PEMODELAN MOLEKUL HEKSAMETIL PROPILEN AMIN OKSIM (HMPAO) SEBAGAI LIGAN PEMBENTUK

RADIOFARMAKA SENYAWA KOMPLEKS 99mTc-HMPAO UNTUK PENCITRA OTAK

HAITAMISYAH

-

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2010 M / 1431 H

PEMODELAN MOLEKUL HEKSAMETIL PROPILEN AMIN

OKSIM (HMPAO) SEBAGAI LIGAN PEMBENTUK

RADIOFARMAKA SENYAWA KOMPLEKS 99mTc-HMPAO

UNTUK PENCITRA OTAK

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh :

HAITAMISYAH

102096026536

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2010 M / 1431 H

PEMODELAN MOLEKUL HEKSAMETIL PROPILEN AMIN

OKSIM (HMPAO) SEBAGAI LIGAN PEMBENTUK

RADIOFARMAKA SENYAWA KOMPLEKS 99mTc-HMPAO

UNTUK PENCITRA OTAK

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains Dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh

HAITAMISYAH NIM.102096026536

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Abdul Mutalib, M.Sc. Dr. Thamzil Las NIP. 330 000 576 NIP.19490516 197703 1 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Kimia

Sri Yadial Chalid, M.Si. NIP.19680313 200312 2 001

PENGESAHAN UJIAN

Skripsi yang berjudul “Pemodelan Molekul Heksametil Propilen Amin Oksim

(HMPAO) sebagai Ligan Pembentuk Radiofarmaka Senyawa Kompleks 99mTc-HMPAO untuk Pencitra Otak ” yang ditulis oleh Haitamisyah NIM

102096026536 telah diuji dan dinyatakan LULUS dalam sidang Munaqosyah

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta pada hari Kamis, tanggal 17 Juni 2010. Skripsi ini telah diterima sebagai

salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi

Kimia.

Menyetujui,

Penguji I Penguji II Dr. Mirzan T. Razzak, M.Eng,APU Nurhasni, M.Si NIP. 330 001 086 NIP.19740618 200501 2 005

Pembimbing I Pembimbing II - Dr. Abdul Mutalib, M.Sc Dr. Thamzil Las NIP. 330 000 576 NIP. 19490516 197703 1 001

Mengetahui,

Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi Kimia

Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Sri Yadial Chalid, M.Si NIP. 19680117 200112 1 001 NIP. 19680313 200312 2 001

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH

HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI

SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU

LEMBAGA MANAPUN

Jakarta, Juni 2010

Haitamisyah 102096026536

-

ABSTRAK

HAITAMISYAH, PEMODELAN MOLEKUL HEKSAMETIL PROPILEN AMIN OKSIM (HMPAO) SEBAGAI LIGAN PEMBENTUK RADIOFARMAKA SENYAWA KOMPLEKS 99mTc-HMPAO UNTUK PENCITRA OTAK. Di bawah bimbingan Dr. Abdul Mutalib, M.Sc. dan Dr. Thamzil Las. Struktur 3 (tiga) dimensi dan urutan kestabilan isomer dari senyawa isomer HMPAO telah ditentukan dengan menggunakan metode komputasi mekanika molekul. Tahap awal dalam pemodelan ialah merancang struktur molekul 2 (dua) dimensi dengan paket program Chem Draw versi 4.5. Hasil pemodelan struktur dua dimensi ini sebagai masukan dalam penentuan stuktur tiga dimensi melalui proses minimisasi energi terhadap molekul tersebut dengan mekanika molekul menggunakan medan gaya MM2 yang terdapat dalam paket program Chem3D versi. 4.5. Hasil perhitungan minimisasi energi menunjukan energi sterik total isomer d-HMPAO 37, 9692 kkal/mol, isomer l-HMPAO 38, 9449 kkal/mol dan isomer m-HMPAO 39,2076 kkal/mol. Dari data energi sterik ini dapat dinyatakan urutan kestabilan d-HMPAO lebih stabil dari l-HMPAO dan m-HMPAO. Perhitungan kelimpahan isomer HMPAO dari data energi sterik tersebut menunjukan bahwa persentase d-HMPAO, l-HMPAO dan m-HMPAO masing-masing adalah 33,35%, 33% dan 32,65%. kata kunci: mekanika molekul, komputasi, Chem3D, isomer, energi sterik.

ABSTRACT HAITAMISYAH, MODELLING OF HEKSAMETHYL PROPYLENE AMINE OXIME (HMPAO) MOLECULAR COMPOUND AS RADIOPHARMATEUTICAL BUILDING LIGAND OF 99mTc-HMPAO COMPLEX FOR CEREBRAL IMAGING. Survised by Dr. Abdul Mutalib, M,Sc and Dr. Thamzil Las. The three dimension structure and stability series for isomer HMPAO’s have been studied using the computational molecular mechanics method. In the first step of modeling was to used the 2D structure paket program Chem Draw version 4.5. It was minimized this modelling result of 2D as include for determination 3D structure through minimization energy process with molecular mechanics using force-field MM2 in program Chem3D version 4.5. The result shown that minimization of energy indicated as the structure energy steric total of isomer d-HMPAO was 37.9692 kcall/mol, isomer l-HMPAO 38. 9449 kcall/mol and isomer m-HMPAO 39.2076 kcall/mol. From this data energy steric it was concluded stability periodic of d-HMPAO more stable than that of l-HMPAO and m-HMPAO. The calculation of isomer abundance HMPAO from data steric energy shown the percentage of d-HMPAO, l-HMPAO and m-HMPAO were as 33.35%, 33%, and 32.65% respectively. keyword: molecular mechanics, computation, Chem3D, isomers, steric energy.

v

KATA PENGANTAR

Bismillahirohmanirrohim,

Assalaamu’alaikum wr.wb.

Maha suci Tuhanku yang telah menciptakan akal kepada manusia.

Sembah dan sujud hamba kepada-Nya. Sungguh luar biasa ciptaan-Nya, akal

dapat menentukan mana yang baik dan buruk. Tanpanya manusia akan kehilangan

makna yang terdalam.

Salawat dan salam hamba selalu haturkan pada junjungan Nabi

Muhammad, sebagai nabi yang membawa perubahan dan transformasi radikal

dalam sejarah jaman umat manusia. Ajarannya tidak akan pernah padam dalam

setiap perdebatan ilmiah di ruang-ruang akademis, dan rakyat jelata sekalipun.

Ajarannya telah mengerutkan akal manusia untuk terus berfikir dan berobsesi

menuju perubahan-perubahan yang revolusioner, sehingga tetap dinamik

mengkreasi karya-karya kontemporer.

Skripsi ini disusun berdasarkan data dan hasil pengamatan yang penyusun

dapatkan di lokasi penelitian, Pusat Radiasi dan Radioisotop Badan Tenaga Nuklir

Nasional (PRR BATAN), Serpong. Penelitian ini dilakukan mulai Juli-Desember

2008 dengan judul ”Pemodelan Molekul Heksametil Propilen Amin Oksim

(HMPAO) sebagai Ligan Pembentuk Radiofarmaka Senyawa Kompleks

99mTc-HMPAO untuk Pencitra Otak”.

vi

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih

kepada semua pihak yang turut berpartisipasi dan memberikan bantuannya

sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Ucapan tersebut terutama kepada:

1. Bapak Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis, selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi.

2. Ibu Sri Yadial Chalid, M.Si., selaku Ketua Prodi Kimia.

3. Bapak Dr. Abdul Mutalib, M.Sc, selaku Kepala PRR BATAN, dan

sebagai Pembimbing I yang telah memberikan izin kepada penulis untuk

melakukan penelitian di PRR BATAN, serta membimbing penulis dengan

penuh kesabaran dan telah banyak meluangkan waktu, pikiran dan saran-

saran yang sangat berharga dalam menyelesaikan penelitian dan

penyusunan sekripsi ini.

4. Bapak Dr. Thamzil Las, selaku Pembimbing II yang telah banyak

meluangkan waktu untuk memberikan masukan-masukan yang sangat

berarti dan memberikan dukungan penuh kepada penulis.

5. Salam ta’dzim penulis kepada Ayahanda Ahmad Syadeli bin H. Jamani

dan Ibunda Khuriyah binti H. Halimi, selaku kedua orang tua yang selalu

mendidik penulis semenjak buaian hingga menemukan “dirinya” sebagai

manusia. Buaian dan kasih sayang yang telah diberikannya sungguh tak

akan pernah terbalas oleh penulis.

6. Bapak Dr. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU Ibu Ana Muawanah M.Si dan

Para Guru serta Dosen yang telah memberikan ilmu dan pengetahuan,

semoga ilmu yang telah diajarkan berkah dan menjadi pelita dalam

vii

kehidupan dunia dan akhirat penulis.

7. Bapak Jambiha selaku kepala perpustakaan Fakultas Sains dan Teknologi.

8. Saudara-saudara penulis; A. Fansuri, Najahah, Hamdisyah, Roihah, A.

Dachlawi, Imam Cahyadi, Sri Ismahati yang senantiasa memberikan

dorongan moril dan materiil. (semoga ini bisa menjadi awal dari semua

harapan).

9. Pada keponakanku Fitri Fauziah, Aziz, Ita Luthfianty Hesty, Vera Hanifah

(Hannan), Dwi, M. Zayyidan F, Zaki yang selalu menghibur penulis

dengan kelucuan dan keluguan. Semoga menjadi anak yang shaleh.

10. Pada Ibu Maiyesni, M.Si. dan Titis Sekar Humani, S.Si. yang telah

meluangkan waktu untuk berdiskusi dan banyak memberikan masukan

dalam penulisan serta penyediaan literatur dalam penelitian ini. Semoga

Allah membalas dengan yang lebih baik segala amal baik kalian.

11. Teman-teman diskusi di se-antero Ciputat: Shalahuddin dan keluarga,

Ihsana Ramadlon, Dzikri Aziz, Irman Mukhtar M, teman-teman Bed

Company, teman-teman KomCab dan teman-teman kos Pak Usman (yours

make my world so colour full).

12. Kepada teman-teman seperjuangan, Anas, Heni, Yuli, Zayyanti DH (alm),

Rudi, Amsiri, Adi, Subhan, Syarifah, Aisyah, Zulfa dan teman-teman di

Program Studi Kimia yang tak bisa disebut satu persatu dan penulis juga

mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah memberikan

bantuan dan kerja sama, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Dengan rasa kerendahan hati dan kerdilnya ilmu yang penulis miliki,

viii

semoga tumpahan tinta ini dapat menjadi sebuah biji zarrah dari luasnya ladang

ilmu pengetahuan semoga penulisan skripsi ini dapat bermanfaat bagi penelitian

selanjutnya.

Tidak penulis ingkari, bahwa skripsi ini masih sangat jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, demi kemajuan di masa depan, penulis sangat

mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca.

Sekiranya cukup sekian yang dapat penulis sampaikan. Atas segala

dukungannya saya ucapkan terima kasih.

Wassalaamu’alaikum wr. wb.

Jakarta, 18 Juni 2010

Penyusun

ix

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ....................................................................................... v

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 4

1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4

1.4 Hipotesis Penelitian. ...................................................................................... 5

1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 6

2.1. Radiofarmaka .............................................................................................. 6

2.2. Ligan Heksametil Propilen Amin Oksim (HMPAO) .................................. 8

2.3. Kompleks Teknesium-99m Heksametil Propilen Amin Oksim (99mTc-HMPAO) ........................................................................................ 11

2.4. Kimia Komputasi ........................................................................................ 13

2.5. Mekanika Molekul (MM) ........................................................................... 14

2.5.1. Energi Uluran (Stretching Energy) ................................................. 16

2.5.2. Energi Tekukan (Bending Energy) ................................................. 18

2.5.3. Energi Putar (Torsion Energy) ........................................................ 19

2.5.4. Energi van der Waals ...................................................................... 21

x

2.5.5. Energi Elektrostatik ......................................................................... 22

2.6. Mekanika Kuantum ...................................................................................... 24

2.6.1. Metode Ab Initio .............................................................................. 25

2.6.2. Metode Semiempiris ........................................................................ 27

2.7. Paket Program Chem3D Pro Versi 4.5 ........................................................ 29

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................. 30

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................................... 30

3.2. Alat dan Bahan ............................................................................................ 30

3.2.1. Peralatan ......................................................................................... 30

3.2.1.1. Perangkat Keras yang Digunakan ................................................. 30

3.2.1.2. Perangkat Lunak yang Digunakan ................................................ 31

3.2.2. Bahan yang Digunakan .................................................................. 31

3.3. Medan Gaya MM2 (Allinger) ..................................................................... 32

3.4. Penyiapan Struktur Tiga Dimensi Isomer m, d dan l-HMPAO .................. 33

3.5. Evaluasi Energi Sterik Hasil Minimisasi Energi ......................................... 34

3.6. Perhitungan Persentase Isomer HMPAO .................................................... 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 35

4.1. Struktur Isomer m dan d,l-HMPAO ............................................................. 35

4.2. Panjang Ikatan Optimum Isomer HMPAO Hasil Minimisasi...................... 36

4.3. Sudut Ikatan Optimum Isomer HMPAO Hasil Minimisasi. ........................ 37

4.4. Sudut Torsi Isomer HMPAO Hasil Minimisasi. .......................................... 39

4.5. Energi Sterik Total Isomer HMPAO Hasil Perhitungan Mekanika Molekuler (MM). ............................................................................................................ 40

4.6. Perhitungan Persentase Isomer .................................................................... 41

xi

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 42

5.1. Kesimpulan .................................................................................................. 42

5.2. Saran ............................................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 43

LAMPIRAN ....................................................................................................... 45

xii

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1. Struktur PnAO............................................................................ 9

Gambar 2. Reaksi Sintesis HMPAO............................................................ 9

Gambar 3. Bentuk isomer d-HMPAO.......................................................... 10

Gambar 4. Bentuk Isomer l-HMPAO.......................................................... 10

Gambar 5. Bentuk Isomer m-HMPAO........................................................ 10

Gambar 6. Struktur Kompleks 99mTc-HMPAO............................................ 12

Gambar 7. Rentangan Ikatan Antar Dua Atom............................................ 17

Gambar 8. Kurva Energi Rentangan Terhadap Jarak................................... 17

Gambar 9. Energi sebagai Fungsi Sudut Ikatan........................................... 18

Gambar 10. Kurva Harmonis Energi sebagai Fungsi Sudut Ikatan.............. 18

Gambar 11. Efek k Terhadap Kurva Energi sebagai Fungsi Sudut Ikatan... 19

Gambar 12. Sudut Torsi dan Persamaan Energi Torsi.................................. 20

Gambar 13. Hubungan Energi dan Sudut Torsi Etana.................................. 20

Gambar 14. Variasi A, n, dan Φ Terhadap Persamaan Energi Torsi............ 20

Gambar 16. Interaksi Elektrostatik................................................................ 22

xiii

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1. Bentuk Struktur Senyawa Isomer HMPAO Sebelum Diminimisasi....................................................................................

Tabel 2. Parameter Tetapan Gaya (force-constant) Panjang Ikatan (stretching).......................................................................................

31 32

Tabel 3. Parameter Tetapan Gaya (force-constant) Sudut Ikatan (bending). 33

Tabel 4. Parameter Tetapan Gaya (force-constant) Sudut Torsi (torsional). 33

Tabel 5. Bentuk Struktur Senyawa Isomer HMPAO Sesudah diminimisasi 35

Tabel 6. Panjang Ikatan Optimum Isomer HMPAO..................................... 37

Tabel 7. Sudut Ikatan Optimum Isomer HMPAO......................................... 38

Tabel 8. Sudut Torsi Isomer HMPAO.......................................................... 40

Tabel 9. Energi Sterik (kkal/mol) Isomer HMPAO Hasil Perhitungan Mekanika Molekul.........................................................................

40

Tabel 10. Kelimpahan Konformer dari Senyawa Isomer HMPAO.............. 41

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Hal

Lampiran 1. Daftar Istilah dan Singkatan..................................................... 45

Lampiran 2. Diagram Langkah Kerja........................................................... 46

Lampiran 3. Print Screen Langkah Kerja Chem Draw................................. 47

Lampiran 4. Print Screen Langkah Kerja Chem3D...................................... 48

Lampiran 5. Tabel Nomor Tipe Atom yang ada dalam Parameterisasi..….. 49

Lampiran 6. Tabel Koordinat Kartesian Internal m-HMPAO…………….. 50

Lampiran 7. Tabel Koordinat Kartesian Internal d-HMPAO……………... 52

Lampiran 8. Tabel Koordinat Kartesian Internal l-HMPAO……………… 54

Lampiran 9. Tabel Koordinat Kartesian Isomer HMPAO............................ 56

Lampiran 10. Perhitungan Kelimpahan Konformer...................................... 59

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pesatnya kemajuan teknologi nuklir mempunyai andil cukup besar dalam

menunjang bidang kedokteran nuklir, yaitu dalam diagnosis dan dalam terapi

penyakit infeksi, inflamasi dan kanker. Radiofarmaka yang digunakan dalam

kedokteran dikenal sebagai suatu sediaan yang mengandung radioisotop, serta

memenuhi syarat-syarat Farmakope untuk pemakaian pada manusia sebagaimana

sediaan obat yang lain.

Radiofarmaka merupakan salah satu bidang ilmu yang menunjang dalam

kedokteran nuklir dan akhir-akhir ini mengalami perkembangan yang cukup pesat.

Hal ini terbukti dengan semakin banyaknya isotop radioaktif yang dimanfaatkan

dalam bentuk berbagai jenis.

Penemuan senyawa-senyawa radiofarmaka semacam selenium-75-di-

(piperdinnoetil) selenid, p-iodo-(I-123)-N-isopropilamenfitamin, dan N,N-dimetil-

n’-(2-hidroksi-5-iodo-3-metilbenzenil-1,3-propandiamin telah menarik banyak

minat tentang kemungkinan penggunaan rutin untuk pemeriksaan regional

Cerebral Blood Flow (rCBF). Sifat biologis utama yang harus dipenuhi sediaan

radiofarmaka demikian adalah kemampuan menembus Blood Brain Barrier

(BBB) yang masih utuh serta dapat terdistribusi di dalam otak secara proporsional

dengan aliran darah. Tetapi tidak satupun senyawa-senyawa ini yang dapat

digunakan secara rutin karena selenium-75 dan talium-201 mempunyai

2

karakteristik fisis yang kurang baik, sedangkan I-123 harganya mahal. Kemajuan

dalam ilmu kedokteran nuklir tersebut telah menimbulkan keinginan banyak

peneliti untuk menyediakan radiofarmaka untuk rCBF dengan menggunakan

radioisotop teknesium-99m (99mTc).

Radioisotop 99mTc sudah tersedia di Indonesia, namun senyawa ligan yang

diperlukan untuk maksud tersebut belum banyak tersedia. 99mTc merupakan suatu

sediaan radiofarmaka yang dapat digunakan sebagai penyidik otak yang telah

mengalami kerusakan terutama kerusakan BBB. Namun mempunyai beberapa

kelemahan yaitu tidak dapat menembus sawar darah, jadi hanya terakumulasi di

luar sawar darah-otak, sehingga interpretasi dan diagnosanya terbatas.

Atas dasar kelemahan tersebut, maka dikembangkan radiofarmaka

kompleks 99mTc yang memiliki lipofilitas yang tinggi sehingga mampu menembus

BBB. Salah satu ligan pembentuk senyawa kompleks tersebut adalah Heksametil

Propilen Amin Oksim (HMPAO). HMPAO ditandai dengan 99mTc untuk

membentuk kompleks teknesium-99 Heksametil Propilen Amin Oksim (99mTc-

HMPAO) yang dapat berdifusi ke dalam jaringan otak dengan menembus sawar

darah-otak. 99mTc-HMPAO merupakan sediaan radiofarmaka yang digunakan

untuk rCBF dengan Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT).

Sebelum ditemukannya senyawa kompleks 99mTc-HMPAO, kelainan seperti

tumor, epilepsi, dan stroke sulit dideteksi.

Menurut Wayan R. S dkk. (1993: 98), sintesis senyawa HMPAO,

menghasilkan isomer meso (m) dekstro (d) dan levo (l) dari struktur HMPAO.

Untuk membedakan isomer m-HMPAO dari d,l-HMPAO dapat ditentukan

3

dengan cara analisis menggunakan Nuclear Magnetic Resonance (NMR) dan

dengan analisis kromatografi cair (HPLC), dilihat dari perbedaan waktu

retensinya.

Melihat manfaat yang besar dari HMPAO untuk perkembangan

kedokteran nuklir, maka perlu dilakukan penelitian mengenai sintesis HMPAO

yang efisien. Karena itu perlu dilakukan evaluasi kimia untuk menguji tingkat

kestabilan dari bentuk-bentuk isomer HMPAO tersebut secara komputasi sebelum

digunakan.

Akhir-akhir ini minat dalam pemakaian metode teoritis atau komputasi

untuk mempelajari struktur dan kestabilan molekul maupun meramalkan

terbentuknya senyawa baru semakin meningkat dan cukup populer dikalangan

peneliti. Perkembangan komputasi yang sangat pesat dimulai pada tahun 1950

telah mengubah diskripsi suatu sistem kimia dengan masuknya unsur baru

diantara eksperimen dan teori yaitu eksperimen komputer (Computer Experiment).

Perkembangan pemodelan molekul dengan metode kimia komputasi

sangat didukung oleh perkembangan teknologi komputer. Peningkatan

kemampuan komputer memberikan dukungan untuk pembuatan perangkat lunak

yang mampu memodelkan senyawa yang tersusun oleh ratusan bahkan ribuan

atom.

Dalam beberapa tahun terakhir metode mekanika molekul telah banyak

dikembangkan untuk perhitungan struktur molekul, baik yang berkaitan dengan

analisis struktur yang tidak teratur maupun untuk peramalan struktur yang belum

diketahui, perhitungan angka banding (rasio) isomer dan konformer, perhitungan

4

selektivitas ion-ion logam dan perhitungan QSAR (Quantitative Structure-Activity

Relationship) senyawa-senyawa kompleks teknesium (Mutalib, 1996). Metode

mekanika molekul merupakan metoda kimia komputasi non-mekanika kuantum

untuk penentuan struktur molekul, energi, dan beberapa sifat molekul, yang pada

pengembangan awalnya digunakan untuk molekul senyawa-senyawa organik dan

saat ini digunakan untuk senyawa-senyawa anorganik.

Mengingat besarnya manfaat yang dapat diperoleh dari metode kimia

komputasi tersebut, penulis mencoba untuk menguji senyawa ligan radiofarmaka

yakni isomer-isomer senyawa HMPAO untuk mengetahui tingkat stabilitas dan

kelimpahan konformer melalui perhitungan-perhitungan teoritis program

mekanika molekul sebagai pengganti trial and error yang membutuhkan waktu,

tenaga dan biaya.

Dalam penelitian ini akan dipelajari kestabilan struktur isomer meso (m),

dekstro (d) dan levo (l) HMPAO dengan metode kimia komputasi mekanika

molekul (MM) menggunakan program Chem3D Pro versi 4.5 serta dihitung

persentase kelimpahan konformernya.

1.2. Perumusan Masalah

Dari tiga isomer molekul HMPAO (meso, dekstro, dan levo) isomer

yang mana yang memiliki kestabilan yang tinggi dan berapa persentase (%)

kelimpahan isomer dari masing-masing isomer tersebut.

5

1.3. Tujuan Penelitian

1. Menggambar bentuk struktur 2 dimensi senyawa isomer meso (m), dekstro

(d) dan levo (l) HMPAO dengan Chem Draw Pro.

2. Merubah struktur molekul 2 dimensi menjadi struktur 3 dimensi dengan

menggunakan paket program Chem3D Pro versi 4.5.

3. Menentukan energi sterik isomer-isomer HMPAO melalui minimisasi

energi dengan perhitungan mekanika molekul, menggunakan paket

program Chem3D Pro versi 4.5.

4. Menentukan urutan kestabilan isomer dan persentase (%) kelimpahan

isomer.

1.4. Hipotesis Penelitian

Tingkat kestabilan isomer HMPAO dapat ditentukan secara teoritis dengan

menghitung jumlah energi sterik terendah dari isomer HMPAO menggunakan

perhitungan mekanika molekul (MM) menggunakan paket program Chem3D Pro

versi 4.5. Dari jumlah energi sterik tersebut dapat ditentukan persentase

kelimpahan konformer isomer HMPAO. Isomer yang memiliki persentase

tertinggi adalah yang paling stabil.

1.5. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan untuk memilih isomer HMPAO

sebagai ligan pembentukan kompleks radiofarmaka 99mTc-HMPAO untuk pencitra

otak.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Radiofarmaka

Radiofarmaka menurut Farmakope Indonesia Edisi III adalah sediaan yang

mengandung satu jenis radionuklida atau lebih, sedangkan Wolf dan Tubis

menyatakan bahwa radiofarmaka sebagai suatu senyawa radioaktif yang

dimasukkan ke dalam tubuh manusia, baik untuk tujuan diagnosis maupun

pengobatan.

Radiofarmaka sangat penting dalam kedokteran nuklir, akhir-akhir ini

mengalami perkembangan yang cukup pesat. Walaupun para ahli banyak

memberikan batasan-batasan yang berbeda mengenai definisi radiofarmaka,

namun pada dasarnya disepakati bahwa radiofarmaka hanyalah berlaku bagi zat-

zat aktif yang akan digunakan atau dimasukkan dalam tubuh manusia baik untuk

tujuan terapi ataupun diagnosis yang memenuhi syarat-syarat sebagai obat.

Pada umumnya radiofarmaka yang digunakan dalam bidang kedokteran

nuklir adalah untuk tujuan diagnosis, sedangkan untuk terapi relatif sedikit.

Radiofarmaka yang digunakan untuk tujuan diagnosis dipakai untuk penyidik

organ, mempelajari metabolisme organ tubuh dan mempelajari fungsi organ

tubuh.

Sediaan radiofarmaka pada dasarnya terdiri atas dua komponen yaitu

radionuklida dan senyawa obat. Sehingga untuk memperoleh suatu nilai klinis

dari radiofarmaka maka kedua unsur penyusun tersebut harus memiliki

7

kemampuan untuk turut serta dalam fungsi fisiologi tubuh, menempati organ

tubuh tertentu, dan pancaran radionuklidanya harus dapat dideteksi.

Syarat biologi utama untuk radiofarmaka diagnosa otak adalah

kemampuan untuk menembus Blood Brain Barrier (BBB) yang utuh dan

menyebar dalam otak secara proporsional dengan aliran darah. Diantaranya adalah

muatan listrik, berat molekul, serta lipofilitas dari senyawa radiofarmaka tersebut.

Teknesium-99 Heksametil Propilen Amin Oksim (99m

Tc-HMPAO) merupakan

senyawa kimia yang dapat masuk ke otak karena lipofilitasnya tinggi dan mampu

melewati sawar darah otak.

Senyawa penyidik ginjal melalui ekskresi tubular berat molekul yang

sesuai adalah 600 Dalton, sedangkan yang melalui glomerulus berat molekul

senyawa bisa sampai 3500 Dalton. Radiofarmaka untuk penyidik hati berat

molekul yang sesuai adalah 400 Dalton dan untuk melewati sawar darah otak pada

penatah otak berat molekul yang sesuai adalah 650 Dalton (Misyetti: 2006).

Selain syarat biologi utama seperti disebutkan diatas, waktu retensi

senyawa radiofarmaka juga berpengaruh. Sekali di dalam otak, distribusi perunut

harus tetap dalam waktu yang cukup untuk pengambilan data. Untuk suatu alat

gamma kamera SPECT diperlukan waktu 20-30 menit (Swasono R, dkk., 1992).

Radioisotop teknesium (Tc) sudah tersedia di Indonesia, namun senyawa

ligan yang diperlukan untuk maksud tersebut perlu disintesis. Kompleks (99m-Tc)

umumnya dibuat untuk keperluan radiofarmaka.

Usaha untuk mengembangkan radiofarmaka selalu dilakukan sesuai

dengan keperluan, baik untuk keperluan diagnosis maupun terapi, dan mempunyai

8

sifat-sifat yang cocok untuk organ tubuh yang menjadi sasaran. Secara umum

dikemukakan bahwa kompleks kation dapat digunakan untuk penyidik jantung,

kompleks anion untuk penyidik ginjal dan kompleks yang netral untuk penyidik

otak.

Dari penelitian tersebut Heksametil Ppropilen Amin Oksim (HMPAO)

adalah yang terbaik dan paling mudah dibuat sebagai ligan dalam penyediaan kit

radiofarmaka karena sifatnya yang netral dan lipofilik, sehingga melalui

mekanisme difusi pasif dapat melalui sawar darah otak.

Menurut Neirinckx, dkk. (1987: 191), senyawa HMPAO merupakan

turunan dari senyawa Propilen Amin Oksim (PnAO). HMPAO mempunyai

beberapa keistimewaan sebagai senyawa pembawa kompleks teknesium (99mTc),

yaitu sifatnya yang netral dan lipofilik, sehingga melalui mekanisme difusi pasif

dapat melalui sawar darah otak.

2.2. Ligan Heksametil Propilen Amin Oksim (HMPAO)

Senyawa kompleks banyak digunakan untuk bermacam-macam keperluan,

seperti penggunaan di bidang industri, analitik, kedokteran dan sebagainya. Oleh

karena itu sifat kompleks disesuaikan dengan sasaran penggunaannya.

Pengertian senyawa kompleks atau koordinasi secara umum adalah

senyawa yang pembentukannya melibatkan pembentukan ikatan kovalen

koordinasi dalam suatu senyawa koordinasi. Dalam konteks yang lebih khusus,

senyawa koordinasi adalah senyawa yang pembentukannya melibatkan

9

pembentukan ikatan kovalen koordinasi antara ion logam atau atom logam dengan

atom non logam.

PnAO adalah senyawa organik yang mengandung nitrogen sebagai atom

donor elektron. Dua molekul amin oksim dapat bergabung dengan dijembatani

oleh gugus alkil, sehingga dapat membentuk ligan tetra dentat. Oleh karena itu

dapat membentuk kompleks dengan beberapa logam.

NH HNMe

Me

Me

Me

Me MeNN

OH OH Gambar 1. Struktur PnAO

HMPAO terdiri dari 3 isomer yaitu meso (m), dekstro (d) dan levo (l).

HMPAO diperoleh dengan reaksi kondensasi 2,3 butanadion monoksim dengan

2,2-dimetil-1,3-propana diamin sehingga dihasilkan bisimina. Kemudian bisimina

yang dihasilkan direduksi dengan natrium borohidrat. Senyawa HMPAO

berbentuk serbuk putih yang mempunyai titik leleh 121–125oC. Dengan reaksi

sebagai berikut:

Gambar 2. Reaksi sintesis HMPAO

10

Gambar 3. Bentuk isomer d-HMPAO

Gambar 4. Bentuk isomer l-HMPAO

Gambar 5. Bentuk isomer m-HMPAO

Pada sintesis HMPAO selalu diperoleh bentuk m, d, dan l-HMPAO yang

merupakan diasteroisomer HMPAO. Karena bentuk d,l-HMPAO mempunyai

bioavailabilitas di otak lebih besar dan lebih lama maka bentuk inilah yang

digunakan.(Doddy UPW: 1993)

11

Analisis terhadap senyawa hasil sintesis dilakukan dengan Kromatografi

Lapis Tipis (KLT), spektrometri Ultra Violet (UV), Kromatografi Kinerja Tinggi

(KCKT/HPLC), Spektrometri Infra Merah (IR), dan Spektrometri RMP.(Doddy

UPW: 1993)

2.3. Kompleks Teknesium-99m Heksametil Propilen Amin Oksim (99mTc-HMPAO)

Menurut D. J Clyde (dalam Effendy, 2007: ), senyawa koordinasi yang

sering juga disebut senyawa kompleks, adalah senyawa yang dibentuk oleh ion

pusat dengan beberapa gugus ion melalui ikatan kovalen koordinasi. Gugus ion

yang terikat pada ion pusat disebut ligan, sedangkan banyaknya ligan yang terikat

pada ion pusat senyawa kompleks disebut bilangan koordinasi.

Ion teknesium (Tc) dapat mengikat berbagai ligan membentuk senyawa

kompleks yang banyak digunakan dalam bidang kedokteran nuklir, walaupun

sampai saat ini tentang aspek kimia teknesium masih jarang diketahui sebab

umumnya penelitian hanya dilakukan sintesis yang sesuai untuk merancang

sediaan radiofarmasi dengan arah spesifik dan karakteristik biologis, sedangkan

tentang penjelasan aspek kimianya hanya merupakan dugaan. Kebanyakan

senyawa kompleks teknesium bersifat stabil dalam keadaan valensi Tc(V) dengan

bentuk ion pusat inti jalur okso [Tc(V)=O]3+ yang diperoleh dari reduksi

parteknetat, TcO4- dengan SnCl2.

Kompleks amin oksim sudah pernah dipelajari oleh beberapa peneliti

terdahulu, diantaranya Murman yang mempelajari kompleks amin oksim dengan

Ni dan Cu; Troutner, Jurisson dan Jem-Mao Lo yang mempelajari sintesis

12

kompleks amin oksim dengan 99mTc dengan teras okso (Tc=O) dari hasil

penelitian diatas dikemukakan bahwa kompleks TcOPn(AO)2 mempunyai

kemampuan untuk berdifusi melewati BBB, bersifat lipofilik dan netral. Tapi

masih memiliki beberapa kelemahan. Beberapa kelemahan tersebut adalah bahwa

kompleks ini tidak stabil, dan mudah terhidrolisis. Senyawa tersebut dapat

bertahan di otak selama 30 detik, dimana dalam waktu tersebut tidak cukup untuk

melakukan diagnosis.

Sifat toksik dari 99mTc-HMPAO telah diteliti oleh tim Amersham (dalam

Doddy UPW, 1993: 17), yang menyatakan bahwa efek biologi 99mTc-HMPAO

pada manusia sama dengan efek biologi yang terjadi pada tikus. Perbedaan sifat

farmakokinetik 99mTc-HMPAO antara tikus dan manusia yaitu pada kecepatan

eliminasi dan prosentase kompleks yang tertimbun pada otak. Perbedaan kadar

kompleks pada otak ini disebabkan cardiac out put manusia lebih besar.

Struktur senyawa kompleks yang terbentuk antara 99mTc dengan HMPAO

adalah sebagai berikut :

MeM e

NH HN Me

H H

MeM e N N

O O

T c

M e O

H

Gambar 6. Struktur kompleks 99mTc-HMPAO

Struktur senyawa kompleks 99mTc-HMPAO mempunyai bilangan

koordinasi 4.

13

2.4. Kimia Komputasi

Kimia komputasi adalah cabang kimia yang mempelajari sifat-sifat

molekul dan perubahannya melalui komputasi atau simulasi. Contoh-contoh sifat-

sifat molekul yang dihitung antara lain struktur (yaitu letak atom-atom

penyusunnya), energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan,

frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap

makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar, bisa mencakup

kajian konformasi molekul dan perubahannya (misal, proses denaturasi protein),

perubahan fasa, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis)

berdasarkan prilaku di tingkat atom dan molekul.

Kimia komputasi mensimulasikan struktur dan reaksi kimia secara

numerik, berdasarkan hukum fisika fundamental secara utuh ataupun parsial.

Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan dengan kimia

komputasi:

1. Memperkirakan kemungkinan suatu senyawa dapat di sintesis dalam

laboratorium

2. Melakukan simulasi mekanisme reaksi dan menjelaskan hasil

pengamatan pada reaksi di laboratorium

3. Memahami sifat dan perubahan pada sistem mikroskopis melalui

simulasi yang berdasarkan hukum-hukum interaksi yang ada dalam

sistem.

Kimia komputasi mampu memberikan informasi mengenai molekul-

molekul dan reaksi-reaksi, yang tidak mungkin dapat diperoleh melalui

14

eksperimen, sehingga dapat berfungsi baik sebagai metode utama maupun metode

pendukung yang dapat menghasilkan informasi esensial dalam suatu penelitian.

Kimia komputasi secara umum dapat dibagi dalam dua metode-metode

mekanika molekul dan mekanika kuantum.

2.5. Mekanika Molekul (MM)

Metode-metode teoritis atau komputasi secara umum dapat

dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu, pembentukan model dan metode

yang bergantung pada fungsi energi. Salah satu cara untuk mempelajari sruktur

molekul dan meramalkan terbentuknya senyawa-senyawa baru adalah dengan

menggunakan metode mekanika molekul (MM). Mekanika molekul adalah suatu

metode kimia komputasi untuk mempelajari struktur molekul dengan anggapan

bahwa molekul merupakan kumpulan atom-atom yang satu sama lain ditata

sedemikian rupa oleh berbagai gaya. Gaya-gaya ini dinyatakan dalam bentuk

fungsi energi potensial yang menjelaskan gambaran struktur, seperti panjang

ikatan, sudut ikatan, dan interaksi ruang (steric).

Formulasi perhitungan energi potensial dalam metode mekanika molekul

(MM) dari suatu molekul diawali dengan menganggap bahwa molekul merupakan

kumpulan atom yang tertata rapih sehingga membentuk geometri yang paling

sederhana dengan sterik yang paling rendah. Konfigurasi kesetimbangan

digambarkan sebagai suatu minimum di dalam fungsi energi potensial molekuler

yang menyatakan interaksi antara semua pasangan atom di dalam molekul. Titik

nol fungsi potensial akan sesuai dengan suatu tatanan dimana tiap-tiap ikatan

15

kimia, sudut valensi, pembengkokan atau putaran ikatan mempunyai suatu harga

ideal yang hanya ditentukan oleh elektron. Pergeseran dari harga kesetimbangan

atau ideal ke harga yang diamati akan menimbulkan suatu sterik. Energi sterik

potensial akibat pergeseran atau deformasi untuk suatu molekul dengan n atom

koordinat 3n, Xi, dapat ditulis dalam suatu deret Taylor sebagai berikut (Purwadi

K P, 1994):

( ) ( ) ( ) ...3n

1kj,i,61

3n

1i

3n

1i21

pot32 +∆∆∆+∆∆+∆+= ∑∑ ∑

=∂∂∂

∂

= =∂∂

∂∂∂

kjio

xxxU

jioxxU

ioxU

o xxxxxxUEkjijii (1)

Sebagai pendekatan pertama (Hooke’s law approximation), suku pertama

persamaan (1), Uo, diberi harga nol dan turunan pertama dari suku kedua akan

berharga nol sesuai dengan potensial minimum suatu molekul yang memiliki

geometri pada energi minimum. Sedangkan suku-suku yang lebih tinggi dari

pangkat dua dapat diabaikan (pendekatan harmonis) bila pergeseran (∆Xi,

∆Xj,..dst.) dari koordinat kesetimbangan, Xo, cukup kecil. Jika turunan kedua dari

suku ketiga digantikan dengan tetapan, Xo, dan selanjutnya disebut tetapan gaya,

maka persamaan menjadi:

∑=

∆∆=n

jijiijpot xxkE

3

1,21

(2)

Semua tetapan gaya, Kij, membentuk matriks K. Karena molekul

merupakan sistem himpunan atom-atom yang berisolasi dalam suatu cara yang

saling bergantung satu sama lainnya, maka diagonalisasi matriks K akan

memberikan nilai-diri (eigen value) sistem yang menyatakan kontribusi energi

16

dari tiap-tiap bentuk gerak vibrasi. Jika semua bentuk gerak, yaitu vibrasi, rotasi,

sudut ikatan dilibatkan, maka hasilnya merupakan energi sterik molekul.

Energi total molekul atau strain energy sama dengan jumlah fungsi-fungsi

energi potensial yang berasal dari deformasi panjang ikatan (streching), Estrech,

deformasi sudut ikatan (bending), Ebend, deformasi panjang-sudut ikatan

(streching-bending), Estrech-bend, deformasi sudut torsi (torsion), Etorsion, interaksi

nonbonding, Enb, dan interaksi elektrostatik, Eel. Interaksi nonbonding merupakan

interaksi Van der Waals yang terdiri dari Enon 1,4 VDW dan E1,4 VDW. Sedangkan

interaksi elektrostatik terdiri dari interaksi antara muatan dengan dipol dan antara

dipol dengan dipol. Karena molekul merupakan sistem himpunan atom-atom yang

berisolasi dalam suatu cara yang saling bergantung satu sama lainnya.

elVDWtorbstot EEEEEE ++++= (3)

Etot = Energi potensial total (kkal/mol)

ES = Energi uluran (Energi Streching (Å))

Eb = Energi tekuan (Energy Bending (o))

Etor = Energi torsi (Energy Torsion (o))

EVDW = Energi van der Waals

Eel = Energi Elektrostatik (Coloumb)

2.5.1. Energi Uluran (Stretching Energy)

Persamaan energi uluran didasarkan atas hukum Hooke. Parameter kb

mengontrol kemiringan jari pegas ikatan, sementara ro adalah panjang ikatan

17

dalam kesetimbangan. Persamaan ini memperkirakan energi yang berikatan

dengan vibrasi di sekitar panjang ikatan kesetimbangan.

( )2

2 oBonds

b rrkEs −= ∑ (4)

Gambar 7. Rentangan ikatan antar dua atom

Gambar 8. Kurva energi rentangan terhadap jarak

Dari Gambar 8 terlihat bahwa energi minimum tercapai pada kondisi r

optimum. Namun pada kenyataannya, keadaan energi minimum natural tidak

berada pada keadaan energi minimum yang sebenarnya. Ini terjadi pada molekul

dengan lebih dari dua atom (poliatom). Misalnya satu molekul terdiri dari A-B-C

yang membentuk sudut. Terdapat dua r natural, masing-masing untuk A-B dan B-

C, namun dengan adanya interaksi A-C, maka akan mempengaruhi medan gaya

A-B dan A-C, sehingga mempengaruhi energi uluran molekul keseluruhannya.

18

2.5.2. Energi Tekukan (Bending Energy)

Persamaan energi tekukan juga didasarkan pada hukum Hooke. Parameter

kθ mengontrol kemiringan pegas sudut, sementara θo menunjukan sudut

kesetimbangan. Persamaan ini mengestimasikan energi yang berkaitan dengan

vibrasi di sekitar sudut ikat keseimbangan (equilibrium bond angle).

( )2

2 oAngle

okEbend θθ −= ∑

(5)

Gambar 9. Energi sebagai fungsi sudut ikatan

Parameter untuk tekukan sudut ditandai untuk setiap ikatan tiga atom

berdasarkan tipe mereka, misalnya C-C-C, C-O-C, C-C-H. Efek dari parameter kb

dan kθ adalah untuk memperlebar atau menajamkan kemiringan parabola.

Semakin besar nilai k, semakin banyak energi yang diperlukan untuk

mendeformasi sebuah sudut (atau ikatan) dari nilai naturalnya. Kurva potensial

yang dangkal dicapai untuk nilai k di antara 0,0 dan 1,0. potensial Hooke

ditunjukan pada Gambar 10 dan 11.

19

Gambar 10. Kurva harmonis energi sebagai fungsi sudut ikatan

Dari Gambar 10 dapat dijelaskan, bahwa keadaan energi minimum

tercapai pada kondisi θ optimum yang paling stabil dalam suatu molekul.

Gambar 11. Efek k terhadap kurva energi sebagai fungsi sudut ikatan

Dari Gambar 11 dijelaskan bahwa semakin besar tetapan k, maka semakin

besar pula energi yang diperlukan untuk melakukan tekukan sudut. Tetapan k

secara fisik dapat diartikan kelenturan suatu molekul dalam melakukan tekukan

sudut, maka semakin besar nilai k, molekul semakin rigid.

2.5.3. Energi Putar (Torsion Energy)

Sudut torsi merupakan sudut yang dibentuk oleh dua buah bidang yang

saling berhubungan. Persamaan energi torsi juga didasarkan pada hukum Hooke.

Parameter τ merupakan sudut torsi, A merupakan amplitudo atau ketinggian dari

fungsi, n adalah multiplisiti atau jumlah maksimal dari fungsi, dan Φ adalah faktor

fasa yang ditentukan oleh ke arah mana sudut torsi bergeser melalui harga

minimumnya.

( )[ ]∑ Φ−+= τnAEtor cos1 (6)

20

Gambar 12. Sudut torsi dan persamaan energi torsi

Energi torsi dimodelkan dengan fungsi periodik sederhana, seperti

ditunjukan pada Gambar 13.

Gambar 13. Hubungan energi dan sudut torsi etana

Dari Gambar 13, memperlihatkan, bahwa energi terendah tercapai pada

keadaan sudut torsi 180o atau aksial. Sementara energi maksimum berada pada

keadaan sudut torsi 0o atau gausche.

Bentuk parameter untuk rotasi torsi ditandai dengan 4 atom berikatan

seperti C-C-C-C, C-O-C-N, H-C-C-H. Energi potensial torsi dengan tiga

kombinasi A, n dan Φ ditunjukan dalam plot Gambar 14.

Gambar 15. Variasi A, n, dan Φ terhadap persamaan enegi torsi

21

Dari Gambar 15, dijelaskan parameter A mengontrol amplitudo kurva, parameter

n mengontrol periodisitasnya, Φ adalah fasa dan τ adalah sudut torsi. Parameter-

parameter tersebut ditentukan dari fitting kurva. Perlu diingat lagi bahwa n

merefleksikan tipe simetri dalam sudut dihedral. Misalnya energi ikatan CH3-CH3

akan berulang setiap 120o. Secara konvensi konformasi cis dari suatu sudut

dihedral dapat dianggap sama dengan sudut torsi nol. Parameter π dapat

digunakan untuk menyelaraskan potensial torsi ke keadaan rotamerik awal

molekul yang energinya sedang dikomputasi.

2.5.4. Energi van der Waals (Evdw)

Interaksi van der Waals didasarkan pada prinsip variasi persamaan-

persamaan. Perbandingan dengan hukum gas ideal menunjukkan dua modifikasi

yang timbul dari gaya di antara molekul, yang bertolakan pada jarak dekat dan

bertarikan pada jarak jauh. Persamaan potensial Lennard-Jones telah digunakan

dalam formulasi MM. Secara umum bagian tarik-menarik dari kurva pangkat 6-12

adalah sangat tajam untuk menerangkan interaksi antara atom-atom dalam

molekul organik yang mempunyai rentang jarak yang sangat besar. Lifson (dalam

Duyeh S: 1996) dan kelompok kerjanya menunjukan bahwa untuk senyawa

organik pangkat 9 dan 10 memberikan hasil baik dari pada pangkat 12. Pangkat

12 dalam perhitungan protein bukan keakuratannya, tetapi perhitungan

komputasinya sangat cepat dari bentuk pangkat 6.

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

612

2rr

rr

E ooVDW (7)

22

Teori yang lebih baik dalam menerangkan penolakan antara awan

elektron, diungkapkan oleh potensial Bukingham dengan mengganti pangkat 12

ke dalam bentuk eksponensial. Dalam MM3 persamaan energi van der Waals

(vdw) diungkapkan persamaan sebagai berikut:

( )⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

− vrr

VVDW r

rE12

56

.exp109,225,2θ (8)

Parameter θ untuk menentukan kedalaman sumur potensial, rv adalah

jumlah jari-jari van der Waals dari atom-atom yang berinteraksi.

2.5.5. Energi Elektrostatik (Eel)

Untuk molekul-molekul besar dengan beberapa ikatan polar perhitungan

energi elektrostatik dengan menggunakan hukum coloumb.

ij

jiel Dr

qqE

πε4= (9)

qiqj adalah muatan atom, D adalah konstanta dielektrik efektif dari pelarut, dan r

adalah jarak ikatan. Hasil energi elektrostatik yang diperoleh dari persamaan

tersebut sesuai dengan hasil yang didapat dengan cara lain dan persamaan ini

sangat efisien untuk digunakan dalam perhitungan molekul-molekul besar.

Gambar 16. Interaksi elektrostatik

23

Selain itu juga bisa terjadi bentuk silang antar energi-energi tersebut diatas.

Diantaranya adalah regangan-regangan, sudut ikatan – sudut ikatan, sudut ikatan -

putaran ikatan. Beberapa peneliti mengusulkan rumusan sebagai berikut.

( )( )[ ]oossss IIIIckE −−=21 (10)

Ess adalah energi regang-regang, c konversi satuan dan kss adalah

konstanta regang-regang.

( ) ( )[ ]( )ooosbsb IIIIkE φφ −−+−= 02236,521 (11)

dimana Esb adalah energi regang tekuk dan ksb adalah konstanta regang

tekuk.

( )( )[ ]ϖ3cos121995,11 +−= otsts IIkxE (12)

dimana Ets adalah energi torsi regang dan kts adalah konstanta torsi regang

( )( )oobbbb kxE φφφφ −−=21043828,0 (13)

dimana Ebb adalah energi tekuk-tekuk dan kbb adalah konstanta tekuk-

tekuk.

( )( )ootbtb kE φφφφ −−=21

(14)

dimana Etb adalah energi torsi tekuk dan ktb adalah konstanta torsi tekuk.

Semua fungsi energi potensial yang saling berinteraksi tersebut, bergabung

dan berkombinasi disekitar molekul membentuk medan gaya. Sekali medan gaya

ini berhasil disusun dan pemilihan harga-harga parameternya (Ks, Kb, Vdw, dll)

dilakukan dengan tepat, maka sebuah geometri dan energi sterik awal dapat

dihitung. Selanjutnya dengan menggunakan metode yang lain geometri tersebut

24

dapat dioptimumkan yang kemudian menghasilkan energi total

minimum.(Purwadi K P: 1994)

2. 6. Mekanika Kuantum

Mekanika kuantum merupakan deskripsi matematika tentang prilaku

elektron dan sifat-sifat atom maupun molekul, namun secara praktis persamaan

mekanika kuantum hanya memiliki penyelesaian secara pasti untuk suatu sistem

elektron.

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan apa yang terjadi di

tingkat mikroskopis, misalnya elektron di dalam atom. Atom biasanya

digambarkan sebagai sebuah sistem, dimana elektron yang bermuatan negatif

bergerak mengelilingi inti yang bermuatan positif.

Dalam mekanika kuantum dinyatakan, bahwa energi dan sifat-sifat lain

dari molekul dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan Schrödinger:

HΨ = EΨ

H merupakan operator Hamiltonian yang menyatakan energi kinetik dan energi

potensial, baik inti maupun atom. Ψ adalah fungsi gelombang yang menyatakan

fungsi posisi elektron dan posisi inti, serta menyatakan bahwa elektron adalah

gelombang yang dapat menggambarkan kemungkinan lokasi elektron secara pasti,

tetapi tidak dapat menentukan secara pasti dimana elektron tersebut berada.

Operator Hamiltonian, H secara umum :

∑∑∑<

+∇

−=ij

jiparticles

ji

Particles

i

i

rqq

miH

2

2

25

2

2

2

2

2

22

iiii zyx ∂

∂+

∂∂

+∂∂

=∇

2∇ adalah operator Laplacian pada partikel i, mi dan qi berturut-turut

adalah massa dan muatan partikel i, serta rij adalah jarak antara partikel-partikel.

Istilah pertama memberikan energi kinetik dengan formulasi gelombang. Istilah

kedua adalah energi yang berkaitan dengan tarikan atau tolakan coulombic.

Formulasi ini merupakan time-independen persamaan Schödinger nonrelativitas.

Pada saat ini Hamiltonian diatas tidak pernah digunakan dan permasalahan

tersebut dapat disederhanakan dengan memisahkan gerakan elektron dan inti.

Inilah yang disebut dengan pendekatan Born Oppenheimer. Hamiltonian untuk

molekul yang intinya diam adalah :

∑∑∑∑∑ +−∇

−=ij

electrons

ji

electrons

j ij

inuclei

i

electrons

i

i

rrZ

H 12 ,

2

Bagian pertama adalah hanya energi kinetik dari elektron, bagian kedua

adalah tarikan elektron pada inti, dan bagian ketiga adalah tolakan antar elektron.

Perhitungan dengan mekanika kuantum dibagi menjadi dua golongan utama, yaitu

metode ab initio dan metode semiempiris.

2.6.1. Metode ab initio

Istilah ab initio berasal dari bahasa latin yang diberikan untuk menandai

perhitungan yang diturunkan secara langsung dari prinsip-prinsip teoritis tanpa

memasukan data eksperimen. Ab initio mengacu pada perhitungan mekanika

kuantum melalui beberapa pendekatan matematis, seperti penggunaan persamaan

yang disederhanakan (Born Oppenheimer approximation) atau pendekatan untuk

26

penyelesaian persamaan differensial. Tipe yang paling terkenal dari metode ab

initio adalah Hartree-Fock (HF) dengan metode pendekatan medan pusat (central

field approximation). Ini berarti tolakan coulombic antar elektron tidak secara

spesifik dimasukkan dalam perhitungan, tetapi efek total interaksi korelasinya

dimasukkan dalam perhitungan sebagai suatu besaran konstanta. Metode ini

merupakan perhitungan variasional, yang berarti bahwa energi pendekatan

terhitung adalah sama atau lebih tinggi daripada energi yang sebenarnya.

Pendekatan medan pusat ini digunakan, sehingga energi yang diperoleh dengan

perhitungan HF selalu lebih tinggi daripada energi eksak dan cenderung pada

harga limit tertentu yang dinamakan HF limit.

Pendekatan kedua dari perhitungan HF adalah fungsi gelombang harus

digambarkan dengan beberapa bentuk fungsi, yang sebenarnya hanya dapat

dihitung secara pasti untuk beberapa sistem yang mengandung satu elektron.

Fungsi yang digunakan sering sekali merupakan kombinasi linier, dari orbital tipe

Slater exp dari orbital tipe Slater exp (∆x) atau orbital tipe Gaussian exp (∆x2),

yang sering disingkat STO dan GTO. Fungsi gelombang tersusun atas kombinasi

liniear dari orbital atom, atau yang lebih sering terjadi adalah merupakan

kombinasi linear dari himpunan fungsi (basic function). Dengan pendekatan ini,

banyak perhitungan HF memberikan hasil energi terhitung lebih besar dari HF

limit. Himpunan basis (basis set) yang digunakan sering dinyatakan dengan

singkatan, seperti STO-3G atau 6-31++G*.

Metode ab initio, tidak seperti metode semiempiris atau metode mekanika

molekul, bukan menggunakan parameter eksperimen dalam komputasinya.

27

Sisi baik dari metoda ab initio adalah metoda ini menghasilkan

perhitungan yang pada umumnya mendekati penyelesaian eksak karena semua

jenis pendekatan yang telah dibuat dapat dianggap cukup kecil secara numerik

relatif terhadap penyelesaian eksaknya. Sisi buruk dari metoda ab initio adalah

mereka merupakan metoda yang “mahal”. Metoda ini memerlukan kapasitas yang

besar pada waktu operasi CPU komputer, memori dan ruang penyimpanan (disk).

Metoda HF memerlukan waktu berbanding lurus dengan N pangkat 4, N adalah

fungsi basis, sehingga perhitungan akan berlipat 16 kali jika fungsi basis yang

digunakan dua kali lebih besar. Dalam prakteknya, penyelesaian yang akurat

sekali hanya akan diperoleh jika molekul mengandung hanya beberapa puluh

elektron. Secara umum, perhitungan ab initio memberikan hasil kualitatif yang

sangat baik dan dapat memberikan kenaikan keakuratan hasil kuantitatif jika

molekul yang dikaji semakin kecil.

2.6.2. Metode Semiempiris

Metode perhitungan semiempiris mekanika kuantum, menyelesaikan

persamaan Schödinger dengan pendekatan-pendekatan tertentu, untuk

menggambarkan sifat-sifat elektronik atom dan molekul. Untuk menyederhanakan

dan mempersingkat persamaan tersebut metode semiempiris membuat beberapa

penyederhanaan, yaitu hanya memperhitungkan elektron valensi, mengabaikan

integral-integral untuk interaksi-interaksi tertentu; menggunakan standar, tanpa

optimasi, fungsi-fungsi basis orbital elektron, dan menggunakan parameter-

parameter yang diturunkan dari hasil eksperimen.

28

Perhitungan semiempiris disusun dengan cara yang sama dengan

perhitungan Hartree-Fock (HF). Beberapa perhitungan, seperti integral elektron

ganda diselesaikan dengan cara pendekatan atau sama sekali dihilangkan. Metode

ini diparameterisasi dengan cara fitting data untuk menghasilkan beberapa

parameter atau angka agar dapat memberikan kesesuaian dengan data eksperimen,

dalam rangka mengkoreksi kesalahan perhitungan akibat penghilangan sebagian

dari perhitungan HF.

Keunggulan dari perhitungan semiempiris adalah mereka lebih cepat

daripada perhitungan ab initio. Kekurangan dari perhitungan semiempiris adalah

hasilnya sangat bergantung pada tersedianya parameter yang sesuai dengan

molekul yang dianalisis. Jika molekul yang dikaji mirip dengan molekul yang ada

dalam data base yang digunakan dalam metoda parameterisasi, hasilnya akan

baik. Jika molekul yang dikaji berbeda secara signifikan dengan molekul yang

digunakan dalam metoda parameterisasi, jawabannya mungkin akan sangat

berbeda dengan data eksperimen. Perhitungan semiempiris telah sangat sukses

dalam menjelaskan masalah di bidang kimia organik yang hanya mengandung

beberapa unsur secara ekstensif dan molekul dengan ukuran yang sedang.

Beberapa metode empiris yang biasa digunakan seperti Huckel, Extended

Huckel, MNDO, AM1, PM3 dan CNDO. Dalam Gaussian terdapat berbagai

program pemodelan dan simulasi molekuler dengan kemampuan melakukan

perhitungan kimia yang rumit seperti AMPAC, MOPAC, HyperChem dan

Spartan.

29

2. 7. Paket Program Chem3D Pro Versi 4.5

Paket Program Chem3D Pro Versi 4.5 merupakan salah satu software

yang digunakan sebagai program kimia komputasi dalam pemodelan dan

perhitungan kimia komputasi. Paket Program Chem3D Pro Versi 4.5 merupakan

suatu perangkat lunak yang terdiri dari ChemDraw Pro untuk memodelkan

molekul dalam bentuk dua dimensi dan Chem3D Pro untuk memodelkan molekul

dalam bentuk tiga dimensinya. Pada paket program Chem3D Pro Versi 4.5

tersedia beberapa paket program komputasi, diantaranya MOPAC dan Gaussian

yang menyediakan paket program untuk metode semiempirik (MM2, Molecular

Dynamic), dan metode mekanika molekul. Pada program Chem3D Pro Versi 4.5

parameter-parameter panjang ikatan, sudut ikatan, perputaran ikatan, ikatan van

Der Waals, dan energi elektrostatik telah tersedia.

30

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Juli 2008 – Desember 2008 di Pusat

Radiasi dan Radioisotop Badan Tenaga Nuklir Nasional (PRR BATAN), Serpong

– Tangerang.

3.2. Alat dan Bahan

3.2.1. Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dikelompokkan

dalam dua bagian besar, yaitu perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak

(software).

3.2.1.1. Perangkat Keras yang Digunakan

Perangkat keras dalam penelitian ini adalah seperangkat PC (Personal

Computer) multimedia dengan spesifikasi sebagai berikut: Hard Disk Samsung

PATA 40 GB 7200 rpm, RAM V-Gen 512 MB, Prosesor AMD Athlon (tm) XP

2600, Monitor Samsung SyncMaster 591s, DVD Combo Samsung, Motherboard

Shuttle AN35N, VGA Asus Radeon 9200 SE.

31

3.2.1.2. Perangkat lunak yang Digunakan

Perangkat lunak yang digunakan yaitu Sistem Operasi Microsoft®

Windows XP® Professional Version 2002 Service Pack 2 dan paket program

Chem Office versi 4.5 yang mengandung paket program ChemDraw versi 4.5

untuk merancang struktur molekul dua dimensi dan paket program Chem3D Pro

versi 4.5 untuk membangun struktur tiga dimensi melalui perhitungan mekanika

molekul dengan menggunakan medan gaya mekanika molekul (MM2).

3.2.2. Bahan yang Digunakan

Model struktur molekul 2 dimensi dan 3 dimensi dari isomer meso (m),

dekstro (d) dan levo (l) heksametil propilen amin oksim (HMPAO). Bentuk

struktur dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel.1. Bentuk struktur molekul isomer HMPAO sebelum diminimisasi

Bentuk struktur dua dimensi isomer HMPAO

m-HMPAO d-HMPAO l-HMPAO

Dari gambar diatas terlihat adanya perbedaan posisi atom (gugus) H dan

metil yang terikat pada atom C(6) dan C(7). Pada isomer m-HMPAO terlihat

32

kedua gugus metil yang terikat pada atom C(6) dan C(7) mendekati bidang. Pada

isomer d-HMPAO terlihat gugus metil yang terikat pada atom C(6) mendekati

bidang dan yang terikat pada C(7) menjauhi bidang. Sedangkan untuk l-HMPAO,

gugus metil yang terikat pada C(6) menjauhi bidang dan yang terikat pada pada

C(7) mendekati bidang.

3.3. Medan Gaya MM2 (Allinger)

Untuk perhitungan mekanika molekul digunakan medan gaya (force-field)

MM2 yang sudah tersedia dalam paket program Chem3D Pro versi 4.5. parameter

medan gaya meliputi tetapan gaya (force-constant) yang berkaitan dengan panjang

ikatan (stretching), sudut ikatan (bending), dan sudut torsi (torsional), serta

panjang ikatan ideal, sudut ikatan ideal, dan sudut putar ideal.

Tabel 2. Parameter tetapan gaya (force-constant) panjang ikatan (stretching)

Ikatan Panjang Ikatan (Å) Tetapan Gaya KS

(kcal/Å2)

CAlkane - NAmine 1.438 5.100

NAmine - CAlkane 1.438 5.100

CAlkane - CAlkane 1.497 4.400

CAlkane - NImine 1.260 11.090

NImine - OAlcohol 0 0

33

Tabel 3. Parameter tetapan gaya (force-constant) sudut ikatan (bending)

Sudut Ikatan Sudut XR2 (rad.o) Tetapan Gaya KB

(kcal/rad2)

CAlkane - CAlkane – NAmine 109.470 0.570

NAmine - CAlkane – CAlkane 110.740 1.045

CAlkane - NImine - OAlkohol 120.000 0.400

Tabel 4. Parameter tetapan gaya (force-constant) sudut torsi (torsional)

Sudut Ikatan V1 (kcal/rad) V2 (kcal/rad) V3 (kcal/rad)

NAmine-CAlkane-CAlkane-CAlkane 0.100 0.400 0.500

CAlkane-CAlkane-NAmine-CAlkane 0.000 0.000 0.000

NImine-CAlkane-CAlkane-NAmine 0.000 0.000 0.000

OAlcohol-NImine-CAlkena-CAlkena 0 0 0

NAmine-CAlkena-CAlkena-NImine 0.000 0.000 0.000

3.4. Penyiapan Struktur Tiga Dimensi Isomer m, d, dan l-HMPAO

Bentuk struktur dua dimensi isomer m, d, dan l-HMPAO disiapkan dengan

menggunakan paket program ChemDraw yang terdapat dalam paket program

Chem3D Pro versi 4.5. Struktur dua dimensi m, d, dan l-HMPAO yang telah

dibuat diubah menjadi bentuk tiga dimensi dengan menggunakan paket program

Chem3D Pro versi 4.5. melalui minimisasi energi dengan perangkat mekanika

molekul (MM) yang terdapat dalam paket program Chem3D Pro versi 4.5.

34

3.5. Evaluasi Energi Sterik Hasil Minimisasi Energi

Hasil minimisasi energi melalui perhitungan mekanika molekul dievaluasi

dengan melihat korelasi komponen-komponen energi sterik, yaitu energi ulur,

energi tekuk, energi ulur-tekuk, energi putar, energi van der Waals, dan energi

elektrostatik terhadap struktur molekul (panjang ikatan, sudut ikatan dan sudut

putar).

3.6. Perhitungan Persentase Isomer HMPAO

Kelimpahan konformer dihitung dengan menggunakan fungsi partisi dari

distribusi Boltzman berikut:

Ni = 100 Total

RTEi

Qe )/(−

(15)

QTotal = ∑ −

i

RTEie )/(

(16)

QTotal = )/( RTEde−

+ )/( RTEle−

+ )/( RTEme−

Dimana R adalah konstanta gas 8,314 J mol-1K-1, e bilangan natural, T

suhu dalam K dan Q adalah jumlah total dari bentuk keseluruhan (isomer) yang

mungkin.

Dari persamaan (15) tersebut dapat diperkirakan persentase keberadaan m

dan d,l-HMPAO.

35

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Struktur Isomer m, d, dan l-HMPAO Hasil Minimisasi

Hasil minimisasi energi dalam bentuk struktur tiga dimensi isomer

HMPAO ditunjukkan di Tabel 5.

Tabel 5. Bentuk struktur senyawa HMPAO sesudah diminimisasi

Bentuk struktur senyawa

Bentuk struktur tiga dimensi Bentuk struktur dua dimensi

m-HMPAO

NN

NN

OHOH

H

HH

H

d-HMPAO

NN

NN

OHOH

H

H

H

H

l-HMPAO

NN

NN

OH

OH

H

HHH

*untuk menyederhanakan tampilan struktur, atom hidrogen dan elektron sunyi tidak ditunjukan dalam gambar

36

Keterangan gambar : : N : O : C

Pada Tabel 5 tersebut terlihat tidak ada perubahan posisi atom pada

masing-masing isomer HMPAO setelah diminimisasi, dimana posisi masing-

masing atom pada setiap isomer masih sama yaitu perbedaan posisi atom (gugus)

H dan metil yang terikat pada atom C(6) dan C(7). Pada isomer m-HMPAO

terlihat kedua gugus metil yang terikat pada atom C(6) dan C(7) mendekati

bidang. Pada isomer d-HMPAO terlihat gugus metil yang terikat pada atom C(6)

mendekati bidang dan yang terikat pada C(7) menjauhi bidang. Sedangkan untuk

l-HMPAO, gugus metil yang terikat pada C(6) menjauhi bidang dan yang terikat

pada pada C(7) mendekati bidang.

4.2. Panjang Ikatan Optimum Isomer HMPAO hasil Minimisasi

Pada Tabel 2 terdapat 3 tipe parameter panjang ikatan yang mewakili jenis

ikatan pada isomer HMPAO, yaitu CAlkane - NAmine, NAmine - CAlkane, CAlkane - CAlkane,

CAlkane - NImine, NImine - OAlcohol yang secara berurutan diberi kode panjang ikatan

1-8, 8-1, 1-2, 2-37, 37-6. Setelah dilakukan minimisasi energi terjadi perubahan

nilai panjang ikatan dari ikatan CAlkane - NAmine, dan NAmine - CAlkane, yaitu 1. 453 Å

untuk semua isomer HMPAO (Tabel 6) nilai ini lebih besar dari nilai panjang

ikatan dalam kesetimbangan yaitu 1.438 Å. Panjang ikatan yang memberikan

energi uluran terendah disebut panjang ikatan optimum atau panjang ikatan

37

natural, yaitu nilai ikatan ketika semua nilai yang lain diset pada keadaan nol.

Parameter tetapan gaya stretching (KS) merupakan pengontrol kemiringan dari

pegas ikatan secara fisik menunjukan kelenturan atau rigidnya suatu ikatan.

Parameter konstanta stretching (KS) adalah pengontrol kemiringan dari pegas

ikatan dan merupakan konstanta gaya yang secara fisik menunjukan kuatnya

ikatan. Semakin besar nilai KS maka semakin besar energi yang dibutuhkan untuk

memutuskan ikatan tersebut.

Tabel 6 memperlihatkan panjang ikatan optimum isomer HMPAO setelah

minimisasi energi.

Tabel 6. Panjang ikatan optimum isomer HMPAO

Isomer

m-HMPAO d-HMPAO l-HMPAO

Ikatan Å Ikatan Å Ikatan Å

CAlkane - NAmine 1,453 CAlkane - NAmine 1,453 CAlkane - NAmine 1,453

NAmine - CAlkane 1,453 NAmine - CAlkane 1,453 NAmine - CAlkane 1,453

CAlkane - CAlkane 1,497 CAlkane - CAlkane 1,497 CAlkane - CAlkane 1,497

CAlkane - NImine 1,260 CAlkane - NImine 1,260 CAlkane - NImine 1,260

NImine - OAlcohol 1,316 NImine - OAlcohol 1,316 NImine - OAlcohol 1,316

Total 6,979 Total 6,979 Total 6,979

4.3. Sudut Ikatan Optimum Isomer HMPAO Hasil Minimisasi

Tabel 7. memperlihatkan nilai sudut ikatan isomer HMPAO setelah

minimisasi energi. Pada Tabel 3 terdapat 3 tipe parameter sudut ikatan yang

38

terjadi pada isomer HMPAO, yaitu CAlkane - CAlkane – NAmine, NAmine - CAlkane –

CAlkane, CAlkane - NImine - OAlkohol, secara berurutan diberi kode sudut ikatan (1-1-8),

(8-1-2), (2-37-6). Dari Tabel 7 terlihat bahwa besar energi sterik dari sudut ikatan

(bending energy) total terendah dimiliki m-HMPAO. Rendahnya nilai energi

sterik m-HMPAO dipengaruhi oleh sudut ikatan atom C(8)-N(11)-O(14) sebesar

119,998o. Dimana nilai tersebut lebih kecil dari nilai yang terdapat pada parameter

konstanta gaya (Tabel 3) yaitu 120o. Parameter konstanta tetapan gaya sudut

ikatan (Bending, KB) merupakan pengontrol kemiringan dari pegas sudut. Efek

dari KB adalah untuk memperlebar atau menajamkan kemiringan parabola.

Semakin besar nilai KB, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk

mendeformasi sebuah sudut dari nilai naturalnya. Tetapan KB secara fisik dapat

diartikan kelenturan suatu molekul dalam melakukan tekukan sudut, sehingga

semakin besar nilai KB, molekul semakin rigid.

Tabel 7. Sudut ikatan optimum isomer HMPAO

Isomer m-HMPAO d-HMPAO l-HMPAO

Ikatan Sudut Ikatan Sudut Ikatan Sudut CAlkane - CAlkane

– NAmine 109,500o

CAlkane - CAlkane

– NAmine 109,502o

CAlkane - CAlkane

– NAmine 109,500o

NAmine - CAlkane

– CAlkane 110,740o

NAmine - CAlkane

– CAlkane 110,740o

NAmine - CAlkane

– CAlkane 110,740o

CAlkane - NImine

- OAlkohol 119,998o

CAlkane - NImine

- OAlkohol 120o

CAlkane - NImine -

OAlkohol 120,00o

39

4.4. Sudut Torsi Isomer HMPAO Hasil Minimisasi

Tabel 8 memperlihatkan nilai sudut torsi optimum isomer HMPAO setelah

minimisasi energi. Energi tosi (torsion energy) adalah energi yang dibutuhkan

oleh dua atom yang terikat dan dihubungkan oleh suatu ikatan. Pada Tabel 4

terdapat 5 tipe parameter sudut ikatan yang terjadi pada isomer HMPAO, yaitu

NAmine-CAlkane-CAlkane-CAlkane, CAlkane-CAlkane-NAmine-CAlkane, NImine-CAlkane-CAlkane-

NAmine, OAlcohol-NImine-CAlkena-CAlkena, NAmine-CAlkena-CAlkena-NImine secara berurutan

diberi kode sudut torsi: (8-1-1-1), (2-1-8-1), (8-1-2-37), (1-2-37-6) dan (37-2-1-8).

Berdasarkan hasil minimisasi (Tabel 8), sudut torsi terendah dimiliki d dan l-

HMPAO. Pada d-HMPAO terdapat pada ikatan NAmine-CAlkane-CAlkane-CAlkane atau

(8-1-1-1) sebesar 59,999o, dan pada ikatan NImine-CAlkane-CAlkane-NAmine atau (8-1-

2-37) sebesar 0,316o. Sedangkan pada l-HMPAO terjadi pada ikatan NImine-

CAlkane-CAlkane-NAmine atau (8-1-2-37) sebesar 0,316o dan pada ikatan NImine-CAlkane-

CAlkane-NAmine atau (37-2-1-8) sebesar 0,000o.

Parameter konstanta V1, V2 dan V3 menentukan hambatan disekitar

ikatan (sebagai contoh pada tipe torsi NAmine-CAlkane-CAlkane-CAlkane, 8-1-1-1 adalah

hambatan yang terjadi disekitar ikatan CAlkane-CAlkane).

40

Tabel 8. Sudut torsi isomer HMPAO

Isomer

m-HMPAO d-HMPAO l-HMPAO

Ikatan Sudut Ikatan Sudut Ikatan Sudut

NAmine-CAlkane-CAlkane-CAlkane

-60,004o NAmine-CAlkane-CAlkane-CAlkane

59,999o NAmine-CAlkane-CAlkane-CAlkane

60,001o

CAlkane-CAlkane-NAmine-CAlkane

-180 o CAlkane-CAlkane-NAmine-CAlkane

180o CAlkane-CAlkane-NAmine-CAlkane

-180o

NImine-CAlkane-CAlkane-NAmine

0,838o NImine-CAlkane-CAlkane-NAmine

0,316o NImine-CAlkane-CAlkane-NAmine

0,316o

OAlcohol-NImine-CAlkena-CAlkena

180o OAlcohol-NImine-CAlkena-CAlkena

-180o OAlcohol-NImine-CAlkena-CAlkena

-180o

NAmine-CAlkena-CAlkena-NImine

0,895o NAmine-CAlkena-CAlkena-NImine

0,316o NAmine-CAlkena-CAlkena-NImine

0,000o

4.5. Energi Sterik Total Isomer HMPAO Hasil Perhitungan Mekanika

Molekul

Tabel 9. Energi sterik (kkal/mol) isomer HMPAO hasil perhitungan mekanika molekul

Senyawa

Energi

Ulur Tekuk Ulur-Tekuk Putar Non

VDW 1,4

VDW Dipol/ Dipol

Total (kkal/ mol)

m-HMPAO 0.9634 3.8768 0.0144 1.0805 21.7902 16.5250 -5.0427 39.2076

d- HMPAO 0.5774 5.1521 0.0095 0.9997 20.3479 16.1852 -5.3026 37.9692

l- HMPAO 0.9695 4.0129 0.0157 0.9489 22.0695 16.3648 -5.4364 38.9449

41

Dari Tabel 9 di atas terlihat bahwa isomer d-HMPAO merupakan isomer

yang paling stabil karena memiliki energi sterik paling rendah dibandingkan

energi sterik dari isomer l dan m-HMPAO. Rendahnya energi sterik d-HMPAO

disebabkan oleh rendahnya energi ulur dan energi ulur-tekuk.

4.6. Perhitungan Persentase Konformer

Hasil perhitungan kelimpahan isomer HMPAO dengan menggunakan

fungsi partisi dari distribusi Boltzman (persamaan 15) ditunjukan di Tabel 10.

Tabel 10. Kelimpahan konformer dari isomer senyawa HMPAO

Senyawa Persen (%) Isomer

m-HMPAO 32,65 d-HMPAO 34,35 l-HMPAO 33

Dari nilai total energi sterik minimum hasil minimisasi dari senyawa

isomer HMPAO didapatkan isomer d-HMPAO yang paling rendah. Makin rendah

energi sterik suatu produk makin stabil senyawa kompleks tersebut, hal ini sesuai

dengan persamaan (16), dimana energi sterik terendah akan memberikan

persentase isomer tertinggi.

42

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian komputasi yang telah dilakukan terhadap isomer

HMPAO melalui perhitungan mekanika molekul (MM) menggunakan program

Chem3D Pro versi 4.5 dapat disimpulkan bahwa:

1. Struktur 3 (tiga) dimensi m-HMPAO, d-HMPAO dan l-HMPAO telah

dapat ditentukan dengan pemodelan molekul dengan menggunakan

metode mekanika molekul (MM) dimana struktur 3 dimensi tersebut

sampai saat ini belum dilakukan penelitian dengan metode difraksi sinar-x.

2. Urutan kestabilan isomer HMPAO adalah d-HMPAO > l-HMPAO > m-

HMPAO.

3. Persentase masing masing isomer HMPAO adalah; d-HMPAO 34,35%, l-

HMPAO 33% dan m-HMPAO 32,65%.

5.2. Saran

Untuk mengetahui sifat fisikokimia setiap isomer tersebut, bilangan

kepolaran, spektra IR, spektrum mNMR dan lain-lain disarankan untuk dipelajari

menggunakan metode perhitungan mekanika kuantum baik semiempiris maupun

ab initio.

43

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, Suminar Setiati.1991. Diktat Kuliah Kimia Organik Fisik. IPB, Bogor

Arsyad, M. Natsir. 2001. Kamus Kimia: Arti dan Penjelasan Ilmiah. PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta

Banerjee, S. Samuel, G. Kothari, K., H D Sarma., M R A Pillai., 1999. On the Shyntesis, Isolation, and Radiochemical Studies for the Preparation of in-house Kits for 99mTc-meso and d,l-HMPAO: a Few Additional Observations. J. Nuc. Med & Bio, vol 26, h.327-338.

B. J. Phillip, L. A Norman. 1992. Molecular Mechanics Art and Sciences. Rev. Comp. Chem. 2.

Burket, Ulrich & N. L. Allinger. 1982. Molecular Mechanics. ACS Monograph 177. Washington DC.

CHEM3D PROTM Version 4.5. 1995. Cambridge Soft Corporation.

China Institute of Atomic Energy. 1988. Synthesis and Purification of d,l-HMPAO. A Training Course Manual.

Clark, Tim. 1985. Handbook of Computational Chemistry. Jhon Willey and Sons New York.

UPW, Doddy. 1993. Sintesis HMPAO Sediaan Radiofarmasi. Skripsi Universitas Padjajaran, Bandung

Effendy. 2006. Teori Baru Kimia Koordinasi Jilid 1. Bayumedia Publishing, Malang-Jawa Timur

Effendy. 2007. Teori VSEPR Kepolaran dan Gaya Antar Molekul. Bayumedia Publishing, Malang-Jawa Timur

http://www.batan.go.id 12 Januari 2007, pk. 13.30 WIB. Muhayatun., Susanto Imam Rahayu., Abdul Mutalib., Prediksi Struktur Geometri dan Kestabilan Senyawa Kompleks Menggunakan Beberapa Metode Perhitungan. 18 hlm.

44

Kasino Putro, Purwadi. 1994. Desain Senyawa Renium Nitrido Propilen Amin Oksim Menggunakan Metode Mekanika molekuler. Risalah Presentasi Ilmiah Hasil Studi Program Magister. BATAN. h.543-562

Maiyesni. 2008. Parameterisasi Medan Gaya Senyawa Kompleks Radiofarmaka Teknesium untuk Paket Program CS Chem3D. Tesis Program Pasca Sarjana Universitas Indonesia, Jakarta

Misyetti. 2006. Kajian Instabilitas Kit Kering Radiofarmaka Bertanda 99m-Tc Ditinjau Dari Aspek Kimia dan Fisika. J. Sains & Teknologi Nuklir Indonesia, vol. 7, h. 65-81

Mutalib, A. 1996. Studi Struktur Senyawa-senyawa Kompleks Teknesium (V) dan Renium (V)-Okso Merkaptoglisinglisinglisin (MAG3) dengan Perhitungan Mekanika Molekul. Hasil Penelitian PPR, vol. 2, h.49-67.

Neirinckx R. D., Canning LR, Piper IM, David P Nowotnik., Roger D Pickett., Richard A Holmes., Wynn A Volkert., Alan M Foster., Peter S Weisner., Janet A Marriott, Sue B Chaplin., 1987. Technetium-99m d,l-HMPAO: a New Radiopharmaceutical for SPECT Imaging of Regional Cerebral Blood Prefussion. J. Nuc. Med, vol 28, h.191-202.

Pranowo, H.D., 2004. Pengantar Kimia Komputasi, Austrian-Indonesian Center for Computational Chemistry (AIC), Jurusan Kimia Fakultas MIPA UGM, Yogyakarta

R. Tamat, Swastono., Siti Darwati., Fitri Yunita., Suhardiyoso S., Sri Bagiawati., Purwoko., Wayan R. S., Adang H Gunawan., Imas Komala., 1992. Sintesis Bahan Baku Sediaan Radiofarmasi Heksametil Propilen Amin Oksim (HMPAO). Hasil Penelitian PPR, Batan

Setiawan, Duyeh. 1996. Senyawa Koordinasi Teknesium (V)-99 Nitrido dengan Ligan N,N1 – 1,2 Etilen Bis-L-Sistein Sietilester. Tesis Program Pasca Sarjana ITB, Bandung

Sitorus, Marham. 2008. Kimia Organik Fisik. Graha Ilmu, Yogyakarta

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 1. ITB, Bandung

Wisnukaton, Kadarisman. 1994. Sintesis dan Studi Kstabilan Zr-Molibdat: Uji Penglepasan 99mTc dari matriks Zr-Mo. Risalah Presentasi Ilmiah Hasil Studi Program Magister. BATAN. h.171-188

45

Lampiran 1. Daftar Istilah dan Singkatan

Single Photon emission

Computed Tomography

(SPECT)

: Merupakan teknik imaging pada kedokteran

nuklir menggunakan sinar-γ.

Medan Gaya (Force-

Field)

: Himpunan parameter dan fungsi matematika pada

program komputasi mekanika molekul.

Ab initio : Pendekatan mekanika kuantum yang melibatkan

semua elektron dalam perhitungannya.

Chem3D : Merupakan paket program pemodelan molekul

untuk PC dan Machintosh. Pada Chem3D tersedia

paket program komputasi, diantaranya MOPAC

yang menyediakan paket program untuk metode

semiempirik (AM1, PM3, MNDO, MNDO/3) dan

metode mekanika molekul (MM2).

Konformasi : Penataan atom-atom dalam ruang secara

berlainan.

Mekanika kuantum : Perhitungan sifat molekul yang berdasarkan

persamaan Schördinger yang memperhitungkan

interaksi antara elektron-elektron dalam molekul.

Mekanika molekul : Metode perhitungan geometri dan energi suatu

molekul yang berdasarkan fungsi-fungsi potensial

empiris yang diambil dari mekanika klasik.

MM2 : Molecular Mechanics 2. perhitungan mekanika

molekul yang menggunakan medan gaya versi

dua pada program MM2.

Semiempiris : Perhitungan orbital molekul yang menggunakan

beberapa pendekatan dan hanya elektron-elektron

valensi.

46

Lampiran 2. Diagram Langkah Kerja

Model Molekul 2 (dua) Dimensi

Model Molekul 3 (tiga) Dimensi

Optimasi Geometri

Chem3D Pro Versi 4.5

Interpretasi Data

Chem Draw Pro versi 4.5

47

Lampiran 3. Print Screen Langkah Kerja Chem Draw

Langkah A Langkah B

Langkah C Langkah D

Langkah E

48

Lampiran 4. Print Screen Langkah Kerja Chem3D

Langkah A Langkah B

Langkah C Langkah D

49

Lampiran 5. Tabel Nomor Tipe Atom yang ada dalam Parameterisasi

Name Symbol VDW Text# Rectification Geometry Double Bound to Type

C Alkane C 1.431 1 H Tetrahedral

N Amine N 1.392 8 H Amine Trigonal Pyramid

N Imine N 1.392 37 H Amine Bent 1

O Alcohol O 1.322 6 H Alcohol Bent C Carbonyl

C Alkena C 1.462 2 H Trigonal Planar 1

50

Lampiran 6. Tabel Kordinat Kartesian Internal m-HMPAO

Atom Bond Atom

Bond Length

Angle Atom(Å)

Angle (o) 2nd Angle Atom

2nd Angle (o) 2nd Angle Type

C(1) C(2) C(1) 1.5230 C(3) C(1) 1.5230 C(2) 109.4694 N(4) C(3) 1.4530 C(1) 109.4998 C(2) 59.9986 DihedralN(5) C(2) 1.4530 C(1) 109.5001 C(3) -59.9990 DihedralC(6) N(5) 1.4530 C(2) 107.6996 C(1) 179.6835 Dihedral C(7) N(4) 1.4530 C(3) 107.6997 C(1) -180.0000 Dihedral C(8) C(6) 1.4970 N(5) 110.7405 C(2) -180.0000 Dihedral C(9) C(7) 1.4970 N(4) 110.7395 C(3) 179.6841 Dihedral C(10) C(8) 1.4970 C(6) 121.3997 N(5) -179.6853 Dihedral N(11) C(8) 1.2600 C(6) 119.2993 C(10) 119.2987 Pro-RN(12) C(9) 1.2600 C(7) 119.3002 N(4) 0.0000 Dihedral C(13) C(9) 1.4970 C(7) 121.3986 N(12) 119.2986 Pro-R O(14) N(11) 1.3160 C(8) 119.9995 C(6) 180.0000 Dihedral O(15) N(12) 1.3160 C(9) 120.0004 C(7) -180.0000 Dihedral C(16) C(7) 1.5230 N(4) 108.7997 C(9) 109.5098 Pro-R C(17) C(6) 1.5230 N(5) 108.8007 C(8) 109.5095 Pro-S C(18) C(1) 1.5230 C(2) 109.4700 C(3) 109.4700 Pro-R C(19) C(1) 1.5230 C(2) 109.4697 C(3) 109.4700 Pro-S H(20) C(2) 1.1151 C(1) 110.1725 N(5) 111.0896 Pro-R H(21) C(2) 1.1078 C(1) 101.1535 N(5) 114.5684 Pro-S H(22) C(3) 1.1081 C(1) 100.8440 N(4) 114.9432 Pro-R H(23) C(3) 1.1148 C(1) 110.1236 N(4) 110.8767 Pro-S H(24) N(4) 1.0200 C(3) 109.4697 C(7) 109.4707 Pro-R H(25) N(5) 1.0200 C(2) 109.4696 C(6) 109.4695 Pro-R H(26) C(6) 1.1130 N(5) 108.8004 C(8) 109.3899 Pro-R H(27) C(7) 1.1130 N(4) 108.8004 C(9) 109.3900 Pro-S H(28) C(10) 1.1144 C(8) 110.0000 C(6) 60.1539 Dihedral H(29) C(10) 1.1144 H(28) 107.9681 C(8) 109.9993 Pro-S H(30) C(10) 1.1147 H(28) 107.6902 C(8) 109.9999 Pro-R H(31) C(13) 1.1144 C(9) 109.9996 C(7) 60.1550 DihedralH(32) C(13) 1.1144 H(31) 107.9680 C(9) 110.0000 Pro-SH(33) C(13) 1.1147 H(31) 107.6899 H(32) 107.6907 Pro-S H(34) O(14) 0.9420 N(11) 109.4707 C(8) -120.0006 Dihedral

Dilanjutkan

51

Atom Bond Atom

Bond Length

Angle Atom(Å) Angle (o)

2nd Angle Atom

2nd Angle (o) 2nd Angle Type

H(35) O(15) 0.9420 N(12) 109.4715 C(9) -120.0008 Dihedral H(36) C(16) 1.1144 C(7) 109.9996 N(4) 60.1555 Dihedral H(37) C(16) 1.1144 C(7) 110.0000 H(36) 107.9674 Pro-R H(38) C(16) 1.1147 C(7) 110.0003 H(36) 107.6892 Pro-S H(39) C(17) 1.1144 C(6) 109.9996 N(5) 60.1553 Dihedral H(40) C(17) 1.1144 C(6) 109.9999 H(39) 107.9683 Pro-R H(41) C(17) 1.1148 C(6) 110.0002 H(39) 107.6906 Pro-S H(42) C(18) 1.1144 C(1) 109.9995 C(2) 60.1544 Dihedral H(43) C(18) 1.1144 C(1) 109.9997 H(42) 107.9681 Pro-R H(44) C(18) 1.1147 C(1) 109.9998 H(42) 107.6900 Pro-S H(45) C(19) 1.1144 C(1) 109.9994 C(2) 60.1544 Dihedral H(46) C(19) 1.1144 C(1) 109.9996 H(45) 107.9677 Pro-R H(47) C(19) 1.1147 C(1) 109.9997 H(45) 107.6902 Pro-S Lp(48) O(15) 0.6024 N(12) 109.1166 H(35) 100.5887 Pro-R Lp(49) O(15) 0.5906 N(12) 111.1474 H(35) 95.8964 Pro-S Lp(50) N(4) 0.5730 C(3) 113.0231 C(7) 105.3513 Pro-S Lp(51) N(5) 0.6003 C(2) 110.3917 C(6) 110.0035 Pro-S Lp(52) N(11) 0.6001 C(8) 121.8764 O(14) 118.1148 Pro-R Lp(53) N(12) 0.5999 C(9) 121.8640 O(15) 118.1040 Pro-R Lp(54) O(14) 0.6019 N(11) 109.3891 H(34) 100.6722 Pro-R Lp(55) O(14) 0.5889 N(11) 111.4360 H(34) 94.9922 Pro-S

52

Lampiran 7. Tabel Kordinat Kartesian Internal d-HMPAO

Atom Bond Atom

Bond Length(Å)

Angle Atom Angle (o)

2nd Angle Atom

2nd Angle (o)

2nd Angle Type

C(1) C(2) C(1) 1.5230 C(3) C(1) 1.5230 C(2) 109.4684 N(4) C(2) 1.4530 C(1) 109.5005 C(3) 59.9993 DihedralN(5) C(3) 1.4530 C(1) 109.4999 C(2) -59.9986 DihedralC(6) C(1) 1.5230 C(2) 109.4697 C(3) 109.4700 Pro-S C(7) C(1) 1.5326 C(2) 109.3425 C(3) 110.0978 Pro-R C(8) N(4) 1.4530 C(2) 107.6998 C(1) -179.6841 Dihedral C(9) N(5) 1.4530 C(3) 107.6999 C(1) 180.0000 Dihedral

C(10) C(8) 1.4970 N(4) 110.7407 C(2) 180.0000 Dihedral C(11) C(9) 1.4970 N(5) 110.7399 C(3) -180.0000 DihedralC(12) C(10) 1.4970 C(8) 121.3997 N(4) 179.6847 Dihedral N(13) C(10) 1.2600 C(8) 119.2993 C(12) 119.2986 Pro-R N(14) C(11) 1.2600 C(9) 119.2999 N(5) 0.0000 Dihedral C(15) C(11) 1.4970 C(9) 121.3988 N(14) 119.2987 Pro-R O(16) N(13) 1.3160 C(10) 119.9996 C(8) 180.0000 Dihedral O(17) N(14) 1.3160 C(11) 120.0002 C(9) 180.0000 Dihedral C(18) C(8) 1.5230 N(4) 108.8000 C(10) 109.5103 Pro-S C(19) C(9) 1.5230 N(5) 108.8000 C(11) 109.5094 Pro-S H(20) C(2) 1.1151 C(1) 110.7135 N(4) 111.3692 Pro-R H(21) C(2) 1.1086 C(1) 100.6819 N(4) 114.0009 Pro-S H(22) C(3) 1.1151 C(1) 110.2205 N(5) 111.4046 Pro-R H(23) C(3) 1.1086 C(1) 100.5185 N(5) 114.1420 Pro-S H(24) N(4) 1.0200 C(2) 109.4700 C(8) 109.4693 Pro-R H(25) N(5) 1.0200 C(3) 109.4693 C(9) 109.4700 Pro-R H(26) C(6) 1.1144 C(1) 109.9994 C(2) 60.1544 Dihedral H(27) C(6) 1.1144 H(26) 107.9677 C(1) 109.9996 Pro-S H(28) C(6) 1.1147 H(26) 107.6902 C(1) 109.9997 Pro-R H(29) C(7) 1.1130 C(1) 110.0000 C(2) 60.5410 Dihedral H(30) C(7) 1.1130 C(1) 110.0000 H(29) 109.0000 Pro-R H(31) C(7) 1.1130 H(30) 109.0000 C(1) 110.0000 Pro-SH(32) C(8) 1.1130 N(4) 108.8003 C(10) 109.3899 Pro-RH(33) C(9) 1.1130 N(5) 108.8000 C(11) 109.3901 Pro-R

Dilanjutkan

53

Atom Bond Atom

Bond Length(Å)

Angle Atom Angle (o)

2nd Angle Atom

2nd Angle (o)

2nd Angle Type

H(34) C(12) 1.1144 C(10) 109.9990 C(8) 60.1547 Dihedral H(35) C(12) 1.1144 H(34) 107.9675 C(10) 110.0002 Pro-S H(36) C(12) 1.1147 H(34) 107.6903 C(10) 109.9992 Pro-R H(37) C(15) 1.1144 C(11) 109.9996 C(9) 60.1540 Dihedral H(38) C(15) 1.1144 H(37) 107.9686 C(11) 109.9993 Pro-S H(39) C(15) 1.1148 H(37) 107.6911 H(38) 107.6896 Pro-S H(40) O(16) 0.9420 N(13) 109.4704 C(10) 119.9998 Dihedral H(41) O(17) 0.9420 N(14) 109.4708 C(11) 0.0000 Dihedral H(42) C(18) 1.1144 C(8) 109.9996 N(4) 60.1554 Dihedral H(43) C(18) 1.1144 C(8) 109.9994 H(42) 107.9682 Pro-R H(44) C(18) 1.1147 C(8) 109.9993 H(42) 107.6899 Pro-S H(45) C(19) 1.1144 C(9) 110.0003 N(5) 60.1542 Dihedral H(46) C(19) 1.1144 H(45) 107.9681 C(9) 109.9998 Pro-S H(47) C(19) 1.1148 H(45) 107.6907 H(46) 107.6896 Pro-S Lp(48) N(13) 0.6000 C(10) 121.6705 O(16) 118.3254 Pro-S Lp(49) N(14) 0.6010 C(11) 121.5712 O(17) 118.4228 Pro-R Lp(50) O(16) 0.5880 N(13) 111.1649 H(40) 94.8149 Pro-R Lp(51) O(16) 0.6018 N(13) 109.4208 H(40) 101.6108 Pro-S Lp(52) O(17) 0.6021 N(14) 108.9781 H(41) 99.3064 Pro-R Lp(53) O(17) 0.6015 N(14) 109.3445 H(41) 98.7903 Pro-S Lp(54) N(4) 0.5726 C(2) 112.7449 C(8) 105.5219 Pro-S Lp(55) N(5) 0.6004 C(3) 110.3941 C(9) 109.8976 Pro-S

54

Lampiran 8. Tabel Kordinat Kartesian Internal l-HMPAO

Atom Bond Atom

Bond Length(Å)

Angle Atom

Angle (o) 2nd Angle Atom

2nd Angle (o)

2nd Angle Type

C(1) C(2) C(1) 1.5230 C(3) C(1) 1.5230 C(2) 109.4694 N(4) C(2) 1.4530 C(1) 109.5005 C(3) 59.9993 DihedralN(5) C(3) 1.4530 C(1) 109.4999 C(2) -59.9986 DihedralC(6) N(4) 1.4530 C(2) 107.6998 C(1) -179.6841 Dihedral C(7) N(5) 1.4530 C(3) 107.6999 C(1) 180.0000 Dihedral C(8) C(6) 1.4970 N(4) 110.7407 C(2) 180.0000 Dihedral C(9) C(7) 1.4970 N(5) 110.7399 C(3) 179.6841 Dihedral

C(10) C(8) 1.4970 C(6) 121.3997 N(4) 179.6847 Dihedral N(11) C(8) 1.2600 C(6) 119.2993 C(10) 119.2986 Pro-RN(12) C(9) 1.2600 C(7) 119.2995 N(5) 0.0198 Dihedral C(13) C(9) 1.4970 C(7) 121.3990 N(12) 119.2990 Pro-R O(14) N(11) 1.3160 C(8) 119.9996 C(6) 180.0000 Dihedral O(15) N(12) 1.3160 C(9) 120.0003 C(7) 180.0000 Dihedral C(16) C(1) 1.5230 C(2) 109.4697 C(3) 109.4700 Pro-S C(17) C(6) 1.5230 N(4) 108.8005 C(8) 109.5096 Pro-R C(18) C(1) 1.5230 C(2) 109.4700 C(3) 109.4700 Pro-R C(19) C(7) 1.5230 N(5) 108.7997 C(9) 109.5103 Pro-R H(20) C(2) 1.1090 C(1) 100.1680 N(4) 114.6178 Pro-R H(21) C(2) 1.1146 C(1) 110.3509 N(4) 111.0789 Pro-S H(22) C(3) 1.1091 C(1) 100.1912 N(5) 114.6269 Pro-R H(23) C(3) 1.1146 C(1) 110.6842 N(5) 111.0947 Pro-S H(24) N(4) 1.0200 C(2) 109.4700 C(6) 109.4693 Pro-R H(25) N(5) 1.0200 C(3) 109.4693 C(7) 109.4700 Pro-R H(26) C(6) 1.1130 N(4) 108.8002 C(8) 109.3902 Pro-S H(27) C(7) 1.1130 N(5) 108.7995 C(9) 109.3901 Pro-S H(28) C(10) 1.1144 C(8) 109.9990 C(6) 60.1547 Dihedral H(29) C(10) 1.1144 H(28) 107.9675 C(8) 110.0002 Pro-S H(30) C(10) 1.1147 H(28) 107.6903 C(8) 109.9992 Pro-R H(31) C(13) 1.1143 C(9) 110.0000 C(7) 60.1545 DihedralH(32) C(13) 1.1144 H(31) 107.9687 C(9) 109.9999 Pro-SH(33) C(13) 1.1148 H(31) 107.6907 H(32) 107.6894 Pro-S H(34) O(14) 0.9420 N(11) 109.4704 C(8) 119.9998 Dihedral

Dilanjutkan

55

Atom Bond Atom

Bond Length(Å)

Angle Atom

Angle (o) 2nd Angle Atom

2nd Angle (o)

2nd Angle Type

H(35) O(15) 0.9420 N(12) 109.4716 C(9) 120.0005 Dihedral H(36) C(16) 1.1144 C(1) 109.9994 C(2) 60.1544 Dihedral H(37) C(16) 1.1144 C(1) 109.9996 H(36) 107.9677 Pro-R H(38) C(16) 1.1147 C(1) 109.9997 H(36) 107.6902 Pro-S H(39) C(17) 1.1144 C(6) 109.9995 N(4) 60.1554 Dihedral H(40) C(17) 1.1144 H(39) 107.9681 C(6) 110.0004 Pro-S H(41) C(17) 1.1148 H(39) 107.6897 C(6) 110.0002 Pro-R H(42) C(18) 1.1144 C(1) 109.9995 C(2) 60.1544 Dihedral H(43) C(18) 1.1144 C(1) 109.9997 H(42) 107.9681 Pro-R H(44) C(18) 1.1147 C(1) 109.9998 H(42) 107.6900 Pro-S H(45) C(19) 1.1144 C(7) 109.9994 N(5) 60.1542 Dihedral H(46) C(19) 1.1144 H(45) 107.9682 C(7) 109.9998 Pro-S H(47) C(19) 1.1147 H(45) 107.6905 H(46) 107.6903 Pro-S Lp(48) O(15) 0.5907 N(12) 111.2941 H(35) 96.0534 Pro-R Lp(49) O(15) 0.6023 N(12) 109.0822 H(35) 100.3919 Pro-S Lp(50) N(4) 0.5731 C(2) 112.9867 C(6) 105.4939 Pro-SLp(51) N(5) 0.6005 C(3) 110.5779 C(7) 109.8908 Pro-SLp(52) N(11) 0.6001 C(8) 121.7603 O(14) 118.2368 Pro-S Lp(53) N(12) 0.5999 C(9) 122.0143 O(15) 117.9831 Pro-S Lp(54) O(14) 0.5885 N(11) 111.4411 H(34) 95.2814 Pro-R Lp(55) O(14) 0.6018 N(11) 109.2170 H(34) 100.7571 Pro-S

56

Lampiran 9. Tabel Kordinat Kartesian Isomer HMPAO

Atom m-HMPAO d-HMPAO l-HMPAO

X Y Z X Y Z X Y Z C(1) 1.7047 2.3689 -0.7385 -0.2545 2.2483 -1.5466 -0.4283 2.3728 0.8353

C(2) 0.4274 2.3098 0.0887 -1.3351 1.2348 -1.8997 -1.5800 1.8256 0.0026

C(3) 2.6750 1.3010 -0.2511 1.1030 1.5581 -1.5308 0.8951 1.9577 0.2060

N(4) 2.0654 -0.0101 -0.3949 -1.3445 0.1711 -0.9099 -1.4995 0.3755 -0.0430

N(5) -0.1833 0.9992 -0.0549 1.0949 0.4945 -0.5409 0.9768 0.5078 0.1605

C(6) -1.3906 0.9834 0.7535 -0.2452 3.3628 -2.5845 -2.6084 -0.1034 -0.8506

C(7) 3.0213 -0.9961 0.0799 -0.5406 2.8372 -0.1716 2.2500 0.1559 -0.4447

C(8) -2.0774 -0.3430 0.6546 -2.3810 -0.7745 -1.2875 -2.5905 -1.5974 -0.9429

C(9) 2.4567 -2.3781 -0.0312 2.4041 -0.1355 -0.5585 2.4091 -1.3308 -0.5184

C(10) -3.3522 -0.6180 1.3896 -2.4499 -1.9046 -0.3081 -3.6337 -2.3436 -1.7149

C(11) -1.5662 -1.2508 -0.0541 2.4709 -1.2473 0.4416 -1.6842 -2.2411 -0.3499

C(12) 1.2943 -2.5341 -0.4917 -3.4429 -3.0137 -0.4656 1.4892 -2.0719 -0.0799

N(13) 3.2388 -3.5775 0.4053 -1.6624 -1.9171 0.6754 3.6433 -1.9558 -1.0903

N(14) -2.1583 -2.4221 -0.1508 1.4584 -1.5048 1.1460 -1.6553 -3.5548 -0.4218

C(15) 0.7843 -3.7428 -0.5955 3.7193 -2.0512 0.6319 1.6145 -3.3806 -0.1379

O(16) 3.3521 -0.6974 1.5362 -1.7110 -2.9038 1.5448 -0.5133 3.8927 0.8825

O(17) -1.0136 1.2541 2.2040 1.5019 -2.4792 2.0294 -2.4927 0.4940 -2.2467

C(18) 2.3443 3.7429 -0.5873 -3.7193 -0.0483 -1.3212 -0.5148 1.8151 2.2498

C(19) 1.3723 2.1219 -2.2040 2.6632 -0.6898 -1.9532 3.3735 0.7465 0.3970

H(20) -0.2840 3.0954 -0.2696 -1.1431 0.8191 -2.9173 -1.4402 2.3030 -0.9671

H(21) 0.7650 2.5198 1.1040 -2.2371 1.8764 -1.9070 -2.5510 2.1300 0.4655

H(22) 2.8636 1.5841 0.7849 1.8977 2.3052 -1.2955 1.6390 2.4182 0.8564

Dilanjutkan

57

Atom m-HMPAO d-HMPAO l-HMPAO

X Y Z X Y Z X Y Z

H(24) 1.8590 -0.1830 -1.3787 -1.5588 0.5622 0.0074 -1.5805 0.0007 0.9022

H(25) 0.4615 0.2849 0.2831 0.3831 -0.1934 -0.7868 0.2158 0.1421 -0.4117

H(26) -2.0755 1.7821 0.3908 -1.2343 3.8759 -2.6017 -3.5624 0.2265 -0.3816

H(27) 3.9461 -0.9243 -0.5351 -0.0607 2.9381 -3.5982 2.2892 0.5831 -1.4717

H(28) -4.1434 0.0943 1.0600 0.5262 4.1230 -2.3208 -3.6134 -2.0305 -2.7842

H(29) -3.1985 -0.4785 2.4845 -0.5466 2.0289 0.5955 -4.6457 -2.1138 -1.3086

H(30) -3.7087 -1.6493 1.1620 -1.5433 3.3235 -0.1664 -3.4250 -3.4380 -1.6784

H(31) 3.4847 -3.4984 1.4893 0.2160 3.6183 0.0735 4.5368 -1.6413 -0.5033

H(32) 4.1967 -3.6347 -0.1613 -2.1490 -1.1760 -2.2993 3.7880 -1.6198 -2.1430

H(33) 2.6958 -4.5387 0.2504 3.1737 0.6298 -0.3124 3.6138 -3.0701 -1.0915

H(34) -1.5787 -3.0940 0.1651 -3.2784 -3.5378 -1.4352 -0.8431 -3.8301 -0.8114

H(35) 0.5785 -3.9205 -1.4973 -4.4780 -2.6008 -0.4694 1.5761 -3.7386 0.7326

H(36) 2.4273 -0.7497 2.1556 -3.3116 -3.7617 0.3504 -1.4779 4.2063 1.3442

H(37) 3.7702 0.3315 1.6287 4.5565 -1.3864 0.9464 -0.4754 4.3088 -0.1506

H(38) 4.0662 -1.4582 1.9287 4.0089 -2.5383 -0.3277 0.3117 4.3014 1.5109

H(39) -0.5228 2.2508 2.2906 3.6156 -2.8520 1.4005 -1.5311 0.1827 -2.7159

H(40) -0.2919 0.4833 2.5605 -0.8788 -3.3444 1.5665 -2.5018 1.6068 -2.1871

H(41) -1.9296 1.2712 2.8392 2.3533 -2.8817 2.0112 -3.3212 0.1193 -2.8916

H(42) 2.5938 3.9315 0.4822 -3.6846 0.7803 -2.0656 -0.4505 0.7029 2.2256

H(43) 1.6321 4.5333 -0.9188 -3.9372 0.3957 -0.3225 -1.4908 2.0932 2.7101

H(44) 3.2938 3.7876 -1.1696 -4.5265 -0.7507 -1.6335 0.3390 2.1906 2.8605

H(45) 0.6644 2.9007 -2.5708 2.6389 0.1353 -2.7019 3.3297 0.3369 1.4325

Dilanjutkan

58

Atom m-HMPAO d-HMPAO l-HMPAO

X Y Z X Y Z X Y Z

H(47) 2.2981 2.1881 -2.8214 3.6476 -1.2041 -2.0478 4.3890 0.5318 -0.0095

Lp(48) 0.2315 -3.7296 -0.3406 -1.2547 -1.4844 0.7564 2.1610 -3.5273 -0.2814

Lp(49) 1.1971 -4.1459 -0.5066 0.9458 -1.1964 1.0840 1.1045 -3.6015 -0.3865

Lp(50) 1.6025 -0.0874 -0.0629 -2.0125 -3.3628 1.3361 -1.0297 0.1786 -0.3100

Lp(51) -0.3188 0.8910 -0.6305 -1.7265 -2.6767 2.1021 0.9409 0.2742 0.7132

Lp(52) -1.0492 -1.1790 -0.3504 1.1765 -2.9443 1.8275 -1.2527 -1.9722 -0.0307

Lp(53) 0.9575 -2.0766 -0.6844 1.5251 -2.2480 2.5846 0.9841 -1.8567 0.1623

59

Lampiran 10. Perhitungan Kelimpahan Konformer

Ni = 100 Total

RTEi

Qe )/(−

QTotal = ∑ −

i

RTEie )/(

QTotal = )/( RTEde−

+ )/( RTEle −

+ )/( RTEme−

Qd-HMPAO =

( ) ( )( )( )KmolKLatmmolkkale 27325/08206,0//9692,37 +−

= ( ) ( )( )KmolLatmmolkkale //454,24//9692,37− = 5527,1−e = 0,2117

Ql-HMPAO = ( ) ( )( )( )KmolKLatmmolkkale 27325/08206,0//9449,38 +− = ( ) ( )( )KmolLatmmolkkale //454,24//9449,38 = 5926,1−e = 0,2034 Qm-HMPAO = ( ) ( )( )( )KmolKLatmmolkkale 27325/0826,0//2074,39 +−

= ( ) ( )( )KmolLatmmolkkale //454,24//392074− = 6033,1−e = 0,2012

QTotal = 0,2117 + 0,2034 + 0,2012 = 0,6163

Ni = 100 Total

RTEi

Qe )/(−

Nd-HMPAO = 100

6163,02117,0

= 34,35%

Nl-HMPAO = 100 6163,02034,0

= 33%

Nm-HMPAO = 100 6163,02012,0

= 32,65 %