Dua contoh senyawa yang memiliki pusat kiral

Biogenetik Alkaloid Pada Makhluk Hidup

Alkaloid sering diklasifikasikan berdasarkan struktur kimianya. Menurut sistem ini, alkaloid disusun berdasarkan nukleus heterosiklik yang umum, biasanya, seperti isoquinoline, indole, quinolone, quinazoline, pyrrolizidine, dan alkaloid tropane, dll. Metode lain untuk mengklasifikasikan alkaloid adalah dengan menggunakan asal alami mereka. Jadi kita bisa mengorganisasikannya berdasarkan keluarga tumbuhan, seperti Amaryllidaceae, Solanaceae, dan alkaloid Rutaceae, atau berdasarkan pada genus, seperti alkaloid Catharanthus. Klasifikasi dapat menggunakan nama alkaloid prototipikal dari kelompok seperti alkaloid tipe aconitine atau tipe morfin. Seringkali, pendekatan ini juga mengikuti asal biosintesis atau biogenetik yang umum.

Sintesis basa Schiff

Basa Schiff dapat diperoleh dengan mereaksikan amina dengan keton atau aldehida. Reaksi-reaksi adalah metode umum memproduksi C = N obligasi.

Dalam biosintesis alkaloid, reaksi tersebut dapat berlangsung dalam molekul, seperti dalam sintesis piperidin: 

Reaksi Mannich

Komponen integral dari reaksi Mannich, selain amina dan karbonil senyawa, adalah carbanion, yang memainkan peran Nukleofil dalam penambahan nukleofilik pada ion yang terbentuk oleh reaksi amina dan karbonil.

Biosintesis Alkaloid dari Tyrosin

Tirosin merupakan produk awal dari sebagian besar golongan alkaloid. Produk  pertama yang  penting  adalah  antara  dopamin  yang  merupakan  produk  awal  dari  pembentukan senyawa dari berberine, papaverine dan juga morfin.  

1. Sintesis Benzylisoquinolin, Dimulai Dengan Dua Molekul Tirosin

2. Dua Cincin Tirosin  Mengalami Kondensasi dan Membentuk Struktur Dasar Dari Morfin 

Biosintesis kation N-methyl-pyrrolinium

Kation N-metil-pirolinium merupakan prekursor penting pada biosintesis kokain. Biosintesis dimulai dari L-Glutamine, yang diturunkan untuk L-ornithine pada tumbuhan.

L-ornithine diubah menjadi L-arginin, yang kemudian dekarboksilasi melalui PLP untuk membentuk agmatine. Hidrolisis imina ini berasal N-carbamoylputrescine diikuti dengan hidrolisis urea untuk membentuk putresin.

Jalur terpisah untuk mengubah ornithine menjadi putresin pada tumbuhan dan hewan yang telah diketahui. N-SAM-metilasi SAM dari putresin memberikan produk N-methylputrescine, yang kemudian mengalami deaminasi oksidatif oleh aksi oksidase diamina menghasilkan aminoaldehyde tersebut. Melaului formasi basa Schiff membentuk kation N-metil-Δ1-pyrrolinium.

Biosintesis kokain

Atom karbon tambahan diperlukan untuk sintesis kokain berasal dari asetil-KoA, dengan penambahan dua unit asetil-KoA untuk kation N-metil-Δ1-pyrrolinium.

Addisi pertama adalah reaksi Mannich, yaitu anion enolat dari asetil-KoA bertindak sebagai nukleofil terhadap kation pyrrolinium. Addisi kedua terjadi melalui kondensasi Claisen menghasilkan campuran rasemat dari 2-substituted pyrrolidine.

Pada pembentukan tropinone dari rasemat etil [2,3-13C2] 4 (Nmethyl-2-pyrrolidinyl)-3-oxobutanoate tidak ada kespesifikan stereoisomer tertentu. Namun, pada biosintesis kokain, hanya (S)-enantiomer yang dapat melakukan siklisasi untuk membentuk sistem cincin tropan kokain.

Lalu terjadi reaksi oksidasi, yang meregenerasi kation pyrrolinium dan pembentukan anion enolat, dan reaksi Mannich intramolekul. Cincin sistem tropan mengalami hidrolisis, metilasi tergantung SAM, dan reduksi NADPH untuk pembentukan methylecgonine. Gugus benzoil diperlukan untuk pembentukan diester kokain disintesis dari fenilalanin melalui asam sinamat. Benzoil-KoA kemudian menggabungkan dua unit membentuk kokain.

Biosintesis Nikotin

Biosintesis Kafein

Permasalahan :

1. Alkaloid adalah senyawa organik yang terdapat di alam bersifat basa atau alkali dan sifat basa ini disebabkan karena adanya atom N (Nitrogen). Bagaimana atom Nitrogen ini dapat mengikat dari salah satu cincin pada struktur alkaloid ?

2. Kokaina digolongkan sebagai suatu narkotika, bersama dengan morfina danheroina karena efek adiktif. Bagaimana efek anastetik dari kokain tersebut ?

3. Alkaloida umumnya ditemukan dalam kadar yang kecil dan harus dipisahkan dari campuran senyawa yang rumit yang berasal dari jaringan tumbuhan, yaitu dengan cara isolasi senyawa alkaloid. Bagaimana cara isolsasi senyawa alkaloid tersebut ?

Karakterisasi Senyawa Organik Bahan Alam II

Alkaloid

Alkaloid, salah satu dari kelas yang mengandung basa organik yang mengandung nitrogen. Alkaloid memiliki efek fisiologis yang beragam dan penting pada manusia dan hewan lainnya. Alkaloid yang terkenal termasuk morfin, strychnine, quinine, efedrin, dan nikotin. Alkaloid biasanya merupakan turunan dari asam amino, dan banyak yang memiliki rasa pahit. Mereka ditemukan sebagai metabolit sekunder pada tanaman (seperti kentang dan tomat), hewan (seperti kerang), dan jamur. Dalam banyak kasus, mereka dapat dimurnikan dari ekstrak kasar dengan ekstraksi asam-basa.

Alkaloid heterosiklik selanjutnya dibagi lagi menjadi 14 kelompok berdasarkan pada struktur cincin yang mengandung nitrogen.

	Heterosiklik	Contoh
	Pyrrole and Pyrrolidine	Hygrine, Stachydrine
	Pyrrolizidine	Senecionine, Symphitine, Echimidine, Seneciphylline
	Pyridine and Piperidine	Lobeline, Nicotine, Piperine, Conine, Trigonelline
	Tropane (piperidine/N-methyl-pyrrolidine)	Cocaine, Atropine, Hyoscyamine, Hyoscine
	Quinoline	Quinine, Quinidine, Cinchonine, Cinchonidine
	Isoquinoline	Morphine, Emetine, Papaverine, Narcotine, Tubocurarine, Codeine
	Aporphine (reduced isoquinoline/naphthalene)	Boldine
	Quinolizidine	Lupanine, Cytisine, Laburnine, Sparteine
	Indole or Benzopyrole	Ergometrine, Vinblastine, Vincristine, Strychnine, Brucine, Ergotamine, Yohimbine, Reserpine, Serpentine, Physostigmine
	Indolizidine	Castanospermine, Swainsonine
	Imidazole or glyoxaline	Pilocarpine, Pilosine
	Purine (pyrimidine/imidazole)	Caffeine, Theobromine
	Steroidal (some combined as glycosides)*	Conessine, Solanidine

Biosintesis Alkaloid dari Tyrosin

Tirosin merupakan produk awal dari sebagian besar golongan alkaloid. Produk  pertama yang  penting  adalah  antara  dopamin  yang  merupakan  produk  awal  dari  pembentukan senyawa dari berberine, papaverine dan juga morfin.  

1. Sintesis Benzylisoquinolin, Dimulai Dengan Dua Molekul Tirosin

2. Dua Cincin Tirosin  Mengalami Kondensasi dan Membentuk Struktur Dasar Dari Morfin 

Biosintesis kation N-methyl-pyrrolinium

Kation N-metil-pirolinium merupakan prekursor penting pada biosintesis kokain. Biosintesis dimulai dari L-Glutamine, yang diturunkan untuk L-ornithine pada tumbuhan.

L-ornithine diubah menjadi L-arginin, yang kemudian dekarboksilasi melalui PLP untuk membentuk agmatine. Hidrolisis imina ini berasal N-carbamoylputrescine diikuti dengan hidrolisis urea untuk membentuk putresin.

Jalur terpisah untuk mengubah ornithine menjadi putresin pada tumbuhan dan hewan telah diketahui. N-SAM-metilasi SAM dari putresin memberikan produk N-methylputrescine, yang kemudian mengalami deaminasi oksidatif oleh aksi oksidase diamina menghasilkan aminoaldehyde tersebut. Melaului formasi basa Schiff membentuk kation N-metil-Δ1-pyrrolinium.

Biosintesis kokain

Atom karbon tambahan diperlukan untuk sintesis kokain berasal dari asetil-KoA, dengan penambahan dua unit asetil-KoA untuk kation N-metil-Δ1-pyrrolinium.

Addisi pertama adalah reaksi Mannich, yaitu anion enolat dari asetil-KoA bertindak sebagai nukleofil terhadap kation pyrrolinium. Addisi kedua terjadi melalui kondensasi Claisen menghasilkan campuran rasemat dari 2-substituted pyrrolidine.

Pada pembentukan tropinone dari rasemat etil [2,3-13C2] 4 (Nmethyl-2-pyrrolidinyl)-3-oxobutanoate tidak ada kespesifikan stereoisomer tertentu. Namun, pada biosintesis kokain, hanya (S)-enantiomer yang dapat melakukan siklisasi untuk membentuk sistem cincin tropan kokain.

Lalu terjadi reaksi oksidasi, yang meregenerasi kation pyrrolinium dan pembentukan anion enolat, dan reaksi Mannich intramolekul. Cincin sistem tropan mengalami hidrolisis, metilasi tergantung SAM, dan reduksi NADPH untuk pembentukan methylecgonine. Gugus benzoil diperlukan untuk pembentukan diester kokain disintesis dari fenilalanin melalui asam sinamat. Benzoil-KoA kemudian menggabungkan dua unit membentuk kokain.

Biosintesis Nikotin

Biosintesis Kafein

Nama alkaloid	Fungsi
Kafein	Menenangkan saraf, menghambat rasa kantuk
Nikotin	Menstimulasi kerja saraf otonom
Morfin	Penahan rasa sakit (analgesik)
Kodein	Penahan rasa sakit, obat batuk
Atropin	Obat tetes mata
Kokain	Penahan rasa sakit
Piperin	Bioinsektisida
Quinin	Obat penyakit malaria
Saponin	Antibakteri
Vinblastin	Obat kanker
Vinkristin	Obat kanker
Ergotamin	Analgesik pada migrain
Mitraginin	Analgesik dan antitusif
Reserpin	Obat disfungsi ereksi
Epedrin	Mempengaruhi konstriksi pembuluh darah
Nikotin	Bahan aktif dalam rokok
Meskalin	Berefek halusinogen
Psilosibin	Berefek halusinogen
Strikhnin	Racun yang sangat kuat

Permasalahan:

1. Kafein merupakan salah satu golongan senyawa alkaloid yang berfungsi sebagai menenangkan/menstimulus saraf serta menghambat rasa ngantuk. Tetapi dari segi negatifnya, kafein dapat menghambat perkembangan otak pada anak-anak maupun remaja. Mengapa hal tersebut dapat terjadi ?

2. Seperti  yang kita ketahui yang membedakan pria dengan wanita salah satunya terletak pada hormone. Estrogen dan progresteron keduanya merupakan jenis hormone yang banyak dimiliki oleh kaum perempuan. Sementara itu, hormone testosterone terdapat pada pria. Lantas bagaimana dengan seorang waria ?

3. Beberapa senyawa alkaloid bersifat toksik. Bagaimana kita dapat mengetahui bahwa suatu senyawa dapat bersifat toksik jika dilihat dari segi struktur kimianya ?