“Año de la Industria Responsable Responsable y del Compromiso Climático”
UNIVERSIDAD NORBERT WIENER
FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA EPEX Practica N° 5: 5: OBTENCION DE ALCALOIDES A PARTIR DE
PRODUCTOS NATURALES
DOCENTE:
Félix Veliz, Luis Miguel
ALUMNOS:
ROJAS CAPCHA, Katherine
CURSO:
Química Orgánica II
CICLO:
FBX4N1 2014
I.
INTRODUCCION
En este presente informe hacemos reconocimiento de la obtención de alcaloides mediante productos naturales. Los alcaloides (parecidos a los álcalis) son bases nitrogenadas orgánicas, presentes en diversas familias de plantas, en los hongos, algas y otros vegetales inferiores. Uno o más átomos de nitrógeno está presente en amidas primarias, secundarias o terciarias y estas confieren usualmente basicidad a los alcaloides, facilitando la extracción y purificación por las sales solubles en agua cuando son formadas por la presencia de ácidos minerales. El nombre de alcaloide proviene de álcalis, sin embargo la basicidad varía enormemente ya que depende de la estructura molecular del alcaloide y de la presencia y localización de los grupos funcionales. Algunos son esencialmente neutros. Contienen aminas cuaternarias, dependiendo la actividad biológica de ellos de la función amina que puede ser transformada a sistema cuaternario por protonación y pH fisiológico. En esta práctica realizamos la obtención de alcaloides mediante una planta llamada uña de gato, la cual haremos mediante la extracción, un proceso simple de filtración, condensación y concentración.
II.
GENERALIDADES ALCALOIDES
Los alcaloides son compuestos que contienen nitrógeno de gusto amargo. Existen aproximadamente unos 5000. No son exclusivos de los vegetales y se han encontrado también dentro del reino animal. Algunos de ellos los podemos encontrar en la piel de ciertos animales, como la bufonina, que segregan los sapos o la batracotoxina de las ranas del genero Phyllobastes, uno de los más potentes del mundo, especialmente el de la especie Phyllobaste terribilis capaz de matar a 10 hombres con 1 miligramo de la misma. Curiosamente esta alcaloide también aparace en las plumas de los pajaros del género Pitohui de Nueva Guinea y que produce una paralización en el miembro que lo toca. Otros alcaloides son elaborados por pequeños animales como ciempiés, hormigas mariquitas, etc. La mayoría de los alcaloides, sin embargo, pertenecen al reino vegetal, de tal manera que un 10% del total de las especies vegetales contienen alguno de estos compuestos. Aparecen a veces en toda la planta, como, por ejemplo, el tejo ( Taxus bacata) un árbol cuya única parte comestible es el arilo extremadamente apreciado por los pájaros. El resto es venenoso. En general los alcaloides suelen abundar en las siguientes partes de los vegetales.
Las hojas: Son muchas las plantas que presentan estos compuestos en mayor proporción en las hojas, como el tabaco ( Nicotiana tabacum) o el té (Camellia sinensis).
Las semillas: Algunas plantas contienen alcaloides en las semillas, como la estricnina de la nuez vómica o la cafeína que aparece en el café ( Coffea arabica).
Las raíces: A veces los alcaloides se encuentran en mayor proporición en las raíces, como la pitolacina que aparece en la hierba carmín ( Phytolacca americana), la raíz venenosa del acónito ( Aconitum napellus) o la atropina que aparece principalmente en la raíz de la belladona ( Atropa Belladona).
Los frutos: Ejemplos de plantas con alcaloides en los frutows los encontramos en la cicuta (Conium maculatum), o en las bayas de la belladona ( Atropa Belladona).
2.1
FUNCION DE LOS ALCALOIDES EN LAS PLANTAS
La función de los alcaloides no es aun clara, existen algunas sugerencias sobre el “rol” que juegan estas sustancias en los vegetales como:
Sirven como productos de desecho o almacenamiento del nitrógeno sobrante, esta
función es equivalente a la del ácido úrico o de la urea en los animales.
Debido a que en su mayoría, los alcaloides son asociados con ácidos orgánicos
que le facilita el transporte en la planta, pueden servir como productos de almacenamiento del nitrógeno no metabolizado o para transporte del mismo; en el caso de las Solanaceas midriáticas, los ésteres del tropano se forman en las raíces y son transportados a las partes aéreas donde pueden ser hidrolizados.
La microquímica ha permitido mostrar en forma general, que los alcaloides son
recubrimiento de las semillas, cortezas del tallo, raíz o fruto y en la epidermis de la hoja; esto nos permite pensar que los alcaloides cumplen una importante función como es la de proteger a la planta, por su sabor amargo de estos, del ataque de insectos.
Los alcaloides pueden servir de reguladores de crecimiento, se ha demostrado que
los alcaloides derivados de la putrescina se incrementan notablemente durante la germinación de algunas plantas como la cebada, cuando se encuentran en suelos deficientes de potasio.
Mediante técnicas biotecnológicas, las plantas que normalmente acumulan
alcaloides en las partes aéreas, como es el caso de la Nicotiana y Daturas , se han producido sin alcaloides, la pérdida de alcaloides en el vástago, no impide el desarrollo de la planta, lo cual sugiere que los alcaloides no son esenciales para los vegetales. Sin bien, la presencia de alcaloides, no es vital para la planta, estos deben de participar en secuencias metabólicas y no son solamente productos de desecho del metabolismo.
2.2
EXTRACCIÓN Y AISLAMIENTO
Puesto que los alcaloides son compuestos de carácter básico, su solubilidad en los diferentes solventes varia en función del pH, es decir según se encuentran en estado de base o de sal: En forma de base, son solubles en solventes orgánicos no polares como benceno, éter etílico, cloroformo, diclorometano, acetato de etilo… En forma de sales, son solubles en solventes polares agua, soluciones ácidas e hidroalcohólicas.
El fundamento de la extracción se basa en el carácter básico de los alcaloides y en el hecho de su existencia en las plantas como sales de ácidos orgánicos o como combinaciones solubles de otras sustancias, entre los principales se encuentran: los ácidos tíglicos, 3 metil butírico, benzoico, cinámico, hidroxifenil propiónico, trópico y tricarboxilicos, y además con otro tipo de sustancias como taninos y fenoles. Los vegetales contienen generalmente cantidades apreciables de materia grasa que impide el buen desarrollo en los procesos extractivos, produciendo emulsiones, por lo tanto, es útil proceder a una delipidación o desengrase de la planta seca y molida con solventes como hexano o éter de petróleo; es excepcional, pero puede ocurrir que se extraiga en estos solventes y en medio neutro alcaloides.
Preparación del material vegetal El material vegetal (raíces, hojas, semillas, corteza o flores) seleccionados con base a los resultados de las reacciones de precipitación, es secado en estufa a una temperatura menor de 50°C, pulverizado, para luego ser desengrasado en soxhlet con un solvente orgánico apolar.
Extracción de Alcaloides Para la extracción existen dos métodos generales: La extracción en medio alcalino (por un solvente orgánico) y la extracción en medio ácido (con agua, alcohol o solución hidroalcoholica)
Extracción por un solvente orgánico en medio alcalino: a. La droga pulverizada y desengrasada se mezcla con una solución alcalina que desplaza los alcaloides de sus combinaciones salinas (aprox. 1 Kg de droga con un litro de solución de hidróxido de amonio al 5% durante aprox. 4 hras); las bases liberadas son en seguida solubilizadas en un solvente orgánico de polaridad media.
Extracción de alcaloides con solventes orgánicos apolar en medio alcalino
b. El solvente orgánico conteniendo los alcaloides bases es separado y concentrado a presión reducida, luego se agita con una solución acuosa ácida, donde los alcaloides se solubilizan en su forma de sales, mientras que otras sustancias que se encuentran en el extracto como pigmentos, esteroles y otras impurezas restan en la fase orgánica. c. Las soluciones acuosas de las sales de alcaloides son nuevamente alcalinizadas y extraidas con un solvente orgánico no miscible; el solvente orgánico es deshidratado sobre una sal anhidra, filtrado y concentrado a presión reducida, el residuo que queda son los alcaloides totales (AT).
Extracción de alcaloides en medio ácido: Hay que recordar que en su estado natural, los alcaloides se encuentran en forma de sales solubles en soluciones acuosas o hidroalcohólicas. La droga seca, pulverizada y desengrasada es extraída con agua acidulada o con alcohol o solución hidroalcoholica acidulada, tendremos extractos de alcaloides en forma de sales.
Extracción de alcaloides con un solvente orgánico polar en medio neutro o débilmente ácido.
En estos casos los extractos pueden ser tratados de diferentes formas:
Alcalinización y extracción de los alcaloides base con un solvente orgánico no miscible.
Fijación de los alcaloides sobre resinas intercambiadores de iones para luego separarlas por elución con ácidos fuertes.
Precipitación de los alcaloides en forma de yodomercuriatos con el reactivo de Mayor concentrado; el complejo formado es recuperado por filtración o centrifugación, luego se redisuelve en una mezcla de auga-alcohol-acetona y se separan los alcaloides haciéndolos pasar sobre resinas intercambiadoras de iones.
(esta
técnica
es
particularmente
útil
para
alcaloides
amonio
cuaternarios)
Fuera de estos métodos generales de extracción existen algunos particulares dependiendo del tipo de alcaloide, la extracción de los alcaloides del opio. La basicidad de los alcaloides es muy variable y en algunos casos es estrechamente relacionada con el par de electrones libres del nitrógeno: los grupos electro atrayentes adyacentes o vecinos al nitrógeno disminuyen la basicidad, es el caso del carbonilo de las amidas como la colchicina, la piperina, y de las oxoaporfinas, esto hace que sean compuestas prácticamente neutros; esto ocurre también cuando en la molécula, el tamaño de la parte hidrocarbonada es muy grande con relación a la nitrogenada (algunos alcaloides esteroidales y bisaprofinas), se puede extraer en medio neutro con solventes apolares (en el desengrase ).
RESULTADOS:
III.
Se realizó la obtención de alcaloides a partir de productos naturales lográndose así la obtención del alcaloide de la uña de gato a través de los procesos realizados en el laboratorio.
1. Pesamos 10gr de la muestra problema más ml de HCl al 10%.
2. colocamos en baño maría por 30 minutos dejamos enfriar por unos minutos.
3. Filtramos y neutralizamos hasta llegar a un pH de 6.
Repetimos la operación hasta llevar la solución a un Ph6 como lo mostramos a continuación.
Adicionamos CHCl3 y repetimos la operación or 3 veces
Por ultimo obtenemos el alcaloide de la planta y le adicionamos NaSO4 y procedemos a guardarlo.
IV.
DISCUSIONES Debido a que solo se desea saber si la MP de uña de gato posee alcaloides , se
utiliza en la práctica el método de obtención de alcaloides con un solvente orgánico polar en medio neutro o débilmente ácido, la cual se añadió HCl al 1% de modo que los alcaloides, que en la planta están como sales de ácidos orgánicos, pasen a clorhidratos, luego se filtran, se desecha el residuo y con el filtrado se efectúan las reacciones de caracterización que serán aplicadas en la siguiente practica.
Los alcaloides son solubles en disolventes orgánicos como el cloroformo es por eso que este tratamiento tiene como finalidad fijar los alcaloides en la fase acuosa (esto es debido al paso del compuesto orgánico de interés de una fase acuosa a un disolvente orgánico).
Cada vez que se realizaba la extracción con CHCL 3 para la separación de la fase acuosa de la fase orgánica en la pera de decantación y obtener así la purificación de la MP; se captaba la humedad con el Na 2SO4 en estado sólido (debido a que en un primer momento habían traído liquido, pero se cambio ); la cual se colocaba en el papel filtro con el tubo de ensayo en donde al finalizar el filtrado se observo la solución obtenida limpia y transparente 4.
V.
CONCLUSIONES Sería prematuro concluir la obtención de alcaloides en
la uña de gato en la
presente práctica, si bien los alcaloides son sustancias orgánicas nitrogenadas generalmente con característica básica y mayoritariamente de origen vegetal. La identificación de los alcaloides se determina mediante reacciones de precipitación, coloración y cristalización, y su valoración
se determina mediante métodos
volumétricos, gravimétricos, ópticos y cromatográficos, ninguno de los cuales se ha realizado en el laboratorio, una conclusión positiva no solo determinaría la obtención de alcaloides en la uña de gato sino obviamente la efectividad del método de obtención, por lo tanto una posterior practica nos determinara la veracidad de los resultados y de nuestros procedimientos.
VI.
CUESTIONARIO
1. QUE OTROS METODOS SE PUEDEN EMPLEAR PARA LA OBTENCION DE ALCALOIDES. MENCIONE 02 EJEMPLOS
METODOS DE EXTRACCION Y PURIFICACION Se basan en la diferente solubilidad de los alcaloides en forma de bases y sales lo que nos permite separarlo de otros compuestos cuya solución no varía con el pH. 1. Pulverizar la droga hasta grano fino, los alcaloides están normalmente contenidos en vacuolas y es preciso romper la célula para que se liberen, además de esta forma se alcanza una superficie de contacto que permite la extracción rápida del alcaloide. Se pueden distinguir tres métodos en función del disolvente empleado:
Agua acidulada: Los alcaloides están en forma de sales. Con agua acidulada extraemos los alcaloides en forma de sales. Pero el agua extrae muchas
impurezas.
Este
método
se
emplea
cuando
se
hacen
purificaciones cromatográficas, la farmacopea alemana utiliza este método para la extracción de la morfina. Se puede purificar el extracto añadiendo un alcalí; tras la alcalinización se puede extraer con disolventes orgánicos.
Disolventes orgánicos polares: Se extrae con alcohol 70º acidulado, extrae impurezas pero se prefiere a la extracción acuosa; el extracto se lleva a sequedad, se alcaliniza y se extrae con un disolvente orgánico apolar.
Disolventes orgánicos apolares. es el más utilizado. Los alcaloides han de ser liberados, añadimos un álcali con el que humedecemos la droga, comúnmente amoniaco. Como base débil puede emplearse carbonato sódico, bicarbonato sódico.
2.- Una vez liberado, la extracción se realiza por maceración, percolación. El disolvente orgánico se elige en función del método. En la maceración se emplean disolventes con alto poder de extracción para los alcoholes: cloroformo, cloroformo más éter, cloroformo más isopropanol. En la percolación se emplean disolventes con menor poder extractivo pero más selectivos. Como inconveniente algunos alcaloides no se extraen y además no es cuantitativa. 3.- Para la purificación el extracto se trata con disolventes acuosos acidulados.
ANÁLISIS CUALITATIVOS PRELIMINARES Para determinar el procedimiento experimental a seguir primero se hacen unos ensayos cualitativos en tubos de ensayo basados en las propiedades de los componentes de la muestra y en las de los productos formados al mezclarlos también. Como la cocaína en la muestra se encuentra como clorhidrato, es muy soluble en agua y poco soluble en solventes orgánicos. Además el tiocianato férrico formado es prácticamente insoluble en cloroformo. Teniendo en cuenta también que las sales de hierro que se forman al adicionar los aniones fosfato y carbonato son insolubles, se procede a disolver una pequeña cantidad de la muestra en tres solventes diferentes (agua, etanol y cloroformo) y luego con cada uno se adicionaron amoníaco, fosfatos y carbonatos. “Extracción por Soxhlet”
Para realizar la extracción por Soxhlet se disuelve la muestra en etanol, se centrifuga para descartar el precipitado amarillo de Fe(OH)3 y luego se adiciona CO3 para formar la sal de hierro insoluble, después se centrifuga y a la solución resultante se le realiza una extracción exhaustiva con etanol utilizando Soxhlet por aproximadamente 24 horas. Por último se evapora el etanol y se sacan los cristales del alcaloide
VII.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
1. Ing. Agr. Rosa M. de Troiani. Metabolitos Secundarios Alcaloides; Universidad Nacional de La Pampa; Facultad de Agronomía: Química III
2. Arango, G. Alcaloides y Compuestos Nitrogenados. Universidad de Antioquia. 2008; 6-12
3. El mundo de las plantas. Botanical online [acceso: 04 de Octubre del 2014]; Disponible en: http://www.botanical-online.com/alcaloides.htm
4. Sharapin N. Fundamentos de Tecnología de Productos Fitoterapéuticos. Colombia: Roberto Pinzón S., 2000.
5. Extracción de alcaloides disponible en la página http://www.elergonomista.com/fitoterapia/alcaloidesextraccion.htm http://culturaydroga.ucaldas.edu.co/downloads/culturaydroga12(14)_7.pdf
