Sintesis Flav-3-ena dari 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan 3,4,5- Trihidroksibenzaldehida
SINTESIS FLAV-3-ENA DARI 2’,4’DIHIDROKSIASETOFENON DAN 3,4,5-TRIHIDROKSIBENZALDEHIDA
LUTHFAN IRFANA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Sintesis Flav-3-ena dari
2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan 3,4,5-Trihidroksibenzaldehida 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
tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2015
Luthfan Irfana
NIM G451110171
RINGKASAN
LUTHFAN IRFANA, Sintesis Flav-3-ena dari 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan
3,4,5-Trihidroksibenzaldehida. Dibimbing oleh
SUMINAR SETIATI
ACHMADI dan PURWANTININGSIH SUGITA.
(-)-Robidanol, (+)-epirobidanol, dan 4’-dehidroksirobidanol dari kayu
merbau (Intsia palembanica) bersama dengan 6 senyawa flavonoid lainnya teah
diisolasi oleh Batubara et al.1. Isolat roidanol menunjukkan aktivitas
penghambatan sintesis tirosinase dan melanin dalam sel B-16 yang nyata yang
mengindikasikanrobidanol merupakan senyawa pemutih kulit yang potensial.
Aktivitas ini perlu didalami lebih lanjut. Oleh karena itu, metode sintesis
robidanol yang baik dibutuhkan terutama untuk mengatasi riap pertumbuhan kayu
merbauyang rendah.
Flavonoid biasanya dibuat dengan reaksi kondensasi antara asetofenon (C6C2) dan benzaldehida (C1-C6) untuk membentuk kalkon yang selanjutnya
disiklisasi membentuk flavonoid target atau antara yang dapat diubah menjadi
flavonoid lain. Tujuan penelitian ini adalah untuk menerapkan strategi tersebut
guna menyediakan zat antara flav-3-ena dalam rangka membuka jalan menuju
sintesis robidanol. 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida
masing-masing direaksikan dengan benzil bromida dengan katalis basa untuk
melindungi gugus-gugus OH-nya sebagai gugus benzil eter. 4’-Benziloksi-2’hidroksiasetofenon dan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida selanjutnya direaksikan
secara kondensasi aldol menghasilkan 2’-hidroksikalkon. Produk sintesis 2’hidroksikalkon yang masih berupa campuran selanjutnya disiklisasi reduktif
dengan bantuan NaBH4 dalam pelarut tetrahidrofuran-etanol menjadi flav-3-ena
melalui cara yang dilaporkan oleh Zaveri2.
Penelitian ini berhasil menyintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dan
3,4,5-tribenziloksibenzaldehida murni meskipun rendemennya rendah (masingmasing 12% dan 48%). Langkah kondensasi 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
dan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida murni menghasilkan suatu produk campuran
berupa padatan kuning. Produk tersebut kemudian diisolasi fraksi dominannya
(29%) menggunakan kromatografi lapis tipis preparatif. Spektrum resonans
magnetik inti (NMR) isolat tersebut menunjukkan kontaminasi dari bahan awal,
yaitu 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida dan tidak menunjukkan geseran kimia khas
proton alkena pada sistem karbonil , -takjenuh. Langkah selanjutnya dilakukan
pada produk kasar 2’-hidroksikalkon dan dimurnikan dengan kromatografi kolom
elusi gradien menghasilkan padatan putih (53%). Spektrum NMR produk akhir
menunjukkan kontaminasi berat pada daerah geseran kimia gugus-gugus alifatik.
Dengan demikian, penelitian ini berhasil menyintesis molekul flav-3-ena
target tetapi terkendala dalam proses pemurnian produk-produk sintesis. Untuk
kajian selanjutnya, perlu dikaji ulang setiap tahap yang melibatkan optimalisasi
kondisi reaksi dan proses pemurnian produk utama. Untuk efisiensi biaya
pengadaan bahan kimia,
dapat juga dilakukan sintesis 3,4,5tribenziloksibenzaldehida dari metil galat.
Kata Kunci: flavonoid, Intsia palembanica, robidanol, sintesis, flav-3-ena
1
2
J Biol Sci. 11(8): 475-480
Org Lett. 3(6):843-846
SUMMARY
LUTHFAN IRFANA, Flav-3-ene Synthesis from 2’,4’-Dihydroxyacetophenone
and 3,4,5-Trihydroxybenzaldehyde. Supervised by SUMINAR SETIATI
ACHMADI and PURWANTININGSIH SUGITA.
(-)-Robidanol , (+)-epirobidanol , and 4’-dehydroxyrobidanol of merbau
(Intsia palembanica) along with 6 other flavonoids have been isolated by
Batubara et al.3. The robidanol isolates showed significant inhibitory activity in
tyrosinase and melanin synthesis in cell B-16, indicating that robidanols are
potential skin whitening agents. This activity needs to be explored further.
Therefore, an appropriate good method of robidanol synthesis is needed especially
to cope with low increment of merbau tree growth.
Flavonoids are usually prepared by condensation reaction between
acetophenone (C6-C2) and benzaldehyde (C1-C6) to form chalcon that is further
cyclized to form the target or intermediates flavonoids that can be converted into
other flavonoids. The purpose of this research is to implement these strategies in
providing flav-3-ene as an intermediate in the route to robidanol synthesis. 2’,4’Dihydroxyacetophenone and 3,4,5-trihydroxybenzaldehyde were reacted
separately with benzyl bromide aided by alkaline catalyst to protect the OH
groups to be benzyl ether groups. 4’-Benzyloxy-2’-hydroxyacetophenone and
3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde were subsequently reacted through aldol
condensation to produce 2’-hydroxychalcon. The product of 2’-hydroxychalcon
that was still in a mixture was further reductively cyclized using NaBH4 in
tetrahydrofuran-ethanol solvent system into flav-3-ene following Zaveri4 method.
This
study
successfully
synthesized
pure
4’-benzyloxy-2’hydroxyacetophenone and 3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde despite the low yield
(12% and 48%, respectively). The step of condensing pure 4’-benzyloxy-2’hydroxyacetophenone and 3,4,5- tribenzyloxybenzaldehyde gave a mixture in the
form of a yellow solid. The products were then isolated for the major fraction
(29%) using preparative thin layer chromatography. Nuclear magnetic resonance
spectrum (NMR) showed that product was contaminated by the starting materials,
namely 3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde, and did not show the typical chemical
shift in the alkene proton of , -unsaturated carbonyl system. The next step was
performed on the crude product of the 2’-hydroxychalcon and was purified by
gradient elution column chromatography giving a white solid (53%). The NMR
spectrum of the final product showed severe contamination in the area of aliphatic
group’s chemical shift.
In conclusion, this study successfully synthesized flav-3-ene as a target
molecule; however, there was constrain in purification process on the synthesized
products. For further study, each stage of the synthesis should be reexamined and
optimized in terms of reaction conditions and purification. For the cost-efficiency
of procurement of chemicals, 3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde can also be
synthesized from methyl gallate.
Keywords: flavonoid, Intsia palembanica, robidanol, synthesis, flav-3-ene
3
4
J Biol Sci. 11(8): 475-480
Org Lett. 3(6):843-846.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
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
SINTESIS FLAV-3-ENA DARI
2’,4’-DIHIDROKSIASETOFENON DAN 3,4,5-TRIHIDROKSIBENZALDEHIDA
LUTHFAN IRFANA
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
Pada
Program Studi Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji pada Ujian Tesis: Dr. Zainal Alim Masud, DEA
Judul Tesis
Nama
NIM
: Sintesis Flav-3-ena dari 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan 3,4,5Trihidroksibenzaldehida
: Luthfan Irfana
: G451110171
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof. Ir. Suminar S Achmadi, Ph.D
Ketua
Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, MS
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Kimia
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Dyah Iswantini, MSc.Agr
Prof. Dr. Ir. Nahrowi, MSc
Tanggal Ujian: 27 Januari 2015
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dibahas dalam
penelitian ini adalah Sintesis Flav-3-ena dari 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan
3,4,5-Trihidroksibenzaldehida.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Prof. Ir. Suminar Setiati
Achmadi, PhD dan Ibu Prof. Dr. Dra. Purwantiningsih Sugita, MS selaku komisi
pembimbing yang telah banyak memberi doa, motivasi, saran, dan arahan dengan
sabar dan ikhlas selama penelitian hingga penyelesaian karya ilmiah ini.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Abi, Umi, Dian, dan Alfan atas
segala dukungan, doa, dan kasih sayangnya. Penghargaan juga penulis sampaikan
kepada, Bapak Budi Arifin, M.Si, Bapak Sabur, Ibu Yeni Karmila, Ibu
Kurniawanti, Andriawan Subekti, S.Si, Dhian Eka Wijaya, S.Si, Ichsan Irwanto,
S.Si, Febrina Miharti, S.Si, Nisfiyah Maftuhah, S.Si, dan Rika Kurnia, S.Si yang
telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan bermakna.
Bogor, Januari 2015
Luthfan Irfana
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ......................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xi
DAFTAR SINGKATAN ..................................................................................... xi
1 PENDAHULUAN ...............................................................................................1
Latar Belakang .............................................................................................1
Tujuan Penelitian..........................................................................................2
Manfaat Penelitian........................................................................................2
2 METODE PENELITIAN .....................................................................................2
Alat dan Bahan .............................................................................................2
Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon ..............................................3
Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida .....................................................4
Sintesis 2’-Hidroksikalkon Terproteksi .......................................................4
Sintesis Flav-3-ena Terproteksi ....................................................................4
3 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................5
Produk Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon ..................................5
Produk Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida ........................................7
Produk Sintesis 2’-Hidroksikalkon Terproteksi ...........................................8
Produk Sintesis Flav-3-ena Terproteksi .....................................................10
4 SIMPULAN DAN SARAN ...............................................................................10
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................11
LAMPIRAN ...........................................................................................................13
DAFTAR GAMBAR
1 Flavonoid yang diisolasi dari kayu merbau. ....................................................... 1
2 Skema retrosintesis (-)-robidanol dari 2,4-dihidroksiasetofenon (1) dan
3,4,5-trihidroksibenzaldehida (2) terproteksi...................................................... 2
3 Skema reaksi sintesis flav-3-ena (4) dari 2’,4’-dihidroksiasetofenon dan
3,4,5-trihidroksibenzaldehida. ............................................................................ 3
4 Pola noda KLT campuran reaksi sintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dengan eluen CH2Cl2 (a); Spektrum UV-Vis larutan metanol
noda Rf 0.88 dan pengaruh pereaksi geser (b).................................................... 5
5 Rekristalisasi produk kasar sintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dari
pelarut heksana (a); Kristal murni 4’-benziloksi-2’-hidroksi-asetofenon (b). .... 6
6 Pola noda KLT produk kasar (eluen: heksana-etil asetat [6:2]) (a), dan
kristal murni 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida (b). ............................................ 7
7 Pola noda KLT campuran reaksi 2’-hidroksikalkon (eluen: CH2Cl2). ............... 8
8 Campuran reaksi pembuatan kalkon setelah 24 jam (a); padatan kuning dari
fraksi yang diduga kalkon setelah KLTP (eluen heksana-etil asetat [6:4])
(b). ....................................................................................................................... 9
9 Pola KLT fraksi pengotor dan fraksi yang diduga flav-3-ena (a); Kristal
putih yang diduga flav-3-ena (b). ..................................................................... 10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Spektrum UV-vis produk-produk proteksi 2’,4’-dihidroksiasetofenon ........... 13
Spektrum 1H NMR 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon ............................... 14
Spektrum 13C NMR 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon.............................. 15
Spektrum 1H NMR 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida ...................................... 16
Spektrum 13C NMR 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida ..................................... 17
Spektrum 1H NMR 2’-hidroksikalkon terproteksi .......................................... 18
Spektrum 13C NMR 2’-hidroksikalkon terproteksi ........................................ 19
Spektrum 1H NMR flav-3-ena terproteksi ...................................................... 20
Spektrum 13C NMR flav-3-ena terproteksi..................................................... 21
DAFTAR SINGKATAN
BnBr
DMF
DMSO
EtOH
HMPA
IC50
KLT
KLTP
NMR
Rf
THF
TL
UV-vis
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
benzil bromida
dimetil formamida
dimetilsulfoksida
etanol
heksametil fosrforamida
50% inhibition concentration
kromatografi lapis tipis
kromatografi lapis tipis preparatif
resonans magnetik inti
retardation factor
tetrahidofuran
titik leleh
ultraviolet-tampak
1
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Flavonoid merupakan salah satu senyawa metabolit sekunder yang banyak
ditemukan pada tumbuhan dan banyak menunjukkan aktivitas hayati yang
bermanfaat bagi kehidupan manusia. Dari kayu merbau (Intsnia palembanica),
Batubara et al. (2011) telah mengisolasi (-)-robidanol, (+)-epirobidanol, dan 4’dehidroksirobidanol bersama 6 senyawa flavonoid lainnya. Dari uji aktivitas
penghambatan tirosinase dan sintesis melanin dalam sel B-16, (-)-robidanol
(Gambar 1) dilaporkan sebagai senyawa teraktif yang berpotensi sebagai pemutih
kulit (IC50 monofenolase 8.7 M, difenolase 26.6 M, dan menghambat 46%
sintesis melanin). Kayu merbau hanya memiliki tingkat ketahanan hidup 48% dan
riap pertumbuhan yang rendah (Batubara et al. 2011). Oleh karena itu, untuk
menunjang penelitian lebih lanjut terhadap potensi aktivitas (-)-robidanol tanpa
mengancam populasi tumbuhan spesies kayu tersebut, penelitian mengenai
sintesis (-)-robidanol perlu dilaksanakan.
Gambar 1 Flavonoid yang diisolasi dari kayu merbau (Batubara et al. 2011).
Gambar 2 merangkum skema retrosintesis yang diusulkan dalam
penelitian ini. (-)-Robidanol dapat diperoleh dari (-)-robidanol terproteksi melalui
hidrogenasi dengan katalis Pd tertaut karbon. (-)-Robidanol dan (-)-robidanol
terproteksi memiliki konfigurasi cis pada atom nomor 2 dan 3-nya. Molekul
tersebut dapat diperoleh dengan mengubah konfigurasi trans pada atom nomor 2
dan 3 (+)-epirobidanol terproteksi. Hal ini dapat dicapai dengan menerapkan
strategi sintesis asimetrik yang dilaporkan oleh Tuckmantel et al. (1999) dan telah
diulangi oleh penelitian yang lebih mutakhir (Khandelwall et al. 2013, Anderson
et al. 2014) yang memanfaatkan oksidasi selektif gugus 3-OH dengan Periodinan
Dess-Martin yang dilanjutkan oleh reduksi selektif produknya dengan litium trisec-butil(hidrido)borat (L-selectride). Sementara itu, (+)-epirobidanol terproteksi
dapat diperoleh dari hidroborasi-oksidasi zat antara flav-3-ena terproteksi
(Gambar 2–4). Flav-3-ena merupakan zat antara yang penting dalam sintesis
asimetrik flavonoid karena lewat senyawa tersebut isomer-isomer geometri
(cis/trans) di atom nomor 2,3 dan/atau 3,4 dapat terbentuk (Marais et al. 2007).
Zat antara tersebut dapat dihasilkan secara langsung dari siklisasi-reduktif 2’hidroksikalkon terproteksi (Gambar 2–3) seperti yang telah dilakukan oleh Zaveri
(2001). 2’-Hidroksikalkon terproteksi merupakan hasil kondensasi aldol antara 4’-
2
benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
(Gambar
2–1)
dan
3,4,5tribenziloksibenzaldehida (Gambar 2–2). Kedua bahan tersebut dapat diperoleh
dengan mengubah gugus OH 2’,4’-dihidroksiasetofenon dan 3,4,5trihidroksibenzaldehida menjadi gugus benzil eter (OBn) melalui reaksi substitusi
nukleofilik bimolekular (SN2) dengan BnBr. Konversi tersebut dilakukan agar
gugus-gugus OH tidak ikut bereaksi karena telah diubah menjadi gugus yang
lebih lembam secara kimiawi.
Gambar 2
Skema retrosintesis (-)-robidanol dari 2,4-dihidroksiasetofenon (1)
dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida (2) terproteksi.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk menyintesis zat antara flav-3-ena terproteksi
(Gambar 2 - 4) dari 2’,4’-dihidroksiasetofenon dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida .
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat membuka jalan menuju sintesis (-)-robidanol dan
(+)-epidrobidanol.
2 METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Alat-alat analitis yang digunakan dalam penelitian ini adalah radas titik leleh
Mel-Temp Model 1202D Barnstead, spektrofotometer UV/VIS Pharmaspec 1700
Shimadzu, dan spektrometer resonans magnet inti (NMR) JEOL ECA 500 pada
frekuensi 500 MHz untuk 1H NMR dan 125 MHz untuk 13C NMR.
3
Bahan-bahan kimia utama, 2,4-dihidroksiasetofenon (Merck), 3,4,5trihidroksi-benzaldehida (Sigma), benzil bromida (Sigma), K2CO3 (Merck),
Cs2CO3 (Sigma), NaBH4 (Sigma), EtOH (Merck), DMF (Merck), dan THF
(Sigma), digunakan langsung tanpa pemurnian. Pelarut-pelarut lain merupakan
pelarut teknis yang didistilasi bertingkat sebanyak 2× sebelum digunakan. Pelat
kromatografi lapis tipis (KLT) yang digunakan adalah Silica Gel GF 254 dari
Merck. Error! Reference source not found. menunjukkan rute sintesis yang
igunakan dalam penelitian ini.
.
Gambar 3
Skema reaksi sintesis flav-3-ena (4) dari 2’,4’-dihidroksiasetofenon
(A) dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida (B): 1 ek. BnBr, K2CO3,
dalam DMF, suhu kamar, 5 j (i); 3 ek. BnBr, Cs2CO3, DMF, 80 °C,
17 j (ii); KOH 60% berlebih, dalam EtOH, 0 °C 30 m, suhu kamar
24 j, HCl (iii); NaBH4 dalam THF-EtOH (2:1), refluks (65–70°C),
16 j (vi).
Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
(Modifikasi Gonzales et al. 2009)
Sebanyak 1,5 g 2’,4’-dihidroksiasetofenon (Gambar 3-A) dilarutkan dengan
18 mL DMF dalam labu bulat berleher dua ukuran 50 mL. Ke dalam larutan
tersebut kemudian ditambahkan 4.05 g K2CO3. Labu dirangkai dengan kondensor,
balon N2, dan pengaduk magnetik di dalam lemari asam. Udara dalam rangkaian
dibilas dengan sedikit gas N2 lalu sebanyak 1.07 mL BnBr ditambahkan secara
perlahan sambil terus diaduk di suhu kamar selama 5 jam. Sisa K2CO3 disaring
dan filtrat langsung dialirkan ke dalam air. Campuran tersebut kemudian
difraksinasi dengan etil asetat. Fase organik selanjutnya dibilas berturut-turut
dengan larutan NaHCO3 jenuh, HCl 1N, dan NaCl jenuh. Fase organik diekstraksi
berulang-ulang menggunakan larutan NaOH 1 N hingga tidak mengandung
produk lagi. Fase NaOH lalu diasamkan dengan HCl 1N dan didinginkan hingga
4
produk mengendap sempurna. Produk disaring, dikeringkan, dan direkristalisasi
dengan heksana menghasilkan 4-benziloksi-2-hidroksiasetofenon (Gambar 3-1)
yang berupa kristal putih berbentuk jarum.
Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida
(Modifikasi Mills et al. 2008)
Sebanyak 0.25 g (1.45 mmol) 3,4,5-trihidroksibenzaldehida (Gambar 3-B)
dan 2.8391 g (8.71 mmol) Cs2CO3 ditimbang lalu dimasukan ke dalam sebuah
labu berleher dua. Campuran tersebut kemudian ditambahkan 9 mL DMF. Labu
segera dirangkaikan pada kondensor tegak (refluks), penangas minyak, dan balon
N2 di dalam lemari asam. Gas N2 dialirkan dengan salah satu mulut labu dalam
posisi terbuka untuk mengusir sebagian besar udara yang mengandung uap air.
Campuran kemudian mulai diaduk menggunakan pengaduk magnetik. Aliran gas
dari balon diperkecil, mulut labu ditutup dengan septum, dan sebanyak 1 mL
BnBr ditambahkan menggunakan jarum suntik. Pelat pemanas kemudian
diaktifkan pada laju pemanasan sedang. Kondisi pemanas dijaga agar suhu
penangas minyak kurang lebih 80 °C selama 17 jam.
Pemanasan dihentikan dan campuran dibiarkan mendingin ke suhu kamar.
Kelebihan Cs2CO3 disaring dengan kertas saring Whatman 41 dan dibilas dengan
aseton. Filtrat yang didapat dilarutkan dalam CH2Cl2 kemudian dibilas dengan
akuades menggunakan corong pemisah. Fase organiknya dibilas kembali
menggunakan larutan NH4Cl jenuh lalu dipekatkan menggunakan penguap putar.
Minyak berwarna cokelat tua yang dihasilkan dicampur dengan heksana (4 kali
volume minyak), dipanaskan dan diaduk hingga larut sempurna, lalu didinginkan
perlahan hingga menghasilkan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida (Gambar 3-2) yang
berwujud kristal jarum berwarna putih yang sangat halus dan ringan (48.11%).
Sintesis 2’-Hidroksikalkon Terproteksi
Sebanyak masing-masing 1 ekuivalen 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
(Gambar 3-1) dan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida (Gambar 3-2) dilarutkan dalam
etanol secukupnya di dalam sebuah gelas piala. Campuran tersebut didinginkan
pada penangas-es hingga mencapai suhu 0 5°C lalu ditambahkan larutan KOH
60% berlebih perlahan sambil terus diaduk. Campuran kemudian diangkat dari
penangas es dan diaduk kembali pada suhu kamar selama 24 jam. Campuran
berubah menjadi kuning. Campuran kemudian dituang ke dalam akuades yang
mengandung es. Endapan kuning terbentuk lalu dipisahkan dengan penyaringan,
dibilas dengan HCl encer, kemudian akuades dingin, dan dikeringudarakan.
Pemurnian untuk pemeriksaan spektrum dilakukan dengan rekristalisasi dari
etanol dilanjutkan dengan KLT preparatif dengan eluen heksana:etil asetat (6:4)
(padatan kuning 29.13%). Berhubung produk kalkon kurang stabil, penyiapan
kalkon untuk langkah berikutnya tidak melalui proses pemurnian terlebih dahulu.
Sintesis Flav-3-ena Terproteksi (Zaveri 2001)
Produk kalkon (1.33 mmol) dari tahap sebelumnya dilarutkan dalam pelarut
campuran THF-EtOH (2:1) pada suhu kamar, lalu ditambahkan NaBH4 (51 mg,
5
1.33 mmol). Larutan kemudian dipanaskan hingga merefluks lembut (65–70 °C)
selama 16 jam. Campuran reaksi kemudian didinginkan lalu diuapkan hingga
kering dan dilarutkan dalam CH2Cl2. Larutan ini kemudian dibilas dengan air dan
air garam, dikeringkan (MgSO4), dan diuapkan menghasilkan padatan kuning
(crude). Kristal ini dimurnikan via kromatografi kolom dengan gradien elusi 45%
sampai 20% heksana dalam CH2Cl2 menghasilkan padatan putih.
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Produk Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
Kromatografi lapis tipis campuran reaksi dengan eluen CH2Cl2
menunjukkan 3 noda dengan nilai Rf 0.88, 0.78, dan 0.38 yang berpendar pada
panjang gelombang 254 nm (Gambar 4a). Dua noda teratas memiliki tingkat
kepekatan yang sebanding. Bila salah satu dari kedua noda tersebut adalah produk
utama maka ini dapat menunjukkan bahwa produk samping (misal 2’,4’dibenziloksiasetofenon) masih banyak terbentuk atau reaksi belum optimal.
Spektrum UV-Vis larutan noda Rf 0.88 dalam metanol memiliki dua puncak
serapan di 273 dan 311 nm (Gambar 4b). Pada spektrum UV-vis larutan noda Rf
0.78, puncak serapan timbul di 268 dan 303 nm (Lampiran 1). Sementara itu,
spektrum UV-Vis 2’-hidroksiasetofenon memiliki dua puncak serapan di 248 dan
325 nm (Ngoy et al. 2012). Dari 2 noda terpekat (Rf 0.88 dan 0.78), hanya noda
di Rf 0.88 yang spektrumnya mengalami pergeseran batokromik baik setelah
ditambahkan larutan NaOH maupun AlCl3 (Gambar 4b dan Lampiran 1).
273
297
311
348
353
a
Gambar 4
b
Pola noda KLT campuran reaksi sintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dengan eluen CH2Cl2 (a); Spektrum UV-Vis larutan
metanol: (––) noda Rf 0.88, (––) noda Rf 0.88 + NaOH, (––) noda Rf
0.88 + AlCl3, dan (––) noda Rf 0.88 + AlCl3 + HCl (b).
6
Penambahan larutan NaOH menggeser puncak serapan di 311 nm ke 348
nm. Sementara penambahan AlCl3 menggeser puncak serapan di 273 dan 311 nm
berturut-turut ke 297 dan 353 nm secara takdapat balik (Gambar 4b). Pengamatan
ini sejalan dengan spektrum asam dan basa konjugat 2’-hidroksiasetofenon yang
dilaporkan dalam Ngoy et al. (2012). Berdasarkan pengamatan tersebut serta
panduan uji pereaksi geser dalam Markham (1982), noda di Rf 0.88 disimpulkan
memiliki gugus fenol yang berposisi ortho terhadap gugus karbonil. Rekristalisasi
produk kasar dari pelarut heksana menghasilkan kristal jarum berwarna putih
(rendemen 12.82%, TL 100-102 °C, Gambar 5) yang setelah diuji KLT
menunjukkan noda tunggal di Rf 0.88.
a
Gambar 5
b
Rekristalisasi
produk
kasar
sintesis
4’-Benziloksi-2’hidroksiasetofenon dari pelarut heksana (a); Kristal murni 4’Benziloksi-2’-hidroksi-asetofenon (b).
Spektrum NMR 1H kristal produk utama murni (Lampiran 2) sesuai dengan
spektrum NMR 1H 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon yang dilaporkan oleh
Gonzales et al (2009). Geseran kimia pada 5.09 dan 12.73 ppm berturut-turut
dimiliki oleh 2 proton benzilik (–O–CH2–Ph) dan 1 proton fenol (HO-Ph). Data
ini menunjukkan bahwa salah satu gugus OH pada 2’,4’-dihidroksiasetofenon
telah terkonversi menjadi gugus benzil eter. Jika data 1H NMR ini dihubungkan
dengan data uji pereaksi geser pada spektrum UV-vis noda Rf 0.88 (Gambar 4b),
maka gugus OH yang terkonversi tersebut adalah OH no. 4’. Sejalan dengan
spektrum protonnya, spektrum 13C NMR produk utama murni (Lampiran 3)
menunjukkan kecocokan yang tinggi dengan hasil prediksi perangkat lunak
ChemDraw Ultra 12.0.
Percobaan awal proteksi 2’,4’-dihidroksiasetofenon mengadaptasi prosedur
dari Tsukayama et al. (1989) kurang berhasil pada tahap kristalisasi produk
utamanya. Tahap tersebut, yang merupakan hidrolisis pelarut HMPA dalam
suasana asam, tidak dapat membebaskan produk
4’-benziloksi-2’hidroksiasetofenon dengan maksimal sehingga rendemen yang didapatkan selalu
kurang dari 5%. Tsukayama et al. (1989) menggunakan prosedur tersebut untuk
menyintesis 2’,4’-dibenziloksi-6’-hidroksiasetofenon. Perbedaan profil kelarutan
produk utama dalam air dan dosis bahan awal yang lebih rendah dapat menjadi
penyebab utama perbedaan rendemen yang didapat oleh peneliti ini, yaitu 80%.
Perbaikan prosedur adalah dengan mengadaptasi percobaan Gonzales et al.
(2009). Meskipun rendemen masih rendah (12.82%), prosedur ini lebih mudah
dan sederhana. Gonzales et al. (2009) hanya melaporkan tahap pemurnian produk
dengan partisi antara H2O dan etil asetat (rendemen 81%, minyak jernih). Dalam
percobaan ini, tahap tersebut tidak dapat memisahkan produk utama dan samping.
7
Oleh karena itu, tahap ekstraksi asam-basa dilakukan pada fraksi etil asetat.
Larutan NaOH encer sebagai pengekstrak awalnya diharapkan dapat melarutkan
seluruh produk utama yang masih mengandung gugus OH aromatik di C-2’, yang
bersifat asam lemah, sementara produk samping (2’,4’-dibenziloksiasetofenon)
yang tidak memiliki gugus OH aromatik tetap terlarut dalam etil asetat. Akan
tetapi, tahap ekstraksi asam-basa tersebut masih menyisakan sedikit produk
samping sehingga dilakukan langkah rekristalisasi produk dari pelarut heksana
seperti yang dilakukan oleh Clemens et al. (1996) ketika menyintesis 4’benziloksi-2’-hidroksi-asetofenon melalui refluks dalam 2-butanon-DMSO (4:1)
selama 15 jam. Clemens et al. (1996) melaporkan hasil berupa padatan putih
kecokelatan sebanyak 55.7% (TL 143–144.5°C). Rendemen dapat ditingkatkan
dengan langsung merekristalisasi minyak jernih yang didapat dari akhir reaksi
utama dengan pelarut heksana. Faktor lain yang dapat meningkatkan rendemen
adalah dengan memperbanyak dosis bahan dan reaktan yang digunakan sesuai
dengan prosedur rujukan.
Produk Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida
KLT campuran reaksi dengan eluen heksana-etil asetat (6:2) menunjukkan
sebuah noda mayor di Rf 0.6 dan beberapa noda minor yang berpendar di 254 dan
366 nm (Gambar 6). Rekristalisasi produk kasar dengan heksana menghasilkan
kristal putih berbentuk jarum halus (rendemen 48%) dengan noda KLT tunggal di
Rf 0.6 (Gambar 6b). Spektrum NMR 1H dan 13C kristal murni tersebut (Lampiran
4 dan 5) cocok dengan spektrum NMR 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida yang
dilaporkan oleh Mills et al. (2008).
a
Gambar 6
b
Pola noda KLT produk kasar (eluen: heksana-etil asetat [6:2]) (a),
dan kristal murni 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida (b).
Keberhasilan proteksi ketiga gugus OH 3,4,5-trihidroksibenzaldehida
ditunjukkan dengan geseran proton di 5.16 ppm yang diakibatkan oleh 6 buah
proton benzilik (3× –O–CH2–Ph). Geseran kimia proton benzilik tersebut lebih ke
medan bawah daripada geseran proton benzilik biasa (2.3–2.7 ppm menurut Pavia
et al. 2001) karena pengaruh tarikan elektron dari atom oksigen yang
menyebabkan efek deshielding pada proton-proton tersebut. Dua multiplet di
daerah aromatik (7.25–7.43 ppm) dihasilkan oleh 15 proton aromatik dari gugus
proteksi. Gugus aldehida dipastikan keberadaannya oleh sinyal di 9.80 ppm (s)
8
khas proton aldehida yang melekat pada karbon karbonil 191.0 ppm.
Kearomatikan benzaldehida dikonfirmasi oleh sinyal singlet di 7.18 ppm yang
menunjukkan proton gugus fenil dari benzaldehida yang simetris.
Penggunaan K2CO3 sebagai basa untuk tahap ini tidak memuaskan
(rendemen
LUTHFAN IRFANA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Sintesis Flav-3-ena dari
2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan 3,4,5-Trihidroksibenzaldehida 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
tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2015
Luthfan Irfana
NIM G451110171
RINGKASAN
LUTHFAN IRFANA, Sintesis Flav-3-ena dari 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan
3,4,5-Trihidroksibenzaldehida. Dibimbing oleh
SUMINAR SETIATI
ACHMADI dan PURWANTININGSIH SUGITA.
(-)-Robidanol, (+)-epirobidanol, dan 4’-dehidroksirobidanol dari kayu
merbau (Intsia palembanica) bersama dengan 6 senyawa flavonoid lainnya teah
diisolasi oleh Batubara et al.1. Isolat roidanol menunjukkan aktivitas
penghambatan sintesis tirosinase dan melanin dalam sel B-16 yang nyata yang
mengindikasikanrobidanol merupakan senyawa pemutih kulit yang potensial.
Aktivitas ini perlu didalami lebih lanjut. Oleh karena itu, metode sintesis
robidanol yang baik dibutuhkan terutama untuk mengatasi riap pertumbuhan kayu
merbauyang rendah.
Flavonoid biasanya dibuat dengan reaksi kondensasi antara asetofenon (C6C2) dan benzaldehida (C1-C6) untuk membentuk kalkon yang selanjutnya
disiklisasi membentuk flavonoid target atau antara yang dapat diubah menjadi
flavonoid lain. Tujuan penelitian ini adalah untuk menerapkan strategi tersebut
guna menyediakan zat antara flav-3-ena dalam rangka membuka jalan menuju
sintesis robidanol. 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida
masing-masing direaksikan dengan benzil bromida dengan katalis basa untuk
melindungi gugus-gugus OH-nya sebagai gugus benzil eter. 4’-Benziloksi-2’hidroksiasetofenon dan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida selanjutnya direaksikan
secara kondensasi aldol menghasilkan 2’-hidroksikalkon. Produk sintesis 2’hidroksikalkon yang masih berupa campuran selanjutnya disiklisasi reduktif
dengan bantuan NaBH4 dalam pelarut tetrahidrofuran-etanol menjadi flav-3-ena
melalui cara yang dilaporkan oleh Zaveri2.
Penelitian ini berhasil menyintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dan
3,4,5-tribenziloksibenzaldehida murni meskipun rendemennya rendah (masingmasing 12% dan 48%). Langkah kondensasi 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
dan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida murni menghasilkan suatu produk campuran
berupa padatan kuning. Produk tersebut kemudian diisolasi fraksi dominannya
(29%) menggunakan kromatografi lapis tipis preparatif. Spektrum resonans
magnetik inti (NMR) isolat tersebut menunjukkan kontaminasi dari bahan awal,
yaitu 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida dan tidak menunjukkan geseran kimia khas
proton alkena pada sistem karbonil , -takjenuh. Langkah selanjutnya dilakukan
pada produk kasar 2’-hidroksikalkon dan dimurnikan dengan kromatografi kolom
elusi gradien menghasilkan padatan putih (53%). Spektrum NMR produk akhir
menunjukkan kontaminasi berat pada daerah geseran kimia gugus-gugus alifatik.
Dengan demikian, penelitian ini berhasil menyintesis molekul flav-3-ena
target tetapi terkendala dalam proses pemurnian produk-produk sintesis. Untuk
kajian selanjutnya, perlu dikaji ulang setiap tahap yang melibatkan optimalisasi
kondisi reaksi dan proses pemurnian produk utama. Untuk efisiensi biaya
pengadaan bahan kimia,
dapat juga dilakukan sintesis 3,4,5tribenziloksibenzaldehida dari metil galat.
Kata Kunci: flavonoid, Intsia palembanica, robidanol, sintesis, flav-3-ena
1
2
J Biol Sci. 11(8): 475-480
Org Lett. 3(6):843-846
SUMMARY
LUTHFAN IRFANA, Flav-3-ene Synthesis from 2’,4’-Dihydroxyacetophenone
and 3,4,5-Trihydroxybenzaldehyde. Supervised by SUMINAR SETIATI
ACHMADI and PURWANTININGSIH SUGITA.
(-)-Robidanol , (+)-epirobidanol , and 4’-dehydroxyrobidanol of merbau
(Intsia palembanica) along with 6 other flavonoids have been isolated by
Batubara et al.3. The robidanol isolates showed significant inhibitory activity in
tyrosinase and melanin synthesis in cell B-16, indicating that robidanols are
potential skin whitening agents. This activity needs to be explored further.
Therefore, an appropriate good method of robidanol synthesis is needed especially
to cope with low increment of merbau tree growth.
Flavonoids are usually prepared by condensation reaction between
acetophenone (C6-C2) and benzaldehyde (C1-C6) to form chalcon that is further
cyclized to form the target or intermediates flavonoids that can be converted into
other flavonoids. The purpose of this research is to implement these strategies in
providing flav-3-ene as an intermediate in the route to robidanol synthesis. 2’,4’Dihydroxyacetophenone and 3,4,5-trihydroxybenzaldehyde were reacted
separately with benzyl bromide aided by alkaline catalyst to protect the OH
groups to be benzyl ether groups. 4’-Benzyloxy-2’-hydroxyacetophenone and
3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde were subsequently reacted through aldol
condensation to produce 2’-hydroxychalcon. The product of 2’-hydroxychalcon
that was still in a mixture was further reductively cyclized using NaBH4 in
tetrahydrofuran-ethanol solvent system into flav-3-ene following Zaveri4 method.
This
study
successfully
synthesized
pure
4’-benzyloxy-2’hydroxyacetophenone and 3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde despite the low yield
(12% and 48%, respectively). The step of condensing pure 4’-benzyloxy-2’hydroxyacetophenone and 3,4,5- tribenzyloxybenzaldehyde gave a mixture in the
form of a yellow solid. The products were then isolated for the major fraction
(29%) using preparative thin layer chromatography. Nuclear magnetic resonance
spectrum (NMR) showed that product was contaminated by the starting materials,
namely 3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde, and did not show the typical chemical
shift in the alkene proton of , -unsaturated carbonyl system. The next step was
performed on the crude product of the 2’-hydroxychalcon and was purified by
gradient elution column chromatography giving a white solid (53%). The NMR
spectrum of the final product showed severe contamination in the area of aliphatic
group’s chemical shift.
In conclusion, this study successfully synthesized flav-3-ene as a target
molecule; however, there was constrain in purification process on the synthesized
products. For further study, each stage of the synthesis should be reexamined and
optimized in terms of reaction conditions and purification. For the cost-efficiency
of procurement of chemicals, 3,4,5-tribenzyloxybenzaldehyde can also be
synthesized from methyl gallate.
Keywords: flavonoid, Intsia palembanica, robidanol, synthesis, flav-3-ene
3
4
J Biol Sci. 11(8): 475-480
Org Lett. 3(6):843-846.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
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
SINTESIS FLAV-3-ENA DARI
2’,4’-DIHIDROKSIASETOFENON DAN 3,4,5-TRIHIDROKSIBENZALDEHIDA
LUTHFAN IRFANA
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
Pada
Program Studi Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji pada Ujian Tesis: Dr. Zainal Alim Masud, DEA
Judul Tesis
Nama
NIM
: Sintesis Flav-3-ena dari 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan 3,4,5Trihidroksibenzaldehida
: Luthfan Irfana
: G451110171
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof. Ir. Suminar S Achmadi, Ph.D
Ketua
Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, MS
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Kimia
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Dyah Iswantini, MSc.Agr
Prof. Dr. Ir. Nahrowi, MSc
Tanggal Ujian: 27 Januari 2015
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dibahas dalam
penelitian ini adalah Sintesis Flav-3-ena dari 2’,4’-Dihidroksiasetofenon dan
3,4,5-Trihidroksibenzaldehida.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Prof. Ir. Suminar Setiati
Achmadi, PhD dan Ibu Prof. Dr. Dra. Purwantiningsih Sugita, MS selaku komisi
pembimbing yang telah banyak memberi doa, motivasi, saran, dan arahan dengan
sabar dan ikhlas selama penelitian hingga penyelesaian karya ilmiah ini.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Abi, Umi, Dian, dan Alfan atas
segala dukungan, doa, dan kasih sayangnya. Penghargaan juga penulis sampaikan
kepada, Bapak Budi Arifin, M.Si, Bapak Sabur, Ibu Yeni Karmila, Ibu
Kurniawanti, Andriawan Subekti, S.Si, Dhian Eka Wijaya, S.Si, Ichsan Irwanto,
S.Si, Febrina Miharti, S.Si, Nisfiyah Maftuhah, S.Si, dan Rika Kurnia, S.Si yang
telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan bermakna.
Bogor, Januari 2015
Luthfan Irfana
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ......................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xi
DAFTAR SINGKATAN ..................................................................................... xi
1 PENDAHULUAN ...............................................................................................1
Latar Belakang .............................................................................................1
Tujuan Penelitian..........................................................................................2
Manfaat Penelitian........................................................................................2
2 METODE PENELITIAN .....................................................................................2
Alat dan Bahan .............................................................................................2
Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon ..............................................3
Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida .....................................................4
Sintesis 2’-Hidroksikalkon Terproteksi .......................................................4
Sintesis Flav-3-ena Terproteksi ....................................................................4
3 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................5
Produk Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon ..................................5
Produk Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida ........................................7
Produk Sintesis 2’-Hidroksikalkon Terproteksi ...........................................8
Produk Sintesis Flav-3-ena Terproteksi .....................................................10
4 SIMPULAN DAN SARAN ...............................................................................10
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................11
LAMPIRAN ...........................................................................................................13
DAFTAR GAMBAR
1 Flavonoid yang diisolasi dari kayu merbau. ....................................................... 1
2 Skema retrosintesis (-)-robidanol dari 2,4-dihidroksiasetofenon (1) dan
3,4,5-trihidroksibenzaldehida (2) terproteksi...................................................... 2
3 Skema reaksi sintesis flav-3-ena (4) dari 2’,4’-dihidroksiasetofenon dan
3,4,5-trihidroksibenzaldehida. ............................................................................ 3
4 Pola noda KLT campuran reaksi sintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dengan eluen CH2Cl2 (a); Spektrum UV-Vis larutan metanol
noda Rf 0.88 dan pengaruh pereaksi geser (b).................................................... 5
5 Rekristalisasi produk kasar sintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dari
pelarut heksana (a); Kristal murni 4’-benziloksi-2’-hidroksi-asetofenon (b). .... 6
6 Pola noda KLT produk kasar (eluen: heksana-etil asetat [6:2]) (a), dan
kristal murni 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida (b). ............................................ 7
7 Pola noda KLT campuran reaksi 2’-hidroksikalkon (eluen: CH2Cl2). ............... 8
8 Campuran reaksi pembuatan kalkon setelah 24 jam (a); padatan kuning dari
fraksi yang diduga kalkon setelah KLTP (eluen heksana-etil asetat [6:4])
(b). ....................................................................................................................... 9
9 Pola KLT fraksi pengotor dan fraksi yang diduga flav-3-ena (a); Kristal
putih yang diduga flav-3-ena (b). ..................................................................... 10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Spektrum UV-vis produk-produk proteksi 2’,4’-dihidroksiasetofenon ........... 13
Spektrum 1H NMR 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon ............................... 14
Spektrum 13C NMR 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon.............................. 15
Spektrum 1H NMR 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida ...................................... 16
Spektrum 13C NMR 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida ..................................... 17
Spektrum 1H NMR 2’-hidroksikalkon terproteksi .......................................... 18
Spektrum 13C NMR 2’-hidroksikalkon terproteksi ........................................ 19
Spektrum 1H NMR flav-3-ena terproteksi ...................................................... 20
Spektrum 13C NMR flav-3-ena terproteksi..................................................... 21
DAFTAR SINGKATAN
BnBr
DMF
DMSO
EtOH
HMPA
IC50
KLT
KLTP
NMR
Rf
THF
TL
UV-vis
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
benzil bromida
dimetil formamida
dimetilsulfoksida
etanol
heksametil fosrforamida
50% inhibition concentration
kromatografi lapis tipis
kromatografi lapis tipis preparatif
resonans magnetik inti
retardation factor
tetrahidofuran
titik leleh
ultraviolet-tampak
1
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Flavonoid merupakan salah satu senyawa metabolit sekunder yang banyak
ditemukan pada tumbuhan dan banyak menunjukkan aktivitas hayati yang
bermanfaat bagi kehidupan manusia. Dari kayu merbau (Intsnia palembanica),
Batubara et al. (2011) telah mengisolasi (-)-robidanol, (+)-epirobidanol, dan 4’dehidroksirobidanol bersama 6 senyawa flavonoid lainnya. Dari uji aktivitas
penghambatan tirosinase dan sintesis melanin dalam sel B-16, (-)-robidanol
(Gambar 1) dilaporkan sebagai senyawa teraktif yang berpotensi sebagai pemutih
kulit (IC50 monofenolase 8.7 M, difenolase 26.6 M, dan menghambat 46%
sintesis melanin). Kayu merbau hanya memiliki tingkat ketahanan hidup 48% dan
riap pertumbuhan yang rendah (Batubara et al. 2011). Oleh karena itu, untuk
menunjang penelitian lebih lanjut terhadap potensi aktivitas (-)-robidanol tanpa
mengancam populasi tumbuhan spesies kayu tersebut, penelitian mengenai
sintesis (-)-robidanol perlu dilaksanakan.
Gambar 1 Flavonoid yang diisolasi dari kayu merbau (Batubara et al. 2011).
Gambar 2 merangkum skema retrosintesis yang diusulkan dalam
penelitian ini. (-)-Robidanol dapat diperoleh dari (-)-robidanol terproteksi melalui
hidrogenasi dengan katalis Pd tertaut karbon. (-)-Robidanol dan (-)-robidanol
terproteksi memiliki konfigurasi cis pada atom nomor 2 dan 3-nya. Molekul
tersebut dapat diperoleh dengan mengubah konfigurasi trans pada atom nomor 2
dan 3 (+)-epirobidanol terproteksi. Hal ini dapat dicapai dengan menerapkan
strategi sintesis asimetrik yang dilaporkan oleh Tuckmantel et al. (1999) dan telah
diulangi oleh penelitian yang lebih mutakhir (Khandelwall et al. 2013, Anderson
et al. 2014) yang memanfaatkan oksidasi selektif gugus 3-OH dengan Periodinan
Dess-Martin yang dilanjutkan oleh reduksi selektif produknya dengan litium trisec-butil(hidrido)borat (L-selectride). Sementara itu, (+)-epirobidanol terproteksi
dapat diperoleh dari hidroborasi-oksidasi zat antara flav-3-ena terproteksi
(Gambar 2–4). Flav-3-ena merupakan zat antara yang penting dalam sintesis
asimetrik flavonoid karena lewat senyawa tersebut isomer-isomer geometri
(cis/trans) di atom nomor 2,3 dan/atau 3,4 dapat terbentuk (Marais et al. 2007).
Zat antara tersebut dapat dihasilkan secara langsung dari siklisasi-reduktif 2’hidroksikalkon terproteksi (Gambar 2–3) seperti yang telah dilakukan oleh Zaveri
(2001). 2’-Hidroksikalkon terproteksi merupakan hasil kondensasi aldol antara 4’-
2
benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
(Gambar
2–1)
dan
3,4,5tribenziloksibenzaldehida (Gambar 2–2). Kedua bahan tersebut dapat diperoleh
dengan mengubah gugus OH 2’,4’-dihidroksiasetofenon dan 3,4,5trihidroksibenzaldehida menjadi gugus benzil eter (OBn) melalui reaksi substitusi
nukleofilik bimolekular (SN2) dengan BnBr. Konversi tersebut dilakukan agar
gugus-gugus OH tidak ikut bereaksi karena telah diubah menjadi gugus yang
lebih lembam secara kimiawi.
Gambar 2
Skema retrosintesis (-)-robidanol dari 2,4-dihidroksiasetofenon (1)
dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida (2) terproteksi.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk menyintesis zat antara flav-3-ena terproteksi
(Gambar 2 - 4) dari 2’,4’-dihidroksiasetofenon dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida .
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat membuka jalan menuju sintesis (-)-robidanol dan
(+)-epidrobidanol.
2 METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Alat-alat analitis yang digunakan dalam penelitian ini adalah radas titik leleh
Mel-Temp Model 1202D Barnstead, spektrofotometer UV/VIS Pharmaspec 1700
Shimadzu, dan spektrometer resonans magnet inti (NMR) JEOL ECA 500 pada
frekuensi 500 MHz untuk 1H NMR dan 125 MHz untuk 13C NMR.
3
Bahan-bahan kimia utama, 2,4-dihidroksiasetofenon (Merck), 3,4,5trihidroksi-benzaldehida (Sigma), benzil bromida (Sigma), K2CO3 (Merck),
Cs2CO3 (Sigma), NaBH4 (Sigma), EtOH (Merck), DMF (Merck), dan THF
(Sigma), digunakan langsung tanpa pemurnian. Pelarut-pelarut lain merupakan
pelarut teknis yang didistilasi bertingkat sebanyak 2× sebelum digunakan. Pelat
kromatografi lapis tipis (KLT) yang digunakan adalah Silica Gel GF 254 dari
Merck. Error! Reference source not found. menunjukkan rute sintesis yang
igunakan dalam penelitian ini.
.
Gambar 3
Skema reaksi sintesis flav-3-ena (4) dari 2’,4’-dihidroksiasetofenon
(A) dan 3,4,5-trihidroksibenzaldehida (B): 1 ek. BnBr, K2CO3,
dalam DMF, suhu kamar, 5 j (i); 3 ek. BnBr, Cs2CO3, DMF, 80 °C,
17 j (ii); KOH 60% berlebih, dalam EtOH, 0 °C 30 m, suhu kamar
24 j, HCl (iii); NaBH4 dalam THF-EtOH (2:1), refluks (65–70°C),
16 j (vi).
Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
(Modifikasi Gonzales et al. 2009)
Sebanyak 1,5 g 2’,4’-dihidroksiasetofenon (Gambar 3-A) dilarutkan dengan
18 mL DMF dalam labu bulat berleher dua ukuran 50 mL. Ke dalam larutan
tersebut kemudian ditambahkan 4.05 g K2CO3. Labu dirangkai dengan kondensor,
balon N2, dan pengaduk magnetik di dalam lemari asam. Udara dalam rangkaian
dibilas dengan sedikit gas N2 lalu sebanyak 1.07 mL BnBr ditambahkan secara
perlahan sambil terus diaduk di suhu kamar selama 5 jam. Sisa K2CO3 disaring
dan filtrat langsung dialirkan ke dalam air. Campuran tersebut kemudian
difraksinasi dengan etil asetat. Fase organik selanjutnya dibilas berturut-turut
dengan larutan NaHCO3 jenuh, HCl 1N, dan NaCl jenuh. Fase organik diekstraksi
berulang-ulang menggunakan larutan NaOH 1 N hingga tidak mengandung
produk lagi. Fase NaOH lalu diasamkan dengan HCl 1N dan didinginkan hingga
4
produk mengendap sempurna. Produk disaring, dikeringkan, dan direkristalisasi
dengan heksana menghasilkan 4-benziloksi-2-hidroksiasetofenon (Gambar 3-1)
yang berupa kristal putih berbentuk jarum.
Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida
(Modifikasi Mills et al. 2008)
Sebanyak 0.25 g (1.45 mmol) 3,4,5-trihidroksibenzaldehida (Gambar 3-B)
dan 2.8391 g (8.71 mmol) Cs2CO3 ditimbang lalu dimasukan ke dalam sebuah
labu berleher dua. Campuran tersebut kemudian ditambahkan 9 mL DMF. Labu
segera dirangkaikan pada kondensor tegak (refluks), penangas minyak, dan balon
N2 di dalam lemari asam. Gas N2 dialirkan dengan salah satu mulut labu dalam
posisi terbuka untuk mengusir sebagian besar udara yang mengandung uap air.
Campuran kemudian mulai diaduk menggunakan pengaduk magnetik. Aliran gas
dari balon diperkecil, mulut labu ditutup dengan septum, dan sebanyak 1 mL
BnBr ditambahkan menggunakan jarum suntik. Pelat pemanas kemudian
diaktifkan pada laju pemanasan sedang. Kondisi pemanas dijaga agar suhu
penangas minyak kurang lebih 80 °C selama 17 jam.
Pemanasan dihentikan dan campuran dibiarkan mendingin ke suhu kamar.
Kelebihan Cs2CO3 disaring dengan kertas saring Whatman 41 dan dibilas dengan
aseton. Filtrat yang didapat dilarutkan dalam CH2Cl2 kemudian dibilas dengan
akuades menggunakan corong pemisah. Fase organiknya dibilas kembali
menggunakan larutan NH4Cl jenuh lalu dipekatkan menggunakan penguap putar.
Minyak berwarna cokelat tua yang dihasilkan dicampur dengan heksana (4 kali
volume minyak), dipanaskan dan diaduk hingga larut sempurna, lalu didinginkan
perlahan hingga menghasilkan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida (Gambar 3-2) yang
berwujud kristal jarum berwarna putih yang sangat halus dan ringan (48.11%).
Sintesis 2’-Hidroksikalkon Terproteksi
Sebanyak masing-masing 1 ekuivalen 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
(Gambar 3-1) dan 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida (Gambar 3-2) dilarutkan dalam
etanol secukupnya di dalam sebuah gelas piala. Campuran tersebut didinginkan
pada penangas-es hingga mencapai suhu 0 5°C lalu ditambahkan larutan KOH
60% berlebih perlahan sambil terus diaduk. Campuran kemudian diangkat dari
penangas es dan diaduk kembali pada suhu kamar selama 24 jam. Campuran
berubah menjadi kuning. Campuran kemudian dituang ke dalam akuades yang
mengandung es. Endapan kuning terbentuk lalu dipisahkan dengan penyaringan,
dibilas dengan HCl encer, kemudian akuades dingin, dan dikeringudarakan.
Pemurnian untuk pemeriksaan spektrum dilakukan dengan rekristalisasi dari
etanol dilanjutkan dengan KLT preparatif dengan eluen heksana:etil asetat (6:4)
(padatan kuning 29.13%). Berhubung produk kalkon kurang stabil, penyiapan
kalkon untuk langkah berikutnya tidak melalui proses pemurnian terlebih dahulu.
Sintesis Flav-3-ena Terproteksi (Zaveri 2001)
Produk kalkon (1.33 mmol) dari tahap sebelumnya dilarutkan dalam pelarut
campuran THF-EtOH (2:1) pada suhu kamar, lalu ditambahkan NaBH4 (51 mg,
5
1.33 mmol). Larutan kemudian dipanaskan hingga merefluks lembut (65–70 °C)
selama 16 jam. Campuran reaksi kemudian didinginkan lalu diuapkan hingga
kering dan dilarutkan dalam CH2Cl2. Larutan ini kemudian dibilas dengan air dan
air garam, dikeringkan (MgSO4), dan diuapkan menghasilkan padatan kuning
(crude). Kristal ini dimurnikan via kromatografi kolom dengan gradien elusi 45%
sampai 20% heksana dalam CH2Cl2 menghasilkan padatan putih.
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Produk Sintesis 4’-Benziloksi-2’-hidroksiasetofenon
Kromatografi lapis tipis campuran reaksi dengan eluen CH2Cl2
menunjukkan 3 noda dengan nilai Rf 0.88, 0.78, dan 0.38 yang berpendar pada
panjang gelombang 254 nm (Gambar 4a). Dua noda teratas memiliki tingkat
kepekatan yang sebanding. Bila salah satu dari kedua noda tersebut adalah produk
utama maka ini dapat menunjukkan bahwa produk samping (misal 2’,4’dibenziloksiasetofenon) masih banyak terbentuk atau reaksi belum optimal.
Spektrum UV-Vis larutan noda Rf 0.88 dalam metanol memiliki dua puncak
serapan di 273 dan 311 nm (Gambar 4b). Pada spektrum UV-vis larutan noda Rf
0.78, puncak serapan timbul di 268 dan 303 nm (Lampiran 1). Sementara itu,
spektrum UV-Vis 2’-hidroksiasetofenon memiliki dua puncak serapan di 248 dan
325 nm (Ngoy et al. 2012). Dari 2 noda terpekat (Rf 0.88 dan 0.78), hanya noda
di Rf 0.88 yang spektrumnya mengalami pergeseran batokromik baik setelah
ditambahkan larutan NaOH maupun AlCl3 (Gambar 4b dan Lampiran 1).
273
297
311
348
353
a
Gambar 4
b
Pola noda KLT campuran reaksi sintesis 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon dengan eluen CH2Cl2 (a); Spektrum UV-Vis larutan
metanol: (––) noda Rf 0.88, (––) noda Rf 0.88 + NaOH, (––) noda Rf
0.88 + AlCl3, dan (––) noda Rf 0.88 + AlCl3 + HCl (b).
6
Penambahan larutan NaOH menggeser puncak serapan di 311 nm ke 348
nm. Sementara penambahan AlCl3 menggeser puncak serapan di 273 dan 311 nm
berturut-turut ke 297 dan 353 nm secara takdapat balik (Gambar 4b). Pengamatan
ini sejalan dengan spektrum asam dan basa konjugat 2’-hidroksiasetofenon yang
dilaporkan dalam Ngoy et al. (2012). Berdasarkan pengamatan tersebut serta
panduan uji pereaksi geser dalam Markham (1982), noda di Rf 0.88 disimpulkan
memiliki gugus fenol yang berposisi ortho terhadap gugus karbonil. Rekristalisasi
produk kasar dari pelarut heksana menghasilkan kristal jarum berwarna putih
(rendemen 12.82%, TL 100-102 °C, Gambar 5) yang setelah diuji KLT
menunjukkan noda tunggal di Rf 0.88.
a
Gambar 5
b
Rekristalisasi
produk
kasar
sintesis
4’-Benziloksi-2’hidroksiasetofenon dari pelarut heksana (a); Kristal murni 4’Benziloksi-2’-hidroksi-asetofenon (b).
Spektrum NMR 1H kristal produk utama murni (Lampiran 2) sesuai dengan
spektrum NMR 1H 4’-benziloksi-2’-hidroksiasetofenon yang dilaporkan oleh
Gonzales et al (2009). Geseran kimia pada 5.09 dan 12.73 ppm berturut-turut
dimiliki oleh 2 proton benzilik (–O–CH2–Ph) dan 1 proton fenol (HO-Ph). Data
ini menunjukkan bahwa salah satu gugus OH pada 2’,4’-dihidroksiasetofenon
telah terkonversi menjadi gugus benzil eter. Jika data 1H NMR ini dihubungkan
dengan data uji pereaksi geser pada spektrum UV-vis noda Rf 0.88 (Gambar 4b),
maka gugus OH yang terkonversi tersebut adalah OH no. 4’. Sejalan dengan
spektrum protonnya, spektrum 13C NMR produk utama murni (Lampiran 3)
menunjukkan kecocokan yang tinggi dengan hasil prediksi perangkat lunak
ChemDraw Ultra 12.0.
Percobaan awal proteksi 2’,4’-dihidroksiasetofenon mengadaptasi prosedur
dari Tsukayama et al. (1989) kurang berhasil pada tahap kristalisasi produk
utamanya. Tahap tersebut, yang merupakan hidrolisis pelarut HMPA dalam
suasana asam, tidak dapat membebaskan produk
4’-benziloksi-2’hidroksiasetofenon dengan maksimal sehingga rendemen yang didapatkan selalu
kurang dari 5%. Tsukayama et al. (1989) menggunakan prosedur tersebut untuk
menyintesis 2’,4’-dibenziloksi-6’-hidroksiasetofenon. Perbedaan profil kelarutan
produk utama dalam air dan dosis bahan awal yang lebih rendah dapat menjadi
penyebab utama perbedaan rendemen yang didapat oleh peneliti ini, yaitu 80%.
Perbaikan prosedur adalah dengan mengadaptasi percobaan Gonzales et al.
(2009). Meskipun rendemen masih rendah (12.82%), prosedur ini lebih mudah
dan sederhana. Gonzales et al. (2009) hanya melaporkan tahap pemurnian produk
dengan partisi antara H2O dan etil asetat (rendemen 81%, minyak jernih). Dalam
percobaan ini, tahap tersebut tidak dapat memisahkan produk utama dan samping.
7
Oleh karena itu, tahap ekstraksi asam-basa dilakukan pada fraksi etil asetat.
Larutan NaOH encer sebagai pengekstrak awalnya diharapkan dapat melarutkan
seluruh produk utama yang masih mengandung gugus OH aromatik di C-2’, yang
bersifat asam lemah, sementara produk samping (2’,4’-dibenziloksiasetofenon)
yang tidak memiliki gugus OH aromatik tetap terlarut dalam etil asetat. Akan
tetapi, tahap ekstraksi asam-basa tersebut masih menyisakan sedikit produk
samping sehingga dilakukan langkah rekristalisasi produk dari pelarut heksana
seperti yang dilakukan oleh Clemens et al. (1996) ketika menyintesis 4’benziloksi-2’-hidroksi-asetofenon melalui refluks dalam 2-butanon-DMSO (4:1)
selama 15 jam. Clemens et al. (1996) melaporkan hasil berupa padatan putih
kecokelatan sebanyak 55.7% (TL 143–144.5°C). Rendemen dapat ditingkatkan
dengan langsung merekristalisasi minyak jernih yang didapat dari akhir reaksi
utama dengan pelarut heksana. Faktor lain yang dapat meningkatkan rendemen
adalah dengan memperbanyak dosis bahan dan reaktan yang digunakan sesuai
dengan prosedur rujukan.
Produk Sintesis 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida
KLT campuran reaksi dengan eluen heksana-etil asetat (6:2) menunjukkan
sebuah noda mayor di Rf 0.6 dan beberapa noda minor yang berpendar di 254 dan
366 nm (Gambar 6). Rekristalisasi produk kasar dengan heksana menghasilkan
kristal putih berbentuk jarum halus (rendemen 48%) dengan noda KLT tunggal di
Rf 0.6 (Gambar 6b). Spektrum NMR 1H dan 13C kristal murni tersebut (Lampiran
4 dan 5) cocok dengan spektrum NMR 3,4,5-tribenziloksibenzaldehida yang
dilaporkan oleh Mills et al. (2008).
a
Gambar 6
b
Pola noda KLT produk kasar (eluen: heksana-etil asetat [6:2]) (a),
dan kristal murni 3,4,5-Tribenziloksibenzaldehida (b).
Keberhasilan proteksi ketiga gugus OH 3,4,5-trihidroksibenzaldehida
ditunjukkan dengan geseran proton di 5.16 ppm yang diakibatkan oleh 6 buah
proton benzilik (3× –O–CH2–Ph). Geseran kimia proton benzilik tersebut lebih ke
medan bawah daripada geseran proton benzilik biasa (2.3–2.7 ppm menurut Pavia
et al. 2001) karena pengaruh tarikan elektron dari atom oksigen yang
menyebabkan efek deshielding pada proton-proton tersebut. Dua multiplet di
daerah aromatik (7.25–7.43 ppm) dihasilkan oleh 15 proton aromatik dari gugus
proteksi. Gugus aldehida dipastikan keberadaannya oleh sinyal di 9.80 ppm (s)
8
khas proton aldehida yang melekat pada karbon karbonil 191.0 ppm.
Kearomatikan benzaldehida dikonfirmasi oleh sinyal singlet di 7.18 ppm yang
menunjukkan proton gugus fenil dari benzaldehida yang simetris.
Penggunaan K2CO3 sebagai basa untuk tahap ini tidak memuaskan
(rendemen