ALCALOIDES DATOS HISTORICOS DEFINICION PROPIEDADES FISICOQUIMICAS CLASIFICACION ACCION FARMACOLOGICA NOMENCLATURA ROL DE LOS ALCALOIDES QUIMICA PROPIEDADES DE SOLUBILIDAD LA COCAINA •
GENERALIDADES
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DATOS TECNICOS –HOJA DE COCA
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ASPECTO QUIMICO
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PROPIEDADES FISICAS Y FARMACOLOGICAS
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PRODUCTOS DE DESCOMPOSICION DE LA COCAINA
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EXTRACCION DE LA COCAINA
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SINTESIS DE LA COCAINA
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TIPOS DE COCAINA
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COMO PRODUCE SU EFECTOS
CONCLUSIONES REFERENCIAS BIBIOGRAFICAS
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ALCALOIDES
DATOS HISTORICOS: Las civilizaciones antiguas siempre emplearon extractos de raices, cortezas, hojas, flores, frutillas o semillas como fármacos. Este empleo de las plantas con propósitos medicinales no estaba basado en la superstición ni en el azar. Muchas plantas contienen compuestos que tienen un profundo impacto fisiológico con dosis muy pequeñas. Los agentes activos en muchas de estas sustancias vegetales han sido aislados y se han descubierto que son heterocíclicos (anillo bencénico, molécula de 6 átomos de carbono y con un enlace doble en tres de ellos; de numerosas aplicaciones y abundante en la naturaleza entre los compuestos orgánicos, como alcoholes, disolventes, aromatizantes y otros) de nitrógeno. Muchos de los compuestos de nitrógeno vegetales contienen átomos de nitrógeno básico y, por lo tanto, pueden ser extraidos mediante dilución ácida (se disuelven en ácido) de la planta en general. Estos compuestos son llamados Alcaloides, que significa "parecidos a un álcalis/base". Los alcaloides son muy usados en farmacología y en medicina (analgésicos, anestésicos, hipnóticos, cardiotónicos, hipotensores, tranquilizantes, alucinógenos, eméticos, etc..) . Todas las substancias enteógenas conocidas y usadas ya desde la prehistoria deben sus efectos embriagantes a los alcaloides que contienen. La producción comercial de los alcaloides son en gran mayoría, extraídos directamente de plantas. El proceso de extración comprende, en principio, una maceración en agua o alcohol y un proceso simple de filtrado, condensación y concentración. Alcaloides típicos son la nicotina, morfina, codeína,cocaina y la atropina DEFINICION: El termino alcaloide fue introducido por el farmaceutico aleman Meissner en 1818, para designar a la mayoria de las sustancias basicas de origen natural. Los alcaloides son compuestos nitrogenados, que se comportan como bases frente a los ácidos, formando sales.
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En su gran mayoría son de origen natural, sobre todo del reino vegetal, aunque se encuentren algunos semisintéticos y otros exclusivamente sintéticos. Presentan notables propiedades fisiológicas y toxicológicas, que se ejercen fundamentalmente sobre el sistema nervioso central, con predominio en alguno de sus niveles. Podemos definirlos como compuestos organicos que contienen uno o mas atomos de N., generalmente en un anillo heterociclico y con actividad farmacologica especifica. Tienen en comun que precipitan o reaccionan con ciertos reactivos que se denominan "reactivos generales de alcaloides". Una de las caracteristicas de los alcaloides que es necesario destacar, como principios activos, es su actividad farmacologica a dosis debiles. Asi por ejemplo, una disminucion de la cantidad de alcaloide en un preparado farmaceutico va a disminuirla accion terapeutica; un ligero exceso va a ocasionar un cuadro de intoxicacion. Es decir, que el techo o el umbral entre dosis terapeutica y el efecto toxico es reducido. Por lo tanto, son sustancias que el Q.F. debe manejar con precaucion y conocimiento de causa. .Su estructura molecular es compleja y su actividad farmacologica importante. Todas son sustancias organicas de naturaleza basica que se originan por la presencia de un N. amonico. La definicion acepta que los alcaloides son sustancias nitrogenadas. Pero no todas las sustancias nitrogenadas son alcaloides.
PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS: Son sustancias que presentan en su constitución N, generalmente formando parte de heterociclos. De acuerdo a su estructura pueden agruparse en distintos grupos químicos.
Bases acíclicas
colina, muscarina
Aminas aromáticas efedrina, mescalina Aminoalcoholes
Veratrina, solanina
Bases pirrólicas
nicotina, higrina
Bases pirídicas
coniina, lobelina
Derivados de glioxalina
pilocarpina
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Derivados del grupo tropano
cocaína, atropina, hiosciamina
Derivados indólicos
eserina, estricnina,toxiferinas
Bases quinoleicas Bases isoquinoleicas
Quinina papaverina,narcotina , hidrastina
alcaloides fenantrenicos
morfina, codeína
derivados del ácido lisérgico derivados de la tropolona derivados de la aconina Derivados de purina cafeína,
ergotamina, ergobasina
tebaína,
colchicina aconitina teobromina
La presencia de oxígeno en la estructura determina que la sustancia sea un sólido blanco, de sabor amargo y cristalizables. La ausencia de oxígeno en la estructura del alcaloide hace que éste sea aceitoso, volátil u odorante. La mayoría de los alcaloides son insolubles o muy poco solubles en agua, pero se disuelven bién en alcohol, éter, cloroformo u otros solventes orgánicos. Se combinan con ácidos para dar sales, comportándose entonces como bases. Las sales son bastante solubles en agua e insolubles en solventes orgánicos.
En la diferencia de solubilidades de la base alcaloidea y de sus sales en agua y en solventes orgánicos se basa el método general de extracción.
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Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada. Presentan una fluorescencia característica bajo al luz UV o IR, dando lugar a espectros característicos.
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CLASIFICACION: Para clasificar a un compuesto como alcaloide es preciso tomar en cuenta sus propiedades quimicas y farmacologicas. Ejs. de alcaloides bien conocidos son la estricnina, la nicotina, la quinina, la morfina. Algunos autores han propuesto distinguir tres categorias de alcaloides. • • •
Los alcaloides verdaderos. (I) (II) Los protoalcaloides. (III) (IV) Los pseudoalcaloides. (V)
Los alcaloides verdaderos tienen siempre biogeneticamente derivan de aminoacidos.
un
N.
heterociclico
y
ACCION FARMACOLOGICA: FUNCION ANALGESICO ANTIESPASMODICO ANTIGOTOSO ANTIGOTOSO ESTIMULANTE S.N.C. ANESTESICO LOCAL RELAJADOR MUSCULAR ANTIARRITMICO ESTIM. UTERINO ANTIHIPERTENSIVO ANTIMALARICO ANTIAMEBIANO ANTITUSIVO
ALCALOIDE MORFINA PAPAVERINA ATROPINA COLCHICINA CAFEINA COCAINA D TUBOCURARINA QUINIDINA CORNEZUELO RESERPINA QUININA EMETINA NOSCAPINA.
Los protoalcaloides son aminas simples con N. extraciclico, provienen del metabolismo de aminoacidos. Los pseudoalcaloides no provienen de aminoacidos, la mayoria deriva del metabolismo del isopreno. La accion farmacologica de los alcaloides es sumamente amplia. NOMENCLATURA: Todos llevan la terminacion INA. Los alcaloides se pueden nombrar de acuerdo al vegetal del cual fueron aislados.
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REPARTICION DE LOS ALCALOIDES: En las plantas no se encuentra un solo alcaloide; en general existe una mezcla de alcaloides mas o menos relacionados, predominando uno de ellos.
REPARTICION DE LOS ALCALOIDES SEMILLAS FRUTAS HOJAS RAICES CORTEZAS RIZOMAS LATEX
CAFE,COLCHICO,CACAO , N. DE KOLA,NUEZ VOMICA. PIMIENTA ,CICUTA. COCA, BELLADONA, JABORANDI, TE,MATE, TABACO. IPECA, RAUWOLFIA, ACONITO. QUINAS. HIDRASTIS. OPIO.
No se encuentran al estado libre, a menudo estan combinados con los Acidos organicos (Ac. citrico, acetico, malico) o a los taninos. El contenido es muy variable, generalmente comprendido entre p.p.p.m (mg.Kg), como es el caso del Catharanthus roseus,10% o mas en el opio.
ROL DE LOS ALCALOIDES EN EL VEGETAL: Las funciones de los alcaloides en las plantas no han sido aun precisadas y estan sujetas a especulacion. Consistirian, entre otras: • • • •
En servir de reserva para la sintesis de proteinas De materiales de proteccion contra ataques de insectos u otros animales herbivoros. De estimulantes o reguladores de crecimiento o metabolismo interno o de reproduccion. De agentes finales de desintoxicacion por transformaciones simples de otras sustancias cuya acumulacion puede resultar nociva para la planta. En algunos casos, se los ha considerado como productos de desecho o finales de metabolismo, idea no compartida, ya que no son productos estaticos en el organismo sino que experimentan transformaciones continuas. Ademas, es factible suponer que no todos los alcaloides desempeñan funciones similares en las plantas que los contienen y que acostas pueden variar de un caso a otro.
Cabe destacar que aproximadamente el 80% de las plantas no producen alcaloides, por lo que tampoco puede suponerse que este tipo de producto natural sea vital para los organismos naturales. En resumen, el papel que desempeñaan en los vegetales es todavia objeto de especulaciones y teorias en la mayoria de los casos sin confirmacion. 7
BIOSINTESIS: No existe un proceso biogenetico general. Los alcaloides se forman principalmente de diversos aminoacidos: el triptofano, precursor del anillo del indol; la ornitina, precursor del nucleo pirrolidina (tabaco). QUIMICA: La estructura quimica de los alcaloides es extremadamente variada. El solo punto comun es la presencia de un N, que contiene a la molecula caracter basico mas o menos pronunciada. Este N puede encontrarse bajo la forma de amina primaria, secundaria, terciaria o como compuesto de amonio cuaternario. Puede ser extracilico o intraciclico, que es lo mas frecuente. Los alcaloides a menudo son solidos, cristalizables a veces coloreados, la mayoria de las veces dotados de poder rotatorio. Los alcaloides no oxigenados son volatiles, arrastrables por el vapor de agua (nicotina). Bajo la forma de bases son solubles en los solventes organicos no polares (eter etilico, cloroformo, benceno, etc.) • •
Solubles en los solventes organicos polares: Alcohol. Insolubles en agua.
Los alcaloides con los acidos forman sales semejantes a los amonios cuaternarios.
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Las propiedades de solubilidad de las sales son diferentes a las que presentan las bases. Las sales de alcaloides son insolubles en los S.O. no polares y solubles en el agua. Las sales de alcaloides por accion de los alcalis precipitan el alcaloide al estado de base. En estas propiedades de solubilidad de la base y de la sal alcaloidea se basa la identificacion y valoracion de los mismos. PROPIEDADES DE SOLUBILIDAD DE LOS ALCALOIDES: Bases alcaloideas - Generalmente insolubles en agua - Solubles en solventes organicos poco polares: eter, cloroformo - Con los acidos forman sales. - Bases solubles en agua: colchicina, efedrina. Sales de alcaloides - Solubles en agua - Insolubles en solventes organicos poco polares - Son desalojadas de sus combinaciones por los alcalis. - Sales poco solubles en agua: berberina - Sales de alcaloides de Rauwolfia son solubles CHCI3 Ahora ahoremos un estudio mas detallado con respecto a un tipo especial de alcaloide :
La Cocaina CONSIDERACIONES GENERALES: Desde hace siglos las hojas de Coca han sido y siguen siendo usadas para aumentar la resistencia al esfuerzo físico y por la sensación de bienestar que producen. Se calcula que los habitantes naturales de las montañas de Bolivia y Perú y del noroeste argentino consumen entre 3 y 4 kilos de hoja de coca por año y por habitante, realizando el "coqueo" o " acuyicu", como se denomina al acto de mascar las hojas de coca. Este ritual es considerado como una
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dependencia suave, que podría tener una evolución favorable, si no fuera por el hecho de que ese hábito durante mucho tiempo produce un daño cerebral irreversible. A la cocaína se la suele llamar la " dicha en movimiento", porque entre sus efectos está el impulsar al mismo, creando en el que la toma un falso sentimiento de exaltación. Con medio gramo se siente una lucidez mental asombrosa, un coraje desbordante, ansias de efectuar cualquier trabajo, y ello sin sentir fatiga. Luego el cocainómano comienza por sentirse celoso, colérico, brutal y empiezan las alucinaciones táctiles. Además oye sonidos raros, a veces ve manchas coloreadas de tonos cambiantes y, finalmente, puede llegar a estados de intoxicación que en ocasiones derivan en homicidios y suicidios. El alcaloide puro o cocaína fue aislado por primera vez en 1859 por Niemann, quién notó que tenía sabor amargo y producía un efecto peculiar en la lengua a la que adormecía y casi privaba de la sensibilidad. Van Anrep en 1880 estudió sus cualidades farmacológicas y recomendó usar el alcaloide como anestésico local en clínica y cirugía, pero ya 2 ó 3 años antes Reclus lo había comenzado a usar como anestésico local. Sigmund Freud en 1884 hizo el primer estudio detallado de los efectos fisiológicos de la cocaína, quedó particularmente impresionado por las acciones centrales de esta sustancia y la usó para liberar a uno de sus colegas del hábito de la morfina. Triunfó en su intento, pero produjo el primer adicto a la cocaína que se conoce en los tiempos modernos. El mismo ingería la droga en una dosis de 0,1 gr. En un trabajo sobre coca, este autor considera el fenómeno subjetivo que se presenta después de la ingestión de la droga y que por supuesto, al ser subjetivo difiere de una persona a otra ; manifestándose generalmente como un fenómeno de euforia, hiperquinesia y locuacidad excesiva. Koller introdujo esta sustancia en la oftalmología como anestésico local ; Yall y Halsted la utilizaron a posteriori como anestésico local, en Odontología el primero y en Neurocirugía el segundo, dando fundamento a la anestesia quirúrgica por bloqueo. Años más tarde adquiere importancia en Toxicología, pues ya no sólo los naturales indígenas la consumen como "coqueo", sino también los habitantes de los centros urbanos como estupefaciente ; con todos los trastornos agudos y crónicos que llevan alpaciente al deterioro físico y psíquico e inclusive la muerte Artículo I.Hoja de coca : Datos técnicos Artículo II. Artículo III.Descripción botánica y ecológica Hojas de coca (coca leaves), como ya se ha dicho anteriormente, contienen vitaminas A, E, B1; B2; B3 y C (ácido ascórbico), proteínas y microelementos (calcio, fósforo, hierro, potasio y sodio), tanina y además catorce alcaloides los que fomentan su acción medicinal.
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Efectiva acción fisiológica de hojas de coca se debe principalmente a alcaloides. Éstos pertenecen al grupo tropanos, conjuntamente con atropina y escopolamina. Alcaloides de coca son una mezcla de ecgoninas, proteínas e igrinas. Entre productos secundarios de ecgonina se encuentran cocaína (metilo-benzol-ecgonina), metilo-ecgonina, benzol-ecgonina y xenamil-cocaína; entre proteínas se encuentran tropeína y seudo-tropeína, dihidroxipeína, tropacocaína y benzol-tropán, como también igrina, irolina y cusco-hidrina, estero isómeros y parte de la línea de truxilina, se observa también la presencia de nicotina.
Composición Química de la Hoja de Coca Informe № 296-82-DQF/INN, Institutos Nacionales de Salud - Instituto de Nutrición, Universidad Peruana Cayetano Heredia Humedad, g%
9.21
Extracto seco, g% Extracto etéreo, g%
0.79 4.53
Hidratos de Carbono, g%
49.62
Proteína Total (N x 6.25), g% Proteína digerible (N x 6.25.), g% Fibra cruda, g% Cenizas, g% Arena y Silíce, g% Caroteno, mg% Tiamina, mg% Riboflavina, mg% Vitamina C, mg% Niacina, mg% Calcio, mg% Fósforo, mg% Hierro, mg% Sodio, mg% Potasio, mg%
13.00 7.68 1.55 42.34 0.16 0.88 16.70 26.00 1550.7 209.7 4.2 0.59 0.96
Alcaloides totales, g%
0.821
En el año 1982 en el Departamento de Química Fisiológica del Instituto Nacional de Nutrición y del Ministerio de Salud Pública se realizaron análisis de hojas de coca, los que permitieron obtener siguientes resultados.
15.96 12.39
Estos datos son básicos, pero tenemos que tomar en cuenta que dependiendo de algunos factores la composición química de hojas de coca puede variar, en esto influyen la forma específica del arbusto, composición química de suelo, forma de cultivación y de recolección, tiempo y condiciones de resecado como también condiciones de almacenamiento.
Alcaloides: Cocaína, benzoilecgonina, tropacocaina, truxilina, cinamilcocína etc.
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Alcaloides Naturales de la Hoja de Coca: •
Cocaína : Es el éter metílico de la benzoil egnonina, tiene propiedades anestésicas y analgésicas.
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Egnonina : Es un derivado carboxilado de la atropina, tiene propiedades de metabolizar grasas, glúcidos y carbohidratos. Adelgaza la sangre.
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Atropina O escopolamina : es anestésico que produce sequedad en el árbol respiratorio
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Pectina : Es absorbente y antidiarreico, junto a la Vitamina E, regula la producción de melanina para la piel.
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Papaína : Esta proteasa, que en mayor proporción contiene la papaya, es muy parecida a la catepsina animal, es una especie de fermento que acelera la digestión.
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Higrina : Excita las glándulas salivares cuando hay deficiencia de oxígeno en el ambiente.
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Globulina : Es un cardiotónico que regula la carencia de oxígeno en el ambiente, mejorando la circulación sanguínea. Evita el sorojche (mal de altura).
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Piridina : Acelera la formación y funcionamiento del cerebro, aumenta la irrigación sanguínea a la hipófisis y las glándulas, traduciéndose en una mejoría del cuerpo en general.
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Quinolina : Evita la formación de la caries dental junto al fósforo y al calcio.
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Conina : Es un anestésico poderoso.
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Cocamina : Es un analgésico que junto a la anterior, ayuda a aumentar las propiedades anestésicas y analgésicas de la cocaína natural.
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Inulina : Refresca y mejora el funcionamiento del hígado, la secreción de la bilis y su acumulación a la vesícula. Es diurético, ayuda a eliminar las sustancias tóxicas no fisiológicas. Es un polisacárido, muy parecido a las vitaminas B-12, que produce aumento de células de la sangre.
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Benzoína : Acelera la formación de células musculares y evita la putrefacción de alimentos, de ahí sus propiedades terapéuticas para gastritis y úlceras.
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Reserpina : Regula la presión arterial en hipo e hipertensión y ayuda a la formación de células óseas.
Estos 14 alcaloides, los aminoácidos que contienen, los ácidos y las vitaminas A, B1, C y E, la tiamina, niacina y riboflavina, la convierten en la planta más completa del universo en Nitrógeno No Proteico, que es el que elimina las toxinas y patologías del cuerpo, obteniendo combinaciones óptimas con frutas y plantas medicinales. Partes activas: Las hojas( 1%). Usos : Como medicinal, se utilizan sus derivados como anestésico. En uso popular se utiliza por sus propiedades estomacales y circulatorias y como estimulante para evitar las sensaciones de hambre, sed y fatiga. Uso extramedicinal en el consumo de la drogas derivadas de esta planta: cocaína, crac etc. Toxicidad: Mínima cuando se obtiene a partir de la hoja que contiene concentraciones muy bajas de alcaloide. Resulta tóxica a partir de su derivadola cocaína. DATOS QUIMICOS
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NOMENCLATURA: (1R,2R,3S,5S)-3-(benzoiloxi)-8-metil-8-azabiciclo[3.2.1] octano-2-carboxilato de metilo FORMULA : C17H21NO4 PESO MOL : 303.35 g/mol ASPECTOS QUIMICOS: La cocaína (C17H21O4N); se define como un alcaloide porque tiene las características clásicas de éstos: es una base nitrogenada capaz de formar sales en ácidos orgánicos e inorgánicos, tienen origen vegetal y actividad farmacológica definida. Pertenece al grupo de los alcaloides tropánicos, su núcleo fundamental es el tropano el cual es producto de la condensación de un anillo de cinco miembros o pirrolidínico y otros de seis miembros o piperidínico con tres átomos comunes, dos de carbono y uno de nitrógeno. El nitrógeno que cumple la función de puente contiene un grupo metilo. Del tropano deriva la ecgonina que presenta un radical hidroxilo (OH) en el carbono 3 y un grupo carboxílico (COOH) en posición 2; siendo por tanto el 3-hidroxi-2carboxi-tropano. La ecgonina puede formar ésteres con los alcoholes mediante su radical carboxi (derivado de ácido metanóico) y con los ácidos por medio del grupo OH presente en la molécula. El éster doble producto de la reacción con alcohol metílico y ácido benzoico es la cocaína . La unión éster es bastante lábil en presencia de tejidos vegetales o animales, lo que hace que el contenido de cocaína en las hojas de coca se vaya perdiendo con el tiempo: la desecación hace más lento el proceso pero no la suprime la ecgonina contiene 4 átomos de carbono asimétricos o quirales que generan formas estereoisoméricas, las cuales pueden dividirse en dos grupos, las que contienen los grupos hidroxilo y carboxilo en el mismo núcleo molecular (las formas cis), o sobre lados opuestos (las formas trans) • •
trans ecgonina cis-ecgonina
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La cocaína al igual que la ecgonina contiene cuatro átomos de carbonos quirales, las cocaínas derivadas de la forma trans, se distinguen por la letra griega a las cuales son d-cocaína o isococaína y las cocaínas que tienen configuración cis, son las l-cocaínas; una mezcla de ambos isómeros en proporciones iguales genera la llamada cocaína racémica que no tiene actividad óptica . Los átomos quirales en la molécula de l-cocaína que es la más importante y tiene actividad biológica son las presentadas en seguida, los cuales han sido tomados uno por uno para una mejor visión de su configuración absoluta, así como de la posición de sus grupos sustituyentes: Los carbonos quirales que contienen las moléculas de cocaína compiten entre sí y se contrarresta, por tanto la actividad óptica de la cocaína así como de todos los alcaloides se ve condicionada por la presencia del átomo de nitrógeno en su estructura, es decir la cocaína presenta actividad óptica por el nitrógeno más que por los carbonos quirales pero tampoco se debe ignorar que estos producen algún efecto, en la desviación de la luz polarizada por la cocaína. Tanto la d-cocaína como la l-cocaína han sido sintetizados por Willstaller a partir de una mezcla de ésteres de ecgonina. De esta mezcla se separó un t-y-ecgonina la cual fue transformada en sus derivados, uno de los cuales fue obtenido naturalmente d-y-cocaína. De los ésteres de ecgonina residuales fue preparada una cocaína racémica la que por cristalización fraccional de sus bitartaratos se obtuvo la l-cocaína. PROPIEDADES FISICAS Y FARMACOLOGICAS: La l-cocaína es el alcaloide más importante de las hojas de coca, son prismas monoclínicos, incoloros, con un punto de fusión de 98ºC, cristaliza a partir de etanol, es muy soluble en cloroformo (CHCl3), soluble en etanol, éter dietílico, sulfuro de carbono (CS2), benceno, aceite de oliva y trementina; acetona, ácido acético, petróleo; muy poco soluble en agua fria, sus soluciones son alcalinas al papel de tornasol; es insoluble en glicerina. La soluciones de cocaína son levógiras y tiene una [a]D20= -15,83º (rotación específica en la línea del sodio a 20ºC) en cloroformo. Sublima con descomposición a temperaturas que estén por encima de su punto de fusión tiene sabor amargo e insensibiliza transitoriamente los nervios linguales. La cocaína posee notables propiedades anestésicas locales, es un poderoso narcótico, con fuerte acción depresora sobre el SNC (sistema nervioso central) que puede provocar la muerte por parálisis del centro respiratorio. La administración repetida de este alcaloide permitió observar efectos indeseables sobre el músculo cardiáco particularmente su alarmante estimulación central, la llevó al uso actual como agente alucinante y eufórico con desarrollo de adicción. Asociada o relacionada químicamente con la escopolamina y la atropina incrementa su potencia narcótica en medicina, odontología, etc. se usa en forma de su clorhidrato. PRODUCTOS DE DESCOMPOSICION DE LA COCAINA:
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Cuando la cocaína se hierve con agua se produce una hidrólisis parcial dando como productos benzoil-ecgonina y metanol. CH3O2C-(C7H10N-CH3)-O2C-C6H5 + H2O → HO2C(C7H10N-CH3)- O2C-C6H5 + CH3OH l-cocaína benzoil-ecgonina La hidrólisis ácida de la cocaína se produce cuando ésta se hierve con agua más ácido clorhídrico o ácido sulfúrico diluido o agua de barita, dando como productos cantidades equimolares de metanol, ácido benzoico y la base llamada ecgonina. C17H21O4N + H2O H2SO4→ C9H10O3N + C7H6O2 + CH3OH A continuación se describirán algunos productos derivados de la descomposición de la cocaína ya sea por hidrólisis o por otras reacciones de descomposición: •
Benzoil-ecgonina. : C16H 19O4N ó C8H13N(O.C7 H5O).COOH
Esta base puede prepararse por la acción de anhídrido benzoico o cloruro de benzoilo sobre ecgonina, también es un producto de la acción de ácidos, agua y calor sobre cocaína. La benzoil ecgonina cristaliza con 4 moléculas de agua, en forma de prismas triméricos parecidos al del oxalato de amonio, el cual funde en rangos de temperatura variables de 87º - 140ºC. Su rotación específica es - 63,3º. Es parcialmente soluble en agua fría , pero fácilmente soluble en agua caliente, alcohol, álcalis diluidos y ácidos; es casi insoluble en éter .Cuando se calienta con álcalis o ácido clorhídrico a 100ºC, en un tubo sellado, esta base se descompone en ácido benzoico y ecgonina. •
Ecgonina :C9H15O3N
La ecgonina contiene 4 carbonos asimétricos. La l-ecgonina es obtenida junto con el ácido benzoico y el alcohol metílico por el calentamiento de la cocaína con ácido clorhídrico concentrado a 100º en tubos sellados. También cuando la cocaína o su clorhidrato es calentado con 20 partes de agua y 10 de barita en tubos sellados, es descompuesto de acuerdo a la ecuación : C17H21O4N + 2H2O → C7H6O2 + C9H15NO3 + CH3OH Los productos actuales son alcohol metílico, benzoato de bario y un compuesto de benzoato de bario con ecgonina (2 Ba( C9H14O3 )2 + Ba (Obz)2 + X H2O ) los cuales son agujas prismáticas, muy solubles en agua y alcohol, pero sólo parcialmente soluble en éter. Este compuesto es una fuente conveniente de ecgonina. •
Cocaetielina ó Homococaína
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Son semejantes a la cocaína, dado que fisiológicamente son similares en sus efectos, pero es débil y menos tóxico y no parece ser midriático. •
d-ecgonina
Einhor y Marquardt, prepararon este compuesto por la acción de solución de KOH sobre ecgonina. También se puede formar cuando la cocaína es hidrolizada por álcalis. EXTRACCION DE LA COCAINA:
* Las hojas de coca se someten a ciertas operaciones con el objeto de obtener la cocaína en bruto; las hojas pulverizadas se humedecen con solución de carbonato sódico y se tratan con aceite mineral (petróleo). Las bases que se han disuelto de éste se separan del mismo con agua que contenga ácido sulfúrico, y la solución sulfúrica se precipita después con carbonato sódico. La cocaína en bruto obtenida de éste modo, que además de cocaína contiene la mayor parte de las bases restantes, se aprovecha en Europa sobre todo en Alemania para obtener cocaína pura y las sales de este alcaloide, particularmente el clorhidrato. La cocaína libre se obtiene pura del clorhidrato en solución acuosa descomponiéndolo mediante el amoníaco, lejía de sosa o el carbonato sódico.
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* Los productos derivados (subproductos) en el extracto puro de coca de SudAmérica son extraídos por oxidación de una solución del extracto en 3% de ácido sulfúrico con solución de permanganato saturado . Después de la filtración la base es liberada y cristalizada del éter. La l-ecgonina formada por hidrólisis de los èsteres en extracción preliminar, podría ser convertido en l - cocaína por esterificación (CH3OH) y benzoilación ( ácido benzoico) de la éster metil ecgonina. Un proceso ha sido desarrollado donde la cinnamilcocaína y la truxilina son convertidos a éster metil l- ecgonina en el cual es vuelto a ser convertido por benzoilación a l-cocaína. Como mencionamos , la cocaína pura se obtiene ya sea a partir de las hojas , de las bases impuras o de los clorhidratos impuros. El proceso se basa en el hecho de que la cocaína, la cinamil-cocaína y la atruxilina son derivados muy estrechamente ligados de la ecgonina , y que ésta se produce hidrolizando los alcaloides con ácido clorhídrico hirviendo. El clorhidrato de ecgonina se purifica y convierte en la base libre. Esta se benzoíla por interacción de anhídrido benzoico y se purifica con benzoilecgonina . Esta se metila con yoduro de metilo y metoxilato sódico en solución de alcohol metílico, para dar metilbenzoilecgonina o cocaína, que se convierte en clorhidrato y se purifica por recristalización. 2C9H15O3N+ (C6H5CO)2O → 2C9H14O3N.COC6H5 + H2O Ecgonina Anhídrido Benzoilecgonina Benzoico C9H14O3N.COC6H5 + CH3I → C9H13O3N(CH3).COC6H5 + HI Benzoilecgonina Yoduro Cocaína de metio Para la preparación de la pasta de cocaína, los fabricantes se basan en las propiedades fisicoquímicas del alcaloide, especialmente la diferencia de solubilidad según se trate del alcaloide o de sus sales. El clorhidrato es alrededor de mil veces más soluble en agua que la base. Lo contrario ocurre con los solventes orgánicos. Por lo tanto el procedimiento será: alcalinización de la hoja, secado, extracción con solvente orgánico, precipitación con ácido fuerte, disolución del residuo en agua y precipitación última con álcalis. Así se elimina la gran cantidad de componentes químicos existentes en la hoja de coca y se obtienen sólo los alcaloides, y éstos en forma básica; de allí su nombre “pasta básica de cocaína”. Este no es el único método de aislamiento de la cocaína hay muchos otros que utilizan alcoholes como solventes. Con las hojas de coca en Asia se prefería extraer los alcaloides, hidrolizarlos hasta ecgonina y a partir de ésta resintetizar la cocaína con alcohol metílico y ácido o anhídrido benzoico. Tradicionalmente en Sudamérica el ácido más empleado es el ácido sulfúrico y el solvente orgánico, querosene. Como álcalis, carbonatos para las hojas y soda para neutralizar el ácido sulfúrico. El método tradicionalmente usado en el Perú es el que se 18
deriva del propuesto por Bignon (1885), quien lo adaptó del que se empleaba en Francia para el aislamiento de la quinina; usando como primer disolvente el agua acidulada y luego precipitan el alcaloide con álcali, con el resultado de arrastrar una cantidad considerable de materias colorantes, gomas y resinas que son sustancias de desecho. SINTESIS DE LA COCAINA:
La primera síntesis de l-cocaína fue de rendimiento pobre,por calentar benzoill-ecgonina y yoduro de metilo con sodio metilado. Luego la cocaína natural fue sintetizada directamente desde l-ecgonina con 80% de rendimiento, por calentamiento a una mezcla de l-ecgonina, anhídrido benzoico, y yoduro de metilo a 100ºC. La conversión cuantitativa de l-ecgonina a l-cocaína ha sido realizado en una manera fija. La l-ecgonina fue esterifcada con metanol y el metil-éster benzoilado con cloruro de benzoil o también la l-ecgonina es benzoilada primero y luego esterificada con metanol. La l-cocaína es por lo tanto benzoilmetilecgonina.
El etil éster de benzoil-l-ecgonina es cocethylina o metil cocaína:Cinamil-lecgonina ha sido obtenido por acilación de lecgonina con anhídrido cinámico. Esterificación de éste derivado cinamil con metanol dá cinamilcocaína. Luego fueron establecidas sus propiedades físicas. Este compuesto fue subsecuentemente aislado desde las hojas de coca de Java y desde Erythroxylum monogynum Roxb; reporte: la cinamilcocaína está libre de midriático y propiedades anestésicas. Dos derivados de acilos más de ester metil l-ecgonina ha sido aislado desde hojas de coca de Java y coca peruana. La mezcla de estos dos ha sido conocido primero como cocamina que está presente con un 6% en estas hojas. La hidrólisis de cocamina dio metanol , lecgonina y una mezcla separable de a y b - ácidos truxílicos. Cocamina es una mezcla de a y b derivados truxilados de éster metil l-ecgonina. La separación de cocamina en puro a y b truxilina no ha sido dada, pero los alcaloides puros han sido obtenidos por síntesis. b-truxil-l-ecgonina, preparado por calentamiento de solución bencénica de anhídrido b-truxílico con l-ecgonina,
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fue esterificado con metanol. La hidrólisis de éstos dos alcaloides podría ser representado como: C38H46O8N2 + 4 H2O → C18H16O4 + 2 CH3OH + 2 C9H15O3N αoβ αoβ l-ecgonina truxilina ácido truxílico La recuperación de l-cocaína desde extractos crudos han sido incrementados por hidrólisis de las truxilinas y cinamilcocaína en ácido sulfúrico metanólico y benzoilación de resultado ester metil l-ecgonina. Métodos similares han sido aplicados a d-pseudoecgonina en la síntesis de d-pseudococaína. Este isómero es formado para un grado limitado se aislamiento de l-cocaína. a- cocaína, resulta desde la metanólisis y benzoilación de a-ecgonina, está libre de propiedades anestésicas. La l-cocaína (derivado de la forma cis de ecgonina) y d-w-cocaína (forma trans) han sido sintetizados. Por la condensación del dicarboxilato acetona de metil potasio con metilamina y succindialdehido y la subsecuente reducción se obtiene una mixtura de ésteres de ecgonina. De esta mixtura fue separada una t-y-ecgonina, la cual fue resuelta en sus constituyentes, uno de los cuales fue naturalmente sucediendo d-y-cocaína. Del residuo de los ésteres de ecgonina una cocaína racémica fue separada, lo cual, por cristalización fraccional de los bitartratos dieron la ocurrencia natural de la l-cocaína. La cocaína es mayormente preparado de las hojas de coca de Java, pero algunos alcaloides crudos son hechos en Sud-América de hojas peruanas que son exportadas para su posterior purificación. Puede ser extraída de la planta por digestión con carbonato de sodio y la extracción completa con espíritu de petróleo. Los alcaloides pasan al solvente desde donde son removidos agitando con un breve exceso de ácido clorhídrico diluido. La solución de hidrocloruro es concentrado y si las hojas son ricas en cocaína como las hojas peruanas la porción mayor del hidrocloruro se cristaliza en este punto y podría ser purificado por recristalización. El líquido madre podría ser tratada luego como la hoja de Java. La hoja de Java contiene poca cocaína, el mezclado de hidrocloruros contiene mayormente cinamil-cocaína. Los alcaloides son por lo tanto hidrolizados completamente a ecgonina por ebullición con HCl (d) . Con chorro de agua el ácido truxílico cae (precipitado), el líquido es filtrado y concentrado. El hidrocloruro de ecgonina, el cual, cristaliza fuera, es lavado con alcohol. Al tratamiento con Na2CO3 sale libre la base, la cual es extraída con alcohol (diluido). Después de la evaporación del solvente, la ecgonina es benzoilada por digestión con anhídrido benzoico y ácido benzoico ; por extracción con éter el residuo es lavado con agua para remover ecgonina. La benzoilecgonina después de metilada por tratamiento con yoduro de metilo y sodio en metil alcohol, produce cocaína. Esto es purificado por recristalizaciópn y convertido en el hidrocloruro. C9H13O3N(CH3).C9H7O → C9H15O3N + C9H8O2 + CH3OH Cinamilcocaína Ecgonina Ac. Cinámico
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Cocaína cruda es manufacturada en Sud-América para exportarlo al mercado europeo en lugar de hojas de coca. Esto es una sustancia pulvurenta blanca o blanco-amarillento comprimido en pasta fina, esto podría contener o no sustancias pulvurentas rocosas, carbonato de sodio y sales de cal, pero también una sustancia cerosa y trazas de petróleo. La cocaína cruda podría contener desde 80 a 90% de alcaloide , pero la proporción de cocaína cristalizable presente varía considerablemente, en algunos casos no excede la mitad del total del alcaloide presente. Humedad
3,25%
Residuo insoluble en éter
5,25%
Impureza soluble en éter
0,50%
Alcaloide puro Pérdida
89,94%
El análisis de una muestra de cocaína cruda presentada por E. R. Squibb muestra lo siguiente:
1,06%
Un método conveniente para la purificación de la cocaína es recristalizarla varias veces con un alcohol fuerte y cuando un cierto grado de pureza ha sido obtenida, precipitar la base de esta solución en 10 partes de alcohol fuerte por la adición de 5 volúmenes de agua. Paul y Cowley indican que la solubilidad de la muestra de cocaína en espíritu de petróleo no puede ser confiable como una prueba de su pureza desde cinamilcocaína . De Rosemont ha señalado que la cocaína cruda contiene cerca de 10 a 13 % de Na2CO3 y NaHCO3 en adición con cloruros y sulfatos. Luego de un estudio de 12 diferentes métodos para obtener cocaína pura De Rosemont recomienda la siguiente como la mejor: La cocaína cruda es disuelta en agua caliente conteniendo la mitad de su peso de b-naftaleno-ácido sulfónico, y la solución es filtrada mientras se calienta. En frío, esto deposita un cuerpo aceitoso-resinoso, el cual rápido llega a convertirse en una masa semi-cristalina. Luego es añadido carbonato de amonio, la solución es oscura, la solución de amonio produce un precipitado blanco. Esto es extraído con éter y los cristales de cocaína pura salen de la solución etérea. El b-naftaleno-ácido sulfónico podrá ser reconvertido por concentración al líquido madre y precipitación con HCl. Un adicional de 5 a 10 % puede ser obtenido desde el residuo por hidrólisis a ecgonina y conversión en cocaína. Precipitación del hidrocloruro por adición de éter a una solución del hidrocloruro y alcohol no hace efecto en la purificación de cocaína; desde los hidrocloruros de las bases amorfas y benzoilecgonina son precipitados bajo las mismas condiciones. Paul señala que es un error el ensayo de purificación de todo el hidrocloruro de cocaína. El alcaloide libre es mucho más susceptible de purificación y podría ser obtenido en buenos cristales en casos de éter y alcohol respectivamente. A
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partir de la cocaína pura el hidrocloruro puede ser rápidamente preparado, como la solución neutral puede ser evaporada a sequedad sin descomposición. La cocaína cristaliza desde una solución alcohólica fuerte en prismas monoclínicos incoloros, disolviendo en 98º, y sublimando, con descomposición parcial a altas temperaturas; es muy ligeramente soluble en agua (pero es descompuesta por agua caliente con formación de productos solubles), se disuelva rápidamente en alcohol, éter, cloroformo, benceno, tetracloruro de carbono, espíritu de petróleo, y aceites volátiles y fijos. La cocaína es rápidamente removida desde su solución por adición de amonio y agitando con éter u otro solvente inmiscible. La extracción con éter es rápida y completa. Una solución saturada de cocaína tiene una fuerte reacción alcalina (PH = 9.3), la base libre podría ser tratada con rojo de metilo, el ph tendrá el punto final aproximado de 5.0. Una solución acuosa de cocaína, si no es cuidadosamente preparado y aislado desde aire o preservado por un antiséptico, rápidamente se descompone con formación de partículas vegetales. La velocidad de hidrólisis de la cocaína en solución depende de la concentración del ión hidrógeno, la hidrólisis hace un mínimo entre ph 2 y 7 e incrementándose rápidamente con incremento de la alcalinidad. Soluciones de cocaína, por lo tanto, no debería ser esterilizado por calor. La hidrólisis se produce suavemente a temperaturas ordinarias y esto se incrementa por guardarlo en vasos de vidrio alcalino. BIOSÍNTESIS DE LOS ALCALOIDES ALICICLICOS: A continuación se muestra el esquema de la biosíntesis de la cocaína:
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TIPOS DE COCAINA: La cocaína para el consumo humano tiene varias formas de presentación: a.- Hojas de coca: La cocaína está contenida en las hojas y se consume habitualmente en dos formas: •
Hojas picadas para infusiones (ej.: té de coca).
•
Hojas enteras para el “acullicado” (hacer bolo de hojas de coca, a las que se agrega cenizas, para chuparlas y que vayan liberando la cocaína)
b.-Pasta base: • Es la resultante de la extracción de la cocaína contenida en las hojas de coca mediante el empleo ácido sulfúrico e hidrocarburos. Esta
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pasta está llena de impurezas y la cocaína se presenta en forma de sulfato de cocaína. • Se usa fumándola en cigarrillos (“pitos”), mezclada habitualmente al tabaco. c.- Clorhidrato de cocaína: • Es
el resultante de una elaboración química de la pasta base lo que arroja un polvo blanco que es el clorhidrato de cocaína. • Es
un buen anestésico local con aplicaciones médicas en el pasado.
• Se
inhala (“jala”) por la nariz, absorbiéndola la mucosa nasal. También se pueden utilizar otras mucosas. • Se consume también por vía digestiva: en el siglo pasado fue famoso el vino Mariani que era una mezcla de vino y cocaína, también formó parte de la formulación inicial de la Coca Cola. • Se suele inyectar, diluida en agua, en las venas.
d.- Crack: • Son
cristales de cocaína que se obtienen calentándola previa mezcla con bicarbonato. • Al calentarse los cristales en una pipa para fumarlos, crepitan (hacen crack). • Se fuma, especialmente en pipas de cristal.
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(a) ¿CÓMO PRODUCE SUS EFECTOS LA COCAÍNA? Se han realizado muchos estudios para entender la forma en que la cocaína produce los efectos placenteros y la razón por la que es tan adictiva. Uno de los mecanismos es el efecto que ejerce sobre las estructuras profundas del cerebro. Los científicos han descubierto regiones del cerebro que se incitan por todo tipo de estímulos gratificantes, tales como alimentos, agua, sexo y muchas de las drogas de abuso. Uno de los sistemas neurales que parece ser más afectado por la cocaína se origina en una región muy profunda del cerebro llamada el área ventral del tegmento (AVT). Las células nerviosas originadas en el AVT se extienden a la región del cerebro conocida como núcleo accumbens, una de las áreas claves del cerebro involucrada en la gratificación. Por ejemplo, en estudios con animales, la gratificación aumenta la actividad en el núcleo accumbens. Los investigadores han descubierto que cuando está ocurriendo un evento gratificante, las neuronas del AVT aumentan considerablemente la cantidad de dopamina que liberan en el núcleo accumbens. Dentro del proceso normal de comunicación, una neurona libera dopamina dentro de la sinapsis (el pequeño espacio entre dos neuronas). Allí, la dopamina se liga con proteínas específicas (llamadas receptores de dopamina) en la neurona adyacente así enviando una señal a la misma. Las drogas de abuso pueden interferir con este proceso normal de comunicación. Por ejemplo, los científicos han descubierto que la cocaína bloquea la eliminación de la dopamina de la sinapsis lo que resulta en una acumulación de la misma. Esta acumulación de dopamina causa una estimulación continua de las neuronas receptoras, lo que se asocia con la euforia que comúnmente reportan los usuarios de cocaína. El abuso continuo de la cocaína a menudo crea la tolerancia. Esto significa que el cerebro necesitará una dosis cada vez mayor y más frecuente de la droga para obtener el mismo nivel de placer experimentado durante el uso inicial. De acuerdo con estudios recientes, durante períodos de abstinencia del uso de cocaína, el recuerdo de la euforia asociado con su uso o solamente una referencia a la droga, puede disparar un deseo incontrolable de usarla y puede provocar una reincidencia aún después de largos períodos de abstinencia. ¿QUÉ OCURRE CON LA DOPAMINA CUANDO SE CONSUME COCA? Lo que ocurre es que la cocaína bloquea la enzima DAT. Al estar bloqueada, no puede absorber la dopamina descargada por las neuronas. El resultado es una concentración dopamínica muy elevada en las sinapsis, lo que a su vez provoca un incremento generalizado de dopamina en el
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cerebro, como puede obervarse en el gráfico. Así se genera una euforia elevada, si bien no natural. La sensación de bienestar, euforia, placer, seguridad, etc., que la droga causa es artificial y poco duradera. Si sólo tuviese esas consecuencias, la cocaína no sería tan peligrosa. Pero las cosas no son tan sencillas. | EFECTOS DE LA COCAINA Efectos a corto plazo de la cocaína •
Aumento de energía
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Disminución de apetito
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Agudeza mental
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Aumento en las palpitaciones del corazón y la tensión arterial
•
Contracción de los vasos sanguíneos
:
Los efectos de la cocaína se presentan casi inmediatamente después de una sola dosis y desaparecen en cuestión de minutos u horas. Los que usan cocaína en pequeñas cantidades (hasta 100 mg.) generalmente se sienten eufóricos, energéticos, conversadores y mentalmente más alertos, particularmente con relación a las sensaciones visuales, auditivas y del tacto. La cocaína también puede disminuir temporalmente la necesidad de comer y dormir. Algunos usuarios sienten que la droga los ayuda a realizar algunas tareas físicas e intelectuales más rápido, mientras que a otros les produce el efecto contrario.
La forma en que se administra la cocaína determina el tiempo que dura el efecto inmediato de euforia. Mientras más rápida es la absorción, • Dilatación de las pupilas más intenso es el "high"; pero al mismo tiempo, cuanto más rápida es la absorción, menor es la duración del efecto de la droga. El "high" que produce la inhalación se demora en presentarse y puede durar de 15 a 30 minutos, mientras que el que se obtiene fumando puede durar de 5 a 10 minutos. •
Aumento de la temperatura
Efectos de la cocaína a largo plazo
•
Adicción
•
Irritabilidad y cambios de temperamento
•
Intranquilidad
•
Paranoia
•
Alucinaciones auditivas
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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.
•
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.
•
L a cocaina fue aislada por Niemann de las hojas de Erythroxylon coca en 1859. se sabe que cumpe una funcion anestésica y analgesica.
•
Según estudios realizados la HOJA DE COCA presenta un alto contenido nutricional NO PROTEICO destacando su uso como un anticaries natural, presenta bajos niveles de toxicidad si se consume directamente. 27
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Es una base nitrogenada capaz de formar sales en acidos organicos e inorganicos ,propiedad que permite aislar la cocaina cuando se hace reaccionar las sales obtenidas con H2SO4 Y KMnO4 Y NH3.
•
Cuando se ha consumido cocaina esta bloquea el correcto funcionamieno de la sinapsis (transferencia del impulso nervioso entre las neuronas denditras –axon),esto se debe porque bloquea el proceso de reciclaje de la dopamina ,haciendo que esta se acumule el cerebro, causando alucinaciones.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: •
www.wikidrogas.com
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www.botanicalonline.com
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biblioteca digital de la u. de chile.(alcaloides)
• http://quimicosclinicosxalapa04.spaces.live.com •
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www.elergonomista.com
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www.cedro.com
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http://www3.interscience.wiley.com/cgibin/abstract/104528600/ABSTRACT.
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Brossi, A. (Ed.) (1984-1987). Alkaloids. Chemistry and Pharmacology, Vols. 23-31. Orlando, Fla: Academic Press.
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