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