Path: Top > S3-Dissertations > Pharmacy-SF > 2017

STUDI KOMPUTASI DAN APLIKASI SENYAWA TURUNAN PORFIRIN DALAM BENTUK MICRO PAPER-BASED ANALYTICAL DEVICE (μPAD) SEBAGAI REAGEN UNTUK ANALISIS LOGAM

PhD Theses from JBPTITBPP / 2018-02-01 10:50:19
Oleh : RIMADANI PRATIWI (NIM: 30715009), S3 - Pharmacy-SF
Dibuat : 2017-09-29, dengan 1 file

Keyword : logam, senyawa turunan porfirin, kolorimetri, paper-based sensor, distance-based detection

Logam berat merupakan unsur yang tersebar luas di lingkungan. Beberapa logam





tersebut mempunyai peran penting dalam sistem kehidupan namun dapat





membahayakan kesehatan manusia jika berada dalam jumlah yang tidak sesuai.





Timbal (Pb), kadmium (Cd), merkuri (Hg), timah (Sn), arsen (As), dan tembaga





(Cu) adalah contoh logam berat yang dapat mengkontaminasi makanan dan





minuman. Regulasi di berbagai negara menetapkan batas maksimum keberadaan





logam tersebut di makanan dan minuman. Saat ini metode yang banyak digunakan





untuk analisis logam adalah dengan menggunakan instrumen seperti spektroskopi





serapan atom (SSA) atau Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICPMS).





Metode ini sangat sensitif dan selektif tetapi instrument ini sangat mahal dan





tidak dapat dilakukan secara on-site analisis. Oleh karena itu pengembangan





metode analisis logam yang mudah, murah dan dapat dilakukan secara on-site





analisis terus dikembangkan.





Kolorimetri merupakan metode yang mudah dan sederhana untuk analisis ion





logam Pada kolorimetri, ligan akan bereaksi dengan logam dan membentuk





kompleks berwarna yang dapat diamati secara visual. Porfirin merupakan senyawa





makrosiklik yang banyak digunakan dalam analisis sebagai reagen kromogenik





untuk deteksi ion logam. Saat ini senyawa turunan porfirn telah dikembangkan





sebagai optical sensor untuk deteksi logam. Microfluidic paper-based analytical





devices (μPADs) adalah salah satu alat sensor sederhana yang murah dan mudah





digunakan untuk deteksi senyawa dalam sampel. Salah satu metode deteksi yang





digunakan dalam μPADs adalah kolorimetri. Penelitian ini bertujuan untuk





mengaplikasikan senyawa turunan porfirin sebagai reagen kromogenik untuk





analisis logam dalam bentuk μPADs.





Penelitian diawali dengan studi komputasi interaksi tiga senyawa kationik porfirin





yaitu meso-tetrakis(N-methylpyridinium-4-yl)porphyrin (TMPyP), mesotetrakis(





1,3-dimethylimidazolium-2-yl)porphyrin (TDMImP), dan mesotetrakis(





1,2-dimethylpyrazolium-4-yl)porphyrin (TDMPzP) dengan logam (Pb, Cd,





Hg, Sn, As, dan Cu). Studi ini dilakukan dengan menggunakan metode perhitungan





ii





Density Functional Teory (DFT) untuk memprediksi stabilitas dan reaktivitas





kompleks yang terbentuk. Berdasarkan parameter global chemical reactivity





descriptor, M-TDMPzP memiliki nilai chemical hardness yang tinggi dan





elektrofilisitas yang rendah dibandingkan dengan M-TMPyP dan M-TDMImP. Hal





ini menunjukkan bahwa interaksi logam dengan senyawa TDMPzP diprediksi akan





membentuk kompleks yang lebih stabil dibandingkan dengan TMPyP dan





TDMImP. Berdasarkan hal tersebut, senyawa terbaik hasil studi komputasi yaitu





TDMPzP selanjutnya disintesis.





Sintesis senyawa TDMPzP dilakukan dengan menggunakan metode Adler.





TDMPzP disintesis dalam bentuk garam sulfonat yang larut air. Hasil sintesis





menunjukkan senyawa TDMPzP sulfonat yang diperoleh berupa padatan kristal





ungu dengan rendemen sebesar 96,8%. Karakterisasai senyawa tersebut dengan





spektrofotometri UV-Vis, NMR, dan elemental analisis menunjukkan bahwa





senyawa TDMPzP hasil sintesis telah murni.





Pengamatan profil interaksi TDMPzP dengan logam dilakukan untuk mengetahui





reaksi TDMPzP dengan logam secara eksperimen. Pengamatan reaksi warna





TDMPzP dengan logam pada variasi pH menunjukkan bahwa TDMPzP selektif





untuk deteksi logam Cu2+ pada rentang pH 2-4. Analisis stoikiometri





mengindikasikan bahwa TDMPzP dengan logam Cu2+ bereaksi 1:1 dengan





konstanta ikatan sebesar 4,15 x 105 M-1.





Selektivitas TDMPzP untuk deteksi Cu2+ pada suasana asam berpotensi untuk





dikembangkan dalam distance-based μPADs. Hasil menunjukkan bahwa sistem ini





mempunyai batas pengukuran terendah 1 mg L-1 sesuai dengan regulasi pada US





Environmental Protection Agency (EPA) yang membatasi jumlah maksimum





kontaminasi logam Cu pada air minum sebesar 1,3 mg L-1 dan WHO guidelines for





drinking water quality sebesar 2 mg L-1. Analisis adanya gangguan logam lain





menunjukkan bahwa TDMPzP selektif terhadap Cu2+. Aplikasi sistem ini untuk





analisis logam Cu2+ pada real sampel (air minum) menunjukkan hasil yang sesuai





antara distance-based μPADs dan ICP-MS. Pada pengujian tersebut diperoleh nilai





recovery dengan standard deviasi kurang dari 10%.





Berdasarkan keseluruhan hasil penelitian yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa





TDMPzP sebagai reagen kolorimetrik dapat diaplikasikan pada distance-based
μPADs untuk analisis logam Cu2+ pada air minum. Metode ini sederhana, mudah,





murah, cepat dan dapat dilakukan untuk on-site analisis.

Deskripsi Alternatif :

Heavy metals are an element that is widespread distributed in the environment and





a few of these metals are essential to life. However, abnormal level of them has





been associated with the toxicity for a human being. Lead (Pb), cadmium (Cd),





mercury (Hg), tin (Sn), arsenic (As), and copper (Cu) are several heavy metals





which can contaminate food and drinking water. As the result, they have a





maximum allowable level in food and drinking water. Numerous analytical





methods have been developed for their detection with atomic absorption





spectroscopy (AAS) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS)





being the most common. While AAS and ICPMS are sensitive and selective, they





require expensive instrumentation, highly trained personnel and cannot be used for





on-site analysis. Therefore, analytical methods for metals analysis that are simple,





portable, and reliable are still needed.





Colorimetric methods for metal detections have shown great potential in this field.





This method can simply, conveniently and most importantly can observe by the





naked eye. Porphyrin derivative compound has been widely used in analytical





chemistry as chromogenic reagents for metal ion detection. Recently, porphyrin





derivative compounds have been developed as optical sensors for metal detections.





One of the most common detection motif used in μPADs is a colorimetric method





using specific reagents to identify and quantify analytes in the sample. In this work,





a distance-based μPADs has been developed using porphyrin derivative as the





colorimetric reagent for metal detection.





As preliminary study, interaction of three cationic porphyrins: meso-tetrakis(Nmethylpyridinium-





4-yl)porphyrin (TMPyP), meso-tetrakis(1,3-





dimethylimidazolium-2-yl)porphyrin (TDMImP), and meso-tetrakis(1,2-





dimethylpyrazolium-4-yl)porphyrin (TDMPzP) with metals ion (Pb, Cd, Hg, Sn,





As, dan Cu) have been performed computationally using DFT method. DFT global





chemical reactivity descriptors were calculated and used to predict their relative





stability and reactivity. The result shows that M-TDMPzP has the highest chemical





hardness and the lowest electrophilicity compare to M-TMPyP and M-TDMImP,





iv





indicating reaction of TDMPzP with metals will form a more stable complex.





TDMPzP was continued to synthesized.





TDMPzP was synthesized using Adler method in a salt form. A pure deep purple





microcrystalline solid with yield 96,8% was obtained. This compound is soluble in





water and analysis using UV-Vis spectrophotometry, NMR, and elemental analysis





was performed for characterization.





The characterization of the interaction of TDMPzP with metal ions was investigated





by adding various kind of metals ion to the TDMPzP solution at different pH values.





The colorimetric sensing ability of TDMPzP indicates that it was selective for Cu2+





detection in pH 2-4. Job’s Plot analysis suggest that a stoichiometry of TDMPzPCu





complex is 1:1 with binding constant 4,15 x 105 M-1.





The selectivity of TDMPzP for Cu2+ in acidic solution makes it a good candidate to





be applied in developing a distance-based μPADs for Cu2+. The lower measurable





limit for this distance-based measurement for Cu2+ detection was at 1 mg L-1 which





is in accordance with the regulation by US EPA and WHO guidelines for drinking





water quality. The interference study results indicate the selectivity of μPADs to





Cu2+ over other metal ions. Application of this system for real drinking water





sample showed a good agreement between distance-based μPADs with ICP-MS.





The recoveries were obtained with relative standard deviations of less than 10%





All of these results suggest that TDMPzP as a colorimetric reagent was successfully





applied on distance-based μPADs for determination of Cu2+ in drinking water





samples. This method is simple, rapid, cost-effective, instrument-free, and selective





for on-site Cu2+ analysis in aqueous medium

Copyrights : Copyright (c) 2001 by Perpustakaan Digital ITB. Verbatim copying and distribution of this entire article is permitted by author in any medium, provided this notice is preserved.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing : Prof. Dr. Daryono Hadi Tjahjono., M.Sc





    ;Prof. Dr. Slamet Ibrahim S., DEA., Editor: yana mulyana

File PDF...