TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Ranti Hitam (Solanum blumei Nees ex Blume)
2.5. Metode Penentuan Struktur Kimia
Untuk menentukan struktur kimia suatu senyawa dapat digunakan metode Spektrometri. Spektrometri adalah pengukuran serapan atau emisi radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang tertentu yang monokromatis dari suatu zat, baik dalam bentuk molekul atau atom. Spektrum biasanya diperoleh dengan melewatkan cahaya yang panjang gelombang tertentu melalui larutan encer suatu senyawa dalam pelarut yang sesuai dan tidak mengganggu penyerapan, misalnya air dan etanol (Silverstein et al.,2005). Untuk menentukan struktur kimia suatu senyawa dapat digunakan metode Spektroskopi UV-Vis, Spektrofotometri Fourier Transform-Infrared (FT-IR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR) atau Spektrometri Resonansi Magnetik Inti (RMI) dan Mass Spectra atau Spektrometri Massa.
2.5.1 Spektrofotometri UV-Vis
Pengukuran serapan dapat dilakukan pada daerah ultraviolet (panjang gelombang 190-380 nm) atau daerah cahaya tampak (panjang gelombang 380-780 nm). Semua molekul dapat mengabsorbsi radiasi dalam daerah UV-Vis karena mengandung elektron yang dapat diekstasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Senyawa yang mengandung ikatan sigma (seperti pada ikatan tunggal C-C) akan tereksitasi pada panjang gelombang sangat pendek di bawah 150 nm berada di luar daerah ukur spektrofotometer, sehingga tidak akan menimbulkan serapan. Senyawa yang memiliki elektron phi (π) (mempunyai ikatan rangkap), dan mempunyai pasangan elektron bebas, lebih mudah tereksitasi dan menyerap pada penjang gelombang yang lebih tinggi sehingga menimbulkan serapan pada spektrofotometer.
Spektrofotometri digunakan untuk menganalisis struktur dan memberikan petunjuk adanya gugus kromofer, menetapkan kadar, menggunakan serapan maksimum dari kurva absorbsi, memeriksa kemurnian, memeriksa langsung konsentrasi analit (Pare dan Belanger, 1997).
2.5.2 Spektrofotometri Infra Red (IR)
Daerah radiasi spektrofotometri IR berada pada bilangan gelombang 12800 – 10 cm-1 (Khopkar, 1990). Spektrofotometer Fourier-transform,adalah spektrofotometri yang dalam instrumennya tidak dipisahkan radiasinya, tetapi hampir semua panjang gelombang mencapai detektor secara bersamaan yang disebut Fourier-transform, yang digunakan untuk mengubah hasil spektrum IR menjadi khas. Pengganti monokromator adalah interferometer yang dapat memisahkan radiasi menjadi dua bagian dan menghubungkannya kembali sehingga variasi intensitas yang keluar dapat diukur sekali. Beberapa keuntungan spektrofotometer Fourier-transform dibandingkan dengan spektrofotometer dispersive adalah menghasilkan spektrum yang lebih cepat, resolusi yang lebih baik, dapat mengukur sampel dalam jumlah yang sangat sedikit (Silverstein, et. al., 2005).
2.5.3. Spektrometri Massa
Spektrometri massa adalah spektrometri yang menggunakan penguraian senyawa organik dan perekaman pola fragmentasi menurut massanya. Uap cuplikan berdifusi ke dalam sistem spektrometer massa yang bertekanan rendah, kemudian diionkan dengan energi yang cukup untuk memutuskan ikatan kimia. Dalam spektrometri massa reaksi pertama suatu molekul adalah ionisasi awal sebuah elektron. Hilangnya sebuah elektron menghasilkan ion molekul. Tabrakan antara sebuah molekul organik dan salah satu elekron berenergi tinggi menyebabkan lepasnya sebuah elektron dari molekul dan menyebabkan terbentuknya ion organik. Ion organik yang dihasilkan oleh penembakan elektron berenergi tingggi ini tidak stabil dan pecah menjadi fragmen kecil, baik berbentuk radikal bebas maupun ion-ion lain. Umumnya spektrum massa diperoleh dengan mengubah senyawa suatu sampel menjadi ion-ion yang bergerak cepat yang dipisahkan berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e). Proses inonisasi menghasilkan partikel-partikel bermuatan positif dimana massa yang terdistribusi spesifik terhadap senyawa induk. Spektrum massa diukur secara otomatis pada selang waktu tertentu. Kromatogram selanjutnya
dihasilkan disertai integrasi semua puncak dan spektrum masing-masing komponen.
Spektrum ini dapat memberikan informasi mengenai berat molekul, fragmentasi molekul, rumus molekul dan kemungkinan struktur molekulnya.
2.5. 4 Spektrometri Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
Spektrometri Nuclear Magnetic Resonance (NMR) atau resonansi magnetik inti (RMI) merupakan metode yang dapat digunakan dalam mempelajari struktur molekul. Prinsip dari spektrometri RMI adalah adsorpsi radiasi elektromagnetik dengan frekuensi radio oleh inti atom. Pada kekuatan magnet konstan, untuk berbagai inti atom dan berbagai isotop dapat diamati adanya frekuensi resonansi yang berbeda.
Spektrum dapat diperoleh dari senyawa yang intinya mempunyai momen magnet tidak sama dengan nol. Inti-inti atom tersebut antara lain proton (1H), inti flour (19F), isotop nitogen dan lain-lain. Inti karbon (12C) yang sangat penting dalam kimia organik tidak memiliki momen magnet sehingga studi RMI dengan karbon hanya terbatas pada isotop 13C. Pemecahan ini diakibatkan peristiwa penggabungan spin-spin (spin-spin-spin-spin coupling), yaitu merupakan hasil interaksi magnet dari satu inti dengan inti yang lain. Pelarut yang biasa digunakan adalah deutrokloroform (CDCl3), karbon tetraklorida (CCl4) dan deuterium oksida (D2O) (Silverstein, et al., 2005).
Jenis-jenis spektrometer RMI yang memberikan informasi yang berguna dalam penentuan struktur kimia molekul organik adalah 1) RMI 1 dimensi, terdiri dari RMI proton (1H) , RMI karbon (13C), DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer) dan 2) RMI 2 dimensi, terdiri dari COSY (Correlation Spectroscopy), HMQC (Hetero Multiple Quantum Coherence) dan HMBC (Hetero Multiple Bond Connectivity).
Spektrum RMI proton memberikan informasi tentang keadaan lingkungan kimia proton dalam senyawa. Prinsip RMI proton adalah inti atom hidrogen mempunyai sifat-sifat magnet, bila suatu senyawa mengandung hidrogen diletakkan dalam bidang magnet yang sangat kuat dan diradiasi menggunakan radiasi elektromagnetik, maka inti atom hidrogen dari senyawa tersebut akan menyerap energi melalui proses
absorpsi yang dikenal dengan resonansi magnet. Tidak semua proton menyerap energi pada kekuatan medan magnet yang sama, karena proton-proton dilindungi dari medan magnet oleh elektron yang mengelilinginya. Makin besar densitas elektron yang mengelilingi proton maka makin besar medan magnet yang dihasilkan. Densitas elektron dipengaruhi olah ada atau tidaknya atom yang mempunyai elektronegatifitas tinggi.
Spektrum RMI karbon dan DEPT memberikan informasi jenis dan jumlah atom karbon primer (CH3), sekunder (CH2), tertier (CH) dan kuarterner (C) yang diukur berdasarkan sudut pengukuran RMI karbon. Hasil penelitian DEPT pada sudut 135° menunjukkan bahwa sinyal karbon CH3 dan CH mengarah ke atas, sedangkan CH2 mengarah ke bawah. Untuk mengetahui perbedaan CH3 dan CH dilakukan pengukuran pada sudut 90° (Siverstein et al., 2005).
Pergeseran kimia (Chemical shift, δH, δC) adalah parameter yang digunakan pada RMI proton dan RMI karbon yang mempunyai karakteristik untuk posisi proton dan karbon di dalam struktur kimia. Pergeseran kimia untuk proton (δH) berkisar antara 0 -10 ppm dan pergeseran kimia untuk karbon (δC) berkisar antara 0 – 200 ppm.
Spektrum RMI 2 dimensi HMQC (Hetero Multiple Quantum Connectivity) memberikan informasi tentang korelasi antara proton dan karbon dalam satu ikatan (geminal) pada struktur kimia. Spektrum RMI 2 dimensi COSY (Correlation Spectroscopy) memberikan informasi tentang korelasi antara proton dan proton dalam bentuk geminal ataupun visinal pada struktur kimia. Spektrum RMI 2 dimensi HMBC (Hetero Multiple Bond Connectivity) memberikan informasi tentang korelasi antara proton dan karbon dilihat dari 2 sampai 3 ikatan pada struktur kimia (Schraml dan Bellama, 1990).
BAB 3