TERPENOID (KIMIA BAHAN ALAM)

MAKALAH

KIMIA BAHAN ALAM

TERPENOID

DISUSUN OLEH :

SUMIATI (E1M 013 054)

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MATARAM

2016

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas makalah tentang “Terpenoid” ini dengan baik, lancar, dan tepat waktunya.

Ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kami ucapkan kepada Dosen pengajar Kimia Bahan Alam di program studi pendidikan kimia yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan makalah ini, serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan  makalah ini. Makalah ini disusun dengan harapan dapat bermanfaat bagi kita semua.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih terdapat kekurangan – kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca sangat kami harapkan agar makalah yang kami susun selanjutnya akan lebih baik.

Mataram, Maret  2016

Penulis

 DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i

KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii

DAFTAR ISI  ........................................................................................................ iii

BAB 1   PENDAHULUAN 

A.      Latar Belakanng................................................................................. 1

B.      Rumusan Masalah ............................................................................. 1

C.      Tujuan................................................................................................. 1

BAB II   PEMBAHASAN

A.      Definisi Umum Terpenoid................................................................. 2 

B.      Ciri Umun dan Tatanama Terpenoid.......................................... ....... 2

C.      Reasksi Kimia pada Terpenoid.......................................................... 5

D.      Biogenesis Senyawa Terpenoid......................................................... 8

E.      Isolasi Terpenoid dari Suatu Spesies................................................. 9

F.       Manfaat Terpenoid..................................................................... ..... 10

BAB III  PENUTUP

A.  Kesimpulan....................................................................................... 12

B.  Saran................................................................................................. 12

DAFTAR PUSTAKA

 

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Hewan dan tumbuhan menghasilkan berbagai macam zat kimia. Kebanyakan zat tersebut terbentuk dari kerangka karbon yang dapat diklasifikasikan ke dalam metabolit primer dan metabolit sekunder. Metabolit primer merupakan zat yang dihasilkan oleh suatu organisme sebagai komponen dasar untuk proses kehidupannya misalnya protein, asam nukleat, polisakarida, dan sebagainya. Berbeda dengan metabolit sekunder seperti alkaloid, terpenoid, dan poliketida, yang tidak secara langsung dibutuhkan dalam mempertahankan hidupnya namun sangat berguna. Seringkali metabolit sekunder ini disebut juga dengan bahan alam.

Karoten, adalah salah satu jenis pigmen oranye terpenoid yang terkandung dalam wortel. Zai ini diketahui sebagai sumber vitamin A yang sangat berguna bagi pengelihatan. Karoten hanyalah salah satu jenis dari ribuan terpenoid yang sangat berguna bagi hewan, tumbuhan, dan manusia. Sekarang ini, sangat banyak orang melakukan isolasi dan identifikasi senyawa terpenoid dari berbagai jenis spesies karena sangat bermanfaat dalam kehidupan. Oleh  karena itu sangat menarik dan penting untuk mempelajari lebih lanjut mengenai terpenoid.

B.      Rumusan Masalah

1.   Bagaimanakah definisi umum senyawa terpenoid ?

2.   Bagaimana ciri umum dan tata nama dari senyawa terpenoid?

3.   Reaksi apa saja yang dapat terjadi pada senyawa terpenoid?

4.   Bagaimana  proses biosintesis pada senyawa terpenoid?

5.   Bagaimana cara isolasi senyawa terpenoid dari suatu spesies?

6.   Bagaimana peran dan manfaat senyawa terpenoid dalam kehidupan?

C.      Tujuan

1.     Untuk mengetahui dan memahami definisi umum senyawa terpenoid,

2.     Untuk mengetahui dan memahami ciri umum dan tata nama dari senyawa terpenoid.

3.     Untuk mengetahui dan memahami reaksi yang dapat terjadi pada senyawa terpenoid.

4.     Untuk mengetahui dan memahami proses biosintesis pada senyawa terpenoid.

5.     Untuk mengetahui dan memahami cara isolasi senyawa terpenoid dari suatu spesies.

6.     Untuk mengetahui dan memahami peran dan manfaat senyawa terpenoid dalam kehidupan.

BAB II

                                                              PEMBAHASAN         

A.      Definisi Umum Terpenoid

Terpenoid merupakan salah satu jenis metabolit sekunder, dengan kerangka karbon yang terdiri dari dua atau lebih unit C5 yang disebut unit isoprena (Sjamsul, 1986:3). Oleh karena itu terpenoid disebut juga isoprenoid. Pada definisi yang lebih modern, terpenoid merupakan hidrokarbon dari tanaman dengan rumus umum (C₅H₈)n, termasuk juga derivat lainnya yang teroksigenasi, terhidrogenasi, dan terdehidrogenasi.

Gambar 2.1 Unit isopren (2-metilbuta-1,3-diena)

Contoh senyawa terpenoid:

                                                                            

a.myrcene (minyak bayberry)        b.menthol(minyak peppermint)         c. Menthene

Gambar 2.2 contoh senyawa terpenoid

B.      Ciri Umum Terpenoid dan Tata Nama (Nomenclature)

1.   Ciri ciri umum terpenoid

a.      Sifat Fisika:

Kebanyakan terpenoid tidak berwarna, cairan harum sehingga sering disebut minyak atsiri (essential oil), massa jenisnya lebih ringan daripada air,  mudah menguap (volatil). Hanya sangat sedikit dalam bentuk padat (solid) misalnya camphor. Semua terpenoid larut dalam pelarut organik dan biasanya tidak larut dalam air. Hampir semua terpenoid adalah optik aktif.

b.     Sifat Kimia:

1)     Terpenoid dapat berupa rantai terbuka atau siklis tidak jenuh, memiliki satu atau lebih ikatan rangkap. Sehingga terpenoid dapat mengalami reaksi adisi  dengan hidrogen, halogen, asam, dan lainnya. Beberapa produk dari reaksi adisi ini memiliki sifat antiseptik.

2)     Terpenoid mengalami polimerasi dan dehidrogenasi.

3)     Terpenoid mudah teroksidasi oleh hampir semua oksidator. Pada dekomposisi termal, hampir semua terpenoid membentuk isoprena sebagai produk.

2.   Tata nama (nomenclature)

Terpenoid diklasifikasikan kedalam beberapa kelompok dan sub kelompok. Penggolongan ini didasarkan pada beberapa hal, seperti:

a.    Struktur kerangka atom C  atau isoprena

Prinsip dasar ini dikenal dengan istilah “isoprene rule”  yang dijelaskan oleh Wallach (1887), yang menyatakan bahwa isoprena sebagai penyusun dasar dari terpenoid. Sehingga klasifikasi ini didasarkan pada  jumlah unit isoprena yang menyusun terpenoid tersebut.

	Rumus umum (C5n)

 

Jenis Terpenoid	Jumlah unit isoprena	Jumlah atom C
Hemiterpenoid	1	5
Monoterpenoid	2	10
Seskuiterpenoid	3	15
Diterpenoid	4	20
Sesterpenoid	5	25
Triterpenoid	6	30
Tetraterpenoid	8	40
Politerpenoid	>8	>40

Tabel 2.1

Struktur unit isoprena dibagi menjadi bagian kepala (head) dan ekor (tail)

  

                                             Gambar 2.3 struktur terpenoid      

Dari struktur  tersebut  maka ikatan antar unit isoprena dapat mungkin terjadi antara :Ekor dan kepala, Ekor dan ekor, Ekor dan bagian tengah, dan Siklisasi. Namun demikian, sejauh ini penggabungan yang lazim terjadi antar “Kepala dan Ekor”.

Gambar 2.4 prinsip pembentukan ikatan “kepala-ekor” pada geraniol

Gambar 2.5 pembentukan ikatan “kepala-ekor” pada geraniol

Setelah kerangka dasar (C_5n ) terbentuk, rantai terpenoid tersebut dapat memperoleh gugus tambahan seperti oksogen atau berbagai jenis heteroatom lainnya. Selain mendapat gugus tambahan, kerangka terpenoid dapat membentuk siklis ( siklisasi)

b.   Klasifikasi selanjutnya didasarkan pada jenis rantai karbonya, apakah terbuka, tertutup, memiliki dua atau lebih cincin:

a.      Terpenoid asiklik: Terpenoid dengan rantai terbuka

Contoh: prenol (suatu hemiterpenoid) dan citral (monoterpenoid), dll

                             

Gambar 2.6 contoh terpenoid asiklik

b.     Terpeoid monosiklik: Terpenoid yang memiliki 1 rantai cincin

c.      Terpenoid bisiklik: Terpenoid yang memiliki 2 rantai cincin

d.     Terpenoid trisiklik: Terpenoid yang memiliki 3 rantai cincin

e.      Terpenoid tetrasiklik: Terpenoid yang memiliki 4 rantai cincin

Contoh berbagai terpenoid sikik:

Gambar 2.7 contoh terpenoid siklik

Tata nama senyawa terpenoid secara individu menggunakan sistem tatanama IUPAC atau CAS (Chemical Abstracts Service system). Berikut ini contoh nama tata nama dengan IUPAC dan CAS.

(a)

(b)

Gambar 2.8 (a) sistem IUPAC dan (b) CAS

 Namun demikian penggunaan nama trivial lebih sering digunakan untuk beberapa senyawa. Nama trivial sering dikaitkan dengan sumber alami dimana senyawa tersebut diperoleh atau sifatnya, misalnya saja:

1)  Menthol yang bersumber dari “peppermint” dan mengandung gugus OH, maka diberikan nama menthol

2)  Camphor, dijumpai pada kayu camphor laurel (Cinnamomum camphora)

3)  Limonene, karena baunya seperti jeruk sehingga diberi nama dari jeruk lemon, dan lainnya.

C.      Reaksi pada Terpenoid

Reaksi-reaksi yang dapat terjadi pada senyawa terpenoid:

1.     Reaksi adisi

Limonene dapat diadisi oleh “asam trifluoro asetat” dalam reaksi adisi Markovnikov, menghasilkan senyawa antara trifluoro asetat  yang sangat mudah dihidrolisa  dengan NaOH menjadi α-terpineol (76%).

Gambar 2.9 reaksi adisi limonene

2.     Reaksi dehidrasi

Reaks dehidrasi merupakan terlepasnya molekul air pada suatu terpenoid dengan pereaksi tertentu. Misalnya, menthol dengan mudah didehidrasi untuk menghasilkan 3-menthene melalui reaksi dengan asam sulfat 2%.

Gambar 2.10 reaksi dehidrasi menthol

3.     Reaksi oksidasi

Terpenoid mudah teroksidasi oleh hampir semua oksidator. Misalnya pada Menthol yang dapat bereaksi dengan berbagai reaktan seperti halnya alkohol sekunder. Oksidasi menthol dapat berlanjut dengan terbukanya rantai siklis pada kondisi tertentu.

Gambar 2.11 reaksi oksidasi menthol

4.     Reaksi reduksi

Carvone merupakan sebuah monoterpenoid siklik dengan 3 ikatan rangkap yang mungkin dapat direduksi, hasil tergantung dari pereaksi dan kondisi yang digunakan. Berikut ini skema reaksi reduksi pada carvone:

Gambar 2.12 reaksi reduksi carvone

5.     Reaksi Substitusi

Salah satu reaksi ini adalah halogenasi pada camphor, dimana gugus karbonil pada camphor akan mengarahkan gugus Br untuk mensubstitusikan salah satu hidrogen α sehingga hidrogen akan terikat pada atom no C no 2. Apabila senyawa bromo ini direaksikan dengan asam sulfat maka sisa satu hidrogen α akan disubstitusi oleh gugus –SO₃H

Gambar 2.13 reaksi substitusi pada camphor

D.      Biosintesis Terpenoid

Biosintesis terpenoid pada tumbuhan mengikuti  jalur asam asetat mevalonat. Asam asetat  diaktifkan dengan koenzin A membentuk asetilCoA dan melakukan reaksi kondensasi dengan asetilCoA yang lain sehingga terbentuk asetoasetilCoA. AsetoasteilCoA yang terbentuk juga berkondensasi dengan unit asetilCoA yang lain, sehingga terbentuk tiga unit gabungan asetilCoA yang selanjutnya diprotonasi membentuk asam mevalonat. Adanya pirofosfat pada asam mevalonat  dapat terjadi pelepasan komponen CO₂ (dekarboksilasi) dan pelepasan OPP membentuk isopentenil pirofosfat (IPP) dengan isomernya dimetilalil pirofosfat (DMAPP) (Sjamsul, 1986:7; Dewick, 2009:40&188). Berikut ini gambar reaksi biosintesis terpenoid.

 Gambar 2.14 garis besar pembentukan IPP dan DMAPP

Selanjutnya antara IPP dan DMAPP terjadi reaksi adisi membentuk geranil pirofosfat (C10). Geranil pirofosat juga mengalami reaksi adisi dengan satu unit IPP membentuk farnesil pirofosfat (C15). Farenil pirofosfat juga mengalami reaksi adisi dengan satu unit IPP membentuk geranil-geranil pirofosfat (Sjamsul, 1986:8; Dewick, 2009:188).

Gambar 2.14 garis besar biosintesis terpenoid dari IPP dan DMAPP

E.       Isolasi Dari Suatu Spesies

1.       Isolasi pada terpenoid pada dasarnya terdiri dari 2 step:

a.    Isolasi minyak atsiri (sumber terpenoid) dari bagian suatu spesies

Terdapat 4 metode pada ekstraksi minyak atsiri (essential oil), antara lain:

·       Metode ekspresi (expression method)

Cara ekstraksi minyak atau lemak yang berasal dari biji-bijian atau suatu bahan alam yang memiliki kandungan minyak atau lemak dalam jumlah besar (Markopala, 2010).

·       Metode distilasi uap (Steam distillation method)

·       Ekstraksi dengan  pelarut volatil.

·       Adsorpsi pada lemak murni ( Adsorption in purified fats)

Metode yang paling sering digunakan adalah metode distilasi uap. Pada metode ini material tanaman didistilasi dengan uap panas untuk memperoleh minyak atsiri dalam bentuk distilat, yang selanjutnya diekstraksi dengan pelarut organik volatil murni. Jika senyawa yang diisolasi kemungkinan mudah terdekomposisi selama proses distilasi, maka dapat diekstraksi dengan eter pada suhu  50⁰C.

2.       Pemisahan senyawa terpenoid dari minyak atsiri

Sejumlah terpenoid yang terdapat pada minyak atsiri diperoleh dengan ekstraksi menggunakan pelarut organik (solvent extraction). Metode fisik dan kimia tertentu dapat digunakan untuk memisahkan terpenoid dari minyak atsiri. Sekarang ini kebanyakan isolasi dan pemisahan terpenoid menggunakan berbagai teknik kromatograpi.

Misalnya, isolasi senyawa terpenoid yang aktif antibakteri pada Herba Meniran (Phyllanthus niruri Linn) (Gunawan dan Sutrisnayanti, 2008:31-39). Dalam penelitian Gunawan dan Sutrisnayanti, Isolasi senyawa terpenoid aktif pada Herba Meniran (Phyllantus niruri Linn) dilakukan dengan teknik ekstraksi yaitu:

1)   Maserasi (ekstraksi dingin) dengan pelarut alkohol

Seberat 1000 g serbuk kering herba meniran dimaserasi menggunakan pelarut metanol. Ekstrak metanol dipekatkan lalu dihidrolisis dalam 100 mL HCl 4 M.

Hasil hidrolisis diekstraksi dengan 5x50 mL n-heksana. Ekstrak n-heksana dipekatkan lalu disabunkan dalam 10 mL KOH 10%, kemudian dikentalkan.

2)   Sokletasi dengan pelarut n-heksana

Seberat 1000 g serbuk kering herba meniran disokletasi dengan 5 L pelarut n-heksana. Ekstrak n-heksana dipekatkan lalu disabunkan dalam 50 mL KOH 10%. Dan terkahir ekstrak dikentalkan

Untuk mengetahui adanya kandungan senyawa terpenoid aktif, hasil ekstrak diuji fitokimia dan aktivitas antibakteri (dalam kasus ini Eschericia coli dan Staphyloccocus aureus) menggunakan pereaksi  Lieberman-Buchard. Hasil maserasi dan sokletasi menunjukkan bahwa kedua ekstrak tersebut positif mengandung senyawa terpenoid. Hasil uji aktivitas tersebut menunjukkan hasil bahwa akivitas antibakteri pada ektstrak dengan metode sokletasi lebih tinggi dibandingkan maserasi.

Selanjutnya, Ekstrak n-heksana hasil sokletasi dimurnikan dengan menggunakan kromatografi kolom dan didentifikasi dengan kromatografi gas-spektroskopi massa. Berdasarkan data Kromatografi gas- spektoskopi massa meunjukkan kemungkinan hasil sokletasi mengandung duah buah senyawa yaitu phytadiene [M⁺] 278  dan 1,2-seco-cladiellan m/z 335 [M⁺-H].

F.       Manfaat Terpenoid

Pemanfaatan berbagai senyawa terpenoid sangat luas, secara umum dapat dikategorikan dalam beberapa bagian, seperti:

1.     Berperan penting bagi spesies penghasil terpenoid itu sendiri, misalnya

Gibberelin pada tanaman berfungsi :

a.      Merangsang pertumbuhan batang

b.     Menginduksi pemecahan mitosis dalam daun beberapa tumbuhan

c.      Mempercepat perkecambahan biji atau benih

d.     Merangsang benih yang dorman untuk berkecambah

Secara gari besar ada tiga fungsi utama metabolit sekunder (termasuk terpenoid) yang diproduksi tumbuhan

a.      Melindungi tumbuhan dari serangan herbivora dan infeksi mikroba

b.     Penarik serangga atau  hewan penyerbuk dan penebar biji

c.      Agen alelopati yang berperan dalam kompetisi antar spesies tumbuhan

2.     Industri

a.      Karena hampir semua terpenoid harum dan memiliki bau yang khas dan menyenangkan, maka banyak digunakan dalam parfum, kosmetik, pewangi, misalnya bisabolol/levomenol.

b.     Menthol dijadikan sebagai aditif pada berbagai makanan dan minuman, odol, obat kumur, dll.

c.      Sebagai pestisida alami misalnya pada farnesol

d.     Kembang api (Camphor), obat nyamuk (geraniol).

3.     Kesehatan (Pharmakologi)

a.      Berbagai terpenoid dapat digunakan sebagai obat, misalnya menthol sebagai anastesi lokal, topikal analgesik (mengurangi rasa sakit, kram, dan sakit kepala), mengobati iritasi pada tenggorokan, obat pilek, obat luka bakar.

b.     Sebagai antiseptik karena bersifat aktif terhadap bakteri dan jamur.

c.      Mengurangi “gastrointestinal spasm” dan efektif terhadap insomia

d.     Anti Inflammatory

 

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

1.       Kesimpulan

a.      Terpenoid merupakan senyawa metabolit sekunder yang tersusun atas 2 atau lebih unit C5 (isoprena)

b.     Secara umum sifat terpenoid tidak berwarna, cairan harum, massa jenisnya lebih ringan daripada air,  mudah menguap (volatil). Semua terpenoid larut dalam pelarut organik dan biasanya tidak larut dalam air. Hampir semua terpenoid adalah optik aktif. Tata nama terpenoid dapat berupa sistem IUPAC dan CAS serta nama trivial sedangkan penggolongannya didasarkan pada jumlah unit C5 dan jenis rantai.

c.      Senyawa terpenoid dapat mengalami berbagai reaksi seperti oksidasi, reduksi, dehidrasi, adisi, dan substitusi.

d.     Biosintesis terpenoid melalui jalur asam mevalonat dengan menghasilkan IPP dan DMAPP debagai dasar pembentuk terpenoid.

e.      Isolasi senyawa terpenoid dari suatu spesies melaui dua tahap: isolasi minyak atsiri dari suatu spesies dan pemisahan terpenoid dari minyak atsiri.

f.      Senyawa terpenoid dimanfaatkan secara meluas dalam berbagai bidang seperti industri, kesehatan, serta berperan bagi spesies penghasil terpenoid itu sendiri dalam kehidupannya.

B. Saran

            Semoga makalah selanjutnya lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 20082008307141003.pdf. K pada ajian Teori. Diaskes pada 9 Maret 2016 pada http://eprints.uny.ac.id/9329/3/bab%202%20-%

Connolly, J.D dan Hill, R.A. 1991. Dictionary of Terpenoids. London: Chapman &Hill.

Fadillah, Ahmad Dedi. 2015. Sokletasi. Diakses pada 16 Maret 2016 pada http://fadillahahmaddediblogspot.com.

Gunnawan dan Sutrisnayanti, 2008. Jurnal Kimia : Isolasi dan Identifikasi Senyawa Terpenoid yang Aktif Antibakteri pada Herba Meniran (Phyllanthus niruri Linn). Bukit Jimbaran : FMIPA Universitas Udayana.

Sell, Charles S. 2003. The Fragrant Introduction of Terpenoid Chemistry. Cambridge: The Royal Society of Chemistry.