SINTESIS ONE-POT DAN UJI TOKSISITAS SENYAWA PIRAZOLIN 3-(4-BROMOFENIL)-5-(4-METOKSIFENIL)-1-FENIL-4,5-DIHIDRO-

PIRAZOL

Septia Dwi Pinandita1, Adel Zamri2

1Mahasiswa Program S1 Kimia FMIPA Universitas Riau 2Dosen Jurusan Kimia FMIPA Universitas Riau

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya, Pekanbaru, 28293, Indonesia

septia.dwi@student.unri.ac.id

ABSTRACT

Pyrazoline is a 5-membered ring heterocyclic compound which consist of three carbon atoms and two nitrogen atoms in adjacent position. These compounds have diverse biological activities such as antibacterial, antifungal, anticancer, antiinflamatory, antidepressant, and antioxidants due to the N-N bond on the pyrazoline ring. This research was conducted to synthesize 3-(4-bromophenyl)-5-(4-methoxyphenyl)-1-phenyl-4,5-dihydro-pyrazole (PF-4Br-4OMe). Pyrazoline compound (PF-4Br-4OMe) was synthesized using a one-pot three component reaction of 4-methoxybenzaldehyde, 4-bromoacetophenon, and phenylhydrazine using a strong base catalyst of sodium hydroxide (NaOH) by microwave irradiation method. The purity of the compound was investigated by using TLC test, melting point and HPLC analysis. Pyrazoline compound were characterized using UV, FTIR, NMR and HRMS spectroscopy. The result showed that the pyrazoline compound resulting in a yield of 76,76%. Pyrazoline compound was screened through toxicity test using Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) method, and the result showed that pyrazoline compound (PF-4Br-4OMe) was not toxic with LC50 was 733,57 µg/mL. Keywords : Brine Shrimp Lethality Test (BSLT), microwave, one-pot, pyrazoline

ABSTRAK

Senyawa pirazolin merupakan senyawa heterosiklik lingkar lima yang terdiri dari tiga atom karbon dan dua atom nitrogen dalam posisi yang berdekatan. Senyawa ini memiliki aktivitas biologis yang beragam seperti antibakteri, antijamur, antikanker, antiinflamasi, antideperesi dan antioksidan karena adanya ikatan N-N pada cincin pirazolin. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis senyawa pirazolin 3-(4-bromofenil)-5-(4-metoksifenil)-1-fenil-4,5-dihidro-pirazol (PF-4Br-4OMe). Senyawa pirazolin PF-4Br-4OMe disintesis menggunakan reaksi one-pot tiga komponen antara 4-metoksibenzaldehid, 4-kloroasetofenon dan fenil hidrazin menggunakan katalis basa kuat natrium hidroksida (NaOH) dengan metode iradiasi gelombang mikro. Uji kemurnian senyawa dilakukan dengan uji KLT, titik leleh dan HPLC. Senyawa pirazolin dikarakterisasi menggunakan spektroskopi UV, FTIR, NMR dan HRMS. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa senyawa pirazolin PF-4Br-4OMe yang disintesis menghasilkan rendemen sebesar 76,76%. Senyawa pirazolin hasil sintesis diuji aktivitas biologisnya dengan uji toksisitas melalui metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT). Hasil uji toksisitas menunjukkan senyawa pirazolin PF-4Br-4OMe tidak memiliki sifat toksik dengan nilai LC50 yaitu 716,14 µg/mL.

Kata kunci : Brine Shrimp Lethality Test (BSLT), gelombang mikro, pirazolin, one-pot

1

PENDAHULUAN Pirazolin merupakan senyawa organik heterosiklik cincin lima yang mengandung dua atom nitrogen yang saling berdekatan dengan satu ikatan rangkap endosiklik (Rahman & Siddiqui, 2010). Pirazolin memilki peran penting dalam berbagai sintesis senyawa heterosiklik lainnya dan telah digunakan secara intensif sebagai farmakofor dalam mendesain obat-obatan dan juga digunakan sebagai senyawa intermediet dalam sintesis senyawa organik (Jaishree et al., 2010). Adanya atom nitrogen pada cincin senyawa pirazolin menjadikan senyawa ini memiliki bioaktivitas yang beragam (Azizur dan Anees, 2010). Berdasarkan penelitian sebelumnya, diketahui bahwa pirazolin memiliki beragam bioaktivitas seperti antitumor (Bashir et al., 2011), antioksidan (Kumar et al., 2013), antituberkular (Ahmad et al., 2016), antimikroba (Ashok et al., 2014) dan antikanker (Karabacak et al., 2015). Ikatan N-N pada cincin pirazolin membuat senyawa ini memiliki aktivitas biologi yang beragam. Senyawa yang mengandung ikatan ini sangat jarang ditemukan di alam karena ikatan tersebut sangat sulit dibentuk oleh organisme hidup (Ahmad et al., 2016). Penelitian ini menjadi menarik karena adanya modifikasi pada senyawa pirazolin yaitu dengan adanya substituent bromo pada keton dan metoksi pada aldehid yang diketahui bahwa adanya gugus halogen dan metoksi menunjukkan aktivitas biologis yang signifikan dan juga dapat meningkatkan aktivitas biologis (Sharma et al., 2014). Senyawa pirazolin disintesis menggunakan tahapan reaksi one-pot dan metode iradiasi gelombang mikro. Senyawa pirazolin hasil sintesis selanjutnya akan diuji sifat toksisitasnya dengan menggunakan metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT).

METODE PENELITIAN a. Alat dan bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah neraca analitik, satu set alat destilasi, Microwave (Samsung ME109F), ultrasonik (Ney), chamber, lampu UV (Camag 254 dan 366 nm), pompa vakum, corong Buchner, pipet mikro, alat penentu titik leleh Fisher Johns (SMP 11-Stuart), spektrofotometer UV-Vis (Genesys 10S UV-VIS v4.002 2L9N175013), IR (FTIR Shimadzu, IR Prestige-21), HPLC (UFLC Prominance-Shimadzu LC solution, detector UV SPD 20AD), spektrometri NMR (Agilent 500 MHz dengan system konsol DD2), spektrometri massa (Water LCT premier XE mode positif).

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah 4-metoksibenzaldehid (Sigma Aldrich), 4-bromoasetofenon (Merck), fenilhidrazin (Merck), natrium hidroksida (NaOH) (Merck), dimetil sulfoksida (DMSO) (Merck), etanol absolut (Merck), metanol, n-heksana, etilasetat, akua DM dan pelat Kromatografi Lapis Tipis (KLT) GF254 (Merck).

b. Sintesis senyawa pirazolin (PF-

4Br-4OMe Senyawa 4-metoksibenzaldehid (3 mmol), 4-bromoasetofenon (3 mmol), fenilhidrazin (6 mmol) dan larutan NaOH 3 N (10 mL) dilarutkan dengan pelarut etanol absolut (30 mL) di dalam Erlenmeyer. Campuran ini diiradiasi gelombang mikro dengan daya 180 W. Kontrol reaksi dilakukan setiap 30 detik dengan menggunakan KLT. Campuran hasil reaksi didiamkan selama 24 jam di dalam lemari pendingin untuk memaksimalkan pengendapan. Endapan yang terbentuk disaring menggunakan pompa vakum dan corong Buchner, lalu dicuci dengan akua DM, n-heksana dan metanol dingin lalu dikeringkan pada suhu ruang. Padatan pirazolin yang tidak murni direkristalisasi dengan pelarut yang sesuai.

2

Selanjutnya, padatan hasil sintesis diuji kemurniannya melalui uji KLT, pengukuran titik leleh dan analisis HPLC. c. Karakterisasi senyawa

Senyawa hasil sintesis yang telah murni selanjutnya dikarakterisasi strukturnya melalui analisis spektroskopi UV, FTIR yang dilakukan di Jurusan Kimia FMIPA Universitas Riau. Analisis spektroskopi NMR dilakukan di Institut Teknologi Bandung, dan analisis spektroskopi Massa dilakukan di Universitas Padjajaran.

d. Uji toksisitas

Sebanyak 50 mg sampel PF-4Br-4OMe dilarutkan dengan etilasetat sebanyak 5 mL (larutan induk, konsentrasi 1000 µg/mL). Konsentrasi sampel yang diuji yaitu 1000 µg/mL, 100 µg/mL dan 10 µg/mL yang didapatkan melalui pengenceran bertingkat. Vial 5 mL yang sudah dikalibrasi disiapkan untuk masing-masing konsentrasi. Sampel dipipet ke dalam masing-masing vial sebanyak 0,5 mL, lalu pelarut diuapkan hingga mongering. Ke dalam vial ditambahkan masing-masing 50 µL DMSO dan sedikit air laut. Sebanyak 10 ekor larva udang Artemia Salina Leach dimasukkan ke dalam vial dan ditambah air laut hingga batas kalibrasi. Dengan menghitung jumlah larva yang masih hidup dalam selang waktu 24 jam, maka didapatkan jumlah larva yang mati sehingga dapat diukur tingkat toksisitas dari persen kematian larva yaitu selisih antara jumlah larva yang dimasukkan dengan jumlah larva yang masih hidup. Pengujian toksisitas ini dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan dengan perlakuan sama untuk masing-masing konsentrasi. Data yang diperoleh dianalisis untuk menentukan nilai LC50 dengan metode kurva menggunakan tabel analisis probit.

HASIL DAN PEMBAHASAN Senyawa pirazolin PF-4Br-4OMe

didapatkan melalui reaksi one-pot tiga komponen antara 4-bromoasetofenon, 4-metoksibenzaldehid dan fenilhidrazin menggunakan katalis NaOH 3N dan pelarut etanol absolut dengan metode iradiasi gelombang mikro daya 180 W seperti terlihat pada Gambar 1. Metode ini dipilih karena merupakan metode yang nonkonvensional, dimana teknik ini menggunakan suhu yang tinggi, kontrol energi yang baik, waktu sintesis yang cepat dan hasil yang bagus (Ahmed at al., 2011). Pemilihan daya dilakukan berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Zamri et al., (2016), dimana pada penelitiannya dengan daya sebesar 180 watt menghasilkan rendemen tertinggi yaitu 65,68%. Senyawa pirazolin yang disintesis didapatkan dengan rendemen sebesar 76,76%. Hasil karakterisasi menunjukkan pada spectrum UV terdapat serapan maksimum pada panjang gelombang 210, 245 dan 365 nm. Serapan pada panjang gelombang 210 nm menunjukkan transisi elektronik π→π* dari cincin fenil yang terikat pada atom N dari cincin pirazolin, serapan pada panjang gelombang 245 nm menunjukkan transisi elektronik π→π* dari cincin fenil yang tersubstitusi p-metoksi dan serapan pada panjang gelombang 365 nm menunjukkan transisi elektronik π→π* dari cincin fenil yang tersubstitusi p-bromo.

Spektrum FTIR menunjukkan terdapat serapan pada bilangan gelombang (cm-1) 3010 (C-H Aromatik), 2956 (C-H Alifatik), 1610 (C=N), 1381 (C-N), 1288 (C-O) dan 528 (C-Br). Spectrum 1H-NMR menunjukkan jumlah proton yang sesuai dengan jumlah proton dari struktur yang diharapkan. Selain itu muncul puncak yang khas dengan sistem ABX dari cincin pirazolin yaitu proton Ha, Hb dan Hx. Proton Ha muncul pada δ 3,09 dengan signal dpublet of doublets. Proton ini memiliki kopling geminal dengan proton Hb dan kopling vicinal dengan proton Hx (Jab = 17,0 Hz dan Jax = 7,3 Hz). Proton Hb

3

muncul pada δ 3,79 dengan signal multiplets karena adanya tumpang tindih antara signal proton Hb dan signal proton dari metoksi (-OCH3). Proton Ha dan Hb berada pada atom karbon yang sama, tetapi memiliki pergeseran kimia yang berbeda. Proton Ha berada di daerah upfield dibandingkan Hb karena proton Ha lebih terlindungi (shielding) dibandingkan Hb (deshilding). Hal ini dikarenakan, proton Ha memiliki posisi ekuitorial sedangkan proton Hb memiliki posisi aksial pada cincin pirazolin, sehingga secara ruang interaksi proton Hb dengan dua atom nitrogen pada cincin pirazolin lebih besar. Proton Hx muncul pada δ 5,26 dengan signal doublet of doublets. Proton ini memiliki kopling vicinal dengan proton Ha dan Hb (Jxb = 12,3 Hz dan Jxa = 7,2 Hz). Proton Hx berada didaerah downfield dibandingkan Ha dan Hx karena interaksinya yang lebih besar terhadap ikatan N-N yang hanya bejarak 2 ikatan.

Spectrum HRMS dari senyawa pirazolin PF-4Br-4OMe menunjukan puncak ion molekul teramati sebagai [M+H]+ dengan m/z 407,0727 dengan kelimpahan 100%. Dari spectrum UV, FTIR, NMR dan HRMS maka disimpulkan struktur dari senyawa pirazolin PF-4Br-4OMe hasil sintesis sesuai dengan struktur yang diharapkan.

Senyawa pirazolin hasil sintesis diuji toksisitasnya dengan menggunakan metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT). Metode ini dipilih karena menurut Meyer et al., (1982) metode ini memiliki keuntungan yaitu murah, cepat, mudah dalam pengerjaannya dan hasilnya dapat dipercaya. Selain itu, metode BSLT dapat digunakan sebagai uji pendahuluan untuk senyawa-senyawa yang berpotensi sebagai antikanker. Suatu senyawa sintesis dikatakan memiliki sifat toksik adalah apabila memiliki nilai LC50 ≤200 µg/mL. Hasil uji BSLT senyawa piraolin PF-4Br-4OMe menunjukkan senyawa piralzolin tidak bersifat toksik dengan nilai LC50 sebesar 733,57 µg/mL. Hal ini dikarenakan pola resonansi dari cincin

fenil yang tersubstitusi bromo pada senyawa PF-4Br-4OMe tidak mencapai ke ikatan N-N pada cincin pirazolin sehingga kerapatan elektron pada ikatan tersebut tidak terlalu besar. Selain itu, dengan adanya cincin fenil yang terikat pada atom N memberikan halangan sterik yang besar untuk situs aktif berikatan dengan reseptor yang menyebabkan sifat toksisitas dari senyawa ini menurun.

UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Laboratorium Kimia Organik Sintesis, Laboratorium Kimia Organik Bahan Alam dan Laboratorium HPLC FMIPA Universitas Riau. DAFTAR PUSTAKA Ahmad, A., Husain, A., Khan, S.A.,

Mujeeb, & M., Bhandari, A. 2016. Synthesis, antimicrobial and antitubercular activities of some novel pirazoline derivative. Journal of Saudi Chemical Society. 20: 577–584.

Ahmed, M.R., Sastry, V.G., Bano, N., Ravichandra, S. & Raghavendra, M. 2011. Synthesis and cytotoxic, antioxidant activities of new chalcone derivatives. Rasayan Journal Chem. 2: 289-294.

Ashok, D., Ganesh, A., Ravi, S., Lakshmi, B. V., & Ramesh, B. 2014. One-pot multicomponent synthesis of 3’,5-Diaryl-1’-phenyl-3,4-dihydro-1’H,2H-3,4-bypyrazoles and their antimicrobial activity. Russian Journal of General Chemistry. 84(11): 2248-2256.

Azizur, R. & Anees, A.S. 2010. Pyrazoline derivatives: a worthy insight into the recent advances and potential pharmacological activities. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Drug Research. 2(3): 165-175.

4

Bashir, R., Ovais, S., Yaseen, S., Hamid, H., Alam, M. S., Samim, M., Singh, S. & Javed, K., 2011. Synthesis of some new 1,3,5-trisubstituted pyrazolines bearing benzene sulfonamide as anticancer and anti-inflamantory agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letteres. 21: 4301-4305.

Jaishree, D. M., Manoja, S. C., Balsere, N. G., dan Rajput, P. R. 2010. Synthesis and study of chlorosubstituted 4-aroyl and 4-alkoyl-pyrazolines, pyrazoles and their effect on some flowering plants. Indian Journal of Chemistry. 49: 505-555.

Karabacak, M., Altintop, M. D., Ciftci, H. I., Koga, R., Otsuka, M., Fujita, M. & Ozdemir, A. 2015. Synthesis and evaluation of new pyrazoline derivatives as potential anticancer agents. Molecules. 20:19066-19084.

Kumar, N., Bhatnagar, A., & Dudhe, R. 2013. Synthesis of 3-(4-dyhidro-1-phenyl-5-substituedphenyl-1H-pyrazol-3-il)-2H-cromen-2-one Derivatives and Evaluation of Their Anticancer Activity. Arabian Journal Of Chemistry. 1-10.

Meyer, B.N., Ferrigni, N.R., Putman, J.E., Jacobsen, L.B., Nichols, D.E., & McLaughiin, J.L. 1982. Brine shrimp: A convencient general bioassay for active plants consistuent. Journal of Plant Medical. 45: 31-34.

Rahman, M.A & Siddiqui, A.A. 2010. Pyrazoline derivatives: A worthy insight into the recent advances and potential pharmacological activities. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Drug Research. 2(3): 165-175.

Sharma, S., Kaur, S., Bansal, T. & Gaba, J. 2014. Review on synthesis of bioactive pyrazoline derivatives.

Chemical Science Transactions. 3(3): 861-875.

Zamri, A., Yuda, H.T., Ikhtiarudin, I. 2016. Pengaruh variasi daya terhadap selektivitas reaksi sintesis analog 2’-hidroksicalkon menggunakan iradiasi gelombang mikro. Molecules. 11(2): 299-307

5