KOMPLEKS KOBALT(II) PIRIDIN-2,6-DIKARBOKSILAT: SINTESIS, KARAKTERISASI DAN UJI TOKSISITAS

KOMPLEKS KOBALT(II) PIRIDIN-2,6-DIKARBOKSILAT:

SINTESIS, KARAKTERISASI DAN UJI TOKSISITAS

Mahbub Alwathoni NRP. 1409201716 Supervisor

Dr. Fahimah Martak, M.Si

KANKER

KEMOTERAPI PEMBEDAHAN

RADIOTERAPI IMMUNITERAPI

KOMPLEKS ANTIKANKER BARU

KOBALT(II) DIPIC

Cisplatin Carboplatine

Osmium (II) dipikolinat Carbocobalt

Latar belakang

Hasil Penelitian Sebelumnya

Kobalt - organologam – aspirin (Ingo et al., 2009)

Osmium(II) 2-piridin karboksilat (Van Rijt et al., 2008)

Kobalt(II) piridin-2,6-dikarboksilat (Yang et al., 2002)

Kobalt(II) 2-metilamino piridin (El-Naggar et al., 1998)

Kobalt(II) 2-metilamino piridin (El-Naggar et al., 1998)

Antikanker

Antikanker

Antikanker

Antikanker

? Diabetes

Perumusan Masalah

KOMPLEKS KOBALT(II) PIRIDIN-2,6- DIKARBOKSILAT

[Co^II(dipic)(μ^{-dipic)CoII(H}2O)₅].2H₂O (1) [Co^II(H₂dipic)(dipic)].3H₂O (2)

UJI TOKSISITAS

Belum ada laporan tentang pH optimum pada pembentukan kedua kompleks tersebut. Pembentukan Kompleks (1) pada kisaran pH 2 - 5, kompleks (2) pada pH ~ 1 (Yang et al., 2002).

Kompleks (1) : penguapan filtrat pertama dari reaksi K₂CO₃ + CoCl₂ + H₂dipic , belum ada laporan sintesis langsung CoCl₂ + H₂dipic

Tujuan Penelitian

Mendapatkan padatan kompleks (1) dan (2) pada pembentukan pH optimum.

Mendapatkan data karakterisasi kompleks melalui ; AAS, CHN Micro analyzer, UV-Vis, FT-IR, XRD, DTA/

TGA.

Mendapatkan nilai LC₅₀ dari kompleks (1) dan (2)

Manfaat Penelitian

Memberikan kontribusi kepada perkembangan ilmu kimia secara umum, khususnya disiplin kimia-koordinasi dan kimia medisinal

Road map Penelitian

Penelusuran Pustaka Masalah

Pelaksanaan Penelitian :

 Persiapan bahan dan instrumen

 Optimasi pH

 Variasi Kontinyu

 Sintesis

 Karakterisasi (UV-Vis, AAS-CHN, IR, XRD, TGA/DTA)

 Uji Toksisitas

DATA Kesimpulan Penyusunan Laporan

Penelusuran Pustaka Masalah Penyusunan Proposal

Skema Kerja Optimasi pH kompleks (1)

CoCl₂ 0,01 M

H₂(dipic)

0,01 M

pH 1 pH 2 pH 3 pH 4 pH 5 pH 6

Melalui UV-Vis masing-masing dicari nilai absorbansi maksimum

Skema Kerja Optimasi pH kompleks (2)

CoCl₂.6 H₂O 0,01 M

H₂(dipic)

0,02 M

pH 0,5 pH 1,0 pH 1,5 pH 2,0 pH 2,5 pH 3,0

Melalui UV-Vis masing-masing dicari nilai absorbansi maksimum

Skema Kerja Perbandingan logam-ligam kompleks (1)

CoCl₂ 0,01 M

H₂(dipic) 0,01 M

0:10 1:9 2:8 3:7 4:5 5:5 6:4 7:3 8:2 9:1 10:0

Dicari nilai absorbansi maksimum masing-masing larutan, selanjutnya variasi kontinyu melalui metoda Job’s

Skema Kerja Perbandingan logam-ligam kompleks (2)

CoCl₂.6 H₂O 0,01 M

H₂(dipic) 0,01 M

0:10 1:9 2:8 3:7 4:5 5:5 6:4 7:3 8:2 9:1 10:0

Dicari nilai absorbansi maksimum masing-masing larutan, selanjutnya variasi kontinyu melalui metoda Job’s

Skema Kerja Sintesis kompleks (1)

Padatan 5 mmol CoCl₂

+

Larutan panas (60^oC) 50 mL H₂dipic 5 mmol

Diaduk selama 2 jam dalam beaker glass 50 mL, pada suhu 90^oC.

larutan dibiarkan menguap dan disisakan 20 mL

Larutan didinginkan dalam udara terbuka selama 10 hari

Terbentuk kristal deep purple- brown

Dicuci dengan aquabides

Karakterisasi dan uji toksisitas pH = 3

Skema Kerja Sintesis kompleks (2)

Larutan 5 mmol CoCl₂6H₂O 25 mL

+

Larutan panas (60^oC) 25 mL H₂dipic 10 mmol

Diaduk selama 2 jam dalam beaker glass 50 mL, pada suhu 90^oC.

larutan dibiarkan menguap dan disisakan 20 mL

Larutan didinginkan dalam udara terbuka selama 10 hari

Terbentuk kristal deep red- purple

Dicuci dengan aquabides

Karakterisasi dan uji toksisitas pH = 1

Skema Kerja Uji Toksisitas Kompleks (1)

0 ppm 1 ppm 10 ppm 100 ppm

1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm

Kompleks(1) H 2(dipic)

Uji BSLT terhadap 10 ekor larva udang Artemia salina

Probit

LC ₅₀

1000 ppm

0 ppm

Skema Kerja Uji Toksisitas Kompleks (2)

0 ppm 1 ppm 10 ppm 100 ppm

1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm

1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm

Kompleks(2)CoCl 2.6H 2O H 2(dipic)

Uji BSLT terhadap 10 ekor larva udang Artemia salina

Probit

LC ₅₀

1000 ppm

0 ppm 0 ppm

Panjang Gelombang Maksimum Kompleks (1)

Perbandingan logam : ligan 1 : 1

Pergeseran panjang gelombang maksimum (λmaks) kearah

yang lebih pendek,

mengindikasikan ligan piridin- 2,6-dikarboksilat lebih kuat dibandingkan ligan Cl^-.

4T_1g(F)  ⁴T_2g v₁(9401 cm^-1)

4T_1g(F)  ⁴A_2g v₂(19344 cm^-1)

4T_1g(F)  ⁴T_1g(P) v₃(20161 cm^-1)

Splitting Energy (10Dq) Kompleks (1)

20161 cm^-1 (v₃)

--- = 1,044 ≈ (24/23) 19649 cm^-1 (v₂)

∆_o/B = 11,5

E = 19305 cm^-1 E/B = 23

B = 19305 cm^-1/23

∆_o/B = 11,5

∆_o = 9648 cm^-1

10Dq kompleks 1 (9648 cm^-1) < SPE Co²⁺ (22500 cm^-1) dinyatakan

kompleks 1 berada dalam medan lemah-spin tinggi.

Optimasi pH Kompleks (1)

Perbandingan Logam:Ligan 1:1

Kompleks binuklir (1) mulai terbentuk pada pH=1,

pH=3 menunjukkan absorbansi tertinggi pada λ_maks=496 nm, yaitu A= 0,1145.

Dinyatakan pada pH=3 telah dicapai pembentukan kompleks (1) secara optimal).

Penambahan basa NaOH menyebabkan H₂dipic mengalami deprotonasi menjadi ion dipic^-2.

Variasi Kontinyu Kompleks (1)

Puncak absorbansi kompleks (1) terjadi pada fraksi mol logam 0,48. Sehingga n pada [CoL_n) :

0,48

--- = 0,91 ≈ 1 1-0,48

Pada fraksi mol ini terdapat perbandingan mol logam:ligan 1:1

Sintesis Kompleks (1)

Kompleks (1) : reaksi padatan CoCl₂ ( 5mmol;

0,650 gram) dengan larutan H₂dipic (5 mmol;

0,835 gram; 50 mL) pada pH = 3.

Warna komplementer kristal ungu kecoklatan, menunjukkan warna yang sama seperti yang dilaporkan oleh Yang, et, al., (2002)

λ_maks CoCl₂ > λ_maks larutan logam:ligan 1:1, ligan Cl^- mudah tersubstitusi oleh ligan dipic^-2. Ion kobalt yang melimpah dengan

perbandingan 1:1 menghasilkan kompleks inti ganda dengan O-dipic sebagai bridging ligand

Analisis Mikro Unsur AAS & C,H,N Kompleks (1)

Rumus Senyawa % Co % C % H % N

Sampel eksperimen 20,34 28,82 3,42 4,64

[Co(dipic)(μ-dipic)Co(H₂O)₅] 21,90 31,24 2,99 5,20 [Co(dipic)(μ-dipic)Co(H₂O)₅].0,5H₂O 21,54 30,73 3,13 5,11 [Co(dipic)(μ-dipic)Co(H₂O)₅].H₂O 21,19 30,23 3,26 5,03 [Co(dipic)(μ-dipic)Co(H₂O)₅].1,5H₂O 20,85 29,75 3,38 4,95 [Co(dipic)(μ-dipic)Co(H₂O)₅].2H₂O 20,52 29,28 3,51 4,87 [Co(dipic)(μ-dipic)Co(H₂O)₅].2,5H₂O 21,21 28,83 3,62 4,80

Analisis Inframerah Kompleks (1)

3200-3400 cm^-1 v(O –H)s

1712 cm^-1 v(C = O)m

1620 cm^-1 v(N = C)vs

686 cm^-1 v(Co – N)vs

424 cm^-1;331 cm^-1 v(Co – O)vs

IR H₂dipic

Analisis Difraksi sinar-X (XRD-Powder) Kompleks (1)

Melalui pendekatan komputasi FULPROF 2006 didapatkan :

• Sistem kristal monoklinik P2/m

• a=13,3572 ; b=3,2344 ; c=8,6196

• β= 101,372^o

Struktur Kompleks (1)

Oksigen Karbon Nitrogen Kobalt Hidrogen

[Co^II(dipic)(μ^{-dipic)CoII(H}2O)₅].2H₂O (1)

Panjang Gelombang Maksimum Kompleks (2)

Perbandingan logam : ligan 1 : 2

Pergeseran panjang gelombang maksimum (λmaks) kearah

yang lebih pendek,

mengindikasikan ligan piridin- 2,6-dikarboksilat lebih kuat dibandingkan ligan Cl^-.

4T_1g(F)  ⁴T_2g v₁(8132 cm^-1)

4T_1g(F)  ⁴A_2g v₂(17241 cm^-1)

4T_1g(F)  ⁴T_1g(P) v₃(21505 cm^-1)

Splitting Energy (10Dq) Kompleks (2)

21505 cm^-1 (v₃)

--- = 1,24 ≈ (23/18,5) 17241 cm^-1 (v₂)

∆_o/B = 10

E = 17241 cm^-1 E/B = 18,5

B = 17241 cm^-1/18,5

∆_o/B = 10

∆_o = 9310 cm^-1

10Dq kompleks 1 (9310 cm^-1) < SPE Co²⁺ (22500 cm^-1) dinyatakan

kompleks 2 berada dalam medan lemah-spin tinggi.

Optimasi pH Kompleks (2)

Perbandingan Logam:Ligan 1:2

pH= 1,0 menunjukkan absorbansi

tertinggi pada λ_maks=465 nm, yaitu A=

0,0562.

Dinyatakan pada pH=1,0 telah dicapai pembentukan kompleks (1) secara optimal).

Penambahan basa NaOH menyebabkan H₂dipic mengalami deprotonasi menjadi ion dipic^-2. Pada suasana keasaman yang ekstrim sebagian asam dipikolinat tidak mengalami deprotonasi dan tetap dalam bentuk H₂dipic ketika berkoordinasi dengan logam.

Variasi Kontinyu Kompleks (2)

Puncak absorbansi kompleks (2) terjadi pada fraksi mol ligan 0,6536. Sehingga n pada [CoL_n) :

0,6536

--- = 1,88 ≈ 2 1-0,6536

Pada fraksi mol ini terdapat perbandingan mol logam:ligan 1:2

Sintesis Kompleks (2)

Kompleks (2) : reaksi padatan CoCl₂.6H₂O (5 mmol; 1,19 gram) dengan larutan H₂dipic (10 mmol; 1,67 gram; 50 mL) pada pH = 1.

Rendemen 50,45%

Warna komplementer kristal merah tua keunguan, menunjukkan warna yang sama seperti yang dilaporkan oleh Yang, et, al., (2002)

λ_maks CoCl₂.6H₂O > λ_maks larutan logam:ligan 1:2, ligan Cl^- mudah tersubstitusi oleh ligan dipic^-2.

Analisis Mikro Unsur AAS & C,H,N Kompleks (2)

Rumus Senyawa % Co % C % H % N

Sampel eksperimen 12,77 37,98 3,31 6,96

[Co(H₂dipic)(dipic)] 15,06 42,98 2,06 7,16

[Co(H₂dipic)(dipic)].0,5H₂O 14,72 42,02 2,26 7,00

[Co(H₂dipic)(dipic)].H₂O 14,40 41,09 2,46 6,84

[Co(H₂dipic)(dipic)].2H₂O 13,79 39,36 2,83 6,55 [Co(H₂dipic)(dipic)].2,5H₂O 13,51 38,54 3,00 6,42 [Co(H₂dipic)(dipic)].3H₂O 13,23 37,76 3,16 6,29

Analisis Inframerah Kompleks (2)

3402,43 cm^-1 v(O –H)s

1373 cm^-1 v(C – C)s

671 cm-¹ v(Co – N)m

316 cm^-1 432 cm^-1 v(Co – O)vs

1620 cm^-1 v(C = N)s

Pola Difraksi XRD Kompleks Mono inti

Melalui pendekatan komputasi FULPROF 2006 didapatkan :

• Sistem kristal monoklinik P2/m

• a=11,064 ; b=11,61 ; c=6,46

• β= 92,8^o

Oksigen Karbon Nitrogen Kobalt Hidrogen

[Co^II(H₂dipic)(dipic)].3H₂O (2)

Struktur Kompleks (2)

Uji Toksisitas CoCl₂.6H₂O

Kontrol (0 ppm) 1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm

1 4 7 9 10

0 3 6 10 10

1 5 6 7 10

0 2 8 8 10

0 3 7 9 10

Jumlah 2 17 34 43 50

Rata-rata 0.4 3.4 6.8 8.6 10

% M 4 30 64 82 96

0 0 1 2 3

Konsentrasi Kobalt(II) klorida

Mortalitas Artemia

y = 0.044x - 1.509

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 20 40 60 80 100 120

Prosentase kematian Artemia Salina

Log konsentrasi

Y= 0.044X– 1.509 X= 50

Y= 0.691 ; antilog = 4.91

LC

₅₀

= 4.91 ppm

Uji Toksisitas H₂dipic

Kontrol (0 ppm) 1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm

1 1 4 7 9

0 2 5 5 10

1 1 4 6 7

0 2 6 7 8

1 2 3 8 7

Jumlah 3 8 22 33 41

Rata-rata 0.6 1.6 4.4 6.6 8.2

% M 6 10 38 60 76

0 0 1 2 3

Konsentrasi Asam Piridin-2,6-dikarboksilat (H2dipic)

Mortalitas Artemia

y = 0.044x - 0.560

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 20 40 60 80

Prosentase kematian Artemia Salina

Log konsentrasi

Y= 0.044X– 0.560 X= 50

Y= 1.64; antilog = 43.65

LC

₅₀

= 43.65 ppm

Uji Toksisitas Kompleks binuklir (1)

Kontrol (0 ppm) 1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm

0 3 8 9 10

2 5 7 10 10

1 4 6 8 10

0 3 7 10 10

1 4 7 9 10

Jumlah 4 19 35 46 50

Rata-rata 0.8 3.8 7 9.2 10

% M 8 30 62 84 92

0 0 1 2 3

Konsentrasi Kompleks (1)

Mortalitas Artemia

y = 0.045x - 1.519

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 20 40 60 80 100

Prosentase kematian Artemia Salina

Log konsentrasi

Y= 0.045X– 1.519 X= 50

Y= 0.731; antilog = 5.38

LC

₅₀

= 5.38 ppm

Uji Toksisitas Kompleks (2)

Kontrol (0 ppm) 1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm

1 4 7 7 10

0 5 6 9 10

1 4 6 7 10

2 3 8 9 10

1 3 7 8 10

Jumlah 5 19 34 40 50

Rata-rata 1 3.8 6.8 8 10

% M 10 28 58 70 90

0 0 1 2 3

Konsentrasi Kompleks (2)

Mortalitas Artemia

y = 0.049x - 1.515

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 20 40 60 80 100

Prosentase kematian Artemia Salina

Log konsentrasi

Y= 0.049X– 1.515 X= 50

Y= 0.935 ; antilog = 8.61

LC

₅₀

= 8.61 ppm

LC₅₀

Sample LC

₅₀

(ppm)

CoCl

₂

.6H

₂

O 4.91

H

₂

dipic 43.65

[Co(dipic)(μ-dipic)Co(H

₂

O)

₅

].2H

₂

O(1) 5.38 [Co(H

₂

dipic)(dipic)].3H

₂

O(2) 8.61

Interaksi CoCl

₂

.6H

₂

O  Out side binding

Interaksi kompleks (1)  Grove binding + interkalasi

Interaksi kompleks (2)  Grove binding + interkalasi

Kesimpulan

 Karakterisasi kompleks melalui spektroskopi serapan atom (AAS), analisis mikro unsur CHN, FTIR , XRD serta TGA/DTA menunjukkan bahwa kedua kompleks adalah

[Co(dipic)(μ-dipic)Co(H2O)₅].2H₂O (1) dan [Co(H₂dipic)(dipic)].3H₂O (2)

 Kompleks (1) terbentuk pada pH optimal 3, perbandingan logam:ligan 1:1 dengan

rendemen 47,9 %. Kompleks (2) terbentuk pada pH optimal 1, perbandingan logam:ligan 1:2 dengan rendemen 50,45 %.

 Splitting energy (10Dq) kompleks (1) = 9648 cm^-1 ; kompleks (2) = 9310 cm^-1.

 LC₅₀ kompleks (1) = 5.38 ppm ; kompleks (2) = 8.61 ppm.

Saran

Uji BSLT pada umumnya memiliki korelasi terhadap agen-agen antikanker, untuk itu perlu dilakukan uji antikanker terhadap kedua kompleks khususnya kompleks binuklir (1) yang memiliki nilai LC₅₀ paling rendah.