg/mL dan senyawa (3) yang mengandung gugus metoksi-bromo
mempunyai nilai LC50 = 13,06 µg/mL. Berdasarkan hasil ini dapat terlihat tingkat
ketoksikan senyawa analog kalkon yaitu 1 > 3 > 2. Hasil yang diperoleh dari ketiga
senyawa analog kalkon ini menunjukkan senyawa diperkirakan berpotensi sebagai
antikanker bila dilihat dari sifat toksisitasnya yang mempunyai nilai LC50 < 200 µg/mL
(Anderson and Mclaugnlin, 1991). Namun, untuk membuktikan hal tersebut perlu
dilakukan uji sitotoksik terhadap sel kanker.
KESIMPULAN DAN SARAN
Senyawa yang berhasil disintesis pada penelitian ini adalah (E)-3-(4-isopropilfenil)-1(4’-metoksifenil)prop-2-en-1-on (1), (E)-1-(4’-metoksifenil)-3-p-tolilprop-2-en-1-on (2)
dan (E)-3-(3-bromofenil)-1-(4’-metoksifenil)prop-2-en-1on (3) dengan metode
pengadukan menggunakan katalis basa NaOH dan menghasilkan rendemen yang cukup
bagus yaitu 57 % – 99 %.
Dari hasil uji toksisitas yang didapat terlihat semua senyawa berpotensi aktif sebagai
antikanker karena mempunyai nilai LC50 < 200 µg/mL.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas Riau melalui Lembaga Penelitian
yang telah membantu biaya penelitian ini melalui Dana Hibah Guru Besar atas nama
Prof. Dr. Adel Zamri, MS, DEA tahun 2011. Terima kasih juga kepada
Prof. Dr. Yana Maolana Syah, M.Si yang telah membantu analisis dengan Spektroskopi
Massa dan kepada Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) yang telah membantu
analisis dengan Spektroskopi 1H-NMR.
5
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, M.R. and Bano, N. 2011. Conventional and Microwave assisted Synthesis of
1,3-Diphenyl-2-Propenone derivatives and Cytotoxic, Antibacterial Activities.
International Journal of ChemTech Research. 3(3): 1470-1478.
Anderson, J.E. and Mclaugnlin J.L. 1991. A Blind Comparison of Simple Bench Top
Bioassay and Human Tumor Cell Cytotoxicity as Antitumor Prescreens,
Pytochem An. (2): 107-111.
Choudhary, A.N. and Juyal, V. 2011. Synthesis of Chalcone and their Derivates as
Antimicrobial Agents. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical
Sciences. 3(3): 125-128.
Echeverria, C., Santibanez, J.F., Tauda, O.D, Escobar, C.A., and Tagle, R.R. 2009.
Structural Antitumoral Activity Relationships of Synthetic Chalcones.
International Journal of Molecular Sciences. 10: 221-231.
Harefa, F. 1997. Pembudidayaan Artemia salina untuk Pakan Udang dan Ikan. Penebit
Swadaya, Jakarta.
Jayapal, M.R. and Sreedhar, N.Y. 2011. Synthesis and Characterization of 2,5Dihydroxy Substituted Chalcones Using SOCl2/EtOH. International Journal of
Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 3(1): 127-129.
Jayapal, M.R., Prasad, K.S., and Sreedhar, N.Y. 2010. Synthesis and Characterization of
2,6-Dihydroxy Substituted Chalcones Using PEG-400 as a Recyclable Solvent.
Journal of Pharmaceutical Science and Research. 2(8): 450-458.
Kakati, D., and Sarma ,J.C. 2011. Microwave Assisted Solvent Free Synthesis of 1,3Diphenylpropenones. Chemistry Central Journal. 5(8): 1-5.
Meyer, B.N.R., Ferrigni, J.E., Putnam L.B., Jacosen, D.E., Nicholas, J.L., and Laughin,
M.C. 1982. Brine Shrimp: A Convenient General Bioassay for Active Plant
Constituens. Journal of Medical Plant Medica, 45, 31-34.
Prasad, Y.R., Kumar, P.R., Deepti, C.A., and Ramana, M.V. 2006. Synthesis and
Antimicrobial Activity of Some Novel Chalcones of 2-Hydroxy-1Acetonapthone and 3-Acetyl Coumarin. E-Journal of Chemistry.
3(13): 236-241.
Tiwari, B., Pratapwar, A.S., Tapas, A.R., Butle, S.R., and Vatkar, B.S. 2010. Synthesis
and Antimicrobial Activity of Some Chalcone Derivatives. International
Journal of ChemTech Research. 1(2): 499-503.
6