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 %
Top Related