ALKALOIDAOLEH

BURHANUDDIN TAEBE

1. BATASANMerupakan gol. senyawa organik terbanyak di alam, terdapat hampir pada semua tumbuhan, sedikit dari hewan, mikroorga-nisme, serangga, biota laut dan tumbuhan rendah.Berbagai batasan alkaloida, semua disertai pengecualian. Semua mengandung satu atau lebih atom N dan biasa meru-pakan bagian dari cincin heterosiklik, batasan ini tidak tepat, karena ada senyawa nitrogen heterosiklik di alam, tidak diakui sebagai alkaloida, misalnya pirimidin, pteridin, dan asam nukleat. Hampir semua memiliki aktivitas fisiologis , ada sangat bera-cun, ada berguna dalam pengobatan, misal : kuinin, morfin dan striknin.Alkaloida adalah senyawa organik yang mengandung unsur nitrogen, bersifat basa, memiliki aktivitas fisiologis dan terdapat dalam makhluk hidup.Terdapat pada bagian tumbuhan: biji, daun, kulit batang, kayu dls. Kadar sangat kecil, biasa kurang dari 1%, ada cukup tinggi, misal kulit kayu tumbuhan tahunan, mengandung 10 15% alkaloida (kulit kina mengandung sekitar 10% kuinin).

2. SEJARAHSejarahnya hampir setua peradaban manusia. Telah diguna-kan sebagai obat dalam minuman, kedokteran, teh, tapel, dan racun selama 4.000 tahun. Tidak ada usaha untuk isolasi komponen aktif dari ramuan tsb. hingga permulaan abad ke-19

Pertama ditemukan adalah opium, getah kering Papaver somniferum. Digunakan dalam obat selama berabad-abad dan sifat analegetik, narkotik telah diketahui. Tahun 1803 Derosne mengisolasi alkaloida semi murni opium diberi nama narkotina. Sertuner tahun 1805 meneliti lebih lanjut opium dan berhasil mengisolasi morfin.

Tahun 1817 1820 di Lab. Pelletier dan Caventon di Fakultas Farmasi Paris, melanjutkan penelitian balkaloida dan menemu-kan strikhnina, emetina, brusina, piperina, kafein, kuinina, sinkhonina dan kolkhisina dalam waktu singkat.

Tahun 1826 Pelletier dan Caventon menemukan koniina (penyebab kematian Socrates). Koniina, alkaloida pertama ditentukan sifat (1870) dan disintesis (1886). Tahun 1884 dite-mukan 25 alkaloida dari Cinchona sp. Penentuan struktur alkaloida terhalang beberapa hal a.l kompleksitasnya, contoh strikhnina ditemukan pertama Pelletier dan Caventon 1819, struktur baru ditentukan Robinson dkk 1946 (140 tahun).

Tahun 1939 hampir 300 alkaloida telah diisolasi dan 200 telah ditentukan struktur. Dalam seri Alkaloida yang diterbitkan pertama oleh Manske pada 1950 memuat lebih 1000 alkaloida.

Dikenalnya teknik sistem analisis kromatografi preparatif dan instrumen canggih maka penemuan alkaloida meningkat cepat-nya. Buku terbitan 1973 mencatat 4959 alkaloida dapat diisolasi dan 3293 ditentukan strukturnya. Perkembang Ilmu Pengeta-huan dengan penemuan berbagai macam kromatografi dan instrumen spektroskopi dengan sistem komoputerisasi maka isolasi dan penentuan struktur alkaloida sudah tidak terbilang lagi.

3. Sumber AlkaloidaAwal alkaloida diketahui hanya terdapat dalam tumbuhan, terutama tumbuhan berbunga, Angiospermae. Selanjutnya ternyata terdapat dalam hewan, serangga, biota laut, mikroor-ganisme dan tumbuhan rendah.

Contoh : sebangsa rusa (muskopiridina), seje-nis musang Kanada (kastoramina), feromon seks serangga (pirol) neurotoksik dari Gonya-ulax catenella (saksitoksina), bakteri Pseudo-monas aeruginosa (pirosiamina) cendawan (khanoklvina-1), marga lumut Lycopodium (likopodina)

Alkaloida sebagian besar dalam tumbuhan ber-bunga. Kelompok alkaloida tertentu dapat dihubungkan dengan Keluarga (Famili) atau Marga (Genus). Sistem Engeler tumbuhan tinggi ada 60 Bangsa (Ordo) dan 34 mengandung alkaloida, 4% semua Keluarga mengandung sedikitnya satu alkaloida, hanya 8,7% pada sekitar 10.000 Marga. Keluarga mengandung alkaloida: Liliaceae, Solanaceae dan Rubiaceae. Satu Keluarga beberapa Marga mengandung alkaloida dan lainnya tidak, ada Marga sama mengandung alkaloida sama juga dari Keluarga lain. Contoh : hiosiamin terdapat dalam 7 Marga yang berbeda dari Keluarga Solanaceae, sedang vindolin dan morfin terda-pat terbatas hanya beberapa jenis tumbuhan dari Marga yang sama.

Alkaloida biasanya dilokalisasi pada bagian tertentu dari suatu tumbuhan, misalnya reserpin pada akar Rauwolfia sp., kuinin pada kulit batang Cinchona ledgeriana L., morfin pada getah Papaver somniferum L., belum tentu disintesis pada bagian tumbuhan ter-sebut, misal : alkaloida dari Marga Datura dan Nico-tiana disintesis di akar dan segera ditranslokasi di daun.

Kisaran konsentrasi total alkaloida yang terda-pat pada bagian tumbuhan sangat bervariasi, misalnya reserpin kadar 1% dalam akar Rau-wolfia sp., tetapi vinkristin dari daun Catharan-thus roseus hanya 4 x 10-6 %, hal ini menun-jukkan beta sukarnya dalam industri alkaloida.

4. Klasifikasi Alkaloida, senyawa organik bahan alam tidak punya tatanama sistematik, karena itu dinyatakan dengan nama trivial, berakhiran ina seperti pada karbohidrat dengan akhira - osa, misal : kuinina, morfina, strikh-nina.Dibanding steroid dan flavonoid punya struktur dasar, alkaloida struktur beragam, klasifikasi alkaloida rumit dan belum ada klasifikasi seragam, umum digolong-kan berdasarkan pada :

1. Jenis cincin heterosiklik nitrogennya 2. Asal tumbuhan terdapatnya 3. Berdasar atas asal usul biogenetinya 4. Aktivitas, asal usul asam aminonya dan sifat kebasa annya

1. Jenis cincin heterosiklik nitrogennya Menurut klasifikasi ini dikenal, misalnya alka-loida pirolidina, piperidina, isokuinolina, indol, kuinolina dan sebagainya.

2. Asal tumbuhan terdapatnya Dasar awal alkaloida ditemukan pada tumbuh-an, misal : alkaloida tembakau, alkaloida Ama-ryllidaceae, alkaloida Erythrina dan sebagainya. Kesulitan, ada alkaloida tidak hanya terdapat pada satu tumbuhan, misal : nikotina, selain dalam temba-kau dari Keluarga Solanaceae, juga terdapat dalam tumbuhan lain yang tidak ada hubungan sama sekali dengan tembakau. Kelemahan lain, beberapa alkaloida berasal dari satu tumbuhan tertentu dapat mempunyai struktur yang sangat berbeda-beda.

3. Berdasar atas asal usul biogenetinya Cara ini dapat menjelaskan hubungan antara satu alkaloida dengan alkaloida lainnya yang diklasifikasi berdasarkan cincin heterosillik, merupakan perluasan sistem berdasarkan cincin heterosikliknya. Biosintesis menunjukkan bahwa alkaloida berasal dari beberapa asam amino tertentu saja. Berdasarkan ini, alkaloida dibedakan atas 3 golongan utama, yaitu :

1.Alkaloida alisiklik yang berasal dari asam amino ornitin dan lisin2.Alkaloida aromatik jenis fenilalanin yang berasal fenilalanin, tirosin dan 3,4 dihidroksifenil-alanin 3.Alkaloida aromatik jenis indol, yang berasal dari triptofan

4.Didasarkan atas aktivitas, asalusul asam aminonya dan sifat kebasaannya - Alkaloida sesungguhnya, merupakan racun, memiliki aktivitas fisiologis luas, hampir semuanya bersifat basa, mengandung unsur nitrogen pada cincin heterosiklinya, dibiosinte-sis dari asam amino, biasa terdapat sebagai garam organik dalam tumbuhan. Aturan ini di-kecualikan terhadap kolkhisina dan asam aristo-lokhat bersifat bukan basa dan tidak memiliki cincin heterosiklik dan alkaloida quaterner yang sedikit bersifat asam.

- Protoalkaloida, merupakan amin se-derhana, atom nitrogen asam amino tidak terdapat dalam cincin heterosikliknya, bio-sintesisnya dari asam amino yang bersifat basa, misalnya :

Pseudoalkaloida, tidak diturunkan dari prekursor asam amino, biasanya bersifat basa. Ada dua seri alkaloida yang khas dari golongan ini, yaitu alkaloida steroidal (misal konessina) dan alkaloida purin (misal kofeina)

BiosintesisBiosintesis alkaloida dimulai dengan dasar pada hasil analisis ciri struktur yang sama dalam berbagai molekul alkaloida. Kesimpulan hasil analisis dan didukung oleh penelitian menggu-nakan senyawa bertanda, terungkap mekanis-me biosintesis alkaloida.Pictet dan Robinson, menemukan bahwa alka-loida aromatik mempunyai suatu struktur, yak-ni ariletilamina. Kedua menemukan alka-loida tertentu dari jenis 1 benzilisokuinolin, seperti laudanosina, mengandung 2 unit ariletilamina yang berkondensasi

2 UNIT b ARILETILAMINA LAUDANOSINA

Selanjutnya, Robinson mengamati kon-densasi antara dua unit ariletilamina reaksinya mengikuti kon-densasi Mannich.

Menurut reaksi Mannich, aldehida berkon-densasi dengan amina menghasilkan ikatan karbon nitrogen bentuk imina (atau garam iminium), diiukuti sera-ngan atom karbon nukleofilik membentuk ikatan karbon karbon. Atom karbon nukleofilik dapat beru-pa suatu enol atau suatu fenol.

Reaksi umum kondensasi Mannich

Berdasarkan reaksi Mannich maka biosintesis dari laudanosina sbb :

Reaksi biosintesis tersebut didukung oleh ppercobaan demgan senyawa bertanda, seperti percobaan Barton, menunjukkan kondensasi Mannich dapat terjadi di dalam jaringan tumbuhan. Pecobaan lain, kondensasi Mannich dapat in vitro pada suhu kamar dan pH netral. Reaksi pokok seperti biosintesis laudanosina, merupakan dasar dalam bio-sintesis alkaloida.Selain reaksi dasar di atas, biosintesis alkaloida meli-batkan pula reaksi reaksi sekunder, menyebabkan terbentuknya berbagai jenis struktur alkaloida. Salah satu reaksi sekunder, ialah reaksi rangkap oksidatif fenol pada posisi orto atau para gugus fenol. Reaksi ini berlangsung dengan radikal bebas, diikuti oleh rangkapan radikal menghasilkan ikatan karbon karbon.

Rekasi reaksi sekunder lainnya ialah metilasi dari oksigen menghasilkan gugus metoksi ( - OH ----- - OCH3 ) dan metilasi nitrogen menghasilkan gugus N- metil ( - NH ---- - NCH3 ) atau oksidasi gugus amina. Keragaman struktur alkaloida, disebabkan pula oleh keterlibatan fragmen kecil yang berasal dari jalur mevalonat, fenilpropanoid atau poliasetat.

Berbagai percobaan senyawa bertanda menunjukkan asam amino ornitin dan lisin adalah senyawa awal (prekursor) dalam biosintesis alkaloida alisiklik, seperti higrina, hiosiamina, isopeletierina dan pseudoisopeleteriena yang mempunyai cincin pirolidina dan piperidina, seringkali disebut sebagai alkaloida sederhana.

Biosintesis alkaloida, ornitin atau lisin pertama berde-karboksilasi -----diamina yang sebanding. Selanjutnya diamina mengalami deaminasi oksidatif ---- amino-aldehida, yang berada dalam keseimbangan tautomerik dengan imina siklik. Senyawa terakhir, merupakan se-nyawa antara reaktif, bereaksi Mannich dengan karbon nukleofilik ----- berbagai alkaloida alisiklik.Reaksi di bawah menunjukkan, alkaloida higrina ditu-runkan dari ornitin melalui N metilimina reaktif, kemu-dian diserang asam asetoasetat (asetoasetil Koenzim A) yang berfungsi sebagai senyawa karbon nukleofilik.Reaksi sejenis dialami pula asam amino ornitin dalam menghasilkan hiosiamina. Pada biosin-tesis ini, higrina pertama terbentuk mengalami oksidasi pada gugus amina, diikuti reaksi Mannich, kedua menghasilkan tropinon. Senya-wa terakhir direduksi dan esterifikasi ----- hiosiamina (alkaloida tropan).

Biosintesis dari alkaloida yang berasal dari lisin, seperti isopeletierina dan pseudopeletierina, mengikuti pokok pokok reaksi sama seperti diuraikan untuk ornitin.

Biosintesis nikotina dan anabasina, dengan senyawa bertanda menunjukkan cincin pirolidina nikotina dan cincin piperidina anabasina, berasal dari ornitin dan lisin. Sedang cincin piridina dari kedua alkaloida berasal dari asam nikotinat.Dari percobaan ini diketahui gugus amino yang terikat dari ornitin digunakan membentuk cincin pirolidina dari nikotina. Ternyata pula bahwa - N metilornitin digunakan pula tanpa menyingkirkan gugus metil. Berdasarkan hasil percobaan ini, maka :

Hubungan biogenetik berbagai alkaloida jenis fenilalanin, dari fenil alanin, tirosin dan 3,4 dihidroksi fenilalanin, dijelaskan: modifikasi paling sederhana dari asam amino ini ialah dekarboksilasi menghasilkan alkaloida dengan karbon ariletilamina, seperti hordenina dan mezkalina

Perubahan unit ariletilamina melalui norlaudano-sina dan retikulina---- berberina dan morfina menun-jukkan pula hubungan biogenetik antara kelompok alkaloida ini.Biosintesis alkaloida indol hampir semuanya berasal dari asam amino triptofan. Alkaloida indol sederhana seperti serotinina dan psilosi-bina terbentuk sebagai hasil dekarboksilasi dari turunan triptofan yang seban-ding. Akan tetapi untuk alkaloida kompleks berasal dari pengga-bungan turunan asam mevalonat dan triptofan. Bentuk sederhana , satu molekul dimetilalil pirofosfat diinkorporasikan ke dalam triptofan ----- asam lisergat, lewat khanoklavina dan agroklavina, ketiga alkaloida ini ditemukan bersama sama dalam Claviseps purpurea.

Bentuk lain keterlibatan asam mevalonat dalam biosintesis alkaloida indol ialah inkroporasi dua molekul asam mevalonat (dalam bentuk mono-terpen loganin) yang ditemukan dalam bebera-pa alkaloida, seperti striktosidina dan serpen-tina.

Sifat sifat a. Sifat Fisika, kebanyakan padatan kristal dengan titik lebur tertentu, sedikit berbentuk amorf dan hanya ada beberapa berbentuk cair (nikotina dan koniina). Umum tidak berwarna, hanya beberapa berwarna, misalnya berberina dan serpentins (kuning), betanina (merah). Kelarutan alkaloida bebas hanya larut dalam pelarut organik, pseudo dan protoalkaloida larut dalam air, betanina (merah) bentuk garamnya dan alkaloida kuaterner larut dalam air. Alkaloida seringkali optik aktif dan biasanya hanya satu dari isomer optik dijumnpai di alam, beberapa terdapat dalam bentuk rasemat, kadang juga satu tumbuhan mengandung satu isomer dan tumbuhan lain mengandung enantiomernya

b. Sifat kimia, umunya bersifat basa, sifat ini ter-gantung pada adanya pasangan elektron dari nitro-gen. Jika gugus fungsional berdekatan nitrogen ber-sifat melepaskan elektron (misalnya gugus alkil) maka kesediaan elektron nitrogen naik dan senyawa bersi-fat basa. Sebagai contoh trietilamin lebih basa dari dietilamin dan dietilamin lebih basa dari etilamin. (C2H5)3 N (C2H5)2 N (C2H5) N

Sebaliknya, bila gugus fungsional berdekatan bersifat menarik elektron (gugus karbonil), maka ketersediaan pasangan elektron berkurang dan pengaruh ditimbul-kan alkaloida dapat bersifat netral atau bahkan sedikit bersifat asam. Misalnya senyawa yang mengandung amida

Inti piridin mengandung 6 eletron di dalam cincin heterosikliknya, dengan demikian pasa-ngan elektron terdapat pada nitrogen dan piri-din bersifat basa. Ikatan rangkap karbon nitrogen mengurangi kebasaannya dan piridin kurang basa daripada piperidin yang jenuh. Kebasaan quinolin dan isoquinolin mirip dengan piridin.

Sistem cincin anggota lima, pirol hanya akan merupakan aromatik penuh (4 + 2 elektron), bila pasangan elektron pada nitrogen dilibatkan dalam aromatisitas, sehingga pirol dan indol yang analog benzenoidnya buka basa. Kenya-taan senyawa tersebut bersifat asam karena pembentukan anion menaikkan ketersediaan elektron nitrogen. Namun demikian pirolidin bersifat basa sangat kuat seperti piperidin.

Kebasaan alkaloida menyebabkan pada penyimpanannya sangat mudah mengalami dekomposisi, terutama jika ada panas dan sinar dengan oksigen, ----- reaksi berupa N oksida.

Dekomposisi alkaloida selama atau setelah isolasi dapat menimbulkan berbagai persoalan. Untuk mengatasi masalah ini, maka dalam penyimpanannya biasa dibuat dalam bentuk garam dengan asam organik (tartrat, sitrat) atau asam anorganik (asam sulfat, asam klorida).

Deteksi Menunjukkan secara cepat alkaloida dalam sampel dilakukan dengan pereaksi warna, umum adalah pereaksi Mayer. Pereaksi warna ini juga mengendapkan senyawa lain sampel, sehingga alkaloida perlu dimurnikan.

Metode mendeteksi alkloida harus memiliki minimal 3 ciri, a) cepat, menggunakan sampel sedikit dengan peralatan seder-hana, b) dapat terulang, dan c) sensitif.

Dua metode yang umum, yairu : prosedur Wall dan prosedur Kiang Douglas.

Prosedur Wall, ekstraksi 20 g sampel kering secara refluks dengan etanol 80%. Dingin saring, ampas dicuci etanol 80%, filtrat dikum-pul, diuapkan. Residu larutkan dengan air sua-sana asam (asam klorida 1%), disaring, tam-bah pereaksi endap seperti Mayer, siklotungstat atau pereaksi lain. Bila positif, maka larutan asam dibasakan kembali dan diekstraksi dengan pelarut organik. Lapisan organik asam-kan kembali dan lapisan air asam dites dengan pereaksi warna, jika positif maka dapat diyakini bahwa sampel mengandung alkaloida. Lapisan organik basa perlu juga dites untuk menen-tukan adanya alkaloida quaterner.

Prosedur Kiang Douglas, sampel kering dibasakan dengan larutan amonia encer,ekstraksi dengan pelarut organik (kloroform), Ekstrak kloroform dipekatkan dan alkaloida diubah menjadi garam hidroklori dengan penambahan HCl 2 N. Filtrat larutan berair kemudian diuji dengan pereaksi alkaloida.

Kekurangan metode Kiang Douglas adalah senyawa amonium kuaterner tidak dapat diubah menjadi ben-tuk basa bebasnya dengan cara penambahan amonia dan tetap tinggal dalam sampel sehingga tidak terde-teksi. Sedang prosedur Wall alkaloida quaterner mun-cul sebagai false positive karena senyawa tersebut tidak dapat terekstraksi ke dalam pelarut organik da-lam suasana asam basa.

Beberapa pereaksi endap; Mayer, Bouchardat, Dragendorff, Wagner, larutan tannin, lauran pikrat dalam air, larutan asam pikrolonat, larutan asam sublimat, larutan asam siliko-wolframat dan larutan emas klorida, Pereaksi warna; asam sulfat bebas NO, pereaksi Edman, perekasi Frohde, pereaksi Mandelin, pereaksi Marquis.

EkstraksiKeragaman golongan alkaloida ----- pola ekstraksi dilakukan atas dasar sifat kebasaannya. Berdasarkan atas sifat ini ----- alkaloida diekstraksi dengan dua cara, yaitu :

pertama ekstraksi dengan air dalam suasana asam kedua ekstraksi dengan pelarut organik dalam suasana basa.Ekstraksi awal alkaloida umumnya dilakukan dengan pelarut organik suasana basa. Beberapa alkaloida terdapat dalam biji, daun atau bagian tumbuhan lain yang mengandung lilin bersifat sangat non polar ----- mengganggu proses selanjutnya -----diawalemakkan dengan petroleum eter. Ektrak petroleum eter perlu dites alkaloidanya. Kalau banyak alkaloida yang tersari, diatasi -----membuatu suasana asam (alkaloida dalam bentuk garam) larut dalam air ----- iekstraksi dengan peteroleum eter.

Contoh bagan ekstraksi alkaloida yang dapat dikembangkan