12
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 4 ISBN: 979363174-0 SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA VI “Pemantapan Riset Kimia dan Asesmen Dalam Pembelajaran Berbasis Pendekatan Saintifik” Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan PMIPA FKIP UNS Surakarta, 21 Juni 2014 MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul Makrosiklik Untuk Aplikasi Lingkungan dan Medis ISBN: 979363174-0 REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI LINGKUNGAN DAN MEDIS Suryadi Budi Utomo 1,* 1 Program Studi Pendidikan Kimia, PMIPA FKIP, Universitas Sebelas Maret, Surakarta *Keperluan korespondensi, tel/fax: 0271-648939, email: [email protected] ABSTRAK Kemampuan molekul makrosiklis kaliksarena sebagai suatu molekul inang (host) bagi banyak molekul maupun ion tamu (guest) merupakan salah satu dari sifat kaliksarena yang paling banyak mendapat perhatian. Penelitian dan pembicaraan ilmiah mengenai metode untuk mensintesis, memodifikasi, dan membentuk konformasi tertentu dari senyawa-senyawa kaliksarena telah banyak dilakukan dalam upaya memperoleh material senyawa kaliksarena baru dengan sifat-sifat khas dan spesifik yang berguna dalam banyak bidang. Aplikasi dan kegunaan senyawa kaliksarena meliputi banyak hal antara lain: (1). dalam bidang lingkungan sebagai molekul inang atau reseptor bagi anion, kation, dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator, sebagai material komposit dan liquid kristal (2). dalam bidang kesehatan sebagai biomimik, sebagai senyawa pisiologis, sebagai senyawa pembawa obat, dan senyawa obat (antidotum). Kata Kunci: molekul makrosikli kaliksarena, sintesis, modifikasi, konformasi, dan aplikasi PENDAHULUAN Molekul makrosiklik seperti kaliksarena dan kaliksresorsinarena merupakan kelompok senyawa yang lazim disebut sebagai supra molekul, seperti krown eter dan siklodekstrin [1,2]. Senyawa kaliksarena ini merupakan oligomer sintetik yang mengandung cincin aromatis (fenol atau resorsinol) dalam suatu deret siklis yang dihubungkan oleh suatu jembatan (metilen atau metin). Sebagian besar dari senyawa jenis tersebut memiliki geometri molekul yang unik seperti vas atau jambangan bunga tergantung dari gugus fungsional yang dimiliki. Oleh karena bentuk konformasi yang khas tersebut kelompok senyawa makrosiklik ini dikenal dengan sebutan kaliksarena. Penamaan tersebut berasal dari bahasa Yunani “calixarenedimana calix berarti vas atau jambangan yang memperlihatkan bentuk molekulnya, sedangkan arene menunjukkan adanya residu gugus aril dalam susunan makrosiklisnya [3]. Sistem siklis tersebut bisa terdiri atas 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 unit fenol. Oleh karena itu penamaan kaliksarena dikembangkan dengan menyisipkan suatu angka dalam tanda kurung yang menunjukkan banyaknya monomer yang dimiliki. Untuk menunjukkan jenis fenol yang

REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 4 ISBN: 979363174-0

SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA VI “Pemantapan Riset Kimia dan Asesmen Dalam Pembelajaran

Berbasis Pendekatan Saintifik” Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan PMIPA FKIP UNS

Surakarta, 21 Juni 2014

MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul

Makrosiklik Untuk Aplikasi Lingkungan dan Medis

ISBN: 979363174-0

REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI

LINGKUNGAN DAN MEDIS

Suryadi Budi Utomo1,*

1Program Studi Pendidikan Kimia, PMIPA FKIP, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

*Keperluan korespondensi, tel/fax: 0271-648939, email: [email protected]

ABSTRAK

Kemampuan molekul makrosiklis kaliksarena sebagai suatu molekul inang (host) bagi banyak molekul maupun ion tamu (guest) merupakan salah satu dari sifat kaliksarena yang paling banyak mendapat perhatian. Penelitian dan pembicaraan ilmiah mengenai metode untuk mensintesis, memodifikasi, dan membentuk konformasi tertentu dari senyawa-senyawa kaliksarena telah banyak dilakukan dalam upaya memperoleh material senyawa kaliksarena baru dengan sifat-sifat khas dan spesifik yang berguna dalam banyak bidang. Aplikasi dan kegunaan senyawa kaliksarena meliputi banyak hal antara lain: (1). dalam bidang lingkungan sebagai molekul inang atau reseptor bagi anion, kation, dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator, sebagai material komposit dan liquid kristal (2). dalam bidang kesehatan sebagai biomimik, sebagai senyawa pisiologis, sebagai senyawa pembawa obat, dan senyawa obat (antidotum). Kata Kunci: molekul makrosikli kaliksarena, sintesis, modifikasi, konformasi, dan aplikasi PENDAHULUAN

Molekul makrosiklik seperti

kaliksarena dan kaliksresorsinarena merupakan kelompok senyawa yang lazim

disebut sebagai supra molekul, seperti krown

eter dan siklodekstrin [1,2]. Senyawa kaliksarena ini merupakan oligomer sintetik

yang mengandung cincin aromatis (fenol

atau resorsinol) dalam suatu deret siklis

yang dihubungkan oleh suatu jembatan (metilen atau metin). Sebagian besar dari

senyawa jenis tersebut memiliki geometri

molekul yang unik seperti vas atau jambangan bunga tergantung dari gugus fungsional yang dimiliki. Oleh karena bentuk

konformasi yang khas tersebut kelompok senyawa makrosiklik ini dikenal dengan

sebutan kaliksarena. Penamaan tersebut

berasal dari bahasa Yunani “calixarene” dimana calix berarti vas atau jambangan

yang memperlihatkan bentuk molekulnya,

sedangkan arene menunjukkan adanya residu gugus aril dalam susunan

makrosiklisnya [3]. Sistem siklis tersebut bisa terdiri atas 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 unit fenol. Oleh karena itu penamaan kaliksarena

dikembangkan dengan menyisipkan suatu

angka dalam tanda kurung yang menunjukkan banyaknya monomer yang

dimiliki. Untuk menunjukkan jenis fenol yang

Page 2: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 5 ISBN: 979363174-0

digunakan, substituen meta maupun para juga dimasukkan ke dalam sistem

penamaan. Tetramer siklis dari p-t-butilfenol

misalnya, dinamakan p-t-butilkaliks[4]arena. Kaliksarena turunan resorsinol, dinamakan

kaliks[n]resorsinarena dan substituen pada

karbon metilen ditunjukkan oleh awalan ”C- substituen”. Untuk penamaan kaliksarena

yang sistematik, nama dasar kaliks[n]arena

dipertahankan, sedangkan identitas substituen ditunjukkan berdasarkan

posisinya melalui angka seperti dalam

Gambar 1.

Gambar 1. Sistem penomoran substituen pada kaliksarena

SINTESIS MOLEKUL MAKROSIKLIS KALIKSARENA

Molekul makrosiklis kaliksarena

dapat disintesis dari senyawa aromatis baik turunan fenol [3,4] maupun resorsinol

[2,5,6] dengan suatu aldehida dalam

berbagai media dan katalis tergantung dari sifat dan jenis reagennya. Hasil reaksi kondensasi dan siklisasi dari turunan fenol

disebut kaliksarena, sedangkan turunan resorsinol dikenal dengan nama senyawa

kaliksresorsinarena. Kebanyakan senyawa

kaliks[4]resorsinarena dapat disintesis dalam suasan asam.

Kaliks[4]resorsinol atau resorsinarena dapat disintesis secara melibatkan katalis asam klorida selama

beberapa jam hingga terbentuk produk

dengan stereoisomer tertentu yang paling stabil. Reaksi resorsinol-aldehida terinduksi

asam tersebut dapat dilakukan dengan

variasi yang luas baik pada aldehida maupun resorsinol. Beberapa contoh

aldehida alifatis yang telah digunakan

diantaranya etanal, propanal, butanal, pentanal, dodekanal, isopentanal, 3-

fenilpropanal, 5-hidroksipentanal, 6-

kloropentanal, 3-(4-bromofenil)propanal [5] dan formaldehida [7]. Sedangkan aldehida

aromatis diantaranya adalah benzaldehida,

4-bromobenzaldehida [5], 2-hidroksibenzaldehida, 3- nitroksibenzaldehida, 4-aminobenzaldehida

[8], 4-metoksibenzaldehida [2,9], vanilin [6] dan 2-furanaldehida [10].

Reaksi kondensasi terkatalis asam

antara resorsinol dan aldehida secara umum dilakukan dengan memanaskan sampai

refluks dalam campuran pelarut etanol dan

asam klorida. Kondisi reaksi tersebut berbeda untuk jenis aldehida yang berbeda

pula [2,4,5,6,9,10]. Sebagai contoh adalah

reaksi kondensasi dan siklisasi asetaldehida–resorsinol dapat berlangsung

membentuk produk kaliksresorsinarena

pada temperatur mudah dengan

rendemen yang rendah sekitar 0 C [5],

sedangkan untuk memuaskan melalui satu

langkah reaksi tanpa harus menggunakan

cetakan dan teknik yang rumit. Prosedur standar dari pembuata senyawa kaliks[4]

resorsinarena ini lazim dilakukan dalam midia atau pelarut alkohol dengan sedikit asam. Resorsinol dan aldehida direfluks

secara bersama dengan sintesis senyawa

sejenis dengan menggunakan aldehida berbeda berupa 4-metoksibenzaldehida

dibutuhkan kondisi reaksi yang lebih keras

Page 3: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 6 ISBN: 979363174-0

melalui refluks pada 78 oC selama 24 jam [2,9]. Produk dari reaksi ini tidak diketemukan dalam bentuk oligomer lain

selain dalam bentuk tetramer siklis. Selain

itu, reaksi ini dapat menghasilkan produk tunggal dengan rendemen yang cukup

besar, walaupun secara konformasi

konfigurasi memungkinkan pembentukan

bermaam- macam diastereoisomer. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa

reaksi ini bersifat dinamis, kesetimbangan

di antara isomer-isomer menyebabkan

komposisi produk tergantung pada waktu,

dan diduga kontrol kinetik dan termodinamik ikut berperan.

Gambar 2. Reaksi kondensasi aldehida dengan resorsinol terkatalisis asam

REKAYASA DAN MODIFIKASI KALIKSARENA

Perkembangan penelitian tentang

kaliksarena selanjutnya lebih terarah pada upaya memodifikasi kaliksarena yang telah

dikenal dengan menambahkan gugus

fungsi baru. Proses fungsionalisasi dilakukan melalui reaksi-reaksi yang

memungkinkan terjadi pada sistem siklis

kaliks[4]resorsinarena baik pada jembatan metin maupun pada cincin aromatis. Pada

saat ini sintesis kaliks[4]resorsinarena telah

mengalami perkembangan yang pesat terutama dalam hal modifikasi atau

fungsionalisasi pada dua bagian sisi yang mungkin yaitu pada bagian cincin atas

(upper rim) maupun pada bagian cincin

bawah (lower rim) kaliksarena.

Modifikasi bagian cincin atas kaliks[4]resorsinarena dilakukan dengan

reaksi substitusi [11], klorometilasi, tiometilasi [2], nitrasi, [3] dan sikloadisi 1,3- dipolar. Selain itu fungsionalisasi senyawa

kaliksarena yaitu senyawa C-

metilkaliks[4]resorsinarena dengan menggunakan gugus asetat dan oxazina

juga telah dilakukan menghasilkan

makromolekul siklik 2,8,14,20-tetrametil-4,6,10,12,16,18,22,24-oktaasetoksikaliks-

[4]resorsinarena dan N-propildihidro

oxazina C-metilkaliks[4]resorsinarena [12].

a. R = C11H23 X = OMe

b. R = C11H23 X = O-t-Bu c. R = C11H23 X = NEt2

d. R = C7H15 X = OMe e. R = C7H15 X = O-t-Bu f. R = C7H15 X = NEt2

Page 4: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 7 ISBN: 979363174-0

Gambar 3. Reaksi kaliks[4]resorsinarena dengan turunan ester terkatalisis basa

Modifikasi senyawa kaliksarena

turunan resorsinol juga telah pernah

dilakukan melalui reaksi sejenis substitusi

nukleofilik [3] sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3. Pada reaksi tersebut, langkah

pertama dilakukan penambahan NaH

sebanyak 16 ekivalen terhadap kaliks[4]resorsinarena atau dengan kata lain

2 mol NaH untuk aktivasi satu gugus hidroksi

pada kaliks[4]resorsinarena. Penelitian tentang modifikasi turunan

kaliks[4]arena yang lain juga telah dilakukan

melalui reaksi polimerisasi. Polimer

polipropilkaliks[4]arena disintesis melalui

reaksi polimerisasi kationik terhadap 25-

alliloksi-26,27,28-trihidroksikaliks[4]arena

menggunakan katalis asam. Senyawa 25-

alliloksi-26,27,28- trihidroksi kaliks[4]arena dapat disintesis dari p-t-butilfenol melalui

pengubahan menjadi p-t-butilkaliks[4]arena,

diteruskan dengan dealkilasi, reaksi dengan benzoil klorida [13], allilasi dengan allil bromida, dan hidrolisis dalam suasana basa

[9,14] sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Modifikasi p-t-butilkaliks[4]arena menjadi polimer polipropilkaliks[4]arena karena

Ikatan hidrogen intra molekul Konformasi Kaliksarena

Unit fenol atau resorsinol dalam struktur kaliks[n]arena dapat berotasi pada

sumbu rotasi oksigen menghasilkan beberapa konformasi [2,4]. Jumlah isomer

konformasi kalik[n]arena tergantung pada n dan kestabilannya bergantung pada

kepolaran pelarut. Dalam pelarut non polar (seperti benzena atau kloroform),

konformasi yang dominan adalah kerucut

Page 5: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 8 ISBN: 979363174-0

distabilkan. Dalam pelarut polar, energi

barrier inversi lebih rendah akibat pemutusan ikatan hidrogen intramolekul

sehingga konformasi yang dominan adalah

berseling. Kaliks[4]arena mempunyai 4 bentuk konformasi yang berbeda yaitu

kerucut (cone), kerucut sebagian (partial

cone), 1,3-berselang (1,3-alternate) dan 1,2-

berselang (1,2-alternate)(Gambar 5).

Kaliksarena lain yang lebih besar seperti kaliks[6]arena mempunyai 8 isomer

konformasi, yaitu kerucut, kerucut sebagian,

1,2-berselang, 1,3-berselang, 1,4-berselang,

1,2,3-berselang, 1,2,4- berselang dan 1,3,5-

berselang.

Gambar 6. Konformasi kaliks[4]resorsinarena berdasarkan cincin makrosiklis

Pada kaliks[4]resorsinarena,

kedelapan gugus fungsional hidroksi terletak pada kedudukan ekstraanular yang

menyebabkan senyawa tersebut lebih

bersifat fleksibel dan cenderung non- planar. Dengan adanya sifat non-planaritas dari senyawa kaliksresorsinarena

menyebabkan senyawa tersebut secara prinsip dapat berada dalam beberapa bentuk

konformasi yang berbeda.

1. Berdasarkan konformasi cincin makrosiklis, kaliksresorsinarena dapat berada dalam lima aransemen yaitu mahkota (C4v), perahu (C2v), kursi (C2h),

wajik (C5), dan pelana kuda (D2d) (Gambar

6). 2. Berdasarkan konfigurasi relatif dari

subtituen (R) pada jembatan metilen, senyawa kaliks[4]resorsinarena memiliki empat penataan dan konformasi yang

Page 6: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 9 ISBN: 979363174-0

berlainan yaitu cis total (ccc), cis-cis- trans (cct), cis-trans-trans (ctt), dan trans-cis-trans (tct).

APLIKASI DI BERBAGAI BIDANG

Kemampuan kaliksarena sebagai

suatu molekul inang (host) bagi molekul maupun ion tamu (guest) merupakan salah satu dari sifat kaliksarena yang paling

banyak mendapat perhatian. Diskusi dan

pembicaraan ilmiah mengenai metode untuk melakukan sintesis, modifikasi, dan

membentuk konformasi tertentu dari

senyawa-senyawa kaliksarena telah banyak dilakukan dalam upaya

memperoleh material senyawa kaliksarena

baru dengan sifat-sifat khas dan spesifik yang berguna dalam banyak bidang. Aplikasi dan kegunaan senyawa kaliksarena

meliputi banyak hal, namun dalam makalah ini hanya akan dipaparkan pada bidang lingkungan dan kesehatan/medis.

Aplikasi molekul makrosiklis kaliksarena yang terkait dalam bidang lingkungan antara lain: (1) sebagai molekul

inang atau reseptor bagi anion [3], kation [4,15], dan molekul netral [3], (2) sebagai sensor elektrokimia dan optik [16], (3)

sebagai surfaktan, sebagai katalis transfer fasa [17], serta sebagai material komposit

dan liquid kristal [18]. Salah satu contoh penggunaan

kaliksarena yang cukup spektakuler terkait

dengan kemampuannya sebagai senyawa pengekstrak adalah sebagaimana yang telah

dilaporkan oleh Sonoda dkk. [19]. Kedua peneliti tersebut melakukan percobaan ekstraksi ion uranium (UO2+) dari air laut

dengan menggunakan hidroksikaliks[n]arena-p-sulfonat. Para

peneliti ini melaporkan bahwa

hidroksikaliks[n]arena-p-sulfonat ternyata

mampu mengekstrak 81-84% ion UO2+

dari air laut. Selain itu, para peneliti ini juga melaporkan bahwa hidroksikaliks[n]arena-p-sulfonat ternyata juga

memilikikation logam berat [20]. Peneliti

tersebut menggunakan p-tert-

oktilkaliks[4]arena tetrakarboksilat dan p-tert-

oktilkaliks[4]arena tetramida untuk

mengekstraksi berbagai kation logam berat

seperti Pb2+, Pd2+, dan Ag+. Kedua jenis

kaliksarena tersebut menunjukkan kemampuan mengekstraksi yang cukup

baik (52-68%) khususnya terhadap Pb2+

dan Ag+. Keberadaan gugus karboksilat

dan amida pada kedua kelompok senyawa tersebut adalah penting mengingat bahwa kaliksarena induk yang belum mengikat

gugus-gugus tersebut ternyata hanya menunjukkan kemampuan mengekstraksi yang relatif rendah (25-32%). Dalam hal p-

tert-oktilkaliks[4]arena tetramida, kompleks yang terbentuk antara kaliksarena tersebut

dengan Pb2+ dan Ag+ masing-masing adalah kompleks 1:1 dan 1:2.

Penggunaan

kaliks[4]resorsinarena untuk ekstraksi, pemisahan, dan prekonsentarsi Ce(IV) juga telah dilaporkan [21]. Cerium (IV)

dapat terekstraksi dalam jumlah besar ke dalam larutan asam kaliks[4]resorsinarena-N-fenil-

asetohidroksamit pada pH 9 dalam pelarut etil asetat dan terambil dari pasir monasit yang juga mengandung beberapa logam

lain seperti torium, uranium dan lantanium. Cerium (IV)-kaliks[4]resorsinarena

membentuk kompleks berwarna kuning

dengan λmax 381 nm, absorpsivitas molar

1,06 × 104 L mol-1 cm-1, dan mengikuti

Page 7: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 10 ISBN: 979363174-0

Hukum Beer pada daerah konsentrasi 0,4-

selektivitas yang tinggi terhadap UO2 15

mg mL dibanding terhadap ion-ion lain

seperti Zn2+, Cu2+, dan Ca2+. Senyawa kaliksarena sebagai

molekul inang juga telah diterapkan pada ekstraksi. Tinjauan perilaku adsorpsi senyawa polimer polipropilkaliks[4]arena

terhadap Pb(II) dan Cr(III) serta model adsorpsinya juga telah diteliti melalui pengadukan polipropilkaliks[4]arena dalam

larutan sampel pada berbagai variasi

waktu dan konsentrasi. Polipropilkaliks[4]arena dapat menjebak

Pb(II) sebanyak 99,81% pada pH optimum

adsorpsi 4,9 [22]. Pola adsorpsi Pb(II) ke dalam polipropilkaliks[4]arena mengikuti baik

kinetika adsorpsi pseudo order kedua Ho

maupun model kinetika adsorpsi isoterm Langmuir dengan konstata laju, k = 6,81 ×

101 menit-1 dan konstanta kesetimbangan

(K) adsorpsi terhitung sebesar 5,84 × 105 L

mol-1. Polipropilkaliks[4]arena memiliki

kapasitas adsorpsi maksimum terhadap

Pb(II) sebesar 13,05 mg L-1 atau 16,31 mg

g-1 dengan energi adsorpsi sebesar 32,90 kJ

mol-1 [2]. Usaha untuk memperoleh

alternatif adsorben logam berat terus

dilakukan dengan mensintesis senyawa

kaliks[4]resorsinarena dengan gugus aktif yang bervariasi yaitu C-4-

metoksifenilkaliks[4]resorsinarena [9]. Di

samping gugus hidroksi, senyawa tersebut juga memiliki gugus aktif metoksi dan

cincin aromatis. Semua parameter adsorpsi

baik pada sistem batch maupun fixed bed

columm mengindikasikan bahwa C-4- metoksifenilkaliks[4]resorsinarena

merupakan adsorben yang cukup efektif

untuk menjebak kation logam Pb2+ dan

Cr3+. Kapasitas adsorpsi maksimum menurut perhitungan menggunakan model adpsorpsi

fixed bed columm dari C-4- metoksifenilkaliks[4]resorsinarena terhadap logam berat masing-masing sebesar 3,94

mg g-1 untuk Pb(II) dan 1,18 mg g-1 untuk Cr(III).

Disebabkan oleh kemampuannya

sebagai pengompleks yang selektif, maka kaliksarena telah digunakan untuk berbagai keperluan. Penerapan kaliksarena tersebut

antara lain adalah sebagai sensor

elektrokimia. Penerapan kaliksarena dalam bidang sensor ini didasarkan pada

kenyataan selektivitas kaliksarena yang

tinggi terhadap berbagai ion baik ion alkali, maupun ion logam berat. Kaliksarena juga

banyak digunakan sebagai sensor optik

yang cukup unggul karena rendahnya noise yang dihasilkan [16].

Ramadani dkk. [23] melaporkan

telah membuat elektroda selektif ion perak dengan menggunakan tetrakis(N- propildihidrooksazina)-C-metilkaliks[4]-

resorsinarena sebagai bahan dasar membran. Hasilnya menunjukkan bahwa membran kaliks[4]resorsinarena tersebut

memiliki faktor Nernst 52 mV perdekade

pada daerah linier konsentrasi 10-3-10-1 M

dengan waktu respon yang relatif cepat

yaitu 40 detik. Material liquid kristal (LC) dan

komposit karbon nanotube (CNT) dapat

terorientasi pada medan magnet oleh karena memiliki subseptibilitas (kerentanan) tinggi dari efek diamagnetik

anisotropik. Yonetake dan Takahashi [18] telah membuat kedua material tersebut dengan menggunakan bahan dasar

Page 8: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 11 ISBN: 979363174-0

senyawa kaliks[4]resorsinarena dan

dendrimernya. Dalam hal ini, senyawa kaliks[4]resorsinarena dan dendrimernya merupakan senyawa siklis dari cincin-cincin

aromatis resorsin yang memiliki karakter anisotropik.

Penerapan kaliksarena dalam

bidang kesehatan antara lain (1) sebagai fasa diam HPLC [24]. dan (2) sebagai antidotum [25], serta (3) pengemban

senyawa obat [26]. Analisis menggunakan High Performance Liquid Chromatography

(HPLC) telah mendapat perhatian dari

sejumlah peneliti. Nogueira dkk. (2005)

melaporkan penerapan kaliksarena untuk pemisahan asam amino, sedangkan

Hashem dan Jira [24] menggunakan

kaliksarena sebagai fasa diam HPLC untuk pemisahan senyawa trisiklik neuroleptik.

Nikolin dkk. [27] memanfaatkan kaliksarena

untuk analisis bahan obat juga dengan teknik HPLC.

Beberapa molekul kaliksarena

juga telah diterapkan sebagai antidotum. Henge-Napoli dkk. [25] membuktikan bahwa kaliks[4]arena yang

mengandung gugus sulfonato merupakan antidotum yang efektif terhadap uranium pada uji in vivo terhadap

tikus. Hasil penelitian terbaru menunjukkan bahwa pemberian tetrakis- N,N,N-

trimetilammoniummetil-C-3,4- dimetoksifenilkaliks[4]-resorsinarena iodida pada mencit yang telah terpapar Cr(VI)

mampu mengurangi konsentrasi logam

tersebut dalam organ hati, ginjal, dan serum antara 78 hingga 90%. Ginjal merupakan organ yang paling banyak

mengalami penurunan konsentrasi logam Cr(VI) [6].

Senyawa kaliksarena juga

berperan dalam bidang kedokteran dan pengobatan, sebagai contoh adalah 4-sulfonato- kaliks[4]arena dan 4-sulfonato-

kaliks[6]arena. Kedua senyawa kaliksarena tersebut bersama dengan siklodekstrin dapat menaikkan tingkat kelarutan obat

niklosamida dalam air. Dengan demikian

obat akan lebih cepat terserap ke reseptor yang sesuai di dalam tubuh sehingga efek

obat akan segera terasa [26].

UPAYA PEMANTAPAN RESEARCH

Penelitian-penelitian bidang kimia tidak bisa berdiri sendiri. Untuk

meningkatkan kualitas penelitian, maka perlu adanya sinergi yang melibatkan Academician (peneliti), Business (indutri),

dan Government (ABG). Dengan adanya penelitian yang berkualitas maka akan

dioperoleh luaran yang berkualitas seperti naiknya jumlah publikasi internasional yang terindeks SCOPUS, meningkatnya jumlah

HKI, dan pemanfaatan hasil penelitian pada industri sebagaimana telah dicanangkan oleh Menristek yang tertuang

dalam Kebijakan Strategis Pembangunan Nasional IPTEK 2015-2019 (Tabel 1).

Page 9: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 12 ISBN: 979363174-0

Tabel 1. Indikator Keberhasilan Penelitian

Peneliti harus meningkatkan

profesionalitasnya dengan melakukan

penelitian yang mampu memberikan data yang bersifat original dan analisis data yang lengkap baik dari segi identifikasi (uji

TLC, melting point, GC, UV-Vis dan lain- lain) maupun karakterisasi (elemental analysis, FTIR, NMR, MS, SEM, TEM, X-

ray kristalografi, dan lain-lain). Tema penelitian juga relevan

dengan permasalahan dan kebutuhan

yang ada (dunia bisnis dan industri), baik mengacu pada RPJPN 2005-2025 Ristek (pangan, energi, teknologi dan manajemen

transportasi, teknologi informasi dan komunikasi, teknologi pertahanan dan keamanan, teknologi kesehatan dan obat,

serta material maju (smart material)) maupun Rencana Induk Penelitian (RIP) Dikti.

Pengaruh pemerintah dalam upaya

pemantapan penelitian bidang kimia juga sangat penting. Sayangnya jumlah

anggaran untuk penelitian dan pengembangan di Indonesia masih sangat rendah apabila dibandingkan dengan

beberapa Negara Asia lainnya. Kondis saat ini dapat dilihat pada Gambar 7 dan 8 (Battelle 2011).

Ukuran lingkaran = jumlah anggaran litbang tahunan masing-masing Negara

Gambar 7. Posisi Indonesia dalam Litbang Dunia

Page 10: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 13 ISBN: 979363174-0

Gambar 8. Anggaran Litbang Pemerintah

Sumber: SJR : Scientific Journal Rankings,http://www.scimagojr.com/coun

tryrank.php, diolah oleh Tim KESIMPULAN

Molekul makrosiklis kaliksarena maupun kaliks[4]resorsinarena dapat

disintesis dari senyawa aromatis baik

turunan fenol maupun resorsinol (dengan suatu aldehida dalam berbagai media dan

katalis tergantung dari sifat dan jenis

reagennya. Dengan adanya beberapa gugus aktif yang terdapat pada kaliksarena

menyebabkan molekul tersebut dapat direkayasa dan dimodifikasi sesuai dengan

keinginan dan tujuan penggunaannya

melalui berbagai reaksi yang mungkin.

UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyampaikan terimakasih

kepada DP2M DIKTI yang telah mendanai beberapa bagian dari penelitian ini melalui

skim Penelitian Hibah Bersaing 2011/2012,

Penelitian Unggulan PT 2013, dan Penelitian Kompetensi 2014/2015.

DAFTAR RUJUKAN

[1] Shimizu, S., Moriyama, A., Kito, K.,dan Sasaki, Y., 2003, J. Org. Chem.,

68, 2187-2194.

[2] Utomo, S.B., Jumina, Dwi Siswanta, Mustofa, Kumar, N., 2011, Indo. J.

Chem., 11 (1), 1-8. [3] Gutsche, C.D., 1989, Calixarenes,

Royal Society of Chemistry, Cambridge

[4] Utomo, S.B., Jumina, dan

Wahyuningsih, T.D., 2009, Indo. J.

Chem., 9 (3), 437-444

[5] Tunstad, L.M., Tucker, J.A., Dalcanale, E., Weiser, J., Bryant, J.A., Sherman, J.C., Helgeson, R.C., Knobler, C.B.,

dan Cram, D.J., 1989, J. Org.

Chem., 54, 1305-1312 [6] Utomo, S.B., Jumina, Dwi Siswanta,

and Mustofa, 2013, Indo. J.

Chem., 13(2), 158-165

[7] Cometti, G., Dalcanale, E., Du Vosel, A., dan Levelut, A.M., 1992,

Liquid Crystals, 11, 93. [8] Weinelt, F. dan Schneider, H.J.,1991,

J. Org. Chem., 56, 5527

Page 11: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 14 ISBN: 979363174-0

5535 [9] Jumina, Sarjono, R.E., Paramita, B.W.,

Siswanta, D., Santosa, S.J.,

Anwar, C., Sastrohamidjojo, H., Ohto, K., dan Oshima, T., 2007, J.

Chin. Chem. Soc., 54, 5, 1167-1178.

[10] Utomo, S.B., Jumina, Utami, M.D., 2013, Pengembangan Adsorben

Makrosiklik Molekul Berbasis 2-

furanaldehida, Proseeding Seminar

Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia

V (SNKPK V), P.Kimia PMIPA FKIP

UNS, Surakarta, 6 April 2013 [11] Kejal, P.J., Jigar, R.P., Vijay, B.P.,dan

Mitesh, H.P., 2008, Acta Chim.

Slov., 55, 302-307

[12] Sardjono, R.E., Jumina, Sastrohamidjojo, H., Santosa, S.J.,

Anwar, C., Siswanta, D., Ohto, K., dan Oshima, T., 2004, Fungsionalisasi Ligan

C-metil Kaliks[4]resorsinarena oleh

Gugus Asetat dan Oxazina, Prosiding Seminar Nasional

Kimia XV, 9 Oktober 2004,

Yogyakarta, 172-181 [13] Utomo, S.B., Jumina, Wahyuningsih,

T.D., 2006, Sintesis

Senyawa 25,26,27-Tribenzoiloksi-28-Hidroksikaliks[4]arena Berbahan

Dasar 4-t- Butilfenol Sebagai ”Host”

Polimer Makrosiklis, Seminar Klaster

Riset Universitas Gadjah Mada,

Yogyakarta, 28 Nopember 2006,

268-285 [14] Utomo, S.B., Jumina, Wahyuningsih,

T.D., 2007, Synthesis of 25-

allyloxy26,27,28trihydroxycalix[4]aren

e from 25,26,27,28 tetrahydroxycalix[4]arene Using

K2CO3 as the Catalyst, Proseeding

Seminar Nasional Kimia dan

Pendidikan Kimia, Jurdik Kimia

FMIPA UNY, Yogyakarta, 17

Nopember 2007

[15] Utomo, S.B., Jumina, Dwi Siswanta,

and Mustofa, 2012, Indo. J.

Chem.,12 1, 49-56 [16] McMahon, G., O’Malley, S., Nolan,

K., dan Diamond, D., 2003, Arkivoc,

VII,23-31 [17] Baur, M., Frank, M., Schatz, J., dan

Schildbach, F., 2001,

Tetrahedron,57, 6985-6991 [18] Yonetake, K. dan Takahashi, T., 2006,

Sci. Technol. Adv. Mater., 7, 332–336

[19] Sonoda, M., Nishida, M., Ishii, D., dan

Yoshida, I., 1999, Anal. Sci.,

15, 1207-1213

[20] Ohto, K., Yokomoto, T., Higuchi, H., Oshima, T., Inoue, K., dan

Jumina,2004, Ars Separatria Acta, 3, 62-71

[21] Jain, V.K., Pillai, S.G., dan Kanaiya,

P.H., 2006, J. Braz. Chem. Soc.,

17, 7, 1316-1322 [22] Utomo, S.B., Jumina, dan Ohto, K.,

2008, The pH Influence on the

Adsorption of Pb(II) and Cr(III) by Polypropyllcalix[4]arene, Proceeding

of International Conference on

Chemical Sciences, Held in

Surakarta by Department of

Chemistry PMIPA UNS and Kyushu

University Japan, September 2008, 124-133.

[23] Ramadani, Siswanta, D., dan Jumina,

2006, Sains dan Sibernatika, 19, 2, 243-256

[24] Hashem, H. dan Jira, T.H., 2005, ,

Pharmazie, 60, 3, 186-192

Page 12: REKAYASA MOLEKUL MAKROSIKLIS UNTUK APLIKASI …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · MAKALAH UTAMA Rekayasa Molekul ... dan molekul-molekul netral, sebagai katalisator,

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia VI 15 ISBN: 979363174-0

[25] Henge-Napoli, M.H., Archimbaud, M., Ansoborlo, E., Metivier, H., dan

Gourmelon, P., 1995, Int. J. Radiat.

Biol., 68, 4, 389-393

[26] Yang, W. dan Villiers, M.M., 2005, AAPS J., 7, 1, 241248

[27] Nikolin, B., Imamovic, B., Medanhodzic-Vuk, S., dan Sober,

M.,2004, Bosn. J. Basic Med. Sci.,

4, 2,5-9.