ARTONIN M, TURUNAN FLAVON TERGERANILASI DARI Artocarpus rotunda

Transkripsi

1 ARTNIN M, TURUNAN FLAVN TERGERANILASI DARI Artocarpus rotunda Tati Suhartati a#, Sjamsul Arifin Achmad b, Norio Aimi c, dan Euis olisotan akim b a Jurusan Kimia, FMIPA Universitas Lampung Jl. S. Brojonegoro No. 1, Bandar Lampung 35145, Indonesia b Jurusan Kimia, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesa 10, Bandung 40132, Indonesia c Center for Medicinal Resources, Faculty of Pharmaceutical Sciences, Chiba University, 1-33 Yayoi-cho, Inage-ku, Chiba 263, Japan ABSTRACT Diterima 15 Maret 2005, disetujui untuk diterbitkan 27 Mei 2005 A flavon derivative compound, artonin M together with artonin E (2), artonin (3), and artoindonesianin L (4) had been isolated from the root bark of Artocarpus rotunda (outt.) Panzer (Moraceae) collected from utan Raya Bengkulu. The structure of this compound had been determined by physical and spectroscopic methods, and the cytotoxicity was examined by Artemia salina shrimp. Keywords: Artonin M, Artocarpus rotunda, Artemia salina 1. PENDAULUAN Artocarpus rotunda, merupakan tumbuhan Artocarpus yang buahnya dapat dimakan tetapi kurang dikenal masyarakat dibandingkan dengan A. hetero-phyllus (nangka) dan A. communis (cempedak). Tumbuhan A. rotunda [sinonim A. rigida Blume 1 ], tumbuh di Myanmar, Malaysia, dan Indonesia termasuk Sumatera, Jawa Barat, Jawa Tengah, dan Kalimantan, pada ketinggian hingga 900 m dan ditanam sebagai pohon buah 2. Pohonnya berukuran sedang hingga besar dengan daun yang hijau lestari, tinggi pohon mencapai hingga 45 m dengan garis tengah batangnya dapat mencapai 115 cm. Di Indonesia tumbuhan ini dikenal dengan nama tempuni, kundang, atau pusar (Jawa Barat), purian (Sumatera), dan cempedak air (Bengkulu). Kayu tumbuhan ini di-gunakan sebagai keledang, untuk tiang, balok, perabot, dan perahu. Buahnya dapat dimakan dan rasanya enak tetapi bila dimakan terlalu banyak dapat menyebabkan sakit mulut 3, dan bijinya juga dapat dimakan. Getahnya, bila dicampur dengan malam dapat digunakan untuk membatik, juga digunakan sebagai salep dalam kedokteran hewan. A 2' B 4' 5' Artonin M (1) Artoindonesianin L (4) Artonin E (2) Sikloartobilosanton Artonin (3) Gambar 1. Struktur beberapa senyawa flavon terprenilasi 2005 FMIPA Universitas Lampung 61

2 Tati Suhartati, dkk...artonin M, Turunan Flavon Pada penelitian sebelumnya, dari tumbuhan Artocarpus rotunda (outt.) Pan-zer yang berasal dari utan Raya Beng-kulu, telah diisolasi senyawa flavon terprenilasi, artonin E 4, sikloartobilosanton, artonin 5, dan artoindonesianin L 6. Pada penelitian berikut ini, dari tumbuhan tersebut telah diisolasi pula satu senyawa turunan flavon, artonin M (1), yang mempunyai kerangka flavon tergeranilasi. Penentuan struktur dari senyawa in i ditetapkan berdasarkan data fisika dan spektroskopi, sedangkan sifat toksisnya diuji dengan benur udang Artemia salina yang menghasilkan LC ,3 µg/ml. 2. METDE PENELITIAN 2.1. Umum Semua titik leleh ditentukan dengan menggunakan alat penetapan titik leleh mikro Fisher-Johns. Spektrum UV dan IR diukur masing-masing dengan spektrofotometer Beckman DU-7000 dan Shimadzu FTIR Spektrum 1 -NMR dan 13 C-NMR diukur dengan menggunakan spektrometer Bruker AM 300, yang bekerja pada 300,1 Mz ( 1 -) dan 75,4 Mz ( 13 C-), atau spektrometer JEL JNM EX-400 FTNMR yang bekerja pada 399,7 Mz ( 1 -) dan 100,4 Mz ( 13 C-), menggunakan TMS sebagai standar internal. Spektrum massa tumbukan elektron (EIMS) diperoleh dengan menggunakan spektrometer massa VG Autospec (8000 V) atau spektrometer massa JEL JMS DX-303. Kromatografi cair vakum (KCV) dilakukan menggunakan Si gel Merck 60 GF254, dan analisis kromatografi lapis tipis (KLT) dengan pelat berlapis Si gel Merck Kieselgel 60 GF254, 0,25 mm Pengumpulan Bahan Tumbuhan Bahan tumbuhan berupa kulit akar A. rotunda dikumpulkan dari utan Raya Bengkulu. Spesies tumbuhan ini diidentifikasi di erbarium Bogoriensis, LIPI, Bogor Ekstraksi dan Isolasi Serbuk kulit akar A. rotunda (3,1 kg) diperkolasi berturut-turut dengan n-heksana (3x11 L) dan kloroform (3x13 L) masing-masing selama 3 hari. Setelah masing-masing pelarut diuapkan dalam rotatory vakum, diperoleh ekstrak heksana (59,1 g) dan ekstrak kloroform (75,3 g). Ekstrak kloroform (25 g) di-kcv menggunakan 200 g Si gel dan dielusi dengan benzena, kloroform, etil asetat:n-heksana=3:7, etil asetat:n-heksana=1:1, etil asetat, aseton, dan metanol menghasilkan ml. asil KCV ini dimonitor dengan KLT dan dikelompokkan menghasilkan 9 fraksi utama (a-i). Fraksi utama kedua (fraksi 4-7) (3 g) difraksinasi lebih lanjut dengan cara KCV menggunakan Si gel (70 g) dan campuran etil asetat : n-heksana sebagai eluen yang ditingkatkan kepolarannya secara berangsur-angsur dari %, menghasilkan 13 fraksi á 100 ml, dan dikelompokkan menjadi 6 fraksi gabung-an berdasarkan analisis KLT. Fraksi gabungan ke-3 (5-6) (0,5 g) dimurnikan menggunakan KLT preparatif (eluen etil asetat : n- heksana 25%) menghasilkan artonin (3) (17 mg) berupa kristal berbentuk jarum berwarna merah tua dengan titik leleh C (terurai) dan artonin M (1) (4,5 mg) berbentuk kristal jarum berwarna kuning dengan titik leleh C. Fraksi c (fraksi 8-10) (4,3 g) di-kcv menggunakan eluen etil asetat-n-heksana dari 5 10%, menghasilkan 13 fraksi á 100 ml. Fraksi ke-5 dipisahkan kembali dengan KCV menggunakan eluen etil asetat:n-heksana 10%, menghasilkan 10 fraksi. Zat padat yang mengendap disaring dan direkristalisasi dalam aseton-n-heksana menghasilkan sikloartobilosanton (20 mg) berbentuk kristal jarum berwarna kuning dengan titik leleh C (terurai). Fraksi utama keempat (11-12) (6 g) difraksinasi lebih lanjut dengan cara KCV menggunakan campuran etil asetat n-heksana sebagai eluen yang kepo-larannya ditingkatkan secara berangsurangsur menghasilkan lima fraksi ga-bungan. Dari fraksi gabungan kedua hasil KCV ini diperoleh artoindonesianin L (4) (60 mg) berbentuk kristal jarum berwarna kuning, t.l C, dan dari fraksi gabungan keempat diperoleh artonin E (2) (170 mg) berbentuk kristal jarum berwarna kuning, t.l C. 3. ASIL DAN PEMBAASAN Artonin M (1): diperoleh berbentuk kristal jarum berwarna kuning, t.l C. UV (Me) λ maks nm (log ε): 382 (3,64), 350 (bh, 3,53), 292 (3,76), 230 (3,74), 204 (3,82); (Me+Na): 430 (3,87), 306 (bh, 3,71), 288 (3,84), 266 (bh, 3,79); (Me+AlCl 3 ): 394 (3,63), 316 (bh, 3,66), 296 (3,77), 224 (bh, 3,87), 204 (4,01); (Me+AlCl 3 +Cl): 406 (3,66), 368 (bh, 3,48), 320 (3,89), 302 (3,87), 204 (4,25); sedangkan penambahan natrium asetat dan asam borat, tidak menimbulkan perubahan terhadap spektrum awal. IR (KBr) ν maks cm -1 : 3568 (), 3472, 3412, 2974, 2925 (C alifatik), 1653 (C=), 1597, 1545, FMIPA Universitas Lampung

3 1475 (benzena), 1377, 1356, 1271, 1250, 1151, EIMS m/z (% intensitas relatif): 502 (M +, 79), 487 (100), 433 (14), 417 (71), 393 (48), 377 (54). 1 -NMR (CD 3 D, 500 Mz) δ (ppm): 1,31 (3, s, -12), 1,44 (6, s, -22 dan -23), 1,66 (3, s, -17), 1,69 (3, s, -18), 1,94 dan 2,20 (masing-masing 2, m, -14 dan -13), 2,37 (1, t, J = 15,3 z, -9), 3,15 (1, dd, J = 7 dan 15 z, -9), 3,41 (1, dd, J = 7 dan 15 z, -10), 5,19 (1, t, J = 7 z, -15), 5,68 (1, d, J = 10 z, - 20), 6,22 (1, s, -3 ), 6,41 (1, s, -8), 6,66 (1, d, J = 10 z, -19). 13 C-NMR (CD 3 D, 125,65 Mz) δ (ppm): 181,9 (C-4), 162,6 (C-2), 160,2 (C-5), 157,6 (C-7), 157,1 (C-8a), 152,1 (C- 2 ), 148,3 (C-4 ), 138,3 (C-5 ), 133,4 (C-6 ), 132,9 (C-16), 129,4 (C-20), 125,0 (C-15), 116,3 (C-19), 112,9 (C-3), 106,5 (C-4a), 105,7 (C-6 dan C-3 ), 104,9 (C-1 ), 96,4 (C-11), 96,1 (C-8), 78,9 (C-21), 46,5 (C-10), 42,7 (C-13), 28,5 (C-22 dan C-23), 25,9 (C-17), 24,1 (C-12), 21,6 (C-14), 20,9 (C-9), 17,8 (C-18). Artonin E (2): ditemukan berbentuk kristal jarum berwarna kuning, t.l C. Spektrum UV menunjukkan λ maks. (Me), nm (log ε) : 206 (4,53); 268 (4,58); 304 (bh, 3,89); dan 352 (3,86); (Me + AlCl 3 + Cl) : 228 (4,52); 278 (4,65); dan 398 (3,9); (Me + NaAc + 3 B 3 ) : 272 (4,58); 392 (4,68); 398 (3,85); dan 404 (3,85). Spektrum inframerah (KBr) ν maks cm -1 : 3427 (), 3377, 2981, 1660 (C=), 1643, 1605, 1588, 1560, 1523, 1481, 1462, 1425 (benzena). Spektrum 1 -NMR (CD 3 D, 500 Mz) δ (ppm) : 1,41 (3, s, -13); 1,42 (6, s, -17 dan -18); 1,60 (3, s, -12); 3,11 (2, d, J = 7 z, -9); 5,06 (1, m, -10); 5,58 (1, d, J = 10 z, -15); 6,20 (1, s, -6); 6,40 (1, s, -3 ); 6,62 (1, d, J = 10 z, -14); dan 6,68 (1, s, -6 ). Spektrum 13 C-NMR (CD 3 D, 125,6 Mz) δ (ppm) : 17,6 (C-13); 24,9 (C-9); 25,9 (C-12); 28,4 (C-17 dan C-18); 79,1 (C-16); 100,1 (C-6); 102,2 (C-8); 104,7 (C-3 ); 105,9 (C-4a); 111,8 (C-1 ); 115,8 (C-14); 117,2 (C-6 ); 122,0 (C-3); 122,6 (C- 10); 128,2 (C-15); 133,0 (C-11); 139,5 (C-5 ); 150,0 (C-4 ); 150,1 (C-2 ); 153,8 (C-5); 160,5 (C- 8a); 162,7 (C-2); 163,3 (C-7); 183,9 (C-4). Spektrum massa, m/z (% rel.) : 436 (M +, 34), 421 (100), 393 (26), 203 (71). Artonin (3): berbentuk kristal jarum berwarna merah, t.l C (terurai). Uji FeCl 3, memberi hasil positif dan berwarna coklat. UV (Me) λ maks nm (log ε): 212 (4,08), 260 (3,99), 316 (3,78), 368 (3,38); sedangkan pada penambahan reagen geser yang lazim digunakan, tidak menimbulkan perubahan terhadap spektrum awal. IR (KBr) ν maks cm -1 : 3350 (lebar), 1647, 1612, 1570, 1493, EIMS m/z (intensitas relatif): 502 (M +, 84), 500 (16), 485 (34), 459 (86), 447 (100). 1 -NMR (CD 3 D) δ (ppm): 1,65; 1,67; 1,77; 1,80 (masing-masing 3, s, -17, -22, 6, s, untuk -18,23 dan 3, s, untuk - 13); 2,61 (1, dd, J= 8 dan 17 z, -9); 3,19 (2, d, J = 7 z, -19); 3,75 (1, d, J = 8,6 z; -10); 4,54; 4,75 (masing-masing 1, s, -12); 5,17; 5,21 (masing-masing 1, m, -15 dan -20); 6,46 (1, s, -8). Artoindonesianin L (4): ditemukan berbentuk kristal jarum berwarna kuning, t.l C. UV (Me) λ maks nm (log ε): 206 (4,83), 224 (bh, 4,66), 278 (4,85), 334 (4,30). Penam-bahan reagen geser yang lazim diguna-kan tidak menimbulkan perubahan terhadap spektrum awal. IR (KBr) ν maks cm -1 : 3425 (), 3368, 2977 (C- alifatik), 1665 (C=), 1638, 1618, 1531, 1475, 1456 (benzena). EIMS m/z (intensitas relatif): 504 (M +, 15), 489 (20), 435 (100), 379 (18). R FABMS m/z: 504,2099 (C ), 505,2198 (M+1, C perhitungan 505,2226). 1 -NMR (CD 3 D) δ (ppm): 1,40 (3, s, -12), 1,43 (6, s, -22 dan -23), 1,53 (3, s, -18), 1,54 (3, s, -17), 1,87 (2, m, -13), 1,93 (2, m, -14), 3,12 (2, d, J = 7 z, -9), 5,02 (1, t, J = 7 z, -15), 5,08 (1, t, J = 7 z, -10), 5,67 (1, d, J = 10 z, - 20), 6,27 (1, s, -8), 6,44 (1, s, -3 ), 6,65 (1, s, -6 ), 6,68 (1, d, J = 10 z, -19). 13 C- NMR (CD 3 D) δ (ppm): 16,0 (C-12); 17,7 (C- 18); 24,7 (C-9); 25,8 (C-17); 27,7 (C-14); 28,5 (mewakili dua atom C-22 dan C-23); 40,8 (C-13); 78,9 (C-21); 95,6 (C-8); 104,7 (C-4a dan C-3 ); 106,0 (C-6); 112,0 (C-1 ); 116,3 (C-19); 117,3 (C- 6 ); 122,1 (C-3); 122,6 (C-10); 125,4 (C-15); 129,3 (C-20); 132,0 (C-16); 136,6 (C-11); 139,4 (C-5 ); 149,9 (C-2 dan C-4 ); 157,3 (C-5); 159,0 (C-7); 160,5 (C-8a); 163,4 (C-2); 183,8 (C-4). Uji aktivitas biologi. Untuk keempat senyawa tersebut di atas, telah dilakukan uji aktivitas terhadap udang Artemia salina Leach, sesuai dengan metode Meyer 7 dan masing-masing memperlihatkan aktivitas sitotoksik dengan nilai LC 50 : artonin M (1) 140,3 µg/ml; artonin E (2) 5,59 µg/ml; artonin (3) 11,25 µg/ml; dan artoindonesianin L (4) < 0,01 µg/ml. Pembahasan mengenai penentuan struktur dari artonin E (2) 4, artonin (3) 5, dan artoindonesianin L (4) 6 telah dilaporkan sebelumnya. Artonin M (1). Senyawa (1) yang berbentuk kristal jarum dan berwarna kuning, t.l C, pada spektrum IR memperlihatkan adanya pita-pita serapan untuk gugus hidroksil pada bilangan gelombang 3568, 3472, dan 3412 cm -1, karbonil 2005 FMIPA Universitas Lampung 63

4 Tati Suhartati, dkk...artonin M, Turunan Flavon terkelasi pada 1653, serta cincin benzena pada 1597, 1545, dan 1475 cm -1. Spektrum ultraviolet (UV) dari senyawa (1) sama seperti sikloartobilosanton 4, yang mempunyai struktur parsial kerangka dihidro-1-oksaasinaften (furanodihidrobenzosan-ton) dalam molekulnya. Sinyal 1 - dan 13 C-NMR senyawa (1) dapat dinyatakan secara rinci dengan bantuan spektrum NMR dua dimensi (2D), yaitu spektrum korelasi (CSY) proton homonuklir ( 1-1 CSY), spektrum korelasi hetero-nuklir 1-13 C CSY kuantum rangkap (MQC), dan spektrum korelasi heteronuklir jarak jauh (MBC). Pada spektrum 1 -NMR, terdapat sinyal-sinyal untuk dua proton aromatik pada δ 6,22 (1, s), 6,41 (1, s); untuk cincin 2,2-dimetilkromen pada δ 1,44 (6, s); 5,68 (1, d, J = 10 z), 6,66 (1, d, J = 10 z); dan untuk 4-metilpent-3-enil pada δ 1,66; 1,69 ( masing-masing 3, s), 1,9; 2,20 (masing-masing 2, m), 5,19 (1, t, J = 7,3 dan 7 z). Selain itu terdapat pula satu sinyal untuk gugus metil pada δ 1,31 (3, s) dan sinyal yang karakteristik untuk sistem ABX dari 2,2-disubstitusi dihidro-1- oksaasenaften [δ 2,37 (1, t, J = 15,3 z), 3,15 (1, dd, J = 7 dan 15 z), 3,41 (1, dd, J = 7 dan 15 z)]. Nilai geseran kimia dan konstanta kopling dari proton-proton sistem ABX ini sesuai dengan yang diperlihatkan oleh proton-proton 2,2- dimetildihidro-1-oksaasenaften dari sikloartobilosanton, yang menyarankan bahwa senyawa (1) mempunyai bagian struktur yang sama dengan siklo-artobilosanton. Berdasarkan data 1 -NMR ini dapat disarankan bahwa senyawa (1) adalah artonin M. Kesimpulan ini didukung oleh data 13 C- NMR. Spektrum 13 C-NMR dari senya-wa (1) memperlihatkan 30 sinyal karbon yang terpisah, sedangkan spektrum massa senyawa ini menunjukkan ion molekul M yang sesuai dengan rumus molekul C Data ini memberi petunjuk bahwa molekul (1) mengandung satu gugus isoprenil dan satu gugus geranil sebagai substituen pada kerangka dasar flavon. Posisi relatif kedua substituen tersebut pada kerangka flavon ini selanjutnya dibuktikan dengan bantuan percobaan MBC hasilnya dapat dilihat pada Gambar 1. Pada spektrum MBC, proton metilen pada δ 3,15 (-9) memperlihatkan korelasi jarak jauh dengan karbon karbonil pada δ 181,9 (C-4), δ162,6 (C-2), dan δ 133,4 (C-6 ), sedangkan proton metin pada δ3, 3,41 (-10) memperlihatkan korelasi jarak jauh dengan karbon pada δ 133,4 (C-6 ), karbon metilen pada δ 42,7 (C-13), selanjutnya metilen pada δ 2,20 (-13) memperlihatkan korelasi jarak jauh dengan karbon pada δ 125,0 (C-15). Data ini membuktikan adanya kerangka dihidro-benzosanton dan menunjukkan bahwa 4-metilpent-3-enil berada pada C-11. Adapun proton vinil pada δ 6,66 (-19) berkorelasi jarak jauh dengan karbon pada δ 160,2 (C-5), yang berarti bahwa gugus 2,2- dimetilkromen terikat secara linier pada posisi C-6 dan C-7. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa senyawa (1) adalah artonin M. Data MBC belum pernah dilaporkan untuk artonin M, dengan demikian percobaan ini melengkapi data NMR yang telah dilaporkan sebelumnya untuk artonin M. Selanjutnya, data spektroskopi di atas sama seperti yang dilaporkan untuk senyawa artonin M 8, oleh karena itu dapat disarankan bahwa struktur senyawa ini sesuai dengan artonin M (1). Aktivitas biologi. Uji sitotoksisitas senyawasenyawa tersebut di atas terhadap benur udang Artemia salina menggunakan prosedur standar, menunjukkan hasil yang sangat menarik. Berdasarkan data yang dihasilkan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. Aktivitas tertinggi ditunjukkan oleh artoindonesianin L (4) dengan LC 50 < 0,01 µg/ml, sedangkan yang terendah artonin M (1) 140,3 µg/ml; artonin E (2) 5,59 µg/ml dan artonin (3) 11,25 µg/ml menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan artonin M (1). Data ini menunjukkan bahwa terhadap benur udang A. salina adanya gugus prenil/geranil bebas pada C-3 dapat meningkatkan aktivitas dibandingkan bila gugus tersebut sudah meng-alami siklisasi dengan cincin B. ubungan biogenesis. Ditemukannya senyawasenyawa tersebut di atas dalam A. rotunda menunjukkan adanya hubungan biogenesis di antara senyawa. Diperkirakan bahwa sebagai precursor dari keempat senyawa tersebut adalah 2,4,5 -trihidroksi flavon, yang meng-alami prenilasi/geranilasi pada C-3 dan C-6 atau C-8, lalu masing-masing gugus alkil mengalami siklisasi membentuk kerangka dihidrobenzosanton dan pirano γ,γ-dimetilalil pada artonin M (1) dan artonin (3). Berdasarkan strukturnya, terbentuknya artonin M (1) berasal dari artoindonesianin L (4). 4. KESIMPULAN Dari kulit akar A. rotunda telah diisolasi empat senyawa turunan flavon, dua di antaranya mengandung gugus geranil pada posisi C-3. Berdasarkan pola biogenesisnya terbentuknya artonin M (1) berasal dari artoindonesian L (4) yang mengalami siklisasi gugus geranil. Adanya siklisasi gugus geranil membentuk kerangka dihidrobenzo-santon, menyebabkan turunnya nilai aktivitas sitotoksis pada uji menggunakan benur udang A. salina FMIPA Universitas Lampung

5 23 3 C 3 C a 4a ' 9 3' ' 5' C 3 16 C 3 17 Gambar 2. Beberapa korelasi MBC yang penting dari artonin M (1) UCAPAN TERIMA KASI Penelitian ini sebagian didukung oleh DUE Project Universitas Lampung dan ibah Tim Batch IV Terima kasih disampaikan pula kepada pimpinan dan karyawan erbarium Bogoriense, Bogor yang telah mengidentifikasi tumbuhan. DAFTAR PUSTAKA 1. Backer, C.A. and Van Den Brink R.C.B Flora of Java, V. II, N.V.P. Noordhoff, Leyden. 2. Lemmens, R..M.J., Soerianegara, I. and Wong, W.C. (Ed) Plant Resources of South-East Asia 5, (2) Timber Trees: Minor Com-mercial Timbers, Bogor, Suhartati, T., Achmad, S.A., Aimi, N., dan akim, E J. Mat. Sains,, 4(2), Suhartati, T., Achmad, S.A., Aimi, N., akim, E , Proceeding Kimia Bahan Alam 99, Depok, Suhartati, T., Achmad, S.A., Aimi, N., akim, E.., Kitajima, M., Takayama,., and Takeya, K. 2001, Fitoterapia, 72, Meyer, B.N., Ferrigni, N.R., Put-nam, J.E., Jacobsen, L.B., Nichols, D.E., dan McLaughlin, J.L Planta Med., 45, ano, Y., Inami, R., dan Nomura, T eterocycles, 35(2), Verheij, E.W.M. and Coronel, R.E. (Ed.) Plant Resources of South-East Asia 2, Edible Fruits and Nuts, Bogor, FMIPA Universitas Lampung 65