Rekayasa Proses Sintesis Senyawa Analog Kurkumin Dari Minyak Lawang (Cinnamomum Cullilawan Blume) Yang Berpotensi Sebagai Antikanker

REKAYASA PROSES SINTESIS SENYAWA ANALOG
KURKUMIN DARI MINYAK LAWANG (Cinnamomum
cullilawan Blume) YANG BERPOTENSI SEBAGAI
ANTIKANKER

IMANUEL BERLY DELVIS KAPELLE

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Rekayasa Proses
Sintesis Senyawa Analog Kurkumin dari Minyak Lawang (Cinnamomum
cullilawan Blume) yang Berpotensi Sebagai Antikanker adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir

disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2016

Imanuel Berly Delvis Kapelle
F361130081

RINGKASAN
IMANUEL BERLY DELVIS KAPELLE. Rekayasa Proses Sintesis Senyawa
Analog Kurkumin dari Minyak Lawang (Cinnamomum cullilawan Blume) yang
Berpotensi Sebagai Antikanker. Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI,
MEIKA SYAHBANA RUSLI, DJUMALI MANGUNWIDJAJA dan ZAINAL
ALIM MAS‟UD.
Indonesia merupakan negara yang terkenal dengan jenis–jenis tumbuhan
penghasil minyak atsiri namun pemanfaatannya tidak banyak digunakan untuk
diolah menjadi produk jadi seperti obat–obatan. Salah satu minyak atsiri yang
sangat potensial dan diproduksi di wilayah Indonesia Timur khususnya Maluku
dan Papua adalah minyak lawang. Minyak lawang mengandung dua komponen
utama yaitu eugenol dan safrol, dimana safrol memiliki cincin dioxolane yang

sangat aktif sehingga dapat dijadikan sebagai prekursor obat sintetik. Salah satu
cara untuk meningkatkan nilai tambah dari minyak lawang yaitu dengan
mensintesis senyawa analog kurkumin sebagai obat antikanker. Tujuan penelitian
ini secara umum adalah mensintesis senyawa analog kurkumin dari minyak
lawang (Cinnamomum cullilawan Blume) yang berpotensi sebagai antikanker.
Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk; 1) memperoleh produk sintetik
piperonal dari minyak lawang, 2) memperoleh produk AKS menggunakan metode
gelombang mikro dan metode konvensional, 3) memperoleh produk AKAS
menggunakan metode gelombang mikro dan metode konvensional, 4) mengetahui
aktivitas sitotoksik produk sintetik analog kurkumin menggunakan metode in
vitro terhadap biakan sel kanker payudara T47D, dan 5) mengoptimasi kondisi
proses sintesis AKAS metode gelombang mikro menggunakan RSM serta
menentukan model terbaik untuk memperoleh kondisi proses optimum.
Penelitian ini dilaksanakan dalam lima tahap, yaitu : (1) sintesis piperonal
dari minyak lawang, (2) sintesis produk analog kurkumin simetris, (3) sintesis
produk analog kurkumin tidak simetris, (4) uji aktivitas sitotoksik senyawa analog
kurkumin menggunakan metode in vitro terhadap biakan sel kanker T47D, dan (5)
optimasi kondisi proses sintesis AKAS-m. Setiap tahapan proses dianalisis
karakterisasi fisik-kimia, rendemen, kemurnian menggunakan GC, GCMS, HPLC
dan elusidasi strukur menggunakan FTIR, 1H-NMR dan LCMS. Untuk tahapan uji

aktivitas dilakukan pengamatan efek sitotoksik dengan metode MTT dan
penentuan konsentrasi penghambatan pertumbuhan 50% sel T47D (IC50)
menggunakan analisis probit. Optimasi kondisi proses sintesis menggunakan
RSM dan rancangan percobaan box-behnken design dengan tiga variabel bebas.
Penelitian ini telah menghasilkan lima hasil utama. Pertama, piperonal
sebagai prekursor obat kanker telah disintesis dari minyak lawang dengan tiga
tahapan proses, yaitu isolasi safrol dari minyak lawang, isomerisasi safrol, dan
oksidasi. Safrol diisolasi dari minyak lawang menggunakan metode kimia
(NaOH) dan menghasilkan safrol 17,21%. Proses isomerisasi safrol menghasilkan
isosafrol menggunakan sistem bebas pelarut dengan katalis alkali (KOH) pada
suhu 120oC selama 6 jam diperoleh rendemen 77,56%. Piperonal diperoleh dari
reaksi oksidasi isosafrol menggunakan oksidator KMnO4 dan diperoleh rendemen
65,63%.

Kedua, metode proses dan produk analog kurkumin simetris (1,5-bisbenzo[1,3]dioxol-5-yl-penta-1,4-dien-3-one) yang diperoleh dari reaksi
kondensasi antara piperonal dengan aseton. Rendemen produk menggunakan
metode gelombang mikro pada daya 140 watt selama 2 menit adalah 53,3%
(t.l=180 oC) dan metode konvensional selama 3 jam adalah 78,43% (titik leleh
=191 oC). Ketiga, metode proses dan produk analog kurkumin tidak simetris (5benzo[1,3]dioxol-5-yl-1-phenyl-penta-2,4-dien-1-one). Produk analog kurkumin
tidak simetris menggunakan dua tahapan reaksi kondensasi, tahapan kondensasi

yang pertama antara piperonal dengan asetaldehid menggunakan katalis basa dan
metanol selama 3 jam diperoleh produk intermediate (3-benzo[1,3]dioxol-5-ylpropenal) 70,28%. Reaksi kondensasi tahap kedua antara produk intermediate
dengan asetofenon menggunakan metode gelombang mikro pada daya 140 watt
selama 2 menit diperoleh rendemen 82,82% (t.l = 104 oC) dan metode
konvensional selama 3 jam diperoleh 99,55% (titik leleh = 111 oC).
Keempat, aktivitas sitotoksik produk sintetik analog kurkumin
menggunakan metode in vitro terhadap biakan sel kanker payudara T47D. Uji
sitotoksik keempat sampel menggunakan metode MTT menunjukan nilai IC50
yang terbaik adalah produk analog kurkumin tidak simetris (akas). Nilai IC50
untuk produk sintetik mulai dari yang tertinggi yaitu; AKAS-m = 7,247µg/ml;
AKAS-k = 125,3µg/ml; AKS-m = 257,79µg/ml; AKS-k = 555,276µg/ml.
Kelima, kondisi optimum proses sintesis analog kurkumin tidak simetris
menggunakan metode gelombang mikro (AKAS-m). Hasil analisis RSM dengan 3
variabel bebas yaitu daya, waktu dan konsentrasi diperoleh persamaan model
matematika
;
. Data hasil
analisis menggunakan metode RSM diperoleh kondisi proses optimum dengan
prediksi yield 97,47 % pada daya 140 watt, waktu 1 menit dan konsentrasi 46,98
mmol. Produk akas-m hasil validasi diperoleh yield 96,97% dengan perbedaan

hasil prediksi sebesar 0,5%.
Kata kunci: minyak lawang , antikanker, sintesis analog kurkumin, safrol, RSM.

SUMMARY
IMANUEL BERLY DELVIS KAPELLE. Engineering Process Synthesis
Curcumin Analogs from Culilawan Oil (Cinnamomum cullilawan Blume)
Potential as an Anticancer. Supervised by TUN TEDJA IRAWADI, MEIKA
SYAHBANA RUSLI, DJUMALI MANGUNWIDJAJA and ZAINAL ALIM
MAS‟UD.
Indonesia is state of being eminent with a kind of plant essential oil, but its
use not much used to be changed into finished products like a medicine. One of
the essential oils is highly potential and produced in eastern Indonesia especially
Maluku and Papua is the culilawan oil. Culilawan oil containing two a major
component namely eugenol and safrole, where safrole having an dioxolane ring
that is especially active so that can be used as precursor synthetic drugs. One way
to increase the value added from culilawan oil namely by synthesize curcumin
analogues as an anticancer drug. The purpose of this research in general is
synthesized of curcumin analogous from culilawan oil (Cinnamomum cullilawan
Blume) potential as an anticancer. The study specifically aims to; 1) obtain the
product synthetic piperonal from culilawan oil, 2) obtain the product AKS using

microwave and conventional methods, 3) obtaining the product AKAS using
microwave and conventional methods, 4) determine the cytotoxic activity of
products synthetic curcumin analog using in vitro against cultured breast cancer
cells T47D, and 5) optimize process conditions synthesis AKAS methods
microwave using the RSM as well as determine the best model to obtain optimum
process conditions.
This research was conducted in five stages: (1) synthesis piperonal from
culilawan oil. (2) Synthesis of symmetrical curcumin analog products. (3)
Synthesis of asymmetrical curcumin analog products. (4) Cytotoxic activity test of
curcumin analogues using in vitro method against cultured cancer cells T47D. (5)
Optimization the condition of the process synthesis AKAS-m. Each stage of the
process analyzed the physical-chemical characterization, yield, purity using GC,
GCMS, HPLC and structure elucidation using FTIR, 1H-NMR and LCMS. For the
activity test phase‟s cytotoxic effect was observed with MTT method and
determining the concentration of 50% growth inhibition of T47D cells (IC50)
using probit analysis. Optimization of synthesis process conditions using RSM
and experimental design Box-Behnken with three independent variables..
This research has resulted in five main results. First, piperonal as a
precursor of cancer drugs has been synthesized from culilawan oils with 3 stages
of the process, namely the isolation safrole from culilawan oils, safrole

isomerization and oxidation. Safrole isolated from culilawan oils using chemical
methods (NaOH) and produce safrole 17.21%. Safrole isomerization process
produces isosafrole using solvent-free systems with alkali catalyst (KOH) at a
temperature of 120oC for 6 h obtained yield of 77.56%. Piperonal obtained from
the oxidation reaction isosafrole using KMnO4 and obtained yield of 65.63%.
Secondly, the process method and products of curcumin analogues
symmetrical (1,5-bis-benzo[1,3]dioxol-5-yl-penta-1,4-dien-3-one) obtained from
the condensation reaction between piperonal with acetone. The yield of products
using microwaves method at 140 watts power for 2 minutes is 53.3% (mp = 180

°C) and a conventional method for 3 hours was 78.43% (mp = 191 °C). Third, the
process method and products of curcumin analogues asymmetrical (5benzo[1,3]dioxol-5-yl-1-phenyl-penta-2,4-dien-1-one).
Products
curcumin
analogues asymmetrical using two stages condensation reaction, the first stage of
condensation between piperonal with acetaldehyde using alkaline catalyst and
methanol for 3 hours obtained intermediate product (3-benzo [1,3] dioxol-5-ylpropenal) with yield of 70.28%. The second stage of condensation reaction
between the intermediate product with acetophenone using a microwaves method
at 140 watts for 2 minutes obtained yield of 82.82% (mp = 104 °C) and a
conventional method for 3 hours was obtained yield of 99.55% (mp = 111 °C).

Fourth, the cytotoxic activity of products synthetic curcumin analogues
using in vitro against cultured breast cancer cells T47D. Test cytotoxic to four
samples using MTT method showed the best IC50 value is products curcumin
analogues asymmetrical (akas). IC50 values for synthetic products ranging from
the highest; akas-m = 7.247µg/ml; akas-k = 125.3µg/ml; aks-m = 257.79µg/ml;
aks-k = 555.276µg/ml.
Fifth, the optimum conditions of synthesis process curcumin analogues
asymmetrical using microwaves (akas-m). RSM analysis results with three
independent variables (power, time and concentration) equation mathematical
model;
. Data analysis using methods
RSM obtained optimum process conditions with a predicted yield of 97.47% at
140 watts of power, a time of 1 minute and concentrations 46.98 mmol . Product
akas-m validation results obtained yield of 96.97% with a difference of 0.5%
predicted results.
Keywords: culilawan oil, anticancer, synthesis curcumin analogs, safrole, RSM.

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan

atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

REKAYASA PROSES SINTESIS SENYAWA ANALOG
KURKUMIN DARI MINYAK LAWANG (Cinnamomum
cullilawan Blume) YANG BERPOTENSI SEBAGAI
ANTIKANKER

IMANUEL BERLY DELVIS KAPELLE

Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Teknologi Industri Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

Penguji pada Ujian Tertutup : Prof. Dr. Dra. Purwatiningsih Sugita, MS
Prof. Dr. Wahono Sumaryono, Apt

Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Dra. Purwatiningsih Sugita, MS
Prof. Dr. P Kakisina, Spd, M.Si

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2014 ini ialah produk
turunan minyak lawang, dengan judul Rekayasa Proses Sintesis Senyawa Analog
Kurkumin dari Minyak Lawang (Cinnamomum cullilawan Blume) yang
Berpotensi Sebagai Antikanker.
Penulisan disertasi ini tidak mungkin diselesaikan sendiri oleh penulis tanpa
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis menyampaikan rasa terima
kasih yang tulus dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS selaku ketua komisi pembimbing yang
telah membantu penulis, mulai dari saat masuk pada IPB dengan
memberikan rekomendasi, arahan serta bimbingan dalam penyusunan
konsep sampai akhir penelitian dan penulisan disertasi ini.
2. Dr. Ir. Meika Syahbana Rusli, MSc selaku anggota komisi pembimbing
telah membantu penulis, mulai dari saat masuk pada IPB dengan
memberikan rekomendasi, bimbingan dan arahan dalam penyusunan konsep
sampai akhir penelitian dan penulisan disertasi ini.
3. Prof. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaja, DEA selaku anggota komisi
pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan serta masukan
untuk dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi ini.
4. Drs. Zainal Alim Mas‟ud, DEA, Ph.D selaku anggota komisi pembimbing
atas bantuan, bimbingan serta dorongan dalam menyelesaikan penelitian dan
penulisan disertasi ini.
5. Prof. Dr. Ir. Erliza Noor; Dr. Ir. A.E. Zainal Hasan, M.Si; Dr. Ir. Titi Candra
Sunarti, M.Si yang telah bersedia menjadi penguji luar komisi pada ujian
kualifikasi serta memberikan saran dan perbaikan untuk kesempurnaan
karya tulis ini.
6. Prof. Dr. Dra. Purwatiningsih Sugita, MS; Prof. Dr. Wahono Sumaryono,
Apt; Prof. Dr. P. Kakisina, Spd, M.Si yang telah bersedia menjadi penguji
luar komisi pada ujian tertutup ataupun pada ujian terbuka serta memberikan
saran dan perbaikan untuk kesempurnaan karya tulis ini.
7. Ketua Program Study Teknologi Industri Pertanian beserta staf dosen dan
staf penunjang yang sudah banyak membantu dan memberi pelayanan yang
baik selama penulis menjadi mahasiswa.
8. Rektor Universitas Pattimura dan Dekan FMIPA atas ijin dan kesempatan
yang diberikan kepada penulis untuk melanjutkan jenjang pendidikan S3.
9. Prof. Dr. H.J. Sohilait, MS selaku kepala Laboratorium Kimia Organik
FMIPA Unpatti yang telah mengijinkan penulis melakukan penelitian serta
telah memberikan saran dan masukan dalam pelaksanaan penelitian.
10. Keluarga besar Kapelle/Pattipeilohy, Papa Kace Kapelle, Mama Welly
Pattipeilohy,S.Sos (Alm), adik-adikku Nova Kapelle S.Si, Noki Kapelle,
Spd, Wandy, Jose dan Bili Kapelle. Istriku Fransisca Kissya, SE, MA, dan
anakku tersayang Welly Adael Kapelle dan Rafael Kapelle dengan rasa
hormat penulis persembahkan ucapan terima kasih yang tulus atas segala

doa dan pengorbanan serta motivasi yang telah diberikan untuk
penyelesaian studi penulis.
11. Rekan-rekan kerja Nini M Renur, ST, M.Si; Rachel Turalely, Spd,
M.Biotech; Yanes Ralahalo, Buce Talakua, Johanis Wairata S.Si, M.Sc
yang telah memberikan bantuan selama penelitian.
12. Seluruh rekan kuliah di Program Studi Teknologi Industri Pertanian,
khususnya rekan-rekan TIP 2013 atas dukungan, kebersamaan dan semangat
saling menguatkan untuk menyelesaikan pendidikan ini.
13. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan masukan dalam
penelitian hingga tersusunnya disertasi ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2016
Imanuel Berly Delvis Kapelle

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

i

DAFTAR GAMBAR

ii

DAFTAR LAMPIRAN

iii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Kebaruan Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
1
3
3
3
3
4

2 TINJAUAN PUSTAKA
Minyak Lawang
Reaksi Isomerisasi Safrol
Reaksi Oksidasi
Gelombang Mikro
Analog Kurkumin
Aktivitas Sitotoksik Sel Kanker Payudara T47D
Response Surface Methodology, RSM

4
4
5
6
7
8
10
11

3 METODOLOGI
Kerangka Pemikiran
Bahan Penelitian
Alat Penelitian
Prosedur Penelitian
Penelitian Tahap I : Sintesis piperonal sebagai prekursor antikanker
dari minyak lawang
Karakterissasi bahan baku
Proses isolasi safrol dari minyak lawang
Proses isomerisasi safrol
Proses sintesis piperonal
Penelitian Tahap II : Sintesis produk analog kurkumin simetris
menggunakan metode gelombang mikro dan konvensional
Proses sintesis analog kurkumin simetris metode gelombang mikro
Proses sintesis analog kurkumin simetris metode konvensional
Penelitian Tahap III : Sintesis produk analog kurkumin simetris
menggunakan metode gelombang mikro dan konvensional
Pembuatan produk intermediate
Proses sintesis analog kurkumin tidak simetris metode konvensional
Proses sintesis analog kurkumin tidak simetris metode
gelombang mikro
Penelitian Tahap IV : Uji sitotoksisitas senyawa analog
kurkumin menggunakan metode in vitro terhadap

11
11
13
13
13
13
13
14
15
15
17
17
17
18
18
18
20

biakan sel kanker payudara T47D
Penelitian Tahap V : Optimasi proses sintesis analog kurkumin tidak
simetris metode gelombang menggunakan RSM
Parameter Pengamatan
Analisis Data

20

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian Tahap I : Sintesis piperonal sebagai prekursor antikanker
dari minyak lawang
Penelitian Tahap II : Sintesis produk analog kurkumin simetris
menggunakan metode gelombang mikro dan konvensional
Penelitian Tahap III : Sintesis produk analog kurkumin simetris
menggunakan metode gelombang mikro dan konvensional
Penelitian Tahap IV : Uji sitotoksisitas senyawa analog
kurkumin menggunakan metode in vitro terhadap
biakan sel kanker payudara T47D
Penelitian Tahap V : Optimasi proses sintesis analog kurkumin tidak
simetris metode gelombang menggunakan RSM
Diversifikasi Produk dari Minyak Lawang

24

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

49
49
50

DAFTAR PUSTAKA

50

LAMPIRAN

58

RIWAYAT HIDUP

97

22
23
23

24
32
36

41
44
48

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Karakteristik minyak lawang
Kisaran nilai variabel bebas
Rancangan percobaan optimasi
Data GCMS minyak lawang
Harga m/z ion molekul dan ion fragmen analog kurkumin
simetris metode konvensional
Harga m/z ion molekul dan ion fragmen analog kurkumin
simetris metode gelombang mikro
Data absorbansi kontrol
Data absorbansi hasil uji sitotoksik T47D
Hasil uji probit analog kurkumin
Hasil reaksi kondensasi asetofenon dengan produk intermediate

5
22
22
24
34
34
41
41
43
45

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35

Tanaman lawang
Struktur eugenol dan safrol
Reaksi oksidasi ikatan π tanpa/dengan pemutusan ikatan σ
Reaksi oksidasi alkena
Reaksi oksidasi dengan kalium permanganat
Spektrum elektromagnetik
Struktur kimia kurkumin dan analog kurkumin
Mekanisme reaksi kondensasi aldol
Sel kanker payudara T47D
Diagram alir tahapan penelitian
Diagram alir proses isolasi safrol dari minyak lawang
Diagram alir proses isomerisasi safrol menjadi isosafrol
Diagram alir proses sintesis piperonal dari isosafrol
Diagram alir proses sintesis analog kurkumin simetris menggunakan
metode gelombang mikro
Diagram alir proses sintesis analog kurkumin simetris menggunakan
metode konvensional
Diagram alir proses pembuatan produk intermediate
Diagram alir proses sintesis analog kurkumin simetris menggunakan
metode konvensional
Diagram alir proses sintesis analog kurkumin tidak simetris
menggunakan metode gelombang mikro
Diagram alir tahapan uji sitotoksik metode MTT
Diagram alir optimasi proses sintesis analog kurkumin tidak simetris
menggunakan metode gelombang mikro
Produk a) Minyak lawang. b) Safrol. c). Isosafrol. d) Piperonal.
Spektrum GC safrol hasil pemisahan dengan metode kimia
Rendemen hasil isolasi safrol dari minyak lawang
Mekanisme tahap 1 reaksi isomerisasi
Mekanisme tahap 2 reaksi isomerisasi
Rendemen hasil isomerisasi safrol dari isosafrol pada kondisi proses
yang berbeda
Struktur kimia KTF tween 80
Reaksi oksidasi isosafrol menjadi piperonal dengan bantuan tween 80
Mekanisme reaksi sintesis piperonal tahap 1
Mekanisme reaksi sintesis piperonal tahap 2
Spektrum 1H-NMR safrol, isosafrol dan piperonal
Rendemen hasil oksidasi isosafrol menjadi piperonal pada kondisi
proses yang berbeda
Produk analog kurkumin simetris (1,5-bis-benzo[1,3]dioxol
-5-yl-penta-1,4-dien-3-one). (a) Metode gelombang mikro.
(b) Metode konvensional.
Mekanisme reaksi sintesis analog kurkumin (1,5-Bis-benzo[1,3]
dioxol-5-yl-penta-1,4-dien-3-one)
Spektrum FTIR senyawa analog kurkumin simetris metode gelombang
mikro dan konvensional

5
5
6
6
7
7
8
9
10
12
14
15
16
17
18
19
19
20
21
23
24
25
25
26
27
27
28
29
29
30
31
31
32
33
34

36 Struktur kimia senyawa analog kurkumin simetris
37 Rendemen hasil sintesis analog kurkumin simetris metode konvensional
38 Rendemen hasil sintesis analog kurkumin simetris metode gelombang
mikro
39 Produk intermediate (3-benzo[1,3]dioxol-5-yl-propenal)
40 Reaksi sintesis produk intermediate
41 Produk analog kurkumin tidak simetris (5-benzo[1,3]dioxol-5-yl-1phenyl-penta-2,4-dien-1-one) (a) Metode gelombang mikro. (b) Metode
konvensional
42 Mekanisme reaksi sintesis analog kurkumin tidak simetris tahap adisi
43 Mekanisme reaksi sintesis analog kurkumin tidak simetris tahap
dehidrasi
44 Spektrum FTIR senyawa analog kurkumin tidak simetris metode
gelombang mikro dan konvensional
45 Struktur kimia senyawa analog kurkumin tidak simetris
46 Rendemen hasil sintesis analog kurkumin tidak simetris metode
konvensional
47 Rendemen hasil sintesis analog kurkumin tidak simetris metode
gelombang mikro
48 Serapan pigmen ungu MTT untuk (a) Kontrol sel T47D, konsentrasi
100 µg/mL; (b) Aks-k. (c) Aks-m. (d) Akas-m. (e) Akas-k
49 Grafik hubungan seri konsentrasi sampel VS persen kematian sel T47D
(a) Aks-k. (b) Aks-m. (c) Akas-m. (d) Akas-k
50 Struktur kimia senyawa (a) AKS dan (b) AKAS
51 Produk optimasi proses sintesis AKAS-m
52 Hubungan kemurnian dan titik leleh produk AKAS
53 Plot kontur (a) uji kenormalan. (b) prediksi model vs data aktual yield
54 Plot kontur (a) permukaan respons (b) hubungan antara daya gombang
mikro dan waktu terhadap yield produk sintetik analog kurkumin
55 Plot kontur (a) permukaan respons (b) hubungan antara daya gombang
mikro dan konsentrasi terhadap yield senyawa analog kurkumin.
56 Plot kontur (a) permukaan respons (b) hubungan antara waktu dan
konsentrasi terhadap yield produk sintetik analog kurkumin.
57 Transformasi produk sintetik analog kurkumin dari minyak lawang

35
35
36
36
37

37
38
38
39
39
40
40
42
43
44
45
46
46
47
47
47
49

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

GCMS minyak lawang
Perhitungan rendemen
GC Safrole hasil isolasi
FTIR Safrole hasil isolasi
1
H-NMR Safrole hasil isolasi
GC Isoafrole
FTIR Isosafrol
1
H-NMR Isosafrol
GCMS Piperonal
1
H-NMR Piperonal

57
58
62
63
64
65
66
67
68
69

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

LCMS analog kurkumin simetris metode konvensional
FTIR analog kurkumin simetris metode konvensional
LCMS analog kurkumin simetris metode gelombang mikro
FTIR analog kurkumin simetris metode gelombang mikro
GCMS produk inntermediate
LCMS analog kurkumin tidak simetris metode gelombang mikro
FTIR analog kurkumin tidak simetris metode gelombang mikro
LCMS analog kurkumin tidak simetris metode konvensional
FTIR analog kurkumin tidak simetris metode konvensional
HPLC analog kurkumin tidak simetris
HPLC Optimasi proses
Analisis keragaman (ANOVA) terhadap model respon
permukaan kubik untuk yield analog kurkumin
23 HPLC Validasi model
24 Diagram proses diversifikasi produk dari minyak lawang
25 Kondisi operasi alat

70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
89
90
91
94

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang terkenal dengan jenis–jenis tumbuhan
penghasil minyak atsiri namun pemanfaatannya tidak banyak digunakan untuk
diolah menjadi produk jadi seperti obat–obatan. Minyak atsiri umumnya di ekspor
untuk kemudian diolah menjadi produk jadi dan masuk ke Indonesia dengan harga
yang berlipat ganda. Berdasarkan data Kementrian Perindustrian RI tahun 2014
tercatat nilai ekspor untuk minyak atsiri sebesar 260.894.363 US$ dengan angka
pertumbuhan pertahun sebesar 0,22%. Salah satu minyak atsiri yang sangat
potensial dan diproduksi di wilayah Indonesia Timur khusunya Maluku dan Papua
adalah minyak lawang. Minyak lawang diperoleh dari destilasi kulit kayu tanaman
lawang (Cinnamomum cullilawan Blume) dengan rendemen 1,49–3,80% (Ketaren
1985).
Minyak lawang memiliki dua komponen utama yaitu eugenol (69,0%) dan
safrol (21,0%) (Sastrohamidjojo 2014). Eugenol dan safrol memiliki perbedaan
struktur pada subtituenya, dimana safrol memiliki cincin dioxolane yang sangat
aktif sehingga dapat dijadikan sebagai prekursor obat sintetik. Safrol merupakan
senyawa utama minyak sasafras dan sering digunakan sebagai prekursor obat
sintesis 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA) (Swist et al.2005;
Stojanovska et al.2013) dan 3,4-methylenedioxyphenyl-2-propanone (MDP2P)
(Cox et al.2006).
Bahan alam yang memiliki cincin dioxolane yang sama dengan safrol serta
memiliki aktivitas sebagai anti kanker adalah piperine (Soliman 2005). Piperine
merupakan senyawa alkaloid yang telah diuji aktivitasnya sebagai antitumor
dengan metode in vivo dapat menghambat 56,8% (Bezerra et al.2006), efek
antioksidan dan hepatoprotektif (Mehta et al.2012) serta dapat meningkatkan
bioavailabilitas (Jin et al.2013). Kereaktifan dari cincin dioxolane yang dimiliki
oleh safrol dapat dimanfaatkan dengan cara dikonversi menjadi produk senyawa
antikanker turunan analog kurkumin.
Senyawa analog (homolog) kurkumin merupakan senyawa yang memiliki
kemungkinan sifat farmakologis yang sama atau bahkan lebih baik bila
dibandingkan dengan senyawa induk (Yang et al.2013). Senyawa kurkumin
merupakan serbuk berwarna kuning dari tanaman curcuma longa (Linn)
(Narlawar et al.2007; Dandawate et al.2012; Yanga et al.2013) yang memiliki
aktivitas sebagai obat diabetes (Kanitkar et al.2008) dan anti kanker (Punithavathi
et al.2003; Aggarwal 2010; Irving et al.2011; Xiang et al.2012; Moorthi et
al.2013; Qian et al.2015). Kurkimin sebagai senyawa kemopreventif yang
bertujuan untuk memperlambat, memblokade atau mengembalikan proses
karsinogenesis (Johnson et al.2007). Kurkumin dan analog kurkumin mempunyai
aktivitas biologis sebagai antiinflamasi, antioksidan, antitumor, dan antikanker
(pencernaan, payudara, ovarium, paru-paru, saraf) (Hahm et al.2004; Anand et
al.2008; Labbozzetta et al.2009; Shang et al.2010; Anand et al.2011). Pengaruh
aktivitas tersebut dipengaruhi oleh subtituen dan struktur senyawa analog
kurkumin.

Diversifikasi produk berbasis minyak lawang menjadi produk antikanker
analog kurkumin melalui beberapa tahapan proses antara lain isolasi safrol dari
minyak lawang, isomerisasi safrol, oksidasi dan kondensasi. Safrol dapat diisolasi
dari minyak lawang menggunakan metode kimia dan fisik. Metode kimia dengan
menggunakan NaOH (Kapelle et al.2010; Sastrohamidjojo 2014) sedangkan
metode fisik berdasarkan pada perbedaan titik didih komponen. Reaksi
isomerisasi safrol menggunakan katalis basa pada suhu proses 120oC selama 6
jam (Kapelle et al.2010) dengan reaksi tanpa pelarut atau dengan pelarut butanol
(Heather et al.2015). Proses oksidasi isosafrol menghasilkan piperonal merupakan
reaksi oksidasi alkena, dimana produk yang dihasilkan tergantung pada kondisi
reaksi dan struktur alkena yang digunakan. Reaksi oksidasi dilakukan dengan
menggunakan KMnO4 sebagai pengoksidasi dalam sistem dua fasa yaitu air dan
fasa organik, maka untuk meningkatkan reaksi ditambahkan katalis transfer fase
(Sastrohamidjojo 2004).
Produk analog kurkumin yang disintesis memiliki perbedaan struktur yaitu
produk simetris (1,5-bis-benzo[1,3]dioxol-5-yl-penta-1,4-dien-3-one, AKS) dan
tidak simetris (5-benzo[1,3]dioxol-5-yl-1-phenyl-penta-2,4-dien-1-one, AKAS)
dengan bahan dasar piperonal dari minyak lawang. Reaksi sintesis analog
kurkumin merupakan proses reaksi kondensasi antara dua senyawa karbonil yang
berbeda dan umumnya menggunakan dua kondisi reaksi yaitu kondisi asam dan
kondisi alkali (Yin et al.2013). Reaksi pada kondisi alkali sering digunakan
karena dapat memberikan hasil yang lebih baik (Yadav et al.2010; Chen et
al.2011). Proses reaksi kondensasi dapat dipercepat dengan menggunakan radiasi
gelombang mikro pada 160 watt selama 1-2 menit (Azarifar et al.2003;
Elavarasan et al.2013). Metode proses sintesis analog kurkumin dapat
memberikan pengaruh terhadap produk baik itu rendemen hasil maupun aktivitas
biologis.
Pengembangan obat antikanker baru sebagai agen-agen kemoterapi kanker
perlu dilakukan evaluasi praklinik untuk mengetahui potensi aktivitas
neoplastiknya. Evaluasi yang telah terstandarisasi untuk menentukan apakah suatu
material mengandung bahan yang berbahaya (toksik) secara biologis disebut uji
sitotoksisitas. Salah satu metode yang umum digunakan untuk menetapkan jumlah
sel adalah metode MTT (Yu et al.2012). Produk yang memiliki aktivitas
penghambatan yang terbaik dilakukan optimasi tahapan proses, khususnya pada
tahapan reaksi kondensasi.
Reaksi kondensasi dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti metode
pemanasan dan kondisi proses (suhu/daya, waktu, dan konsentrasi prekursor)
sehingga optimasi terhadap faktor-faktor tersebut perlu dilakukan. Salah satu
metode optimasi yang efisien adalah metode respon permukaan (Response Surface
Methodology, RSM). RSM merupakan metode gabungan teknik statistika dan
matematika yang digunakan untuk mengoptimalkan variabel bebas (Ho et
al.2014). Model yang dihasilkan memiliki kemampuan untuk menyatakan
hubungan antara parameter respon yaitu kemurnian dan rendemen dengan kondisi
proses serta dapat memprediksi kondisi optimum proses reaksi sintesis analog
kurkumin.

Perumusan Masalah
Minyak lawang dapat dibuat produk turunannya dengan pendekatan sintesis
kimia. Produk obat kanker sintetik analog kurkumin dapat disintesis dengan
beberapa tahapan proses, setiap proses memberikan pengaruh terhadap rendemen
hasil. Tahapan proses sintesis khususnya reaksi kondensasi dengan menggunakan
metode konvensional maupun gelombang mikro memberikan pengaruh terhadap
produk dan aktivitas sitotoksik. Sitotoksisitas produk sintetik analog kurkumin
dipengaruhi oleh struktur kimianya. Produk dengan struktur kimia simetris (AKS)
dan tidak simetris (AKAS) dapat memberikan aktivitas sitotoksik yang berbedabeda. Produk analog kurkumin sintetik yang memiliki aktivitas terbaik yang diuji
terhadap sel kanker T47D secara in vitro akan dipilih untuk di optimasi tahapan
prosesnya. Optimasi proses dilakukan pada tahapan terakhir proses sintesis analog
kurkumin yaitu tahapan proses reaksi kondensasi. Kondisi proses reaksi
kondensasi dipengaruhi oleh suhu/daya, waktu dan konsentrasi prekursor.
Optimasi proses reaksi kondensasi menggunakan RSM serta menentukan model
terbaik untuk memperoleh kondisi proses optimum.

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini secara umum adalah mensintesis senyawa analog
kurkumin dari minyak lawang (Cinnamomum cullilawan Blume) yang berpotensi
sebagai antikanker. Untuk mendapatkan tujuan tersebut maka dilakukan beberapa
tahapan penelitian dengan tujuan khusus sebagai berikut:
1. Memperoleh produk sintetik piperonal dari minyak lawang.
2. Memperoleh produk AKS menggunakan metode gelombang mikro dan
metode konvensional.
3. Memperoleh produk AKAS menggunakan metode gelombang mikro dan
metode konvensional.
4. Mengetahui aktivitas sitotoksik produk sintetik analog kurkumin
menggunakan metode in vitro terhadap biakan sel kanker payudara T47D.
5. Mengoptimasi kondisi proses sintesis AKAS metode gelombang mikro
menggunakan RSM serta menentukan model terbaik untuk memperoleh
kondisi proses optimum.

Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan dalam pengembangan
proses produksi senyawa antikanker analog kurkumin khususnya dari bahan dasar
safrol dari minyak lawang secara efisien sehingga mampu meningkatkan nilai
tambah.

Kebaruan Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui berbagai tahapan proses yang menghasilkan
kebaruan antara lain; rancangan proses sintesis analog kurkumin simetris (AKS)

dan analog kurkumin tidak simetris (AKAS) dari minyak lawang (Cinnamomum
cullilawan Blume) menggunakan metode konvensional dan metode gelombang
mikro. Produk AKAS menggunakan metode gelombang mikro pada daya 140
watt selama 2 menit berpotensi sebagai antikanker yang di uji sitotoksisitas
dengan nilai IC50 7,247 µg/ml menggunakan metode in vitro terhadap biakan sel
kanker payudara T47D. Model hubungan 3 variabel (daya gelombang mikro,
waktu dan konsentrasi prekursor) dengan yield pada sintesis AKAS lewat reaksi
kondensasi antara asetofenon dengan produk intermediate (3-benso[1,3]dioxol-5yl-propenal) dan dari model tersebut dapat diprediksi kondisi optimum proses
sintesis AKAS.

Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan proses untuk menghasilkan
produk sintetik analog kurkumin yang aktif sebagai antikanker dengan kualitas
yang baik. Adapun ruang lingkup penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Minyak lawang yang digunakan merupakan minyak atsiri hasil destilasi
kulit kayu tanaman lawang (Cinnamomum cullilawan Blume) produksi dari
Propinsi Maluku.
2. Mengukur tingkat aktivitas sitotoksik produk sintetik analog kurkumin
menggunakan metode in vitro terhadap biakan sel kanker payudara T47D.
3. Rancangan percobaan menggunakan Box-Behnken Design dengan 3 variabel
bebas yaitu suhu/daya, waktu dan konsentrasi.
4. Parameter respon yang diukur untuk menentukan model dan kondisi proses
optimum tahapan reaksi kondensasi adalah kemurnian dan rendemen hasil.

2 TINJAUAN PUSTAKA
Minyak Lawang
Tanaman lawang termasuk dalam famili Lauraceae dan kelompok kayu
manis dengan ciri-ciri daun berlendir, kayu berwarna putih dan rapuh serta
tumbuh liar di hutan (Gambar 1). Minyak lawang diperoleh dari penyulingan kulit
kayu dengan karakterisasi seperti disajikan pada Tabel 1. Minyak lawang
mengandung dua komponen utama yaitu eugenol dan safrol (Kapelle et al.2010).

Gambar 1 Tanaman Lawang (Cinnamomum cullilawan Blume)

Tabel 1 Karakteristik minyak lawang
Karakteristik
Nilai
Bobot jenis pada 15°C
Indeks Bias pada 10°C
Putaran optik
Kadar eugenol
Kadar safrol
Sumber : Ketaren 1985

1,0559-1,0600
1,5340-1,535
0°48-0°54
64%-94%
20,76%

Eugenol dan safrol memiliki perbedaan struktur, dimana safrol memiliki
cincin dioxolane yang sangat aktif (Gambar 2). Eugenol dapat diisolasi dari
minyak lawang menggunakan larutan NaOH sedangkan safrol tidak beraksi
sehingga dapat dipisahkan dengan menggunakan pelarut organik. Safrol pada
suhu kamar merupakan minyak yang tidak berwarna, tetapi dapat berubah menjadi
kuning jika terkena sinar matahari dan pada temperatur rendah safrol merupakan
kristal berwarna putih (Villegas et al.2011).
dioxolane
HO

O
H2C

O
Eugenol

O

Safrol

Gambar 2. Struktur eugenol dan safrol (Sastrohamidjojo, 2004)
Safrol umumnya terdapat dalam minyak yang mudah menguap contohnya,
minyak sasafras Amerika, minyak sasafras Brazil (Ocotea pretiasa), minyak star
anise (Illidium Verum) dan dalam minyak kampor, safrol berada dalam jumlah
yang besar. Safrol terdapat dalam jumlah yang kecil pada minyak yang mudah
menguap lainnya seperti dalam minyak pala, minyak ylang-ylang, minyak kayu
manis, minyak daun salam california. Safrol terdapat dalam jumlah yang sangat
besar yaitu 90% dalam minyak Illicium parviflorum Michx (Sastrohamidjojo
2004). Penggunaan safrol saat ini sebagai zat aditif makanan telah dilarang karena
dapat berinteraksi dengan tubuh, bersifat karsinogenik (Liu et al.2000; Schaffer et
al.2013), dan badan internasional untuk penelitian kanker menggolongkan safrol
pada kelompok 2B karsinogenik (Fan et al.2012). Safrol juga digunakan untuk
pembasmi serangga S.zeamais dan T.castaneum (Chu et al.2011). Safrol
merupakan bahan baku yang penting untuk pembuatan isosafrol (Gimeno et
al.2005).

Reaksi Isomerisasi Safrol
Safrol dapat dikonversi menjadi isosafrol dengan menggunakan reaksi
isomerisasi menggunakan katalis basa (Gimeno et al.2005). Isomerisasi safrol
dapat dianalogkan dengan isomerisasi olefin. Safrol akan mengalami perubahan
struktur karena pengaruh basa, sehingga akan terjadi perpindahan ikatan rangkap

dari rantai lurus ke arah mendekati cincin benzen dalam posisi terkonjugasi
(Sastrohamidjojo 2004). Mekanisme reaksi isomerisasi safrol melalui zat antara
karbokation yang merupakan penentu laju reaksi dan menentukan produk isomer
yang terbentuk (Cox et al.2008).

Reaksi Oksidasi
Oksidasi didefinisikan sebagai reaksi kehilangan elektron (Hoffman 2004).
Oksidasi alkena dapat menjadi produk lain tergantung pada pereaksi yang
digunakan, kondisi reaksi dan jenis alkena yang dioksidasi. Reaksi oksidasi dibagi
menjadi 2 kelompok yaitu oksidasi ikatan π tanpa pemutusan ikatan σ dan
pemitusan ikatan π dengan pemutusan ikatan σ. Produk oksidasi tanpa pemutusan
ikatan σ dalam pembentukan 1,2 diol atau epoksida (Gambar 3a) dan jika ikatan π
putus maka akan menghasilkan keton, aldehid atau asam karboksilat (Gambar 3b)
O

a)

C

[O]

C

atau

C

C

OH OH
O

b)

C

C

O

O

[O]

atau

C

atau

C

C
OH

H

Gambar 3 Reaksi oksidasi ikatan π tanpa/dengan pemutusan ikatan σ (Fessenden
et al.1992).
Produk yang dihasilkan tergantung pada kondisi reaksi dan struktur alkena
yang digunakan. Struktur alkena yang menentukan produk adalah ada tidaknya
atom hydrogen pada Csp2. Jika tiap karbon alkena tidak mengikat atom hydrogen,
tiap karbon tersubsitusi, maka pemutusan ikatan oksidasi menghasilkan sepasang
molekul keton. Sebaliknya jika alkena mempunyai satu atom hydrogen yang
terikat pada Csp2, maka produk berupa aldehid atau asam karboksilat bergantung
pada kondisi reaksi. Jika satu ikatan rangkap tersubsitusi sedangkan sisi lain
termonosubsitusi maka pemaksapisahan oksidatif akan menghasilkan suatu keton
dari disubsitusi dan suatu aldehid atau asam karboksilat dari sisi monosubsitusi
(Gambar 4).
R

R'
C

R

R

+

R

R'
C

O

O

C
H

[O]

C
H

R
C

O

HO

Gambar 4 Reaksi Oksidasi alkena (Fessenden et al.1992)

Reaktifitas KMnO4 sebagai oksidator tergantung pada pH, pelarut,
konsentrasi dan temperatur. Oksidasi ikatan rangkap pada alkena KMnO4 encer
akan menghasilkan diol. Kedua gugus OH pada senyawa diol terletak pada sisi
yang sama (Morrison et al.1987). Mekanisme reaksi ini digambarkan melalui
bentuk ester siklik mangan seperti terlihat pada Gambar 5.

C

C

KMnO4 / H+
Panas

C

C

O

O

H2O

C

+ MnO3-

OH OH

Mn
O

C

O

Gambar 5 Reaksi oksidasi dengan kalium permanganat (Morrison et al.1987)

Gelombang Mikro
Pemanasan gelombang mikro (microwave) didefinisikan sebagai gelombang
elektromagnetik pada frekuensi 915 MHz dan 2,45 GHz (Gambar 6). Gelombang
mikro merupakan gelombang radio pendek berfrekuensi tinggi yang terletak di
antara gelombang berfrekuensi sangat tinggi (infrared) dan gelombang radio
konvensional. Dalam spektrum frekuensi, gelombang mikro terletak antara
gelombang radio dan inframerah (Lam et al.2012).

Gambar 6 Spektrum elektromagnetik (Lam et al.2012).
Penerapan radiasi gelombang mikro sebagai sumber energi nonkonvensional untuk aktivasi reaksi telah dilakukan untuk sintesis kimia organik
(Mallouk et al.2010). Pemanasan microwave memiliki keunggulan terhadap
metode konvensional khususnya dalam aplikasi obat dan dari sisi waktu reaksi
yang berkurang (Luo et al.2012). Pemanasan menggunakan gelombang mikro
merupakan akibat dari adanya interaksi antara kandungan bahan dengan
gelombang elektromagnetik. Prinsip dasar dari pemanasan gelombang mikro yaitu
adanya agitasi molekul-molekul polar atau ion-ion yang bergerak karena adanya
gerakan medan magnetik atau elektrik. Adanya gerakan medan tersebut maka
partikel-partikel akan mencoba untuk berorientasi atau mensejajarkan dengan arah
medan. Pergerakan partikel terbatas oleh adanya gaya pembatas (interaksi inter

partikel dan ketahanan elektrik) yang menahan gerakan partikel dan
membangkitkan gerakan acak menghasilkan panas (Luo et al.2012). Energi
gelombang mikro adalah radiasi non-ionisasi yang menyebabkan pergerakan
molekul, yaitu interaksi antara komponen listrik dari gelombang dengan partikel
bermuatan berupa migrasi dari ion-ion dan rotasi dari dipol-dipol dari sampel
dengan tidak merubah struktur molekul. Perubahan energi gelombang mikro
menjadi panas dapat diketahui dari dua mekanisme, yaitu konduksi ionik dan
rotasi dipolar (Lam et al.2012).

Analog Kurkumin
Analog kurkumin merupakan produk sintetik yang dibuat dengan maksud
agar memberikan efek seperti produk kurkumin. Terdapat perbedaan struktur
antara kurkumin dan analog kurkumin, yakni pada penghubung antara dua cincin
benzen (Gambar 7). Perbedaan struktur pada kedua senyawa dapat memberikan
aktivitas farmakologi yang berbeda. Aktivitas farmakologi dari setiap produk
analog kurkumin berbeda tergantung dari gugus fungsi dan strukturnya (Anand et
al.2008a). Analog kurkumin dengan bentuk siklik juga memberikan aktivitas
antikanker yang diuji secara in vitro (Youssef et al.2007). Sisi aktif dari analog
kurkumin adalah gugus fenolik dan ikatan ganda terkonjugasi (Devasena et
al.2002). Berdasarkan data hubungan struktur aktivitas menunjukan bahwa
subtituen yang memiliki sifat penarik elektron di cincin benzena mempengaruhi
sifat anti-inflamasi (Zhao et al.2010). Analog kurkumin menunjukan aktivitas
biologis dan bioavilibilitas yang tinggi tanpa meningkatkan toksisitas (Liu et
al.2012) dan menghambat pertumbuhan sel kanker paru-paru (Thomas et
al.2010), kanker usus besar (Lin et al.2011), kanker pankreas (Nagaraju et
al.2013) dan kanker ovarium (Rath et al.2013).
R1
R2

O
C

R1

R3
R4

R2

H3CO

R3

HO

O
C

O
C

OCH3
OH

R4
Analog kurkumin

Kurkumin

Gambar 7 Struktur kimia kurkumin dan analog kurkumin (Srinivasan et al.2008)
Prosedur sintesis analog kurkumin merupakan reaksi kondensasi yang
umumnya menggunakan dua kondisi proses yaitu kondisi asam dan kondisi alkali
(Yin et al.2013) namun kondisi alkali sering digunakan karena memberikan hasil
yang lebih baik (Yadav et al.2010; Chen et al.2011). Proses reaksi kondensasi
dapat juga menggunakan radiasi gelombang mikro pada 160 watt selama 1-2
menit (Elavarasan et al.2013). Selain menggunakan kondisi alkali dapat juga
menggunakan reaksi substitusi nucleophillic siklopropil bromide (Chandru et
al.2007). Proses sintesis analog kurkumin merupakan reaksi kondensasi antara
dua senyawa karbonil yang disebut kondensasi aldol silang. Reaksi kondensasi
aldol silang yang melibatkan penggunaan senyawa aldehid aromatik dan senyawa
alkil keton atau aril keton sebagai reaktannya dikenal sebagai reaksi Claisen-

Schmdt. Reaksi kondensasi juga dilakukan untuk proses sintesis senyawa turunan
flavonoid menggunakan metode konvensional dengan katalis alkali yang aktif
menghambat kanker payudara (Abu et al.2014).
Reaksi kondensasi aldol dapat dilakukan dengan menggunakan katalis basa
dengan syarat harus mempunyai atom Hα pada salah satu senyawa karbonil yang
digunakan sebagai reaktan. Mekanisme reaksi kondensasi aldol menggunakan
katalis basa melibatkan pembentukan karbanion pada senyawa karbonil yang
mempunyai atom Hα dan kemudian terjadi adisi pada senyawa karbonil yang
sama atau senyawa karbonil yang lain (Carey et al.1990). Tahapan reaksi dari
kondensasi aldol dibagi atas dua tahap yaitu tahap adisi dan tahap dehidrasi
(Gambar 8).
a. Tahap adisi
Pembentukan karbanion
O
H
R
C
C
+

O
R

B

C
H

C

+

R

H

BH

R

Adisi nukleofilik
R
R

H
C

O
C

R

+

C
H

C

R

H

O

O
R

C
H2

R

C

H
C

O

R

C
R

Perpindahan proton
R
R

C
H2

R

O

C

H
C

O

R

C

+

H

R

B

C
H2

R

O

C

H
C

OH

R

C

+ B

-

R

b. Tahap dehidrasi
O
R
R

C
H2

O

C

H
C

OH

R

- H2O

C

R

C

C
R

R

CH2

R

C
R

Gambar 8 Mekanisme Reaksi kondensasi aldol (Carey et al.1990).
Anion enolat dapat bertindak sebagai nukleofilik karbon, anion ini akan
mengadisi secara reversibel pada gugus karbonil dari molekul aldehida atau keton
lain dalam reaksi kondensasi aldol, yaitu reaksi pembentukan ikatan karbonkarbon (Morrison et al.1987). Ketika asetaldehid direaksikan dengan natrium
hidroksida encer pada suhu ruang maka akan dihasilkan 3-hidroksibutanal berupa
aldehida dan alkohol sehingga disebut aldol. Reaksinya terjadi dalam tiga tahap,
yakni dimulai dengan basa (ion hidroksida) menghilangkan sebuah proton dari
karbon α pada sebuah molekul asetaldehid membentuk ion enolat. Ion enolat ini
bertindak sebagai nukleofili yang akan mengadisi karbon karbonil pada molekul
asetaldehida lain menghasilkan ion alkoksida. Ion alkoksida akan menerima
proton dari air membentuk aldol. Beberapa reaksi aldol, dehidrasi yang terjadi

tidak dapat mengisolasi produk aldol tetapi yang diperoleh turunan aldehid
(Solomons 1990).

Aktivitas Sitotoksik Sel Kanker Payudara T47D
Kanker merupakan penyebab kematian paling umum kedua di dunia (do
Amaral et al.2014) dan kanker payudara merupakan penyebab utama kematian
pada wanita yang disebabkan metastasis dari kanker tersebut (DeMore et al. 2001).
Morbiditas dan mortalitas dari kanker terus meningkat setiap tahun, sedangkan
pengobatan kemoterapi kanker tetap mahal dan dikaitkan dengan banyak efek
samping (Susidarti et al.2014). Kanker merupakan suatu penyakit sel yang
ditandai dengan hilangnya fungsi kontrol sel terhadap regulasi daur sel maupun
fungsi homeostatis sel pada organisme multiseluler. Dengan kegagalan tersebut,
sel tidak dapat berproliferasi secara normal. Akibatnya, sel akan berproliferasi
terus-menerus sehingga menimbulkan pertumbuhan jaringan yang abnormal.
Uji sitotoksik senyawa baru yang berpotensi sebagai antikanker melewati
beberapa tahapan, baik itu uji praklinik maupun klinik. Uji farmakodinamika
merupakan bagian dari uji praklinik untuk mengetahui apakah bahan obat
menimbulkan efek farmakologi yang diharapkan atau tidak dan dapat dilakukan
secara in vitro. Salah satu metode yang umum digunakan untuk menetapkan
jumlah sel adalah metode MTT (Behbahani 2014). Prinsip dari metode MTT
adalah terjadinya reduksi garam kuning tetrazolium MTT (3-(4,5-dimetiltiazol-2il)-2,5-difeniltetrazolium bromid) oleh sistem reduktase. Suksinat tetrazolium
yang termasuk dalam rantai respirasi dalam mitokondria sel-sel yang hidup
membentuk kristal formazan berwarna ungu dan tidak larut air. Penambahan
reagen stopper (bersifat detergenik) akan melarutkan kristal berwarna ini yang
kemudian diukur absorbansinya menggunakan ELISA reader. Intensitas warna
ungu yang terbentuk proporsional dengan jumlah sel hidup. Sehingga jika
intensitas warna ungu semakin besar, maka jumlah sel hidup semakin banyak
(Nugroho et al.2013).

Gambar 9 Sel kanker payudara T47D
Sel kanker payudara T47D (Gambar 9) merupakan continous cell line yang
diisolasi dari jaringan tumor duktal payudara seorang wanita berusia 54 tahun.
Continous cell line sering dipakai dalam penelitian kanker secara in vitro karena
mudah penangannya, memiliki kemampuan replikasi yang tidak terbatas,
homogenitas yang tinggi serta mudah diganti dengan frozen stock jika terjadi
kontaminasi (Burdall et al.2003). Sel T47D merupakan sel yang sensitif terhadap

doxorubicin (Zampieri et al.2002). Metode MTT untuk sel T47D telah diujikan
untuk senyawa sintesis baru maupun kombinasi dengan obat kanker doxorubicin
(Anindyajati et al.2010; Nurrochmad et al.2013).

Response Surface Methodology, RSM
RSM merupakan metode gabungan teknik statistika dan matematika yang
digunakan untuk mengoptimalkan variabel bebas (Lee et al.2013; Ho et al.2014).
RSM terdiri dari penyesuaian model empiris untuk data yang diperoleh secara
eksperimental (Amdoun et al.2010) dan merupakan teknik statistik yang efektif
karena dapat mengoptimalkan prosedur yang kompleks dengan menyelidiki
variabel dan interaksi dari variabel secara bersamaan (Zhao et al.2012; Wang et
al.2013).
Penggunaan RSM telah banyak digunakan untuk mencari kondisi optimum
untuk beberapa proses, baik itu proses ekstraksi bahan alam (Zou et al.2011;
Wang et al.2014; Gomez et al.2014), proses biologi (Huo et al.2014), proses
kimia (Ebshish et al.2014; Kalantari et al.2014) dan lingkungan (Dawood et
al.2013). Teknik analisa respons surface yang perlu diperhatikan adalah bentuk
persamaan, apakah fungsi berorde satu atau berorde dua. Fungsi berorde dua
persamaan polinomial digunakan sebagai berikut :
∑

∑

∑

di mana berbagai nilai Xi adalah variabel bebas yang mempengaruhi respon Y.
Nilai β0, βi, βii dan βij adalah koefisien regresi (Vuong et al.2014).
Untuk fungsi berorde dua dengan tiga variabel bebas maka terdapat dua
rancangan percobaan yang dapat digunakan yaitu central composite design (CCD)
(Lai et al.2013) atau box-behnken design yang memerlukan unit percobaan yang
lebih sedikit (Goldsmith et al.2014). Salah satu perbedaan box-behken design
dengan central composite design adalah pada box behnken tidak ada axial/star run
sehingga lebih efisien karena lebih sedikit unit percobaan (Amdoun et al.2010)

3 METODOLOGI
Kerangka Pemikiran
Perancangan proses penelitian dilakukan untuk mendapatkan produk
turunan dari minyak lawang yang dapat meningkatkan nilai tambah dari tanaman
lawang itu sendiri. Senyawa analog kurkumin merupakan produk turunan minyak
lawang yang berpotensi sebagai antikanker. Tahapan proses awal adalah sintesis
piperonal dari minyak lawang dengan tiga tahapan proses yaitu isolasi safrol,
isomerisasi dan oksidasi. Piperonal merupakan prekursor yang digunakan untuk
sintesis senyawa analog kurkumin, baik itu simetris (AKS) maupun tidak simetris
(AKAS). Proses sintesis senyawa analog kurkumin menggunakan reaksi
kondensasi dengan metode konvensional dan gelombang mikro. Produk yang
memiliki aktivitas sitotoksis yang terbaik (IC50 rendah) di optimasi tahapan
prosesnya. Diagram alir tahapan penelitian disajikan pada Gambar 10.

Tahap 1. Sintesis piperonal dari minyak lawang
Minyak Lawang

A. Isolasi saf