1. Separation Methods_anim.pptx

SEPARATION METHODS

METODE PEMISAHAN 

Ilmu pemisahan (Separation Science) Ilmu yang mempelajari gejala fisika dan kimia yang terlibat dalam proses atau pencapaian pemisahan, pengembangan dan penggunaan berbagai proses pemisahan.



Definisi pemisahan : Cara kerja atau pengerjaan sehingga suatu campuran dibagi menjadi sekurang-kurangnya 2 fraksi yang berbeda susunannya

SISTEM PEMISAHAN TERDIRI DARI 2 FASE :  FASE

1

 FASE

2

METODE Kromatografi ECC Dialisis

FASE 1 Fase Diam Rafinat Retentat

FASE 2 Fase Gerak Ekstraktan Difusat

TAHAPAN ISOLASI 3 (tiga) tahapan utama dalam isolasi :  Ekstraksi  

Fraksinasi Pemurnian

Bahan Tumbuhan Ekstraksi

Fraksinasi

Pemurnian

The aims of extraction Isolation a compound  structure Isolation of identity Compound (marker) Standardization of extract Pharmacology effect test Preparation of dosage form

2 STRATEGI RISET BAHAN ALAM DALAM ISOLASI 1. Older strategies: a. Focus on chemistry of compounds from natural sources, but not on activity. b. Straightforward isolation and identification of compounds from natural sources followed by biological activity testing (mainly in vivo). c. Chemotaxonomic investigation. d. Selection of organisms primarily based on ethnopharmacological information, folkloric reputations, or traditional uses. 2. Modern strategies: a. Bioassay-guided (mainly in vitro) isolation and identification of active ‘‘lead’’ compounds from natural sources. b. Production of natural products libraries. c. Production of active compounds in cell or tissue culture, genetic manipulation, natural combinatorial chemistry, and so on. d. More focused on bioactivity. e. Introduction of the concepts of dereplication, chemical fingerprinting, and metabolomics. f. Selection of organisms based on ethnopharmacological information, folkloric reputations, or traditional uses, and also those randomly selected.

Structure of active compound

Isolation a compound 

structure Phytochemistry Screening

Natural Product Crude drug Extraction

Extract Fractionation

Fraction Separation Purification

Isolate Characterization & Identification

Molecular structure

b

Natural Product Phytochemistry Screening

Crude drug Extraction

Phytochemistry Screening

Extract Standardization

Standardized Extract

c

Natural Product Crude drug Extraction

Extract Fractionation

Fraction Separation Purification

Isolate Characterization & Identification

Marker

d

Natural Product

Crude drug Extraction

Phytochemistry Screening

Extract Standardization

Standardized Extract Pharmacology test

Pharmacology Effect

d

Natural Product

Crude drug Extraction

Phytochemistry Screening

Extract Standardization

Standardized Extract Formulation

Dosage Form

EXTRACTION 

Extracting of component in crude drug – selectively with suitable solvent

Criteria of solvent : • • • • • • •

Dissolve solute Selective Volatile Non toxic Non corrosive Non expensive relatively Viscosity

PELARUT 

Banyak digunakan : n-heksana, benzene, diklormetan (CH2Cl2), kloroform (CHCl3), aseton, etilasetat, metanol, etanol dan air



Pelarut yang digunakan sebaiknya teknis yang di re-distilasi atau pa (pro analisis) Tujuan redistilasi :

Untuk menghilangkan bahan kimia lain yang seringkali ada dalam pelarut teknis yang dapat mengacaukan proses isolasi

Alkaloid kulit kina : 

Oleh senyawa peroksida dalam pelarut eter (technical grade) diubah menjadi bentuk turunan N-oksida oleh senyawa peroksida.



Senyawa hasil oksidasi relatif mudah larut dalam air dibanding senyawa awalnya.

HO HO

N

N

O R R N

Alkaloid kina

N

Turunan N-oksida dari alkaloid

PENGGOLONGAN PELARUT A. BERDASARKAN KEPOLARAN

Kepolaran meningkat

N-Heksana Benzena Dietileter Diklorometan Kloroform Etilasetat Aseton Etanol Metanol air

B. BERDASARKAN GUGUS FUNGSI 

Pelarut Hidroksi : Alkohol



Pelarut Oksigen : Eter, Aseton



Pelarut Belerang : Cs2



Pelarut Klor : Kloroform



Pelarut Hidrokarbon : N-heksana



Pelarut Nitrogen : Piridin



Pelarut Asetat : Asam Asetat

C. BERDASARKAN BAHAN ORGANIK / NON ORGANIK PELARUT ORGANIK :

PELARUT NON ORGANIK :

KEUNTUNGAN :

KEUNTUNGAN :



Melarutkan Lebih Slektif



Mdan Mudah Terbakarudah Diperoleh Kembali

KERUGIAN : 

Harga Mahal



Beberapa Toksik



MURAH

KERUGIAN : 

Tidak selektif



Tidak tahan lama

PEMILIHAN PELARUT ATURAN UMUM Pelarut non-polar (petroleum eter dan heksana) akan larut senyawa non-polar (lemak dan lilin). Sedangkan pelarut polar (metanol, etanol dan air) melarutkan senyawa polar (garam dan gula alkaloid).

(that mean like dissolve like) Afinitas zat terlarut terhadap fase organik akan meningkat dengan menggunakan pelarut campuran daripada pelarut tunggal (kadang-kadang digunakan campuran pelarut untuk meningkatkan kelarutan).

Example: solublization of an aliphatic carboxylic acid in ethanol, acetone and a mixture of both. O------------H-O-CH2-CH3 In ethanol -R-C O-H

Hydrogen bond

O In acetone

R-C

Hydrogen bond

CH3

O-H---------O=C CH3

In a mixture of acetone and ethanol O

HO-C2H5 (ethanol) CH3

R-C OH

O=C

(acetone) CH3

KONDISI YANG HARUS DIPERHATIKAN PADA WAKTU EKSTRAKSI 1.

SUHU

2.

PENGADUKAN

3.

PENGGANTIAN PELARUT

4.

PERBANDINGAN PELARUT – LINARUT

5.

UKURAN MATRIKS

SUHU MEMPENGARUHI BANYAK SOLUT YANG TEREKSTRAKSI  SEMAKIN TINGGI SUHU KELARUTAN SEMAKIN TINGGI

PENGADUKAN SEL PECAH PELARUT MUDAH MASUK SEL

SEL YANG MASIH UTUH : PELARUT MUDAH MASUK SEL TERJADI KESEIMBANGAN KONSENTRASI DI ALAM DAN LUAR SEL

SOLUT BERDIFUSI KE LUAR SEL DI SEKITAR DINDING SEL TERJADI GRADIEN KONSENTRASI

DIFUSI BERHENTI

TUJUAN PENGADUKAN : AGAR TIDAK TERJADI KESEIMBANGAN KONSENTRASI

PERBANDINGAN PELARUT – LINARUT 

CONTOH MASERASI :

BPOM RI 2011 

10 bagian serbuk simplisia dituangi dengan 75 bagian cairan penyari, tutup, biarkan 5 hari sambil sesekali diaduk, serkai, peras, dengan cairan penyari secukupnya hingga diperoleh 100 bagian.

2. KEMENKES RI 2013 

Satu bagian serbuk simplisia dalam maserator ditambah 10 bagian pelarut. Rendam selama 6 jam pertama sambal sesekali diaduk, diamkan selama 18 jam. Pisahkan maserat



Ulangi penyarian sekurang-kurangnya 2 kali dengan jenis dan setengah kali jumlah pelarut

KELARUTAN (FARMAKOPE INDONESIA) Istilah kelarutan

Jumlah bagian pelarut yang diperlukan untuk melarutkan satu bagian zat

Sangat mudah larut

Kurang dari 1

Mudah larut

1 - 10

Larut

10 - 30

Agak sukar larut

30 - 100

Sukar larut

100 - 1000

Sangat sukar larut

1000 - 10.000

Praktis tidak larut

Lebih dari 10.000

BENTUK EKSTRAK 

EKSTRAK KERING



EKSTRAK KENTAL



EKSTRAK ENCER

EKSTRAK ENCER TIDAK BOLEH DISIMPAN DALAM WAKTU LAMA ARTEFAK

DEKOMPOSISI

CAHAYA

SUHU PEMEKATAN DENGAN ROTAVAPOR SUHU < 40⁰C UNTUK MENGHIDARI DEKOMPOSISI KOMPONEN TERMOLABIL

Classification of extraction 1. Based on Form Liquid Solid Extraction

Reflux

Continuos extraction (Soxhlet)

Maceration : Soaking the crude drug with solvent in certain time

Percolation : Wetting the crude drug with solvent and flowing the solvent through the crude drug in certaine time Continuous extraction (Soxhlet): The solvent evaporate, condensation, condensate through the crude drug, get substance from the crude drug.

Liquid-liquid extraction Gradually extraction (separation funnel)

Continually extraction (Craig apparatus)

2. Based on contact time Gradually extraction maceration

reflux LLE (separation funnel)

Continullay extraction LLE (craig apparatus)

Continuous extraction (Soxhlet)

Based on energy Cold extraction for thermolabil compound to prevent decomposition/artefact component in crude drug have not know yet for soft material

 Senyawa yang sudah diketahui dan termolabil  Mengekstraksi senyawa yang belum diketahu

Hot extraction For thermostabil compound

for hard material

Extraction Using suitable solvent

Extraction

Non polar solvent N-Hexana

Polar solvent Semi polar solvent EtOAc, CH2CL2, CHCl3

EtOH, MeOH

When will extraction be finished ? Extraction will be finished : 1. until colorless 2. extracted > 98 %

EKSTRAKSI CAIR - PADAT 

PROSES PENARIKAN KOMPONEN DARI MATRIKS PADAT KELARUTAN

PATOKAN EKSTRAKSI CAIR PADAT ‘LIKE DISSOLVE LIKE PELARUT POLAR melarutkan komponen polar PELARUT NON POLAR melarutkan komponen non polar

FRACTIONATION  

Pemisahan kandungan kimia ekstrak berdasarkan polaritas. Pemisahan suatu campuran menjadi beberapa bagian dengan ciri yang berbeda

Fractionation methods : Liquid-liquid extraction Chromatography

LIQUID LIQUID EXTRACTION Substance removal from any liquid to the other liquid that immiscible, by shaking repeatedly

1.Separation Funnel 2.Craig apparatus

Terms in LLE Extractant :

Solvent that is used to extract

Raffinate :

Material/liquid that to be extracted

Solute :

Active compound in raffinate

ONE STEP LIQUID – LIQUID EXTRACTION Partition coefficient (Kp) : C raff Kp

=

C extr C raff = solute concentration raffinate C extr = solute concentration in extractant

Jika : p q V raf V ekstr

= fraksi solut tak terekstraksi = fraksi solut terekstraksi = volume rafinat = volume ekstraktan

V raf U=β= V ekstr

jumlah solut tak terekstraksi p= Jumlah solut total

C raf . V raf

p=

C raf . V raf + C ekstr . V ekstr

Kp . U p= 1 + Kp . U

jumlah solut terekstraksi q= Jumlah solut total

C ekstr . V ekstr

q=

C ekstr . V ekstr + C raf . V raf

1

q = 1 - p

q = 1 + Kp . U

Prosen solute terekstrasi % q = (1 - p)x100%

Jika volume ekstraktan = volume rafinat β=1

U=1

Maka :

p =

Kp q =

Kp + 1

1 1 + Kp

Jika ekstraksi dilakukan n kali Maka :

Fraksi solut tak terekstraksi = pn Fraksi solut terekstraksi

= qn

Untuk menghitung fraksi solut terekstraksi n kali jangan langsung menghitung dari qn tapi menghitung dulu pn baru dicari qn

qn = 1 - pn

KERJAKAN SOAL BERIKUT INI 1. Jika suatu solut diekstraksi dengan sistem air – heksan mempunyai nilai koefisien partisi 0,55. Volume air 25 ml, sedang volume heksan 40 ml. Berapakah % solut terekstraksi setelah 4 kali ekstraksi dengan masing-masing tahapan menggunakan volume heksan 40 mL? 2. Jika

koefisien partisi suatu solut dalam sistem air – nheksan 0,47 dan solut terlarut dalam air 25 mL diekstraksi dengan masing-masing 40 mL n-heksan sebanyak 3 kali. Berapakah % solut terekstraksi setelah 3 kali ekstraksi. Berapakah % solut terekstraksi jika diekstraksi dengan sekaligus 120 mL n-heksan (1 kali)?

3. Jika koefisien partisi suatu solut 0,49 diekstraksi dengan sistem air – heksan dimana solut terlarut dalam heksan 50 mL diekstraksi dengan air 60 mL. Berapakah % solut terekstraksi setelah 4 kali ekstraksi dengan masing-masing tahapan menggunakan volume air 60 mL?

Petunjuk mengerjakan soal 

Jika mau menghitung harus ditentukan dulu mana yang rafinat dan mana yang ekstraktan



Umumnya yang disebut didepan rafinat Misal : Kp = 0,48 pada sistem air – heksan, maka : Air  rafinat Heksan  ekstraktan tetapi jika ada pernyataan Kp = 0,48 pada sistem air – heksan, solut terlarut pada heksan 50 ml diekstraksi dengan air 60 ml, artinya : Heksan  rafinat Air

 ekstraktan

Hubungan log Kp dan q 

Kurva log Kp

PARAMETER KEEFISIENAN PEMISAHAN EKSTRAKSI CAIR CAIR

PATOKAN 2 KOMPONEN : 

KUOSIEN PEMISAHAN



FAKTOR PEMISAH

PATOKAN 2 KOMPONEN KUOSIEN PEMISAHAN = NISBAH KOEFISIEN PARTISI 

Dalam ekstraksi umumnya yang teribat tidak hanya 1 solut saja



Ekstraksi akan berhasil memisahkan solut satu dg lainya jika masingmasing solut mempunyai Kp yang sangat berbeda



Daya pemisah 2 substansi dinyatakan dg faktor pemisah (α ) :

α>1 

Kp 1  Kp 2

Makin besar α ekstraksi makin baik Contoh : Campuran X : KpA = 2, Kp B = 0,5 α = 4,0 Kp yang lebih besar  pembilang

FAKTOR PEMISAH S

Faktor perolehan kembali B

B/A = Faktor perolehan kembali A

S

R A= R A=

B/A =

RA R

B

Banyaknya A yang terisolasi Banyaknya A total W A yang terisolasi (W A ) TOTAL

Ekstraksi Craig 

Menggunakan peralatan Craig yang diatur fase cair ringan (bj kecil) ditransfer dari satu tabung ke yang berikutnya.



untuk memisahkan dua zat atau lebih, dengan perbedaan Kp < 0,1.

EKTRAKSI CAIR-CAIR BERKESINAMBUNGAN 

ALAT CRAIG

Contoh soal 

Senyawa A mempunyai Kp = 3,4 dipisahkan dengan alat Craig, Volume rafinat sama dengan volume ekstraktan. Berapa % fraksi yang terekstraksi pada tabung no 4, setalh 7 kali ekstraksi.



Campuran mengandung senyawa X (Kp = 0,32) dan Y (Kp = 0,29) dipisahkan dengan alat Craig. Volume rafinat sama dengan volume ekstraktan. Bera % X dan Y dalam tabung no 1, 2, 3, 4, 5 setelah 8 kali transfer. Buat kurva f n,r vs no tabung untuk kedua senyawa dalam gambar 1