MAKALAH KIMIA ORGANIK BAHAN ALAM

OLEH :

KELOMPOK 1

PENI ANGGRAENI H31111026 JEFRY SIREGAR H31112010ANNISA NUR KHAERUNI H31112284 MARYA ULFA H31113010NUR AENI H31113028 YUDITH AYU L. H31113307ADHAN APRIADI PUTRA H31113324 WINA KHATRINI D H31113505

KIMIA ORGANIK BAHAN ALAMJURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2015

BAB I

PENDAHULUAN

Sumber senyawa bahan alam hayati memegang peranan penting dalam pemanfaatan

zat kimia berkhasiat yang terdapat di alam. Hampir setiap daerah di Indonesia mengenal

ramuan obat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan yang digunakan untuk pengobatan

tertentu secara tradisional. Penggunaan tumbuh-tumbuhan tertentu sebagai obat merupakan

warisan turun-temurun dari nenek moyang kita sejak dahulu hingga sekarang. Bahan obat

yang digunakan dapat berasal dari daun, batang, akar, bunga dan biji-bijian. Sebagai

sumber bahan alam hayati ini yang tersebar luas di hutan baik di hutan percobaan maupun

hutan yang belum pernah dijamah manusia dijumpai beraneka ragam hayati sebagai sumber

senyawa-senyawa baru dan diharapkan memberikan nilai tambah yang positif.

Salah satu senyawa kimia yang didapat dari tumbuh-tumbuhan yaitu senyawa

Thymol. Thymol (juga dikenal sebagai 2-isopropil-5-methylphenol, IPMP) adalah

monoterpene fenol turunan alami dari cymene, C10H14O, isomer dengan carvacrol,

ditemukan dalam minyak thyme, dan diekstrak dari Thymus vulgaris (thyme umum) dan

berbagai jenis lain tanaman sebagai zat kristal yang dan sifat antiseptik yang kuat. Thymol

juga menyediakan khas, rasa yang kuat dari kuliner herbal thyme, juga dihasilkan dari T.

vulgaris.

Pada zaman mesir kuno, masyarakat menggunakan thymol dan carvacrol dari

tanaman thyme (anggota dari keluarga mint). Thymol dan carvacrol sekarang dikenal untuk

membunuh bakteri dan jamur. Di Yunani Kuno, thyme secara luas digunakan untuk kualitas

aromatic. Sejak abad ke-16, minyak thyme telah digunakan sebagai antiseptik, baik sebagai

obat kumur dan untuk aplikasi topikal.

Balsem lebah Monarda fistulosa dan Monarda Didyma, bunga liar Amerika Utara,

adalah sumber alami dari timol. Thymol pertama kali diisolasi oleh kimiawan Jerman

Caspar Neumann di tahun 1719. Pada tahun 1853, ahli kimia Perancis A. Lallemand

bernama timol dan menemukan rumus empiris. Thymol pertama kali disintesis oleh

kimiawan Swedia Oskar Widman pada tahun 1882.

Timol dapat diperoleh dengan penyulingan fraksional minyak murni dari thyme.

Minyak thyme dapat direaksikan dengan larutan soda kaustik, hidrokarbonnya membentuk

lapisan tipper, dan yang mengandung thymolate natrium dinetralkan dengan asam klorida,

ketika timol akan naik ke permukaan dapat dimurnikan dengan kristalisasi dari larutan

alkohol-nya.

Timol, seperti yang dijelaskan oleh USP, memiliki bentuk besar, tidak berwarna,

kristal tembus dari sistem heksagonal, memiliki aromatik, thyme- yang berbau dan pedas,

rasa aromatik, dengan efek kaustik yang sangat sedikit pada bibir. Berat jenis adalah 1,069

pada 15 °C (59 °F), tetapi ketika dicairkan maka akan lebih ringan daripada air. Thymol

meleleh pada suhu 50 °C sampai 51 °C. Larut dalam sekitar 1200 bagian air pada suhu 15

°C (59 °F), dan dalam waktu kurang dari beratnya sendiri . Alkohol, eter, atau kloroform,

juga mudah larut dalam karbon disulfida, asam asetat glasial, dan dalam minyak tetap.

Thymol mudah larut dalam alkali kaustik dan dibuat ulang oleh asam, bahkan asam

karbonat. Timol juga larut dalam 120 bagian gliserin. Timol mendidih pada suhu 230 °C

(446 °F).

Salah satu tumbuhan yang mengandung senyawa thymol yaitu tumbuhan Rosemary.

Rosemary (Rosmarinus officinalis) merupakan sebuah tanaman yang tahan penyakit dan

hama, yang dapat ditumbuhkan melalui pencangkokan. Teh rosemary dapat membantu

mengatasi masalah reumatik dan gejala flu. Tanaman ini biasanya cocok digunakan sebagai

teh maupun bahan makanan. Tanaman ini banyak mengandung kalsium, zat besi, Vitamin

B6 dan antibakteri. Salah satu nntibakteri yang dimiliki oleh rose mery ini adalah Thymol.

Thymol bersifat sedikit larut pada air dan pada pH netral, tetapi pada pelarut alkohol,

thymol memiliki kelarutan yang tinggi dari pada pelarut organik yang lain. Adapun struktur

kimia Thymol adalah sebagai berikut:

Senyawa ini menjadi popular karena khasiatnya yang begitu banyak dalam bidang

kesehatan dan dapat ditemukan pada beberapa jenis tumbuhan, seperti yang dipaparkan

oleh para peneliti.

Para peneliti menemukan bahwa senyawa carvacrol dan thymol dalam oregano

dapat membantu melenyapkan lendir di paru-paru dan kejang urat di tenggorokan.

Konsumsi tiga cangkir bunga oregano seduh setiap hari dapat mengatasi keluhan

pencernaan, seperti kejang usus. Khasiat ini antara lain berkat kandungan thymol,

carvacrol, borneol, dan asam kafeat. Hasil penelitian menunjukkan, jika sel bakteri kontak

dengan senyawa carvacrol dan thymol pada minyak oregano akan menimbulkan kebocoran

membran sel bakteri. Tingkat keasaman di dalam bakteri juga akan naik, sehingga

mengganggu metabolisme dan replikasi sel bakteri (Prof. DR.dr Made Astawan Ahli

Teknologi Pangan dan Gizi).

BAB II

SINTESIS TIMOL

2.1 Jalur Biosintesis Senyawa Timol

Timol merupakan turunan dari terpenoid dan masuk dalam kelompok monoterpen.

Monoterpen tak lazim ini banyak ditemukan dalam tumbuhan dan timol ditemukan dalam

minyak atsiri. Secara umum biosintesa dari terpenoid dengan terjadinya 3 reaksi dasar

yaitu:

1. Pembentukan isopren aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat

2. Penggabungan kepala dan ekor dua unit isopren akan membentuk mono-, seskui-, di-,

sester- dan poli-terpenoid

3. Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan

steroid.

Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesa terpenoid adalah asam asetat setelah

diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam

asetoasetat. Senyawa yang dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi

jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam

mevalinat. reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan

dekarboksilasi menghasilkan Isopentenil pirofosfat (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi

menjadi Dimetil alil pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isopren

aktif bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan

langkah pertama dari polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid. Penggabungan

ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari

DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat yang

menghasilkan Geranil pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa

monoterpenoid.

Monoterpenoid merupakan senyawa "essence" dan memiliki bau yang spesifik yang

dibangun oleh 2 unit isopren atau dengan jumlah atom karbon 10. Lebih dari 1000 jenis

senyawa monoterpenoid telah diisolasi dari tumbuhan tingkat tinggi, binatang laut,

serangga dan binatang jenis vertebrata dan struktur senyawanya telah diketahui.

Struktur dari senyawa mono terpenoid yang telah dikenal merupakan perbedaan dari

38 jenis kerangka yang berbeda, sedangkan prinsip dasar penyusunannya tetap sebagai

penggabungan kepala dan ekor dari 2 unit isopren. struktur monoterpenoid dapat berupa

rantai terbuka dan tertutup atau siklik. senyawa monoterpenoid banyak dimanfaatkan

sebagai antiseptik, ekspektoran, spasmolotik dan sedatif. Disamping itu monoterpenoid

yang sudah dikenal banyak dimanfaatkan sebagai bahan pemberi aroma makan dan parfum

dan ini merupakan senyawa komersial yang banyak diperdagangkan.

Dari segi biogenetik, perubahan geraniol nerol dan linalol dari yang satu menjadi

yang lain berlangsung sebagai akibat reaksi isomerisasi. Ketiga alkohol ini, yang berasal

dari hidrolisa geranil pirofosfat (GPP) dapat menjadi reaksi-reaksi sekunder, misalnya

dehidrasi menghasilkan mirsen, oksidasi menjadi sitral dan oksidasi-reduksi menghasilkan

sitronelal. Perubahan GPP in vivo menjadi senyawa-senyawa monoterpen siklik dari segi

biogenetik disebabkan oleh reaksi siklisasi yang diikuti oleh reaksi-reaksi sekunder.

Seperti senyawa organik bahan alam lainnya, mono terpenoida mempunyai kerangka

karbon yang banyak variasinya. Oleh karena itu penetapan struktur merupakan salah satu

bagian yang penting. Penetapan struktur monoterpenoida mengikuti suatu sistematika

tertentu yang dimulai dengan penetapan jenis kerangka karbon. Jenis kerangka karbon

Suatu monoterpen monosiklik antara lain dapat ditetapkan oleh rekasi dehidrogenasi

menjasi suatu senyawa aromatik (aromatisasi). Penetapan struktur selanjutnya ialah

menetukan letak atau posisi gugus fungsi dari senyawa yang bersangkutan didalam

-H2

kerangka karbon tersebut. Posisi gugus fungsi dapat diketahui berdasarkan penguraian

oksidatif. Cara lain adalah mengubah senyawa yang bersangkutan oleh reaksi-reaksi

tertentu menjadi senyawa lain yang telah diketahui strukturnya. Dengan kata lain, saling

mengaitkan gugus fungsi senyawa yang bersangkutan dengan gugus fungsi senyawa lain

yang mempunyai kerangka karbon yang sama. Pembuktian struktur suatu senyawa akhirnya

didukung oleh sintesa senyawa yang bersangkutan dari suatu senyawa yang diketahui

strukturnya, dan Timol merupakan monoterpen kelompok aromatik, dan turnan dari p-

simen. Untuk lebih jelasnya bagaimana jalur pembentukan timol, mari kita perhatikan

gambar berikut.

-H2O

Timolp-Simen

2.2 Sintesis Laboratorium Senyawa Timol

Timol yang dihasilkan dari reaksi biosintesis sangatlah sedikit untuk memenuhi

kebutuhan, maka dilakukanlah sintesis di laboratorium dengan menggunakan berbagai

metode. Timol telah banyak disintesis di laboratorium dengan prekursor m-cresol dan

isopropanol atau propena. Berikut beberapa reaksi sintesis timol dengan menggunakan

katalis yang berbeda-beda.

A. Alkilasi m-cresol oleh isopropanol menggunakan katalis zeolit

Iso-propanol mengalami dehidrasi membentuk ion karbenium sekunder yang akan

menyerang m-cresol pada posisi orto. Terakhir, proton dilepas dari intermediet timol

membentuk produk.

Alkilasi fenol dengan iso-propanol menggunakan katalis zeolit dengan rasio

SiO2:Al2O3 4,5. Sintesis ini dilakukan dalam fase uap pada tekanan atmosfir dan dengan

perbandingan rasio molar fenol:alkohol yaitu 1:1. Konversi fenol menurun dengan

meningkatnya temperatur pada rentang suhu 270-300°C.

B. Alkilasi m-cresol oleh propena menggunakan katalis Al(OR)3

C. Alkilasi m-cresol oleh isopropanol menggunakan katalis H2SO4

BAB III

PEMBAHASAN

Timol (C10H14O) merupakan golongan fenol yang diperoleh dari minyak Thyme atau

minyak atsiri lain yang digunakan sebagai antiseptik (antibakteri atau anti jamur). Nama

lain dari timol adalah 2-Isopopyl-5-methylphenol, 5-methyl-2-isopropylphenol, 6-

Isopropyl-m-cresol, 3-p-Cymenol. Kandungan timol ditanaman Thymus sepyllum L. dan

Thymus Vulgaris L. Kandungan timol pada ekstrak Thymus vulgaris adalah 46,21 % dan

ini merupakan komponen terbesar dari seluruh komponen ekstrak Thymus vulgaris.

Menurut PubChem (2014), timol merupakan antibakteri dan anti fungal. Timol saat ini

sedang di uji cobakan untuk perawatan jerawat dan timol sudah terbukti dapat

menghambat pertumbuhan jamur. Cara kerja timol terhadap bakteri adalah menghancurkan

dan mengendapkan dinding sel jamur untuk bertumbuh (PubChem, 2014).

Daya hambat dari timol 0,5 % pada konsentrasi 50 μl memiliki daya hambat paling

besar terhadap berbagai bakteri dan jamur. Kandungan antiseptik tersebut membuat timol

sintetik menjadi alternative pembanding dalam menghambat bakteri uji, karena sama-sama

antimikroba yang berasal dari tanama (Shabnum dan Wagay, 2011).

Antimikrobia meliputi antibakteri, antiprotozoa, antifungal, dan antivirus, zat

antimikrobia dalam pengobatan bertujuan untuk mengeliminasi mikroorganisme infektif

atau mencegah terjadinya infeksi. Antibakteri termasuk ke dalam antimikrobia yang

digunakan untuk menghambat pertumbuhan bakteri. Antifungal merupakan senyawa

antimikrobia yang menghambat pertumbuhan jamur (Schunak dkk., 1990).

Antibiotik mewakili kelompok terbesar dari zat antimikrobia. Antimikrobia adalah

zat biokimia yang diproduksi oleh mikroorganisme atau herba yang dalam jumlah kecil

dapat menghambat pertumbuhan atau membunuh mikroorganisme lain. Antimikrobia

memiliki suatu sifat toksisitas selektif, karena kelompok obat ini diproduksi oleh suatu

mikroorganisme dan memiliki derajat toksisitas yang berbeda-beda terhadap

mikroorganisme lain. Antimikrobia dapat ditemukan dalam berbagai sediaan, dan

penggunaannya dapat melalui jalur topical, oral, maupun intravena. Antimikrobia dari

tumbuhan mengandung zat aktif yang dapat menimbulkan efek farmakologi, misalnya

flavonoid, saponin, tannin, alkaloida, dan lain-lain. Suatu tanaman dikatakan memiliki

potensi yang tinggi sebagai antimikrobia jika pada konsentrasi rendah mempunyai daya

hambat yang besar, sebagai contoh pada penelitian daun binahog memiliki daya hambat 8,4

mm pada konsentrasi 0,2 % sedngkan daun sirih memiliki daya hambat sebesar daun

binahong akan tetapi pada konsentrasi 5 %, pada konsentrasi yang sama daya hambat

tanaman kemangi memperoleh hasil yang lebih rendah yaitu 7,7 mm. dalam hal ini daun

binahong dikatakan efektif karena dengan konsentrasi paling kecil dapat menghambat

pertumbuhan mikrobia sebesar tanaman lain. Begitu pula dengan antimikrobia lain, salah

satunya adalah timol yang berasal dari tumbuhan Thymus vulgaris (Campbell, 2003).

Antibiotik berdasarkan sumbernya dibedakan menjadi antibiotik sintetik dan

alamiah. Antibiotik sintetik seperti sulfur, tembaga sulfat, kalsium hidroksida, dan arsenat,

antibiotik alami berasal dari mikroba dan tumbuhan. Senyawa yang dapat digunakan

sebagai antibiotic berasal dari tumbuhan seperti eugenol dari minyak atsiri cengkeh, piperin

dari daun sirih, timol dari Thyme, sarfakol dari savory, dan sanguinarin dari suku

papaveraceaea (Pratiwi, 2008).

Fenol (alkohol aromatik) C6H5OH digunakan sebagai antiseptik. Turunan

fenol seperti eugenol, timol dalam cengkih dan vanila sebagai bumbu masakan. Tanaman

timi merupakan tanaman multifungsi selain sebagai obat batuk juga bermanfaat sebagai anti

bakteri, anti jamur, anti inflamasi, antelmintik dan aromaterapi.  Metabolit sekunder utama

dari herba timi adalah timol dan karvakrol.(Bagem Sembiring/Peneliti Pascapanen

Balittro) (Pratiwi, 2004).

Di dalam tanaman iler (Coleus) terkandung zat-zat yang berkaitan dengan kesehatan

dan telah dibuktikan hanya terdapat di dalam tanaman iler. Tanaman iler  mengandung

berbagai komposisi senyawa kimia yang bermanfaat, antara lain: alkaloid, etil salisilat,

mineral, metil eugenol, eugenol, karvakrol, dan timol (Thomas, 1992).

Senyawa golongan terpenoid digunakan pembanding timol, eugenol, dan saponin,

visualisasi bercak dengan disemprot anisaldehid asam sulfat, vanilin asam sulfat dan larutan

SbCl3. Salah satu contoh penggunaan teknik biotransformasi yang telah dilakukan adalah

biotransformasi thymol, carvacrol, dan eugenol oleh kultur sel tanaman Eucalyptus

perriniana. Kultur sel Eucalyptus perriniana dapat mengkonversi kandungan seperti thymol,

carvacrol, dan eugenol menjadi β-glucosides dan β-gentiobiosides yang terakumulasi dalam

sel. Glikosilasi oleh sel tanaman merupakan detoksifikasi dari komponen fenolik toksik

yang timbul akibat metabolisme sel normal atau lingkungan sekitarnya (Shimoda, 2006).

Glikosilasi dapat mengubah senyawa yang tidak larut di dalam air dan struktur

organic yang tidak stabil tadi menjadi senyawa yang larut di dalam air dan stabil dan

menaikkan kemampuan farmakologinya. Glikosida dari Timol, carvacrol dan eugenol

dimana susunan utamanya adalah aromatic yang menarik secara farmakologi dan sering

digunakan sebagai bahan tambahan di makanan dan kosmetik. Senyawa tersebut juga

dalam jumlah yang sedikit dapat digunakan untuk mensintetis senyawa glikosida seperti β-

glukosida dari jalur glukosilasi (Shimoda,2006).

Langkah yang dilakukan adalah dengan memanipulasi kultur sel. Manipulasi yang

dilakukan adalah perlakuan stres pada kultur sel Eucalyptus Perriniana dengan

menambahkan senyawa aromatik eugenol, thymol dan carvacrol pada kultur sel Eucalyptus

Perriniana. Pemberian enzim glukosiltransferase sebagai katalisator untuk mensubtitusi

gugus glukosa. Pemberian senyawa aromatik eugenol, thymol dan carvacrol pada kultur sel

Eucalyptus Perriniana yang berlebih direspon oleh sel sebagai racun kemudian sel

memproduksi glukopiranosil untuk menyerang gugus hidroksi senyawa tersebut dengan

bantuan enzim glukosiltransferase. Selain itu perlakuan yang diberikan ada kultur sel

adalah dengan perlakuan gelap dan pada kultur protoplas masih mengandung klorofil

(Shimoda, 2006).

Fenol Minyak atsiri yang terdapat pada tanaman sering mengandung zat yang

termasuk kelompok fenol. Beberapa contoh timol terdapat pada tanaman timi, eugenol pada

sirih, fenol juga terdapat pada cabai jawa dim !ada. Fenol berguna sebagai antiseptik untuk

mengurangi radang. Fenol mumi menimbulkan iritasi pada kulit dan harus dilunakkan

(Shimoda, 2006).

BAB IV

KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari makalah ini yaitu:

1. Jalur biosintesis timol terdiri dari tahapan pembentukan isopren aktif berasal dari

asam asetat melalui asam mevalonat, penggabungan kepala dan ekor dua unit

isopren akan membentuk mono-, seskui-, di-, sester- dan poli-terpenoid,

Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid

dan steroid.

2. Sintesis laboratorium senyawa timol dapat dilakukan dengan cara Alkilasi m-cresol

oleh isopropanol menggunakan katalis zeolit, Alkilasi m-cresol oleh propena

menggunakan katalis Al(OR)3, Alkilasi m-cresol oleh isopropanol menggunakan

katalis H2SO4

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, Materials Preparation to The Practical Classes for The Students of Pharmaceutical Faculty, (online), (http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/interna l/zag_him/classes_stud/en/pharm/prov_pharm/ptn/organic%20chemistry/2%20course/11.Phenols.Ethers.htm, diakses pada 21 oktober 2014).

Davis, J. C., 1978, haarmann-reimer industrial manufactrure of thymol as a l-(-)-menthol intermediate, Chemical Engineering, 62-63.

Fessenden, R.J., Fessenden, J.S., 1986, Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Usman H., 2012, Dasar-Dasar Kimia Organik Bahan Alam, Dua Satu Press, Makassar.

Vandermerwe, J., 2014, Thymol Synthesis by Acid Catalysed Isopropylation of m-Cresol, University of Cape Town, South Africa.

García, D.A., Bujons, J., Vale C, Sunol, C., 2005, Allosteric positive interaction of thymol with the GABAA receptor in primary cultures of mouse cortical neurons, Neuropharmacology, 50 (1): 25–35.

Oskar, W., 1882, Ueber eine Synthese von Thymol aus Cuminol, Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin, 15: 166-172.

Segvic, K. M., Kosalec, I., Mastelic, J., Pieckova, E., Pepeljnak, S., 2007, Antifungal activity of thyme (Thymus vulgaris L.) essential oil and thymol against moulds from damp dwellings Lett. Appl. Microbiol, 44: 36-42.

Wienkötter, N., Begrow, F., Kinzinger, U., Schierstedt, D., Verspohl, E.J., 2007, The Effect of Thyme Extract on β2-Receptors and Mucociliary Clearance, Planta Medica, 73 (7): 629–635.