More Text

Unordered List

Unordered List

BTricks

BThemes

Powered by Blogger.

Blog Archive

About Me

My photo

Just An Ordinary People
But I Have A Dream
And Someday, I Believe The Dream Will Be Come True :D

Archives

Monday, July 8, 2013

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA KOMPUTASI (Macelignan MM+) | Analisis Farmasi

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FARMASI ANALISIS II

KOMPUTASI
(Macelignan MM+)
KIMIA KOMPUTASI (Macelignan MM+)



I.     TUJUAN
Untuk mempelajari perangkat lunak yang digunakan dalam kimia.

II.   DATA PENGAMATAN
a.       Gambar struktur



Gambar 1 : Struktur 3 Dimensi Macelignan

b.      Data hasil komputasi
Log P                : - 0,56
Mass                 : 344,45 amu
Volume : 1026,51 Å

III.             PEMBAHASAN
Pada percobaan kali ini dilakukan pemodelan molekul dari senyawa Macelignan. Metode kimia komputasi yang digunakan dalam menganalisis sifat senyawa Macelignan yaitu dengan menggunakan beberapa metode molekular mekanik untuk menentukan konformasi yang stabil pada senyawa tersebut.
Kimia komputasi adalah suatu metode pemodelan dari struktur suatu molekul dengan menggunakan komputer. Mula-mula struktur senyawa Macelignan digambarkan dalam bentuk 2D dengan menggunakan ChemOffice 2004 (ChemDraw Ultra 8.0). Macelignan C20H24O4 terdiri dari 2 buah gugus benzene dan 1 buah gugus hidroksi berposisi orto dengan 1 buah gugus eter. Dari rumus molekulnya, Macelignan memiliki DBE (Double Bond Eqiuvalen) sebanyak 6 buah yang berasal dari gugus benzene. Pada saat pembuatan struktur 2D ini harus dipastikan bahwa semua ikatan yang terjadi tersambung/menyatu dengan baik. Jika ikatan tidak tersambung dengan baik maka akan muncul warna merah pada ikatan (tempat penempelan) suatu gugus dengan gugus lain. Bila terjadi hal yang demikian gambar harus dibuat kembali sampai tidak terbentuk lagi warna merah. Setelah dibuat struktur 2D nya file disimpan dengan format CDX cdx file (.cdx). Pada gambar dua dimensi ini molekul digambarkan dalam bentuk bidang datarnya.
Setelah itu gambar 2D struktur Macelignan dibuat struktur 3D nya dengan menggunakan ChemOffice 2004 (Chem3D Ultra8.0). Struktur 3D ini merupakan struktur molekul yang tergambar pada posisi bidang datar dan posisi ruangnya. Struktur 3D lebih dapat menggambarkan struktur yang sebenarnya dari suatu molekul. Dari hasil gambar 3D, struktur Macelignanterlihat lebih rinci dimana atom-atom yang berbeda yang menyusun senyawa Macelignan ini ditunjukkan dengan warna yang berbeda dan ikatan dari setiap gugus menjadi terbuka sesuai dengan atom-atom yang saling berikatan. Atom C (karbon) ditunjukkan dengan warna abu-abu, atom H (hidrogen) ditunjukkan dengan warna putih dan atom O (oksigen) ditunjukkan dengan warna merah. Pada struktur 3D ini cincin benzene ikatan konjugasinya tidak tampak lagi, semua atom C yang mengikat atom H ditunjukan dengan lebih jelas dari pengamatan warna begitupun dengan gugus metil dan hidroksi ikatannya lebih jelas ditunjukkan. Setelah selesai, gambar 3D ini disimpan dengan cara yang sama seperti penyimpanan gambar 2D tadi tetapi dengan format MOL mol file (.mol).
Pertama-tama struktur Macelignan digambarkan dalam bentuk dua dimensi (2D) menggunakan program ChemDram Ultra versi 8.0 kemudian disimpan dalam bentuk .cdx (baca: dot cdx). Diperoleh gambar struktur Macelignan:

Struktur senyawa Macelignan bentuk tiga dimensi (3D) dibuat dengan program Chem3D Ultra versi 8.0 dengan membuka file awal (.cdx) dan menyimpannya kembali dalam bentuk .mol (baca: dot mol).
Gambar 2. Gambar 3D senyawa Macelignan
Optimasi geometri
Meskipun dari struktur 3D suatu molekul sudah terlihat lebih jelas dengan struktur senyawa yang sebenarnya, namun harus dilakukan optimasi geometri. Pada proses optimasi ini struktur 3D suatu senyawa dioptimasi agar memperoleh energi paling stabil pada ikatan-ikatan kimia yang dibentuknya pada senyawa tersebut. Struktur yang terbentuk dioptimasi geometri menggunakan dua metode semi empirik yang disediakan oleh paket program HyperChem yaitu AM1, PM3 dengan algoritma Polak-Ribiere. Dan metode molekular mekanik yaitu MM+ dengan algoritma Polak-Ribiere sama seperti metode semi empirik. Metode Austin Model 1 (AM1) dan PM3 hanya dapat digunakan untuk atom-atom yang melibatkan orbital s dan p, dan tidak dapat digunakan untuk sebagian besar unsur-unsur dalam tabel periodik (Jensen, 1999).
HyperChem merupakan program yang dapat secara teliti mengetahui struktur, stabilitas dan sifat molekul dengan menggunakan perhitungan mekanika molekular maupun mekanika kuantum. Tersedia metode sederhana untuk menghasilkan struktur molekul 3D, kita dapat memilih 10 jenis metode semi empiris dan menggunakannya untuk mengoptimasi geometri suatu senyawa agar didapatkan suatu struktur yang paling stabil, kita dapat menjalankan perhitungan semi empiris mulai dari atom hidrogen sampai xenon, termasuk logam transisi. Metode ab initio dilengkapi dengan variasi himpunan basis akan dapat digunakan untuk menentukan sifat struktur molekul secara akurat.
Pada macelignan kelompok kami pengukuran geometri yang dilakukan hanya metode molekular MM+. Perhitungan molekular mekanik memperlakukan atom sebagai interaksi partikel Newton melalui fungsi energi potensial. Energi potensial bergantung pada panjang ikatan, sudut ikatan, dan interaksi non ikatan (termasuk gaya van der Waals, interaksi elektrostatik, dan ikatan hidrogen). Pada perhitungan ini, gaya pada atom adalah fungsi dari letak atom. MM+ dikembangkan untuk molekul organik. Ini adalah suatu medan gaya keseluruhan atom. MM+ juga menyediakan jalan pintas untuk perhitungan interaksi non ikatan, keadaan batas periodik, dan modifikasi ikatan syarat energi regangan yang mencegah penolakan pada panjang ikatan yang panjang.
Pertama-tama dibuka file 3D Macelignan yang telah dibuat dengan menggunakan Chem3D Ultra versi 8.0. Setelah itu pilih setup lalu molecular mechanics (MM+). Pilih lagi compute lalu klik geometry optimization. Batas konvergensi ditentukan setelah tercapai gradien 0,01 kkal/Å. Dan diatur maximum cycle-nya sebanyak 3000 kali dan dipilih algoritm model Polak-Ribiere (Conjugate Gradient). Setelah semuanya tersetup, lalu klik OK dan ditunggu sampai proses optimasi selesai. Proses optimasi ini merupakan suatu proses dimana molekul selalu berusaha mencari energi yang paling stabil. Dari hasil optimasi geometri senyawa Xanthorrizol menggunakan metode MM+ diperoleh nilai energi total sebesar 5,093095 kkal/mol dan gradient 0,01. Hasil proses optimasi geometri ini lalu disimpan dengan format HyperChem (*.HIN).


Gambar : Struktur stabil senyawa macelignan hasil optimasi dengan metode molekular mekanik MM+
Pada prinsipnya rumus struktur molekul dari setiap senyawa kimia mengandung gambaran yang mencerminkan informasi tentang sifat kimia, sifat fisika atau aktivitas biologi dari senyawa tersebut. Gambaran dan sifat aktivitas tersebut dipelajari berdasarkan data-data yang terkait pada struktur geometri teroptimasi dan struktur elektronik yang diperoleh.
Selanjutnya dilakukan analisis parameter QSAR properties. QSAR (Quality Structure-Activity Relationship) merupakan hubungan kuantitatif antara struktur dan aktivitas obat. Hubungan kuantitatif yaitu berupa hubungan struktur dan sifat dari senyawa tersebut. Hubungan ini diturunkan dengan menggunakan perangkat lunak fitting kurva untuk mendapatkan kombinasi linear sifat-sifat molekul yang dapat memprediksi sifat-sifat tersebut. Analisis ini didasarkan pada hubungan matematika antara aktivitas atau sifat dengan satu atau lebih parameter deskriptif (deskriptor) yang merepresentasikan struktur molekul tersebut. Dengan deskriptor-deskriptor yang didapatkan dari sifat eksperimental senyawa, maka akan diperoleh persamaan QSAR yang diturunkan untuk memprediksi aktivitas atau sifat dari senyawa yang tersedia.
Analisis parameter QSAR properties yang ditentukan meliputi Log P, Mass, dan Volume. Log P merupakan ukuran koefisien partisi dari suatu senyawa, yaitu kelarutan relatif suatu senyawa dalam suatu pelarut tertentu yang tak bercampur sesuai dengan tingkat kepolarannya. Nilai mass menunjukkan massa molekul relatif dari suatu senyawa. Dari hasil optimasi geometri dengan metode MM+ diperoleh data QSAR sebagai berikut:
Log P               : - 0,56
Mass                : 344,45 amu
Volume            : 1026,51 Å
Dari hasil komputasi tersebut diperoleh nilai log P yang negatif. Ini menunjukan bahwa senyawa ini bersifat polar dan hidrofilik karena nilai P nya positif (0,2754). Nilai P ini menunjukan perbandingan terdistribusinya senyawa tersebut ke pelarut organik dan air. Jika nilai P di bawah 1 maka senyawa akan lebih banyak terdistribusi ke fase air.

IV.          KESIMPULAN
Struktur suatu senyawa Macelignan dapat dimodelkan dengan Kimia Komputasi. Permodelan suatu struktur senyawa Macelignan dapat distabilkan dengan optimasi geometri. Dari hasil komputasi ini senyawa macelignan bersifat polar dan hidrofilik.