Fenil Propanoid

1.      Asal usul Fenil Propanoid

Senyawa fenil propanoid terbentuk dari asam sikimat. Selain fenil propanoid, jalur asam sikimat dihipotesiskan membentuk building block C7. Berbagai senyawa golongan  lignin, stilben, kumarin memiliki kerangka C9. Sedangkan asam galat, struktur benzoik, berbagai polifenol (bukan jalur tunggal) terbentuk dari struktur C7.Golongan ini melewati  starting material asam amino L-tirosin dan L-fenilalalin yang merupakan asam amino esensial (manusia tidak memiliki jalur biosintesis ini), sehingga potensi toksisitasnya kecil pada manusia.

Keberadaannya berlimpah pada tumbuhan namun terbatas pada jamur dan belum ditemukan pada manusia atau vertebrata. Golongan fenil propanoid adalah senyawa yang memiliki aktifitas farmakologi luas seperti antikanker (podofilotoksin), filantin berefek sebagai hepatoprotektor dan stimulan kekebalan dalam tanaman meniran (Phyllanthus niruri), antiaterosklerosis (stilebenoid, dan resveratrol), antidiabetes (sinamaldehide, yang terkandung dalam kulit kayu manis (Cinnamomum burmani)), dan eugenol yang merupakan bahan antiseptik gigi yang diperoleh dari kuncup bunga cengkeh (Syzygium aromaticum). Berbagai bahan parfum atau aroma aromaterapi juga merupakan senyawa fenilpropanoid. Hal ini dikarenakan minyak atsiri disusun oleh golongan monoterpen, seskuiterpen, dan fenilpropanoid.

2.      Struktur Molekul Fenil Propanoid

Senyawa fenil propanoid mempunyai kerangka struktur cincin benzene yang terikat dengan tiga atom karbon (Ph-C-C-C). secara biosintetik maka golongan fenil propanoid adalah turunan asam amino aromatic yaitu fenilalanin dan fenilpropanoid. Beberapa kelompok yang termasuk dalam golongan fenil propanoid adalah kelompok asam hidroksi sinamat, kumarin, sebagai lignin dan fenil propena. Beberapa fenil propanoid ada yang terikat dengan gula (glikosida) sehingga yang tidak terikat gula disebut aglikon. Berikut ini adalah senyawa fenil propanoid. Golongan asam hidroksi sinamat =asam p kumarat, asam kafeat, asam fer, asam sinapat. Golongan kumarin = umbeliferon, eskuletin, skopoletin, psoralen.
fenil propena = eugenol, isoeugenol(ikatan rangkap berpindah), miristin.
eugenol terdapat pada minyak cengkeh dan minyak kulit lawang yang dapat diisomerisasi dengan NaOH/KOH membentuk isogeunol, sedangkan miristinterdaat pada biji pala.
empat macam hidroksi sinamat dalam bentuk ester terdapat di hampir semua tumbuhan dan sinamaldehid terdapat pada kulit kayumanis yang dapat dioksidasi menjadi asam sinamaldehid serta esterifikasinya akan menghasilkan ester sinamat.
kelompok hidroki inamat diperoleh dengan cara hidrolis asam terhadap esternya.
berbagai fenil propanoid yang terkait dengan glukosida saperti kafeoil korida, rosmarinat asam kafeil tartarat dapat ditelusuri oleh mahasiswa.
belum ada laporan yang jelas tentang peranan fenil propanoid pada tumbuhan.
Senyawa fenil propanoid dapat diringkas sebagai berikut :

·          transformasi L-fenilalanina dan L-tirosin dalam tumbuhan dapat berlangsung sbb.

·                     kedua asam amino ini seimbang dengan asam fenilpiruvat/asam p-hidroksi fenilpiruvat.

·                     fenilalanin terlibat transformasi menjadi trans asam sinamat, tirosin terlibat proses lain.

·                     rantai samping gugus karboksilat terlepas, beta-feniletilamina dan beta-fenilasetaldehida, biasa disertai dengan gugus hidroksil pada aromatis

·                     metabolit fenilalanina (dan tirosin) dengan asam amino tetap utuh dikenal Fenilpropanoid.

·                     merupakan senyawa fenol umum pada tumbuhan tinggi.

·                     dibiosintesis lewat jelur shikimat

·                     ciri satu cincin benzena tersubstitusi dengan rantai karbon propil

·                     pola oksidasi teratur, maksimum sebagai trihidroksi, bisa 3,4-dihidroksi, 4-hidroksi atau sama sekali tidak.

3.      ISOLASI FENIL PROPANOID DALAM SUATU SPESIES

Isolasi kumarin dari biji pinang

Pinang yang digunakan buahnya sebagai ramuan pemakan sirih dikenal dengan nama latin Areca catechu L. Buah pinang mudah dikunyah dan airnya ditelan untuk mengobati darah dalam air kencing. Jus pinang muda digunakan sebagai obat luar untuk rabun bila diteteskan pada kornea, ditelan untuk demam, histeria, dan disentri. Biji pinang muda bila dibuat jus dengan telur itik dan susu dapat digunakan untuk peningkatan stamina lelaki. Abu pinang digunakan untuk mencuci gigi, tetapi jika terlalu banyak akan merusak gigi. Jus pucuk pinang dan Euphorbia linta digunakan tiga hari setelah bersalin. Akar pinang juga digunakan untuk memperbanyak kencing dan mengobati sakit perut. Campuran daunnya digunakan untuk memandikan anak-anak yang sering mengalami sakit perut. Serbuk pinang bisa membuang cacing gelang. Pada penelitian ini akan dilaporkan kandungan kumarin dari biji pinang sirih yang muda dengan cara maserasi dan karakterisasi hasil dengan cara kimia, spektroskopi dan kromatografi. Berikut tahapan isolasinya:

·         Persiapan alat dan bahan

Alat-alat yang digunakan adalah seperangkat alat destilasi, rotary evaporator Heidolph WB 2000, Spektrometer Ultraviolet Secoman S1000 PC, Spektrometer IR (Perkin Elmer FTIR 1600 series), Spektrometer ¹³C-NMR Bruker WP pada 100 MHz, Spektrometer ¹H-NMR Bruker WP pada 500 MHz, Spektrometer Massa (Micromas VG 70-250S), Elemental analysis apparatus, Fisher melting point apparatus, lampu UV λ = 254 dan 356 nm, corong Buchner, kolom kromatografi dengan diameter 5,0 dengan panjang 48 cm, penangas listrik, oven, pipa kapiler, kertas saring, plat KLT, alumunium foil, serta perlatan gelas yang umum digunakan di laboratorium.

Sampel yang berupa biji pinang sirih yang masih muda (Areca catechu L) diambil di Tanah Sirah Kalumbuk Kota Padang, dan diidentifikasi di Herbarium Universitas Andalas Padang (ANDA) oleh Rusdi Tamin.

·         Ektraksi dan fraksinasi

Sampel kering biji pinang muda Areca catechu L. yang dimaserasi dengan metanol. Dari 2,95 kg sampel kering biji pinang muda Areca catechu L. yang dimaserasi dengan metanol didapatkan ekstrak pekat sebanyak 511,36 g. Selanjutnya ekstrak pekat metanol tadi dilarutkan dalam metanol : air (1 : 1) kemudian difraksinasi dengan pelarut etilasetat. Fraksi etilasetat dipekatkan dengan rotary evaporator dan didapatkan ekstrak pekat fraksi etil asetat sebanyak 75,75 g. Kemudian fraksi etilasetat dikromatografi kolom sehingga didapatkan satu noda tunggal. Noda tunggal dimonitor dengan kromatografi lapisan tipis dengan menggunakan pelarut n-heksan : aseton (4 : 6) dan dilihat di bawah lampu UV.

·         Pemurnian dan rekristalisasi

Pemurnian dilakukan dengan menggunakan pelarut yang berbeda kelarutannya, yaitu EtOAc, aseton dan MeOH. Ketiga fraksi ini dimonitor dengan KLT menggunakan pelarut n-heksan : aseton (4 : 6). Hasil KLT dari fraksi aseton memperlihatkan noda tunggal di bawah lampu UV sebagai penampak noda. Kemudian dilakukan rekristalisasi terhadap fraksi aseton dengan menggunakan pelarut MeOH dan Aseton, sehingga didapatkan kristal kumarin yang berwarna putih. Kristal tersebut memiliki titik leleh 184 – 185°C dan Rf 0,60 dengan pelarut n-heksan : aseton (4 : 6). Kristal murni yang didapat dilakukan analisa unsur, penarikan spektrum ultraviolet, spektrum inframerah, spektrum massa, spektrum NMR baik ¹H dan ¹³C. Karena rekristalisasi terhadap fraksi aseton menggunakan pelarut MeOH dan Aseton, sehingga didapatkan kristal kumarin yang berwarna putih.

·         Karakterisasi

Selanjutnya karakterisasi senyawa golongan kumarin ini dilakukan dengan menggunakan spektrometer UV-Vis Secomam S.1000. Spektrum UV yang dihasilkan oleh senyawa kumarin hasil isolasi dengan pelarut MeOH memberikan 3 pita serapan maksimum 208,6 nm; 219,6 nm; dan 323,6 nm. Berdasarkan pengukuran serapan UV tersebut dapat disarankan bahwa senyawa hasil isolasi termasuk dalam senyawa golongan kumarin.

4.      BIOSINTESIS SENYAWA FENIL PROPANOID

Perintis senyawa fenilpropanoid awal adalah asam sinamat dan asam p-hidroksinamat, yang juga dikenal dengan nama asam p-kumarat. Dalam tumbuhan, senyawa ini dibuat dari asam aromatis amino fenilalanin dan tirosin, secara bergantian, dan tersintesis melalui jalur asam sikimat.

Biosintesa senyawa fenilpropanoida yang dari jalur shikimat pertama kali ditemukan dalam mikroorganisme seperti bakteri, kapang dan ragi. Sedangkan asam shikimat pertama kali ditemukan pada tahun 1885 dari tumbuhan lillicium religiosum dan kemudian ditemukan dalam banyak tumbuhan. Pokok reaksi biosintesa dari jalur shikimat adalah sebagai berikut: Pembentukan asam shikimat diawali dengan kondensasi aldol antara eritrosa dan asam fosfoenol piruvat. Pada kondensasi ini, gugus metilen (C=CH2) dari asam fosfoenolpiruvat berlaku sebagai nukleofil dan mengadisi gugus karbonil C=O eritrosa, menghasilkan gula dengan 7 unit atom karbon. Selanjutnya reaksi yang analog (intramolekuler) menghasilkan asam 5 dehidrokuinat yang mempunyai lingkar sikloheksana, yang kemudian diubah menjadi asam shikimat.

1.      Jalur biosintesa shikimat

Asam sikimat melalui serangkaian reaksi terfosforilasi, menghasilkan asam korismat yang merupakan titik percabangan yang penting dalam biosintesis. Satu cabang menghasilkan asam anthranilat dan kemudian menjadi triptofan. Sedangkan cabang yang lain menimbulkan asam prefenat, senyawa non aromatis terakhir dalam rangkaian tersebut. Asam prefenat terbentuk oleh adisi asam fosfoenolpiruvat terhadap asam shikimat. Asam prevenat dapat diaromatisasi dengan dua cara. Pertama diproses dengan dehidrasi dan dekarboksilasi simultan sehingga menghasilkan asam fenilpiruvat, yang bisa menghasilkan fenilalanin.Yang kedua muncul dengan dehidrogenasi dan dekarboksilasi menghasilkan asam p-hidroski fenilpiruvat, asal mula tirosin. 

2.      Jalur biosintesa kumarin

Kumarin adalah senyawa fenol yang pada umumnya berasal dari tumbuhan tinggi dan jarang sekali ditemukan pada mikroorganisme. Penelitian mengenai biosintesa kumarin pada beberapa jenis tumbuhan ternyata mendukung biosintesa ini. Walaupun demikian, mekanisme dari sebagian besar tahap-tahap reaksi tersebut masih belum jelas. Misalnya reaksi isomerisasi cis-trans dari asam orto hidroksikumarat mungkin berlangsung dengan katalis enzim atau melalui proses fotokimia atau suatu proses reduksi-dehidrogenasi yang beruntun. Tahap-tahap reaksi biosintesa kumarin yang dimulai dari asam sinamat hingga terbentuknya kumarin adalah sebagai berikut:

3.      Jalur biosintesa alilfenol dan propenil fenol

Senyawa-senyawa alilfenol dan propenil fenol adalah dua jenis senyawa fenil propanoid yang berkaitan satu sama lainnya. Senyawa-senyawa ini umumnya ditemukan bersama-sama dalam minyak atsiri dari tumbuhan umbeliferae atau tumbuhan lain yang digunakan sebagai rempah-rempah. Misalnya eugenol adalah komponen utama dari minyak cengkeh dan miristin terdapat dalam minyak pala. Semua senyawa ini mempunyai gugus hidroksil atau gugus ester pada C₄, kadang-kadang diikuti oleh gugus metoksil atau metilendioksida yang lain.

Hipotesis reaksi biosintesa dari turunan alilfenol dan propenil fenol adalah sebagai berikut:

Pembentukan turunan alilfenol dan propenil fenol pada prinsipnya adalah suatu reaksi substitusi nukleofilik, dimana ion hidrida berlaku sebagai nukleofil. Hipotesis ini telah didukung oleh percobaan mengenai biosintesa anetol dalam tumbuhan pimpinella anisum.


permasalahan

1.       Apa yang membedakan antara lignin dan tannin?

2.       Jelaskan pokok reaksi biosintesis dari jalur shikimat!

3.   Seperti yang terlihat dari namanya, mengapa kebanyakan senyawa yang terkandung dalam struktur fenil propanid adalah cincin fenil yang terletak dalam tiga sisi rantai karbon propana?