Mengenal Senyawa Organologam : Senyawa Ajaib dan Peran Vitalnya dalam kehidupan

Crabtree dalam bukunya mengatakan; Chemist (ahli kimia) terus mencoba memahami bagaimana molekul organik dapat berinteraksi dengan senyawa unsur-unsur anorganik, terkhusus logam. Molekul organik bersama logam ketika bersenyawa mampu membentuk kompleks senyawa yang manfaatnya sangat besar dalam kehidupan terutama dalam bidang katalis [1]. Haemoglobin, Klorofil, Porfirin dan turunannya merupakan senyawa organologam yang banyak mengambil peran vital dalam tubuh manusia.

Sejarah Senyawa Organologam sendiri dimulai pada tahun 1827 ketika direaksikannya PtCl4 dengan PtCl2 dalam etanol refluks. Berlanjut pada tahun 1850 Frankland berhasil menemukan Kompleks Organoseng (ZnEt2) dimana pada saat ini umumnya digunakan dalam reaksi alkilasi untuk kimia organik, berlanjut pada 1867 Kimiawan Perancis Schützenberger yang mampu membuat senyawa Platinum-Chloro-Carbhonyl sebagai senyawa karbonil terikat pertama, turunan senyawa ini adalah Ni(CO)4 yang berperan dalam memurnikan Nikel dari bijih dan ditemukan pada tahun 1890. Berlanjut pada pergantian abad 20 dengan ditemukannya reagen grignard yang merupakan kompleks alkil magnesium dengan ikatan sigma Mg-C dan menjadi reagen yang banyak digunakan dalam sintesis senyawa organik ataupun retrosintesis. Puncaknya pada tahun 1950-an Kealy dan Pauson mampu membuat  Ferrocene yang dianggap sebagai cikal bakal pesatnya perkembangan pengetahuan kimia organologam [2].

Senyawa organologam banyak digunakan sebagai Katalis, Aplikasi Senyawa organologam dalam katalisis memang menjadi faktor meningkatnya minat peneliti terhadap organologam. Melihat sejarah industrinya, katalis organologam memiliki sejarah panjang dalam produksi  senyawa organik dan polimer. Aplikasi penyulingan Nikel pada awal 1880-an contohnya, Ludwig moond mampu menunjukkan bagaimana Ni mentah dapat dimurnikan dengan CO untuk menguapkan Ni dalam bentuk Ni (CO)4 sebagai uap kemudian dapat dipanaskan untuk memperoleh Ni murni [1].

Senyawa organologam juga mengambil peran dalam bidang kesehatan, banyak sekali aplikasi pemanfaatan senyawa organologam di bidang kesehatan salah satunya adalah Haemoglobin. Haemoglobin (Hb) merupakan senyawa metalloprotein yang berperan mengantarkan Oksigen ke seluruh tubuh, Haemoglobin juga berperan dalam proses transportasi gas lain seperti karbondioksida [3]. Secara susunan kimia Haemoglobin merupakan senyawa yang memiliki unsur logam (Fe) dan senyawa organik (Protein). Unsur Besi yang mengikat protein juga mampu mengikat ligan lain, diantaranya Oksigen dan Karbon dioksida dengan Fe sebagai logam. Senyawa tersebut dalam ikatan haemoglobin membentuk ikatan kordinasi sehingga membentuk senyawa kompleks organologam [4].

Elvis Nyarko et.al (2003) melakukan penelitian dalam menemukan material dalam aplikasi antikanker menggunakan paramaeter spektrum Fluorescence dan Phosphorescence dengan DNA pada suhu kamar. Senyawa yang dimanfaatkan adalah doping metallo porfirin dari Au(III), Pt(II) dan Pd(II). Pada penelitian ini disebutkan spektra dari senyawa organologam tersebut dapat digunakan untuk mendeteksi sifat dari biomolekul seperti DNA. Penelitian menyebutkan meningkatnya jumlah DNA  menyebabkan meningkatnya intensitas Flouresensi [5].

Selain pemanfaatan aplikasi untuk kimia organik dalam dunia industri, senyawa organologam juga mengambil peran dalam bidang lain salah satunya organic light-emitting diode (OLED) sebagai material baru yang diperkenalkan dalam tampilan ponsel, OLED merupakan senyawa Iridium organologam. Dalam bentuk solid-state senyawa ini berperan sebagai pemancar cahaya sel elektrokimia (LEC). Pada tahun 2008 dibuat layar OLED yang menggunakan kompleks  Ir cyclometallated sebagai emitor merah.  Kompleks Cyclometallated Ru memungkinkan memiliki potensi sebagai fotosensitizer untuk sel surya [6].

Fotosensitizer dengan logam Ru mengantarkan Michale Grätzel menemukan DSSC (dye sensitized solar cells) yang merupakan  sel surya dengan zat warna (dye) sebagai sensitizer sel surya, yang tujuannya untuk meningkatkan efisiensi konversi energi pada sel surya. Dengan adanya zat warna terjadi peningkatan energi orbital molekul pada sel surya dimana perubahan terjadi akibat adanya Orbital LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) baru yang lebih rendah dibandingkan dengan LUMO sebelumnya sehingga menghasilkan eksitasi yang lebih mudah terjadi. Penemuan ini mengantarkan Grätzel meraih beberapa penghargaan dunia diantaranya Harvey Prize di 2007, Balzan Prize di 2009, Millenium Technology Prize di 2010, Albert Einstein World Award of Sciences di 2012, Marcel Benoist Prize dan King Faisal International Prize di 2013  serta Kandidat Nobel Prize 2010 [7].

Kompleks rutenium yang dikembangkan Grätzel sebagai sensitizer sel surya membuat para peneliti tertarik dalam mengembangkan DSSC jenis lainnya. Wang et.al. (2005) menggunakan zat warna alami yaitu klorofil a dan karotenoid panjang terkonjugasi untuk membuat DSSC. Hasil Penelitiannya menunjukkan bahwa ikatan terkonjugasi pada senyawa karotenoin tersebut sangat mempengaruhi efisiensi konversi energi pada DSSC tersebut. Penambahan karotenoid pada DSSC yang tersensitasi oleh klorofil a bisa meningkat efisiensinya hampir 1%. Klorofil merupakan kompleks antara Mg dengan porfirin atau lebih dikenal dengan senyawa metaloporfirin [8].

Amao et.al. (2004) menggunakan senyawa Chlorine-e6 sebagai zat warna untuk menghasilkan DSSC. Penelitian mereka menunjukkan adanya serapan pada daerah tampak. Ini dibuktikan dengan hasil spektroskopi dengan serapan pada panjang gelombang 400, 511 dan 661 nm. Adanya serapan pada panjang gelombang tersebut membuktikan bahwa senyawa Chlorine-e6 telah berhasil mensensitasi [9].

Ekanayake et.al. (2013) dalam penelitiannya menggunakan spesies Canarium odontophyllum (COP) untuk aplikasi DSSC menunjukkan bahwa Konstituen aktif COP secara eksperimental dan teoritis berpotensi dalam membuat DSSC. Tiga pigmen flavonoid utama (cyanidin, pelargonidin dan maritim) terdeteksi di COP menunjukkan efisiensi konversi foto-energi sebesar 1,43%, 0,87% dan 0,60%, masing-masing. Disimpulkan dari gabungan data eksperimen dan perhitungan semua konstituen dari COP berpotensi sebagai sensitizer dalam aplikasi pembuatan DSSC [10].

Penemuan Sensitizer Sel Surya menjadi topik penelitian yang banyak menarik minat peneliti, sensitizer yang berasal dari senyawa organik (zat warna) menjadikan penelitian terkait sebagai penelitian berbasis green chemistry yang dikenal ramah lingkungan.

Tulisan ini hanya menggambarkan sebagian kecil pemanfaatan senyawa organologam dalam beberapa bidang, tentunya masih banyak lagi pemanfaatan senyawa organologam baik dalam bidang kesehatan, industri, teknologi, dan bidang lainnya. Penulis berharap artikel sederhana ini sedikit menambah pengetahuan pembaca untuk mengenal senyawa organologam dan berharap penelitian terkait senyawa organologam terus dikembangkan terkusus bagi para saintis dan engineer dalam bidang industri.

Kata Kunci : Senyawa Organologam, Solar Sel, DSSC, Anti Kanker, Senyawa Kompleks.

Referensi

[1] Buku “The organometallic chemistry of the transition metals” karya Robert H. Crabtree.—

Sixth edition. Yale University

[2] Buku Organometallics karya X.Solans-Monfort, C. Coperet, and O. Eisenstein, 31 6812, 2012

[3] Campbell, MK (1999). “Biochemistry” (third ed.). Harcourt. ISBN 0-03-024426-9

[4] G. Jaouen and N. Metzler-Nolte (eds.), Medical Organometallic Chemistry,

Springer, New York, 2010.

[5] Fluorescence and phosphorescence spectra of Au(III), Pt(II) and Pd(II) porphyrins with DNA at room temperature. Elvis Nyarko, Nami Hanada, Ahsan Habib, Masaaki Tabata. 2003 dalam Jurnal Elsavier, Inorganic Chemistry.

[6] N . M. West, J. A. Labinger, and J. E. Bercaw, Organometallics, 30, 2690,

2011.

[7] Artikel : Millenium Technology Prize : Professor Michael Gratzel : Developer of Dye Sensitized Solar Cells. Technology Academy Finland.

[8] Journal of Photochemistry and Photobiology, Chemistry, Elsavier. Synthesis photo electrochemical properties and dye-sensitized solarcell performance of D– –A structured porphyrin, Wang et.al.

[9] Jurnal  Biosensors and Bioelectronics Elsavier, Bio-photovoltaic conversion device using chlorine-e6 derived from chlorophyll from Spirulina adsorbed on a nanocrystalline TiO2 film electrode. Yutaka Amao dan Tasuku Komori. 15 March 2004.

[10] Journal Chemichal Physics Elsavier. Comboned experimental and DFT-TDDFT study of photo-active constituents of canarium odontophyllum for DSSC application. Piyasari Ekanayake et.al (2013)