Resume “Kimia Farmasi Analis”

 

Pendahuluan

Analis senyawa obat menggunakan reaksi kimia: Identifikasi (kualitatif) dan Penetapan kadar (kuantitatif). Analisis kuantitatif: Penetapan kadar, uji batas, dan uji kemurnian

Reaksi kimia untuk kualitatif (identifikasi): Reaksi harus spesifik (khas), reaksi harus selektif (pilih-pilih), reaksi harus sensitif (peka), reaksi harus memberi perubahan yang daoat diamati secara visual.

Reaksi kimia untuk kuantitatif (penetapan kadar): Reaksi harus spesifik, reaksi harus selektif, reaksi harus sensitif, reaksi harus berlangsung spontan (energi aktifasi harus terlewati), reaksi harus staikometri (harus punya perbandingan mol yang tetap).

Reaksi yang sering digunakan untuk analisi kuantitatif (penetpan kadar) yaitu: Reaksi netralisasi (asam vs basa), reaksi prestipasi (garam halida vs AgNO₃), reaksi kompleksi (garam logam vs logam), reaksi redoks oksida (reduktor vs oksidator)

Asam Basa Organik

Asam lemah organik, larutannya dalam air dapat melepaskan proton (dalam jumlah sedikit). Asam organik pada senyawa organik yang mengandung gugus: Karboksil, Fenol , dan Etanol. Dua faktor yang mempengaruhi ionisasi dari asam adalah: Kekuatan dari ikatan yang diputuskan, kestabilan ion yang terbentuk  dalam hal ini, ikatan yang diputus adalah dari molekul yang sama (antara O dan H) jadi bisa dianggap kekuatan ikatan yang diputuskan adalah sama, sifat dari ion ion yang terbentuk menjadi faktor yang menentukan.

Asam Karboksilat

Hidrogen yang mengakibatkan sifat asam adalah hidrogen yang terikat dengan oksigen. (Saat terionisasi terbentuklah ion karboksilat, R-COO^-). Pada ion etanoat, salah satu dari elektron bebas dari oksigen yang negatif berada pada keadaan hampir pararel dengan orbital-orbital p (ikatan rangkap C=O) dan mengakibatkan overlap antara atom oksigen yang lain dan atom karbon. (Terjadi delokalisasi sistem pi dari keseluruhan -COO^-).

Karena Hidrogen lebih elektronegatif dari karbon, delokalisasi sistem terjadi sehingga elektron lebih lama berada pada daerah atom oksigen. (Muatan negatif tersebar diantara keseluruhan molekul -COO^- ,namun dengan kemungkinan terbesar menemukannya pada daerah antara kedua atom oksigen) . Muatan semakin menyebar dalam suatu molekul. (Semakin stabil sebuah ion) . Maka, dengan terjadinya delokalisasi muatan negatif pada beberapa atom dalam molekul, muatan negatif tidak tertarik ke ion hidrogen, sehingga kecenderungan membentuk ulang asam karboksilat pun berkurang (ion H⁺ lepas dengan mudah)

Fenol

Fenol memiliki -OH terikat pada rantai benzennya.  Saat ikatan hidrogen-oksigen pada fenol terputus, kita mendapatkan ion fenoksida, C6H5O-  Delokalisai juga terjadi pada ion ini. Pada saat ini, salah satu dari antara elektron bebas dari atom oksigen overlap dengan elektron dari rantai benzene. à perluasan sistem delokalisasi à muatan negatif tidak hanya berada pada oksigen tetapi tersebar ke seluruh molekul. Mengapa fenol lebih lemah daripada asam karboksilat? Sebab pada ion etanoat, delokalisasi terpusat pada daerah antara 2 atom oksigen.Sistem yang terdelokalisasi membagi muatan negatif di antara kedua atom oksigen. Tidak ada oksigen yang lebih kuat menarik hidrogen ion.

Pada ion fenoksida, atom oksigen tunggal masih merupakan yang paling elektronegatif dan sistem yang terdelokalisasi terpusat pada daerah oksigen tersebut. Sehingga atom oksigen memiliki muatan yang paling negatif. Delokalisasi membuat ion fenoksida lebih stabil dari seharusnya sehingga fenol menjadi asam. Namun delokalisasi belum membagi muatan dengan efektif.  Muatan negatif disekitar oksigen akan tertarik pada ion hidrogen dam membuat lebih mudah terbentuknya fenol kembali. à fenol merupakan asam yang sangat lemah.

Etanol

Etanol, CH3CH2OH, merupakan asam yang sangat lemah. Jika ikatan oksigen dan hidrogen terputus dan melepaskan ion, ion etoksida terbentuk.  Tapi, tdk ada delokalisasi à ion negatif tidak stabil à sangat menarik ion H⁺ à mudah terbentuk kembali etanol

Variasi dalam kekuatan asam dari beberapa asam karboksilat

Alkil mempunyai kecenderungan mendorong elektron menjauh à bertambahnya muatan negatif pada -COO^-. Penambahan muatan membuat ion lebih tidak stabil karena membuatnya lebih mudah terikat dengan hidrogen.  Asam dapat diperkuat dengan menarik muatan dari -COO^- . Misal, penambahan atom elektronegatif seperti klorida pada rantai.  Florida (F) lebih elektronegatif daripada klorida dan halida lainnya

Basa Organik

Basa lemah organik, larutannya dalam air dapat menangkap proton. Senyawa basa lemah pada gugus fungsi : Amonia, amonium dan Amin

Amonia, amonium

Amonia (NH₃) berada dalam wujud gas, dilarutkan dalam air akan membentuk ion amonium (NH₄⁺) dan hidroksida (OH^-). NH₃ + H₂O à NH₄⁺ + OH^-. Amonia bereaksi sebagai basa karena adanya pasangan bebas yang aktif dari nitrogen. Nitrogen lebih elektronegatif dari hidrogen sehingga menarik ikatan elekton pada molekul amonia kearahnya. à dengan adanya pasangan bebas terjadi muatan negatif sekitar atom nitrogen. Kombinasi dari negatifitas ekstra tersebut dan daya tarik pasangan bebas, menarik hidrogen dari air.

Amin

Amin primer alifatik lebih kuat daripada amonia. Gugus alkil memiliki kecenderungan untuk mendorong elektron menjauh. à akan ada sejumlah muatan negatif tambahan di sekitar atom nitrogen. Muatan negatif tambahan tersebut membuat pasangan bebas lebih menarik atom hidrogen.

Titrasi Asam Basa Bebas Air

Asam/basa organik à lemah, Ka/Kb<10^-7 (pKa/pKb > 7). Dalam lingkungan air, K_eq<10⁸. Reaksi tidak spontan. Pelarut bukan air  à pengaruhi protolisis efek menyetingkatkan (leveling efect)

Titrasi asam-basa bebas air sangat cocok untuk asam dan basa sangat lemah dan menggunakan pelarut di mana senyawa organik terlarut dengan baik. Air berperilaku baik sebagai asam maupun basa à dapat berkompetisi dengan efektif dengan asam dan basa sangat lemah dalam melepaskan dan atau menangkap proton  Pengaruhnya adalah titik belok (infleksi) pada kurva titrasi untuk asam dan basa sangat lemah sulit diamati à penentuan titik akhir titrasi menjadi sangat sulit

Jenis pelarut

Pelarut aprotik yaitu pelarut yang tidak dapat memberikan atau menerima proton à no leveling effect. Pelarut tidak terionisasi, nonpolar, kemampuan hantaran listrik rendah à sulit menentukan titik akhir. Pelarut amfiprotik yaitu pelarut yg mengalami autoprotolisis à menghasilkan ion LH⁺ dan L^- , memberikan proton dan mampu menerima proton. Contoh: H₂O à H⁺ + OH^-, peserta reaksi netralisasi à mempengaruhi tetapan ionisasi. Pelarut protogenik yaitu pelarut yang mampu melepaskan proton à pelarut asam. Pelarut protofilik yaitu pelarut yang mampu menerima proton à pelarut basa

Titrasi bebas air untuk basa sangat lemah

Pelarut: asam asetat. Asam asetat adalah akseptor proton yang sangat lemah (karena sebenarnya adalah asam, bukan basa) à tidak akan berkompetisi efektif dengan basa lemah dalam menangkap proton. Pentiter: asam perklorat dalam asam asetat. Indikator : kristal violet, oracet blue (basa sangat lemah). Basa dalam bentuk garam dari asam lemah (tartrat, asetat, atau suksinat) à langsung dititrasi. Basa dalam bentuk garam dari asam kuat (klorida, bromida) à pasangan ion (klorida, bromida) harus dipisahkan sebelum titrasi

Titrasi bebas air untuk asam sangat lemah

Pelarut: alkohol atau pelarut aprotik.  à Tidak berkompetisi efektif dengan asam sangat lemah dalam melepaskan proton. Pentiter:  Litium metoksida dalam metanol atau tetrabutil amonium hidroksida dalam dimetilformamida. Indikator: timol blue

Senyawa Halogen Organik

Jenis-jenis senyawa halogen organik yaitu Alkil halida: R – X, R: alkil (CH3, C2H5, dll), dan X: halogen ( F, Cl, Br, I). Halida tidak jenuh: Terdapat ikatan rangkap pada alkil halide. Aril halida (halida aromatik): Atom halogen terikat pada cincin aromatik. Garam halida: Merupakan garam dari basa lemah organik dan asam halida (HCl, HBr).

Titrasi Argentimetri

Titrasi argentimetri berdasarkan reaksi sebagai berikut: AgNO₃ + Cl- AgCl_(s) + NO^3-. Sementara K₂CrO₄ sebagai indikator menghasilkan warna merah pada saat titik akhir tercapai à Metode Mohr, titrasi langsung.

Metode lain à titrasi kembali, metode Volhard. AgNO₃ berlebih ditambahkan pada larutan sampel à kelebihan AgNO₃ dititrasi kembali dengan NH₄CNS atau KCNS dengan indikator feri amonium sulfat. Sebelum titrasi kembali dilakukan à endapan AgX harus dipisahkan dengan filtrasi atau di-masking dengan dietilftalat à untuk mencegah ion CNS^- menyebabkan AgX terdisosiasi menjadi Ag⁺ dan X^-. Klorin terkombinasi organik harus dilepaskan terlebih dahulu dengan hidrolisis menggunakan NaOH sebelum titrasi. Aril halida harus dibakar dalam labu oksigen sebelum titrasi untuk melepaskan halogen

Garam-garam Logam

Beberapa garam logam memiliki aktivitas: Besi (ferro fumarat) membantu pembentukan hemoglobin. Mineral (dalam bentuk garam) diperlukan oleh tubuh (dalam ukuran makro dan mikro). Makro: kalsium. Mikro: zink, tembaga, dll.

Titrasi Kompleksometri

Pembentukan senyawa kompleks dari ion logam dengan penambahan ligan polidentat (EDTA) sebagai donor pasangan electron. Etilen diamin tetra asetat. EDTA à sesquestering agent, pembentuk senyawa kompleks larut air. Paling banyak digunakan dalam titrasi kompleksometri. EDTA= ligan heksadentat, punya enam tempat berikatan (pasangan elektron bebas) dengan ion logam. 4 di gugus karboksilat. 2 di gugus amin. EDTA membentuk kompleks 1 : 1 yang stabil dengan ion logam (kecuali logam alkali)

Dipengaruhi oleh keberadaan ion H⁺. Jika [H⁺] naik atau pH turun à kesetimbangan bergeser ke kiri à kompleks tidak terbentuk. Ada kondisi pH yang menyebabkan kompleks terurai kembali à digunakan dapar untuk mempertahankan pH. pH 4 untuk titrasi: Al. pH 6 untuk titrasi: Fe (II, III), Hg, Zn. pH 10 untuk: Mg. pH 12-13 untuk: Ca. Dll.

Titik akhir titrasi dideteksi dengan indikator warna.  Ditambahkan di awal titrasi à membentuk kompleks berwarna dengan ion logam. Satu tetes EDTA berlebih (pd saat titik akhir) melepaskan ikatan kompleks indikator-logam à perubahan warna. Garam logam tidak larut air ditentukan dengan titrasi kembali. Sampel dipanaskan dan dengan penambahan EDTA berlebih à membentuk kompleks EDTA-ion logam larut air. Kelebihan EDTA dititrasi kembali dengan ZnSO₄ atau MgSO₄.

Uji -uji Batas

Pengujian kuantitatif atau semikuantitatif: Identifikasi & pengendalian kontaminan (dalam jumlah sangat kecil). Metode komparatif, menggunakan pembanding : amati intensitas perubahan yang terjadi (presipitasi, warna, dll). Adanya kontaminan menunjukkan proses pemurnian yang kurang baik. Kontaminan bisa berasal dari: Bahan herbal terkontaminasi (untuk senyawa yang merupakan hasil isolasi dari bahan alam), komponen dalam sintesis kimia., peralatan produksi farmaseutik, dan hasil urai senyawa yang tidak stabil.

Pentingkah uji batas?: Kontaminan sebagai marker kualitas suatu produk.  Kontaminan à senyawa tidak murni à perhitungan dosis??. Toksisitas kontaminan à dalam jumlah tertentu à berapa??

Uji batas di Farmakope (Uji batas ammonium, Uji batas arsen, Uji batas kalsium, Uji batas klorida, Uji batas fluoride, Uji batas magnesium, Uji batas logam berat, Uji batas besi, Uji batas fosfat, Uji batas kalium, Uji batas sulfat, Uji batas selenium, Uji batas timbale, Uji batas raksa, Uji batas lain seperti hasil urai, monografi)

Uji batas klorida :

Klorida (Cl^-) tidak toksik, inert à tidak berbahaya dari segi savety ataupun stabilitas kimia. Klorida banyak terdapat dalam bahan baku maupun reagen dalam sintesis kimia. Keberadaannya menunjukkan proses pemurnian yang kurang baik.

Metode Uji batas klorida

Reaksi presipitasi = identifikasi klorida. Ag⁺ + Cl^– → AgCl↓. Endapan putih yang terbentuk diamati.  Sampel vs baku pembanding.

Uji Batas Logam Berat

Uji Batas Logam Berat: Memastikan kandungan logam berat à di bawah batas yg diperbolehkan à lihat monografi. Copper, silver, mercury, lead, cadmium, bismuth, ruthenium, gold, platinum, palladium, vanadium, arsenic, antimony, tin, and molybdenum. Uji batas logam berat à sejak USP 1905. Mendeteksi ketidakmurnian logam, dg pengendapan sulfida dlm suasana asam kuat atau basa kuat . USP XII, 1942 à mendeteksi residu logam berat yang bersifat toksik.

Prinsip reaksi

Pb²⁺ + H₂S → PbS↓ + 2H⁺. Gas H₂S bersifat toksik, dan sulit penggunaannya à diganti thioacetamide solution. Tioasetamida dihidrolisis dengan larutan NaOH 1M melepaskan H₂S

Uji Kualitas Minyak

Lemak merupakan suatu senyawa ester yang terbentuk dari gliserol asam lemak (asam karboksilat). Secara umum lemak (fat) dan minyak (oil) merupakan golongan lipida yaitu senyawa organik yang terdapat dalam alam serta tak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik non-polar seperti suatu hidrokarbon atau dietileter. Dalam proses pembentukannya, trigliserida merupakan hasil proses kondensasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam-asam lemak yang membentuk satu molekul trigliserida

Lemak Jenuh vs Lemak Tak Jenuh

Lemak jenuh: asam lemak yang mengandung ikatan tunggal pada rantai hidrokarbonnya. Struktur asam lemak jenuh à rantai zig-zig -à gaya tarik vanderwalls tinggi à berwujud padat. 

Lemak tak jenuh: asam lemak yang mengandung satu atau lebih ikatan rangkap pada rantai hidrokarbonnya .  Struktur asam lemak tak jenuh à renggang, akibat ikatan rangkap à gaya tarik vanderwalls à berwujud cair

Kandungan asam lemak bebas dalam minyak yang bermutu baik hanya terdapat dalam jumlah kecil, sebagian besar asam lemak terikat dalam bentuk ester atau bentuk trigliserida. Asam lemak merupakan struktur kerangka dasar untuk kebanyakan bahan lipid.

Bilangan Asam

Bilangan asam menunjukkan banyaknya asam lemak bebas dalam minyak dan dinyatakan dengan mg basa per 1 gram minyak. Merupakan parameter penting dalam penentuan kualitas minyak. Menunjukkan banyaknya asam lemak bebas yang ada dalam minyak akibat terjadi reaksi hidrolisis pada minyak terutama pada saat pengolahan. Bilangan Asam atau angka asam adalah jumlah miligram KOH (Kalium Hidroksida) yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam lemak bebas dari satu gram minyak atau lemak. Bilangan Asam dipergunakan untuk mengukur jumlah asam lemak bebas yang terdapat dalam lemak dan minyak.

Bilangan Penyabunan

Didefiniskan sebagai jumlah KOH (mg) yang diperlukan untuk menetralkan asam lemak bebas dan asam lemak hasil hidrolisis dalam 1 gram zat. Penentuannya dilakukan dengan cara merefluks dengan larutan KOH-alkohol selama 30 menit, didinginkan, lalu dititrasi kembali kelebihan KOH dengan larutan baku HCL.

Bilangan Ester

Didefiniskan sebagai jumlah KOH (mg) yang diperlukan untuk menyabunkan satu (1) gram zat. Bilangan ester = bilangan penyabunan – bilangan asam

Bilangan Iod

Didefinisikan sebagai jumlah Iodium (mg) yang diserap oleh 100 g sampel. Bilangan iod ini menunjukan banyaknya asam-asam lemak tak jenuh baik dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk ester-nya. Iodium mengadisi ikatan rangkap pada rantai asam lemak tak jenuh

Validasi Metode Analisis

Sensitivitas: Batas Deteksi & Bata Kuantisasi. Selektivitas. Linieritas Kurva Baku. Perolehan Kembali : Presisi dan Akurasi

Sensitivitas

Kemampuan untuk mendeteksi dan menentukan kadar analit. Semakin kecil kadar analit yg dpt dideteksi & dikuantisasi à sensitivitas tinggi. Ditunjukkan oleh perubahan respon yang tinggi oleh perubahan kecil dari kadar analit. Signal to noise ratio (SNR). Sinyal (respon) analit vs derau. LoD. LoQ. Pententuan LoD & LoQ. Dari Pengukuran Rasio Sinyal. Dari Pengukuran Sinyal Blanko. Dari Pengukuran Larutan Blanko. Dari Kurva Baku/Kalibrasi. Dari Galat Titik Potong Sumbu Y

Dari kurva baku :

Sxx = S(xi – x)2      ;     Syy = S(yi – y)2      ;  Sxy = S(xi – x) (yi – y)

Sy/x = Ö Syy – b2 Sxx

                  n – 2

LoD = 3 Sy/x                        LoQ = 10 Sy/x

               b                                            b 

Selektivitas

Kemampuan metode analisis dalam mengenali dan mengkuantisasi analit di antara kerumunan matriks. Hanya analit yang terdeteksi

Linieritas Kurva Baku

Pengujian linieritas kurva baku dilakukan untuk membuktikan bahwa larutan sampel memberikan respon yang berada dalam rentang konsentrasi di mana respon analit berbanding lurus dengan konsentrasi. LoL (Limit of Linearity) à rentang dinamika kelinieran. Titik terendah sampai titik akhir pada kurva baku yang mulai menyimpang dari garis linier

Uji Linieritas Kurva Baku

Koefisien korelasi : r > 0,99. Koefisien variasi fungsi regresi : Vx0 < 2,0%. Vx0 < 5,0% (sampel biologis)

Perolehan Kembali

Untuk menentukan ketepatan (akurasi) dan ketelitian (presisi) metode analisis dalam menetapkan kadar analit dalam sampel. Akurasi= kedekatan hasil analisis dengan nilai yang sebenarnya. Presisi= ketelitian hasil analisis, ajeg pada suatu nilai tertentu pada pengujian berulang

Penetapan Kadar Antibiotik

Antibiotik: sintetik, semisintetik, biosintetik. Penemuan antibiotik baru à harus ditetapkan potensi.

Pengertian Kadar vs Potensi

Kadar: Jumlah per satuan berat/volume. Potensi: Ukuran kekuatan/ daya hambat atau daya bunuh zat aktif terhadap mikroorganisme tertentu. Respon mikroorganisme terhadap antibiotik berbeda-beda. Kadar belum tentu menunjukkan aktivitas yang sama antibiotik terhadap mikroorganisme.

Penetapan kadar antibiotic

Metode kimia: reaksi kimia, titrasi iodometri utk antibiotik beta laktam. Metode fisikokimia: spektrofotometri ultraviolet, KCKT, dll

Metode Pemisahan Analitik

Metode Pemisahan: Filtrasi & sedimentasi, Sentrifugasi & kristalisasi, Distilasi, Ekstraksi, Kromatografi, Elektroforesis.

Filtrasi & Sedimentasi

Filtrasi à pemisahan berdasarkan perbedaan ukuran partikel melalui suatu membran berpori. Partikel lebih besar daripada ukuran pori akan tertahan. Jika ukuran partikel analit lebih kecil daripada komponen lainnya à filtrat ditampung, residu dibuang

Sedimentasi à pemisahan partikel tidak terlarut dengan bantuan gaya gravitasi à Dalam beberapa saat/waktu, partikel mengendap di dasar wadah à dekantasi, atau dilanjutkan filtrasi

Sentrifugasi & Kristalisasi

Sentrifugasi à pemisahan partikel tidak terlarut dengan bantuan gaya sentrifugal (gaya gravitasi meningkat dengan putaran)

Kristalisasi à memisahkan zat padat dari larutan jenuhnya à terbentuk kristal murni, jika perlu direkristalisasi

Distilasi

Pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih. Macam-macam distilasi: Distilasi sederhana, Distilasi bertingkat ( fraksional ), Distilasi azeotrop, Distilasi vakum

Ekstraksi

Pemisahan berdasarkan perbedaan kelarutan. Jenis2 ekstraksi: Ekstraksi padat cair dan Ekstraksi cair-cair

Kromatografi

Pemisahan berdasarkan perbedaan kecepatan distribusi komponen sampel di antara dua fasa (fasa diam & fasa gerak). Jenis-jenis kromatografi berdasarkan fasa gerak: Kromatografi cair  dan Kromatografi gas. Jenis-jenis kromatografi berdasarkan fasa diam (prinsip pemisahan) : Kromatografi adsorpsi, Kromatografi partisi, Kromatografi penukar ion, Kromatografi ekslusi, Kromatografi pasangan ion

Elektroforesis

Elektroforesis adalah teknik pemisahan komponen/molekul bermuatan berdasarkan perbedaan tingkat migrasinya dalam sebuah medan listrik (Westermeier, 2004). Pemisahan molekul-molekul bermuatan, makromolekul, dll. Protein, enzim, asam amino, asam nukleat (DNA, RNA), nukleotida, dll

Analisis reduksi antioksidan

Antioksidan bersifat melpas elektron sebagai penangkal radikal bebas dengan sistem delokalisasi.

Sistem delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tidak tetap posisinya. Pada satu atom tetap selalu berpindah – pindah dari satu atom ke atom lainnya. Titrasi Oksidimetri meliputi: I₂ (Iodium): Oksidator paling lemah, meliputi titrasi iodimetri (langsung), titrasi iodatometri, (tidak langsung), dan totrasi iodometri (kembali). Br (Bromida): Oksidator lemah, meliputi totrasi bromimetri (langsung), titrasi bromatometri (tidak langsung). KMnO_4: Oksidator kuat. Ce(SO₄)_{2 :} Oksidator paling kuat

Titrasi langsung adalah analit dititrasi oleh pereaksi langsung dari buret. Titrasi tidak langsung adalah analit (sampel) direaksikan dengan pereaksi yang dibuat secara insitu dari pereaksi ketiga dari buret. Titrasi kembali adalah pereaksi (sisa analit) yang bereaksi dengan analit. Titrasi kembali digunakan untuk reaksi yang brelangsung lambat. Reaksi diazotasi sensirifitasnya sangat tinggi digunakan hanya untuk amin aromatik (Eks, STFB/2013)