METODOLOGI PENELITIAN

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental laboratoris.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Dasar bagian Komputasi Kimia jurusan Kimia FMIPA UNS selama 6 bulan mulai bulan Juni 2011 sampai November 2011.

C. Alat dan Bahan yang Dibutuhkan

1. Alat

Seperangkat komputer dengan spesifikasi : CPU dengan processor AMD Phenom (tm) II X 6 1055 T processor, RAM 8 GB dan Hardisk 2 X 500 GB. Software yang digunakan, yaitu: Gaussian 03, Molden, dan Chimera.

2. Bahan

Struktur PRIMA-1 (.pdb), struktur MQ dan NAC hasil optimasi geometri dengan Gaussian 03.

D. Prosedur Penelitian

1. Persiapan Reaktan

a. Persiapan Konfigurasi NAC Struktur 2 dimensi senyawa NAC dipersiapkan kemudian konfigurasi awal NAC dibuat secara 3 dimensi dengan program Molden, disimpan dalam format .com dan dilakukan optimasi geometri. Optimasi geometri terhadap konfigurasi tersebut dilakukan dengan Gaussian 03, menggunakan metode semi empirik pada teori PM3. Langkah selanjutnya adalah mengambil konfigurasi akhir NAC hasil optimasi geometri yang tersimpan dalam format .log dan menyimpannya dalam format .com. Kemudian dilakukan kalkulasi

commit to user

geometri untuk menghitung energinya.

b. Persiapan Konfigurasi PRIMA-1 dan MQ Struktur PRIMA-1 yang tersimpan dalam format .pdb diubah ke dalam format .com kemudian ditambahkan atom hidrogen dan dilakukan optimasi geometri. Struktur 2 dimensi senyawa MQ dipersiapkan kemudian struktur 3 dimensinya dibuat dengan program Molden, disimpan dalam format .com dan dilakukan optimasi geometri. Optimasi geometri terhadap PRIMA-1 dan MQ dilakukan dengan Gaussian 03 menggunakan metode semi empirik, teori PM3. Konfigurasi akhir dari PRIMA-1 dan MQ hasil optimasi geometri, yang tersimpan dalam format .log diambil dan disimpan dalam format .com. Kemudian dilakukan kalkulasi single point terhadap konfigurasi akhir PRIMA-1 dan MQ yang diperoleh dari optimasi geometri untuk menghitung energinya.

2. Persiapan Produk

a. Persiapan Nukleofil NAC Konfigurasi akhir NAC dihilangkan atom hidrogennya yang terikat pada gugus thiol, kemudian disimpan dalam format .pdb.

b. Persiapan PRIMA-1 dan MQ Konfigurasi akhir PRIMA-1 dihilangkan salah satu gugus hidroksinya kemudian disimpan dalam format .pdb. Sedangkan konfigurasi akhir MQ ditambahkan atom hidrogen pada atom karbon yang memiliki ikatan rangkap alkena sehingga dihasilkan karbokation primer. Molekul tersebut kemudian disimpan dalam format .pdb.

c. Scanning PRIMA-1 Scanning dilakukan dengan memutar salah satu gugus hidroksi PRIMA-1 yang akan disubstitusi oleh thiol NAC. Pemutaran gugus hidroksi tersebut dilakukan dengan optimasi modredundant, menggunakan jumlah putaran sebanyak 36 langkah dan sudut putar 10 o . Setelah didapatkan entalpi dari setiap putaran, kemudian grafik sudut putar vs entalpi dibuat dan ditentukan

commit to user

tersebut diambil, disimpan dalam format .com dan digunakan untuk menentukan arah masuknya gugus thiol dalam proses penggabungan molekul.

d. Penggabungan PRIMA-1 dan NAC Molekul PRIMA-1 dan NAC hasil modifikasi yang disimpan dalam format .pdb divisualisasikan dalam Chimera, kemudian digabungkan dan disimpan dalam format .pdb. Molekul hasil penggabungan tersebut divisualisasikan dalam Molden dan disimpan dalam format .com. Kemudian molekul tersebut dimodifikasi dengan mengubah molekul NAC menjadi rigid dan mengubah torsi yang dibentuk oleh gugus thiol NAC (disesuaikan seperti konfigurasi dari hasil scanning).

Struktur hasil modifikasi tersebut digunakan sebagai konfigurasi awal produk, kemudian dilakukan optimasi geometri dengan Gaussian 03 menggunakan metode semi empirik pada teori PM3. Konfigurasi akhir produk hasil optimasi geometri, yang tersimpan dalam format .log diambil, disimpan dalam format .com dan ditentukan nilai psi-nya untuk memperoleh konformasi β-sheet. Apabila nilai psi < 130 o , kemudian konfigurasi tersebut dimodifikasi dengan mengubah molekul PRIMA-1 dan NAC menjadi rigid dan dilakukan scanning terhadap gugus hidroksi NAC hingga diperoleh nilai psi > 130 o . Energi dari konformasi PRIMA-NAC β-sheet dihitung dengan kalkulasi single point menggunakan level teori MP2, basis set 6-31G(d). Kemudian delta entalpi pembentukan PRIMA-NAC dihitung.

e. Penggabungan MQ dan NAC Penggabungan molekul MQ dan NAC dilakukan dengan prosedur yang sama dengan PRIMA-1. Struktur dari kedua molekul tersebut, yang disimpan dalam format .pdb divisualisasikan dalam Chimera, kemudian digabungkan dan disimpan dalam format .pdb. Molekul hasil penggabungan divisualisasikan dalam Molden dan disimpan dalam format .com, sebagai konfigurasi awal produk. Kemudian Optimasi geometri dilakukan terhadap konfigurasi tersebut dengan Gaussian 03 menggunakan metode semi empirik pada teori PM3.

commit to user

format .log diambil, disimpan dalam format .com dan ditentukan psi nya untuk memperoleh konformasi β-sheet. Apabila nilai psi < 130 o , kemudian konfigurasi tersebut dimodifikasi dengan mengubah molekul MQ dan NAC menjadi rigid dan dilakukan scanning terhadap gugus hidroksi NAC hingga diperoleh nilai psi > 130 o . Energi dari konformasi MQ-NAC β-sheet dihitung dengan kalkulasi single point menggunakan level teori MP2, basis set 6- 31G(d). Kemudian delta entalpi pembentukan MQ-NAC dihitung.

3. Penentuan Lokasi Transition State

Penentuan lokasi transition state dilakukan terhadap konfigurasi produk (MQ-NAC dan PRIMA-NAC) yang mempunyai delta entalpi pembentukan kecil. Konfigurasi produk MQ-NAC atau PRIMA-NAC dengan konformasi β-sheet (psi >130 o ) yang tersimpan dalam format .com dimodifikasi dengan menambahkan konfigurasi dari reaktan (MQ atau PRIMA-1 dan NAC). Modifikasi juga dilakukan dengan mengubah jarak ikatan atom C MQ atau PRIMA-1 yang berikatan dengan atom S gugus thiol NAC dan menambahkan redundant pada kedua atom tersebut, sedangkan redundant yang lain dibuat bebas. Struktur dari kedua produk yang telah dimodifikasi tersebut kemudian disimpan dalam format .com dan dilakukan optimasi QST2 menggunakan teori MP2 basis set 6-31G(d). Hasil optimasi QST2 yang tersimpan dalam file dengan format .log, divisualisasikan dalam Molden kemudian diambil konfigurasi struktur transition state- nya dan disimpan dalam format.com.

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data

1. Pengumpulan Data

Data yang diambil adalah gambar konfigurasi senyawa hasil optimasi geometri dan entalpi yang diperoleh dari hasil kalkulasi single point. Gambar senyawa yang diambil adalah konfigurasi akhir reaktan (PRIMA-1, MQ dan NAC), produk (PRIMA-1-NAC dan MQ-NAC) dan transition state.

commit to user

reaksi.

2. Analisis Data

Mekanisme reaksi dapat ditentukan dengan mempertimbangkan kemudahan pembentukan produk reaksi yang ditinjau secara termodinamika. Kemudahan pembentukan produk reaksi ditentukan dengan membandingkan konformasi kedua produk dan delta entalpi pembentukan kedua produk tersebut. Konformasi kedua produk ditentukan dengan mengetahui psi dari setiap konfigurasi sehingga dapat ditentukan konformasi produk yang mendekati β-sheet. Delta entalpi pembentukan kedua produk juga dibandingkan untuk melihat kemudahan reaksi yang berlangsung pada pembentukan ikatan kovalen dengan NAC. Sehingga mekanisme reaksi dapat ditentukan dengan mengetahui produk reaksi yang lebih mudah terbentuk dan tahapan reaksinya. Tahapan reaksi dapat ditentukan dengan mengetahui konfigurasi transition state sehingga dapat diperkirakan jalannya reaksi dengan melihat perubahan konfigurasi dari reaktan hingga membentuk produk.

commit to user