BAB III Kromatografi Lapis(an) Tipis (KLT) Thin Layer Chromatography (TLC) Kromatografi lapis tipis adalah salah satu contoh kromatografi planar. Fase diamnya (Stationary Phase) berbentuk lapisan tipis yang melekat pada gelas/kaca, plastik, aluminium. Sedangkan fase geraknya (Mobile Phase) berupa cairan atau campuran cairan, biasanya pelarut organi dan kadangkadang juga air. Fase diam yang berupa lapisan tipis ini dapat dibuat dengan membentangkan /meratakan fase diam (adsorbent=penjerap=sorbent) diatas plat/lempeng kaca plastik ataupun aluminium. Fase diam Sifat fase diam yang satu dengan fase diam yang lain berbeda karena strukturnya, ukurannya, kemurniannya, zat tambahan sebagai pengikat dll. Fasa diam yang digunakan TLC tidak sama dengan yang digunakan untuk kromatografi kolom, terutama karena ukuran dan zat yang ditambahkan. Fase diam dijual dengan spesifikasi tertentu, iaitu ukuran (diameter) dalam mesh atau j^m dan untuk kegunaannya (mis: untuk TLC atau kromatografi kolom). Beberapa fase diam yang banyak dijual dipasaran: Silika gel Silika gel merupakan fase diam yang sering digunakan pada TLC. Dalam perdagangan dijual dengan variasi ukuran (diameter) 10-40µm. Makin kecil diameter akan makin lambat kecepatan alir fase geraknya dengan demikian mempengaruhi kualitas pemisahan. Luas permukaan silica gel bervariasi dari 300-1000 m 2 /g. Bersifat higroskopis, pada kelembaban relatif 45-75% dapat mengikat air 7-20%. Macam-macam silka gel yang dijual dipasaran: Silika gel dengan pengikat. Pada umumnya digunakan pengikat gypsum, (CaSO 4 5-15%). Jenis ini diberi nama Silika gel G. Ada juga menggunakan pengikat pati (starch) dan dikenal Silika gel S, penggunaan pati sebagai pengikat mengganggu penggunaan asam sulfat sebagai pereaksi penentuan bercak.
Silika gel dengan pengikat dan indicator flouresensi. Jenis silica gel ini sama seperti silika gel diatas dengan tambahan zat berfluoresensi bila diperiksa dibawah lampu UV A, panjang atau pendek. Sebagai indicator digunakan timahkadmium sulfida atau mangan-timah silikat. Jenis ini disebut Silika gel GF atau Silika gel GF 254 (berflouresensi pada,ג 254nm). Silika gel tanpa pengikat, dikenal dengan nama Silika gel H atau Silika gel N. Silika gel tanpa pengikat tetapi dengan indicator flouresensi. Silika gel untuk keperluan pemisahan preparative Alumina Banyak digunakan setelah silika gel, alumina termasuk kelompok fase diam yang beraktifitas tinggi. Alumina yang digunakan TLC bersifat sedikit basa (ph 9), ada juga yang bersifat netral (ph 7) dan alumina yang bersifat asam (ph 4). Juga digunakan CaSO 4 sebagai pengikat yang dapat menurunkan bebasaan pada tinggkat tertentu. Sepertihalnya Silica gel, alumina dikenal dengan atau tanpa pengikat dan bahan indicator. Pemberian namapun identik dengan silika gel dengan code G.H.P.F. Selulosa Menggunakan selulosa sebagai fase diam maka mekanisme pemisahannya sama seperti mekanisme pemisahan pada kromatografi kertas. Perbedaannya hanya serat selulosenya pada TLC/KLT lebih pendek dari pada serat selulosa kromatografi kertas. Panjang serat bervariasi 2-20 µ. Serat lebih pendek menyebabkan difusi rendah selama elusi dan menghasilkan bercak yang sempit (lebih kecil). Selulosa untuk TLC terdapat dim bentuk selulosa serat asli (contohnya MN 300) dan selulosa mikrokristal (contohnya Avicel). Fase diam selulosa biasanya digunakan senyawa yang bersifat polar.
Fase gerak Yang digunakan sebagai fase gerak biasanya adalah pelarut organik (tabel 1). Dapat digunakan satu macam pelarut organic saja ataupun campuran. Bilamana fase gerak merupakan campuran pelarut organik dengan air maka mekanisme pemisahan adalah partisi. Pemilihan pelarut organic ini sangat penting karena akan menentukan keberhasilan pemisahan. Pendekatan polaritas adalah yang paling sesuai untuk pemilihan pelarut. Senyawa polar akan lebih mudah terelusi oleh fase gerak yang bersifat polar dari pada fase gerak yang non polar. Sebaliknya, senyawa non polar lebih mudah terelusi oleh fase gerak non polar dari pada fase gerak yang polar. Tabel 1 : Pelarut organik yang sering digunakan sebagai fase gerak (deret eluotropik) non polar polar Parafin cair Petroleum eter Sikloheksana Karbon tetraklorida Benzena Toluena Kloroform Dietileter Etilasetat Aseton n-propanol etanol asetonitril methanol air
Pembuatan plat (lempeng) silica gel 30 Gram phase diam berbentuk serbuk (dengan diameter tertentu dijual dengan merk dagang tertentu misalnya Silica gel GF 254) dibuat bubur dengan air atau pelarut lain sejumlah tertentu (lihat tabel 2) diratakan diatas 4-5 lempeng kaca ukuran 20X20 cm, dalam waktu tidak lebih dari 4 menit. Perataan ini dapat menggunakan alat perata Stahl-Desaga untuk plat kaca ukuran 20X20 cm, 20X10 cm dengan ketebalan dapat diatur 0,25-2,0 mm. Bila ukuran plat lebih kecil dapat dibuat dengan mencelupkan ke dalam bubur adsorbent. Setelah lapisan bubur ini mengering diruangan kemudian dipanaskan di dalam oven pada 100-120 C selama 60 menit, dengan tujuan semua air akan menguap. Proses pengeringan atau penghilangan air disebut proses mengaktifkan plat kromatografi (fase diam), selanjutnya didalam rak penyimpan plat-plat ini dimasukkan kedalam dexicator. Sehingga pada waktu penyimpanan plat-plat tadi tidak menyerap lembab (air) dari udara. Dengan demikian mekanisme pemisahan komponen (senyawa-senyawa) yang ditahan fase diam adalah mekanisme absorption. Tabel 2: Perbandingan berat fase diam dan cairan untuk pembuatan plat. Fase diam Cairan Perbandingan Fase diam : cairan = (g : ml) 1. Silika gel G atau GF Air 30:60-65 2. Silika gel H Air 30:80-90 3. Alumina G Air 30:40 4. Alumina H Air 30:80-90 5. Kiselgur Air 30:60-65 6. Serbuk selulosa MN 300 Air 1:5 7. Serbuk poliamida Kloroform: metanol = 2:3 1:9 Plat TLC yang siap pakai tersedia dipasaran, diantaranya dengan ukuran 20X20 diatas lembaran gelas, aluminium, plastik. Plat-plat ini dapat dipotong sesuai dengan luas plat yang diperlukan. Untuk lembaran plastik tidak dapat dipanaskan pada waktu pengamatan bercak/spot.
Penyiapan dan penotolan sampel Sampel atau cuplikan dilarutkan dalam pelarut yang sesuai (hampir pelarut organik dapat digunakan dan biasanya dipilih yang mudah menguap), air digunakan hanya bila tidak dapat dicari pelarut organik yang sesuai. Untuk keperluan analisis kuantitatif sample harus ditimbang demikian juga pelarut yang digunakan. Kemudian larutan sample disimpan dalam wadah yang tertutup rapat untuk menghindari penguapan. Pada umumnya ditotolkan 1-20 µl larutan yang mengandung 50-100 µg sample tiap bercak untuk kromatografi absorbsi dan 5-2Qµg sample untuk kromatografi partisi. Penotolan dapat dilakukan dengan gelas kapiler yang dibuat sendiri atau dengan pipet mikro. Untuk keperluan kuantitatif digunakan quantitative microsyringe. Kepada plat TLC konvensional (20X20 cm, 5X20 cm, tebal 0,2 mm) sample ditotolkan sebagai bercak bulat atau garis, 1,5-2,0 cm dari tepi bawah. Untuk memudahkan penotolan dibuat garis lemah dengan pensil, disebut garis awal. Pada garis awal ini biasanya ditotolkan bercak-bercak dengan garis tengah 3-6 mm, bercak-bercak tadi diusahakan diameternya seragam. Penotolan bercak pada plat TLC dapat dilakukan berulang-ulang dan haras berhati-hati dijaga plat tidak rusak. Penotolan sample yang terlalu banyak (over loaded) menyebabkan bercak hasil pengembangan berbentuk tidak bulat (asimetri) dan perubahan harga Rf. Bila totolan sample sample telah kering maka plat siap untuk dielusi / dikembangkan. Pengembangan (Elusi) Hampir semua TLC dikembangkan dengan cara menaik dalam bejana (chamber) pengembang dari gelas. Di dalam bejana ini dimasukkan fase gerak hingga kedalaman 0,5 cm, pada dinding sebelah dalam bejana ditempelkan kertas saring setinggi 20 cm yang ujung bawahnya tercelup fase diam. Fase diam akan merambat keatas membasahi kertas saring, dengan demikian ruangan dalam bejana tertutup ini akan lebih cepat dijenuhi dengan uap pelarut. Setelah ruangan dalam bejana jenuh dengan uap fase gerak (terjadi kesetimbangan), plat TLC dimasukkan dimulai pengembangan atau elusi. Bercak sample pada garis awal jangan sampai tercelup dalam fase gerak. Fase gerak akan merambat naik membawa komponen sample. Kecepatan merambat tiaptiap komponen berbeda tergantung kekuatan persaingan ikatan hydrogen yang
terjadi antara fase diam-senyawa (komponen)-fase gerak. Komponen yang membentuk ikatan hydrogen lebih kuat dengan fase gerak akan terelusi lebih cepat atau merambat lebih cepat. Sebaliknya kalau ikatan hidrogennya lebih kuat dengan fase diam, komponen akan lebih lama tertahan fase diam atau merambat lambat. Pengembangan dihentikan pada saat fase gerak mencapai jarak tertentu, biasanya 1 cm sebelum ujung akhir plat. Batas dicapainya fase gerak segera ditandai dengan pensil sebagai garis akhir. Lebih baik batas akhir ini dibuat dahulu sebelum pengembangan, bila pelarut mencapai garis akhir, plat segera diangkat dan dikeluarkan dari bejana. Cara-cara pengembangan yang lain adalah : 1. Pengembangan berulang Yaitu plat yang baru saja dielusi dikeringkan kemudian dielusi kembali dengan fase gerak yang sama. 2. Pengembangan dua dimensi Yaitu plat dikembangkan seperti biasa, setelah itu dikeringkan dan pelat diputar 90 kemudian dikembangkan dengan fase gerak berbeda (pemisahan flavone "Harbone") Pengembangan sirkular 3. Contoh cara pengembangan ini adalah pada kromatotorn, sebenarnya termasuk kromatografi planar juga. Perbedaan dengan KLT adalah cara pengembangannya yaitu kromatotorn dikembangkan dengan cara dipusingkan pada kecepatan tertentu. Sampel ditotolkan pada daerah dekat sumbu putar, kemudian sambil dipusingkan fase gerak diteteskan dan diatur kecepatannya, fase gerak ini akan keluar menetes dibagian tepi pelat yang dipusing tersebut. Pengamatan (mendeteksi) bercak / visualisasi Cara mengamati bercak pada TLC dapat digolongkan menjadi dua : Pertama dengan cara merusakkan / mereaksikan komponen/senyawa yang ada bercak itu dan Kedua tanpa merusakkan komponen / senyawa. Cara pertama dengan menyemprotkan pereaksi penanda. Banyak pereaksi-pereaksi yang digunakan dapat dilihat dalam literature dan dijual dipasaran (niaga). Contoh pereaksi semprot yang umum untuk senyawa
organik adalah asam sulfat dalam metanol, selanjutnya bercak dipanaskan di dalam oven, sebaiknya digunakan oven yang ada jendela kacanya sehingga dapat diikuti perubahan bercak selama pemanasan menjadi bercak warna hitam. Pada dasarnya adalah reaksi oksidasi pada senyawa organic oleh asam sulfat. Pereaksi lain adalah dengan disemprot dengan larutan lodium dan paling mudah adalah dengan memasukkan plat kedalam bejana yang berisi uap lodium (kristal lodium diletakkan dalam bejana, tidak merusak 75% senyawa). Contoh pereaksi semprot dan penggunaannya dapat dilihat pada tabel 3. Cara ke dua, yang tidak merusak komponen/ senyawa di bercak. Untuk senyawa berwarna atau berpendar dibawah lampu UV (berfluoresensi) tidak ada masalah menggunakan silika tanpa tambahan zat berpendar. Sedang untuk senyawa yang tidak berpendar dibawah lampu UV digunakan fase diam dengan tambahan zat berpendar. Tabel 3 : Macam pereaksi warna / penanda dan penggunaannya No. Pereaksi warna Jenis senyawa Warna 1. Anilina ftalat Gula mereduksi Berbagai warna 2. Anisaldehida dalam H2SO4 Karbohidrat Berbagai warna dan asam asetat 3. Stibium triklorida dalam kloroform Steroid, glikosida steroid. Lipid alifatik, vit. A dll. Berbagai warna 4. Hijau brom kresol Asam karboksilat Bercak kuning pada dasar hijau 5. 2,4-Dinitrofenilhidrazin Aldehida dan keton Bercak kuning sampai merah 6. Deagendorf Alkaloid dan basa organic Jingga 7. Besi III klorida Fenol Berbagai warna 8. Flourescein;Br 2 Senyawa tak jenuh Bercak kuning pada dasar merah jambu 9. Ninhidrin Asam amino, gulaamino, asamfosfatida Biru
Analisis Kualitatif KLT mempunyai kontribusi yang signifikan pada analisis kualitatif, walaupun masih perlu data pendukung lainnya. Untuk analisis kualitatif diperlukan senyawa murni pembanding. Sampel dan senyawa pembanding dilarutkan pada pelarut yang sama, Kemudian laratan sampel ditotolkan pada ujung pelat KLT, 2 cm sejajar dengannya ditotokan larutan senyawa murni dan disebelahnya lagi ditotolkan campuran sampel dan senyawa pembanding. Kromatogram diangkat diberi tanda batas akhir yang ditempuh fase gerak. Diinventarisasi nilai Rf dan R r. Senyawa yang mempunyai nilai Rf yang sama dengan nilai Rf senyawa pembanding dan pada pengulangan elusi dengan sistim berbeda tetap memberikan nilai Rf yang sama, maka dapat disimpulkan sementara senyawa tersebut identik dengan senyawa pembanding. R f adalah jarak yang ditempuh senyawa (bercak) dibagi dengan jarak yang ditempuh fase gerak. hr f adalah R f x 100. R r adalah jarak yang ditempuh senyawa sample dibagi dengan jarak yang ditempuh senyawa pembanding menggunakan sistim yang sama. Untuk keperluan mencari sistim KLT yang dapat digunakan untuk senyawa obat dapat dicari pada beberapa literature. Satu diantaranya adalah dari buku: Isolation and Identification of drugs Oleh: E.G.C.Clarke, Judith Berle, M.Sc. The Pharmaceutical Press, London, (1974) Pada buku tersebut terdapat 22 sistim, Tl hingga T22. Tiap-tiap sistim menggunakan campuran fase gerak dan digunakan untuk mengelusi golongan obat tertentu. Sedangkan fase diam yang digunakan adalah silika gel dengan ukuran plate 20x20cm. Diterakan juga nilai Rf dari beberapa senyawa pada sistim tertentu. Untuk kromatografi kertas digunakan sistim dengan kode P. Sekedar untuk contoh dikutip sebagian dari sistim-sistim itu (Tabel 4) dan kita tinjau Rf dari obat sederivat hubungannya dengan polaritas dan struktur molekulnya.
Tabel 4: Contoh Sistim Elusi Untuk Senyawa Obat No Sistem Golongan senyawa obat 1 T1 Basa nitrogen (alkaloid) 2 T2 Antihistamin & klordiazepoksid 3 4 5 6 T3 T4 T5 T6 Antihistamin & tranquilliser Antihistamin & tranquilliser Antihistamin & tranquilliser Antihistamin & tranquilliser 7 8 T7 T8 Analgetika narkotik Analgetika narkotik 9 T9 Alkaloid ergot 10 T10 Barbiturat Fase gerak : Aseton 1 CHC1 3 9 Pengembangan : 10 cm +17 menit Visualisasi : - KMnO 4 warna yang timbul kuning, coklat, purple. Pereaksi - Zwikkers warna yang timbul Pink atau hijau 11 T11 Barbiturat 12 T12 Barbiturat Fase gerak :
Larutan amoniak pekat 5 Benzen 75 Dioksan 20 13 T13 Barbiturat 17 T17 Aspirin 22 T22 Golongan sulfa Sample dilarutkan dalam aseton Fase gerak: CHC1 3 1 Etanol 1 Heptana 1 Air 1,5% Kesetimbangan 3 jam Visualisasi : diazotasi dengan N- l-naftiletilendiamin (spray)
Tabel: 5, Obat-obat Sulfa dan Nilai R f pada T22 Fase gerak sistim T22 mengandung air, oleh karena itu mekanisme pemisahan adalah partisi. Struktur molekul ketiga sulfa pada Tabel 5, berbeda pada R, R pada sulfadiazin adalah gugus pirimidin tak tersubstitusi, oleh karena itu sulfadizin lebih polar dari pada sulfamerazin yang gugus pirimidinnya tersubstitusi satu metil. Sedangkan sulfadimidin lebih kurang polar karena gugus pirimidinnya tersubstitusi dua metil. R f ketiga senyawa ini membuktikan bahwa sulfadimidin lebih cepat terelusi (R f terbesar), sedangkan sulfadiazin lebih senang melarut dengan fase diam atau dikatakan mempunyai affinitas yang lebih kuat dengan fase diam dari pada sulfa yang lain itu, dan ini ditunjukkan mempunyai Rf terkecil dari ketiga sulfa itu.
Tabel: 6, Senyawa Barbiturat dengan Nilai R f pada TI Fase gerak sistim TIO adalah campuran aseton dan chloroform. Pada Tabel 6 dipilihkan barbiturat yang mempunyai perbedaan pada R2. Bila dibandingkan gugus R2 ini, maka sulfa yang mempunyai R2, alkil rantai pendek adalah yang lebih polar dari pada sulfa yang mempunyai R2, alkil rantai lebih panjang. berikatan rangkap.
Analisis Kuantitatif Ketepatan dan ketelitian KLT untuk analisis kuantitatif lebih rendah bila dibandingkan dengan kromatografi gas dan kromatografi kinerja tinggi. Namun untuk keperluan tertentu sudah memadahi. Dibedakan dua cara: 1. Bercak langsung diukur 2. Bercak diambil (dikerok) Ad 1. Dengan dasar adanya hubungan antara luas bercak dengan banyaknya senyawa terlarut maka senyawa dapat diukur kadarnya dengan mengukur luas bercak. Cara dibedakan lagi: a. Tanpa menggunakan kurva baku Menurut Purdy & Truter: akar luas bercak berbanding lurus dengan logaritma(lo) berat senyawa yang ada. Untuk menghitung dengan cara ini maka perlu dibuat tetapan untuk senyawa pada sistem yang tertentu. b. Menggunakan kurva baku Dibuat kurva hubungan kadar dan luas bercak dari senyawa murni pembanding. Akan diperoleh persamaan garis lurus Y = bx + a. Selanjutnya luas bercak sampel dapat dihitung. Adapun urutan kerja dapat disusun sbb : 1* Dibuat larutan mengandung senyawa murni yang akan dianalisis dengan 3 macam konsentrasi yang diketahui. 2* Dibuat larutan sample pada kadar tertentu sehingga setelah dielusi memberikan bercak yang bulat (ideal). 3* Ke 4 larutan ( 1 sampel, 3 lart baku) ditotolkan secara duplo pada lempeng yang sama (20X20 cm). Perlu diperhatikan: - penotolan tegak lurus dengan alat suntik mikro, gelas kapiler. - banyak larutan 5-10 pi. - sekali penotolan saja dengan volume yang sama. 4* Lempeng dielusi / dikembangkan sampai jarak yang telah ditentukan (10-20cm) didalam bejana yang dijenuhi fase gerak. Kemudian ditampakkan/ divisualisasikan degan cara yang sesuai.
5* Luas bercak diukur pada alat densitometer. Dibuat kurva hubungan kadar dan luas kemudian dibuat persamaan garis lurus. Kadar senyawa dalam dapat ditetapkan. Ad 2. Mengukur kadar dengan cara elusi. Cara ini akan memberikan ralat yang timbul karena memindahkan / mengerok dan elusi. Ditentukan letak bercak dengan cara yang tidak merusak, mengerok bercak beserta fase diam, kemudian diekstraksi dengan alat yang diperoleh diukur kadarnya dengan spektrometri atau cara lain yang sesuai. Urutan kerja dapat disusun sebagai berikut: 1*Sampel dilarutkan dalam pelarut yang sesuai, demikian juga senyawa murni (pembanding) dilarutkan dalam pelarut yang sama dengan pelarut untuk sample. 2*Banyak sample yang ditotolkan harus diketahui dengan tepat. 3*Dikembangkan secara biasa dan divisualisasikan dengan cara yang tidak merusak. 4*Bercak yang dikehendaki diberi tanda dengan alat tajam, dibandingkan dengan bercak baku. 5*Bercak beserta fase diam dikerok kemudian dilarutkan dalam pelarut yang sesuai secara kuantitatif. 6*Larutan yang diperoleh bila perlu diuapkan dibawah rotary evaporator dimasukkan ke dalam labutakar, ditetapkan kadarnya dengan cara yang sesuai. KLT preparatif Cara ini ideal untuk memisahkan sample dalam jumlah kecil (50mg-1gram). Larutan sample ditotolkan berupa garis pada salah satu sisi pelat. Dielusi seperti cara-cara biasa yang telah dijelaskan didepan. Akan terjadi bercak berupa garis atau pita. Visualisasi dipilih cara yang tidak merusak. Jika terpaksa digunakan cara-cara merusak mis, disemprot dengan pereaaksi, maka pelat ditutup sebagian dan bagian kecil lain yang disemprot. Sehingga dapat diperkirakan letak bercak berbentuk pita/garis lurus. Pita yang diinginkan dikerok dan dilarutkan dengan pelarut yang sesuai. Fase diam. Yang sering digunakan
adalah silikagel dengan atau tanpa indicator flouresensi 254 nm. Tersedia TLC preparative dijual dengan kualitas lebih baik daripada lapisan fase diam yang dibuat sendiri. Tebal optimum lapisan preparative berkisar antara 1-1,5 mm. Lapisan yang terlalu tebal kurang memberikan pemisahan yang baik. Lapisan preparative dapat dibuat dengan ketebalan yang diinginkan dengan alat dari Desaga. Kromatografi Lapisan Tipis Kinerja Tinggi (KLTKT=HPTLC) Ukuran fase diam sangat mempengaruhi hasil pemisahan, namun secara pasti belum dapat ditentukan berapa ukurannya. Diketahui penyebarat ukuran partikel berskala sempit akan memberikan hasil pemisahan yang lebih baik. KLTKT adalah suatu contoh penggunaan fese diam berukuran halus dengan skala sempit (5-10µm). TLC ini memberikan hasil pemisahan yang lebih baik untuk analisis kuantitatif.