TERPENOID Pinus Jumaryatno, Jumaryatno, S.Si., S.Si., MPhil., MPhil., PhD. Apt.
PROGRAM STUDI FARMASI FMIPA UII 2014
PENGERTIAN TERPENOID Produk senyawa alami yang strukturnya terdiri dari unitunit isoprena dikelompokkan dalam golongan senyawa TERPENOID atau ISOPRENOID
CH3 H2C
C
C H
CH2
Satuan Isoprena (C5H8 )
Terpenoid Kerangka karbon senyawa terpenoid dibangun dengan cara kondensasi kepala ke ekor dari unit-unit C5 Tersebar luas di alam: ditemukan melimpah pada tanaman tinggi terkandung dalam fungi, organisme/biota laut dan dalam feromon serangga
PENGGOLONGAN Dasar: Jumlah satuan isopren Pembagian terpenoid: 1. Hemiterpenoid
– 1 unit isopren ( jarang)
2. Monoterpenoid
– 2 unit isopren (C 10H16)
3. Seskuiterpenoid 4. Diterpenoid
– 4 unit isopren (C 20H32)
5. Sesterterpenoid 6. Triterpenoid
– 3 unit isopren (C 15H24
Mudah menguap } )
– 5 unit isopren (C 25H40)
– 6 unit isopren (C30H48)
7. Tetraterpenoid 8. Politerpenoid
– 8 unit isopren (C 40H64)
– tersusun dari banyak unit isopren
Sifat Terpenoid Pada umumnya larut dalam lemak. Terdapat dalam sitoplasma sel tumbuhan Biasanya dapat diekstraksi dari jaringan tumbuhan dengan petroleum eter, eter, atau kloroform dan dipisahkan secara kromatografi (silika gel atau alumina) Sering ditemukan keisomeran pada terpenoid, misalnya geraniol dan nerol Kebanyakan merupakan senyawa alisiklik
Fungsi Terpenoid Mengatur pertumbuhan (absisin dan giberelin). Warna tumbuhan (karotenoid). Pigmen pembantu pada fotosintesis. Memberi bau dan wangi yang khas. Alat komunikasi dan pertahanan pada serangga. Hormon kelamin pada fungus.
Biosintesis Senyawa Terpenoid • Biosintesis senyawa terpenoid dibagi menjadi dua langkah utama, yaitu: 1. Pembentukan unit-unit isoprena 2. Penggabungan unit-unit isoprena • Secara biosintesis, terpenoid diperoleh dari molekul isoprena, namun senyawa isoprena bukanlah prazat in vivo. • Senyawa yang sebenarnya terlibat adalah isopentenil pirofosfat (terbentuk dari asetat melalui asam mevalonat) • Biosintesis isoprenoid terbentuk melalui dua jalur 1. Jalur asam mevalonat 2. Jalur non mevalonat yaitu 1-deoxy-D-xylulose-5-phospate (DXP)
Biosintesis Terpenoid O H 3 C
C S C oA
A s e til K o A +
H 3 C
O H 3 C
C
H 2 C
O C S C oA
O
C
O
S C oA H 3 C
C S C oA
A s e til K o A H 3 C
OH O
C H 2 C
H D P N A
H 3 C
OH
C S C oA
COOH
( S ) - 3 - h i d r o k s i l- 3 - m e t i lg l u t a r i l- K o A
C H 2 C
H 2 C
H 2 C
H 2 C
OH
COOH A s a m m e v a lo n a t A T P C O 2
H 3 C C H 2 C
A D P
H 2 C
en zim iso m era se
H 3 C C
C H 2 O PP
I s o p e n t e n i l p i ro f o s f a t ( I P P )
H 3 C
H C C H 2 O PP
D im e tila lil p iro fo s fa t (D M A P P )
Biosintesis Terpenoid H3C
H3C C H3C
H C
H2 C
C
ekor
CH2
..C
CH2
kepala
OPP
CH3 H2 C
H3C C H3C
C H
H2 C
C C H2
C H
OPP
Geranil pirofosfat (GPP)
OPP
Skema Umum Biosintesis Terpenoid 3 asetil-KoA → (S)-3-hidroksil-3-metil glutaril-KoA → (R)-asam mevalonat
5-asam pirofosfomevalonat CO2
ATP ADP + Pi
Isopentenil pirofosfat (IPP)
3,3-Dimetilalil pirofosfat (DMAPP) IPP PPi
Geranil pirofosfat (GPP)
Monoterpenoid
IPP PPi
Seskuiterpenoid Triterpenoid
Farnesil pirofosfat (FPP) IPP
2x
PPi
Geranil geranil pirofosfat (GGPP) (IPP)n PPi
Politerpenoid
2x
Diterpenoid Tetraterpenoid Karotenoid
Hemiterpenoid • Senyawa hemiterpenoid jarang di alam, namun dapat dijumpai. • Contoh: O
H3C
H 3C CHCH2CH2OH H 3C iso-amil alkohol
CHCH2C H3C
H
iso-valeraldehida
H 3C
O CHCH2COH
H 3C iso-valeric acid
Monoterpenoid • Monoterpenoid adalah senyawa yang dibangun dari dua isoprena dan mempunyai 10 atom karbon → Bentuk senyawa monoterpenoid bisa siklik atau alifatik
OPP
Monoterpenoid
Geranyl PP
• Monoterpenoid biasanya mengandung satu atau dua ikatan rangkap, tapi kadang-kadang jenuh atau aromatik. • Gugus fungsional yang sering ada dalam monoterpenoid adalah hidroksi, keto, aldehid, asam karboksilat atau ester. • Kebanyakan monoterpenoid bersifat volatil dan lipofilik. • Merupakan produk khas dari tanaman tingkat tinggi, tapi juga disintesis pada hewan dan beberapa mikroorganisme.
Monoterpenoid • Merupakan komponen utama pada minyak atsiri. • Contoh:
myrcene
CH2OH geraniol
CHO geranial
Monoterpenoid • Kerangka struktur monosiklik monoterpenoid kebanyakan adalah kerangka p-menthane, dengan variasi pada ikatan rangkap dan gugus fungsionalnya.
10
8
9
4 1
7
p-menthane
• Salah satu senyawa paling penting secara komersial dan tersebar luas yaitu limonen, senyawa utama dalam minyak buah jeruk. limonen
Monoterpenoid • Monoterpenoid bisiklik dibagi menjadi tujuh kelas menurut kerangka karbonnya. 9
9
8
7
8 8 7
6
6
1
5 9
1 7
4
3
10
10
Thujane Sabinane
1
3
Carane
10
Pinane
Fenchane
4 5 9
8 7 1
iso-bornylane 10
Camphane (Bornane)
iso-champane
Monoterpenoid • Monoterpenoid bisiklik yang paling terkenal adalah α-pinene, senyawa utama yang terkandung dalam turpentine. • p-cymene dan thymol, walaupun biasanya dimasukkan dalam senyawa aromatik, tetapi jelas sekali berhubungan dengan terpenoid
OH
pinene (Pinus spp.) α−
p-cymen
Thymol
Iridoid • Monoterpen dengan cincin siklopentana yang biasanya bergabung dengan cincin anggota enam yang mengandung oksigen. • Senyawa iridoid diturunkan dari iridodial, suatu senyawa pertahanan diri dari semut genus Iridomyrex.
O Iridoid
Iridoid • Dua tipe iridoid: – Tipe loganin – Tipe secologanin (cincin pada sistem loganin diputus pada posisi 7 dan 8) HO
CHO H
H OGlc
OGlc
H
H MeO2C
O Loganin
MeO2C
O
Secologanin
• Kebanyakan iridoid di tumbuhan merupakan suatu glukosida yang diturunkan dari bentuk O-heterosiklik iridoidal. Beberapa mengandung atom N pada sistem heterosiklik (alkaloid iridoid)
Sesquiterpenoid • Seskuiterpenoid merupakan senyawa yang dibangun oleh tiga unit isopren dan mengandung 15 atom karbon. → Bentuk senyawa seskuiterpenoid bisa siklik atau alifatik alifatis dengan ikatan jenuh atau ikatan rangkap.
OPP
+
OPP Isopentenyl PP
Geranyl PP
OPP Farnesyl PP
• Gugus OH, oxo, aldehid, asam karboksilat dan lakton sering hadir pada senyawa ini. • Kebanyakan volatil dan lipofil
Sesquiterpenoid • Alkohol farnesol merupakan anggota terpenting dari seskuiterpenoid asiklik
• Kebanyakan seskuiterpenoid monosiklik mempunyai kerangka seperti pada gambar disamping, dengan variasi letak ikatan rangkap dan gugus fungsional
HOH2C
Seskuiterpenoid Monosiklik
γ-Bisabolene
Zingiberene
(-)-β-Sesquiphellandrene
Sesquiterpenoid • Seskuiterpenoid bisiklik dapat dibagi menjadi dua tipe yaitu tipe naftalen dan tipe azulen Naphtalenic
Tipe Eudalene
Tipe Cadalene
Azulenic
Tipe Zierazulene
Seskuiterpenoid Bisiklik H
O
H
OH
O O
Eudesmol
α−Cadinene
α−santonin
O HO
O
OH Guaiol
Vetivone
O Artabsin
Unusual Sesquiterpenoid Structures
Humulene
OH O (S) - Abscisic acid
caryophyllene
COOH
Seskuiterpenoid Lakton • Kerangka dasar senyawa seskuiterpenoid lakton sangat beragam, namun dasarnya adalah dari tipe siklodekadiena, hasil siklisasi dari 2E, 6Efarnesil pirofosfat, lewat germakranolida. • Lakton biasanya α-metilen-γ-lakton, di mana posisi 7-proton adalah α (kecuali dlm Bryophyta). •
Gugus metil sering diganti alkohol dan asam karboksilat.
Seskuiterpenoid Lakton H3C
9 2
4
H3C H
O
CH3
5
3
O-O
8
10
6
O
CH3
O
ARTEMISININ
12
CH3
O
O
PARTENOLIDA O
CH2
11
O H3C
CH3
7
O
KOSTUNOLIDA SESKUITERPENA LAKTON GERMAKRANOLIDA
Diterpenoid • Diterpenes terdiri dari empat satuan isopren dan mengandung 20 atom karbon • Senyawa alifatik atau senyawa tri-, tetrasiklik yang disubstitusi oleh grup fungsional berbeda. • Beberapa diterpenoid mengandung nitrogen (alkaloid diterpene) + OPP Farnesyl PP
OPP Isopentenyl PP
OPP
Diterpenoid • Alkohol phytol merupakan diterpenoid asiklik yang paling penting, dimana membentuk bagian dari molekul klorofil
OH
• Diterpenoid siklik dapat dianggap sebagai turunan phytol yang diperoleh melalui penutupan cincinnya.
Diterpenoid
N
N Mg2+
N
N
MeO2C
O
O
Chlorophyll a
Diterpenoid O HO
O C
H
OH
CH3
CH2
COH
H
O
(-)-kaurena prekursor steviosida
Asam giberelat O O O O
O O
O
Ginkgolide
Triterpenoid • Triterpenoid dibangun oleh dua farnesil PP, bukan melalui perpanjangan rantai melalui penambahan isopentenil pirofosfat. • Dua molekul farnesil PP bergabung secara ekor ke ekor untuk menghasilkan hidrokarbon squalene (suatu prekursor triterpenoid dan steroid) H
H
Squalene
H
H
Squalene
H
H H
HO
H Lanosterol (pada hewan & fungi)
Prekursor kolesterol dan sterol-sterol lain pada hewan
HO
H Sikloartenol (pada tumbuhan)
Triterpenoid Saponin •
Struktur triterpenoid saponin merupakan triterpenoid pentasiklik dimana kerangkanya dicontohkan oleh lupeol, α-amyrin dan β-amyrin.
H H H HO
H Lupeol
H
H
H
H HO
HO H
H
Triterpenoid Termodifikasi •
Dua contoh triterpenoid termodifikasi adalah: 1. Limonoid (tetranortriterpenoid): suatu triterpenoid dimana empat atom karbon terminal pada rantai samping dihilangkan. Ditemukan pada tumbuhan famili rutaceae, meliaceae dan simaroubaceae Contoh: Azadirachtin → pestisida
2. Quassinoid: suatu triterpenoid yang kehilangan 10 atom karbonnya, termasuk satu metil pada posisi atom C-4 → memiliki 20 atom karbon. Ditemukan pada tumbuhan famili simaroubaceae, khususnya Quassia Contoh: Quassin → asal: Quassia amara
Triterpenoid Termodifikasi HO
O O
CO2Me O OH
O O
H O
AcO MeO2C
H
OMe
O
O
Azadirachtin
O
MeO H
H O
H Quassin
O
Tetraterpenoid • Tetraterpenoid diwakili oleh grup senyawa karotenoid (pigmen yang larut dalam lemak, berwarna kuning sampai merah). • Tetraterpenoid dibentuk melalui kondensasi ekor ke ekor dari dua molekul geranilgeranildifosfat (GGPP) dimana urutan mekanisme reaksinya analog dengan squalene dan triterpene.
