BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Mutan Y220C
Protein p53 tumor suppressor (penekan tumor) berperan sebagai target terapi (Bykov et al., 2002a, 2002b; Wiman, 2010). Mutasi pada p53 berakibat pada hilangnya fungsi p53 sebagai penekan tumor (Bykov et al., 2002a, 2002b). Protein p53 sebagai target terapi terdapat tiga alasan pertimbangannya. Pertama, p53 berperan penting dalam menentukan nasib sel ketika DNA mengalami kerusakan yakni menentukan sel rusak akan memperbaiki diri atau mengalami apoptosis apabila kerusakan terlalu ekstensif (Wiman, 2010) sehingga p53 yang mengalami mutasi berperan terhadap perkembangan tumor, progesi dan resistensi kemoterapi. Kedua, sebagian besar perubahan genetik dalam tumor baik delesi atau mutasi pada lebih dari 50 % kanker manusia ternyata p53 mengalami mutasi (Joerger et al., 2006). Ketiga, kehilangan p53 mengakibatkan penurunan apoptosis dan menurunkan sensitivitas terhadap radioterapi dan kemoterapi (Wiman, 2010).
Mutasi yang terjadi pada p53 umumnya terdapat enam titik atau hot-spots
yang teridentifikasi terkait kanker manusia yaitu R175H, G245S, R248Q, R249S, R273H dan R282W (Joerger and Fersht., 2007). Selain itu terdapat juga mutasi pada β-sandwich yaitu V143A, L145Q, P151S, V157F, I195T, Y220C, I232T, I255F dan F270C (Bullock, 2000; Joerger et al., 2006). Mutasi pada Y220C merupakan mutasi yang sering terjadi di β-sandwich sekitar 75000 kasus kanker baru di dunia (Joerger et al., 2006; Basse et al., 2010). Mutasinya terletak jauh dari DNA-binding yang dimulai dari loop yang terhubung dengan β-strands S7 dan S8 ditunjukkan Gambar 1.
commit to user
Gambar 1. Struktur p53 termutasi yang menunjukkan letak atau posisi Y220C. Mutan Y220C dapat dihilangkan sifat onkogen dengan menurunkan stabilitasnya sehingga bisa didenaturasi pada temperatur tubuh akibatnya tidak lagi memicu kanker (Boeckler et al., 2008).
Penempelan molekul selektif dapat mengembalikan konformasi dan fungsi mutan p53 mendekati wild-type (Joerger dan Fersht., 2006; Boeckler, 2008; Basse
et al., 2010)). Molekul selektif salah satunya terdapat PhiKan083 (turunan karbazol) melalui docking pada lekukan mutasi (cavity) yang diciptakan oleh Y220C dengan afinitas yang baik dan menstabilkan mutan (Boeckler et al., 2008) yang ditunjukan Gambar 2.
Gambar 2. PhiKan083 (surface warna hijau) berada pada lekukan mutasi (cavity) mutan Y220C.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Selain itu terdapat juga fragmen benzotiazol aromatik pada sistem cincin yang terdapat dalam lekukan mutasi (kode ID PDB 2X0W) pada posisi tegak yang ditunjukkan Gambar 3. Itu diposisikan demikian, nitrogen tiazol berada pada jarak ikatan hidrogen dengan gugus hidroksi Thr150 (threonin 150) dan gugus metoksinya yang mengapit ikatan rangkap C-C berada dekat dengan Cys220 (sistein 220) (Basse et al., 2010)
Gambar 3. Posisi fragmen bezodiazol (warna merah muda) di lekukan mutasi mutan Y220C
Kedua molekul selektif pada penelitian tersebut berupaya untuk membuktikan bahwa sisi mutasi mutan Y220C merupakan target yang spesifik untuk desain obat kanker.
2. Aktivitas MIRA-1
NCI (Natural Cancer Institutes) melaporkan penemuan dua molekul yang dapat mengaktifkan kembali mutan p53 yaitu PRIMA-1 (p53 Reactivation and Induction of Massive Apoptosis) dan MIRA-1 (Mutant p53-Dependent Induction of Rapid Apoptosis) (Bykov et al., 2005). Molekul seperti PRIMA-1 dan MIRA-1 atau produk hidrolisisnya dapat bereaksi secara kovalen dengan p53 melalui modifikasi asam amino sistein (Lambert et al., 2009). MIRA-1 mempunyai aktivitas antitumor lebih baik dibandingkan PRIMA-1 (Bykov et al., 2005). MIRA-1 merupakan salah satu turunan maleimida yang dapat mengaktifkan kembali mutan p53 in vitro dan mengembalikan transkripsi-tansaktivasi dengan mutan p53 pada sel hidup (Bykov et al., 2005). MIRA-1 untuk pengembangan obat antikanker yang menargetkan mutan p53. Bykov (2005) dalam penelitiannya melaporkan MIRA-1 dapat menekan pertumbuhan
commit to user
strukturnya dapat ditunjukkan pada Gambar 4. Struktur turunan maleimida yang aktif dan mempunyai aktivitas hampir sama dengan MIRA-1 yaitu MIRA-2 dan MIRA-3 ditunjukkan pada Gambar 4A. Selain itu terdapat juga struktur analog MIRA-1 yang tidak aktif yaitu MIRA-A, MIRA-B dan MIRA-C ditunjukkan pada Gambar 4B. A. CH2 H3C O O H2 C N O O N O O CH2 OH CH3 O O CH2 N O O
MIRA-1 MIRA-2 MIRA-3
B. N O O CH2 HO N O O C O N O O C O Cl
MIRA-A MIRA-B MIRA-C
Gambar 4. Struktur turunan maleimida A. Turunan aktif maleimida B. Turunan tidak aktif maleimida.
Hasil pengujian terhadap SKOV-His273, SKOV-His175 dan HI299-His175 pada konsentrasi yang tinggi memberikan kestabilan aktivitas dibandingkan MIRA-2 dan MIRA-3. Kedua turunan maleimida tersebut mempunyai aktivitasnya pada konsentrasi yang rendah. MIRA-3 pada konsentrasi yang tinggi dapat memberikan efek toksik (Bykov et al., 2005).
Lambert (2009) melaporkan pembentukan adduct lebih mudah melalui konversi PRIMA-1 menjadi MQ dimana MQ mempunyai iktan rangkap yang reaktif dan terkonjugasi dengan gugus karbonil sehingga pembentukan adduct tiol antara MQ dan NAC diperkirakan melalui addisi nukleofilik. MIRA-3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
mempunyai ikatan rangkap C-C yang relatif seperti MQ yang dapat ditunjukkan Gambar 5 sehingga terdapat kecenderungan interaksi dengan tiol seperti pada MQ yaitu melalui reaksi addisi nukleofilik.
CH3 O O CH2 N O O N O H2C MIRA-3 MQ
Gambar 5. Struktur MIRA-3 dan MQ (produk dekomposisi PRIMA-1). MIRA-1 yang merupakan struktur analog MIRA-3 kecenderungan interaksi dengan tiol hampir sama. MQ produk dekomposisi dari PRIMA-1 merupakan akseptor Michael (Lambert et al., 2009). Begitu pula MIRA-1 disebut akseptor Michael yang berpotensi untuk modifikasi sistein dalam protein (Bykov
et al., 2005a; Wiman, 2010). Beberapa molekul penstabil mutan p53 yang memiliki aktivitas akseptor Micahel menunjukkan bahwa reaktivasi mutan p53 dengan senyawa tersebut melibatkan redoks yang umumnya mengontrol aktivitas p53 wild-type (Wiman, 2010).
3. Reaksi Enzimatis
Reaksi dalam kehidupan berlangsung sangat lambat tanpa katalis. Enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi. Bagian utama dari enzim adalah protein, tetapi tidak semua protein adalah enzim. Protein terdiri dari satu atau lebih rantai polipeptida yang masing - masing terdiri beberapa asam amino. Sama seperti protein, enzim tersusun dari rantai lurus asam amino yang kemudian mengalami proses pelipatan membentuk suatu struktur tiga dimensi. Aktivitas dari enzim akan sangat dipengaruhi struktur tiga dimensi yang dimilikinya. Ukuran enzim pada umumya jauh lebih besar daripada substrat yang akan diikatnya. Hanya sebagian kecil dari struktur tiga dimensi enzim yang terlibat secara langsung
commit to user
enzim dan merupakan tempat terjadinya ikatan antara enzim dengan substrat. Sisi aktif ini memiliki ukuran yang berkisar hanya tiga sampai empat asam amino. Jauh lebih kecil dibandingkan ukuran enzim secara keseluruhan. Komposisi dan ukuran protein bergantung pada jenis dan jumlah sub unit asam aminonya (Copeland, 2000).
Jenis ikatan yang terjadi antara enzim dan substrat dapat berupa kovalen, ionik, hidrogen dan van der Waals. Ikatan hidrogen dan van der Waals berperan dalam orientasi struktural komplek enzim-substrat (Copeland, 2000). Ukuran polaritas dari suatu ikatan kovalen dari suatu atom dapat dipengaruhi oleh jarak antar inti atom. Interaksi dari satu titik dari protein tidak hanya mempengaruhi daerah tersebut saja, tetapi akan mempengaruhi pada titik yang lain.
Protein dibangun oleh sekitar 20 macam asam amino melalui ikatan peptida. Asam amino mempunyai muatan amino dan muatan karbonil pada ujung – ujungnya yang dinetralkan melalui pembentukan ikatan peptida. Dalam sistem protein penyusunnya disebut asam amino, dimana yang membedakan antara asam amino yang satu dengan asam amino yang lain berupa struktur rantai samping yang berbeda pada asam amino – asam amino tersebut sehingga berpengaruh pada reaktivitas kimia. Beberapa asam amino seperti valin, leusin, alanin dan lain – lain terdiri dari hidrokarbon sehingga bersifat non polar, diharapkan mampu menarik molekul yang polar. Asam amino hidrofobik ini membantu menstabilkan pengikatan molekul substrat non polar ke dalam enzim. Ikatan hidrogen ini dapat menstabilkan struktur protein. Ukuran dan bentuk dari rantai samping asam amino menentukan tipe interaksi dengan gugus aktif tertentu. (Copeland, 2000).
Reaksi enzimatis melibatkan suatu proses pengikatan substrat ke dalam sisi aktif enzim. Terdapat dua mekanisme yang diusulkan untuk menjelaskan proses pengikatan substrat tersebut yaitu mekanisme Lock & Key yang dikemukakan oleh Emil Fischer pada tahun 1984, dan mekanisme Induced-Fit. Mekanisme yang terakhir dikemukakan pada tahun 1958 oleh Daniel Koshland.
Pada mekanisme Lock & Key, enzim dan substrat dapat dianggap sebagai suatu gembok dan kuncinya dimana kunci ini hanya akan cocok dengan gembok
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
tertentu. Jadi enzim dan substrat memiliki struktur geometrik tertentu yang saling komplemen satu sama lainnya. Model ini mampu menjelaskan sifat spesifik dari suatu enzim namun tidak dapat menjelaskan tingkat kestabilan yang mampu dicapai oleh kompleks teraktifkan enzim-substrat.
Mekanisme Induced-Fit merupakan modifikasi dari mekanisme Lock & Key. Dalam mekanisme ikut dipertimbangkan struktur enzim yang relatif fleksibel dimana bagian sisi aktif enzim dapat terus mengalami perubahan ketika mulai terjadi interaksi antara enzim dengan substrat. Jadi ketika substrat mulai mendekat, sisi aktif enzim mulai menyesuaikan diri dengan geometri dari substrat sehingga pada akhirnya kedua geometri molekul yang terlibat saling komplemen. Mekanisme ini dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Mekanisme induced-fit pada enzim.
Gambar 6 yang relevan dengan penelitian ini dibatasi hingga pembentukan kompleks enzim-substrat. Hal tersebut dapat menunjukkan bahwa sisi aktif enzim harus dibantu oleh substrat sehingga membetuk kompleks.
4. Gaya Antar Molekul
Gaya antar molekul merupakan gaya suatu molekul dengan molekul lain yang sejenis atau berbeda dapat mengadakan interaksi tolak menolak atau tarik - menarik. Gaya antar molekul dapat terjadi antara molekul non polar dengan molekul non polar, molekul polar dengan molekul non polar dan molekul polar dengan molekul polar. Antaraksi berbagai dipol – dipol (tarikan atau tolakan) secara kolektif disebut gaya van der Waals (Pudjaatmaka, 1999).
commit to user
yang disebut gaya london. Gaya london timbul dari dipol yang diinduksi dalam satu molekul oleh molekul yang lain. Gaya london dapat terjadi bila pasangan elektron suatu molekul, baik yang bebas maupun yang terikat selalu bergerak mengelilingi inti. Elektron yang bergerak dapat mengimbas atau menginduksi sesaat pada tetangga sehingga molekul tetangga menjadi polar terinduksi sesaat. Molekul ini pula dapat menginduksi molekul tetangga lainnya sehingga terbentuk molekul – molekul dipol sesaat (Effendy, 2005).
Molekul polar berada pada jarak tertentu dengan molekul non polar maka molekul polar dapat menginduksi molekul non polar sehingga molekul non polar tersebut menjadi molekul polar induksian. Setelah proses induksian berlangsung antara kedua molekul tersebut terjadi gaya tarik elektrostatik yang disebut gaya dipol – dipol induksi (Effendy, 2005). Elektrostatik merupakan studi interaksi antara muatan benda yang penting untuk memahami interaksi dari elektron yang digambarkan dengan kerapatan elektron. Pendukung utama dari elektrostatik adalah hukum Coulomb yang merupakan deskripsi matematis tentang bagaimana muatan tolak menolak dan tarik menarik. Tarikan dan tolakan terutama timbul dari antaraksi dipol – dipol, tarik menarik antara muatan yang berlainan tanda dan tolak menolak antara muatan yang sama tanda. Persamaan hukum Coulomb untuk kekuatan interaksi antara dua partikel dapat ditunjukkan pada persamaan 1.
.
...persamaan 1. Keterangan :F = kekuatan interaksi antar dua partikel = muatan partikel pertama
= muatan partikel kedua
= jarak antar dua buah partikel
Persamaan tersebut menunjukkan kekuatan interaksi antara dua partikel atau molekul berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antaranya (Young, 2001). Jarak berpengaruh penting terhadap kekuatan gaya antarmolekul. Jarak antar atom berdasarkan pada jari – jari van der Waals dapat diilustrasikan pada Gambar 7.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
A H ---B
Gambar 7. Model untuk ilustrasi jarak antar atom.
Apabila jarak A-H lebih pendek daripada jarak H-B maka ikatan A-H merupakan ikatan kovalen. Ikatan H-B bila jaraknya sama atau lebih besar dari jumlah jari – jari van der Waals atom H dan atom B maka jarak H-B dapat menunjukkan adanya interaksi tanpa ikatan (nonbonded interaction). Tabel 1 menampilkan jari – jari van der Waals beberapa unsur.
Tabel 1. Jari – jari van der Waals beberpa unsur. Unsur rvdw (Å) Unsur rvdw (Å) Unsur rvdw (Å)
H 1,20 O 1,52 Cl 1,90
C 1,70 S 1,80 Br 2,00
N 1,55 F 1,60 I 2,12
Pada interaksi O dengan O akan memiliki jari – jari van der Waals sebesar 3,04 Å maka bila jarak pada sistem antarmolekul lebih besar daripada jari – jari van der Waals tersebut menunjukkan terdapat interaksi tanpa ikatan berupa dipol – dipol karena sifat dari atom O yang bersifat polar. Namun, semakin jauh jarak antarmolekul tentunya akan mempunyai kekuatan interaksi yang semakin lemah sebab interaksi antar elektronnya semakin sedikit maka polarisasi semakin lemah dan semakin lemah pula kemampuan untuk membentuk ikatan (Effendy, 2005).
5. Reaksi Addisi Nukleofilik Karbon Tak Jenuh-α,β
Reaksi addisi nukleofilik merupakan reaksi pemutusan ikatan rangkap C-C oleh nukleofilik pada rantai karbon tak jenuh (unsaturated). Ikatan rangkap C-C karbon – karbon yang terdapat pada alkena bersifat non polar. Namun, suatu ikatan rangkap C-C karbon – karbon yang berkonjugasi dengan suatu gugus karbonil akan bersifat polar. Hal tersebut disebabkan adanya gugus karbonil yang bersifat polar mempunyai ikatan π berupa ikatan yang mudah terpolarisasi dan reaktif (Pudjaatmaka, 1999).
commit to user
dengan gugus karbonil pada umunya berlangsung makanisme dari Michael
reaction atau Michael addition. Nukleofilik dari mekanisme Michael reaction
akan menyerang pada karbon yang bermuatan parsial positif dimana sistem C=C-C=O ini parsial positif akan terdapat pada karbon-β dan karbon karbonil. Penyerang nukleofil pada C=C mekanismenya melalui addisi 1,4 sedangkan penyerangan nukleofil pada C=O melalui addisi 1,2. Halangan sterik disekitar ikatan rangkap C-C atau sekitar gugus karbonil dapat menyebabkan serangan tertuju pada posisi yang tak terintangi (Laue and Plagens, 2005; Pudjaatmaka, 1999).
Sistem terkonjugasi seperti keton tak jenuh-α,β addisi nukleofilik yang berlangsung berupa addisi 1,4 dimana tipe addisi ini menyerupai addisi 1,4 diena terkonjugasi. Reaksi addisi 1,4 ini berlangsung melalui dua tahapan reaksi, yang pertama yaitu serangan nukleofil pada ikatan rangkap C-C karbon-α, β yang akan menghasilkan karbanion melalui pemutusan ikatan rangkap C-C. Kemudian nukleofil akan membawa pasangan elektronnya menuju atom karbon-β yang terlibat dalam ikatan rangkap C-C, memaksa elektron π pada ikatan rangkap C-C tersebut menuju atom karbon lainnya membentuk karbanion yang dapat beresonansi. Karbanion dapat beresonansi dengan gugus karbonil membentuk anion pada atom oksigen. Tahap kedua adalah serangan substituen bermuatan positif pada spesi yang bermuatan negatif (March, 1968). Reaksi Michael addition
ini berlangsung melalui rearrangement karbanion pada ikatan rangkap C-C yang terkonjugasi dengan karbonil dan mengarahkan tautomerisasi pada enol menjadi keto sebagai produk akhir seperti ditunjukkan pada Gambar 8 (Laue & Plagens, 2005).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 16 Y C C C O C C C O Y C C C O Y HY C C C OH Y C C C O Y H
suatu enol keto
Gambar 8. Mekanisme reaksi adisi nukeofilik 1,4 dengan serangan terdapat pada ikatan rangkap C-C.
6. Docking
Docking merupakan sebuah studi untuk memprediksikan struktur tiga dimensi suatu kompleks yang terbentuk antara suatu ligan dengan makromolekul yaitu protein. Docking mampu memprediksikan kompleks protein-ligan dalam waktu yang cepat dan biaya yang relatif murah. Teknik ini menempatkan ligan secara sistematis pada site aktif dari mekromolekul. Penempelan suatu ligan pada protein atau makromolekul (reseptor) dapat mempengaruhi struktur tiga dimensi dari protein membentuk konformasi tertentu, memberikan posisi yang menunjukkan kebolehjadian bagi protein target untuk berinteraksi dengan ligan yang mempunyai jarak yang relatif dekat (Manikrao et al., 2011).
MOE (Molecular Operating Environment) merupakan salah satu aplikasi yang dikembangkan Chemical Computing Group. Aplikasi ini bersifat user-friendly sehingga cocok digunakan untuk pembelajaran.
7. Quantum Mechanics (QM)
Quantum Mechanic (QM) atau mekanika kuantum merupakan metode matematik yang mempunyai ketelitian tinggi untuk memprediksi perilaku elektron yang digunakan untuk menyelesaikan fungsi gelombang dengan menggunakan persamaan Schrodinger. Mekanika kuantum diperlukan untuk mempelajari partikel-partikel mikroskopis seperti elektron, inti atom, atom dan molekul
commit to user
partikel tersebut (menguraikan sifat-sifat dasar partikel yang penting karena elektron terlibat dalam perubahan kimia). Dalam kimia kuantum, sistem digambarkan sebagai fungsi gelombang yang dapat diperoleh dengan menyelesaikan persamaan Schrodinger. Persamaan ini berkait dengan sistem dalam keadaan stasioner dan energi dinyatakan dalam operator Hamiltonian. Operator Hamiltonian dapat dilihat sebagai aturan untuk mendapatkan energi terasosiasi dengan sebuah fungsi gelombang yang menggambarkan posisi dari inti atom dan elektron dalam sistem. Teori QM menggunakan operator Hamiltonian dan fungsi gelombang untuk menghitung energi sistem. Fungsi gelombang berupa fungsi posisi elektron dan nuclear ini dapat digunakan untuk mendeskripsikan probabilitas elektron pada lokasi tertentu, tetapi tidak dapat memprediksikan secara tepat letak dari elektron tersebut. Muatan atom untuk QM diperoleh dengan skema analisis populasi (Young, 2001).
Metode ini merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam permodelan molekul (Leach, 2001). Melalui model Lewis mampu memprediksi pola ikatan kimia dan memberikan indikasi dari kekuatan ikatan (ikatan tunggal, ikatan rangkap C-C). Perhitungan ikatan kovalen yang tanpa pemutusan ikatan dengan Quantum Mechanic (QM) dapat dilakukan dengan menggunakan salah satu metode QM standar (Das, 2002). Akurasi dari perhitungan QM bergantung pada ukuran fungsi basis yang digunakan. Metode QM dapat memberikan penjelasan yang komprehensif untuk fenomena kimia seperti sifat valensi dan ikatan seperti reaktivitas kimia sehingga dapat memberikan penjelasan secara empirik dari kimia. QM (ab initio) pada tingkat dasar dapat memecahkan persamaan Schrodinger untuk sistem molekul yang mempelajari elektron (Young, 2001). Energi dari keadaan dasar, keadaan tereksitasi dan optimasi geometri dapat dihitung dengan metode QM, tetapi dibatasi pada ukuran sistem (Das, 2002).
Metode QM juga digunakan untuk pembelajaran secara detail terhadap struktur dan reaktivitas dari berbagai sistem. QM untuk mengetahui sifat-sifat elektronik yang terkait dengan distribusi elektron seperti momen dipol dan densitas elektron. (Dolenc and Koller, 2006; Leach, 2001). Keuntungan dari
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
sistem dengan metode QM adalah interaksi elektrostatik dapat dideskripsikan secara realistis (Thiel, 2009). Selain itu perubahan struktur elektronik yang melibatkan interaksi pertukaran muatan dan pengaruh polarisasi tidak diabaikan (Liu et al., 2001). Kelemahan metode ini adalah komputasinya cukup mahal untuk pembelajaran sistem yang cukup besar, seperti biomolekul (Dolenc and Koller, 2006).
8. Natural Bond Orbital (NBO)
Muatan atom maupun distribusi elektron tidak dapat terlihat dengan QM dan tidak dapat secara langsung dengan perhitungan QM ataupun eksperimen. Terdapat beberapa metode yang berbeda untuk menghitung muatan atom ataupun distribusi elektron dari sistem molekul. Salah satunya adalah NBO yang merupakan teknik analisis yang dapat mendeskripsikan sebuah analisis fungsi gelombang elektronik. NBO menggunakan orbital alami yang merupakan fungsi eigen yang mengurangi orde pertama dari densitas matrik berupa lokalisasi. Prinsip lokalisasi merujuk pada orbital yang menunjukkan pusat atom dan pasangan atom yang menghasilkan muatan dari atom. Analisis dengan NBO dikelompokkan sebagai orbital ikatan, anti ikatan, core dan Rydberg (Young, 2001; Glendening, 2011). Sehingga dengan NBO dapat untuk memahami konsep – konsep ikatan seperti muatan atom, struktur lewis, tipe ikatan, transfer muatan, dan lain – lain. Analisis NBO dalam menunjukkan transfer muatan intramolekul dengan fungsi basis yang menunjukkan akurasi yang tinggi maka nilai - nilai dari muatan inti dan valensi makin negatif yang menunjukkan stabilitas dari struktur molekul (Monajjemi, 2010).
Analisis dengan NBO banyak digunakan karena hasilnya mengklasifikasikan jenis orbital, yang menunjukkan bahwa interaksi orbital lebih berperan penting dalam memutuskan delokalisasi elektron dibandingkan keelektronegatifan. NBO menampilkan occupancy yang menunjukkan berapa banyak elektron yang terdapat dalam tiap atom, energi orbital dan pola kualitatif dari interaksi delokalisasi dihubungkan dengan tiap – tiap atom dan terdapat pula
commit to user
umunya menggunakan level teori HF (Hartree-Fock) (Glendening, 2011). 9. Metode komputasi
Metode komputasi perlu dilakukan karena metode eksperimen belum mampu memberikan informasi yang mendalam tentang interaksi antarmolekul dalam skala molekular. Metode eksperimen lebih menjelaskan tentang fenomena yang terjadi dalam sistem makroskopis. Saat ini metode komputasi perhitungan
ab initio telah banyak digunakan untuk menentukan potensial interaksi antarmolekul secara akurat. Interaksi antarmolekul tergantung pada geometri masing-masing molekul.
Ab initio mengacu pada perhitungan mekanika kuantum melalui beberapa pendekatan matematis, seperti penggunaan persamaan yang disederhanakan (Born-Oppenheimer approximation) atau pendekatan untuk penyelesaian persamaan differensial. Ab initio merupakan metode orbital molekul yang paling akurat dibandingkan semi empirik dan molekul mekanik. Metode ini dapat memberikan prediksi kuantitatif yang akurat untuk berbagai sistem molekular. Namun, membutuhkan sumber daya komputer yang cukup besar (Dorsett and White, 2000). Tipe yang paling terkenal dari metoda ab initio adalah perhitungan
Hartree-Fock (HF) dengan metode pendekatan medan pusat (central field approximation). Ini berarti bahwa tolakan Coulombik antar elektron tidak secara spesifik dimasukkan dalam perhitungan, tetapi efek total interaksi korelasinya dimasukkan dalam perhitungan sebagai suatu besaran konstant. Dalam teori HF, probabilitas untuk menemukan elektron di suatu daerah dalam atom didefinisikan sebagai jarak dari inti bukan jarak terhadap elektron lainnya (Young, 2001).
10.Fungsi Basis
Fungsi basis dalam ilmu kimia adalah kumpulan fungsi matematika yang digunakan untuk menyusun gugus orbit suatu molekul. Kumpulan fungsi-fungsi matematika yang ada disusun dalam kombinasi linier dengan menyertakan nilai koefisien di dalamnya. Fungsi yang digunakan umumnya adalah gugus - gugus
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
orbit atom penyusun molekul tersebut. Dalam kimia komputasi, perhitungan kimia kuantum umumnya dilakukan dalam satu set basis perhitungan yang terdiri atas fungsi gelombang yang ada disusun secara linier (Young, 2001). Fungsi basis yang makin besar menunjukkan peningkatan keakurasian dalam memperkirakan orbital dengan menerapkan pembatasan lokasi elektron dalam ruang. Standar fungsi basis menggunakan kombinasi linier dari fungsi gaussian (Rauk, 2001).
Fungsi basis Split valence merupakan kombinasi dari himpunan fungsi basis minimal dan himpunan fungsi basis diperluas. Terdapat beberapa fungsi basis untuk masing – masing orbital atomik pada elektron kulit valensi tetapi hanya satu fungsi basis untuk menggambarkan orbital atomik pada kulit dalam. Fungsi basis 6-31G merupakan fungsi basis yang sangat populer untuk perhitungan pada molekul organik. 6-31G mendeskripsikan adanya sebuah