kuliah fenil propanoid
Post on 16-Jan-2016
192 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
FENIL PROPANOIDFENIL PROPANOID
• Merupakan senyawa Fenol umum pada tumbuhan tinggi
• Dibiosintesis lewat jalur shikimat• Ciri satu cincin benzena tersubtitusi dengan
rantai karbon propil• Pola oksidasi teratur, maksimum sebagai
trihidroksi, bisa 3,4-dihidroksi, 4-hidroksi atau sama sekali tidak
C
C
C
COOH
O
COOH
NH2
PALatauTAL
COOH
R
NH2
(O)
CHO
(O)
(O)
(O)
ASAM SHIKIMAT
ASAM FENILPIRUVAT
- FENILETILAMINA
- FENILASETALDEHIDA
ASAM trans SINAMAT
R(2)
FENILPROPANOID
ALKALOIDA
R = H = L - FENILALANINA
R = OH = L - TIROSINA
JALUR METABOLIT L-FENILALANINA DAN L-TIROSINA DALAM TUMBUHAN
TURUNAN ASAM FENILPIRUVATTURUNAN ASAM FENILPIRUVAT
• Asam L-tropat, atropat dan L--fenilgliserat dialam dalam bentuk ester pada basa alkaloid, misal : tropin
• Terbukti dengan inkorporasi 14C fenilalanina, 3 atom rantai samping membuktikan berhubung-an atom C gugus karboksilat (a)
• Transposisi gugus karboksilat, proses tidak lazim dalam kimia organik, pengaturan ulang in vitro (mungkin juga in vivo) adalah perubahan ester tiol asam glisidat menjadi tiol ester -formil(b) pengaruh BF3
COOH
NH2
COOH
O
CH2OH
HHOOCCOOH
CH2OH
OHHOOC
ASAM L--FENILGLISERAT ASAM ATROPAT (-)-ASAM TROPAT
(a)
(b)
CO - S - C6H5
HC6H5
H
O
CO - S - C6H5
HC6H5
H
O
-BF3
BF3H
C6H5
CO - S - C6H5
C
O
H
PERKIRAAN BIOSINTESIS ASAM TROIPAT DAN TURUNANNYA
• Pada fungi dan lichenes, asam fenilpiruvat dan turunannya teroksigenasi pada cincinnya, ter-transformasi lebih lanjut dengan pengaturan rantai samping
• Menggunakan atom 14C fenilalanina pada Ever-nin vulpina, asam vulpinat dengan atom karbon terlabel tersebar pada keempat rantai, tidak ter-ikat langsung pada cincin aromatik
• Penjelasan, ada intermedit trifenil simetris (asam poliporat), pemutusan oksidatif cincin di-hidroksi p-benzokuinon, hasil asam karboksilat
• m-Tirosin, prazat volukrisporin (Volucrispora aurantiaca),gugus karbonil sikloheksana tereduksi
O CO
OC O
SCoA
SCoA
O
O
OH
OH
ASAM POLIPORAT
C
COOH
C C C
COOH
OH
OH
SENYAWA ASAM KARBOKSILAT
C
COOCH3
C
O
C C
CO
OH
C
OC
C
O
C C
CO
O
ASAM VULPINAT LAKTON ASAM VULPINAT
NH2
COOHHO
O
O
O
O
Ar
Ar O
O
OH
HO
m-TIROSINA VOLUKRISPORIN
BIOSINTESIS BEBERAPA TURUNAN TRIFENIL
CH2 - CO -COOH
OH O
O
O
HO C
OH
O
O
OH
COOHOH
OH
COOH
ASAM P-HIDROKSIFENILPIRUVAT
ASAM HOMOGENTISAT
OH
O-Glukosa
H3CO
O
H2CHOOC
COOH
Tumbuhan
FLASTOKUINONTOKOFEROL
ASAM 4-MALEILASETOASETAT HOMOARBUTIN
Tumbuhan
Hewan
O
O
H2C
COOH
COOH
HOH
COOH
HOOC
+
CH3 - CO - CH2 - COOH 2 CH3 - COOH
PROSES KATABOLISME ASAM P-HIDROKSI FENILPIRUVAT PADA TUMBUHAN / HEWAN
ATAS KERANGKA DASAR DIKENAL JENIS ATAS KERANGKA DASAR DIKENAL JENIS FENIL PROPANAFENIL PROPANA
1. TURUNAN SINAMAT
2. TURUNAN KUMARIN
HCCH
OH
COOH
HCCH
COOH
HCCH
OCH3
COOH
H3CO
ASAM KAFEAT ASAM KUMARAT ASAM KAFEAT ASAM SINAPAT
OCH3
HCCH
OH
COOH
OH
O O O OHO O OHO
HO
KUMARIN UMBELIFERON ESKULETIN
3. TURUNAN PROPENILFENOL
4. TURUNAN ALILFENOL
OCH3 OH
OCH3
O
OCH3
OCH3
OCH3H3CO
ANETOL ISOEUGENOL ISOMIRISTISIN ISOELEMESIN
O
OH OH
OCH3
O
O
O
OH3CO
KAVIKOL EUGENOL SAFROL MIRISTISIN
BIOSINTESISBIOSINTESIS
• Asam shikimat pertamakali ditemukan Illicium religiosus
• Biosintesis fenilpropanoid lewat jalur asam shikimat ditemukan pertama m.o
• Pertama interaksi eritrosa dengan asam fosfoenolpiruvat (gugus metilen asam fosfoenolpiruvat nukleofilik dengan gugus karbonil dari eritrosa
• Senyawa antara tersiklisasi secara intramolekuler, hasil asam 5-dehidro-kuinat, lanjut berubah menjadi asam shikimat
• Asam prefanat terbentuk lewat adisi asam shikimat dengan fosfoenolpiru-vat
• Aromatisasi asam prefenat, asam fenil piruvat, transformasi, fenil alanin deaminasi, ASAM SINAMAT.
• Deaminasi juga terjadi pada tirosin, asam p-KUMARAT
• Asam sinamat, mengalami transfor-masi biogenetik, turunan fenilpropa-noid
CH HC
O
HO
CH OHCH2
HO
O PO3H2
CCOOH
H2C
CH2OH
CH
CH
CH
CH2
CO COOH
HO
OH
OH
CH2
C
CH
CH
CH2
CO COOH
HO
OH
OH
HO COOH
O
OH
OH
COOH
O
OH
OHHO
OH
OH
COOH
+
ERITROSA FOSFOENOLPIRUVAT
BIOSINTESIS ASAM SHIKIMAT
ASAM SHIKIMAT ASAM-5-DEHIDROKUINAT ASAM SHIKIMAT
ASAM SHIKIMAT
HO
OH
OH
COOH
HO
OH
O
COOH
C
CH2
COOH
H
H
OH
O
COOH
C
CH2
COOH
O PO3H2
CCOOH
H2C
- H2O
ASAM KORISMAT
OHASAM SINAMAT FENIL ALANIN ASAM FENILPIRUVAT ASAM PREFENAT
C CH2 C COOH
O
HO
O
COOH
O
COOH
NH2
COOH
- H2O
- CO2
- NH3
COOH
NH2
OH
COOH
OH
TIROSINASAM p-LKUMARAT
SENYAWA ASAM SINAMATSENYAWA ASAM SINAMAT
• Transformasi L-fenilalanina jadi trans sinamat (tumbuhan berberkas pengangkutan) dikatalis PAL, membentuk golongan lignin & flavonoid
• Tirosina, deaminasi dikatalis enzim TAL (Mono-kotil) , asam p-kumarat
• Asam 3,4,5 trihidroksisinamat (asam galat) dan 3,4 dihidroksisinamat (asam sinapat) metabolit intermedit
• o-Hidroksisinamat (berubah o-kumarat dan 2,4-dihidroksisinamat) intermedit kumarin
COOH COOH
OH
COOH
HO
COOH
HO OH
COOH
HO
HO COOH
HO
H3CO
COOH
HO
HO COOH
HO
H3CO
OH OR
L-TIROSINA L-FENILALANINA
ASAM SINAMAT ASAM O-KUMARAT
ASAM P-KUMARAT ASAM 2,4-DIHIDROKSISINAMAT
ASAM KAFEAT ASAM FERULAT
(METIONINA)
R = CH3 ASAM SINAPAT
R = HASAM 3,4-DIHIDROKSI5-METOKSISINAMAT
ASAM 3,4,5-TRIIHIDROKSISINAMAT(METIONINA)
HUBUNGAN METABOLISME SENYAWA TRANS SINAMAT
(O)
• Dalam jaringan tumbuhan asam sinamat berga-bung molekul yang polihidroksilasi, sehingga kelarutan besar dalam air
• Konyugasi asam sinapat yang terhidroksilasi meli-batkan gugus karboksilat / hidroksi fenolik (misal asam kuinat dengan D-glukopiranosa), penggabungan dengan asam tartrat (asam monokafeiltartrat dan asam sikorat)
• Konyugasi punya arti fisiologis karena be-berapa transformasi asam sinamat (misal hid-roksilasi) berlangsung pada asam diencerkan pada asam kuinat (punya kelarutan lebih besar
COOH
OO
OH
OH
CH2OH
OH
HO
OO
OH
OH
CH2OH
OH
C
O
OH
OCH3
COOH
C - H
C - O -CO - CH = CH
COOH
OH
OHH
RO
ASAM-(3--D-GLUKOSIL) KAFEAT 1--FERULIL-D-GLUKOSA
R = H, ASAM MONOKAFEILTARTRAT
R = KAFEIL, ASAM SIKORAT
BENTUK-BENTUK TERKONYUGASI BEBERAPA ASAM SINAMAT
• Asam rosmarinat, pada tumbuhan menta dibuktikan bahwa asam kafeat berasal dari L-fenilalanina
• Asam 3,4-dihidroksifenillaktat berasal dari sunber L-tirosina melalui DOPA (3,4-DihidrOksi f(PH)enilAlanina) dan asam 3,4-dihidroksifenil piruvat
ASAMPREFENAT
L-TIROSINA L-FENILALANINA
ASAM 3,4-DIHIDROKSIFENIL LAKTAT ASAM KAFEAT
CINCIN BCINCIN A
O CO CH = CH B
CH CH COOH
OH
OH
HO
HO
ASAM ROSMARINAT
B
BIOSINTESIS ASAM ROSMARINAT
TRANSFORMASI SINAMATTRANSFORMASI SINAMAT• Biosintesis senyawa fenilpropanoid
melalui reaksi sekunder (transformasi) rantai samping asam sinamat, hasil alil fenol dan propenil fenol
• Alil fenol dan propenil fenol, sering bersama dalam m.a, misal : miristin (m.pala), eugenol (m.cengkeh)
• Asam sinamat dapat mengalami trans-formasi, melalui o-hidroksi, asam o-ku-marat, isomerisasi trans-sis dan lak-tonisasi, kumarin
COOH CH2OH
CH2
CH2
CH3
CH2
(H) -0H-
+ (H)
+ (H)
BIOGENESIS TRANSFORMASI SINAMAT MENJADIALILFENOL DAN PROPENILFENOL
COOH COOH
OH
OHCOOH
O O
KUMARIN BIOSINTESIS KUMARIN DARI ASAM SINAMAT
- H2O
ASAMSINAMAT ASAM O-HIDROKSI SINAMAT
SINTESIS TURUNAN SINAMAT1. REAKSI PERKIN, Kondensasi aldol,
antara benzaldehida dengan anhidrida asetat dengan katalis garam natrium dari asamnya
2. REAKSI KNOEVENAGEL, Kondensasi aldol, antara benzaldehida dengan asam atau ester malonat, katalisator suatu basa atau antara aldehida aromatis dengan ester asetat suasana basa
• REAKSI PERKIN
• REAKSI KNOEVENAGEL
O
HH3C C
O
O
C
O
H3C
COOH
+CH3COONa
170o C+ CH3COOH
ASAM SINAMAT
O
H
basa
HOOCCH2COOH
HOOCCH2COOC2H5
HC C
COOH
COOH
HC C
COOH
COOC2H5
- CO2
- CO2
HC CH
COOH
HC CH
COOEt
TRANSFORMASI RANTAI SAMPING TRANSFORMASI RANTAI SAMPING ASAM SINAMATASAM SINAMAT
1. Perubahan tingkat oksidasi, tanpa perubahan panjang rantai karbon (sinamil alkohol, alil dan propenil fenol)
2. Pembentukan ikatan C – C baru antara unit fenilpropana lain (bis-arilpropanoid, lignan dan neolignan, lignin)
3. Reduksi ukuran rantai karbon (stirena, asetofenon, asam-asam benzoat)
4. Perbesaran ukuran rantai karbon (stilbena, flavonoid, isoflavonoid)
1. Senyawa Alil dan Propenil Fenol1. Senyawa Alil dan Propenil Fenol
• Beberapa senyawa fenilpropanoid berasal dari asam sinamat mengalami reduksi gugus karboksilat (sinamaldehid dan sinapil alkohol) atau ikatan rangkap (asam dihidrosinamat) atau keduanya (dihidrosinamil alkohol)
• Sinamil alkohol merupakan intermedit obligatory pada pembentukan lignin
• Reduksi mungkin mulai terjadi pada ester CoASH, seperti reduksi karbonil dikatalis enzim dehidrogenase pada NAD(P)
CHO
SINAMALDEHIDA
COOH
ASAM DIHIDROSINAMAT
CH2OH
DIHIDROSINAMIL ALKOHOL
CH2OH
R1 = R2 = R3
SINAMIL ALKOHOL
R1 = R3 = H, R2 = OH
KONIFERIL ALKOHOL
R1 = H, R2 = OGl, R3 = OCH3
KONIFERIN
R1 = OCH3, R2 = OH, R3 = OCH3
SINAPIL ALKOHOL
R3
R2
R3
CH3
KETON ANIS
O
BEBERAPA SENYAWA C6 - C3
H3CO
• Alil dan propenil fenol ada kaitannya, mempunyai gugus hidroksi fenol, atau gugus eter pada C4 dengan gugus metok-si atau metilen dioksi
• Sering terjadi perubahan gugus karboksi-lat menjadi alkohol primer, metil dioksi-dasi gugus alkohol primer, reduksi kar-bon tersubtitusi dengan hidroksil menjadi karbon jenuh (metil, metilen, metina) jarang karena sukar subtitusi hidroksil
• Hipotesis biogenetik pembentukan alil atau propenil fenol dikemukakan Birch
ALIL FENOL 2 3 4 5 PROPENIL FENOL
KAVIKOL OH
ESTRAGOL OCH3 ANETOL
EUGENOL OCH3 OH ISOEUGENOL
SAFROL O – CH2 – O ISOSAFROL
ELEMISIN OCH3 OCH3 OCH3 ISOELEMISIN
MIRISTIN O – CH2 – O OCH3 ISOMIRISTIN
APIOL OCH3 O – CH2 – O OCH3 ISOAPIOL
ALIL FENOL PROPENIL FENOL
2
3
4
5
2
3
4
5
a) (SN 1)
Ar - CH = CH - CH2X- X-
Ar - CH+ - CH = CH2
Ar - CH = CH - CH2+
Ar - CH = CH - CH3
Ar - CH2 - CH = CH2
Ar - CH = CH - CH2 - X
Ar - CH = CH - CH2 - X
H
H
Ar - CH = CH - CH3
Ar - CH2 - CH = CH2
b)
(SN 2)
(SN 2')
X, e.g = OPP H- dari NADH ATAU NADPH
HIPOTESIS BIRCH TETNTANG SENYAWA PROPENIL DAN ALIL FENOL
2. Senyawa Lignan dan neolignan2. Senyawa Lignan dan neolignan
• Kerangka karbonnya berasal dari dua unit fenilpropa-na, disatukan oleh minimal satu ikatan C – C antara dua posisi sentral (dan ’dari kedua rantai C3
• Ditemukan dalam tumbuhan tinggi, kedua unit fenil propana berasal dari asam shikimat
• Asal usul penggabungan (’adalah penggabung-an oksidatif dari dua unit C6 – C3
• Kedua radikal p-hidroksistirena membentuk dimer kuinometida (metida kuinon), langsung atau setelah mengalami pengaturan ulang digunakan tumbuhan mensintesis lignin dan lignan
• Hipotesis tersebut bertentangan dengan alasan ini :
1. Ada senyawa lignan alam dibentuk dari senyawa dengan tingkat oksidasi atom karbon dan’ lebih rendah yang diperkirakan, bagi prazat dari stirena dan bagi suatu dimerisasi oksidatif serta polimerisasi yang biasa membentuk lignin (galgravin)
2. Semua lignan menunjukkan sifat optis aktif (biasa tertutupi kompensasi internal) sehingga berbeda dengan lignin dan produk degradasinya
3. Senyawa lignan trimer atau dimer tidak ditemukan dialam, polimer sejenis harus merupan intermedit, bila pengubahan senyawa lignan dimer menjadi lignan polimer
2 X
UNIT FENILPROPANOID
OCH3
OHHO
H3CO
H3C
H
OCH3
OCH3H3CO
H3COO
HH
H H
(-) - MATAIRESINOL PODOFILOTOKSIN
HO
H3CO
O
C
OH
H
OH
H3CO
C
O
HHOH
HH
O
H2C
O
O
OCH3
OCH3H3CO
ASAM (-) - GUAIRETAT GALGRAVIN
STRUKTUR LIGNAN YANG KHAS
X
R"
HO
R'
X = -CH3, -CH2OH, -COOH
R', R" = -H, -OH, -OCH3
- e- - H+
X
R"
O
R' X
R"
O
R' X
R"
O
R' X
R"
O
R'
(R')
(R")
lalu, misal
R"
O
R'
X X
O
R'
R"
III + III
I II III IV or (V)
III + IV
R"
O
R'
X
O
X "R
R'
a. OKSIDASI SATU ELEKTRON
STRUKTUR KUINOMETIDA
b. OKSIDASI DUA ELEKTRON
R"
O
R'
X
+ +OKSIDAN
R"
HO
R' X
R"
O
R'
X
O
X "R
R'
DEHIDRODEMERISASI DARI - HIDROKSISTIRENA OLEH 1 ATAU 2 ELEKTRONb. OKSIDASI DUA
O
H3CO
O
OCH3
H
O
H3CO
OH
OCH3
PAD(P)
H
O
H3CO
O
OCH3
OHO
H3CO
O
OCH3HO
O
RO CH2OH
COOH
OCH3
O
H3CO
OH
O
RO CH2OH
COOH
OCH3
O
H3CO
ASAM(-)-GUAIRETAT
GALGRAVIN
PODOFILOTOKSIN
ST
RU
KT
UR
KU
INO
ME
TID
A
PERKIRAAN BIOSINTESIS BEBERAPA SENYAWA LIGNAN
• Hipotesis dari Neish lebih sesuai karena senya-wa lignan dibentuk dari proses oksidasi stereo-spesifik unit p-hidroksi stirena oleh enzim yang berbeda dengan enzim aktif dari biosintesis lignin (tempat terjadi oksidasi-reduksi lignan dan lignin berbeda)
• Podofilotoksin (Podophyllum emodi), sebagai antitumor, lignan berasal dari Marga Magnoli-aceae, Piperaceae
• Gottlieb, neolignan senyawa-senyawa bis-aril propanoid yang dua unit C6 – C3 dari 4 alil atau 4 – propenil fenol dihubungkan oleh ikatan yang berlainan dari ikatan karbon ’ yang khas pada lignan. Penggabungannya oksidatif, diikuti degradasi khusus intermediat kuinometida
• Sintesis neolignan, minimal satu posisi penggabungan dua unit C6 – C3 berlainan jenis , senyawa terlibat tidak harus senyawa sejenis stirena, bisa alil fenol diinkorporasikan
• Senyawa neolignan mungkin timbul tempat memproduksi senyawa lignin
• Enzim sejenis lakase dan peroksidase berperan pada pasangan molekul dengan struktur 4-pro-penil / 4-alil-fenol (neolignan) atau unit p-hidrok-sinamat (lignol)
• Gugus alkohol biasa tidak terdapat dalam neo-lignan, sehingga terbatas polimerisasi
• Erdtman, proses polimerisasi pembentukan lignin karena jembatan oksida dari kuinometida
OH3CO
HO
OCH3
OH3CO
H3CO
OCH3
DEHIDRODIISOEUGENOL
EUSIDERINOCH3
O
OCH3
OH3CO
HO
OCH3
LIKARIN A
H
H
O
OCH3
BURKELIN
O
O
O O
OCH3
POROSIN
H3CO
H3CO
O
GUAIANIN
O
O
OCH3
H
OH
H
H
SENYAWA NEOLIGNAN ALAMI
R"O
R'
X
O
X "R
R'
O
H3CO HO
OCH3
DEHIDRODIISOEUGENOL
atau LIKARIN A
O
H3CO
HO
O
OH
OCH3
O
H3CO HO
OCH3
EUSIDERIN
O
H3CO
OH
HO O
OCH3
O
H3COO
OCH3
H2O O
H3COO
OCH3
OH
BURKELIN
POROSIN
OKS
O
H3COO
OCH3
OH-
OKSGUAIANIN
BEBERAPA MEKANISME PEMBENTUKAN KERANGKA NEOLIGNAN
3. SENYAWA LIGNIN3. SENYAWA LIGNIN
• Gymnospermae dan Angiospermae memiliki sel silem terdapat dalam batang, akar dan daun, selain sebagai lalulintas makanan dan air juga sebagai penguat bagi tumbuhan, lignin dan tidak terdapat dalam Thallophyta dan Fungi
• Pada pertumbuhan jaringan, sel banyak mengan-dung karbohidrat, sebagian kemudian diubah menja-di lignin lewat proses lignifikasi
• Proses lignifikasi :
a. Biosintesis unit monomer (sinamil alkohol dll C6-C3)
b. Dehidropolimerisasi monomer (DHP) oleh enzim fenoloksidase
4. Senyawa C4. Senyawa C6 6 – C– C22, senyawa stirena, senyawa stirena• Senyawa kerangka fenilpropanoid kehilangan satu
atom karbon dibagi 3 golongan, yaitu :• a. Senyawa -ariletilamina, berasal dari asam amino
aromatik (feniletilamin, tirosina dan DOPA) pengaruh dekarboksilase (tergantung PLP), senyawa -arilase-taldehida, dihasilkan senyawa amina bersangkutan pengaruh monoamina oksidase (MAO). Kedua senya-wa tumbuhan menggunakan mensintesis alkaloida
• b. Senyawa dengan memperpendek rantai samping asam fenilpiruvat, misal asam homogentisat dalam ragi, senyawa arietilalkohol (misal - feniletanol dan – p-hidroksifenil etanol (tirosol, dianggap lanjutan fermentasi asam piruvat menjadi etil alkohol)
• Senyawa katabolit dari asam sinamat, misal pungeno-sida (asetofenon) Picea pungens kemungkinan dekar-boksilasi senyawa asam – keto dari adisi air pada asam sinamat dan oksidasi lebih lanjut seperti katabo-lisme asam lemak
• Senyawa stirena khusus diproduksi oleh fungi dan bakteri
• Mekanisme pembentukan stirena kemungkinan ber-asal dari dekarboksilasi langsung asam sinamat yang terprotonisasi
• Perkiraan mekanisme dekarboksilasi mikroba asam sinamat, adisi-trans, dekarboksilasi menghasilkan stirena termonodeuterasi
5. ASAM BENZOAT5. ASAM BENZOAT
• Asam benzoat dan turunan teroksidasinya (asam galat), biasa dalam bentuk glikosida, gugus hidroksil fenolik terkonyugasi dengan aldosa atau sebagai ester (gugus karboksilat teresterkan dengan alkohol, misal metanol, benzil alkohol, asam kuinat, gula atau fenol) misal depsida
• Senyawa asam benzoat diperoleh dengan:• a. Dari asam 5-dehidrosikimat,misal asam galat• b. Dari asam sinamat bersangkutan melalui
oksidasi dan reaksi resto-Claisen• c. Dari hidroksilasi asam benzoat lain
top related