PEMBENTUKAN SENYAWA KOMPLEKS DARI LOGAM GADOLINIUM DENGAN LIGAN ASAM DIETILENTRIAMINPENTAASETAT (DTPA) Irfan Maulana,Yayah Mulyasih, Iwan hastiawan * Laboratorium Anorganik, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Padjadjaran Kompleks Unpad, Jalan raya Bandung Sumedang, km 21 Jatinangor 45363 Telepon:022-7794391, Fax: 022-7794391 Email: hastiawan@unpad.ac.id ABSTRAK Penggunaan unsur tanah jarang di berbagai bidang telah berkembang beberapa tahun yang lalu. Sebagai contohnya adalah gadolinium. Pengkhelatan gadolinium dengan beberapa macam ligan dapat dimanfaatkan dalam bidang industri dan juga kesehatan. Pengkhelatan gadolinium dengan ligan asam dietilentriaminpentaasetat (DTPA) menghasilkan senyawa yang berguna dalam bidang kesehatan. Penelitian ini bertujuan untuk mereaksikan gadolinium dengan ligan DTPA melalui metode refluks. Kemudian untuk proses kristalisasi ditambahkan etanol sampai tepat jenuh. Senyawa yang terbentuk kemudian dikarakterisasi dengan spektrofotometer ultraviolet, spektrofotometer inframerah dan Magnetic Susceptibility Balance (MSB). Hasil analisis spektrofotometer ultraviolet menunjukkan bahwa ligan DTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm kan pada senyawa GdDTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm. Kemudian dari hasil perbandingan antara spektrum inframerah ligan DTPA dengan spektrum inframerah senyawa kompleks GdDTPA terjadi perubahan gugus-gugus penting, yaitu pada senyawa kompleks GdDTPA yang terbentuk, puncak gugus OH karboksilat serta pita lebar pada sidik jari hilang dan tergantikan dengan munculnya puncak yang dari gugus OH dan pada daerah sidik jari muncul pita-pita. Terjadinya perubahan gugus-gugus penting ini dapat dijadikan petunjuk telah terjadi ikatan kovalen koordinasi antara logam dengan ligan. Dari hasil perhitungan dengan MSB, diperoleh harga momen magnet senyawa kompleks GdDTPA adalah 8,069 BM yang menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk bersifat paramagnetik. Kata Kunci : kompleks logam Gadolinium dengan dietilentriaminpentaasetat I. PENDAHULUAN Unsur-unsur tanah jarang semakin luas pemanfaatannya, salah satu yang cukup populer saat ini adalah penggunaan gadolinium sebagai senyawa pengontras MRI yang dapat memperjelas visualisasi jaringan tubuh. Gadolinium (Gd) digunakan sebagai senyawa pengontras karena memiliki sifat paramagnetik yang tinggi, hal ini disebabkan oleh adanya 7 elektron tidak berpasangan dalam konfigurasi atomnya (Volkov, 1997). Senyawa kompleks gadolinium-dietilentriaminpentaasetato (GdDTPA) secara in vivo telah digunakan dalam bidang kesehatan sebagai senyawa pengontras MRI untuk diagnosa berbagai penyakit. Senyawa kompleks GdDTPA memiliki kestabilan termodinamika (log KML > 20) dan kestabilan kinetika yang cukup tinggi (log Ksel > 7). Oleh karena itu senyawa kompleks GdDTPA dapat memenuhi persyaratan keselamatan, sehingga FDA (Food And Drug Agency) merekomendasikan penggunaannya untuk tujuan klinis rutin.
II. EKSPERIMEN 2.1 Alat Alat-alat yang digunakan antara lain corong saring, labu dasar bulat, seperangkat alat refluks, pemanas elektrik, pengaduk magnet dan alat gelas kimia lainnya. Selain itu, digunakan pula beberapa instrumentasi dalam penelitian ini, antara lain neraca analitis digital, pengukur titik leleh Electrothermal, ph meter-mettler Toledo MP 220, sonikator- Heidolph REAX control, dan lain-lain. 2.2. Bahan Bahan-bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini adalah asam klorida, etanol, gadolinium oksida, metanol, natrium hidroksida dan n-butanol, yang seluruhnya memiliki grade pro analyst (p.a.). Selain itu digunakan juga bahan-bahan lain seperti air suling, ammonium hidroksida dan ligan dietilentriaminpentaasetat (DTPA). 2.3. Tahapan Penelitian 2.3.1 Pembuatan Kompleks GdDTPA dengan Cara Refluks Perbandingan mol ion logam Gd dengan ligan DTPA yang digunakan adalah 1: 2. Sebanyak 1,81 g Gd 2 O 3 (Mr=362,5) ditimbang lalu ditambahkan 3,94 g C 14 H 23 N 3 O 10 (Mr=393), disuspensikan dalam 11 ml air suling, direfluks 1 jam. Larutan jernih didinginkan dan diatur ph-nya menjadi 7,5 dengan NH 4 OH (Gries,1987). 2.3.2 Kristalisasi GdDTPA Larutan dipanaskan kembali dan ditambah etanol tetes demi tetes sampai tepat jenuh. Setelah itu larutan didinginkan sampai terbentuk kristal. Kemudian disaring dan dikeringkan. 2.3.4 Karakterisasi kompleks GdDTPA Kompleks GdDTPA yang terbentuk lalu dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer ultraviolet-sinar tampak, inframerah dan MSB (Magnetic Susceptibility Balance). III. HASIL DAN PEMBAHASAN Reaksi pembentukan kompleks dalam penelitian ini dilakukan dengan cara refluks. Tujuan refluks adalah agar reaksi berjalan dengan sempurna. Dalam penelitian ini perbandingan mol reaksi antara ion logam Gd 3+ dengan ligan DTPA adalah 1:2. Karena pada reaksi pengompleksan suatu ion logam, konsentrasi ligan yang ditambahkan harus lebih besar daripada konsentrasi logam, yang dimaksudkan supaya ion logam yang tidak membentuk kompleks sesedikit mungkin Senyawa kompleks GdDTPA hasil sintesis ini dapat larut dalam air dan memiliki tititk leleh 287 o C. 3.1 Hasil Analisis Spektrofotometer Ultraviolet Abs DTPA 0. 150 1 0. 100 0. 050 0. 000 200.0 25 0.0 30 0.0 35 0.0 400.0 Wa velength (nm)
1. 000 0. 800 Abs Gd-DTPA Gambar 3.1 Spektrum ultraviolet ligan DTPA 0. 600 0. 400 0. 200 0. 000 20 0.0 250.0 30 0.0 350.0 40 0.0 Wa velength (nm) Gambar 3.2 Spektrum ultraviolet senyawa GdDTPA Dari Gambar 3.1 ditemukan adanya serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm. Serapan pada panjang gelombang tersebut diduga berasal dari transisi elektron dari orbital * yang disebabkan oleh adanya ikatan rangkap pada C=O. Sedangkan transisi elektron dari orbital n * tidak muncul. Hal ini diduga karena terjadinya overlap (transisi elektron * lebih dominan dari transisi elektron n *). Pada Gambar 3.2 ditemukan adanya serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm. Pergeseran diduga berasal dari adanya perpanjangan konjugasi atau delokalisasi elektron π pada struktur senyawa yang terbentuk. 3.2 Hasil Analisis Spektrofotometer Inframerah Gambar 3.3 Spektrum IR ligan DTPA
Gambar 3.4 Spektrum IR senyawa kompleks GdDTPA Tabel 3.1 Hasil pengukuran spektrofotometer inframerah ligan DTPA Bilangan gelombang ligan DTPA (cm-1) 3400-2500 1600-1590 1407 1330 1261 1090 727,5 640,3 Bentuk puncak Intensitas Dugaan Lebar Lebar Lebar regang -OH karboksilat regang anion karboksilat asimetri regang anion karboksilat simetri regang C-O regang C-O regang C-N lentur (-CH2-)n regang O-C=O karboksilat Tabel 3.2 Hasil pengukuran spektrofotometer inframerah kompleks GdDTPA Bilangan gelombang kompleks GdDTPA (cm-1) 3397 2915 1594 1407 1322 1091,6 998 925 Bentuk puncak Intensitas Dugaan lebar lebar lebar regang -OH regang CH alifatik regang anion karboksilat asimetri regang anion karboksilat simetri regang C-O regang C-N lentur (-CH2-)n lentur (-CH2-)n
3.3 Hasil Analisis MSB (Magnetic Susceptibility Balance) Untuk mengetahui nilai momen magnetik dari senyawa GdDTPA, dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat MSB. Tabel 3.1 Hasil analisis Magnetic Susceptibility Balance (MSB) Senyawa M o /gram M/gram R o R L/cm T/K GdDTPA 0,8330 0,9744-58 230 1,67 300 Berdasarkan data-data tersebut, dapat disimpulkan bahwa senyawa kompleks GdDTPA memiliki kerentanan massa 0,98267 x 10-6 cgs, kerentanan molar 541,058 x 10-6 cgs, kerentanan terkoreksi 27096,748 x 10-6 cgs dan memiliki momen magnet sebesar 8,069 BM. Maka berdasarkan hasil analisis MSB tersebut, dapat disimpulkan bahwa senyawa kompleks GdDTPA merupakan senyawa yang bersifat paramagnetik. IV. KESIMPULAN 1. Hasil analisis spektrofotometer ultraviolet menunjukkan bahwa ligan DTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm kan pada senyawa GdDTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm. 2. Dari hasil perbandingan antara spektrum inframerah ligan DTPA dengan spektrum inframerah senyawa kompleks GdDTPA terjadi perubahan gugus-gugus penting, yaitu pada senyawa kompleks GdDTPA yang terbentuk, puncak gugus OH karboksilat serta pita lebar pada sidik jari hilang dan tergantikan dengan munculnya puncak yang dari gugus OH dan pada daerah sidik jari muncul pita-pita. Terjadinya perubahan gugus-gugus penting ini dapat dijadikan petunjuk telah terjadi ikatan kovalen koordinasi antara logam dengan ligan. 3. Dari hasil perhitungan MSB, diperoleh harga momen magnet senyawa kompleks GdDTPA adalah 8,069 BM yang menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk bersifat paramagnetik. Penghargaan Ucapan terimakasih kepada Dikti yang telah memberikan pendanaan untuk penelitian ini dalam bentuk program Dana Hibah Bersaing tahun 2008. V. DAFTAR PUSTAKA Aime, J. P., I. Martinsen and H. S. Thomsen. (1998), Quantification of Gadodiamide as Gd in Serum, Peritoneal Dialysate and Faeces by ICP-AES and Comparative Analysis by HPLC, Pharmaceut. Biomed. Anal, 22: 939-947. Bentor, Y. (2006), Gadolinium. http://www.chemicalelements.com/elements/gd. html. (diakses pada tanggal 24 Mei 2008). Brucher, E. (2002), Kinetic Stabilities of Gadolinium (III) Chelates Used as MRI Contrast Agent, Spring, 221. 104-121. Chauhan, G. (2003), Diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA): A metal chelating agent, Spring, 77 : 222-226.
Doble, D. M., C. Bousqueot and D. D. Starck. (2002), Gd-DTPA : Characteristic of New Paramagnetic Complex, Journal American Chemistry Society, 123. 10758-10759. Hustvedt, S.O and Normann, P.T. (1994), Detection and Quantitation of Gadolinium Chelates in Human Serum and Urine by High-Performance Liquid Chromatography and Post-Column Derivatization of Gadolinium with Arsenazo III, Soc. Magn, Reson. 916. Jaszberenyi, Z., Toth, E., Kalai, T., Burai, L., Brucher, E., Merbach, A.E and Hideg, K. (2005), Synthesis and Complexation Properties of DTPA-N,N -bis[bis(n-butyl)]-n-methyltris(amid). Kinetic stability and Water Exchange of its Gd 3+ Complex, Journal The Royal Society of Chemistry. 694-701. Merbach A.E and Toth E. (2001), The Chemistry of Contrast Agents in Medical Magnetic Resonance Imaging, John Wiley & Sons, Ltd. New York. Volkov, A. (1997), Contrast Agents in Magnetic Resonance Imaging, http://www.cc.utah.edu/%7eav6a51/mri.htm#gd.