Sintesis 4-Hidroksisinamamida dari Asam 4-Hidroksinanamat melalui Reaksi Esterifikasi dan Amonolisis

Transkripsi

1 Sintesis 4-Hidroksisinamamida dari Asam 4-Hidroksinanamat melalui Reaksi Esterifikasi dan Amonolisis Firdaus, Nunuk Hariani S., and Abd. Karim Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Hasanuddin University, Jl. Perintis Kemerdekaan Km 10 Makassar Phone/Fax. : , firdaus_tdg@yahoo.co.id Abstract. The 4-hydroxycinnamamide is a compound that has been isolated from the root bark of Kleinhovia hospita Linn. The compound show high toxicity to Artemia salina Leach (IC 180,53 µg) so it can be expected has cytostatic activity against P388 leukemic cells. However, the concentration of the compound in the root bark of K. hospita Linn is very low (about 1.6 ppm), and commercially the compound is not ready and has never been synthesized. Therefore, it is important to find out a synthesis method to used in prepare the compound for further examination, in particular its cytostatic activity. By this research, the 4-hydroxycinnamamide compound has been prepared from 4- hydroxycinnamic acid via esterification reaction with excess ethanol and sulphate acid catalyst followed ammonolysis reaction with concentrated ammonia. The esterification stage gave ethyl 4- hidroxycinnamate as white crystall with melting point o C and 34.9% yield, and the ammonolysis stage gave 4-hydroxycinnamamide as white crystall with merting point 140 o C and 46.1% yield. Identification of the reaction product was carried out by FTIR and NMR spectroscopy methods. Keywords: 4-hydroxycinnamamide, 4-hydroxycinnamic acid, esterification, ammonolysis PENDAHULUAN Penelitian kimiawi tumbuhan sebagai sumber metabolit sekunder adalah salah satu alternatif yang dapat menjawab dan memecahkan permasalahan kesehatan [1]. Penelitian ini didasarkan pada penyelidikan etnobotani yang didukung sifat farmakologi dan potensi kimia tumbuhan. Suatu hasil survei etnobotani memperlihatkan bahwa salah satu tumbuhan yang potensial adalah tumbuhan tropika Indonesia yang dikenal dengan nama kayu katimahar. Tumbuhan tersebut banyak ditemukan di daerah Sulawesi Selatan dengan nama daerah paliasa (Makassar) atau aju pali (Bugis) [2], dan nama latinnya Kleinhovia hospita Linn (famili Sterculiaceae). Daun K. hospita digunakan untuk pengobatan penyakit hati, penyakit kuning, dan hepatitis yang didukung dengan sifat farmakologis sebagai anti radang hati [3]. Potensi kimia K. hospita terlihat dari metabolit sekunder yang telah diisolasi dari tumbuhan tersebut, di antaranya adalah kaemferol dan quercetin yang diperoleh dari daun [4] dengan aktivitas anti inflamasi 37 dan anti viral [5], scopoletin, dan beberapa senyawa dari kulit batang yang belum diketahui strukturnya namun bersifat toksik terhadap udang Artemia salina Leach (korelasi positif sebagai anti kanker) [6], yaitu turunan stilben dengan LC ,67 µg/ml, turunan asam karboksilat dengan LC ,99 µg/ml [7]; dua senyawa fenilpropanoid bentuk ester dengan LC 50 86,62 dan 29,14 µg/ml, triterpenoid asam karboksilat dengan LC 50 42,97 µg/ml, dan golongan alkaloid dengan LC 50 5,07 µg/ml [8]. Ilyas [9] berhasil mengisolasi senyawa 4- hidroksisinamamida dari kulit akar K. hospita Linn. Senyawa ini memperlihatkan aktivitas yang cukup tinggi terhadap udang A. salina (180,53 µg/ml) sehingga dapat diduga potensil bersifat anti tumor. Meskipun demikian, kulit akar K. hospita Linn hanya mengandung ± 1,6 ppm senyawa 4-hidroksisinamamida, dan berdasarkan penelusuran yang penulis lakukan ternyata senyawa tersebut tidak tersedia di pasaran dan belum pernah disintesis. Oleh karena itu, perlu adanya suatu metode sintesis untuk memproduksi senyawa tersebut sehingga dapat dilakukan beberapa jenis pengujian lebih

2 Firdaus, et al. lanjut, terutama aktivitasnya terhadap sel tumor leukemia P388. METODE PENELITIAN Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah asam 4-hidroksisinamat p.a (Aldrich), larutan amoniak 32% p.a (Merck), etanol absolut p.a (Merck), asam sulfat pekat p.a (Merck), kloroform p.a (Merck), benzena p.a (Merck), n-heksana p.a (Merck), pelat KLT (Merck), natrium sulfat anhidrat (Merck), asam klorida pekat (Merck), natrium bikarbonat p.a (Merck), pipa kapiler, dan akuades. Peralatan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan refluks, Deans Stark trap, heating mantle magnetic stirrer, rotary evaporator, kolom kromatografi, lampu UV, spektrofotometer FTIR merek Simadzu di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM Yogyakarta, spektrometer NMR merek (JEOL JNM-MY60) di LIPI Serpong Banten, dan peralatan lain yang lazim digunakan dalam laboratorium kimia organik. Prosedur Kerja Sintesis etil 4-hidroksisinamat Sebanyak 0,50 g (3,0 mmol) asam 4- hidroksisinamat dimasukkan ke dalam labu alas bulat leher tiga, ditambah 0,5 ml H 2 SO 4, 5,5 ml etanol, dan 30 ml benzena. Campuran direfluks dalam alat Dean Stark trap pada suhu 64,5 o C selama 12 jam, kemudian didinginkan sampai suhu kamar dan lapisan airnya dipisahkan. Lapisan organik dipindahkan ke dalam corong pisah, dinetralkan dengan larutan K 2 CO 3, dicuci dengan air, dikeringkan dengan Na 2 SO 4 anhidrat, kemudian dievaporasi sampai kering. Padatan yang diperoleh direkristalisasi dari pelarut benzena-heksan (1:2) sampai diperoleh kristal murni berwarna putih dengan tl o C dengan rendemen 0,2010 g (34,89%). Kristal murni selanjutnya dianalisis dengan spektrofotometer FTIR dan Spektrometer NMR. Amonolisis etil 4-hidroksisinamat Sebanyak 0,3024 g etil 4-hidroksisinamat dimasukkan ke dalam labu alas bulat leher tiga, ditambah 30 ml aseton kering, diaduk dan didinginkan sampai suhu 0-5 o C. Larutan dingin tersebut ditambah 0,75 ml larutan dingin amoniak 32% secara bertahap selama 30 menit (suhu dijaga di bawah 5 o C). Pengadukan pada suhu 0-5 o C dilakukan selama 6-7 jam, kemudian dilanjutkan pada suhu kamar selama 1 jam. Campuran hasil reaksi dinetralkan dengan HCl encer lalu diekstraksi dengan kloroform 2 x 30 ml. Lapisan organik dikeringkan dengan Na 2 SO 4 anhidrat lalu dievaporasi sampai kering. Padatan direkristalisasi dengan menggunakan kloroform-heksan sehingga diperoleh kristal berwarna putih dengan tl. 140 o C sebanyak 0,1128 g (rendemen 46,1%). HASIL DAN PEMBAHASAN A. Sintesis 4- Hidroksisinamamida Melalui Reaksi Esterikasi dan Amidasi Pada umumnya, reaksi esterifikasi adalah reaksi kesetimbangan yang melibatkan air sehingga perlu adanya upaya untuk memindahkan air dari campuran reaksi sesaat setelah terbentuk. Pada reaksi esterifikasi asam 4-hidroksisinamat yang telah dilakukan, pemindahan air dari sistem reaksi dilakukan dengan metode distilasi azeotropik dengan benzena menggunakan Dean Stark trap. Campuran azeotrop air-benzena menguap pada suhu 64 o C, dan pembentukan air berhenti setelah 12 jam refluks dilakukan. Hal ini mengindikasikan bahwa reaksi telah selesai. Dari campuran hasil reaksi ini berhasil diisolasi senyawa murni berupa kristal putih dengan titik leleh o C dan rendamen 34,6 %. Spektrum hasil analisis produk dengan spektrofotometer FTIR (Gambar 1) memperlihatkan adanya serapan kuat pada 1680,00 cm -1 yang berasal dari karbonil ester terkonjugasi. Serapan kuat pada 1452,40 dan sekitar 1370,0 cm -1 masing-masing berasal dari gugus metilen dan metil. Keberadaan gugus olefin ditandai dengan serapan pada 1631,78 cm -1. Keberadaan serapan pada 1598,99 dan 1516,05 cm -1 bersesuaian dengan gugus aromatis, dan gugus fenol ditunjukkan dengan serapan pada 3385,07 cm

3 Gambar 1 Spektrum IR produk esterifikasi asam 4-hidroksisinamat Spektrum 1 H-NMR produk esterifikasi tidak memperlihatkan lagi adanya puncak pada daerah di atas δ 10. Hal ini mendukung telah terjadinya reaksi konversi asam. Keberadaan puncak triplet di dekat δ 1,3367 dan puncak tetraplet di dekat δ 4,2700 ppm yang masingmasing berasal dari proton gugus metil dan proton gugus metilen menunjukkan bahwa konversi tersebut menghasilkan ester. Puncak ini tidak akan ditemukan dalam spektrum 1 H- NMR senyawa asam 4-hidroksisinamat sebagai senyawa induk. Puncak lain yang bersesuaian dengan senyawa target adalah puncak doublet pada δ ppm (J 15,9 Hz) dan δ 6,3027 ppm (J 15,9 Hz) yang masing-masing berasal dari proton olefin posisi β dan α, serta puncak doublet pada δ 7,4236 ppm (J 8,6 Hz) dan δ 6,8589 ppm (J 8,6 Hz) berasal dari proton gugus aromatis fenol posisi meta dan orto. Gambar 2 Spektrum 1 H-HNR produk esterifikasi asam 4-hidroksisinamat 39

4 Firdaus, et al. Gambar 3 Spektrum 13 C-NMR produk esterifikasi asam 4-hidroksisinamat Terbentuknya ester juga didukung oleh data spektrum 13 C-NMR (Gambar 3) produk tersebut dengan adanya puncak pada pergeseran δ 51,9435 dan 14,5056 ppm yang mana puncak ini masing-masing berasal dari karbon metilen dan metil. Puncak yang lain berasal dari karbonil (δ 168,3874), C-OH (δ 158,0956 ppm), karbon-β gugus ester (δ 145,0376 ppm), C-orto (130,2055 ppm), C- terminal fenil (δ 127,2486 ppm), dan C-meta (115,6882 ppm). Berdasarkan spektrum FTIR, 1 H-NMR dan 13 C-NMR produk reaksi esterifikasi asam 4-hidroksisinnamat dengan etanol dan katalis asam sulfat pekat dapat disimpulkan bahwa produk tersebut adalah ester etil 4- hidroksisinamat dengan struktur senyawa seperti dalam Gambar 4. Reaksi sintesis 4-hidroksinnamida dari ester etil-4-hidroksisinnamat dengan amoniak telah dilakukan melalui pengadukan dengan amoniak pada suhu 0-5 o C selama 8 jam. Reaksi ini memberikan 0,1128 g kristal berwana putih (rendemen sebesar 46,1%) dengan tl. 140 o C. Upaya untuk meningkatkan rendemen reaksi melalui penggunaan larutan amoniak yang berlebih juga telah dilakukan. Akan tetapi dengan cara tersebut rendemen reaksi tetap hanya berkisar 40,0%. Gambar 4 Struktur senyawa etil-4- hidroksisinnamat Analisis dengan spektrofotometer FTIR terhadap produk amonolisis ester etil-4- hidroksisinnamat memberikan spektrum seperti yang dipaparkan dalam Gambar 5. 40

5 Gambar 5 Spektrum IR produk amolisis etil 4-hidroksisinamat Keberadaan serapan kuat pada 1685,79 cm -1 di dalam Gambar 5 menyatakan bahwa senyawa mengandung gugus karbonil yang berasal dari amida. Hal ini diperkuat dengan adanya serapan pada daerah 3379,29 cm -1 yang disebabkan oleh vibrasi rentangan N-H. Serapan gugus NH 2 pada daerah tersebut overlap dengan seranpan O-H gugus fenol sehingga profilnya tidak jelas sebagai serapan rangkap. Serapan lain yang mengindikasikan keberada-an gugus CONH 2 dalam senyawa tersebut adalah puncak 1585,47 dan 1328,95 cm -1 yang masing-masing berasal dari bengokakan N-H dan rentangan C-N. Serapan lain yang bersesuaian dengan gugus-gugus yang terdapat dalam senyawa 4- hidroksisinamamida adalah serapan dengan intensitas sedang pada 1598,99 dan 1514,12 cm -1 yang berasal dari C=C aromatik, dan serapan pada 1631,78 cm -1 yang berasal dari ikatan C=C posisi α,β. Serapan pada 985,62 cm -1 menyatakan bahwa olefin tersebut berada dalam konformasi trans. Puncak doublet pada δ 7,6411 (J 15,9 Hz) dan 6,3046 ppm (J 15,9 Hz) yang terdapat dalam Gambar 6 masing-masing berasal dari proton α,β-olefin, dan puncak doublet pada 7,4309 (J 8,6 Hz) dan 6,8516 ppm (J 8,6 Hz) masing-masing berasal dari proton meta dan orto gugus fenol. Puncak singlet pada δ 5,4581 ppm berasal dari gugus proton OH fenol. Satu puncak pada δ 1,6496 ppm diduga dari proton air. Puncak-puncak pada spektrum 13 C-NMR (Gambar 7) juga bersesuaian dengan struktur 4- hidroksisinamamida. Puncak pada δ 168,1786 ppm berasal dari C=O, sedangkan puncak pada δ 157,8676; 130,1779; 127,4118; dan 116,0612 ppm masing-masing berasal dari C- OH, C-meta, C-para, dan C-orto gugus fenol. Puncak dari C-α dan C-β gugus amida masingmasing muncul pada δ 144,8192 dan 115,4030 ppm. 41

6 Firdaus, et al. Gambar 6 Spektrum 1 H-NMR produk sintesis 4-hidroksisinamamida dari asam 4- hidroksisinamamida melalui esterifikasi dan amidasi Gambar 7 Spektrum 13 C-NMR produk sintesis 4-hidroksisinamamida dari asam 4- hidroksisinamamida melalui esterifikasi dan amidasi Berdasarkan data analisis spektroskopi produk yang diperoleh di atas maka dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut adalah 4- hidroksisinamamida dengan struktur seperti yang dipaparkan dalam Gambar 8. Gambar 8 Struktur senyawa 4- hidroksisinnamamida hasil sintesis KESIMPULAN Senyawa 4-hidroksisinamida dapat disintesis dari asam 4-hidroksisinamat melalui reaksi esterifikasi dengan etanol dan katalis asam sulfat pekat menghasilkan etil 4- hidroksisinamat yang berupa kristal putih dengan tl o C dan rendemen 34,89%, dilanjutkan dengan amonolisi dengan amoniak pekat menghasilkan 4-hidroksisinamida berupa kristal putih dengan tl. 140 o C dan rendemen 46,1%. DAFTAR PUSTAKA 1. Ersam, T., 2004, Keunggulan Biodiversitas Hutan Tropika Indonesia dalam Merekayasa Model Molekul Alami. 42

7 Makalah disajikan dalam Seminar Nasional Kimia VI, Jurusan Kimia FMIPA ITS, Surabaya. 2. Heyne, K., 1987, Tumbuhan Berguna Indonesia, Jilid 3, Departemen Kehutanan, Jakarta. 3. Raflizar, Adimunca, C., dan Tuminah, S., 2006, Dekok Daun Paliasa (Kleinhovia hospita Linn.) sebagai Obat Radang Hati Akut, Cermin Dunia Kedokteran 50: Latiff. 1997; dalam Hanum, I.F. and van der Maesen, L.J.G. 2007, Plant Resources of South-East Asia No. 11. Auxiliary Plants, LIPI Press, Jakarta (Online), ( ea/products/afdbases/af/asp/speciesinfo.as p?spid=18130, diakses 29 oktober 2007). 5. Lyu, Berenguer, B., Trabadela, C., Sánchez-Fidalgo, S., Quílez, A., Miño, P., De la Puerta, R. and Martín-Calero, M.J., 2005, The Aerial Parts Of Guazuma Ulmifolia Lam. Protect Against NSAID- Induced Gastric Lesions. Journal of Ethnopharmacology, 114(2): Anderson, J.E., Goetz, C.M., and McLaughlin, J. L., 1990, A Blind Comparison of Simple Bench-top Bioassays and Human Tumour Cell Cytotoxicities as Antitumor Prescreen, J. Phytochemical analysis, 6: Dini, I Penelusuran Metabolit Sekunder Ekstrak Kulit Batang Tumbuhan Paliasa (Kleinhovia hospita Linn.) dan Bioaktivitasnya terhadap Artemia salina Leach., Tesis tidak dipublikasikan, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar. 8. Ulfa, M Isolasi, Karakterisasi, dan Uji Bioaktivitas Metabolit Sekunder Ekstrak Kulit Batang Tumbuhan Paliasa (Kleinhovia hospita L.), Tesis tidak diterbitkan, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar. 9. Ilyas, A., 2008, Isolasi dan Idenfikasi Metabolit Sekunder dari Ekstrat Etilasetat Kulit Akar Tumbuhan Kleinhovia hospita Linn. (Paliasa) dan Uji Toksitasnya Terhadap Artemia salina Leach, Tesis, non-publikasi, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar. 43