INTERPRETASI SPEKTRUM SPEKTROSKOPI UV-VIS, FTIR DAN MS

 

Judul Jurnal :

 

Karakterisasi Senyawa Hasil Isolasi dari Ekstrak Etil Asetat Daun

Namnam (Cynometra Cauliflora L.) yang Memiliki Aktivitas Antibakteri

 

Pada jurnal karakterisasi senyawa nya menggunaka tiga spektroskopi yaitu UV-VIS, FTIR, dan LC-MS. Spesifiknya adalah Spektrofotometer UV-Vis Tipe Lamda 25 Perkin Elmer (spesifik untuk Pharmacopeia), Spektrofotometer FTIR Spectrum One Perkin Elmer, dan Spektrofotometer LCMS QTOF merk XEVO G2 S.

 

1.     Interpretasi UV-VIS

 

 

 

Pada Jurnal dijelaskan hasil sebagai berikut:

 

Hasil analisa spektroskopi UV-Vis menggunakan pelarut metanol dengan rentang panjang gelombang 200-700 nm (Gambar 1). Berdasarkan hasil pengukuran didapatkan beberapa puncak panjang gelombang maksimum. Panjang gelombang maksimum 206.93 nm dan 268.40 nm merupakan transisi elektron dari π→π* ikatan rangkap dan panjang gelombang maksimum untuk 328.56 nm; 383.98 nm dan 386.31 nm merupakan transisi elektron n→π* gugus karbonil.

 

Pembahasan individu:

Untuk menginterpretasi sprektrum UV-Vis ada beberapa data standar yang diperlukan yaitu sebgai berikut:

1. Tipe transisi elektron disertai dengan DE dan l yang sesuai, berturut-turut untuk transisi s ® s*, p ®p*, p®s*; n ®p*, n ® s* disajikan pada Gambar 2 berikut ini:

Gambar 2. Tipe transisi elektron disertai dengan DE dan l (Sumber: Buku Dasar-Dasar Spektroskopi dalam Penentuan Struktur (Tati Suhartati,2017).

 

 

2. Absorpsi sinar UV pada lmaks. dari beberapa pelarut di sajikan pada Tabel 1

Tabel 1. Disajikan karena pada jurnal digunakan pelarut methanol. Spektrum UV-Vis juga dapat dipengaruhi oleh pelarut. Pelarut yang sering digunakan adalah air, etanol, metanol dan n-heksana karena pelarut ini transparan pada daerah UV.

 

Pada jurnal spektrum  UV-Vis menghasilkan  gelombang maksimum 206.93 dan 268.40 nm dapat diperkirakan merupakan transisi elektron dari π→π* karena berada didaerah  > 165 nm , serta kemungkinan juga untuk transisi elektron dari n→π* karena berada didaerah  > 185 nm. Namun untuk transisi elektronik n→π* tidak memungkinkan jika kita lihat dari data Gambar 3. Data menyatakan bahwa  untuk n→π* berkisar 187 dan 279 nm untuk senyawa aseton.  Oleh karena itu transisi elektronik yang mungkin untuk  206.93 nm dan 268.40 nm adalah π→π*. Pada Gambar 3. Yang paling mendekati panjang gelombang maksimal tersebut adalah senyawa fenol, yaitu 210 dan 270 nm. Sehingga spectrum UV-Vis dapat kita interpretasi adanya fenol (-OH) pada struktur senyawa yang dianalisis. Namun diakhir kesimpulan jurnal menunjukkan struktur senyawa yang tidak adanya gugus –OH sebagai fenol melainkan hanya sebagai gugus hidroksi (-OH). Jadi perlunya data pendukung lain untuk menyatakan gugus –OH dari spektrum spektroskopi selain UV-Vis.

Gambar 3. Struktur, transisi elektronik  dan  senyawa.

Sumber: (Slide Pak Agung Abadi)

 

Panjang gelombang maksimum untuk 328.56 nm; 383.98 nm dan 386.31 nm merupakan transisi elektron n→π* karena energi yang dibutuhkan untuk eksitasi dari n→π* lebih kecil dibandingkan dari π→π* sehingga panjang gelombang maksimum yang diserap pada UV-Vis lebih besar sesuai pada Gambar 2. Hal ini juga sesuai dengan hukum Plank berikut ini:

                         E =

E = energi foton

h = konstante Planck (6,63 x 10^-27 erg.detik atau 6,63 x 10^-34 J) 

c = kecepatan radiasi (3 x 10¹⁰ cm/detik)

l= panjang gelombang   

 

Interpretasi untuk l maks 328.56 nm; 383.98 nm dan 386.31 nm dapat diperkirakan untuk suatu unsur yang memiliki elektron bebas sehingga adanya ikatan non-bonding (n), seperti -O maupun –N. Berdasarkan Gambar 3, transisi elektronik n→π* yang paling mendekati l maks 328.56 nm adalah senyawa aseton C=O.

Setelah dianalisa kembali pada Gambar 1, yaitu spektrum UV-Vis yang disajikan dari jurnal tidak menunjukan peak pada lmaks 383.98 nm dan 386.31 nm hanya jelas pada 328.56 nm sehinngga tidak dapat kita interpretasi.

 

 

2.     Interpretasi FTIR

 

Gambar 4. Hasil analisa isolate dengan spektrofotometer IR

 

 

 

Pada Jurnal dijelaskan hasil sebagai berikut:

 

Hasil analisa menggunakan FTIR menunjukan bahwa isolat etil asetat memiliki serapan beberapa gugus fungsi, spektrum IR isolat ditunjukkan pada Gambar 4. Hasil spektroskopi IR isolat 1 menunjukkan adanya gugus fungsional suatu senyawa berdasarkan serapan spektrum elektromagnetik pada daerah IR, diantaranya bilangan gelombang 3415.68 cm^-1 yang menunjukan adanya gugus fenol dengan gugus O-H (3200-3600 cm^-1) dugaan ini diperkuat adanya serapan pada bilangan gelombang 2958.10 cm^-1 yang merupakan gugus CH alifatik (2850-2970 cm^-1) dan bilangan gelombang 1019.88 cm^-1 adalah gugus C-OH siklik (990-1060 cm^-1).  Serapan pada bilangan gelombang 1651.18 cm^-1 ditimbulkan oleh gugus C=C (1620-1680 cm^-1) dan bilangan gelombang 694.56 cm^-1 (690-900 cm^-1) yang merupakan gugus dari CH aromatik. Analisis hasil spektroskopi IR tersebut menunjukkan bahwa senyawa yang diisolasi kemungkinan mempunyai gugus fungsi –OH, C-H, C=C aromatik, C-OH siklik dan CH aromatik. Berdasarkan interpretasi data yang diperoleh dari analisa spektrum UV-Vis dan spektrum inframerah (IR) maka diduga bahwa isolat pada ekstrak etil asetat mengandung senyawa fenolik.

Berikut Tabel standar bialngan gelombang IR dari jurnal:

Gugus	Bilangan Gelombang (cm-1)
fenol dengan gugus O-H	3200-3600
C-H alifatik	2850-2970
C-OH siklik	990-1060
C=C	1620-1680
CH aromatik.	690-900

Berikut Tabel interpretasi IR dari jurnal:

Gugus	Bilangan Gelombang (cm-1)
fenol dengan gugus O-H	3415.68
C-H alifatik	2958.10
C-OH siklik	1019.88
C=C	1651.18
CH aromatik.	694.56

 

Pembahasan Individu:

Untuk menginterpretasi sprektrum IR ada beberapa data standar yang diperlukan yaitu sebgai berikut:

 

Adapun Tabel 2 berikut sebagai standar serapan IR untuk beberapa senyawa:

Tabel 2. Beberapa Standar Spektrum IR

3500-3300 cm-1	N–H stretch	Amina
3500-3200 cm-1	O–H stretch	Alkohol, a broad, strong band
3100-3000 cm-1	C–H stretch	Alkena
3000-2850 cm-1	C–H stretch	Alkana
1760-1665 cm-1	C=O stretch	Keton, aldehida, ester
1680-1640 cm-1	C=C stretch	Alkena

 

Pada Gambar 5 disajikan spekrum IR dari senyawa etanol, dimana pada bilangan gelombang sekitar 3391 cm^-1 sebagai gugus –OH, 2961 cm^-1 adanya C-H stretch. Kedua bilangan gelombang ini dapat dijadikan standar kita untuk menginterpretasi adanya gugus –OH dan C-H sterch. Serapan pada bilangan gelombang 1651.18 cm^-1 ditimbulkan oleh C=O stretch (1760-1665 cm^-1) untuk gugus ester, hal ini bertolak belakang dengan interpretasi pada jurnal. Sehingga yang dapat kita disimpulkan dari IR  hanya adanya gugus –OH, C-H sterch dari alkane (C alifatik) dan C=O sterch dari banyak kemungkinan yaitu; gugus ester/ keton/ aldehid.

Gambar 5. Sperktrum IR senyawa etanol

Sumber: (Slide Pak Andi Stiawan Ph.D)

Ini disajikan untuk memperkuat interpretasi didaerah 3000-an menandakan adanya gugus –OH ( bukan fenol) dan daerah 2900-an C-H sterch untuk alkana.

 

3.     Interpretasi LC-MS

 

Pada Jurnal dijelaskan hasil sebagai berikut:

 

 

 

 

Hasil analisa menggnakan LCMS menghasilkan beberapa puncak kromatogram dengan waktu retensi yang sesuai pada Gambar 3. Hasil spektrum diatas menunjukkan bahwa isolat etil asetat belum murni. Berdasarkan puncak-puncak tersebut diperoleh delapan puncak pada waktu retensi 4.82; 5.42; 5.85; 6.87; 7.15; 7.64; 8.42 dan 9.05 menit. Sedikitnya terdapat tiga puncak utama pada waktu retensi 4.82; 6.87 dan 7.64 yang akan diidentifikasikan senyawanya berdasarkan spektrum massanya. Analisis data LCMS ini menggunakan MassLynx software (Version 4.1) dan identifikasi struktur senyawa kimia yang terdeteksi pada LCMS dengan database Massbank dan Chemspider secara online. Puncak utama dari spektrum massa isolat 1 pada waktu retensi 4.28 menit memiliki berat molekul 228.1427 dengan dugaan rumus molekul senyawa C₁₃H₂₄O₃ yang diperkirakan merupakan senyawa 2-isopropil-5- metilsikloheksil 2- hidroksipropanoat.

 

 

 

 

 

Puncak utama dari spektrum massa isolat 1 pada waktu retensi 4.28 menit memiliki

berat molekul 228.1427 dengan dugaan rumus molekul senyawa C₁₃H₂₄O₃ yang diperkirakan merupakan senyawa 2-isopropil-5- metilsikloheksil 2- hidroksipropanoat

 

 

 

 

Spektrum massa senyawa pada waktu retensi 6.87 menit terlihat pada Gambar 5. Puncak utama senyawa pada waktu retensi 6.87 menit memiliki berat molekul 206.1589 dengan dugaan rumus molekul C₁₂H₁₄O₃ dan diperkirakan senyawa Cuelure atau 4-(4-Acetoxyphenyl)-2-butanone.

 

Spektrum massa senyawa pada waktu retensi 7.64 menit terlihat pada Gambar 28. Puncak utama senyawa pada waktu retensi 7.64 menit memiliki berat molekul 242.2838 dengan dugaan rumus molekul C₁₃H₂₁O₄ yang diperkirakan merupakan senyawa 2-[(2- Hydroxycyclohexyl)oxy] cyclohexanecarboxylate

 

Pembahasan Individu:

 

Spektrum massa yang disajikan pada jurnal tidak dapat dibaca karena puncak yang dihasilkan tidak sesuai dengan jumlah fragmen-fragmen senyawa. Misalnya untuk 2-isopropil- 5-metilsikloheksil 2-Hidroksipropanoat ketika di fragmen pada C yang terikat pada –OH maka kemungkinan terdapaat 2 peak pada Mr=45 dan Mr=195. Hal ini sama untuk 2 senyawa lain yang diperkirakan.

 

Pada pembahasan ini dibahas senyawa dari hasil prediksi jurnal langsung dengan memperkirakan DBE. Bila ion molekuler diketahui, maka rumus molekul dari sampel dapat ditentukan pula dengan cara mencocokkan harga m/z dari ion molekuler dengan tabel Rumus Molekul dengan variasi jumlah karbon, hidrogen, nitrogen, dan oksigen yang tersedia. Selanjutnya dari rumus molekul yang ada, dapat dihitung indeks kekurangan hidrogen (sering disebut DBE) yang bermanfaat untuk diprediksi jumlah ikatan rangkap atau adanya cincin/siklik dalam molekul tersebut. Harga DBE dihitung dengan rumus :

DBE =  S C - ½ S H - ½ S Halogen + ½ S N + 1

 

1.     Perhitungan DBE untuk setiap berat molekul yang diperkirakan pada jurnal:

 

a). Pada waktu retensi 4,28 menit pada jurnal dituliskan memiliki berat molekul 229,1427 dengan rumus molekul C₁₃H₂₄O_3.

 

DBE= 13-  + 1

         = 2

 

Berdasarkan jumlah DBE=2 maka kemungkinan bisa adanya 2 ikatan Л atau 2 (siklik) atau 1 ikatan Л 1 siklik. Data diperkuat oleh spektrum IR adanya C=O sterch dari gugus ester. Senyawa yang diperkirakan memiliki 1 ikatan Л 1 siklik adalah 2-isopropil- 5-metilsikloheksil 2-Hidroksipropanoat.

 

Struktur dari senyawa tersebut jika dibuat dengan chemdraw adalah sebagai berikut:

 

 

(Spektrum H-NMR telah dibuat,terlampir)

 

Senyawa diatas merupakan senyawa ester  dimana alkilya adalah 2-isopropil- 5-metilsikloheksil dan alkanoatnya adalah 2 hidroksipropanoat.

 

b). Pada waktu retensi 6,87 menit pada jurnal dituliskan memiliki berat molekul 206,1589 dengan rumus molekul C₁₂H₁₄O_3.

 

DBE= 12-  + 1

         = 6

 

Berdasarkan jumlah DBE=6 maka kemungkinan bisa adanya 5 ikatan Л dan 1 siklik. Data diperkuat oleh spektrum IR adanya C=O sterch dari gugus ester/keton/aldehid, namun yang cocok untuk  rumus molekul C₁₂H₁₄O_3. adalah senyawa keton yaitu, Cuelure atau 4-(4-Acetoxyphenyl)-2-butanone.

 

Struktur dari senyawa tersebut jika dibuat dengan chemdraw adalah sebagai berikut:

(Spektrum H-NMR telah dibuat,terlampir)

 

c). Pada waktu retensi 7,64 menit pada jurnal dituliskan memiliki berat molekul 242,2838 dengan rumus molekul C₁₃H₂₁O_4.

 

DBE= 13-  + 1

         = 3,5

Berdasarkan jumlah DBE=3,5 maka kemungkinan bisa adanya 1 ikatan Л dan 2 siklik. Data diperkuat oleh spektrum IR adanya C=O sterch dari gugus ester/keton/aldehid, namun yang cocok untuk  rumus molekul C₁₃H₂₁O₄ adalah senyawa ester. Senyawa yang diperkirakan adalah 2-[(2-Hydroxycyclohexyl)oxy] cyclohexanecarboxylate.