Senyawa Steroid

Steroid

 

Pernahkah teman-teman mendengar tentang Steroid? Nah, Steroid merupakan senyawa penting dalam pengobatan. Keberadaannya sebagai salah satu diantara golongan senyawa metabolit sekunder diharapkan menjadi konstituen kimia yang memberi nilai pengobatan pada suatu tumbuhan.

1) Asal Usul

Percobaan-percobaan biogenetik menunjukkan bahwa steroid yang terdapat dialam berasal dari triterpenoid. Steroid yang terdapat dalam jaringan hewan beasal dari triterpenoid lanosterol sedangkan yang terdapat dalam jaringan tumbuhan berasal dari triterpenoid sikloartenol setelah triterpenoid ini mengalami serentetan perubahan tertentu. tahap- tahap awal dari biosintesa steroid adalah sama bagi semua steroid alam yaitu pengubahan asam asetat melalui asam mevalonat dan skualen (suatu triterpenoid) menjadi lanosterol dan sikloartenol.

Percobaan dengan jaringan hati hewan, emnggunakan 2,3 epoksiskualen yang diberi tanda dengan isotop 180 menunjukkan bahwa isotop 180 itu digunakan untuk pembuatan lanosterol menghasilkan (180)- lanosterol radioaktif. Hasil percobaan ini membuktikan bahwa 2,3- epoksiskualen terlibat sebagai senyawa antara dalam biosintesa steroida. Molekul kolestrol terdiri atas tiga lingkar enam yang tersusun seperti fenantren dan terlebur dalam suatu lingkar lima. Hidrokarbon tetrasiklik jenuh yang mempunyai sistem lingkar demikian dan terdiri dari 17 atom karbon sering ditemukan pada banyak senyawa yang tergolong senyawa bahan alam yang disebut steroida.

2) Struktur Molekul

 

Steroid merupakan terpenoid lipid yang dikenal dengan empat cincin kerangka dasar karbon yang menyatu. Struktur senyawanya pun cukup beragam. Perbedaan tersebut disebabkan karena adanya gugus fungsi teroksidasi yang terikat pada cincin dan terjadinya oksidasi cincin karbonya (Samejo dkk., 2013). Senyawa steroid memiliki kerangka dasar yang spesifik yaitu kerangka 1,2-siklopentanoperhidrofenantren, kerangka ini sekaligus merupakan ciri-ciri khusus yang membedakan steroid dengan senyawa organik bahan alam lainnya.

Steroid merupakan kelompok senyawa organik turunan dari tetrasiklik triterpen yang  memiliki kerangka dasar sterana jenuh dengan 4 cincin yang terdiri dari 3 cincin sikloheksana dan 1 cincin siklopentana.

Nama	Jumlah atom C	Jenis rantai samping(R)
Estran	17	-
Androstan	19	-H
Pregnan	21	-CH2CH3
Kolan	24	-CH(CH3)(CH2)2CH3
Kolestan	27	-CH(CH3)(CH2)3CH(CH3)2
Ergostan	28	-CH(CH3)(CH2)2CH(CH3)CH(CH3)2
Stigmastan	29	-CH(CH3)(CH2)2CH(C2H5)CH(CH3)2

Pada umunya steroid berfungsi sebagai hormon. Perbedaan jenis steroid yang satu dengan steroid yang lain terletak pada gugus fungsional yang diikat oleh keempat cincin ini dan tahap oksidasi tiap-tiap cincin.

Nama trivial dan IUPAC senyawa steroid

Nama trivial	Nama IUPAC
Androsteron	3-hidroksi-5-androstan-17-on
Testosteron	17-hidroksiandrostan4-en-3-on
Kolesterol	3β-kolestan-5-en-3-ol
Asam cholat	Asam 3,7,12-trihidroksi-5-kolan-24-oat
Ergosterol	(22E)-ergosta-5,7,22-trien-3-ol
Estradiol	estra-1,3,5(10)-trien-3,17-diol
Estriol	estra-1,3,5(10)-triene3,16,17-triol
Estrone	3-hidroksiestra-1,3,5(10)-trien-17-on
Progesteron	pregnan-4-en-3,20-dion

3) Reaksi - reaksi

A.  Epimerisasi

Konformasi mempengaruhi kestabilan suatu struktur steroid. Pada sikloheksan monosiklik, kesetimbangan konformasi mudah dicapai, dimana substituent yang ukurannya lebih besar akan mengambil kedudukan ekuatorial. Pada kedudukan aksial, substituen R mengalami antaraksi tolak-menolak dengan dua atom hidrogen aksial, yang msing-masing terikat pada atom karbon nomor tiga dari atom karbon dimana gugus R terikat. Antaraksi tersebut menimbulkan tegangan molekul, namun tegangan tersebut dapat dihilangkan jika konformasi molekul berubah sehingga gugus R mengambil posisi ekuatorial. Pada steroid, perubahan konformasi tersebut tidak dapat dilakukan dengan leluasa, karena molekul steroid bersifat kompak.  Hasil epimerasi memberikan suatu campuran dengan epikolestanol, dimana kolestanol merupakan 90% dari campuran. Dengan memperhatikan kedua konfigurasi dari gugus hidroksil pada kolestanol yaitu ekuatorial sedangkan pada epikolestanol aksial, sehingga kestabilan kolestanol lebih tinggi dibanding epikolestanol.

B.  Reaksi esterifikasi

Hampir semua steroid alam mengandung gugus fungsi oksigen, misalnya gugus hidroksil pada karbon C3. Oleh karena itu, reaksi pada posisi yang mengandung gugus itu penting dalam pembahasan reaksi steroid. Berbagai reaksi esterifikasi yang lazim dikenal dapat pula digunakan dalam steroid. Kereaktifan suatu gugus hidroksil terhadap reaksi esterifikasi ditentukan oleh orientasi gugus itu, aksial atau ekuatorial, dimana gugus hidroksil yang ekuatorial lebih mudah diesterifikasi daripada gugus hidroksil yang aksial, yang terikat pada posisi yang sama. Perbedaan laju esterifikasi dipengaruhi oleh halangan ruang (faktor sterik) yang menghalangi terjadinya serangan pada gugus hidroksil itu.  Pada reaksi tersebut, esterifikasi hanya dapat terjadi pada salah satu dari dua gugus hidroksil, yakni pada gugus hidroksil ekuatorial yang terikat pada atom c-3. Hal ini disebabkan oleh, gugus hidroksil yang satu lagi (terikat pada atom c-6) mempunyai halangan ruang, karena halangan ruang ini, pembentukan senyawa kompleks transisi sukar terjadi, yang mengakibatkan gugus hidroksil ini tidak rekatif (Arifin, 1986).

C.  Hidrolisa ester steroid

Salah satu reaksi ester yang terpenting ialah hidrolisis dalam suasana basa (saponifikasi) yang menghasilkan alkohol. Hidrolisis ini biasanya dilakukan dengan jalan memanaskan ester steroid dengan natrium hidroksida atau kalium hidroksida dalam methanol atau etanol. Seperti pada esterifikasi, kereaktifan gugus ester dari molekul steroid terhadap hidrolisa tergantung pada konformasi dan keadaan lingkungan dari gugus itu. Umumnya, ester yang ekuatorial lebih mudah dihidrolisis daripada gugus ester yang aksial. Misalnya, laju hidrolisis dari 3β-asetoksi-5α-kolestan adalah tiga kali lebih besar dibanding 3α-asetoksi-5α-kolestan yang mempunyai gugus ester aksial (Arifin, 1986).

D.   Oksidasi steroid

Pada oksidasi alkohol sekunder dari steroid dengan asam kromat, gugus hidroksil yang aksial (mempunyai halangan ruang) lebih mudah dioksidasi daripada gugus hidroksil yang ekuatorial. Hal ini disebabkan oleh tahap reaksi yang menentukan laju oksidasi ialah serangan basa terhadap atom hidrogen dari gugus CH-OH setelah gugus ini membentuk ester kromat. Sebagai contoh dapat diambil perbandingan laju oksidasi dari kolestanol dan epikolestanol oleh asam kromat, dimana laju oksidasi epikolestanol adalah delapan kali kolestanol. Kecilnya laju oksidasi dari kolestanol disebabkan serangan terhadap atom hidrogen aksial dari gugus CH-OH pada C-3 yang mengalami halangan oleh antaraksi dengan atom-atom hidrogen aksial pada C-1 dan C-5. Sedangkan pada epikolestanol, atom hidrogen ekuatorial pada C-3 tidak mengalami halangan ruang sehingga mudah diserang (Arifin, 1986).

4) Isolasi dan pemurnian serta penentuan struktur

Isolasi mempunyai pengertian memisahkan sesuatu yang kita anggap penting dari bahan-bahan lain yang bersifat seperti kontaminan. Isolasi senyawa bahan alam baik yang berasal dari tumbuhan, hewan, mikroorganisme, biota laut, dan lain-lain dimaksudkan untuk memisahkan senyawa yang bermanfaat baik untuk kepentingan industri farmasi, kosmetika, pangan dan obat-obatan. Senyawa-senyawa tersebut umumnya disebut sebagai metabolit sekunder dan jumlahnya cukup kecil sehingga perlu diisolasi atau dipisahkan dari bagian-bagian lain atau senyawa-senyawa lain yang dianggap tidak penting.  Secara garis besar, proses isolasi dengan menggunakan metode Bioassay adalah sebagai berikut (Sudarma, 2014) :

Pemilihan sampel atau ekstrak yang aktif. Ekstraksi ulang sampel tumbuhan menggunakan pelarut organik yang sesuai. Ekstrak yang aktif, diisolasi kandungan kimianya menggunakan berbagai macam cara kromatografi. Pada tahap awalnya ekstrak akan terpisah menjadi fraksi-fraksi. Dimana satu fraksi kemungkinan masih mengandung berbagai senyawa kimia. Tiap fraksi kemungkinan masih mengandung berbagai senyawa kimia yang berbeda yang selanjutnya diuji bioaktivitasnya. Fraksi yang aktif terhadap bioassay dipilih untuk selanjutnya dipisahkan lagi menggunakan metode kromatografi. Cara ini berulang sampai akhirnya didapatkan senyawa murni yang mempunyai aktivitas farmakologis yang diinginkan. Senyawa murni yang diisolasi selanjutnya ditentukan struktur kimianya. Pengetahuan dasar yang diperlukan dalam proses penentuan struktur senyawa kimia adalah pengetahuan mengenai spektroskopi.

Steroid berperan penting bagi tubuh dalam menjaga keseimbangan garam, mengendalikan metabolisme dan meningkatkan fungsi organ seksual serta perbedaan fungsi biologis lainnya antara jenis kelamin. Tubuh manusia memproduksi steroid secara alami yang terlibat dalam berbagai proses metabolisme. Sebagai contoh steroid dari garam empedu, seperti garam deoksikolik, asam kholik dan glisin serta konjugat taurin yang berfungsi memperlancar proses pencernaan (Bhawani dkk., 2011). Berdasarkan sumbernya steroid dibedakan atas steroid sisntetis dan alami. Steroid sintetis yang umum digunakan adalah glukokortikosteroid, estrogen, metilprednisolon, kortikosteroid, androgen, squalamine dan hydrocortisone. Senyawa ini juga digunakan untuk pengobatan penyakit akibat kelebihan atau kekurangan hormon, penyakit berbahaya serta penyakit lainnya seperti radang sendi dan alergi (Bhawani dkk., 2011). Sterol tumbuhan yang telah lama dikenal adalah campesterol, stigmasterol dan β-sitosterol. Sterol ini menunjukkan efek menurunkan kolesterol dan antikarsinogenik. Efek antiangiogenik diduga melibatkan aksi senyawa tersebut sebagai antikanker (Choi dkk., 2007). Stigmasterol dimungkinkan untuk mencegah penyakit kanker tertentu, misalnya kanker ovarium, prostat, payudara dan kanker usus besar karena mempunyai potensi antioksidan, hipoglikemik dan mampu menghambat tiroid (Gabay dkk., 2010; Panda dkk., 2009). 

Permasalahan :

1) Bagaimana cara menentukan struktur senyawa steroid ?

2) Bagaimana bioaktivitas senyawa steroid?

3) Bagaimana manfaat senyawa steroid pada manusia ?
4) Mengapa pada oksidasi alkohol sekunder dari steroid dengan asam kromat, gugus hidroksil yang aksial lebih mudah dioksidasi dari pada gugus hidroksil yang ekuatorial?

5) Pada isolasi pemurnian senyawa steroiod, mengapa ekstraksi ulang sampel tumbuhan menggunakan pelarut organik yang sesuai ?