Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam (2)

Pada blog yang sebelumnya saya telah membahas mengenai keunikan senyawa organik bahan alam, nah dalam kesempatan ini saya akan membahas mengenai keunikan dari gugus fungsi turunan senyawa organik bahan alam (metabolit sekunder) khusus pada senyawa flavonoid dan alkaloid.

Flavonoid

Flavonoid merupakan salah satu senyawa metabolit sekunder yang tergolong kedalam senyawa phenolik. Struktur kimia dari flavonoid adalah C₆-C₃-C₆ yang tersusun dari dua cincin benzene (C₆) terikat pada rantai propane (C₃).

Turunan senyawa flavonoid 

Quercetin merupakan salah satu jenis flavonol yang banyak ditemukan pada buah dan sayur. quercetin ini memiliki lima gugus hidroksi (-OH) yang menyebabkan senyawa ini memiliki kepolaran tinggi. Quercetin ini bisa dimanfaatkan sebagai bahan suplemen, makanan ataupun minuman.

Derivate quercetin

Berdasarkan derivate quercetin kita bisa melihat bahwa gugus fingsi pada struktur quercetin yang paling unik atau yang berperan penting terletak pada gugus hidroksi (-OH) no. 3 karena pada gugus tersebut quercetin ini bisa mengalami substitusi atau berikatan dengan senyawa lain untuk membentuk senyawa baru yang mempunyai manfaat yang lebih spesifik. Quercetin-3-O-glukosida disebut juga dengan rutin yang memiliki fungsi sebagai agen terapi suatu penyakit.
Quercetin dikategorikan oleh struktur kerangka pyrone benzo- (g) dengan bentuk karbon C6-C3-C6, yang terdiri dari dua cincin benzena, A dan B, dihubungkan oleh tiga karbon cincin pyrone C seperti yang ditunjukkan pada Gambar diatas. Quercetin disebut dengan  pentahidroksi flavonol karena adanya lima gugus hidroksil pada kerangka kerangka flavonolnya pada 3, 30, 40, 5, dan 7 karbon 29-31.
Kisaran luas sifat biokimia dan farmakologis dari kuersetin dan turunannya adalah karena substitusi gugus fungsional molekul flavonol 32. Namun, glikosilasi dari gugus hidroksil lain juga telah ditemukan dari tanaman 33, 34. Gula gula dapat berupa  monosakarida, disakarida, atau polisakarida.  Substituen monosakarida yang paling umum adalah glukosa, galaktosa, rhamnosa, dan xilosa.  Isoquercetin glikosida juga telah dilaporkan memiliki sifat pemulungan radikal 35, 36.
 Quercetin (3,31,41,5,7-pentahydroxy flavone) adalah flavonoid alami dan turunan umumnya sebagai flavon (2-phenylchromen-4-one).  Quercetin mengandung lima gugus hidroksil yang bertanggung jawab atas aktivitas biologis dan diversifikasi turunannya.  Flavonoid umumnya terdiri dari dua cincin benzena yang dihubungkan oleh cincin pyran atau pyrone30, 32.
 Selain itu, analisis konformasi quercetin menunjukkan adanya 12 konformasi dari molekul ini yang memiliki energi Gibbs dalam kisaran 0 hingga 5,33 kkal / mol 37,38.  Selain itu, quercetin menunjukkan interaksi ikatan Hidrogen intramolekul yang kuat, yang menampilkan aktivitas multifungsi biologisnya dan menjadikannya mampu membentuk interaksi kompleks yang kuat, termasuk dengan logam, yang memengaruhi ketersediaan hayati dan sistem transportasi dalam sel (39-41).  Di antara ikatan-H ini, dua ikatan dengan gugus karbonil dan yang ketiga adalah antara gugus hidroksil (42, 43).  Selain itu, turunan dari glikosida kuersetin juga dapat mengandung substitusi asil dan sulfur menjadi bagian gula.  Dalam kasus turunan kuersetin, gugus hidroksil kuersetin dilekatkan dengan alkohol melalui ikatan eter.  Meskipun quercetin bersifat lipofilik, glikosilasi turunan kuersetin dapat meningkatkan hidrofilisitas dan memungkinkan molekul untuk mengangkut seluruh bagian tanaman (44, 45).
 Sifat farmakofor dari kuersetin dan turunannya menunjukkan berbagai sifat menurut aturan Lipinski lima (Ro5).  Ro5 terdiri dari nilai HBA / HBD masing-masing hingga 10 dan 5;  MW kurang dari 500, nilai Log P kurang dari 5 dan nilai total polar surfaceareare (TPSA) kurang dari 140 Å (46).  Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak ada pelanggaran Ro5 untuk quercetin;  Quercetin, 3-sulfate;  Quercetin, 3-sodium sulphate;  Quercetin, 3'-methyl ether;  dan Quercetin, 3-ethyl ether, sedangkan 4 turunan lainnya menunjukkan 3 pelanggaran Ro5 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
 Analisis docking molekuler dilakukan dengan menggunakan Autodock Vina.  Docking terbaik adalah Quercetin, 3-sodium sulfate dengan Affinity binding -11.2 kcal / mol.  Pengikatan yang baik ini dikontribusikan oleh interaksi hidrofobik dari empat residu asam amino dari protein HGMB1 termasuk Ala69, Glu72, Arg73, dan Lys76 (Gbr.2).  Konstanta hambatan (Ki) dari Quercetin, 3-sodium sulfate adalah 6.04 × 10-9 M. Hasil interaksi docking, nilai Ki, dan residu HGMB1 yang terlibat dalam interaksi hidrofobik ditunjukkan pada Tabel 2.
 Prediksi sifat ADME dari quercetin dan turunannya dilakukan dengan menggunakan platform ACD / I-Lab seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3. Absorpsi pasif maksimum Quercetin, Quercetin, 3'-metil eter dan Quercetin, 3'-metil eter ditemukan 100%  .  Sementara itu, turunan kuersetin lainnya ditemukan kurang dari 15%. Laju distribusi volume kuersetin dan turunannya kami temukan dalam 0,25 - 0,65 L / kg.  Tingkat kemampuan protein pengikat plasma dalam prediksi metabolisme dari kuercetin dan turunannya berada dalam kisaran 85,36 ​​- 99,82.  Probabilitas ekskresi dengan melibatkan spesifisitas P-gp (AB / logP) dari quercetin dan turunannya memiliki nilai antara 2,5-5 kemungkinan adalah inhibitor, sedangkan nilai spesifisitas P-gp kurang dari 2,5 mengindikasikan bukan inhibitor juga.

Alkaloid 

alkaloid memiliki kerangka dasar polisiklik termasuk cincin heterosiklik nitrogen dan mempunyai substituen yang tidak banyak. Dimana atom nitrogennya secara umum berada dalam gugus amin (-NR₂) atau gugus amina (-CO-NR₂) serta tidak pernah dalam bentuk gugus nitro ataupun diazo. Sedangkan gugus oksigennya ditemukan dalam bentuk gugus fenol (-OH), metoksi (-CH₃) atau gugus metilendioksi (-OCH₂-O).

Senyawa alkaloid

Caffeine merupakan salah satu jenis dari senyawa alkaloid xantin yang termasuk golongan senyawa purine. Caffeine ini berbentuk seperti kristal dan memiliki rasa yang pahit dan dapat dimanfaatkan sebagai perangsang psikoaktif dan obat deuretik ringan. Selain itu caffeine juga dapat digunakan sebagai obat perangsang saraf pada manusia sehingga kita bisa menahan rasa kantuk.

Struktur umum caffeine 

synthesis caffeine

Derivate caffeine

Berdasarkan derivate caffeine kita bisa melihat bahwa pada struktur caffeine, gugus fungsi yang paling unik dan berperan penting terletak pada gugus fungsi cincin heterosiklik lingkar 5 diantara gugug dua N, karena pada gugus ini senyawa caffeine dapat berikatan dengan senyawa lain membentuk senyawa baru yang mempunyai fungsi tertentu. 

kafein dan 8-klorokafein lebih sedikit ampuh.  8-chlorocaffeine memusuhi A1 reseptor adenosin pada tikus phrenic-hemidiaphrargm.  8-akyloxycaffeine juga digunakan sebagai fosfodiesterase (PDE) inhibitor dan menyebabkan DNA unwinding, di mana potensi kafein unwinding kurang dari 8-methoxycaffeine.  8-alkoxycaffeine sangat peka terhadap oksigenasi berfotosensitisasi dalam MeOH, oleh karena itu menyebabkan kerusakan oksidatif DNA dan asam amino, tetapi dalam hal kafein mudah mengalami oksigenasi yang peka dalam media alkali. Meskipun potensinya, sangat sedikit metode untuk mensintesis turunan 8-akyloxycaffeine 

 

Permasalahan:

1.      Jelaskan apa yang membedakan dua derivate quercertin berikut, yaitu isoquercertin glucosa dan isoquercertin galactosa. Bagaimana pula cara biosintesis kedua senyawa tersebut?

2.      Apakah semua derivate dari caffeine dapat berfungsi sebagai perangsang psikoaktif dan deuretik ringan ? jelaskan alasannya.

3.      Mengapa caffeine sering kali dihubungkan dengan senyawa morfin, padahal dari strukturnya saja sudah berbeda ? jelaskan!