Pembentukan Senyawa Kompleks Dari Logam Gadolinium Dengan Ligan Asam Dietilentriaminpentaasetat (Dtpa).

PEMBENTUKAN SENYAWA KOMPLEKS DARI LOGAM
GADOLINIUM DENGAN LIGAN ASAM
DIETILENTRIAMINPENTAASETAT (DTPA)
Irfan Maulana,Yayah Mulyasih, Iwan hastiawan*
Laboratorium Anorganik, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Padjadjaran
Kompleks Unpad, Jalan raya Bandung – Sumedang, km 21 Jatinangor 45363
Telepon:022-7794391, Fax: 022-7794391
Email: hastiawan@unpad.ac.id

ABSTRAK
Penggunaan unsur tanah jarang di berbagai bidang telah berkembang beberapa tahun yang
lalu. Sebagai contohnya adalah gadolinium. Pengkhelatan gadolinium dengan beberapa
macam ligan dapat dimanfaatkan dalam bidang industri dan juga kesehatan. Pengkhelatan
gadolinium dengan ligan asam dietilentriaminpentaasetat (DTPA) menghasilkan senyawa
yang berguna dalam bidang kesehatan. Penelitian ini bertujuan untuk mereaksikan
gadolinium dengan ligan DTPA melalui metode refluks. Kemudian untuk proses kristalisasi
ditambahkan etanol sampai tepat jenuh. Senyawa yang terbentuk kemudian dikarakterisasi
dengan spektrofotometer ultraviolet, spektrofotometer inframerah dan Magnetic Susceptibility
Balance (MSB). Hasil analisis spektrofotometer ultraviolet menunjukkan bahwa ligan DTPA
mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm sedangkan pada
senyawa GdDTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm.

Kemudian dari hasil perbandingan antara spektrum inframerah ligan DTPA dengan spektrum
inframerah senyawa kompleks GdDTPA terjadi perubahan gugus-gugus penting, yaitu pada
senyawa kompleks GdDTPA yang terbentuk, puncak gugus –OH karboksilat serta pita lebar
pada sidik jari hilang dan tergantikan dengan munculnya puncak yang tajam dari gugus –OH
dan pada daerah sidik jari muncul pita-pita tajam. Terjadinya perubahan gugus-gugus
penting ini dapat dijadikan petunjuk telah terjadi ikatan kovalen koordinasi antara logam
dengan ligan. Dari hasil perhitungan dengan MSB, diperoleh harga momen magnet senyawa
kompleks GdDTPA adalah 8,069 BM yang menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk
bersifat paramagnetik.
Kata Kunci : kompleks logam Gadolinium dengan dietilentriaminpentaasetat
I. PENDAHULUAN
Unsur-unsur tanah jarang semakin luas pemanfaatannya, salah satu yang cukup
populer saat ini adalah penggunaan gadolinium sebagai senyawa pengontras MRI yang
dapat memperjelas visualisasi jaringan tubuh. Gadolinium (Gd) digunakan sebagai senyawa
pengontras karena memiliki sifat paramagnetik yang tinggi, hal ini disebabkan oleh adanya 7
elektron tidak berpasangan dalam konfigurasi atomnya (Volkov, 1997).
Senyawa kompleks gadolinium-dietilentriaminpentaasetato (GdDTPA) secara in vivo
telah digunakan dalam bidang kesehatan sebagai senyawa pengontras MRI untuk diagnosa
berbagai penyakit. Senyawa kompleks GdDTPA memiliki kestabilan termodinamika (log KML
> 20) dan kestabilan kinetika yang cukup tinggi (log Ksel > 7). Oleh karena itu senyawa

kompleks GdDTPA dapat memenuhi persyaratan keselamatan, sehingga FDA (Food And
Drug Agency) merekomendasikan penggunaannya untuk tujuan klinis rutin.

II. EKSPERIMEN
2.1 Alat
Alat-alat yang digunakan antara lain corong saring, labu dasar bulat, seperangkat
alat refluks, pemanas elektrik, pengaduk magnet dan alat gelas kimia lainnya. Selain itu,
digunakan pula beberapa instrumentasi dalam penelitian ini, antara lain neraca analitis
digital, pengukur titik leleh Electrothermal, pH meter-Mettler Toledo MP 220, sonikatorHeidolph REAX control, dan lain-lain.
2.2. Bahan
Bahan-bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini adalah asam klorida, etanol,
gadolinium oksida, metanol, natrium hidroksida dan n-butanol, yang seluruhnya memiliki
grade pro analyst (p.a.). Selain itu digunakan juga bahan-bahan lain seperti air suling,
ammonium hidroksida dan ligan dietilentriaminpentaasetat (DTPA).
2.3. Tahapan Penelitian
2.3.1 Pembuatan Kompleks GdDTPA dengan Cara Refluks
Perbandingan mol ion logam Gd dengan ligan DTPA yang digunakan adalah 1: 2.
Sebanyak 1,81 g Gd2O3 (Mr=362,5) ditimbang lalu ditambahkan 3,94 g C14H23N3O10
(Mr=393), disuspensikan dalam 11 mL air suling, direfluks 1 jam. Larutan jernih didinginkan
dan diatur pH-nya menjadi 7,5 dengan NH4OH (Gries,1987).

2.3.2 Kristalisasi GdDTPA
Larutan dipanaskan kembali dan ditambah etanol tetes demi tetes sampai tepat
jenuh. Setelah itu larutan didinginkan sampai terbentuk kristal. Kemudian disaring dan
dikeringkan.
2.3.4 Karakterisasi kompleks GdDTPA
Kompleks GdDTPA yang terbentuk lalu dianalisis dengan menggunakan
spektrofotometer ultraviolet-sinar tampak, inframerah dan MSB (Magnetic Susceptibility
Balance).
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Reaksi pembentukan kompleks dalam penelitian ini dilakukan dengan cara refluks.
Tujuan refluks adalah agar reaksi berjalan dengan sempurna. Dalam penelitian ini
3+
perbandingan mol reaksi antara ion logam Gd dengan ligan DTPA adalah 1:2. Karena pada
reaksi pengompleksan suatu ion logam, konsentrasi ligan yang ditambahkan harus lebih
besar daripada konsentrasi logam, yang dimaksudkan supaya ion logam yang tidak
membentuk kompleks sesedikit mungkin Senyawa kompleks GdDTPA hasil sintesis ini dapat
larut dalam air dan memiliki tititk leleh 287oC.
3.1 Hasil Analisis Spektrofotometer Ultraviolet
Ab s


DTPA

0. 150
1

0. 100

0. 050

0. 000
20 0.0

25 0.0

30 0.0
Wa velen gt h (n m)

35 0.0

40 0.0


1. 000

Abs

Gd- DTPA

Gambar 3.1 Spektrum ultraviolet ligan DTPA
0. 800

0. 600

0. 400

0. 200
0. 000
20 0.0

25 0.0


30 0.0
Wa velen gt h (n m)

35 0.0

40 0.0

Gambar 3.2 Spektrum ultraviolet senyawa GdDTPA
Dari Gambar 3.1 ditemukan adanya serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm.
Serapan pada panjang gelombang tersebut diduga berasal dari transisi elektron dari orbital 
* yang disebabkan oleh adanya ikatan rangkap pada C=O. Sedangkan transisi elektron
dari orbital n
* tidak muncul. Hal ini diduga karena terjadinya overlap (transisi elektron

* lebih dominan dari transisi elektron n
*). Pada Gambar 3.2 ditemukan
adanya serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm. Pergeseran diduga berasal
dari adanya perpanjangan konjugasi atau delokalisasi elektron π pada struktur senyawa
yang terbentuk.
3.2 Hasil Analisis Spektrofotometer Inframerah


Gambar 3.3 Spektrum IR ligan DTPA

Gambar 3.4 Spektrum IR senyawa kompleks GdDTPA
Tabel 3.1 Hasil pengukuran spektrofotometer inframerah ligan DTPA
Bilangan
gelombang
ligan DTPA
(cm-1)
3400-2500
1600-1590
1407
1330
1261
1090
727,5
640,3

Bentuk
puncak


Intensitas

Dugaan

Lebar
Tajam
Tajam
Tajam
Tajam
Tajam
Lebar
Lebar

kuat
kuat
kuat
sedang
rendah
rendah

rendah
sedang

regang -OH karboksilat
regang anion karboksilat asimetri
regang anion karboksilat simetri
regang C-O
regang C-O
regang C-N
lentur (-CH2-)n
regang O-C=O karboksilat

Tabel 3.2 Hasil pengukuran spektrofotometer inframerah kompleks GdDTPA
Bilangan
gelombang
kompleks
GdDTPA
(cm-1)
3397
2915

1594
1407
1322
1091,6
998
925

Bentuk
puncak

Intensitas

Dugaan

lebar
tajam
tajam
tajam
tajam
tajam

lebar
lebar

kuat
kuat
kuat
sedang
rendah
rendah
rendah
sedang

regang -OH
regang CH alifatik
regang anion karboksilat asimetri
regang anion karboksilat simetri
regang C-O
regang C-N
lentur (-CH2-)n
lentur (-CH2-)n

3.3 Hasil Analisis MSB (Magnetic Susceptibility Balance)
Untuk mengetahui nilai momen magnetik dari senyawa GdDTPA, dilakukan
pengukuran dengan menggunakan alat MSB.
Tabel 3.1 Hasil analisis Magnetic Susceptibility Balance (MSB)
Senyawa
Mo/gram
M/gram
Ro
R
GdDTPA
0,8330
0,9744
-58
230

L/cm
1,67

T/K
300

Berdasarkan data-data tersebut, dapat disimpulkan bahwa senyawa kompleks GdDTPA
-6
-6
memiliki kerentanan massa 0,98267 x 10 cgs, kerentanan molar 541,058 x 10 cgs,
-6
kerentanan terkoreksi 27096,748 x 10 cgs dan memiliki momen magnet sebesar 8,069 BM.
Maka berdasarkan hasil analisis MSB tersebut, dapat disimpulkan bahwa senyawa kompleks
GdDTPA merupakan senyawa yang bersifat paramagnetik.
IV. KESIMPULAN
1. Hasil analisis spektrofotometer ultraviolet menunjukkan bahwa ligan DTPA mempunyai
serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm sedangkan pada senyawa
GdDTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm.
2. Dari hasil perbandingan antara spektrum inframerah ligan DTPA dengan spektrum
inframerah senyawa kompleks GdDTPA terjadi perubahan gugus-gugus penting, yaitu
pada senyawa kompleks GdDTPA yang terbentuk, puncak gugus –OH karboksilat serta
pita lebar pada sidik jari hilang dan tergantikan dengan munculnya puncak yang tajam
dari gugus –OH dan pada daerah sidik jari muncul pita-pita tajam. Terjadinya perubahan
gugus-gugus penting ini dapat dijadikan petunjuk telah terjadi ikatan kovalen koordinasi
antara logam dengan ligan.
3. Dari hasil perhitungan MSB, diperoleh harga momen magnet senyawa kompleks GdDTPA
adalah 8,069 BM yang menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk bersifat
paramagnetik.
Penghargaan
Ucapan terimakasih kepada Dikti yang telah memberikan pendanaan untuk
penelitian ini dalam bentuk program “Dana Hibah Bersaing tahun 2008”.
V. DAFTAR PUSTAKA
Aime, J. P., I. Martinsen and H. S. Thomsen. (1998), “Quantification of Gadodiamide as Gd in
Serum, Peritoneal Dialysate and Faeces by ICP-AES and Comparative Analysis by
HPLC”, Pharmaceut. Biomed. Anal, 22: 939-947.
Bentor, Y. (2006), Gadolinium. http://www.chemicalelements.com/elements/gd. html. (diakses
pada tanggal 24 Mei 2008).
Brucher, E. (2002), “Kinetic Stabilities of Gadolinium (III) Chelates Used as MRI Contrast
Agent”, Spring, 221. 104-121.
Chauhan, G. (2003), “Diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA): A metal chelating agent”,
Spring, 77 : 222-226.

Doble, D. M., C. Bousqueot and D. D. Starck. (2002), “Gd-DTPA : Characteristic of New
Paramagnetic Complex”, Journal American Chemistry Society, 123. 10758 -10759.
Hustvedt, S.O and Normann, P.T. (1994), “Detection and Quantitation of Gadolinium
Chelates in Human Serum and Urine by High-Performance Liquid Chromatography
and Post-Column Derivatization of Gadolinium with Arsenazo III”, Soc. Magn, Reson.
916.
Jaszberenyi, Z., Toth, E., Kalai, T., Burai, L., Brucher, E., Merbach, A.E and Hideg, K. (2005),
“Synthesis and Complexation Properties of DTPA-N,N”-bis[bis(n-butyl)]-N-methyl3+
tris(amid). Kinetic stability and Water Exchange of its Gd Complex”, Journal The
Royal Society of Chemistry. 694-701.
Merbach A.E and Toth E. (2001), “The Chemistry of Contrast Agents in Medical Magnetic
Resonance Imaging”, John Wiley & Sons, Ltd. New York.
Volkov,
A.
(1997),
“Contrast
Agents
in
Magnetic
Resonance
Imaging”,
http://www.cc.utah.edu/%7Eav6a51/mri.htm#Gd.