SINTESIS SENYAWA TURUNAN PIRIMIDINON DARI ANALOG BIS- CALKON (3E,5E)-3,5-BIS-(4-METOKSIBENZILIDIN-NMETILPIPERIDIN-4-ON) SEBAGAI SENYAWA ANTIKANKER Repository - UNAIR REPOSITORY
SINTESIS SENYAWA TURUNAN PIRIMIDINON DARI ANALOG
BIS
- - CALKON (3E,5E)-3,5-BIS-(4-METOKSIBENZILIDIN-N- METILPIPERIDIN-4-ON) SEBAGAI SENYAWA ANTIKANKER SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana SainsBidang Kimia pada
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
Disetujui Oleh : Pembimbing I, Pembimbing II,
Drs. Hery Suwito, M.Si Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA NIP. 1963 0308 198701 1 001 NIP. 1967 11115 199102 2 001
ii iii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
Judul : Sintesis Senyawa Turunan Pirimidinon Dari Analog Bis- Calkon (3E,5E)-3,5-Bis-(4-Metoksi-benzilidin-N-Metil- piperidin-4-On) Sebagai Senyawa Antikanker
Penyusun : Nia Tussholiha NIM : 080810650 Pembimbing I : Drs. Hery Suwito, M.Si Pembimbing II : Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA Tanggal Ujian : 29 Agustus 2012
Disetujui oleh: Pembimbing I
Drs. Hery Suwito, M.Si NIP. 1963 0308 198701 1 001
Pembimbing II
Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA NIP. 1967 1115 199102 2 001
Mengetahui: Ketua Departemen Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA NIP. 1967 1115 199102 2 001
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga. Diperkenankan untuk digunakan sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan seijin penulis dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat, taufik serta hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “Sintesis Senyawa Turunan Pirimidinon Dari
Analog Bis-Calkon (3E,5E)-3,5-Bis-(4-Metoksibenzilidin-N-Metil-Piperidin-
4-On) Sebagai Senyawa Antikanker” dengan tepat waktu. Dalam kesempatan
ini, penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Drs. Hery Suwito, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktu, tenaga, pikiran, bimbingan serta arahannya dalam menyusun skripsi ini.
2. Ibu Dr. Alfinda Novi K., DEA selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu, pikiran, serta arahannya dalam menyusun skripsi ini
3. Ibu Dr. Alfinda Novi K., DEA selaku ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan teknologi Universitas Airlangga.
4. Ibu Dra. Usreg Sri Handajani M.Si selaku dosen wali yang selalu senantiasa membimbing dan memberikan masukan selama penyusun menempuh kuliah.
5. Ibu Dr. Pratiwi Pudjiastuti, M.Si selaku penguji I atas saran dan bimbingannya.
6. Bapak Drs. Imam Siswanto, M.Si selaku penguji II atas sarannya
7. Ibu Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si selaku penguji III atas saran dan bimbingannya.
8. Bapak dan Ibu Dosen pengajar di Departemen Kimia Fakultas Sains dan teknologi Universitas Airlangga.
9. Kedua Orang Tua, Jie Usy, Kamelia, Hafid, Nurul dan keluarga besar yang telah memberikan motivasi dan ketabahan hati dengan doa dan bantuan kepada penyusun.
10. Teman- temanku kimia organik angkatan 2008 yang memberikan dukungan moral maupun doanya. Khususnya bagi Asma N, Ike JP, Nera E, Ines K, Wahyu S.
11. Teman- temanku jurusan kimia angkatan 2008 yang memberikan dukungan v vi moral Khususnya bagi Nirma, Vida, Dyah, Ais, dan Shofi.
12. Semua pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga apa yang mereka berikan kepada penyusun mendapatkan balasan dari Allah SWT.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi yang membutuhkan serta menjadi wacana yang berguna bagi kita semua. Amin Surabaya, Agustus 2012
Penyusun Nia Tussholiha
Tussholiha, N, 2012, Sintesis Senyawa Turunan Pirimidinon Dari Analog Bis- Calkon (3E,5E)-3,5-Bis-(4-Metoksibenzilidin-N-Metilpiperidin-4-On) Sebagai Senyawa Antikanker, skripsi ini dibawah bimbingan Drs. Hery Suwito, M.Si dan Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA, Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan dalam upaya pencegahan penyakit kanker, yang saat ini masih menjadi salah satu penyebab kematian di dunia. Penelitian ini juga difokuskan untuk menghasilkan suatu senyawa turunan pirimidinon yang dapat membunuh sel kanker dengan cara mensintesis senyawa target 3-(4-klorofenil)-1- (3,4-diklorofenil)-8-(4-metoksibenzilidin)-4-(4-metoksifenil)-6-metil-3,4,5,6,7,8- heksahidro-1H-pirido-pirimidin-2-on dari bahan analog bis-Calkon (3E,5E)-3,5-
bis -(4-metoksi-benzilidin-N-metil-piperidin-4-on) dan 1-(4-kloro-fenil)-3-(3,4-
diklorofenil)-urea. Pembuatan analog bis-Calkon (3E,5E)-3,5-bis-(4-metoksi benzilidin-N-metilpiperidin-4-on) dilakukan melalui reaksi kondensasi aldol silang dan diuji kemurniannya menggunakan KLT dan titik leleh serta
1
13
diidentifikasi dengan metode spektroskopi yaitu uji H-RMI, C-RMI. Pembuatan senyawa target dilakukan melalui reaksi siklo kondensasi. Senyawa target yang telah diperoleh dimurnikan dengan menggunakan KLTP dan diuji kemurniannya menggunakan KLT. Identifikasi senyawa hasil sintesis dilakukan dengan metode spektroskopi, meliputi uji UV-VIS, IR, dan MS. Untuk mengetahui aktivitasnya sebagai senyawa antikanker dilakukan uji antikanker secara in vitro terhadap enzim DHFR yang dihasilkan dalam hati mencit. Aktivitas antikanker yang menghambat enzim DHFR dapat dilihat dari penurunan serapan NADPH. Nilai
IC senyawa hasil sintesis yang didapatkan melalui analisis probit adalah 25,086
50
μ g/mL. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis memiliki aktivitas sebagai antikanker Kata kunci : analog bis-calkon, pirimidinon, siklo kondensasi, antikanker, enzim DHFR. vii
Tussholiha, N, 2012, Synthesis Of Pyrimidinone Derivative From Bis- Chalcone Analogue (3E,5E)-3,5-Bis-(4-Methoxy-benzylidene-N-Methyl- Piperidine-4-One) And As Anticancer Agent, Final project is counselled by Drs. Hery Suwito, M.Si and Dr. Alfinda Novi K., DEA, The Department of Chemistry, Faculty Science and Technology, Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRACT
The research was conducted in cancer curement, which is still the one of death cause in the world. The study was also focused to produce a pirimidinon derivative compound that can kill cancer cells by synthesizing the target compound 3-(4-chloro-phenyl)-1-(3,4-dichloro-phenyl)-8-(4-methoxy-benzyli dene)-4-(4-methoxyphenyl)-6-methyl-3,4,5,6,7,8-hexahydro-1H-pyridopyrimidin- 2-one,from bis-chalcone analogue (3E, 5E) -3,5-bis-(4- methoxy-benzylidene - N-methyl-piperidine-4-one) and 1-(4-chloro-phenyl)-3-(3,4-dichloro-phenyl)- urea. Preparation of bis-Calkon analogue (3E,5E)-3,5-bis-(4-methoxy-benzylidene
- N-methyl-piperidine-4-one) was done through the cross-aldol condensation reaction and tested using TLC and melting point apparatus. Identification was
1
13
performed by spectroscopic methods such as H-NMR, C-NMR. Preparation of target compound was done through cyclo condensation reaction. The target compound was purified using KLTP and tested using TLC. Identification of the compound synthesized was done by spectroscopic methods, including UV-VIS,
IR, and MS. Anticancer activity was done using DHFR enzyme and could be seen from decreasing NADPH absorption. IC value obtained by probit analysis was
50
25,086 μ g/mL. This result showed that the compound synthesized had activity as an anticancer agent.
Keywords : bis-chalcone analogue, pyrimidinone, cyclo condensation, anticancer, DHFR enzyme.
viii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iii
....................................................... iv
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
..................................................................................... v
KATA PENGANTAR ABSTRAK ....................................................................................................... vii DAFTAR ISI .................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................ xi
........................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR
.................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Permasalahan ................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 6
1.3 Tujuan Penelitian........................................................................ 6
1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 8
2.1 Calkon......................................................................................... 9
2.2 Reaksi Kondensasi Aldol ........................................................... 9
2.2.1 Reaksi kondensasi aldol silang ....................................... 9
2.3 Pirimidinon................................................................................. 10
2.4 Reaksi Penutupan Cincin Pada Reaksi Siklokondensasi............ 10
2.5 Kromatografi .............................................................................. 11
2.5.1 Kromatografi lapis tipis .................................................. 12
2.5.2 Kromatografi lapis tipis preparatif (KLTP) ................... 12
2.6 Spektroskopi .............................................................................. 13
2.6.1 Spektroskopi ultraviolet-visibel (UV-Vis) .................... 13
2.6.2 Spekttoskopi inframerah (IR) ........................................ 14
2.6.3 Spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR)............ 14
2.6.3.1 Spektroskopi proton resonansi magnetik inti
1
( H-RMI)............................................................. 14
2.6.3.2 Spektroskopi karbon resonansi magnetik
13
inti ( C-RMI) ................................................... 15
2.6.4 Spektroskopi massa (MS)............................................... 15
2.7 Kanker ........................................................................................ 16
2.8 Antikanker .................................................................................. 16
2.9 Mekanisme Antikanker .............................................................. 17
2.10 Enzim DHFR .............................................................................. 18
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 20
ix
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................... 20
3.2 Bahan dan Alat Penelitian ......................................................... 20
3.2.1 Alat Penelitian ................................................................ 20
3.2.2 Bahan Penelitian ............................................................. 21
3.3 Tahapan Penelitian ..................................................................... 21
3.3.1 Sintesis senyawa turunan calkon .................................... 21
3.3.2 Sintesi senyawa target .................................................... 22
3.3.3 Uji sifat fisika senyawa hasil sintesis ............................ 22
3.3.3.1 Uji penentuan titik leleh.. ........................................ 22
3.3.3.2 Uji kemurnian senyawa dengan kromatografi lapis tipis................................................................. 22
3.3.4 Uji spektroskopi ............................................................. 23
3.3.4.1 Uji spektroskopi UV-Vis ........................................ 23
3.3.4.2 Uji spektroskopi NMR ............................................ 23
3.3.4.3 Uji spektroskopi MS................................................ 24
3.3.4.4 Uji spektroskopi IR ................................................. 24
3.3.5 Uji antikanker ..................................... ............................ 24
3.3.5.1 Ektraksi enzim DHFR ............................................. 24
3.3.5.2 Uji aktivitas ekstrak enzim DHFR .......................... 25
3.3.5.3 Inhibisi ekstrak enzim DHFR.................................. 25
3.4 Skema Kerja ............................................................................... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 27
4.1 Sintesis Senyawa Turunan Calkon ............................................ 27
1
4.1.1 Uji spektroskopi H-resonansi magnetik inti..................... 28
13
4.1.2 Uji spektroskopi C-resonansi magnetik inti.................... 29
4.2 Sintesis Senyawa Porimidinon .................................................. 30
4.1.2 Uji spektroskopi................................................................. 33
4.1.2.1 Uji spektroskopi ultraviolet-visibel (UV-VIS)........ 33
4.1.2.2 Uji spektroskopi inframerah.................................... 33
4.1.2.2 Uji spektroskopi massa............................................ 34
4.3 Uji Aktivitas Antikanker secara in Vitro .................................... 36
4.3.1 Ektraksi enzim DHFR.............. ......................................... 36
4.3.2 Uji aktivitas ekstrak enzim DHFR.............. ...................... 36
4.3.3 Inhibisi ekstrak enzim DHFR............................................ 37 .................................................................. 40
BAB V METODE PENELITIAN
5.1 Kesimpulan................................................................................. 40
5.2 Saran .......................................................................................... 40
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 41 LAMPIRAN
x
xi
DAFTAR TABEL
No Judul Halaman
4.1 Nilai R
f
Senyawa Turunan Calkon
28
4.2 Nilai R
f
Senyawa Hasil Sintesis
32
DAFTAR GAMBAR
No Judul Halaman
1.1 Struktur Pirimidinon
2
1.2 Turunan Pirimidinon 2-[2-(4-klorofenil)-2-hidroksi-
3 1-fenilazo-vinil]-6-metil-(3H)-pirimidin-4-on.
1.3 Turunan Urea 1-(4-klorofenil)-3-(3,4-diklorofenil)-
4 urea.
1.4 Struktur molekul target 3-(4- klorofenil)-1-(3,4-
4 diklorofenil)-8-(4-metoksibenzilidin)-4-(4- metoksifenil)-6-metil-3,4,5,6,7,8-heksahidro-1H- pirido-pirimidin-2-on
1.5 Analisi Retrosintesis Molekul Target
5
2.1 Struktur Calkon
8
2.2 Reaksi Kondensasi Aldol
9
2.3 Reaksi Penutupan Cincin
11
2.4 Mekanisme reaksi enzim DHFR
19
4.1 Gambar hasil KLT senyawa turunan calkon
28
1
4.2 Analisis H-RMI senyawa turunan calkon
29
13
4.3 Analisis C-RMI senyawa turunan calkon
30
4.4 Gambar sintesis senyawa target
31
4.5 Gambar KLT hasil reaksi siklo kondensasi
31
4.6 Gambar Kromatografi Lapis Tipis Preparatif
32
4.7 Gambar hasil KLT senyawa hasil sintesis
33
4.8 Senyawa 4-(4-metoksifenil)-6-metil-5,6-dihidro-1H-
34 pirido[4,3-d]pirimidin-2-on
4.9 Mekanisme Reaksi Senyawa Target
35 xii
4.10 Struktur methotreksat
38
4.11 Grafik % inhibisi vs konsentrasi (μ g/mL)
39 xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xiv
No. Judul Lampiran
1. Spektrum
1 H-NMR senyawa turunan calkon
2. Spektrum
13 C-RMI senyawa turunan calkon 3.
Spektrum UV-Vis senyawa hasil sintesis
4. Spektrum IR senyawa hasil sintesis
5. Spektrum MS senyawa hasil sintesis 6.
Data hasil analisis antikanker
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penyakit kanker merupakan salah satu penyebab kematian di dunia. Pada tahun 2005 jumlah kematian akibat penyakit kanker mencapai 58 juta jiwa. Di Indonesia penyakit kanker merupakan penyebab kematian kedua setelah penyakit jantung (Lutfa et al., 2008). Kanker merupakan penyakit tidak menular yang timbul akibat kondisi fisik yang tidak normal dan pola hidup yang tidak sehat. Jumlah penyakit kanker yang menyerang manusia semakin meningkat setiap tahunnya, bahkan di masa mendatang diperkirakan akan semakin tinggi karena berbagai alasan (Schreiber, 2008).
Secara umum, penyakit kanker dipengaruhi oleh kondisi fisik yang tidak normal dan pola hidup yang tidak sehat. Dalam keadaan normal sel dalam tubuh akan membelah diri dan bertambah banyak hanya untuk menggantikan sel yang sudah mati atau rusak, akan tetapi sel kanker akan membelah terus-menerus walaupun tubuh tidak memerlukannya. Akibatnya akan terjadi timbunan sel-sel baru yang disebut tumor ganas atau kanker (Schreiber., 2008). Kanker memiliki kemampuan menyerang dan menyebar pada jaringan lain yang pada akhirnya akan mengakibatkan kematian (Edrees et al., 2010).
Kemoterapi termasuk salah satu upaya yang dilakukan untuk mengatasi kanker. Akan tetapi obat antikanker yang digunakan masih mempunyai efek samping, sehingga kemoterapi tidak efisien apabila digunakan untuk sel kanker ganas (Taj et al., 2010). Kebanyakan obat-obat kemoterapi mempunyai efek pada
1
2 sumsum tulang belakang dan kulit (Benvenuti et al., 2005). Pada saat ini banyak penelitian dan pengembangan yang difokuskan untuk menghasilkan suatu senyawa baru yang dapat membunuh sel kanker. Namun demikian dari berbagai penelitian tersebut masih terdapat efek negatif yang mempengaruhi sel normal sehingga tidak efisien untuk digunakan, sehingga penelitian mengenai senyawa antikanker yang potensial dan bersifat selektif merupakan tantangan bagi para ilmuwan.
Salah satu senyawa yang berpotensi untuk diteliti dan dikembangkan sebagai antikanker adalah turunan pirimidinon. Pirimidinon merupakan suatu senyawa yang banyak terdapat di alam. Pirimidinon dan turunannya banyak dimanfaatkan dalam bidang farmasi dan biokimia karena memiliki aktivitas bioligis yang berpotensi sebagai agen antitumor (Edrees et al., 2010).
N O HN
Gambar 1.1 Struktur pirimidinonBerdasarkan hasil penelitan Edress (2007) senyawa turunan pirimidinon yaitu 2-[2-(4-klorofenil)-2-hidroksi-1-fenilazo-vinil]-6-metil-(3H)-pirimidin-4-on, seperti yang tampak pada gambar 1.2 diketahui dapat menghambat sel-sel tumor
- 1 -1 dengan ED 0,211 dan LD 2111,22 .
50
50
3 O H H
4 N O
3
1
2
6 H C N
3
2
1 N N Cl
X Gambar 1.2 Turunan Pirimidinon 2-[2-(4-klorofenil)-2-hidroksi-1-fenilazo-vinil]-
6-metil-(3H)-pirimidin-4-on Pada dasarnya sintesis senyawa pirimidinon dapat dilakukan melalui reaksi Biginalli. Reaksi Biginalli merupakan suatu reaksi kondensasi satu tahap dengan mengombinasikan tiga bahan yaitu senyawa aldehid, β-keto ester, dan urea dengan menggunakan katalis asam. Pada penelitian ini senyawa pirimidinon tidak disintesis menggunakan reaksi Biginalli tetapi disintesis menggunakan dua tahap reaksi yaitu pembuatan senyawa calkon kemudian pembuatan senyawa pirimidinon hal tersebut dilakukan agar didapatkan senyawa yang lebih murni. (Weorly, 2008)
Berdasarkan bioaktivitas senyawa pirimidinon yang potensial sebagai antikanker maka pada penelitian ini akan disintesis suatu senyawa turunan pirimidinon serta uji aktivitasnya sebagai senyawa antikanker. Sebagai salah satu pereaksi yang digunakan untuk mensintesis senyawa pirimidinon ini adalah senyawa analog -calkon (3E,5E)-3,5-bis-(4-metoksi-benzilidin-N-metil-
bis
piperidin-4-on) yang telah disintesis oleh Ajrina (2011) yang diketahui tidak
4 memiliki aktivitas antikanker karena memiliki IC 11605,6 μ g/mL. IC
50
50
merupakan konsentrasi yang digunakan untuk menghambat 50% sel kanker, sehingga semakin kecil nilai IC maka aktivitas untuk menghambat sel kanker
50
semakin besar. Senyawa analog bis-calkon yang berhasil disintesis oleh Ajrina (2011) ini akan direaksikan dengan suatu turunan urea, yaitu 1-(4-klorofenil)-3- (3,4-diklorofenil)-urea Cl O
Cl NH HN Cl
Gambar 1.3 Struktur 1-(4-klorofenil)-3-(3,4-diklorofenil)-urea, suatu turunan ureaBerdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, maka pada penelitian ini akan disintesis suatu molekul target yang memiliki struktur sebagai berikut : Cl O
Cl Cl N N 2
1 3
4
4
3
8
2
1
5 H CO N OCH 3
7
36 CH 3 (1)
Gambar 1.4 Struktur molekul target 3-(4-klorofenil)-1-(3,4-diklorofenil)-8-(4- metoksibenzilidin)-4-(4-metoksifenil)-6-metil-3,4,5,6,7,8-heksahidro-1H-pirido-[4,3-d]pirimidin-2-on Sebelum melakukan sintesis dibutuhkan suatu analisis retrosintesis. Tahap pertama dalam analisis retrosintesis adalah diskoneksi senyawa yang akan
5 menghasilkan suatu sinton. Analisis retrosintesis molekul target pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
Cl O Cl Cl N N
H CO N OCH 3 3 CH 3 O O Cl
- Cl N HN Cl H CO N OCH 3 3 H CH 3
- N O CH CH 3 3 N-metil-piperidin-4-on p-anisaldehidGambar 1.5 Gambar analisis retrosintesis molekul target
- –Schmidt mereaksikan senyawa aldehid atau keton dengan katalis basa (Dawane et al., 2010).
- 2
- 1
- 1
- 1
Berdasarkan analisis retrosintesis di atas, dapat diketahui dua molekul yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan senyawa analog bis-calkon yaitu N-metil-piperidin-4-on dan -anisaldehid. Sintesis tersebut dilakukan
p
menggunakan reaksi kondensasi aldol silang, kemudian dilanjutkan dengan reaksi
6 siklo kondensasi sehingga terbentuk molekul target. Uji aktivitas antikanker dilakukan dengan menggunakan enzim DHFR yang dihasilkan dari hati mencit. Enzim tersebut dapat mengubah asam dihidrofolat menjadi asam tetrahidrofolat, tetapi pada penelitian ini diharapkan setelah penambahan senyawa target dapat menghambat kerja enzim Dihydro Folic Acid Reductase (DHFR), Aktivitas antikanker yang menghambat enzim Dihydro Folic Acid Reductase (DHFR) dapat dilihat dari penurunan serapan NADPH.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang sudah dikemukakan, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut:
1. Apakah senyawa target (1) dapat disintesis dari analog bis-Calkon (3E,5E)- 3,5-bis-(4-metoksibenzilidin-N-metilpiperidin-4-on) dan 1-(4-klorofenil)-3- (3,4-diklorofenil)-urea?
2. Apakah senyawa target (1) memiliki bioaktivitas sebagai antikanker ?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mensintesis senyawa target dari analog bis-Calkon (3E,5E)-3,5-bis-(4- metoksibenzilidin-N-metilpiperidin-4-on) dan 1-(4-klorofenil)-3-(3,4- diklorofenil)-urea.
2. Menguji bioaktivitas sebagai antikanker dari senyawa
7
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberi wawasan keilmuwan mengenai suatu senyawa turunan pirimidinon yang memiliki kemampuan sebagai antikanker sehingga dapat memberi manfaat dalam dunia kesehatan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Calkon
Flavonoid merupakan senyawa yang banyak terdapat pada tumbuhan di alam. Beberapa contoh senyawa flavonoid adalah flavanol, flavonol, antosianin, calkon, dihidrocalkon, dan auron (Andersen, 2006). Calkon merupakan flavonoid rantai terbuka di mana terdapat dua cincin aromatik yang bergabung dengan tiga karbon α,β-tak jenuh senyawa karbonil sehingga terbentuk turunan flavonoid yaitu, 1,3-difenil-2-propen-1-on (Avila et al., 2008) O
Gambar 2.1 Struktur CalkonCalkon memiliki struktur gugus karbonil α,β-tak jenuh sehingga mengakibatkan calkon memiliki aktifitas antikanker, antibakteri, antiinflamasi (Chen et al., 2010). Sampai saat ini senyawa calkon masih dimodifikasi sedemikian rupa agar dapat meningkatkan aktivitas farmakologi serta dapat mengurangi efek yang tidak diinginkan pada tubuh (Rullah, 2010). Calkon dapat disintesis dengan menggunakan reaksi kondensasi Claisen dengan
8
9
2.2 Reaksi Kondensasi Aldol
Reaksi kondensasi merupakan reaksi dimana dua molekul bergabung bersama disertai dengan hilangnya sebuah molekul kecil yaitu air. Reaksi aldol adalah salah satu reaksi pembentukan ikatan karbon-karbon. Reaksi kondensasi aldol merupakan reaksi yang menggunakan katalis basa atau asam dari gugus keton atau aldehid yang mengalami dehidrasi sehingga akan membentuk sebuah β-hidroksi keton atau β-hidroksi aldehid (Morisson, 1992).
Senyawa aldol yang terbentuk dari kondensasi ini mudah mengalami dehidrasi karena akan terbentuk sistem terkonjugasi ikatan rangkap dengan gugus karbonil membentuk keton α,β-takjenuh yang stabil (Elsevier, 2002)
OLi O O OH O
H
HPh kondensasi Aldol
Ph Ph + H O
H Ph Ph Ph CH 3 melepaskan H O 2 aldehida enolat keton
CH 3 CH 3 ( elektrofil) (nukleofil)
Gambar 2.2 Reaksi kondensasi aldol2.2.1 Kondensasi Aldol Silang
Reaksi kondensasi aldol merupakan reaksi pada suatu senyawa yang memiliki hidrogen α untuk membentuk enolat, tetapi apabila terdapat dua senyawa yang sama-sama memiliki hidrogen-α, maka akan terbentuk produk campuran, untuk itu dapat digunakan reaksi kondensasi aldol silang dengan menggunakan sebuah senyawa karbonil yang tidak memiliki hidrogen-α (Fessenden, 1982). Reaksi Kondensasi Aldol Silang merupakan suatu reaksi kondensasi aldol yang terjadi dengan cara mereaksikan senyawa antara keton
10 dengan aldehid, antara dua aldehid, atau senyawa karbonil yang berbeda (Morrison, 1992).
2.3 Pirimidinon Pirimidinon merupakan suatu senyawa yang banyak terdapat di alam.
Pirimidinon dan turunannya memiliki aktivitas biologis sehingga banyak di terapkan dalam bidang farmasi dan biokimia. Turunan pirimidinon diketahui berpotensi sebagai agen antitumor. Suatu contoh senyawa turunan pirimidinon yaitu 2-[2-(4-klorofenil)-2-hidroksi-1-fenilazo-vinil]-6-metil-(3H)-pirimidin-4-on
yang berpotensi dalam menghambat sel-sel tumor dengan data ED 0,211
50
dan LD 2111,22 (Edrees et al., 2007). ED adalah dosis yang
50
50
diperlukan agar menghasilkan efek terapi pada 50% populasi sedangkan LD
50
adalah dosis yang menyebabkan 50% kematian (Lee, 2006). Hal tersebut menunjukkan bahwa turunan pirimidinon sangat signifikan dalam menghambat sel-sel antitumor (Edrees et al., 2010).
2.4 Reaksi Penutupan Cincin Pada Reaksi Siklo kondensasi
Reaksi penutupan cincin banyak digunakan dalam sintesis senyawa organik. Pada reaksi ini memungkinkan terbentuknya suatu molekul kompleks dengan stereoselektivitas tinggi (Lee,1999). Penutupan cincin heterosiklik pada umumnya dapat dibagi menjadi dua, yaitu penutupan cincin dengan pembentukan ikatan C-C dan penutupan cincin dengan tidak membentuk ikatan C-C. Pada reaksi dengan pembentukan C-C, melibatkan reaksi elektrofilik dan nukleofilik
12 Untuk memisahkan campuran zat-zat kimia dapat dilakukan dengan menggunakan kromatografi antara lain kromatografi kertas, kromatografi lapis tipis (KLT), kromatografi kolom, dan kromatografi gas (Harborne, 1987).
2.5.1 Kromatografi Lapis Tipis
Kromatografi lapis tipis (KLT) merupakan metode pemisahan dalam kromatografi yang banyak digunakan karena relatif murah dan memiliki kecepatan pemisahan yang tinggi (Heftmann, 2004). Pada kromatografi lapis tipis ini digunakan lapisan tipis (silika gel), yang dibantu dengan pipa kapiler untuk menotolkan senyawa yang akan diidentifikasi. Pada pemisahan kromatografi lapis tipis, senyawa yang akan dipisahkan ditotolkan pada silika gel (fasa diam) kemudian dialiri dengan fasa gerak yang berupa cairan biasa disebut dengan eluen. Pemisahan tersebut akan terbentuk berdasarkan beda kelarutan sehingga akan membentuk noda-noda (kromatogram). Kemudian dianalisis dengan menggunakan sinar UV agar noda yang terbentuk dapat dilihat.
Pada kromatografi lapis tipis digunakan faktor retardasi (Rf) untuk menentukan sifat zat yang dianalisis (Wall, 2005) yaitu dengan perhitungan sebagai berikut:
Jarak yang ditempuh zat pada plat Rf = ------------------------------------------
Jarak yang ditempuh eluen pada plat
2.5.2 KLTP ( Kromatografi Lapis Tipis Preparatif)
Kromatografi lapis tipis preparatif (KLTP) biasanya digunakan untuk memisahkan bahan dalam jumlah 10-1000 mg, tetapi juga dapat digunakan dalam jumlah gram. Pada kromatografi lapis tipis preparatif menggunakan pelat ( silika
13 gel ) lebih besar daripada yang digunakan dalam analisis KLT yaitu berukuran 20 × 40cm atau 20 × 20 cm. (Sherma, 2006).
Pada kromatografi lapis tipis preparatif, senyawa yang akan dipisahkan dilarutkan dalam pelarut yang sesuai kemudian ditotolkan pada salah satu garis sisi pelat secara tegak lurus dengan bantuan pipa kapiler. Kemudian pelat dielusi dengan eluen yang sesuai selanjutnya silika dikerok dari pelat. Tujuan dari penggunaan Kromatografi Lapis Tipis Preparatif adalah untuk mendapatkan senyawa murni. (Sherma, 2006).
2.6 Spektroskopi
Spektroskopi merupakan ilmu yang mempelajari tentang analisis senyawa kimia berdasarkan interaksi antara materi dengan sinar (Pavia et al., 2001).
2.6.1 Spektroskopi ultraviolet-visible (UV-Vis)
Spektroskopi ultraviolet-visible (UV-Vis) merupakan metode analisis yang melibatkan interaksi radiasi elektromagnetik di daerah ultraviolet dan visibel dengan panjang gelombang antara 180nm - 800 nm. Spektroskopi ultraviolet- visible (UV-Vis) digunakan untuk menentukan struktur senyawa organik yang mengandung gugus pengabsorbsi (kromofor). Prinsip kerja teknik ini adalah memanfaatkan peristiwa penyerapan energi radiasi elektromagnetik berupa sinar UV atau sinar tampak oleh sebuah molekul, dimana elektron yang berada pada keadaan dasar dalam sebuah molekul tersebut dapat tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, baik elektron terikat (pada orbital molekul ikatan atau bonding), maupun elektron tidak terikat (pada orbital non-bonding).
14
2.6.2 Spektroskopi inframerah (IR)
Spektroskopi inframerah (IR) merupakan metode analisis elektromagnetik yang berada pada daerah visibel dan microwave. Untuk analisis senyawa organik dengan menggunakan Spektroskopi inframerah (IR) pada umumnya berada di
daerah antara 4000-400 cm . Spektroskopi inframerah (IR) memberikan informasi tentang gugus fungsional yang terdapat pada suatu molekul (Silverstein, 2005).
2.6.3 Spektroskopi resonansi magnetik inti (RMI)
Resonansi magnetik nuklir (NMR) adalah teknik untuk menentukan struktur molekul organik dan biomolekul dalam larutan. NMR merupakan teknik spektroskopi yang bergantung pada sifat magnetik dari inti atom suatu molekul (Jacobsen, 2007). Ketika suatu molekul berada pada medan magnet yang kuat maka akan terjadi penyerapan gelombang elektromagnetik oleh inti-inti atom tertentu pada molekul organik (Akit, 1992). Penyerapan tersebut menyebabkan munculnya suatu medan magnet, sehingga akan menghasilkan spektrum (Fessenden, 1982). 1
2.6.3.1 Spektroskopi proton resonansi magnetik inti ( H-RMI)
1 Spektroskopi proton resonansi magnetik inti ( H-RMI) akan memberikan
data tentang proton pada senyawa yang dianalisis, sehingga akan terbentuk sinyal yang berbeda yang menunjukkan berapa banyak jenis proton yang muncul. Oleh karena itu pelarut untuk pengukuran RMI ini harus inert dan tanpa proton (Shriner, 2004). Pergeseran kimia atom hidrogen berbeda-beda tergantung pada lingkungan kimia. Misalnya proton aromatis dan hetero aromatis muncul pada
15 pergeseran kimia δ 6-9 ppm, H alkena muncul pada pergeseran kimia δ 6-7,5 ppm (Silverstein, 2005). 13
2.6.3.2 Spektroskopi karbon resonansi magnetik inti ( C-RMI)
13 Spektroskopi karbon resonansi magnetik inti ( C-RMI) akan memberikan
data tentang karbon pada senyawa yang dianalisis (Jacobsen, 2007). Dari
13
spektroskopi karbon resonansi magnetik inti ( C-RMI) dapat diketahui jumlah sinyal karbon yang muncul seperti CH , CH , CH, atau C dan pergeseran kimia
3
2
dari masing-masing sinyal sehingga akan menunjukkan lingkungan elektronik masing-masing atom carbon. Tingginya sinyal tidak selalu berkorelasi dengan jumlah karbon. Biasanya atom karbon dengan dua atau tiga hidrogen memberikan sinyal yang kuat, sementara karbon tanpa hidrogen memberikan sinyal yang lemah (Shriner, 2004).
2.6.4 Spektroskopi massa (MS)
Spektroskopi massa (MS) merupakan metode ionisasi dimana ion dipisahkan berdasarkan rasio massa/muatan, sehingga dari jumlah massa/muatan tersebut akan terbentuk spektrum. Spektroskopi massa (MS) dapat dikombinasikan dengan instrument kromatografi, seperti kromatografi gas (GC- MS) dan kromatografi cair (LC-MS) (Silverstein, 2005). Senyawa yang akan dianalisis dalam spektrometer massa harus berada dalam keadaan gas, sehingga senyawa padatan dan cairan diuapkan terlebih dahulu dengan panas. Uap yang terbentuk akan disinari dengan sinar elektron multiplier yang memiliki sensitivitas deteksi hingga tingkat nanogram dalam spektrometer massa. Selanjutnya detektor
16 memberikan informasi yang kemudian akan didapatkan spektrum massa yang berupa pola-pola fragmen (Shriner, 2004)
2.7 Kanker
Kanker adalah salah satu masalah kesehatan yang paling serius. Kanker merupakan penyakit yang terjadi akibat hilangnya kontrol pertumbuhan sel secara tidak normal. Dalam keadaan normal sel dalam tubuh akan membelah diri dan bertambah banyak hanya untuk menggantikan sel yang sudah mati atau rusak, akan tetapi sel kanker akan membelah terus-menerus walaupun tubuh tidak memerlukannya. Akibatnya akan terjadi timbunan sel-sel baru yang disebut tumor ganas atau kanker (Schreiber., 2008). Penyebab dari penyakit kanker adalah karsinogen, yaitu suatu zat yang mengakibatkan tumbuhnya kanker (Siswandoyo, 1995). Kanker memiliki kemampuan menyerang dan menyebar pada jaringan lain yang kemudian pada akhirnya akan menimbulkan kematian (Edrees et al., 2010).
2.8 Antikanker
Senyawa antikanker merupakan suatu senyawa yang digunakan untuk menghambat pertumbuhan sel kanker. Diperkirakan bahwa hampir setengah dari kasus kanker dapat dicegah dengan melakukan gaya hidup sehat (diet dan olahraga) hal tersebut sangat efektif untuk menurunkan angka kematian pada penyakit kanker (Chen, 2010). Sejauh ini penelitian antikanker difokuskan pada sel-sel kanker dan pengembangan obat sitotoksik yang efisien dan selektif. Hal
17 ini disebabkan kanker adalah jaringan sel yang tidak normal yang mudah menyebar sehingga akan merusak sistem kekebalan tubuh (Missailidis, 2008).
Di bidang farmasi metode secara in vitro digunakan untuk mengidentifikasi toksisitas dalam pengembangan obat. In vitro merupakan penelitian dalam biologi yang dilakukan menggunakan komponen dari suatu organisme yang telah diisolasi dalam rangka untuk memungkinkan analisis yang lebih rinci atau lebih nyaman daripada yang dapat dilakukan dengan organisme utuh. Kelebihan metode in vitro adalah relatif sederhana dan prosesnya cepat (Castell, 1997).
2.9 Mekanisme Antikanker
a. Senyawa pengalkilasi Senyawa pengalkilasi merupakan senyawa reaktif yang dapat mengalkilasi DNA, RNA dan enzim-enzim tertentu. Senyawa pengalkilasi dapat membentuk senyawa kationik yang tidak stabil kemudian terjadi pemecahan cincin sehingga membentuk ion karbonium reaktif selanjutnya akan terbentuk ikatan kovalen dengan DNA, RNA atau enzim yang dapat menghambat mitosis sehingga menghambat pertumbuhan sel kanker (Katzung, 2002).
b. Antimetabolit Antimetabolit adalah senyawa yang dapat menghambat jalur metabolik yang penting untuk kehidupan dan reproduksi sel kanker, cara kerjanya adalah dengan menghambat sintesis DNA dan RNA melalui penghambatan asam folat, purin, pirimidin, dan asam amino. Jika sintesis DNA terhambat, maka sel tidak
18 berproliferasi dan mengalami kematian. Suatu contoh antimetabolit antifolat adalah metotreksat (Pratt et al, 1994) c. Antibiotik Golongan antibiotik umumnya obat yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme yang bersifat non spesifik, terutama berguna untuk tumor yang tumbuh lambat. Mekanisme kerjanya yaitu dengan menghambat sintesis DNA dan RNA. Contohnya pada mekanisme mitomisin yaitu dengan mengalkilasi DNA sehingga menyebabkan kerusakan dan penghambatan sintesis DNA (Katzung, 2002).
2.10 Enzim DHFR
DHFR (Dihydrofolate reduktase) adalah enzim yang mengkatalisis reaksi penting untuk biosintesis basa DNA. DHFR (Dihydrofolate reduktase) merupakan enzim yang mereduksi asam dihidrofolat menjadi asam tetrahidrofolat. (Chwatt et
al ., 1986). Dimana asam tetrahidrofolat merupakan koenzim untuk mensintesis
basa-basa DNA. DHFR bekerja dengan menyebabkan hambatan sintesis asam tetrahidrofolat sehingga menghambat pertumbuhan sel. Adapun mekanisme reaksi dari enzim DHFR yang tertera pada gambar 2.4 berikut :
DHFR
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia Organik Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Januari sampai bulan Juli 2012.
Analisis menggunakan Spektroskopi UV-Vis dilakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Analisis menggunakan Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (NMR) dilakukan di Phytochemistry Laboratory Faculty of Science and Food Universitas Teknoligi Malaysia, analisis Spektroskopi Massa (MS) dilakukan di Laboratorium Penelitian Universitas Teknologi Bandung, analisis Spektroskopi Inframerah (IR) dilakukan di Laboratorium Penelitian Universitas Negeri Surabaya (UNESA), dan uji antikanker secara in vitro dilakukan di Laboratorium Kimia Organik dan Biokimia Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1 Alat penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini meliputi seperangkat peralatan gelas yang biasa digunakan dalam laboratorium kimia organik. Alat-alat yang digunakan untuk melakukan analisis adalah seperangkat alat kromatografi lapis tipis, Fisher John Melting Point Apparatus, spektrometer Ultraviolet-Visibel
20
21 (UV-Vis), spektrometer resonansi magnet inti (NMR), Spektrometer massa (MS), spektrometer inframerah (IR).
3.2.2 Bahan penelitian
Bahan-bahan organik yang digunakan pada penelitian ini adalah N-metil piperidin-4-on, p -anisaldehid, natrium hidroksida, 1-(4-klorofenil)-3-(3,4- diklorofenil)-urea, HCl, etil asetat, etanol, kloroform, diklorometana, metanol, dan n-heksana. Untuk pelarut digunakan kualitas teknis yang kemudian didestilasi.
3.3 Tahapan Penelitian
3.3.1 Sintesis senyawa turunan calkon
Dalam mensintesis suatu senyawa calkon diperlukan p-anisaldehid 1,088 gr (8 mmol), N-metil piperidin-4-on 0,333 gr (3 mmol), NaOH 40% 3 mL, dan etanol 10 mL. Hal pertama yang dilakukan adalah mencampurkan p-anisaldehid dengan etanol 10 mL, diaduk sampai larut, kemudian memasukkan larutan tersebut ke dalam labu alas bulat bersamaan dengan N-metil piperidin-4-on. Campuran tersebut didinginkan dengan penangas es sambil dijaga suhunya di bawah 10°C. Selanjutnya ditambahkan larutan NaOH 40% tetes demi tetes sambil menjaga suhu agar tetap di bawah 10°C. Kemudian campuran direfluks selama 1 jam dengan penangas es dan dilanjutkan selama 4 jam tanpa menggunakan penangas es. Lalu campuran larutan tersebut dituang ke dalam air es, sehingga akan terbentuk padatan yang kemudian disaring menggunakan corong Buchner.
Hasil yang didapatkan direkristalisasi dengan etanol-air (Suwito, 2010).
22
3.3.2 Sintesis senyawa target
Untuk mensintesis turunan pirimidinon dibutuhkan senyawa 0.349 gram (0,001 mmol) analog bis -Calkon (3E,5E)-3,5-bis-(4-metoksibenzilidin-N- metilpiperidin-4-on) dan 0, 4732 gram (0,0015 mmol) 1-(4-klorofenil)-3-(3,4- diklorofenil)-urea, dan 20 ml etanol dan 5 ml HCl pekat. Kemudian campuran tersebut direfluks selama 12 jam. Campuran yang dihasilkan dipekatkan hingga mendapatkan setengah dari volume awal. Selanjutnya dilakukan kromatografi lapis tipis preparatif untuk memurnikan senyawa. Setelah dilakukan kromatografi lapis tipis preparatif pelat silika gel yang sudah elusi dikerok dan dilarutkan dalam etanol, lalu didiamkan agar silika dapat mengendap. Selanjutnya larutan disaring dan kemudian dipekatkan. Hasil yang didapatkan ditimbang. Kemudian diuji kemurniannya dan diuji aktivitasnya sebagai senyawa antikanker. (Fathalla et al., 2005).
3.3.3 Uji sifat fisika senyawa hasil sintesis
3.3.3.1 Uji penentuan titik leleh
Penentuan titik leleh dilakukan dengan menggunakan alat Fischer John . Titik leleh senyawa hasil sintesis ditentukan dengan
Melting Point Apparatus
mengamati saat senyawa mulai meleleh sampai tepat meleleh semua. Suatu senyawa dikatakan murni apabila jarak titik lelehnya antara 1-2 C (Ritmaleni, 2006).
3.3.3.2 Uji kemurnian senyawa dengan kromatografi lapis tipis