Ketika reaksi kimia sederhana membuka peluang bagi pengembangan senyawa bioaktif

Bagi sebagian mahasiswa kimia, istilah Schiff base, FTIR, NMR, DPPH, hingga BSLT mungkin terdengar sangat akrab di ruang kuliah maupun laboratorium. Namun, di balik istilah-istilah tersebut tersimpan sebuah cerita menarik tentang bagaimana molekul sederhana dapat direkayasa menjadi senyawa yang memiliki potensi untuk dikembangkan lebih lanjut di bidang kesehatan. Hal inilah yang dilakukan tim peneliti dari Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Maulana Malik Ibrahim Malang.

Melalui penelitian yang dipublikasikan dalam Journal of Pure and Applied Chemistry Research pada 2024, Ahmad Hanapi, Rachmawati Ningsih, Sri Ani Nafiah, Ainun Nadhiroh, dan Fatin Oktavianti berhasil mensintesis tiga senyawa turunan Schiff base berbahan dasar o-vanillin dan tiga jenis amina primer. Menariknya, proses sintesis tersebut dilakukan dengan metode grinding, sebuah pendekatan yang relatif sederhana dan lebih ramah lingkungan karena tidak bergantung pada penggunaan pelarut organik dalam jumlah besar. Penelitian kemudian dilanjutkan dengan karakterisasi struktur serta pengujian aktivitas antioksidan dan toksisitas senyawa yang dihasilkan.

Secara sederhana, Schiff base merupakan senyawa organik yang terbentuk melalui reaksi antara senyawa karbonil dan amina primer. Dalam penelitian ini, karbonil yang digunakan adalah o-vanillin, sedangkan amina primernya terdiri atas anilin, p-toluidin, dan p-anisidin. Ketiga pasangan reaksi tersebut menghasilkan senyawa 1a, 1b, dan 1c.

Yang menarik, proses sintesis tidak membutuhkan prosedur yang rumit. Bahan-bahan dengan perbandingan 1:1 digerus selama 20 menit pada suhu ruang, kemudian produk yang diperoleh disimpan dalam desikator hingga mencapai berat konstan. Setelah itu, produk dianalisis menggunakan berbagai instrumen untuk memastikan bahwa senyawa yang diharapkan benar-benar terbentuk.

Pendekatan seperti ini menjadi menarik dalam perspektif kimia hijau (green chemistry). Jika metode sintesis konvensional sering membutuhkan pelarut organik dan waktu reaksi yang relatif panjang, metode grinding menawarkan pendekatan yang lebih sederhana dan lebih ramah lingkungan. Bagi mahasiswa FST, penelitian ini sekaligus memberikan gambaran bahwa inovasi kimia tidak selalu harus dimulai dari peralatan atau prosedur yang sangat kompleks. Bahkan, optimasi cara mencampurkan dan mereaksikan bahan dapat menjadi bagian penting dari pengembangan metode sintesis yang lebih efisien.

Tiga senyawa, tiga karakteristik

Dari proses sintesis tersebut diperoleh tiga senyawa dengan karakteristik fisik yang berbeda. Senyawa 1a menghasilkan rendemen 94,80 persen dengan titik leleh 75–77 °C. Senyawa 1b memiliki rendemen paling tinggi, yaitu 98,33 persen, dengan titik leleh 95–97 °C. Sementara itu, senyawa 1c menghasilkan rendemen 99,04 persen dengan titik leleh sekitar 83,67–85,67 °C.

Perbedaan tersebut menunjukkan bahwa perubahan kecil pada struktur molekul dapat memberikan karakteristik fisik yang berbeda. Dalam penelitian ini, perbedaan struktur berasal dari substituen pada amina yang digunakan dalam proses sintesis. Namun, warna dan titik leleh saja belum cukup untuk memastikan identitas suatu senyawa. Para peneliti kemudian menggunakan serangkaian teknik spektroskopi.

Untuk memastikan keberhasilan sintesis, produk dianalisis menggunakan FTIR, GC-MS, ¹H-NMR, dan ¹³C-NMR. Masing-masing teknik memberikan informasi yang berbeda tentang molekul. FTIR digunakan untuk melihat keberadaan gugus fungsi. Salah satu petunjuk paling penting adalah munculnya pita serapan khas gugus imina C=N pada sekitar 1614–1617 cm⁻¹ pada ketiga produk. Pada saat yang sama, karakteristik gugus dari bahan awal yang diharapkan bereaksi tidak lagi muncul seperti pada pereaksi awal.

GC-MS kemudian memberikan informasi mengenai massa molekul dan kemurnian produk. Ketiga senyawa menunjukkan satu puncak dengan area 100 persen. Nilai m/z masing-masing adalah 227 untuk 1a, 241 untuk 1b, dan 257 untuk 1c, sesuai dengan massa molekul senyawa yang diharapkan. Sementara itu, analisis NMR memberikan informasi yang lebih mendalam mengenai lingkungan atom hidrogen dan karbon dalam molekul. Pada spektrum ¹H-NMR, ketiga senyawa menunjukkan sinyal khas proton –HC=N– pada kisaran 8,16–8,61 ppm. Pada ¹³C-NMR, karbon pada gugus imina juga teridentifikasi pada kisaran sekitar 159–163 ppm.

Bagi mahasiswa yang sedang belajar spektroskopi, hasil ini memperlihatkan bagaimana berbagai instrumen dapat saling melengkapi. Satu instrumen mungkin hanya memberikan satu bagian informasi, tetapi jika seluruh data digabungkan, struktur molekul dapat diidentifikasi dengan lebih meyakinkan.

Apakah senyawa ini bisa menjadi antioksidan?

Setelah struktur senyawa dipastikan, pertanyaan berikutnya adalah: apa yang bisa dilakukan oleh senyawa tersebut? Peneliti kemudian menguji aktivitas antioksidan menggunakan metode DPPH. Metode ini memanfaatkan perubahan warna larutan DPPH dari ungu menuju warna yang lebih pucat atau kuning ketika radikal tersebut bereaksi dengan senyawa yang memiliki aktivitas penangkap radikal. Hasilnya cukup menarik. Aktivitas antioksidan meningkat seiring bertambahnya konsentrasi sampel. Dari ketiga senyawa yang diuji, 1c menunjukkan aktivitas paling tinggi, disusul 1b dan 1a.

Hal tersebut terlihat dari nilai EC50. Semakin kecil nilai EC50, semakin kuat kemampuan suatu senyawa dalam meredam radikal DPPH. Senyawa 1a memiliki EC50 sebesar 196,4 ppm, 1b sebesar 167,4 ppm, dan 1c sebesar 106,2 ppm. Sebagai pembanding, BHT memiliki EC50 10,88 ppm dan vitamin C 3,585 ppm.

Dengan demikian, ketiga Schiff base yang dihasilkan memang menunjukkan aktivitas antioksidan, tetapi masih tergolong lemah dibandingkan pembanding BHT dan vitamin C.

Temuan ini justru menarik secara ilmiah. Hasil penelitian tidak selalu harus menunjukkan bahwa suatu senyawa “sangat kuat” untuk menjadi penting. Data mengenai aktivitas yang masih lemah dapat menjadi dasar bagi penelitian lanjutan, misalnya dengan melakukan modifikasi struktur atau menguji kombinasi substituen lain.

Selain aktivitas antioksidan, penelitian ini juga melihat potensi biologis senyawa melalui Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) menggunakan larva Artemia salina. Hasilnya cukup mencolok. Ketiga Schiff base menunjukkan nilai LC50 antara 9,99 hingga 22,29 ppm. Senyawa 1a memiliki LC50 sebesar 9,9914 ppm, 1b sebesar 17,3822 ppm, sedangkan 1c sebesar 22,2899 ppm. Sementara itu, o-vanillin dan bahan pereaksi yang digunakan tidak menunjukkan mortalitas pada konsentrasi pengujian.

Dalam klasifikasi yang digunakan penelitian, senyawa dengan LC50 kurang dari 30 ppm termasuk kategori sangat toksik. Peneliti mengaitkan sifat toksik tersebut dengan adanya perluasan sistem konjugasi, gugus imina, dan dua cincin aromatik yang terdapat dalam struktur Schiff base. Di sinilah muncul sebuah kemungkinan yang menarik: apakah sifat toksik tersebut dapat diarahkan menjadi aktivitas antikanker?

Penelitian ini menyimpulkan bahwa ketiga senyawa berpotensi sebagai kandidat senyawa antikanker berdasarkan hasil skrining toksisitas. Namun, penting untuk dipahami bahwa uji BSLT bukanlah bukti bahwa senyawa tersebut telah terbukti sebagai obat antikanker pada manusia. Hasil ini lebih tepat dipandang sebagai indikasi awal yang dapat menjadi pintu menuju penelitian lebih lanjut.

Dari laboratorium kampus menuju riset kesehatan

Penelitian Hanapi dan tim memperlihatkan sebuah alur riset yang sangat relevan bagi dunia akademik: sintesis → karakterisasi → pengujian aktivitas → interpretasi → peluang penelitian lanjutan. Tiga senyawa berhasil disintesis dengan rendemen tinggi, bahkan seluruh produk dilaporkan memiliki kemurnian 100 persen berdasarkan hasil GC-MS. Dari sisi antioksidan, aktivitas yang diperoleh masih relatif lemah, dengan EC50 106,2–196,4 ppm. Namun, dari sisi toksisitas, ketiganya menunjukkan aktivitas yang kuat berdasarkan parameter BSLT.

Bagi civitas akademika FST UIN Malang, penelitian ini dapat menjadi contoh bahwa riset kimia memiliki ruang yang luas untuk bersinggungan dengan berbagai bidang lain. Kimia organik bertemu dengan kimia analitik melalui karakterisasi spektroskopi, kemudian berlanjut ke kajian bioaktivitas dan potensi pengembangan di bidang kesehatan.

Lebih jauh, pendekatan grinding yang digunakan juga menunjukkan pentingnya mempertimbangkan aspek keberlanjutan dalam penelitian. Efisiensi reaksi dan penggunaan bahan yang lebih ramah lingkungan menjadi bagian dari tantangan ilmu kimia modern.

Bukan akhir, tetapi awal dari penelitian berikutnya

Salah satu pesan penting dari penelitian ini adalah bahwa sebuah hasil laboratorium tidak berhenti pada angka EC50 atau LC50. Justru, angka-angka tersebut dapat melahirkan pertanyaan baru. Mengapa senyawa 1c memiliki aktivitas antioksidan lebih baik dibandingkan 1a dan 1b? Bagaimana pengaruh perubahan substituen terhadap aktivitas biologis? Apakah modifikasi struktur tertentu dapat meningkatkan aktivitas antioksidan sekaligus mempertahankan atau mengarahkan toksisitasnya? Dan yang tidak kalah penting, bagaimana aktivitas senyawa-senyawa tersebut jika diuji menggunakan model biologis yang lebih spesifik? Pertanyaan-pertanyaan tersebut menjadi peluang bagi penelitian lanjutan.

Pada akhirnya, perjalanan tiga molekul Schiff base dari reaksi sederhana o-vanillin dengan amina primer memberikan satu pelajaran menarik: di laboratorium kimia, perubahan kecil pada struktur molekul dapat menghasilkan perubahan besar pada sifat suatu senyawa. Dan dari sanalah ilmu pengetahuan berkembang—bukan hanya dari jawaban, tetapi juga dari pertanyaan-pertanyaan baru yang muncul setelah sebuah eksperimen selesai.

资料来源 Hanapi, A., Ningsih, R., Nafiah, S. A., Nadhiroh, A., & Oktavianti, F. (2024). Syntheses, Characterization, Antioxidant Activity, and Toxicity Evaluation of Schiff Base Derivates from O-Vanillin. J. Pure App. Chem. Res., 13(1), 1–10.