INTRODUCCION A LOS ALCALOIDES Trabajo publicado en www.ilustrados.com La mayor Comunidad de difusión del conocimiento INTRODUCCION A LOS ALCALOIDES PRESENTADO POR: Q.F. MARILU ROXANA SOTO VASQUEZ.

IDENTIFICACION Y CUANTIFICACION Alcaloides GENERALIDADES PROPIEDADES NOMENCLATURA ORIGEN DISTRIBUCION PAPEL EN LOS VEGETALES ESTRUCTURA QUIMICA METODOS DE EXTRACCION IDENTIFICACION Y CUANTIFICACION

OBJETIVOS Definir el concepto de alcaloides, propiedades y nomenclatura. Conocer la distribución, función y origen de los alcaloides. Reconocer la estructura química de los diversos alcaloides Conocer los métodos de extracción, identificación y cuantificación de los alcaloides.

A través de la historia: GENERALIDADES A través de la historia: MEXICO ANTIGUO Flor del Tabaco Sombrero de hongo Psylocibe aztecorum Danzantes alrededor de un hongo alucinógeno Estatua azteca de Xochipilli (el príncipe Azteca de las flores), hallada en 1800 en las faldas del volcán Popocatapetl (Museo Nacional de Antropología de México )

Relieve en templo de CHAVIN de Huantar PERU ANTIGUO Relieve en templo de CHAVIN de Huantar (1.200 a.C. - 200 a.C.) San Pedro (Trichocereus pachanoi)

DATOS HISTORICOS Su química real se desarrolla desde hace dos siglos: F.W. Sertürneer (1805) aisla la morfina. Pelletier y Caventou (1817) aislaron la estricnina Gomes (1820) extrae el principio activo de la chinchona Robiquet (1817) aisla la narcotina y la codeína en 1832. Runge(1820) )descubre la cafeína Mein (1831) descubre la atropina Primer alcaloide sintetizado: la coniína en 1886

En la actualidad se conocen más de 5000 alcaloides, restringidos a un número corto de familias botánicas y se continúa investigando en la búsqueda de nuevos compuestos pertenecientes a este grupo

Principales alcaloides en el comercio. Acción fisiológica Atropina Antiespasmódico, estimulante, analgésico Cocaína Anestésico local, sedante, estimulante Codeína Analgésico, sedante, hipnótico Emetina Emético, expectorante, antipirético Morfina Narcótico, sedante, hipnótico, analgésico Quinina Antimalárico Efedrina Asma, estimulante. Papaverína Vincristina Relajante muscular Antitumoral Reserpina Antihipertensivo

Definiciones Etimológicamente proviene del árabe al kaly, la sosa y del griego eidos, de aspecto. Sustancias naturales que reaccionan como bases, como los álcalis. (W. Meissner 1819) Compuestos básicos, nitrogenados, de origen vegetal o animal (Winterstein y Trier 1910) Un alcaloide es una sustancia orgánica cíclica que contiene un nitrógeno en estado de oxidación negativo y cuya distribución es limitada entre los organismos vivos. (Pelletier.1983)

Características generales de los alcaloides Compuestos orgánicos Se forman a partir de aminoácidos Origen vegetal Sustancias nitrogenadas Carácter básico Contienen nitrógeno heterocíclico Estructura compleja Tóxicos Actividad fisiológica incluso a dosis muy bajas Precipitan con ciertos reactivos

Alcaloides imperfectos Alcaloides verdaderos Protoalcaloides Colchicina papaverina Alcaloides imperfectos Pseudoalcaloides

Alcaloides oxigenados Alcaloides no oxigenados PROPIEDADES DE LOS ALCALOIDES P.M: entre 100 y 900 (coniína C8H17N=127, vincristina C46H56N4O10=824). Alcaloides oxigenados Generalmente sólidos y cristalizables. Incoloros e inodoros, rara vez coloreados (berberina, de color amarillo, sanguinarina, de color rojo). Sabor desagradable (amargo) P.F: por debajo de 200 ºC. Alcaloides no oxigenados Son líquidos, volátiles, olorosos y arrastrables en corriente de vapor de agua (coniina, nicotina, esparteína)

Disolvente orgánico apolar SOLUBILIDAD Alcaloide Agua Alcohol Mezcla HA Disolvente orgánico apolar Base libre Insoluble Soluble Sal Excepciones Las bases xantinas y las sales de amonio cuaternaria son solubles en agua. Las sales del alcaloide reserpina son solubles en disolventes apolares.

MAS PROPIEDADES Tienen actividad óptica ( l) y (d), la levógira es mas áctiva, propiedad interesante para el control de pureza. Forman sales dobles con : Hg, Au, Pt, I y otros metales pesados Carácter básico (par de electrones libres del N), debido a esto son sensibles al calor y la luz. Estables con ácidos orgánicos En la naturaleza se encuentran en forma de sales aunque también bases libres. La sales cristalizadas se conservan bastante bien y constituyen habitualmente la forma comercial de estas moléculas .

No existe una sistematización. Tienen una terminación en “-ina”. NOMENCLATURA No existe una sistematización. Tienen una terminación en “-ina”. Son denominados siguiendo alguno de los criterios: 1.- De acuerdo a la especie que los contiene Efedrina Ephedra sp Atropa belladona Atropina

N.V: Ergot de cornezuelo de centeno 2.- De acuerdo al nombre vulgar de la especie que produce. ergotamina N.V: Ergot de cornezuelo de centeno Claviceps Purpurea 3.- De acuerdo al género a partir del cual se ha obtenido Papaverina Genero: Papaver Papaver somniferum

Morfina Morfeo (Dios griego del sueño) 4.- De acuerdo a la actividad farmacológica. Emetina Actividad farmacológica: Emética 5.- Raramente algún investigador Nicotina Jean Nicot (embajador Francés que envió semillas de la planta del tabaco a Francia) Morfina Morfeo (Dios griego del sueño)

ORIGEN DE LOS ALCALOIDES Aminoacidos y bases que dan origen a los alcaloides

Biosíntesis de los alcaloides aliciclicos: A continuación se muestra como ejemplo el esquema de la biosíntesis de la cocaína: putrescina 4-aminobutanal L- ornitina

DISTRIBUCIÓN DE LOS ALCALOIDES Los principales productores de alcaloides son los vegetales En plantas: Unas 100 familias de Fanerógamas En Hongos: Solo en una ó dos familias Trichocereus pachanoi Amanita muscaria Catharanthus roseus También se consideran alcaloides ciertas sustancias procedentes de bacterias (Pseudomonas aeroginosa), insectos y otros animales (espongiarios, batracios) El sapo Bufo marinus acumula cantidades considerables de morfina en su piel Allopumiliotoxin 267A es un alcaloide que compone la secreción tóxica de este sapo tropical y demuestra una significante atividad cardiotóxica

DISTRIBUCION DE ALCALOIDES EN ESPECIES VEGETALES Inferiores Claviceps purpurea (alcaloides del cornezuelo de centeno) V E G T A L S Gimnospermas: Ephedra sp. (alcaloide efedrina) Fam. Amarillidáceas Amaryllis belladonna Superiores Monocotiledóneas Fam. Liliáceas Veratrum album   Angiospermas Fam. Solanaceas Fam. Papaveráceas Fam. Rubiáceas Fam. Apocináceas y otras Atropa belladona Papaver somniferum Dicotiledóneas Cinchona pubescens Catharanthus roseus

LOCALIZACION ORGANOGRAFICA SEMILLAS DE CACAO SEMILLAS Alcaloide: Teobromina Acción: Estimulante HOJAS coca tabaco Alcaloide: Nicotina Acción: estimulante Alcaloide: Cocaína Acción: Anestésico local.

LOCALIZACION ORGANOGRAFICA RIZOMAS hidrastis Alcaloide: Hidrastina Acción: vasoconstrictor. SUMIDADES Efedras Alcaloide: Efedrina Acción: estimulante, broncodilatador. LATEX Látex de opio Alcaloide: Morfina Acción: analgésica

LOCALIZACION ORGANOGRAFICA FRUTOS Fruto de cicuta Alcaloide: Coniina Acción: venenoso Raíz de ipecacauana RAIZ Alcaloide: Emitina Acción: emetica Corteza de quina CORTEZAS Alcaloide: Quinina Acción: antimalarica

PAPEL EN LOS VEGETALES Productos secundarios del metabolismo de los vegetales Reguladores del crecimiento Sustancias de reserva nitrogenada para la síntesis proteíca Productos finales de reacciones de detoxificación en vegetales Función protectora frente a ataques de distintos predadores (parásitos o insectos)

ESTRUCTURA QUIMICA Los alcaloides son un grupo muy heterogéneo de compuestos con estructuras muy variadas y generalmente complejas. Todos contienen C, H y N. Ejemplo: Nicotina Algunos tienen oxígeno y pocos azufre (tiobinufaridina) El nitrógeno que contienen pueden formar parte de un ciclo (con N-Heterocíclico; es lo más habitual) (con N no heterocíclico; hay pocos casos; estricnina, colchicina, etc). Nicotina Morfina cafeína colchicina

METODOS DE EXTRACCION 1.Extracción de alcaloides con solvente orgánico apolar en medio alcalino Marco Soluciones de alcaloides bases + impurezas) Ext. con sol. acid. dil Solución orgánica Solución ácida (alcaloides sales) 1.Alcalinización 2. Ext. con solvente orgánico no polar Fase orgánica (alcaloides bases) Fase acuosa alcalina (impurezas) DROGA SECA Y DESENGRASADA Alcalinización Extracción con solvente orgánicos apolar Deshidratación evaporación en vacío Alcaloides totales (AT)

2. Extracción de alcaloides con un solvente orgánico polar en medio neutro o débilmente ácido 1.Alcalinización 2. Ext. con solvente orgánico medianamente apolar Fase acuosa (alcalina) Fase orgánica (alcaloides bases) Ext. Con sol. acid. dil (impurezas) (alcaloides sales) 2. Ext. con solvente orgánico inmiscible Fase acuosa alcalina DROGA EN POLVO SECA Y DESENGRASADA Maceración en alcohol al 70% Concentración del macerado Solución acuosa Evaporación Alcaloides totales Fase acuosa (alcalina) Fase orgánica (alcaloides bases) Ext. Con sol.acid. dil (impurezas) (alcaloides sales) 1.Alcalinización 2. Ext. con solvente orgánico inmiscible Fase acuosa alcalina DROGA EN POLVO SECA Y DESENGRASADA Maceración en alcohol al 70% Concentración del macerado Solución acuosa Evaporación Alcaloides totales 1.Alcalinización 2. Ext. con solvente orgánico medianamente apolar

EXTRACCIÓN DE LOS ALCALOIDES DEL OPIO OPIO (o alcaloides totales de la planta) Maceración en agua caliente Alcaloides sales (lactatos, sulfatos, meconatos) marco (NOSCAPINA) + CaCl2 Sales de calcio (lactatos, solución clorhidrato meconatos) y resinas de alcaloides Solución + NH4OH Mezcla de clorhidrato de morfina y codeína (sal Gregori) + H2O + NH4OH o NH4Cl PAPAVERINA Y TEBAINA Se separan por adición de acetato básico de plomo Solución NARCEINA MORFINA Solución +KOH CODEINA

4.- Destilación por arrastre de vapor 3.- Extracción con agua en medio ácido Droga + etanol+ácido Solución alcohólica ácida Residuo con los alcaloides en forma de sal 4.- Destilación por arrastre de vapor Aplicable a alcaloides volátiles, que son los que no tienen oxígeno (esparteína, nicotína). ebullición evaporación Sol. ácida (fija alcaloide) (sal) Agua + muestra

IDENTIFICACION DE ALCALOIDES 1. REACCIONES DE PRECIPITACION REACTIVO RESULTADO Reactivo de Mayer. (Sol. Acuosa de tetrayodomercuriato de potasio) Reactivo de Dragendorff. (tetrayodobismutato potásico) . Reactivo de Wagner. (Sol. Acuosa de yodo en yodato potásico) Reactivo de Sonnenschein precipitado color blanco crema Precipitado color anaranjado – marrón Nota Pueden dar Rx (+) con Dragendorff: Proteínas α - Pironas Cumarinas Hidroxiflavonas lignanos precipitado de color marrón. precipitado color naranja.

2. REACCIONES DE COLORACION REACTIVO RESULTADO Reactivo de Reineckato de amonio. Solución de Reineckato de amonio conteniendo 0,3g de clorhidrato de hidroxilamina (ligeramente acidulada con HCl). Conservar en el refrigerador. Soluble en acetona 50%. Precipitado floculento color rosa 2. REACCIONES DE COLORACION REACTIVOS GENERALES ALCALOIDE + H2SO4 DESHIDRATACION ALCALOIDE+HNO3 OXIDACION ALCALOIDE+KMnO4 OXIDACION ALCALOIDE + K2Cr2O4 OXIDACION REACTIVOS ESPECIFICOS Reactivo de Vitali Morin RESULTADO Alcaloide tropánico + ácido nítrico, acetona y NaOH Coloración violeta Reactivo de Van Urk RESULTADO Alcaloide con núcleo ergolina (alcaloide del cornezuelo de centeno) Coloración azul Reactivo de Oberlin-Zeisel Alcaloide tropolonas (colchicina)+ FeCl3+ HCl

3. Reacciones de cristalización REACTIVOS ESPECIFICOS Sulfato de cerio y de amonio diferencia los indoles amarillo los dihidroindoles rojo los b-anilinoacrilatos azul. El reactivo de yodoplatinato para los alcaloides del opio: morfina coloración gris azuloso codeína color castaño. Cocaína Pruebas del tiocianato de cobalto en HCl( Prueba de Scott) : Resultado: Color azul. 3. Reacciones de cristalización Alcaloide + ácido pícrico, cloruro y bromuro áurico y cloruro Formación de cristales

VALORACION DE LOS ALCALOIDES Métodos volumétricos Métodos gravimétricos Métodos ópticos Métodos cromatográficos Volumetría de neutralización: 1.1 En medio acuoso - Valoración directas -Valoraciones por retroceso 1.2.En medio no acuoso 2.Volumetría bifásicas 3.Volumetrías de precipitación 1.Gravimetrías directas 2.Gravimetrías por adición de agentes precipitantes 1. Basados en fenómenos de absorción: Colorimetría Espectrofotometría: IR, UV Fluorimetría Turbidimetría 2. Basados en fenómenos de dispersión: nefelometría 3. Basados en la rotación de la luz polarizada: polarimetría 1.- Cromatografía de alta resolución: HPLC

MÉTODO APLICACIÓN VENTAJAS INCONVENIENTES PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS MÉTODOS DE VALORACIÓN, VENTAJAS Y DESVENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS MÉTODOS MÁS UTILIZADOS. MÉTODO APLICACIÓN VENTAJAS INCONVENIENTES Volumetría de neutralización en medio acuoso Alcaloides en general Método rápido y sencillo. Las sustancias neutras no crean interferencias No permiten valorar alcaloides que son bases muy débiles No es aplicable a alcaloides complejos de peso moléculares elevado. Volumetría de neutralización en medio no acuoso Alcaloides con carácter básico muy débil Permite valorar alcaloides poco básicos que no se pueden valorar en medio acuoso No es aplicable a alcaloides complejos de peso molecular elevado Gravimetrías directas Permiten valorar alcaloides de cualquier tipo sin importar su carácter más o menos básico o su peso molecular Se precisa una cantidad de alcaloides elevada para que la pesada sea fiable. Durante los lavados del precipitado se producen pérdidas de producto. El precipitado contiene fácilmente impurezas.

MÉTODO APLICACIÓN VENTAJAS INCONVENIENTES Gravimetrías por adición de agentes precipitantes Alcaloides en general Permiten valorar alcaloides que están en pequeña cantidad. No se producen pérdidas de producto durante los lavados del precipitado El precipitado obtenido contiene impurezas. La composición del precipitado es variable según las condiciones en las que se obtiene Colorimetría Ciertos alcaloides que presentan especies coloreadas Elevada sensibilidad incluso con concentraciones muy bajas Otras sustancias presentes puede crear interferencias Espectrofotometría Aplicable a alcaloides que absorben a una longitud de onda determinada Elevada sensibilidad Permite valorara ciertos alcaloides en presencia de otros Otras sustancias presentes pueden crear interferencias

CONCLUSIONES Los alcaloides son sustancias orgánicas nitrogenadas generalmente con característica básica y mayoritariamente de origen vegetal, tienen estructuras complejas lo que hace que ejerzan diferentes acciones fisiológicas. En los vegetales los alcaloides proceden del metabolismo secundario y se originan a partir de aminoácidos terpenos y acetogeninas. Los principales productores de alcaloides son generalmente los vegetales, encontrándose en mayor cantidad en las gimnospermas especialmente en las dicotiledóneas. Los alcaloides están localizados en tejidos periféricos: corteza, raíces, hojas, frutos y semillas, cumpliendo diferentes funciones ya sean de defensa contra parásitos o insectos o productos de almacén de nitrógeno y excreción.

CONCLUSIONES La mayoría de los alcaloides se nombran con la terminación “ina” y algunos de acuerdo a la especie, genero, nombre vulgar, descubridor, etc. Las propiedades de los alcaloides es bastante variable esta depende de la presencia de oxígeno (sólidos cristalizables) o ausencia de la misma (líquidos), su solubilidad está en base a su forma libre (insoluble en agua, soluble en alcohol) o sal (soluble en agua, soluble en alcohol), presentan mayoritariamente una actividad óptica levógira. La identificación de los alcaloides se determina mediante reacciones de precipitación, coloración y cristalización. La valoración de los alcaloides se determina mediante métodos volumétricos, gravimétricos, ópticos y cromatográficos.

Muchas gracias…

Referencias Bibliográficas Brunenton Jean. Farmacognosia: Fitoquímica Plantas Medicinales. 2da. Edición. Edit. Acribia S.A. Zaragoza-España.2001. Brossi, A. (Ed.) (1984‑1987). Alkaloids. Chemistry and Pharmacology, Vols. 23‑31. Orlando, Fla: Academic Press. Kuklinski. Farmacognosia. Edit. Omega S.A. Barcelona. España.2000 Lock Sing de Ugaz, Olga. Investigación Fitoquímica: Métodos en el estudio de productos naturales.1era edición. Edit. Fondo. Lima-Perú.1988. Robinson T. “The organic constituents of Higher Plants” Editorial Cordus press, NorthAmherst, 1983 Rosazza, J.P.N. and M.W.Duffel “Metabolic Transformations of Alkaloids” in The Alkaloids, Arnold Brossi editor, 27, Editorial Academic Press, inc. 1986. Villar del Fresno. Farmacognosia General. Edit. Síntesis. Madrid.1999. John Mann, Chemical Aspects of Biosynthesis Edit. OUP Primer .United Kingdom W. C. Evans “Treese y Evans Farmacognosia” 13ª ed. , Ed. Interamericana -McGraw-Hill, 1991 Catharhantus roseus. New York Botanical Garden. Disponible en URL: http://www.nybg.org Ilustraciones disponibles en URL: http://.es.wikipedia.org/wiki http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/104528600/ABSTRACT