Transcript Alkaloid yang berasal tirosin

METABOLIT SEKUNDER
Agustina Setiawati, M.Sc., Apt
Referensi







Paul M. Dewick, 2002, Medicinal Natural Product A Biosynthetic
Approach, 2nd Ed., John Wiley and Sons, Ltd.
Cannel R.J.P., 1998. How to Approach the Isolation of a Natural Product.
Natural Products Isolation, Totowa: Humana Press.
Mann, J., et al., 1994, Natural Products: Their Chemistry and Biological
Significance, Longman, UK
Samuelsson, G., 1999, Drugs of Natural Origin-A Textbook of
Pharmacognosy, 4th revised Ed., Apotekarsocieteten, Sweden
Bruneton, J., 1999, Pharmacognosy Phytochemistry Medicinal Chemistry, 2nd
Ed., translated by Halton, C.K., Intercept Ltd., New York
Hänsel, R., Sticher, O. (Eds.), 2007, Pharmakognosie-Phytopharmazie, 8th
Ed., Springer
Jurnal-jurnal terkait
Kenapa kita mempelajari alkaloid?
Efek farmakologis Alkaloid
1. Analgesik dan narkotik: morfin dan kodein
2. Stimulansia sentral: kofein
3. Anti asma: efedrin
4. Antihipertensi: reserpin
5. Relaksan otot halus: atropin dan papaverin
6. Relaksan otot skeletal: tubocurarin
7. dll
Alkaloid
Definisi:
Alkaloid: „Alkali-like“
•Senyawa (basa) organik yang mengandung atom N yang berasal
dari asam amino (dan memiliki aktivitas farmakologis dalam
kadar rendah)
•Pelletier, 1983: ....is a cyclic organic compound containing
nitrogen in a negative oxidation state which is of limited
distribution among living organisms
Klasifikasi alkaloid

True-alkaloid:
 Berasal
dari asam amino
 Bersifat basa
 Atom N ada pada cincin heterosiklis
 Terdapat dalam bentuk garam dengan asam
organik
 Contoh: atropin, morfin
Pseudoalkaloid:
•Memiliki karakteristik seperti alkaloid tetapi tidak berasal dari asam amino,
misal alkaloid terpen (aconitin: akaloid diterpen) dan alkaloid dari jalur
metabolisme asetat (coniin), sifat kebasaan rendah
OH
O
O
O
O
HN
N
OH
O
HO
O
O
O
Protoalkaloid:
•Amin sederhana dimana atom nitrogennya bukan merupakan bagian dari cincin
heterosiklik, bersifat basa dan berasal dari asam amino, misal meskalin
O
O
NH2
O
Fakta mengenai alkaloid:
Tidak semua senyawa yang mengandung
atom N adalah alkaloid, contoh: asam amino,
piridin
Kebasaan alkaloid berbeda-beda bahkan ada
yang bersifat amfoterik misal chepalin dan
asam, misal: kolkhisin
O
O
O
O
NH
O
O
Keberadaan:
Umumnya terdapat dalam bentuk garamnya
dengan asam organik atau anorganik atau dalam
kombinasi dengan asam tertentu
Ada yang terdapat dalam bentuk glikosida,
misal α-chaconin
H
N
Gula-O
Keberadaan:
•Terdapat tidak di semua famili tumbuhan
•Monocotil: terbanyak di Liliaceae dan Amaryllidaceae
•Dicotil: terbanyak di Apocynaceae, Papaveraceae, Fabaceae
•Terdapat dalam jumlah sangat kecil (ppm) dalam Catharanthus
roseus sampai dengan 15% dalam kulit batang Cinchona
ledgeriana
•Dapat ditemui pada bakteri, algae, fungi dan lichen
•Contoh: pyocyanin dari P. aeruginosa; ergolin dari Claviceps
•Terdapat juga pada hewan: Bufo, salamander, arthropod
Umumnya merupakan campuran kompleks dari
jalur biogenesis yang sama, yang didominasi
salah satu konstituen
Kandungan alkaloid dapat bervariasi pada tiap
tahap pertumbuhan tumbuhan
Dapat ditemui di semua bagian tanaman tetapi umumnya
dominan di salah satu bagian, biasanya di kulit batang,
daun dan buah.
Biasanya terdapat dalam jaringan perifer
Beberapa terdapat dalam sel atau jaringan khusus misal:
•Alkaloid opium
•Alkaloid tropan
Dalam sel individu biasanya terdapat dalam vakuola dan
bukan pada protoplas atau dinding sel
Lokasi:
•Bagian yang mengandung alkaloid dalam jumlah
dominan belum tentu menunjukkan tempat produksi
misal:
•Nikotin dalam Nicotiana tabacum disintesis di
akar dan ditranfer ke daun
•Anabasin dalam Nicotiana tabacum dan N. rustea
dominan kedua di akar, tapi merupakan alkaloid
dominan di dahan pada N. glauca
Fungsi bagi tanaman:
•Rasa pahit: deterrent terhadap herbivora
•Bagian dari pertahanan tubuh (fitoaleksin)
•Kompetisi
•Detoksifikasi (?)
•Pirimidin nukleotida dan tetrapirol esensial bagi pertumbuhan
dan perkembangan tanaman
•Atraktan: betalain terdapat pada bunga dan buah; beberapa
alkaloid pirolizidin meniru feromon kupu2
•Akumulasi di biji, untuk cadangan N (?), kandungan alkaloid
mencapai puncaknya pada akhir masa vegetasi tanaman (masa
berbunga dan pembentukan biji)
Sifat fisikokimiawi:
Bentuk basa tidak larut dalam air (larut dalam
pelarut organik)
BM 100-900
Memiliki titik lebur yang tajam,
dekomposisi, biasanya di bawah 200C
tanpa
Alkaloid yang tidak mengandung oksigen dalam
struktur kimianya biasanya pada suhu kamar
bersifat cair (nikotin, koniin, spartein)
Alkaloid yang mengandung oksigen akan
berbentuk kristal, umumnya kristal tidak
berwarna, pada kasus tertentu berwarna
(berberine), beberapa berupa amorph
Stabilitas
Pengaruh pemanasan
sebagian besar terdekomposisi,
tersublimasi, contoh: kafein
beberapa
Pengaruh asam
Asam kuat dalam keadaaan dingin/ asam lemah
dengan pemanasan menyebabkan perubahan
struktur kimia
a. Dehidrasi: morfin mjd apomorfin
b. N atau O-Demetilasi: kinin, kodein, papaverin,
narkotin
c. Hidrolisis:
Ester: kokain, atropin
Glikosidik: solanin: solanidin + ramnosa +
glukosa + galaktosa
Alkali:
•Larutan alkali encer (NH4OH atau NaOH) membebaskan alkaloid basa
dari garamnya
•Dapat membentuk garam dengan gugus COOH dari alkaloid, contoh
narcein
•Basa kuat (Na dan K) membentuk garam fenolat dengan alkaloid yang
mengandung fenol seperti morfin, cephalin
Ester alkaloid mengalami hidrolisis dengan adanya pemanasan
dalam suasana basa, contoh atropin dan kokain
Alkaloid dengan gugus lakton seperti pilokarpin mudah
terdekomposisi dalam suasana basa
Pembentukan artefak:
•DCM dan kloroform: alkaloid tersier mjd kuartener; reaksi
substitusi (berberin), pembentukan N-oksid (reserpin)
•Amoniak: ester dan keton
•NaOH: fenol menjd fenolat
O
O
Larutan amoniak, RT
O
O
Glucosyl-O
O
Gentiopikrosid
N
Gentianin
HO
HO
N
N
Eter yang mengandung
peroksida
R
O
R
N
N
Derivat N-oksid
Alkaloid chinarin
OCH3
O
O
O
H
Sinar matahari (h > 300 nm)
O
O
H
O
O
NH
NH
O
O
Colchicin
O
Beta-lumicolchicin
O
Rasemisasi dengan adanya pengaruh asam-basa,
misal hyosiamin menjadi atropin
HN
HN
HN
H+, OH-
H
N
R
O
Asam Lisergat
H
N
R
OH
N
R
O
Asam isolisergat
Stereokimia:
Sebagian besar optik aktif (biasanya levorotatori), kecuali yang
termasuk gugus purin
Biasanya, bentuk levo (-) lebih aktif daripada dekstro (+),sebagai
contoh adalah (-)-efedrin yang 3,5 kali lebih aktif daripada isomer
(+) nya, dan (-)-ergotamin 3-4 kali lebih aktif daripada (+)-isomer
Tubocurarin hanya aktif dalam bentuk d (+),
(-) kuinin dan (+)-kuinidin sama2 aktif, sementara (±) atropin
aktif
Kebasaan
Tergantung pada keberadaan lone pair elektron
dari atom N, tipe heterosiklis dan substitusinya
Electron withdrawing group yang dekat dengan
atom N menurunkan kebasaan
Elektron donating group menaikkan kebasaan
Kebasaan
•Piridin, kuinolin dan isokuinolin: basa
•Pirolidin merupakan basa kuat
•Pirol dan indol, bersifat asam
N
N
N
H
N
N
H
N
H
NH
Alkaloid basa biasanya terdapat di tanaman dalam bentuk garam
dengan asam mineral seperti HCl, H2SO4, HNO3, atau asam
organik seperti asam tartrat, sulfamat dan maleat, mekonat,
isobutirat dan benzoat, atau dalam kombinasi dengan tanin
Alkaloid yang non basa adalah alkaloid amida, ammonium
kuartener, laktam, N-oxid
Nomenklatur:
•Suffix –in misal: emetin (emetik), hygrin (hygroskopisitas);
papaverin (papaver); pelletierin
•Kinin-kinidin; hydrastin-hydrastinin
•Nikotin-nornikotin
•Pseudo-, iso-, neo-, epi-, allo- dll
Deteksi dan karakterisasi
Reaksi pengendapan
Reagen
Kandungan
Hasil
Dragendorff
K[BiI4]
oranye
Mayer
K2[HgI4]
Kuning-putih
Garam Reinecke
(NH4Cr[CNS]4(NH3)2)
Pink,
mengambang
Scheiblers
Wolframat-asam fosfat Kuning, amorph
Sonnenschein
Molibdat-asam fosfat
Kuning, lalu
biru hijau
Larutan tanin
5% dalam air
Kecoklatan
Hager
Asam pikrat jenuh
Kuning
Wagner
I/KI
Merah coklat
Pereaksi warna:
1. Erdman: asam sulfat dengan sesepora asam nitrat
2. Froehd: asam sulfat yang mengandung asam molibdat atau
amonium molibdat
3. Marqui:asam sulfat mengandung formaldehid
4. Mandelin: asam sulfat yang mengandung asam vanadat atau
amonium vanadat
Positif palsu dengan komponen seperti senyawa pahit dan glikosida
Pereaksi spesifik:
1. Alkaloid ergot:
Erlich (Van-Urk): p-dimetilaminobenzaldehida dalam
suasana asam memberi warna biru atau hijau-abu2
2. Alkaloid indol:
Cerric ammonium sulfat (CAS) dalam suasana asam
3. Alkaloid tropan: Vitali-Morin (ungu)
4. Alkaloid kina: Thaleoquine
5. Alkaloid purin: reaksi mureksid
6. Alkaloid morphin: Marquis
KLT:
•Silika gel, aluminium oksida, kieselgur, selulosa
•Pada basa kuat, silikagel yang bersifat asam lemah dapat
mengikat alkaloid (pada fase gerak netral)
•TLC: UV, Dragendorff (+NaNO2)
•Alkaloid dengan amina primer dan sekunder negatif palsu
•Kumarin, hidroksiflavon, triterpen dan kardenolida ttt
positif palsu
•Alkaloid purin: mureksid (Kalium perklorat + setetes HCl,
diuapkan, ditambah amoniak = ungu)
•Alkaloid morphin: reagen Marquis (H2SO4 + setetes
formaldehida = ungu)
Isolasi Alkaloid
•Ekstraksi dengan pelarut organik yang tidak campur air: kloroform,
eter, metilen klorida dan toluen, dilakukan dengan perkolasi atau
sokhletasi, dengan penambahan basa yang sesuai
•Alkaloid kuartener dan N oksid larut dalam air
•Ekstraksi dengan pelarut organik yang dapat campur dengan air
seperti etanol dan metanol
•Dapat melarutkan alkaloid basa dan garam
•Ekstraksi dengan terlebih dulu dilakukan pengasaman
•Pengendapan alkaloid dengan reagen pengendap alkaloid
•Penggunaan kation exchange resin
Material
PE
Fraksi PE
Fraksi etanol atau metanol air
Lemak dan lilin
dipekatkan
Kloroform dan
asam tartrat
Fraksi kloroform atau EtOAc
Alkaloid netral dan basa lemah
Fraksi asam
Penambahan basa
Kloroform atau
EtOAc
Fraksi kloroform atau EtOAc
Fraksi basa
Alkaloid primer, sekunder dan tersier
Alkaloid kuartener dan N-oksid
Isolasi Alkaloid
•Basa kuat dibutuhkan untuk membebaskan garam alkaloid basa kuat
dengan asam mineral kuat
•Alkaloid ester dan lakton membutuhkan basa lemah (Natrium
bikarbonat atau natrium karbonat) untuk menghindari hidrolisis
•Alkaloid fenolik: NH4OH
•Jika terdapat komponen yang berlemak, penggunaan basa kuat
dihindari karena dapat menimbulkan penyabunan
•NH4OH: disukai karena dapat membebaskan sebagian besar garam
alkaloid, dan mudah menguap
•CaOH digunakan untuk alkaloid opium
•Garam alkaloid dengan asam tanat, diasamkan dulu dengan HCl encer
dan kemudian dibasakan
Analisis kuantitatif Alkaloid
1. Volumetri: berdasarkan sifat kebasaan alkaloid
2. Gravimetri: menimbang residu alkaloid
3. Spektrofotometri: dengan penambahan pereaksi
warna
4. Fluorimetri: kinin dan kinidin
5. Polarimetri: optical activity
6. Kromatografi: KLT, KG, HPLC
Penggolongan berdasarkan biogenesisnya:
A. Alkaloid heterosiklis yang berasal dari asam amino:
1.
Ornithin
2.
Lisin
3.
Tirosin
4.
Fenilalanin
5.
Triptofan
6.
Asam antranilat
7.
Histidin
B. Alkaloid heterosiklis yang berasal dari nukleotid purin
C. Alkaloid yang terbentuk melalui transaminasi: terpenoid alkaloid
D. Alkaloid yang terbentuk melalui transaminasi dimana N atom terletak pada
eksosiklis
Atropa belladona
Herba: 0,3 – 0,6% alkaloid terdiri atas (-)-hyosiamin, (-)-hyosin
Akar: 0,4 – 0,8% alkaloid terdiri atas (-)-hiosiamin, (-)-hyosin,
(-)-cuscohigrin
Datura stramonium
Datura metel
Mandragora officinarum
Duboisia myoporoides
Scopolia carniolica
Alkaloid tropan
Hiosiamin:
Antispasmodik (g.i), midriatik, antisekretori (saliva), antidot pada inhibitor
asetilkolinesterase (fisostigmin, neostigmin, organofosfat)
Hiosin (skopolamin): depresant CNS, anti motion-sickness
Erythroxylum coca
Kandungan alkaloid: 0,7-2,5% (40-50% adalah
(-)-Kokain
Mekanisme aksi cocain:
Cocain memodifikasi aksi dopamin di otak. Cocain berikatan dengan dopamin
reuptake-transporter pada presinaptik membran pada dopaminergik neuron. Ikatan ini
menghambat pelepasan dopamin dari celah sinaptik dan degradasi dengan MAO di
terminal saraf. Dopamin tetap berada di celah sinaptik sehingga bebas berikatan
dengan reseptornya di post sinaptik membran, menghasilkan impuls saraf lebih lanjut.
Peningkatan aktivias jalur dopaminergik reward menyebabkan perasaan euforia ‚high‘
Efek anastetik lokal cocain:
Cocain secara fisik memblokir sodium channel
melalui 2 mekanisme: jalur hidrofobik dan jalur
hidrofilik. Blokade mencegah voltage-dependent
Na+ conductance, sehingga memblok saraf secara
lokal
Gugus fungsional: aromatik ester karboksil dan
amino basis yang dipisahkan oleh rantai lipofilik
Symphytum officinale
Alkaloid Pirolizidin
Piper nigrum
Alkaloid yang berasal dari asam nikotinat
Alkaloid piridin
Nicotiana tabacum
0,6-9% (-)-nikotin selain anabasin dan nornikotin
Di daun berada dalam bentuk garam dengan asam
sitrat atau malat
Nikotin dalam kadar rendah: stimulant pernafasan,
dalam kadar tinggi depressant pernafasan
Nikotin digunakan sebagai insektisida dan untuk
menghentikan kebiasaan merokok
Alkaloid yang berasal tirosin
H2N
Alkaloid fenil etil amin
HO
O
OH
tyrosine
Alkaloid Feniletil isokuinolin
Alkaloid fenil etil amin
Katekolamin:
Neurotansmiter
Alkaloid Benziltetrahidroisokuinolin
Chondrodendron tomentosum
Alkaloid Benziltetrahidroisokuinolin yang termodifikasi
Papaver somniferum
•Opium
•Laudanum
•Papaveretum: campuran garam HCl
•Opioid
Heroin memodifikasi aksi
dopamin di Brain‘s reward
pathway. Ketika melalui BBB,
heroin diubah menjadi morfin
yang berfungsi sebagai agonis
lemah pada delta dan kappa
suptipe opioid reseptor dan
agonis kuat pada mu subtipe
reseptor. Pengikatan ini
menghambat pelepasan GABA
dari terminal saraf,
menurunkan efek inhibisi
GABA terhadap neuron
dopaminergik. Hal tersebut
meningkatkan aktivitas neuron
dopaminergik dan pelepasan
dopamin ke celah sinaptik
mengakibatkan aktivasi
membran post sinaptik.
Aktivasi terus menerus jalur
dopaminergik reward
menyebabkan euforia ‚high‘
Papaver bracteatum
Alkaloid Feniletilisokuinolin
Colchicum autumnale
Penggunaan: gout (sebagai antiinflamasi)
Efek: antimitotik (poliploidi untuk mendapat tanaman varietas baru
akibat multiplikasi kromosomdi nukleus tanpa diikuti pembelahan
sel)
Alkaloid terpenoid tetrahidroisokuinolin
Cephaelis ipecacuanha
Efek: antiamuba, emetik, ekspektoran,
inhibitor sintesis protein (tahap
translokasi)
O-methypsychotrine: efek
inhibisi sintesis protein kecil tapi
menghambat HIV-reverse
transcriptase
Alkaloid yang berasal dari triptofan
Alkaloid terpen indol
5-Hidroxytryptamine (Serotonin)
H
N
H
N
Asam atau
fosfatase
N
N
OH
O
OH
P
OH
O
Psilosibin
(prodrug)
Psilosin
(aktif)
Rauwolfia serpentina
Catharantus roseus
Strychnos nux-vomica
Alkaloid Kuinolin
Cinchona ledgeriana
Camptotheca acuminata
Physostigma venenosum
Mekanisme aksi asetilkolinesterase:
Transmisi saraf cholinergik diakhiri
oleh enzim asetilcholinesterase
(AchE). AchE ditemukan baik di post
sinaptik membran dari sinaptik
cholinergik dan jaringan lain seperti
sel darah merah. Ach berikatan
dengan AchE dan dihidrolisis
menjadi asetat dan choline. Akibatnya
Ach tidak aktif dan impuls saraf
terhambat. AchE inhibitor mencegah
hidrolisis Ach, sehingga
meningkatkan konsentrasi Ach di
celah sinaptik; AchE inhibitor
digunakan dalam terapi Alzheimer
Alkaloid yang berasal dari Histidin
Alkaloid imidazole
Pilocarpus jaborandi
Alkaloid yang berasal dari fenilalanin
Ephedra sp.
Alkaloid purin
Alkaloid yang berasal dari reaksi transaminasi
Derivat asetat
Conium maculatum
Pseudoalkaloid
Alkaloid steroidal