<1081> Penetapan Rotasi Optik


Banyak bahan obat bersifat optik aktif dalam pengertian dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi yang datang, sehingga bidang cahaya yang ditransmisi membentuk sudut yang terukur terhadap bidang cahaya datang. Sifat ini khas untuk beberapa hablur dan banyak cairan atau larutan obat. Sifat yang dimiliki oleh cairan atau zat terlarut itu umumnya disebabkan oleh keberadaan satu atau lebih pusat asimetri, biasanya atom karbon dengan empat substituen yang berbeda. Jumlah isomer optik adalah 2n; n adalah jumlah pusat asimetri. Polarimetri, yaitu pengukuran rotasi optik, dari bahan obat merupakan satu-satunya cara yang mudah untuk membedakan isomer-isomer aktif optik, sehingga merupakan penanda yang penting untuk identitas dan kemurnian.

Senyawa yang memperlihatkan kekuatan memutar bidang optik adalah senyawa khiral. Senyawa yang memutar bidang cahaya sesuai arah jarum jam dilihat ke arah sumber cahaya, bersifat dekstrorotatori atau isomer optik (+). Senyawa yang memutar bidang cahaya berlawanan dengan arah jarum jam disebut levorotatori atau isomer optik (-). (Simbol d- dan l- yang sebelumnya digunakan untuk menunjukkan isomer dekstrorotatori dan levorotatori, tidak lagi digunakan karena mirip dengan D- dan L- yang mengacu kepada konfigurasi                              D-gliseraldehida. Simbol R dan S, a dan b juga digunakan untuk mengindikasikan konfigurasi, pengaturan atom atau grup atom di dalam ruang).

Sifat fisikokimia dari senyawa-senyawa khiral yang tidak setangkup yang memutar bidang cahaya terpolarisasi ke arah berlawanan dengan besaran yang sama, enansiomer, adalah identik, kecuali untuk sifat rotasi optiknya dan reaksinya dengan senyawa khiral lainnya. Enansiomer sering menunjukkan perbedaan yang mendalam dalam farmakologi dan toksikologi, sesuai dengan fakta bahwa reseptor biologi dan enzim adalah khiral. Banyak bahan alam, seperti asam amino, protein, alkaloid, antibiotik, glikosida, dan gula berada dalam bentuk senyawa khiral. Sintesis senyawa tersebut dari senyawa nonkhiral menghasilkan jumlah yang setara yaitu rasemat. Rasemat tidak menunjukkan rotasi optik, dan sifat fisikanya berbeda dari sifat enansiomer-enansiomer penyusunnya. Metode sintesis stereoselektif atau stereospesifik atau pemisahan  campuran rasemat dapat digunakan untuk mendapatkan isomer optik tunggal.

Pengukuran rotasi optik dilakukan menggunakan polarimeter yang telah dikalibrasi. Persamaan umum yang digunakan dalam polarimetri adalah:

 

                               

[a] adalah rotasi jenis pada panjang gelombang l, t adalah suhu, a adalah rotasi yang diamati dalam satuan derajat (°), l adalah panjang tabung polarimeter dalam desimeter, dan c adalah kadar analit dalam g per 100 mL. Dengan demikian, [a] adalah nilai pengukuran dikali 100, dalam derajat (°), untuk larutan mengandung 1 g per 100 mL, diukur menggunakan sel dengan panjang 1.0 desimeter dibawah kondisi yang ditetapkan pada panjang gelombang cahaya dan suhu tertentu. Untuk beberapa bahan Farmakope, khususnya cairan seperti minyak esensial, persyaratan rotasi optik dinyatakan dalam istilah rotasi yang diamati, a, ditetapkan dibawah kondisi seperti yang dinyatakan dalam monografi.

Menurut sejarah, polarimetri dilakukan menggunakan instrumen dimana besarnya rotasi optik diperkirakan melalui penyesuaian visual dari intensitas bidang berbelah. Oleh karenanya, paling sering digunakan garis –D lampu natrium pada panjang gelombang cahaya tampak 589 nm. Rotasi jenis yang ditetapkan pada garis-D dinyatakan dengan simbol:

 

                        [a]25  atau [a]20  

                             D                        D    

dan banyak data yang tersedia dinyatakan dalam bentuk ini. Penggunaan panjang gelombang yang lebih rendah, seperti pada lampu merkuri yang dipisahkan menggunakan penyaring dengan transmitan maksimum pada kira-kira 578, 546, 436, 405, 365, dan 325 nm dalam polarimeter fotoelektrik, ternyata lebih menguntungkan  dalam hal kepekaan sehingga dapat menurunkan kadar senyawa uji. Secara umum, pengamatan rotasi optik pada panjang gelombang 436 nm adalah dua kalinya dan pada 365 nm adalah tiga kalinya dibandingkan pada 589 nm. Pengurangan kadar zat terlarut yang dibutuhkan untuk penetapan kadang-kadang dicapai dengan konversi senyawa itu menjadi senyawa yang rotasi optiknya lebih tinggi secara signifikan. Rotasi optik juga dipengaruhi pelarut yang digunakan dalam pengukuran, dan hal ini harus ditetapkan.

Sekarang lazim menggunakan sumber cahaya lain seperti xenon atau tungsten halogen, dengan penyaring yang sesuai, karena hal ini akan memberikan keuntungan biaya, umur alat, dan rentang lebar panjang gelombang emisi, dibanding dengan sumber cahaya tradisional.

 

Rotasi jenis Acuan rotasi jenis di dalam monografi menyatakan bahwa rotasi jenis dihitung dari rotasi optik hasil pengamatan dalam Larutan Uji. Kecuali dinyatakan lain, pengukuran rotasi optik dilakukan menggunakan tabung 1,0 dm pada 589 nm pada 25°. Jika digunakan polarimeter fotoelektrik, maka pengukuran tunggal harus dikoreksi terhadap larutan blangko. Jika digunakan polarimeter visual, harus diambil rata-rata tidak kurang dari 5 kali penetapan, dan koreksi pembacaan dilakukan dengan larutan blangko menggunakan tabung yang sama. Pada larutan ataupun cairan uji, suhu harus dipertahankan dalam rentang 0,5° dari nilai yang ditetapkan. Sel untuk larutan uji dan blangko harus sama. Perlakuan pada tiap sel harus dipertahankan sama pada setiap kali pembacaan.  Tempatkan sel sedemikian rupa sehingga cahaya melewatinya dengan arah yang sama setiap saat. Kecuali dinyatakan lain, rotasi jenis dihitung terhadap zat yang dikeringkan menurut Penetapan Susut Pengeringan seperti tertera pada monografi atau dihitung terhadap zat anhidrat bila dilakukan Penetapan Kadar Air.

Rotasi optik dari larutan harus ditentukan dalam waktu 30 menit setelah pembuatan. Dalam hal senyawa diketahui mengalami rasemisasi atau  mutarotasi, perhatian harus diberikan untuk membakukan waktu antara penambahan zat terlarut ke dalam pelarut dan penempatan larutan ke dalam tabung polarimeter.

 

Sudut rotasi (rotation angular) Acuan sudut rotasi dalam monografi, kecuali dinyatakan lain, adalah rotasi optik dari cairan yang ditetapkan menggunakan tabung 1,0 dm pada 589 nm dan suhu 25°, dan dikoreksi terhadap pembacaan menggunakan tabung kosong dan kering.