Efek Reaksi Isomerisasi Pada Miristisin Terhadap Potensinya Sebagai Tabir Surya Secara in-vitro
The Effect of Isomerization Reactions in Myristicin Against Its Potential as Sunscreens Agent In-Vitro
Hery Muhamad Ansory 1 , Ika Nur Fitriani 2 1 Fakultas Farmasi, Universitas Setia Budi Surakarta
2 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Islam Walisongo Semarang Korespondensi email: hery.ansory89@setiabudi.ac.id
<1spasi>
(tanggal diterima: 03-12-2020 , tanggal disetujui: 14-01-2021) <1spasi> <1spasi>

## INTISARI
Miristisin memiliki struktur alkenil benzena dengan ikatan rangkap yang tidak terkonjugasi dengan cincin benzena dengan aktivitas tabir surya yang baik, perubahan ikatan rangkap ke posisi terkonjugasi  dapat  dilakukan  dengan  reaksi  isomerisasi.  Perubahan  ini  akan  membuat  molekul memiliki  ikatan  rangkap  terdelokalisasi  yang  lebih  panjang  dan  diharapkan  dapat  meningkatkan aktivitas nya sebagai tabir surya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat efek perubahan struktur miristisin terhadap aktivitasnya sebagai tabir surya.
Reaksi isomerisasi dilakukan dengan metode refluks menggunakan katalis KOH 20% dalam etanol selama 5 jam, hasil dianalisis menggunakan GCMS, IR dan 1 H-NMR. Uji aktivitas tabir surya dilakukan secara in-vitro menggunakan spektrofotometer UV dengan metode Mansur.
Hasil  menunjukkan  bahwa  reaksi  isomerisasi  berhasil  dilakukan  dan  didapatkan isomiristisin berupa cairan berwarna kuning muda jernih yang larut dalam etanol (1:1) dengan % yield  sebesar  84%  kemurnian  90%  E:Z  (6:1).  Hasil  uji  aktivitas  tabir  surya  tidak  menunjukan perbedaan  nilai  SPF  antara  miristisin  dengan  isomiristisin  yang  menandakan  bahwa  reaksi isomerisasi miristisin tidak terlalu berpengaruh terhadap aktivitasnya sebagai tabir surya .
Kata kunci: miristisin, reaksi isomerisasi, tabir surya.

## ABSTRACT
Myristicin has an alkenyl benzene structure with a double bond that is not conjugated with a benzene ring with good sunscreen activity, the change of the double bond to the conjugated position can  be  done  by  an  isomerization  reaction.  This  change  will  result  in  the  molecule  having  longer delocalized double bonds and is expected to increase its sunscreen activity. The purpose of this study was to see the effect of changes in myristicin structure on its activity as a sunscreen.
The isomerization reaction  was carried out  by  reflux method using 20%  KOH catalyst in ethanol for 5 hours, and the results were analyzed using GCMS, IR, and 1H-NMR. A sunscreen activity test was carried out in vitro using a UV spectrophotometer with the Mansur method.
The results showed that the isomerization reaction was successful, and the isomyristicin was obtained in the form of a clear light yellow liquid dissolved in ethanol (1: 1) with a% yield of 84% purity of 90% E: Z (6: 1). The sunscreen activity test results did not show a difference in the SPF value between myristicin and isomyristicin, which indicates that the myristicin isomerization reaction did not significantly affect its activity as a sunscreen .
Kata kunci: miristisin, reaksi isomerisasi, tabir surya.

## 1. PENDAHULUAN
Miristisin  adalah  senyawa  yang  menjadi  komponen  khas  yang  terdapat dalam  minyak  atsiri  pala  [1].  minyak  atsiri  pala  sendiri  dilaporkan  memiliki beberapa  aktivitas  seperti  anti  jamur  [2][3],  antidiare,  antidiabetes  dan  anti inflamasi [4][5].
Miristisin  merupakan  senyawa  yang  memiliki  ikatan  rangkap  yang  tidak terkonjugasi dengan cincin benzena, perubahan ikatan rangkap pada rantai karbon tersebut  ke  posisi  terkonjugasi  secara  teoritis  akan  mampu  membuat  senyawa menjadi lebih stabil. Pada penelitian sebelumnya [6] miristisin memiliki nilai SPF 19,44 sehingga memiliki potensi untuk dikembangkan lebih lanjut.
Reaksi isomerisasi pada senyawa turunan alkenil benzena sudah dilakukan pada  beberapa  senyawa  seperti  eugenol,  safrol  dan  anetol.  Reaksi  ini  dapat dilakukan menggunakan katalis basa kuat seperti NaOH dan KOH pada beberapa pelarut alkohol seperti etanol, propanol dan n-butanol [7][8][9].
Perubahan  ikatan  rangkap  pada  alkenil  benzena  ke  posisi  terkonjugasi secara teoritis akan membuat molekul menjadi lebih stabil karena memperpanjang resonansi dari ikatan rangkap, hal ini menjadi landasan dilakukannya penelitian ini. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merubah struktur miristisin yang memiliki ikatan rangkap tidak terkonjugasi menjadi isomernya yang memiliki ikatan rangkap terkonjugasi dengan benzena dan uji aktivitas sebagai tabir surya secara in-vitro. pengujian  aktivitas  tabir  surya  pada  senyawa  ini  belum  pernah  dilakukan sebelumnya dan menjadi keterbaruan dari penelitian ini.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2. 1. ALAT DAN BAHAN
Spektrofotometri  UV-Vis  (Shimadzu  1800),  miristisin  dari  hasil  penelitian sebelumnya [6], KOH (e-merck), etanol (e-merck), kloroform (e-merck), etilheksil metoksisinamat (e-merck), diklorometan (e-merck).

## 2. 2. CARA KERJA
Isomerisasi miristisin.
20  ml  miristisin  ditambahkan  larutan  KOH  20%  dalam  etanol  direfluks selama 5 jam, hasil reaksi kemudian diekstraksi dengan kloroform dan dicuci hingga pH netral. Reagen dan hasil dianalisis dengan GC-Ms, IR dan 1 H NMR.

## Metode Analisis GCMS
Analisis  dilakukan  dengan  GCMS  QP2010S  (Shimadzu,  Kyoto,  Jepang).  Gas pembawa yang digunakan adalah helium. Suhu oven kolom 50 °C, suhu injeksi 300 °C, mode injeksi split, kontrol aliran tekanan, tekanan 13,0 kPa, aliran total 79,3 ml / menit, aliran kolom 0,55 ml / menit, kecepatan linier 26,8 cm / detik, 3,0 ml / menit aliran pembersihan, rasio pemisahan 138,9, Program Suhu Oven dengan Kecepatan 5 ° C dari 50 - 240 ° C waktu tahan 5 -7 menit. Spektrometer massa dioperasikan dalam mode EI dengan suhu sumber ion 250 ° C, suhu antarmuka 300 ° C, waktu potong pelarut 3 menit, mode penguatan detektor absolut, penguatan detektor 0,80 kV, 0 sebagai ambang batas.

## Uji Aktivitas Tabir Surya.
Hasil  reaksi  (isomiristisin)  diencerkan  dengan  etanol  hingga  konsentrasi 1000 ppm, larutan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 320 – 290 nm. Berdasarkan data absorbansi, dapat dihitung nilai SPF dengan persamaan mansur [10]:
CF = Faktor koreksi EE = spektrum efek eritema (tabel 1) I = Intensitas sinar (tabel 1) A = Absorbansi Tabel 1. Nilai EE X I pada panjang gelombang 320-290 nm Panjang gelombang (nm) Nilai EE x I 290 0,0150 295 0,0817 300 0,2874 305 0,3278 310 0,1864 315 0,0839 320 0,0180

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Isomerisasi miristisin
Miristisin yang digunakan adalah hasil isolasi dari minyak atsiri pala yang memiliki kemurnian sebesar 92% berdasarkan hasil analisis menggunakan GC-Ms [6].  Isolasi  miristisin  dilakukan  dengan  metode  destilasi  pengurangan  tekanan. pengurangan  tekanan  digunakan  agar  suhu  pemanasan  yang  digunakan  tidak terlalu tinggi  sehingga  dapat  menghindari  kerusakan  senyawa  akibat  pemanasan berlebih.

## Gambar 1. Reaksi sintesis isomiristisin.
Isomiristisin  yang  dihasilkan  berupa  cairan  berwarna  kuning  muda  jernih yang tidak larut dalam air, larut dalam etanol (1:1), metanol (1:1), DCM (1:1). Hasil analisis menggunakan GC-Ms menunjukkan bahwa hasil reaksi sudah tidak memiliki puncak  miristisin  yang  mengindikasikan  reaksi  sudah  selesai.  Puncak  baru  yang muncul adalah pada waktu retensi 30.5 dan 31.7 menit dengan luas area 13% dan 77  %.  Hasil  analisis  dengan  menggunakan  Ms  menunjukkan  kedua  puncak  baru tersebut memiliki profil Ms yang sama, yaitu: m/z , Irel , %: 192 (100), 177 (8), 161 (20), 147 (17), 131 (19), 119 (29), 103 (8), 91 (52), 77 (19), 65 (29), 53 (17), 39 (12),  27  (7).  Profil  Ms  yang  sama  bisa  diakibatkan  karena  senyawa  tersebut merupakan sebuah isomer, senyawa isomiristisin secara struktur memungkinkan untuk  memiliki  dua  buah  molekul  yang  merupakan  geometri  isomer  dari  ikatan rangkap pada rantai terbuka E dan Z .
Beberapa penelitian mengenai reaksi isomerisasi pada alkenil benzena juga menghasilkan hasil reaksi yang berupa isomer geometri, seperti isomerisasi safrol yang  menghasilkan E dan Z isosafrol  [11][12].  Dalam  penelitian  [13],  [14],  [15] dijelaskan mengenai rasio protonasi karbon alilik, stabilitas stereokimia anion alilik dan  termodinamika  produk  yang  terbentuk  dari  protonasi  anion  alilik  yang menunjukkan  bagaimana  produk  yang  berupa  isomer  geometri E dan Z bisa terbentuk. Gambar 2 . konformasi dari atom karbon yang terikat pada gugus fenil yang menentukan deprotonasi alkenil benzena dan pembentukan anion alilik E atau Z yang akan terbentuk seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2 . Laju rotasi dalam konformasi akan menentukan laju deprotonasi (KE dan KZ) sehingga rasio E dan Z dari hasil reaksi akan terkait rasio K E /K Z . Konfigurasi pada keadaan transisi anion alilik Z memiliki energi yang lebih tinggi dibanding anion alilik E , hal ini diakibatkan interaksi 1-3 yang kurang disukai yang akan mengganggu stabilitas resonansi dari fenil.
Sintesis isomiristisin menggunakan katalis basa KOH dengan pelarut etanol yang  telah  dilakukan  menghasilkan  isomiristisin  dengan  kemurnian  90%  dengan E:Z (6:1) %Yield  yang  dihasilkan  sebesar  84%.  Reaksi  isomerisasi  pada  senyawa alkenil benzena menggunakan pelarut lain seperti n-butanol dilaporkan memiliki hasil yang cukup baik, seperti reaksi isomerisasi safrol dengan KOH selama 2 jam reaksi menghasilkan % yield sebesar 85% dengan E:Z (2:1) [16].
Gambar 2. Mekanisme pembentukan isomer geometri E / Z
Hasil  analisis  dengan  menggunakan  spektrofometer  IR  tidak  dapat menunjukkan  perubahan  struktur  miristisin  menjadi  isomiristisn.  Hal  ini disebabkan karena analisis IR yang menganalisis ikatan yang terdapat dalam sampel yang  di  analisis,  sedangkan  struktur  miristisin  dan  isomiristsin  yang  merupakan
isomer geometri, tidak memiliki perbedaan struktur yang dapat dilihat dari hasil IR. Hasil  elusidasi  dengan  spektrofotometer  IR  dapat  dilihat  pada Tabel  2 dengan pembanding hasil IR miristisin dari penelitian sebelumnya [6].
Tabel 2. Hasil Analisis dengan spektrofotometer IR
Miristisin (cm -1 ) [6]
Isomiristsin (cm -1 ) Gugus Fungsi 3070 3001 =C-H (Csp 2 ) 2893 2908 -C-H (Csp 3 ) 1627 dan 1504 1627 dan 1504 (C=C) aromatik 1435 1435 -CH 2 - 1357 1357 -CH 3 1128 1134 -C-O-C-
Hasil  analisis  dengan  menggunakan  spktrometer 1 H-NMR  menunjukkan perubahan  struktur  dari  miristisin  menjadi  isomiristisin,  ini  terlihat  dari  puncak pada rantai alilik yaitu pergeseran 1,9 ppm dengan kenampakan doublet of doublets dari metil (-C H 3 ) pada ujung rantai, pergeseran 6,1 dan 6,3 ppm dari proton alkena ( H C=C H ). Tabel 3. Hasil analisis dengan 1 H-NMR
δ (ppm) Jumlah H Jenis H 1,9 dd 3 -C- H 3 3,9 s 3 -OC H 3 - 5,9 s 2 O-C H 2 -O 6,1 dq 1 =C- H 6,3 dd 1 =C- H 6,5 s 1 H Aromatik 6,6 s 1 H Aromatik
Uji Aktivitas Tabir Surya.
Perubahan struktur senyawa miristisin menjadi isomiristisin terletak pada perpindahan  ikatan  rangkap  dua  yang  sebelumnya  di  ujung  (tidak  terkonjugasi) menjadi  di  tengah  (terkonjugasi)  dari  gugus  alil.  Perubahan  ini  secara  teoritis membuat  senyawa  isomiristisin  memiliki  perbedaan  panjang  gelombang maksimum pada serapan sinar UV, selain itu perubahan ini akan membuat senyawa menjadi lebih stabil akibat perpanjangan efek resonansi.
Pengujian aktivitas tabir surya dilakukan dengan spektrofotometri UV pada panjang gelombang UV-B (320-290 nm) didapatkan hasil nilai SPF dari isomiristisin adalah sebesar 17.05. Nilai SPF dari isomiristisin lebih kecil dibandingkan dengan miristisin, hal ini bisa diakibatkan karena perbedaan kemurnian dari cairan yang diujikan.  Miristisin  dengan  92%  [6]  sedangkan  isomiristisin  90%.  Kontrol  positif yang digunakan adalah etilheksil metoksisinamat dengan nilai SPF sebesar 50.
Gambar 3. profil serapan UV dari miristisin [6] dan isomiristisin.
Profil  serapan  UV  dari  kedua  senyawa  ini  dibandingkan  pada  Gambar  3. profil serapan menunjukan profil serapan yang tidak jauh berbeda. Perbedaan yang terlihat adalah adanya penurunan serapan isomiristisin pada panjang gelombang 300-310 nm dibandingkan dengan miristisin.

## 4. KESIMPULAN
Perubahan struktur akibat reaksi isomerisasi miristisin tidak memberikan dampak yang signifikan terhadap aktivitas sebagai tabir surya.

## 5. UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih  kepada  Kementerian  Riset  dan  Teknologi  /  Badan  Riset  dan Inovasi Nasional Republik Indonesia (RISTEK-BRIN) yang telah mendanai riset ini. SK. No. 228/SP2H/LT/DRPM/2019, 001/LPPM-USB/Pekerti/V/2019.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Hiranrat,  A.,  &  Hiranrat,  W.  (2019).  Myristigranol,  a  new  diarylpropane derivative from the wood of Myristica fragrans. Natural Product Research, 33(20), 2958–2963. https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1512988
[2]. Cao, G. Y., Xu, W., Yang, X. W., Gonzalez, F. J., & Li, F. (2015). New neolignans from the seeds of Myristica fragrans that inhibit nitric oxide production. Food chemistry, 173, 231-237. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.170
[3]. Gupta,  A.  D.,  Bansal,  V.  K.,  Babu,  V.,  &  Maithil,  N.  (2013).  Chemistry, antioxidant  and  antimicrobial  potential  of  nutmeg  (Myristica  fragrans Houtt).  Journal  of  Genetic  engineering  and  Biotechnology,  11(1),  25-31. https://doi.org/10.1016/j.jgeb.2012.12.001
[4]. Asgarpanah, J., & Kazemivash, N. (2012). Phytochemistry and pharmacologic properties  of  Myristica  fragrans  Hoyutt.:  A  review.  African  Journal  of Biotechnology, 11(65), 12787-12793. https://doi.org/10.5897/AJB12.1043
[5]. Nguyen, P. H., Kang, H. W., Le, T. V. T., Chae, J., Kim, S. K., Kwon, K. I., ... & Oh, W.  K.  (2011).  Simple  process  for  the  decrease  of  myristicin  content  from
0 1 2 3 4 290 295 300 305 310 315 320 Ab so rb an si Panjang gelombang (nm) miristisin isomiristisin
myristica  fragrans  (nutmeg)  and  its  activity  with  amp‐activated  protein kinase (ampk). Journal of Food Biochemistry, 35(6), 1715-1722.
[6]. Ansory,  H.  M.,  Sari,  E.  N.,  Nilawati,  A.,  Handayani,  S.,  &  Aznam,  N.  (2020). Sunscreen and Antioxidant Potential of Myristicin in Nutmeg Essential Oils (Myristica fragrans), 138–142. https://doi.org/10.2991/ahsr.k.200523.034
[7]. Hassam, M., Taher, A., Arnott, G. E., Green, I. R., & Van Otterlo, W. A. L. (2015). Isomerization  of  Allylbenzenes.  Chemical  Reviews,  115(11),  5462–5569. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00052
[8]. Halpern,  M.,  Yonowich-Weiss,  M.,  Sasson,  Y.,  Rabinovitz,  M.,  &  HHH,  O. Hydroxide ion initiated reactions in phase transfer catalysis. I. Isomerization of allylbenzene .  (1981)
[9]. Halpern,  M.,  Sasson,  Y.,  &  Rabinovitz,  M.. Hydroxide  ion  initiated  reactions under phase-transfer-catalysis conditions. 5. Isomerization of allylbenzene via hydroxide  ion  extraction .  The  Journal  of  Organic  Chemistry,  48(7),  1022- 1025. (1983). https://doi.org/10.1021/jo00155a018
[10]. Mansur  JS,    Breder  MN,    Mansur  MC,  Aulay  RD,  ”  Determination  of  Sun protection factor by spectrophotometry," An Bras Dermatol vol 61, pp.121, 1995
[11]. de  Lima,  M.  E.  F.;  Gabriel,  A.  J.  A.;  Castro,  R.  N.  Synthesis  of  a  New  Strigol Analogue from Natural Safrole. J. Braz. Chem. Soc. 2000, 11, 371−374.
[12]. Fujimura, O.; Fu, G. C.; Grubbs, R. H. The Synthesis of Cyclic Enol Ethers Via Molybdenum  Alkylidene-Catalysed  Ring-Closing  Metathesis.  J.  Org.  Chem. 1994, 59, 4029−4031.
[13]. Ela,  S.  W.;  Cram,  D.  J.  Electrophilic  Substitution  at  Saturated  Carbon.  XXX. Behavior of Phenylallylic Anions and Their Conjugate Acids. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 5791−5802.
[14]. Hunter, D. H.; Cram, D. J. Electrophilic Substitution at Saturated Carbon. XXIII. Stereochemical Stability of Allyl and Vinyl Anions. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 5478−5490.
[15]. Ela, S.  W.;  Cram,  D.  J. Electrophilic  Substitution  at  Saturated  Carbon. XXIX. Relationships  between  Position  of  Protonation  of  Allylic  Anions  and  the Kinetic and Thermodynamic Stabilities of the Olefinic Products. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 5777−5791.
[16]. Hartley, R. C.; McKiernan, G. J. Titanium Reagents for the Alkylidenation of Carboxylic Acid and Carbonic Acid Derivatives. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 2002, 2763−2793.