SIFAT FISIK MOLEKUL OBATFitrya, M.Si.,Apt

Radiasi elektromagnetikSpektrum atom dan spektrum molekulSpektrofotometri UV-VisFluorisensi dan fosforisensiTetapan dielektrik dan Momen dipoleSpektroskopi InframerahSpektroskopi Resonansi Spin IntiIndeks BiasRotasi OptikSpektrometri massa

Sifat fisik molekul obat merupakan syarat formulasi suatu produk. Sifat ini bisa dianggap sbg sifat aditif (diturunkan dr sifat atom sendiri or gugus fungsi dlm molekul) atau sifat konstitutif (ttergantung pd susunan struktur atom dlm molekul).Massa adalah sifat aditif, rotasi optik adalah sifat konstitutif.Pertimbangan sifak fisik tertentu dan sifat kimia dari molekul2 yg berhubungan, dapat diambil kesimpulan :1. Menggambarkan susunan ruang molekul obat.2. Memberi keterangan sifat fisika/kimia relatif sebuah molekul3. Memberi metode untuk analisa kuali/kuanti suatu bahan obat1 dan 2 diperlukan untuk penciptaan obat baru dan aktivitas farmakologis yg selektif sdgkan 3 perlu untuk menilai kualitas obat

Radiasi ElektromagnetikEnergi elektromagnetik dapat digolongkan sbg suatu radiasi berbentuk gelombang yg kontinu.Radiasi elektromagnetik, sbgmn bentuk radiasi, memiliki karakteristik frekunsi (v) dan panjang gelombang ().Menurut teori kuantum dasar, energi radiasi yg diserap oleh molekul mempunyai nilai berbeda sesuai dg transisi energi yg dapat terjadi dlm atom atau molekul itu. dari sejumlah energi em memberi informasi mengenai molekul atau atom yg kita ukur.

Spektra atom dan spektra molekulSpektra dihasilkan oleh interaksi antara radiasi pd panjang gelombang tertentu dengan sampel (molekul).Bila digambarkan, E sbg foton dari radiasi em, dirumuskan: E = h.c Bila pd atom hanya terjadi transisi elektronik maka pada molekul terjadi transisi tambahan yaitu transisi vibrasi, rotasi dan translasi. Absorbsi REM oleh molekul meliputi transisi vibrasi, rotasi dan translasi.

Dlm hal vibrasi, spktra timbul krna adanya ikatan anatara dua atom yg dapat dianggap sebagai pegas antara atom2.Dlm hal rotasi, pergerakan sebuah spin inti dianggap sebagai gasing yg berputar menurut tingkat energinya sedangkan translasi adalah molekul yg mempeunyai energi kinetik dihubungkan dg gerak dlm suatu arah tertentu (garis lurus).Jadi energi total dari suatu molekul merupakan penjumlahan dari energi elektronik, vibrasi, rotasi dan translasi.Jika molekul menyerap REM, ia dapat melalui bbrp transisi tergantung pd jumlah E yg diserap. Transisi elektronik melibatkan energi yg berhubungan dg radiasi UV-Vis, transisi vibrasi melibatkan radiasi IR dekat, transisi melibatkan radiasi di seluruh IR .

Spektrofotometri UV-VisSpktrum UV-VIS Senyawa2 organik berkaitan erat dg transisi diantara tingkatan tenaga elektronik, karna itu serapan radiasi uv-vis disebut jg spektroskopi elektronikaik radiasi UV maupun VIS berenergi lebihtinggi daripada radiasi IR. Absorbsi UV-Vis mengakibatkan transisi elektronik yaitu promosi e dari orbital keadaan dasar berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenrgi lebih tinggi. Transisi ini memerlukan 40-300 kkal/mol. Energi terserap selanjutnya terbuang sbg kalor, cahaya atau tersalurkan dlm reaksi kimia.

Dasar penyerapan sinar UVSpektroskopi Ultraviolet/visible spectroscopy melibatkan penyerapan sinar ultraviolet/visible oleh molekul sehingga menyebabkan terjadinya perpindahan elektron dari keadaan dasar (ground state) ke keadaan elektron tereksitasi.Sinar Ultraviolet/VisiblePanjang gelombang (l) antara 190 dan 800 nm

Besarnya absorbsi pada tertentu dapat dihitung dg Hukum Beer: A = abcDimana a adalah tetapan absorbtivitas molar, b adalah panjang sel dan c adalah konsentrasi zat yg mengabsorbsi.

Fluorisensi dan fosforisensiBila suatu molekul mengabsorbsi cahaya UV untuk mencapai keadaan terkeksitasi mk pd waktu kembali ke keadaan dasar cahaya itu akan dipancarkan kembali, gejala itu disebut fotoluminisensi Emisi cahaya itu dapat digambarkan sebagai fluorisensi atau fosforisensi, tergantung mekanismenya.So + UV S* So + fluorisensi

T* So + fosforisensi

Fluorisensi dan fosforisensi meunjukkan gejala yg sama, mereka berbeda dalam hal lamanya cahaya yg dipancarkan setelah molekul tereksitasi (life time ) dimana fosforisensi terjadi dlm waktu yg lebih lama dari fluorisensi. Selain itu fosforisensi mempunyai panajang gelombang yg lebih panjang dari fluorisensi.Tidak semua molekul mengalami fotoluminisensi meskipun molekul itu dapat menyerap sinar UV, dlm kasus ini pengembalian ke keadaan dasar dari keadaan tereksitasi, terjadi dlm bentuk panas.

Fluorisensi dari beberapa obat

ObatPjg Gel Eksitasi (nm)Pjg Gel emisi (nm)PelarutFenobarbitalKuininaTiaminAspirin255350365280410-4204504403350,1 N NaOH0,1 H2SO4Isobutanol1% as asetat

Tetapan dielektrik dan Momen dipoleMomen dipole () adalah ukuran kepolaran suatu molekul secara keseluruhan dan ditentukan sebagai jumlah vektor dari momen ikatan. Satuan () adalah debye, Momen dipole dpt dikorelasikan dgn aktivitas biologis dari molekul tertentu. Sbg contoh aktivitas insektisida DDT dihubungkan dgn momen dipolenya dimana isomer para =1,10 (beracun), isomer meta =1,55 (keracunan sedang dan isomer orto =1,90 (paling kurang beracun).. Isomer para mempunyai paling kecil tapi aktivitas paling besar, sesuai dg fakta bhw makin kecil makin larut molekul itu dlm pelarut non polar, makin mudah dia menembus membran lipoid dari serangga dan merusak susunan saraf.

Spektroskopi InframerahBila molekul menyerap IR maka ikatan2 dalam molekul akan mengalami vibrasi streching dan bending, terjadi peningkatan Evib. Vibrasi Streching adalah perubahan jarak antar atom sepanjang sumbu ikatan. Vibrasi bending adalah perubahan sudut antar 2 ikatan.Absorbsi radiasi IR terjadi hanya molekul mempunyai momen dipol.Daerah gugus fungsi 4000-1500 cm-1Daerah finger print 1500-600 cm-1Pola spektrum di Daerah finger print untuk setiap molekul khas/spesifik sehingga dapat digunakan sebagai alat identifikasi.

IR spectrum for a primary amine : 1-aminobutanePrimary amines contain the -NH2 group, and so have N-H bonds. These absorb somewhere between 3100 and 3500 cm-1. That double trough (typical of primary amines) can be seen clearly on the spectrum to the left of the C-H absorptions.

Spektroskopi Resonansi Magnet IntiRMI berhubungan dg sifat magnet dari inti atom. Spektroskopi NMR didasarkan pada penerapan gelombang radio oleh inti tertentu dalam molekul organik, bila molekul itu berada dalam magnet yg sangat kuatDari resonansi magnet proton (1H-NMR) akan diperoleh informasi tentang jenis hidrogen, jumlah hidrogen dan lingkungan hidrogen dalam suatu senyawa, begitu jg dgn 13C-NMR.RMI sangat berguna dalam penelitian di bidang farmasi krn spektrum dapat memberi petunjuk kuat ttg konformasi molekul termasuk perbedaan antara struktur isomer yg erat hubungannya.

Momentum sudut dari semua inti yg beroutar dinyatakan dg bilangan spin IBilangan spin mempunyai harga 0, , 1, 3/2 sampai 9/2 tergantng dari intinya yaitu nomor atom dan bilangan massanyaSemua inti bermuatan, muatan ini berpusing pada sumbu inti, dan pusingan ini menghasilkan dipol magnet sepanjang sumbu yang dinyatakan dengan momen magnet inti Porton 1H1 memiliki bil spin I=1/2, menghasilkan dua orientasi spin inti, paralel dan anti paralel.

NMR spekta dari molekul kloroetana

Indeks BiasBila cahaya melewati zat yang kerapatannya berbeda maka cahaya akan dibelokkan mendekati atau menjauhi antarmuka, nilai relatif efek antara kedua zat ini dinyatakan dengan indeks bias, n n= sin i = kecepatan cahaya dlm zat 1 sin r kecepatan cahaya dlm zat 2

indeks bias ditentukan dlm nbnA

Indeks bias berubah dengan berubahnya panjang gelombang dan temperatur. .Indeks bias dapat digunakan untuk menentukan kemurnian suatu molekul dan menentukan konsentrasi suatu zat yg dilarutkan dlm zat lain.

Rotasi Optik rotasi optik bergantung pada kerapatan zat aktif optik. Rotasi spesifik {}t adalah khas untuk zat aktif murni dan dinyatakan oleh persamaan :

{}t = lgdimana l = panjang alur cahayag= jumlah gram zat optik aktif dlm volume v mL

Obat[]D TemperaturPelarutAmpisilin+283o20airNikotin+296o23airtetrasiklin-253o24airQuinidin+230o15kloroform

Dispersi Rotasi Optik (ORD) ORD adalah pengukuran sudut rotasi optik sebagai suatu fungsi panjang gelombang. ORD berguna untuk pengukuran struktur senyawa organik. Contoh, dua senyawa steroid denga gugus keto pada posisi 3 dan 17 dapat dengan mudah dibedakan dengan pengujian kurva dispersi.

*, and so have N-H bonds. These absorb somewhere between 3100 and 3500 cm-1. That double trough (typical of primary amines) can be seen clearly on the spectrum to the left of the C-H absorptions.Primary amines contain the -NH2 group, and so have N-H bonds. These absorb somewhere between 3100 and 3500 cm-1. That double trough (typical of primary amines) can be seen clearly on the spectrum to the left of the C-H absorptions.

*