TEKNIK PENYIAPAN SAMPEL (KIMIA FARMASI ANALISIS I)
TEKNIK PENYIAPAN SAMPEL
(KIMIA FARMASI ANALISIS I)
Oleh
Purwadi, M.Si
UNIVERSITAS TULANG BAWANG
BANDAR LAMPUNG, 2008
Purwadi, S.Si. M.Si.
Graduated from:
Master of Science with Cume Laude,
School of Pharmacy - Institut Tecnology
of Bandung, 2007
Bachelor of Science in Chemistry,
University of Lampung, 1999
Works:
NQCLDF in Bandar Lampung, Deputy of Technical Manager Testing Laboratoria for Therapeutics, Narcotics, Traditional
Drugs, and Complement Product
Supervisor for Cosmetic testing Laboratory
Rekayasa
bioteknologi
Alam
Semisintesis
Obat
Senyawa anorganik
Struktur molekul
(kimia)
Senyawa organik
Sintesis kimia
•
Pencegahan
•
Diagnosis
•
Pengobatan
•
Pemulihan
•
Peningkatan kualitas
hidup
Aktivitas biologi
(farmakologi)
Berdasar:
Unsur /ion
Gugus fungsi
Rangka utama
Ikatan kimia
Kerja obat dalam tubuh
Analisis bedasarkan tujuan:
Kualitatif: Penentuan Identitas Senyawa
Kuantitatif: Penentuan Jumlah/Kadar
Prepapatif: Mendapatkan/memurnikan
Analisis berdasarkan metode/teknik:
Fisika
Kimia
Fisikokimia
Mikrobiologi
Makrobiologi
dll
Analisis berdasarkan kerumitan matrik
Langsung:
> pada senyawa murni
> pada analisis senyawa spesifik
> matriks tidak mengganggu
Tidak langsung/pemisahan
> Terdapat matrik yang mengganggu analisis
> terdapat analit lain
Matriks mengganggu =>
> Lakukan pemisahan analit terhadap matriks
Rusak matriks tsb
Perlu pernyiapan / preparasi sampel
Alasan lain preparasi:
Menurunkan batas deteksi dengan pemekatan /
prekonsentrasi
Tahap-tahap umum
penyiapan sampel
Teknik- Teknik Preparasi Sampel:
a. Penggerusan / blender / cincang
pada: sampel padat atau sampel dengan
matriks padat
tujuan: memperluas permukaan kontak
b. Penyaringan
pada: analit dengan pengotor partikel
terdispersi
c. Sentrifugasi
pada : pada analit dengan matriks partikel padat
terdispersi
tujuan: matriks mengendap
d. Pemekatan dengan gas Nitrogen (gas inert)
pada: analit dengan pelarut yang dapat menguap
Tujuan: pemekatan analit karena pelarut
berkurang
Penguapan pelarut dengan nitrogen
Gas N2 bersifat inert
e. Pemekatan / pemisahan dengan Destilasi
kapan: - jika yang dipisahkan campuran cairan
- titik didih rendah
- atau jika analit atau matriks, salah satunya
volatil
- perbedaan titik didih antar zat yang ingin
dipisahkan cukup jauh
- zat yang akan didestilasi stabil terhadap panas
Destilasi dibagi:
1. Destilasi Sederhana
2. Destilasi Vakum
3. Destilasi Fraksionasi
4. Destilasi uap
5. Destilasi bertingkat
6. Destilasi Azeotrop
Destilasi Sederhana
Destilasi pada awal
perkembangan
Destilasi Sederhana
Laboratory distillation setup:
1: Heat source 2: Still pot 3:
Still head 4: Thermometer
/Boiling point temperature 5:
Condenser 6: Cooling water in
7: Cooling water out 8:
Distillate/receiving flask 9:
Vacuum/gas inlet 10: Still
receiver 11: Heat control 12:
Stirrer speed control 13:
Stirrer/heat plate 14: Heating
(Oil/sand) bath 15: Stiring
means e.g. magnetic follower
(shown), anti-bumping
granules or mechanical stirrer
16: Cooling bath.
Pada distilasi sederhana, semua uap panas yang
dihasilkan dilewatkan melalui Kondenser / pengembun
yang akan mendinginkan dan mengembunkan uap.
Destilat / hasil destilasi tidak akan murni, komposisinya
akan identik dengan komposisi uap pada suhu dan
tekanan yang diberikan, atau dapat dihitung dengan
hukum Raoult.
Hukum Raoult: tekanan uap dari larutan ideal
adalah tergantung pada tekanan uap dari masingmasing senyawa kimia dan fraksi mol dari senyawasenyawa yang ada dalam larutan tersebut.
Destilasi Fraksinasi
Destilasi Azeotrop
Destilasi Vakum
Pada tekanan rendah cairan akan
mendidih pada suhu lebih kecil
Tekanan berbanding terbalik dengan
suhu
Destilasi Vakum
Rotary Vacuum
evaporator:
Digunanakan untuk
mendestilasi pelarut
lrbih cepat pada
temperatur lebih
rendah, karena
menggunakan vakum
Perkin Triangle
Distillation Setup
1: Stirrer bar/anti-bumping
granules 2: Still pot 3:
Fractionating column 4:
Thermometer/Boiling point
temperature 5: Teflon tap 1
6: Cold finger 7: Cooling
water out 8: Cooling water
in 9: Teflon tap 2 10:
Vacuum/gas inlet 11:
Teflon tap 3 12: Still
receiver
refluks
f. Metode Ekstraksi
Tujuan:
- pemisahan
- prekonsentrasi
- preparasi solute pada medium yang dikehendaki
- penentuan analit secara analitik.
• Ekstraksi merupakan distribusi solute
diantara dua fase larutan yang tidak saling
bercampur satu dengan yang lain hingga
tercapainya kesetimbangan.
• Fase yang satu umumnya adalah fase air
dan yang lain sebagai fase organik.
Ekstraksi berdasarkan kontak antar fase:
1. Ekstraksi satu tahap
misal: ECC
2. Ekstraksi Sinambung
misal: sokletasi
3. Ekstraksi Lawan arus
Ekstraksi pelarut sering disebut
juga Distribusi Cair Cair atau
Ekstraksi Cair Cair (ECC).
[A]Org
[A]Aq
Fase kontak satu kali
Kedua cairan tidak saling larut/bercampur
Konstanta Distribusi
• Konstanta distribusi (Kd) dikemukakan oleh Nernst,
1898, sebagai nilai yang dapat mendeskripsikan data
hasil ekstraksi
[A]organik
Kd = -----------[A]air
• Konsentrasi solute pada masing-masing solven
ditentukan pada saat distribusi solute pada 2 solven
tersebut mencapai kesetimbangan.
Ekstraksi dipengaruhi oleh
• Kelarutan (K oktanol-air atau log Koktanol-air)
• pKa atau pKb
Koefsien partisi
oktanol–air (Kow)
beberapa senyawa
organik
Konstanta disosiasi
(pKa) beberapa zat
organik
Ekstraksi sinambung; Jika ekstraktan lebih ringan
E: ekstraktan: pelarut
pengekstraksi
R : rafinat: larutan
yang ada analitnya
Ekstraksi sinambung; Jika rafinat lebih ringan
E: ekstraktan: pelarut
pengekstraksi
R : rafinat: larutan
yang ada analitnya
Peralatan ekstraksi
sinambung disain
untuksampel dimana
pelarut pengekstrak
lebih besar dibanding
air
Peralatan ekstraksi cair-cair
sinambung, disain untuk sanpel
dimana solven pengekstrak lebih
berat dibanding air
Dengan sistem ekstraksi dan
pemekatan pada satu
peralatan .
Ekstraksi Fase Padat (SPE)
Ekstraksi dengan ultrasonik
g. Clean Up sampel dengan
kromatografi kolom
h. SOKLETASI
Merupakan teknik ekstraksi sinambung menggunakan
panas
Menggunakan panas => senyawa analit harus termostabil
Kelarutan antara ekstraktan Vs analit perlu diperhatikan
Ekstraktan pilih yang mempunyai titik didih relatif rendah
1: Stirrer bar/anti-bumping granules
2: Still pot (extraction pot) - still pot
should not be overfilled and the volume
of solvent in the still pot should be 3 to
4 times the volume of the soxhlet
chamber.
3: Distillation path
4: Soxhlet Thimble
5: Extraction solid (residue solid)
6: Syphon arm inlet
7: Syphon arm outlet
8: Expansion adapter
9: Condenser
10: Cooling water in
11: Cooling water out
http://en.wikipedia.org/wiki/Soxhlet
h. Rekristalisasi: metode pemurnian kristal dengan cara
pelarutan dan pengkristalan ulang
A. Rekristalisasi dengan pelarut tunggal
→ Solvent added (clear) to compound (orange) →
Solvent heated to give saturated compound solution
(orange) → Saturated compound solution (orange)
allowed to cool over time to give crystals (orange) and a
non-saturated solution (pale-orange).
B. Rekristalisasi multi-pelarut
Tanpa pemekatan
→ Solvent added (clear) to compound (orange) → Solvent
heated to give saturated compound solution (orange) → Second
solvent (blue) added to compound solution (orange) to give
mixed solvent system (green) → Mixed solvent system (green)
allowed to cool over time to give crystals (orange) and a nonsaturated mixed solvent system (green-blue).
Rekristalisasi penyaringan panas
→ Solvent added (clear) to a mixture of compound (orange) +
insoluble substance (purple) → Solvent heated to give saturated
compound solution (orange) + insoluble substance (purple) →
Saturated compound solution (orange) filtered to remove insoluble
substance (purple) → Saturated compound solution (orange)
allowed to cool over time to give crystals (orange) and a nonsaturated solution (pale-orange).
Perlu pemekatan
→ First solvent added (clear) to compound (orange) → Solvent
heated to give saturated compound solution (orange) → Second
solvent (blue) added to compound solution (orange) to give first
mixed solvent system (green) → Volatile first solvent (clear) is
removed (e.g. evaporation) from first mixed solvent system (green) to
give a second mixed solvent system (dark-green) → Second mixed
solvent system (dark-green) allowed to cool over time to give crystals
(orange) and a non-saturated second mixed solvent system (greenblue)
Penyiapan sampel volatil untuk GC secara headspace
Prinsip pemisahan secara membran permeabel
Membran mempunyai pori dengan ukuran tertentu
Analit akan bermigrasi dari konsentrasi tinggi ke
konsentrasi lebih rendah
Hanya analit dengan ukuran tertentu yang akan melewati
membran
Ekstraksi dengan membran
i.
Metode digesti:
Digunakan untuk analisis logam
pada matriks organik kompleks
Bagaimana: matiks rusak, analit (logam) tidak
rusak
Basah : dengan H2SO4, HNO3, HCl, H2O2, dll
Kering: tanur, pengabuan , mikrowave dll
Gabungan basah/kering
J. Presipitasi
Untuk pengendapan matriks biologi:
Lakukan presipitasi pada sampel darah
Dengan penambahan metanol, etanol, kloroform, asam
perklorat, dll
Mengapa:
1.
matriks berupa biomolekul berupa protein akan
terdenaturasi / mengendap
2. Ikatan antara analit dengan protein akan putus
Pustaka:
Miller, J.M. 1975. Sparation Methods in Chemical
Analysis. John Willey & Sons. New York.
J D. WINEFORDNER (ed.). 2003. Sample
Preparation Techniques in Analytical Chemistry.
VOL. 162. A JOHN WILEY & SONS, INC.,
PUBLICATION
www.wikipedia.com
Bocxlaer, J. Van , 2007. Drug Analysis. 5th EACPT
Summerschool Clinical Pharmacology & Therapeutics,
UZ Gent.
(KIMIA FARMASI ANALISIS I)
Oleh
Purwadi, M.Si
UNIVERSITAS TULANG BAWANG
BANDAR LAMPUNG, 2008
Purwadi, S.Si. M.Si.
Graduated from:
Master of Science with Cume Laude,
School of Pharmacy - Institut Tecnology
of Bandung, 2007
Bachelor of Science in Chemistry,
University of Lampung, 1999
Works:
NQCLDF in Bandar Lampung, Deputy of Technical Manager Testing Laboratoria for Therapeutics, Narcotics, Traditional
Drugs, and Complement Product
Supervisor for Cosmetic testing Laboratory
Rekayasa
bioteknologi
Alam
Semisintesis
Obat
Senyawa anorganik
Struktur molekul
(kimia)
Senyawa organik
Sintesis kimia
•
Pencegahan
•
Diagnosis
•
Pengobatan
•
Pemulihan
•
Peningkatan kualitas
hidup
Aktivitas biologi
(farmakologi)
Berdasar:
Unsur /ion
Gugus fungsi
Rangka utama
Ikatan kimia
Kerja obat dalam tubuh
Analisis bedasarkan tujuan:
Kualitatif: Penentuan Identitas Senyawa
Kuantitatif: Penentuan Jumlah/Kadar
Prepapatif: Mendapatkan/memurnikan
Analisis berdasarkan metode/teknik:
Fisika
Kimia
Fisikokimia
Mikrobiologi
Makrobiologi
dll
Analisis berdasarkan kerumitan matrik
Langsung:
> pada senyawa murni
> pada analisis senyawa spesifik
> matriks tidak mengganggu
Tidak langsung/pemisahan
> Terdapat matrik yang mengganggu analisis
> terdapat analit lain
Matriks mengganggu =>
> Lakukan pemisahan analit terhadap matriks
Rusak matriks tsb
Perlu pernyiapan / preparasi sampel
Alasan lain preparasi:
Menurunkan batas deteksi dengan pemekatan /
prekonsentrasi
Tahap-tahap umum
penyiapan sampel
Teknik- Teknik Preparasi Sampel:
a. Penggerusan / blender / cincang
pada: sampel padat atau sampel dengan
matriks padat
tujuan: memperluas permukaan kontak
b. Penyaringan
pada: analit dengan pengotor partikel
terdispersi
c. Sentrifugasi
pada : pada analit dengan matriks partikel padat
terdispersi
tujuan: matriks mengendap
d. Pemekatan dengan gas Nitrogen (gas inert)
pada: analit dengan pelarut yang dapat menguap
Tujuan: pemekatan analit karena pelarut
berkurang
Penguapan pelarut dengan nitrogen
Gas N2 bersifat inert
e. Pemekatan / pemisahan dengan Destilasi
kapan: - jika yang dipisahkan campuran cairan
- titik didih rendah
- atau jika analit atau matriks, salah satunya
volatil
- perbedaan titik didih antar zat yang ingin
dipisahkan cukup jauh
- zat yang akan didestilasi stabil terhadap panas
Destilasi dibagi:
1. Destilasi Sederhana
2. Destilasi Vakum
3. Destilasi Fraksionasi
4. Destilasi uap
5. Destilasi bertingkat
6. Destilasi Azeotrop
Destilasi Sederhana
Destilasi pada awal
perkembangan
Destilasi Sederhana
Laboratory distillation setup:
1: Heat source 2: Still pot 3:
Still head 4: Thermometer
/Boiling point temperature 5:
Condenser 6: Cooling water in
7: Cooling water out 8:
Distillate/receiving flask 9:
Vacuum/gas inlet 10: Still
receiver 11: Heat control 12:
Stirrer speed control 13:
Stirrer/heat plate 14: Heating
(Oil/sand) bath 15: Stiring
means e.g. magnetic follower
(shown), anti-bumping
granules or mechanical stirrer
16: Cooling bath.
Pada distilasi sederhana, semua uap panas yang
dihasilkan dilewatkan melalui Kondenser / pengembun
yang akan mendinginkan dan mengembunkan uap.
Destilat / hasil destilasi tidak akan murni, komposisinya
akan identik dengan komposisi uap pada suhu dan
tekanan yang diberikan, atau dapat dihitung dengan
hukum Raoult.
Hukum Raoult: tekanan uap dari larutan ideal
adalah tergantung pada tekanan uap dari masingmasing senyawa kimia dan fraksi mol dari senyawasenyawa yang ada dalam larutan tersebut.
Destilasi Fraksinasi
Destilasi Azeotrop
Destilasi Vakum
Pada tekanan rendah cairan akan
mendidih pada suhu lebih kecil
Tekanan berbanding terbalik dengan
suhu
Destilasi Vakum
Rotary Vacuum
evaporator:
Digunanakan untuk
mendestilasi pelarut
lrbih cepat pada
temperatur lebih
rendah, karena
menggunakan vakum
Perkin Triangle
Distillation Setup
1: Stirrer bar/anti-bumping
granules 2: Still pot 3:
Fractionating column 4:
Thermometer/Boiling point
temperature 5: Teflon tap 1
6: Cold finger 7: Cooling
water out 8: Cooling water
in 9: Teflon tap 2 10:
Vacuum/gas inlet 11:
Teflon tap 3 12: Still
receiver
refluks
f. Metode Ekstraksi
Tujuan:
- pemisahan
- prekonsentrasi
- preparasi solute pada medium yang dikehendaki
- penentuan analit secara analitik.
• Ekstraksi merupakan distribusi solute
diantara dua fase larutan yang tidak saling
bercampur satu dengan yang lain hingga
tercapainya kesetimbangan.
• Fase yang satu umumnya adalah fase air
dan yang lain sebagai fase organik.
Ekstraksi berdasarkan kontak antar fase:
1. Ekstraksi satu tahap
misal: ECC
2. Ekstraksi Sinambung
misal: sokletasi
3. Ekstraksi Lawan arus
Ekstraksi pelarut sering disebut
juga Distribusi Cair Cair atau
Ekstraksi Cair Cair (ECC).
[A]Org
[A]Aq
Fase kontak satu kali
Kedua cairan tidak saling larut/bercampur
Konstanta Distribusi
• Konstanta distribusi (Kd) dikemukakan oleh Nernst,
1898, sebagai nilai yang dapat mendeskripsikan data
hasil ekstraksi
[A]organik
Kd = -----------[A]air
• Konsentrasi solute pada masing-masing solven
ditentukan pada saat distribusi solute pada 2 solven
tersebut mencapai kesetimbangan.
Ekstraksi dipengaruhi oleh
• Kelarutan (K oktanol-air atau log Koktanol-air)
• pKa atau pKb
Koefsien partisi
oktanol–air (Kow)
beberapa senyawa
organik
Konstanta disosiasi
(pKa) beberapa zat
organik
Ekstraksi sinambung; Jika ekstraktan lebih ringan
E: ekstraktan: pelarut
pengekstraksi
R : rafinat: larutan
yang ada analitnya
Ekstraksi sinambung; Jika rafinat lebih ringan
E: ekstraktan: pelarut
pengekstraksi
R : rafinat: larutan
yang ada analitnya
Peralatan ekstraksi
sinambung disain
untuksampel dimana
pelarut pengekstrak
lebih besar dibanding
air
Peralatan ekstraksi cair-cair
sinambung, disain untuk sanpel
dimana solven pengekstrak lebih
berat dibanding air
Dengan sistem ekstraksi dan
pemekatan pada satu
peralatan .
Ekstraksi Fase Padat (SPE)
Ekstraksi dengan ultrasonik
g. Clean Up sampel dengan
kromatografi kolom
h. SOKLETASI
Merupakan teknik ekstraksi sinambung menggunakan
panas
Menggunakan panas => senyawa analit harus termostabil
Kelarutan antara ekstraktan Vs analit perlu diperhatikan
Ekstraktan pilih yang mempunyai titik didih relatif rendah
1: Stirrer bar/anti-bumping granules
2: Still pot (extraction pot) - still pot
should not be overfilled and the volume
of solvent in the still pot should be 3 to
4 times the volume of the soxhlet
chamber.
3: Distillation path
4: Soxhlet Thimble
5: Extraction solid (residue solid)
6: Syphon arm inlet
7: Syphon arm outlet
8: Expansion adapter
9: Condenser
10: Cooling water in
11: Cooling water out
http://en.wikipedia.org/wiki/Soxhlet
h. Rekristalisasi: metode pemurnian kristal dengan cara
pelarutan dan pengkristalan ulang
A. Rekristalisasi dengan pelarut tunggal
→ Solvent added (clear) to compound (orange) →
Solvent heated to give saturated compound solution
(orange) → Saturated compound solution (orange)
allowed to cool over time to give crystals (orange) and a
non-saturated solution (pale-orange).
B. Rekristalisasi multi-pelarut
Tanpa pemekatan
→ Solvent added (clear) to compound (orange) → Solvent
heated to give saturated compound solution (orange) → Second
solvent (blue) added to compound solution (orange) to give
mixed solvent system (green) → Mixed solvent system (green)
allowed to cool over time to give crystals (orange) and a nonsaturated mixed solvent system (green-blue).
Rekristalisasi penyaringan panas
→ Solvent added (clear) to a mixture of compound (orange) +
insoluble substance (purple) → Solvent heated to give saturated
compound solution (orange) + insoluble substance (purple) →
Saturated compound solution (orange) filtered to remove insoluble
substance (purple) → Saturated compound solution (orange)
allowed to cool over time to give crystals (orange) and a nonsaturated solution (pale-orange).
Perlu pemekatan
→ First solvent added (clear) to compound (orange) → Solvent
heated to give saturated compound solution (orange) → Second
solvent (blue) added to compound solution (orange) to give first
mixed solvent system (green) → Volatile first solvent (clear) is
removed (e.g. evaporation) from first mixed solvent system (green) to
give a second mixed solvent system (dark-green) → Second mixed
solvent system (dark-green) allowed to cool over time to give crystals
(orange) and a non-saturated second mixed solvent system (greenblue)
Penyiapan sampel volatil untuk GC secara headspace
Prinsip pemisahan secara membran permeabel
Membran mempunyai pori dengan ukuran tertentu
Analit akan bermigrasi dari konsentrasi tinggi ke
konsentrasi lebih rendah
Hanya analit dengan ukuran tertentu yang akan melewati
membran
Ekstraksi dengan membran
i.
Metode digesti:
Digunakan untuk analisis logam
pada matriks organik kompleks
Bagaimana: matiks rusak, analit (logam) tidak
rusak
Basah : dengan H2SO4, HNO3, HCl, H2O2, dll
Kering: tanur, pengabuan , mikrowave dll
Gabungan basah/kering
J. Presipitasi
Untuk pengendapan matriks biologi:
Lakukan presipitasi pada sampel darah
Dengan penambahan metanol, etanol, kloroform, asam
perklorat, dll
Mengapa:
1.
matriks berupa biomolekul berupa protein akan
terdenaturasi / mengendap
2. Ikatan antara analit dengan protein akan putus
Pustaka:
Miller, J.M. 1975. Sparation Methods in Chemical
Analysis. John Willey & Sons. New York.
J D. WINEFORDNER (ed.). 2003. Sample
Preparation Techniques in Analytical Chemistry.
VOL. 162. A JOHN WILEY & SONS, INC.,
PUBLICATION
www.wikipedia.com
Bocxlaer, J. Van , 2007. Drug Analysis. 5th EACPT
Summerschool Clinical Pharmacology & Therapeutics,
UZ Gent.