wORKSHOP HAYATI KIMIA UGM-2010, isolasi senyawa bahan alam.

SRI ATUN
JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA, FMIPA,
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2010

Kimia Organik Bahan Alam ?

Makhluk Hidup/ Organisme
(Hewan; Tumbuhan, Mikrorganisme yang hidup di
darat, laut, dan udara )
Proses metabolisme

Metabolit Primer

Metabolit Sekunder

(Karbohidrat; lemak, protein, asam
nukleat), merupakan molekul
dengan BM tinggi, struktur sama
utk setiap organisme, dan
digunakan sbg penghasil energi/

kelangsungan hidup organisme

(golongan senyawa dengan struktur
bervariasi dan khas untuk setiap
organisme, BM relatif kecil, ditemukan
dalam jumlah minor, berfungsi untuk
pertahanan diri organisme, melawan
penyakit, pertumbuhan, atau hormon

Banyak dipelajari di
bidang Biokimia

Bidang Kimia organik bahan
alam

Peran Ekologis senyawa bahan alam:

Melindungi tumbuhan dari serangan herbivora
dan infeksi mikroba
Penarik serangga atau hewan penyerbuk dan

penebar biji
Agen alelopati yg berperan dlm kompetisi antar
spesies tumbuhan.

EKSPLORASI SENYAWA KIMIA ORGANIK BAHAN ALAM

Tumbuhan transgenik

Penentuan
struktur

Spektroskopi

Bioteknologi

Bahan tumbuhan
(daun; bunga, akar,
kulit batang)

Proses isolasi

Senyawa murni

Modifikasi
struktur

Bioassay
Kultur jaringan
Modifikasi Prekursor
Senyawa Baru

(antioksidan; antikanker;
antimalaria; antihepatotoksik;
anti-HIV, dll

Beberapa penemuan obat dari senyawa alam
H3C
CH3
H3C
O

O

O

OH

CH3

O

H3C
O

O

NH

O

H

O

O
O

OH

H

O

O

NH

OH

H

O

O

CH3

O

O

O

O

O

OH

H

O

CH3

O

O

O

Taxol (Taxus brevifolia) Obat kanker
HO

Taxotere (derivat taxol) obat kanker

H
O

OH

H
N

H
HO
OH
OH

H

H

OH

Balanokarpol (Hopea) anti-HIV

O

H

S
N

O

CH3
CH3

COOH

Penicillin G (Penicillium notatum) sbg antibiotik
ditemukan th 1928 oleh Alexander fleming

Tahapan penelitian bahan alam
1. Tahap seleksi tumbuhan
• Tumbuhan yang masih jarang diteliti
• Seleksi pendekatan kemotaksonomi (keanekaragaman struktur
senyawa dari kelompok tumbuhan tertentu)
• Seleksi secara etnofarmakologi (penggunaan atas dasar informasi
secara turun-temurun)

2.Tahap isolasi dan pemurnian (sampel sebanyak 5-10 Kg)
3. Elusidasi struktur molekul
•spektroskopi (UV), (IR), ('H NMR; 13C NMR ID dan
2D); ( MS )
4. Uji aktivitas (antioksidan; antikanker, dll)

POTENSI KEKAYAAN ALAM INDONESIA
HUTAN TROPIKA INDONESIA

Temulawak

Pegagan

Kunyit

Meniran

Mengkudu

Pulai

Metode isolasi
senyawa bahan alam ?

CARA PENELITIAN Jaringan tumbuhan (daun, bunga, kulit
batang, akar, dll)
Ekstraksi dengan metanol pada suhu kamar

EKSTRAK

Partisi : Heksan; kloroform; etil
asetat; butanol

Ekstrak hasil partisi (heksan; kloroform; etil asetat; butanol)
Fraksinasi (KVC)

Fraksi A

Fraksi B

Fraksi C

Fraksi D

Pemurnian
Pemisahan & pemurnian

Uji aktivitas
SENYAWA MURNI
S-1, S-2, … dst

SENYAWA
AKTIF

Uji kemurnian, elusidasi
struktur, data spektroskopi
(UV, FT-IR, NMR, MS)

STRUKTUR
MOLEKUL

Ekstraksi

Partisi

Kromatografi gravitasi

Kromatotron (centrifugal chromatography)

Kromatogram Hasil Pemisahan Senyawa Alam Secara Kromatografi
1
4

2

5

3

Uji
kemurnian

Tahap elusidasi struktur

Penggunaan Metode spektroskopi dalam identifikasi struktur molekul
HO

12

OH
10

8

7
1
2
4

OH

Analisis Data 1H NMR satu dimensi dari Resveratrol
R

H

R

R

C
R
OH

C
H

HO

OH

Analisis data spektrum 13C NMR resveratrol
14 karbon (3 karbon oksiaril, 9 karbon metin,
dan 2 karbon kuarterner)

Hasil analisis data spektroskopi dari resveratrol

R

R

HO

12

OH
10

HO

OH

8

7
1

OH

2

H

R
C

R

4

OH

C
H

Resveratrol

IDENTIFIKASI STRUKTUR SECARA SPEKTROSKOPI
HO

HO

HO

OH
H H

H
OH

H

Spektrum
UV dan IR

HO H

OH

H
HO

HO

FAB-MS [M+] 680 (C42H32O9)

Spektrum

HO

13C
HO

HO

OH
H H

H
OH

H
HO H

OH

H

HO

HO

C-aromatik (27)
C-oksiaril (9)
C-alifatik (6)

Spektrum 1H NMR
R

R

R

R
OH

R
R

OH

HO

R
OH

HO

Proton pada C-alifatik

R
HO

R

OH

OH

HO

HO

HO

OH
H H

H
OH

H
HO H

OH

H
HO

HO

Spektru

HMQC H→C satu ikata
H-7b)

HO

HO

HO

OH
H H

H
OH

H

C-7b

HO H

OH

H
HO

HO

Spektrum (1H-1H) COSY NMR

HO

8b

HO

HO

OH
7c

H H

8b

HO H

H
HO

7c

H

HO

OH

H
OH

Spektru

HMBC korelasi H→C / ikata
HO

HO

HO

OH
H H

H
OH

H
HO H

OH

H
HO

HO

Beberapa hasil korelasi dari spektrum NMR dua dimensi
OH

OH
4c

4c
5b

HO

C1

3a

HO

6b

1c

A1
H

2b

9c

A1

H

OH

9a

H

8a

12a

HMBC

HO

5b

A2

14c

H
A1

2b

1a

H

7a

H 7c

H

12a

10c

OH

HO
10a

H
14b

7b

C2

9c

8c

8b

B2

10b

12b

A2
9a

8a

H

HO

HO

NOESY

9a

8a

COSY

OH

1c

HO

H

14b

10c

12c

OH

B2
12b

HO

C1
6b

B1

3a

10b

H

4c

C2

9c

12c

8c

H H 7c
7b 8b

10a

HO
OH

1c

OH

HO

HO

6b

H
7a

12b

A2

OH
14c

1a

OH

10c

B2

10b

C1

B1

HO

12c

2b

14b

7b

10a

C2

H

8b

H

12a

8c

7c

H

7a

HO

H

5b

3a

14c

B1
1a

HO

OH

HO

OH

Tabel 1. Beberapa Spesies Tumbuhan Famili Dipterocarpaceae dan Kandungan Kimianya
Nama spesies

Asal
tumbuhan

Peneliti

Senyawa kimia yang ditemukan

V. rassak

Bogor,
Indonesia

Tanaka
(2000a)

(-)-ε-viniferin (13), vatikanol C (19); vatikanol G (20); vatikasid D (21); vatikanol A (22);
vatikanol B (24); vatikanol D (31); vatikanol H (34); vatikanol I (35); vatikanol J (36)

V. oblongifolia

Kaliman- Zgoda-Pols hopeafenol A (27); isohopeafenol A (28)
tan
(2002)

V. Pauciflo
ra

Bogor,
Indonesia

Sri Atun
(2004)

siringaresinol (12), (-)-ε-viniferin (13), (-)-ampelopsin F (14); stenofilol B (20); vatikanol G
(20); vatikanol B (24); diptoindonesin C (35); diptoindonesin D (36); diptoindonesin E (37)

V. Umbona
ta

Sri Atun
(2004)

(-)-ε-viniferin (13); (-)-ampelopsin F (14); stenofilol B (20); vatikanol G (20); vatikanol B
(24); laevifonol (15); (-)-hopeafenol (25)

A. margina
ta

Yogyakar
ta,
Indonesia
Bogor,
Indonesia

bergenin (11), (-)-ε-viniferin (13), (-)-ampelopsin A (16), vatikanol B (24), (-)-hopeafenol
(25), dan hopeafenol glukosida (26)

D.
grandiflorius

Bogor,
Indonesia

Sri Atun
(2004;
2008)
Sri Atun,
(2004)

H. sangal

Bogor,
Indonesia
Banten,
Indonesia

Sri Atun,
(2004)
Sri Atun,
(2006)

(-)-ampelopsin A (16), vatikanol B (24), dan (-)-hopeafenol (25)

Banten,
Indonesia
Banten,
Indonesia

Sri Atun,
(2006)
Sri Atun,
(2005)

H.
mengarawan
H. odorata
H. nigra

bergenin (11), (-)-ampelopsin A (16), (-)-α-viniferin (23), dan (-)-hopeafenol (25).

Balanokarpol (17); heimiol A (18); vatikanol G (20); dan vatikanol B (24)

Balanokarpol (17); ampelopsin H (29); hemlesyanol C (30); dan hopeafenol (25)
Vatikanol G (20)

Keanekaragaman struktur molekul senyawa hasil isolasi dari beberapa spesies famili
Dipterocarpaceae

H
O

HO

OH

HO

H

HO

H

OH

H
H

HO

HO O
H

HO

O

H

OH

H

H

H

Laevifonol

(-)-Ampelopsin F

HO

H
HH
OH

Stenofilol B

OH

HO

H HO
H

O

HO

HO

OH

OH

HO
OH

H

H
O

HO

H

HO

H

HO
H
HO

H

O
O

OH
H

OH

(-)-Ampelopsin A

OH
HO

HO

HO

OH

(-)-ε-Viniferin

OH

O OH

HO

HH

OH

O

H

OH

OH

HO

HO

O

H

HH

OH

OH
Vatikanol G

H
H

HO H

HO
(-)-α-Viniferin

HO

H HO

OH
OH

OH

Tetramer resveratrol
OH
HO HO
HO
HH

OH

HO

O
OH

H

H
H
HH

H

HO

OH

HO

O

HO

HO
OH

H

H

H

OH

HO

H
H
HO

OH

OH

OH
O
H

(-)-hopeafenol

Vatikanol B

(H. sangal, H. odorata, H. parviflora,
H. utilis, H. bancana

(H. sangal, H. utilis)
HO

HO

HO

OH

O

OH

H

O

H

H
H

OH

OH H

HO

H HO

HO

OH

Dibalanokarpol

(H. malibato)

HO

H

HO

HO

Keanekaragaman struktur molekul senyawa hasil isolasi genus Vatica
OH

OH
HO

OH
HO

H
O

HO
HO

H
H H

HO

HO

OH
OH
H

HH

H

HO

H
H

HO

H

OH

HO

H

OH

HH

HO

H

RO

OH

OH

H

HO

OH
H

HO

H

OH

H

H
HH

HH

OH
HO

H

HO

O
H

HO

(-)-Hopeafenol

O

HO

OH
H
HO

OH

H

HO

OH

Vatikanol B

OH

HO

R = H, Diptoindonesin C

OH

HO
H

OH

OH

OH

HO HO

O

H
H

H

Diptoindonesin E

H

HH

OH

O

O

OH

HO

O H

OH
OH

HO

HO
H

HO
HO

H
H H

OH

H

O

HO

OH

R = glu, Diptoindonesin D

OH
OH

HO
HO

OH
OH

Saran
Biogenesis
Senyawasenyawa Hasil
isolasi

HH

R

H
H

H

HH

H
H

H

OH

OH

H

HO
OH

13

OH

H

H O

OH

HO

OH

OH

OH
HO

HO
O
glu

H

OH
R

H

OH

H

OH

10

OH

OH

H

H

HO

R
H H

HO

HO

O

H
H H

OH

HO

HO

H
H

OH

HO

H
H

OH

12

HH
OH

OH

HO HO
OH

HO

OH

O

4

HO

O

HO

9

HO

H
H

O

O

HO
HO

OH

H

H
H

H

HO

OH

HO

HO

HO

OH

OH
OH
OH
H

HO
H

HO

O
OH
OH

H

OH
OH

HO

HO

H

OH

6

H
O

OH

HH

HO
OH

O

OH

H

3

HO O

OH

7
HO

HO
HO
H

HO

O

HO

OH

HH

H
H

H

OH

5

OH

HO
OH

H

H

HO

H
OH

HO

14

H

OH

O H

HO

OH

HO

OH
OH

resveratrol

HO

HO

11

OH
HH

COOH
NH2

HOH

COOH
HO

H

HO

Karbohidrat

8
OCH3

O

O
H

H

OH

H3CO
OH H O

1

OH
H
OH

HO

O
HO

H

H

H3CO
OH
CH2OH

HO
H3CO

OH

O

2

OCH3

Bioaktivitas senyawa kimia pada tumbuhan Dipterocarpaceae (meranti)

H
OH

OH

OH

Resveratrol

ε –viniferin

antikanker

antibakteri

H

HO
HO

(-)-ampelopsin A

H

OH
H
OH H

HO

OH

O

OH

Malibatol A

malibatol B
sitotoksik

O

H
OH

HO

H

HO

H

HO

O
OH

H
H

OH H

H HO

OH

HO

OH

HO
HO

H

H

H
HO

OH

OH
H H

OH

sitotoksik

OH

H

OH
H H

HO

HO

O

HO
OH

OH

OH

HO

HO

HH

OH

HO

O

OH

HO

OH

HO

O

HO

HO

HO

OH

H

H
HO

O

HO

O

HO

H

HO

OH

OH

H
H
HO

OH

(-)-balanokarpol

Dibalanokarpol

(-)-hopeafenol

Anti HIV

Anti-HIV

(sitotoksik)

OH

OH

HASIL ISOLASI SENYAWA DARI KULIT BATANG MELINJO (Gnetum gnemon)
(HB-2006-2007)
OH

2
HOOC

1
OH

3

4

6

OH

HO

5
O

12

HO

12

OH

O
9'
8'

10
7'

8

1'

4'
OCH3

3,4-dimetoksiklorogenat

10
8

7
1

6'

2'

H3CO

OH

7
1

2
H

2

4

4

OH

OH

Resveratrol

OCH3

Rampotigenetin

EKSPLORASI SENYAWA ANTIVIRAL (KERJASAMA INTERNASIONAL 2010)
Tiga senyawa flavanon hasil isolasi dari kunci pepet (Kaempferia rotunda)
3'
3'

2'

OH

2'

4'

4'
1

9
H3CO

7
6

5

2
3

4

7
6

O

EK

10

8

6'

OH

’-hidroksi,8-metoksi-flavanon)

OH

2'
4'
1
10

8
7

6

1'

O

HO

5

5'
2

4

6'

3

O

EK

5

5'
2

4

6'

3

O

EK2 (6- hidroksi, 8-metoksi-flavanon)
3'

9

1'

O

H3CO

5'

10

8

9

1'

O

1

’, 8-dihidroksi-flavanon)

3'

OH

2'
4'
1

9
10

8
7
6

1'

O

H3CO

5

5'
2

4

6'

3

O

Gambar 4. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam aseton-d6) EK1

3'
2'
4'
1

9

O

H3CO

10

8
7
6
OH

1'

5

5'
2

4

6'

3

O

Gambar 5. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam CDCl3) EK2

3'

OH

2'
4'
1

9
HO

10

8
7

6

1'

O

5

5'
2

4

6'

3

O

Gambar 6. Spektrum 1H NMR (a) dan 13C NMR (500 MHz dalam aseton-d6) EK3

EKSPLORASI SENYAWA ANTIMALARIA DARI KULIT BATANG PULAI
(STRANAS-2010)
H
H
C
30
H3C

29

20
21
19

H

22

18

12
11

25
CH3
1

3

16

14

8

5

7

4

H
15

10

HO
H3C
24

26 CH3
9

2

17

13

27CH3

6
H

CH3
23

asam betulinat

COOH
28

EKSPLORASI SENYAWA ANTIKANKER DARI TEMU IRENG (Curcuma aeroginosa)
(Penelitian Kerjasama UNY-University Of Malaya – 2010)

OH

OH

14
CH3

1

9

2

10

3

5

4

15

2

8
7

H3C

13

6

15

1

4
3

10

O

6

CH3

12 CH3

Seskuiterpen lakton
(kemungkinan senyawa baru)

9

5

O

8
7

12
CH3

11

11

O
H3C

14 CH3

O

OH

H3C 13

Kurkumenon

Kendala Pengembangan Potensi
Senyawa Kimia dari Tumbuhan
• SARANA LABORATORIUM
• PEMBIAYAAN (DANA RESEARCH)
• SDM

KERJASAMA RESEACRH