SENYAWA HITROSIKLIK AROMATIK PIROLA”
“
Dalam kimia organik, mempelajari senyawa-senyawa bahan alam merupakan salah satu hal paling penting. Terlebih lagi, banyak bahan alam yang sejak dahulu telah dikenal dan dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai keperluan, terutama sebagai obat. Senyawa aktif dalam banyak bahan alam telah diisolasi dan ditemukan banyak yang berupa senyawa heterosiklis, yaitu suatu senyawa berkerangka siklis (cincin) yang tersusun dari atom karbon ( C) dan atom lain, seperti nitrogen (N), oksigen (O), dan belerang (S). Atom lain yang bukan karbon tersebut disebut heteroatom. Seperti telah disebutkan sebelumnya, senyawa heterosiklik adalah suatu senyawa berkerangka siklik (cincin) yang tersusun dari atom karbon ( C) dan atom lain bukan karbon. Atom lain yang bukan karbon tersebut disebut heteroatom, seperti nitrogen (N), oksigen (O), belerang (S), fosfor (P), dan lainnya. Jumlah anggota cincin dalam senyawa heterosiklik dapat terdiri dari tiga, empat, lima, enam, tujuh anggota, atau lebih banyak lagi. Walaupun demikian senyawa yang paling banyak ditemukan adalah yang berupa cincin lima atau enam anggota. Struktur cincin dapat berupa cincin tunggal (monosiklik), atau cincin terpadu (polisiklik). Banyak jenis senyawa heterosiklik yang telah diketahui, salah satunya adalah pirola/pirol. A. Struktur Senyawa Pirola
Struktur senyawa Pirola/pirol ( 5 )
B. Contoh Senyawa yang Berkaitan Dengan Pirola
1
C. Manfaat/Penggunaan Senyawa Pirola dalam Kehidupan Sehari-hari Pirola secara luas dikenal aktif secara biologis yang memiliki sifat sangat reaktif. Kombinasi farmakofor yang berbeda dalam sistem cincin pirola telah menyebabkan pembentukan senyawa yang lebih aktif. Pirol mengandung analog dianggap sebagai sumber
potensial
senyawa
aktif
biologis
yang
mengandung
kumpulan
sifat
menguntungkan yang signifikan dan dapat ditemukan di banyak produk alami. Obat yang dipasarkan yang mengandung sistem cincin pirol dikenal memiliki banyak sifat biologis seperti antipsikotik, antagonis β-adrenergik, ansiolitik, antikanker (leukemia, limfoma da n myelofibrosis dll), antibakteri, antijamur, antiprotozoal, antimalaria dan banyak lagi. Karena keragaman analog ini dalam profil respon terapeutik, banyak peneliti telah bekerja untuk mengeksplorasi kerangka ini hingga potensi maksimumnya terhadap beberapa penyakit atau gangguan. Pirola dan turunannya selalu ada di alam. Pirola sub-unit memiliki beragam aplikasi dalam terapi aktif senyawa termasuk fungisida, antibiotik, obat-obatan anti-inflamasi, obat penurun kolesterol, agen antitumor dan masih banyak lagi. Mereka dikenal untuk menghambat reverse transcriptase [ Human immunodeciency virus tipe 1 (HIV-1)] dan DNA seluler polimerase protein kinase. Selain itu, mereka juga merupakan komponen polimer, pewarna indigoid dan cincin aromatik yang lebih besar. Dalam reaksi katalitik, pirola dimanfaatkan dengan baik sebagai katalis untuk proses polimerisasi, inhibitor korosi, pengawet, pelarut untuk resin, terpena, dalam proses metalurgi, kimia katalis kompleks logam transisi untuk polimerisasi seragam, kimia luminesensi dan analisis spektrokimia. Selanjutnya, beberapa dari senyawa ini adalah intermediet yang berguna dalam sintesis alkaloid yang secara biologis penting secara al ami dan turunan heterosiklik sintetis. Pirola, menjadi struktur cincin penting, telah ditemukan memiliki sejumlah aktivitas biologis. Cincin ini memiliki luas berbagai senyawa aktif biologis, tergabung baik sebagai substituen atau dengan berbagai substitusi pada cincin itu sendiri. Beberapa obat yang mengandung bagian pirolea sudah tersedia di pasar dan beberapa berada di bawah uji klinis dan aman. Pirolnitrin 185 dan Pirolomycim B 186 adalah pirola-pirola sintetis yang memiliki aktivitas antijamur, menunjukkan bahwa substituen besar pada cincin pirola melemahkan aktivitas sedangkan kelompok nitro memiliki potensi meningkatkan efek. Lebih lanjut disimpulkan bahwa aktivitas antijamur nitropirola adalah karena elektro-negatif yang ditimbulkan oleh kelompok nitro yang ditularkan melalui cincin pirol. Senyawa 3-aril-42
[a-(1Himidazol-l-yl) arilmetilpirol, ketika terkait dengan bifonazol dan pirolnitrin ditemukan sebagai kelas baru agen antijamur potensial. Berikut beberapa manfaat/penggunaan senyawa turunan pirola: 1. Pirolidina
Pirolidina terdapat pada daun tembakau dan wortel. Daun tembakau merupakan bahan dasar pembuatan rokok dan wortel yang sering kita konsumsi sebagai sayuran. Struktur cincin pirolidina dapat ditemukan pada alkaloid alami, seperti nikotina dan higrina. Pirolidina juga dapat ditemukan pada banyak obat-obatan farmasi seperti prosiklidina dan bepridil. Fungsi lain pirolidina dalam kimia organik digunakan untuk mengaktivasi keton terhada adisi nukleofilik dengan pembentukan imina. 2. Porfirin Fungsi porfirin membentuk senyawa sebagai pengangkutan O2, membentuk senyawa sebagai pengangkutan elektron, dan membentuk senyawa sebagai enzimenzim tertentu.
Fungsi utama porfirin di alam adalah peran mereka dalam menjaga kehidupan aerobik. Kompleks dari meso tetraphenylporphyrin seperti kompleks besi klorida (III) (TPPFeCl), mengkatalisis reaksi yang berbeda dari potensi minat dalam sintesis organik . Porfirin telah dievaluasi dan digunakan dalam konteks terapi photodynamic, karena porfirin menyerap cahaya ringan, yang kemudian diubah menjadi energi dan panas di daerah diterangi. Ini diterapkan untuk degenerasi makula menggunakan verteporin. Degenerasi makula atau age-related macular degeneration (AMD/ARMD)
3
adalah penurunan penglihatan pusat, yaitu kemampuan Anda memandang lurus ke depan. 3. Klorofil Klorofil adalah pigmen berwarna hijau yang terdapat dalam kloroplas bersama sama dengan karoten dan xantofil pada makhluk hidup yang mampu melakukan fotosintesis. Pada semua tanaman hijau, sebagian besar klorofil berada dalam dua bentuk yaitu klorofil a dan klorofil b. Klorofil a bersifat kurang polar dan berwarna biru hijau, sedangkan klorofil b bersifat polar dan berwarna kuning hijau. Klorofil berwarna hijau karena menyerap secara kuat daerah merah dan biru dari spektrum cahaya visible. Rumus empiris klorofil a adalah C55 H72 O5 N Mg, sedangkan klorofil b adalah
C55 H70 O6 N Mg. Pigmen tersebut merupakan suatu porfirin yang mengandung cincin dasar tetrapirol. Keempat cincinnya berkaitan dengan ion Mg 2+. Cincin isosiklik yang kelima berada dekat dengan cincin pirol ketiga. Subtituen asam propionate diesterifikasi oleh diterpen alkohol fitol (C20 H39OH) yang bersifat hidrofobik dalam cincin keempat.
D. Sifat Fisik dan Sifat Kimia Senyawa heterosiklis dengan lima anggota dapat merupakan sistem aromatis bila mempunyai cincin datar, dan lingkaran orbital p tak terputus dengan enam elektron. Jumlah enam elektron diperlukan untuk memenuhi aturan Huckel, yaitu 4n + 2, dengan n = 1. Bila empat atom karbon masing-masing menyumbang satu elektron, maka heteroatom harus memiliki dua elektron untuk disumbangkan ke awan aromatis. Pirola memenuhi persyaratan tersebut dan karenanya bersifat aromatis. Pirola adalah sebuah molekul planar, hal ini menunjukkan bahwa atom nitrogen pada pirola berhibridisasi 2 . Ketiga orbital
4
2 pada nitrogen membentuk tiga ikatan σ yang terletak pada bidang cincin molekul, sedangkan orbital p yang mempunyai dua elektron tegak lurus pada bidang cincin. Orbital p pada nitrogen berinteraksi dengan empat orbital p pada empat atom karbon. Seluruhnya membentuk awan elektron yang dibangun oleh lima orbital p, tetapi secara keseluruhan mengandung enam elektron, seperti pada gambar.
Struktur senyawa Pirola/pirol ( 5 )
Karena atom nitrogen dalam pirola menyumbangkan dua elektron ke awan aromatis, atom nitrogen menjadi tuna elektron, akibatnya atom nitrogen tidak dapat mendonorkan pasangan elektronnya. Dengan demikian pirola tidak bersifat basa. Walaupun demikian cincin pirola mempunyai enam elektron untuk hanya lima atom cincin. Hal ini menyebabkan cincin kaya elektron dan bermuatan negatif parsial. Momen dipol mencerminkan keadaan itu, walaupun biasanya nitrogen merupakan ujung negatif suatu dipol, akan tetapi dalam pirola nitrogen merupakan ujung positif molekul (kebalikan dari arah momen dipol piridina). Tidak seperti piridina dan amida, pirola (pKb = ~14) tidak bersfat basa. Tingkat keasaman pirola dapat meningkat dengan keberadaan gugus penarik elektron, terutama yang berada pada posisi 2 atau 5 (alias posisi ). Sebagai asam lemah, pirola dapat bereaksi dengan basa kuat, seperti logam Na, etilmagnesiumbromida dan alkillitium untuk menghasilkan produk pirola dengan N tersubstitusi logam, seperti garam natrium pirola, pirolmagnesiumbromida, atau 1-litiopirola. Untuk memahami mengapa pirola tidak bersifat basa, harusla h diperhatikan struktur elektronik pirola. Pirola bersifat aromatik, karena: 1) Kalor pembakaran 22 kkal/mol lebih rendah daripada kalor yang dihitung untuk struktur suatu diena; 2) Pirola bereaksi substitusi aromatik; dan 3) Proton pirola menyerap dalam daerah aromatik spektrum nmr. (Ingat bahwa proton aril menyerap dibawah medan dibandingkan kebanyakan proton lain, karena proton-proton itu kurang terperisai oleh karena arus cincin).
5
Baik proton NH dan CH pada pirola bersifat asam moderat dan dapat dideprotonasi dengan basa kuat seperti butillitium dan logam hidrida. “Pirolida” yang dihasilkan bersifat nukleofilik. Dengan menangkap konjugat basa dengan elektrofil (misalnya alkil atau asil halida) akan menunjukkan bagian mana yang terdeprotonasi sehingga akan bereaksi sebagai nukleofil. Distribusi produk reaksi ini seringkali kompleks dan tergantung pada basa yang digunakan (terutama ion lawan seperti litium dari butillitium atau natrium dari natrium hidrida), substitusi pirola yang telah ada, dan elektrofil. Kontribusi resonansi pirola memberikan kontribusi pada pemahaman reaktivitas reaksi. Seperti furan dan tiofena, pirola lebih reaktif daripada benzena terhadap substitusi aromatik nukleofilik karena ia dapat menstabilisasi muatan positif zat antara karbokation. Hal ini karena nitrogen dapat mendonor pasangan menyendiri elektronnya ke dalam sistem resonansi cincin. E. Sumber Senyawa Pirolidina merupakan senyawa turunan pirol yang ditemukan dari tembakau dan wortel. Dan klorofil juga termasuk senyawa turunan pirol yang banyak ditemukan pada tumbuhan hijau.
Tembakau
Wortel
F. Pembuatan Senyawa 1. Sintesis Paal Knorr Mekanisme untuk sintesis pirol diselidiki oleh V. Amarnath et al . pada tahun 1991. Karyanya menunjukkan bahwa karbonil terprotonasi diserang oleh amina untuk membentuk hemiamina. Amina menyerang karbonil lainnya untuk membentuk turunan 2,5-dihidroksi tetetrahromat yang mengalami dehidrasi untuk memberikan piroli tersubtitusi yang sesuai. Reaksi biasanya berjalan di bawah kondisi asam Lewis atau protik, dengan amina primer. Penggunaan amonium hidroksida atau amonium asetat (seperti yang dilaporkan oleh Paal) memberikan pirola non-tersubstitusi. 6
2. Sintesis Pirola Knorr Mekanisme sintesis pirola Knorr dimulai dengan kondensasi amina dan keton untuk menghasilkan imina. Imina kemudian tautomerisasi me njadi enamine, diikuti oleh siklisasi, eliminasi air, dan isomerisasi ke pirol.
3. Sintesis Pirola Hantzch Sintesis Pirola Hantzch dinamai Arthur Rudolf Hantzsch , Mekanisme dimulai dengan amina (1) menyerang β karbon dari β-ketoesters (2), dan akhirnya membentuk enamine (3). Kemudian, enamine menyerang karbon karbonil dari α-haloketone (4). Ini diikuti oleh hilangnya H2 O, memberikan imina (5). Pertengahan ini mengalami serangan nukleofilik intramolekul, membentuk cincin beranggota 5 (6). Akhirnya, 7
hidrogen dihilangkan dan pi-obligasi ditata ulang dalam cincin, menghasilkan produk akhir (7). Sebuah mekanisme alternatif telah diusulkan di mana enamine (3) menyerang α-karbon dari α-haloketone (4) sebagai bagian dari substitusi nukleofilik, bukannya menyerang karbon karbonil.
8
DAFTAR PUSTAKA
Bhardwaj, Varun, et al. 2015. Pyrrole: A Resourceful Small Molecule In Key Medicial
Hetero-Aromatics. London: Jurnal Royal Society Of Chemistry. Vol. 5, No. 15223
-15250.
Faradila, R.H. Fitri, dan Nuri Andarwulan. 2012. Pewarna Alami Untuk Pangan: Hijau
Klorofil. Bogor: SEAFAST CENTER Institut Pertanian Bogor.
Fessenden, Ralp J., dan Joan S. Fessenden. 1982. Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta: Erlangga. M.S., Firdaus. 2014. Kimia Organik Sintesis Jilid 2. Makassar: LKPP Universitas Hassanudin Makassar. Ningsih, Ratna. 2011. Modul Heterosiklis Kimia Organik . Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia. Sampaolo, Mario. 2016. Pyrrole Chemical Compound . (www.britannica.com/science/pyrolle) .Diakses pada tanggal 5 Oktober 2018. Triana, Yunita, Tri Paus Hasiholan Hutapea, dan Fredi Kurniawan. 2014. Prosiding Seminar
Nasional. Pengaruh PH Elektropolimerisasi Pirol Terhadap Konduktifitas Polipirol .
Samarinda.
9
