INTRODUCCION A LOS ALCALOIDES
PRESENTADO POR: Q.F. MARILU ROXANA SOTO VASQUEZ
Alcaloides GENERALIDADES PROPIEDADES NOMENCLATURA ORIGEN DISTRIBUCION PAPEL EN LOS VEGETALES ESTRUCTURA QUIMICA METODOS DE EXTRACCION
OBJETIVOS
Definir el concepto de propiedades y nomenclatura.
alcaloides,
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.
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
PERU ANTIGUO
Relieve en templo de CHAVIN de Huantar (1.200 a.C. - 200 a.C.) San Pedro (Trichocereus (Trichocereus
DATOS HISTORICOS
Su química real se desarrolla desde hace dos siglos: F.W. Sertürneer (1805) aisla la morfina. Pelletier y Caventou (1817) aislaron la la estricnina 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 . Alcaloides
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
Relajante muscular
Vincristina
Antitumoral
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 Características generales de los alcaloides Compuestos orgánicos Se forman a partir de aminoácidos aminoácidos Origen vegetal Sustancias nitrogenadas Carácter básico Contienen nitrógeno heterocíclico heterocíclico Estructura compleja Tóxicos Actividad fisiológica incluso incluso a dosis muy bajas Precipitan con ciertos reactivos
Alcaloides verdaderos CH3
O
CH3
O
Protoalcaloides
N CH2
O CH3
papaverina
Pseudoalcaloides
O
CH3
Colchicina
Alcaloides imperfectos
PROPIEDADES DE LOS ALCALOIDES
•P.M: entre 100 y 900 (coniína C 8H17N=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
N CH
SOLUBILIDAD Alcaloide
Agua
Alcohol
Mezcla HA
Disolvente orgánico apolar
Base libre
Insoluble
Soluble
Soluble
Soluble
Sal
Soluble
Soluble
Soluble
Insoluble
Excepciones
Las bases xantinas y las sales de amonio cuaternaria son solubles en agua.
MAS PROPIEDADES
Tienen actividad óptica óptica ( l) y (d), la levógira es mas áctiva, propiedad interesante para el control cont rol 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
NOMENCLATURA No
existe una sistematización. sistematización. Tienen una terminación en “-ina”.
Son denominados siguiendo alguno de los criterios:
1.- De acuerdo a la especie que los contiene
Ephedra
sp
Efedr ina ina
2.- De acuerdo al nombre vulgar de vulgar de la especie que produce.
ergotamina ergotamina N.V: Ergot de cornezuelo de centeno Claviceps Purpurea
3.- De acuerdo al género a partir del cual se ha obtenido CH3
O
CH3
O
N CH2
O CH3
O
CH3
4.- De acuerdo a la actividad farmacológica. CH3 O
OCH3
Actividad farmacológica: Emética
NH
CH3
5.- Raramente algún investigador i nvestigador
OCH3
CH3 O
N
Emetina Emetina
N N
CH3
Nicotina Nicotina
Jean Nicot (embajador Francés que envió semillas de la planta del tabaco a Francia)
ORIGEN DE 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 (Pseudomonas aeroginosa), aeroginosa) , insectos y otros animales (espongiarios, batracios) El sapo Bufo marinus acumula cantidades considerables de morfina en su piel
DISTRIBUCION DE ALCALOIDES EN ESPECIES VEGETALES Inferiores
Claviceps Claviceps purpurea (alcaloides del cornezuelo de centeno)
Gimnospermas: Ephedra sp. (alcaloide efedrina)
V E G E T A L E S
Fam. Amarillidáceas Amaryllis belladonna
Superiores
Monocotiledóneas Fam. Liliáceas
Veratrum album
Angiospermas Fam. Solanaceas
Atropa belladona
Fam. Papaveráceas Dicotiledóneas
Papaver somniferum
Fam. Rubiáceas Cinchona pubescens
LOCALIZACION ORGANOGRAFICA SEMILLAS DE CACAO SEMILLAS
Alcaloide: Teobromina Acción: Estimulante
HOJAS
tabaco
coca
LOCALIZACION ORGANOGRAFICA
RIZOMAS
hidrastis
Alcaloide: Hidrastina Acción: vasoconstrictor.
SUMIDADES
Efedras
Alcaloide: Efedrina Acción: estimulante, broncodilatador.
LATEX
Látex de opio
Alcaloide: Morfina
LOCALIZACION ORGANOGRAFICA
FRUTOS
Fruto de cicuta
Alcaloide: Coniina Acción: venenoso
RAIZ
Raíz de ipecacauana
Alcaloide: Emitina Acción: emetica
CORTEZAS
Corteza de quina
Alcaloide: Quinina
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
ESTRUCTURA QUIMICA Los alcaloides son un grupo muy heterogéneo heterogéneo de compuestos con estructuras muy variadas y generalmente complejas. Todos contienen C, H y N. Ejemplo: Nicotina
N N
Algunos tienen oxígeno y pocos azufre (tiobinufaridina)
Nicotina
CH3
HO
Morfina
O N
CH3
HO
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,
cafeína
CH3O NH
colchicina
METODOS DE EXTRACCION 1.Extracción de alcaloides con solvente orgánico apolar en medio alcalino DROGA SECA Y DESENGRASADA 1.Alcalinización 2.Extracción 2.Extracció n con solvente orgánicos apolar Soluciones de alcaloides bases + impurezas)
Marco
Ext. con sol. acid. dil Solución ácida (alcaloides sales)
Solución orgánica
1.Alcalinización 2. Ext. con con solvente solvente orgánico no polar
Fase acuosa alcalina (impurezas)
Fase orgánica (alcaloides bases)
Deshidratación Deshid ratación evaporación en vacío
2. Extracción de alcaloides con un solvente orgánico polar en medio neutro o débilmente ácido DROGA EN POLVO SECA Y DESENGRASADA 1.Maceración en alcohol al 70% 1.Maceración 2.Concentración 2.Concentra ción del macerado Solución acuosa (alcaloides sales) 1.Alcalinización t. con solvente orgánico medianamente apolar Fase orgánica Fase acuosa (alcaloides bases) (alcalina) Ext. Ext.Con Consol. sol.acid. acid. dil dil Fase acuosa (alcaloides sales)
Fase orgánica (impurezas)
1.Alcalinización 2. Ext. c con on solvente solvente orgánico inmiscible Fase acuosa alcalina (impurezas) Evaporación
Fase orgánica (alcaloides bases)
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, mecona meconatos tos)) y resinas resinas
solución clorhidrato de alcalo alcaloide ides s Solución + NH4OH
Mezcla de clorhidrato de morfina y codeína (sal Gregori) + H2O + NH4OH o NH4Cl
MORFINA
Solución
Solución
NARCEINA
PAPAVERINA Y TEBAINA Se separan por adición de acetato básico de plomo
3.- Extracción con agua en
medio ácido Droga + etanol+ácido ebullición
4.- Destilación por arrastre de vapor Aplicable a alcaloides volátiles, que son los que no tienen oxígeno (esparteína, nicotína).
Solución alcohólica ácida evaporación Agua + muestra
Residuo con los alcaloides en forma de sal
Sol. ácida (fija alcaloide) (sal)
IDENTIFICACION DE ALCALOIDES 1. REACCIONES DE PRECIPITACION REACTIVO
RESULTADO
Reactivo de Mayer.
precipitado color blanco crema
(Sol. Acuosa de tetrayodomercuriato tetrayodomercuriato de potasio)
Reactivo de Dragendorff. (tetrayodobismutato potásico)
Nota Pueden dar Rx (+) con Dragendorff:
.
Precipitado color anaranjado – marrón
Reactivo de Wagner. (Sol. Acuosa de yodo en yodato potásico)
precipitado de color marrón.
•Proteínas •α - Pironas
Reactivo de Sonnenschein
precipitado color
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 + H 2SO4
DESHIDRATACION
ALCALOIDE+HNO3
OXIDACION
ALCALOIDE+KMnO4
OXIDACION
ALCALOIDE + K 2Cr 2O4
OXIDACION
REACTIVOS ESPECIFICOS Reactivo de Vitali Morin Alcaloide tropánico + ácido nítrico,
RESULTADO
acetona y NaOH
Coloración violeta
Reactivo de Van Urk
Alcaloide con núcleo ergolina (alcaloide RESULTADO del cornezuelo de centeno) Coloración azul
REACTIVOS ESPECIFICOS Sulfato de cerio y de amonio diferencia los indoles los dihidroindoles los b-anilinoacrilatos
amarillo rojo 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, pícrico, cloruro cloruro y
VALORACION DE LOS ALCALOIDES Métodos volumétricos •
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
Métodos gravimétricos 1.Gravimetrías directas
Métodos ópticos
Métodos cromatográficos
1. Basados en 1.- Cromatografía de fenómenos de alta resolución: HPLC absorción: 2.Gravimetrías Colorimetría por adición de Espectrofotometría: agentes IR, UV precipitantes Fluorimetría Turbidimetría 2. Basados en fenómenos de dispersión: nefelometría 3. Basados en la rotación de la luz polarizada: polarimetría
PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS MÉTODOS DE VALORACIÓN, VENTAJAS Y DESVENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS MÉTODOS MÁS UTILIZADOS.
MÉTODO
APLICACIÓN
Volumetría de Alcaloides neutralización en general medio acuoso
en
VENTAJAS
INCONVENIENTES
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 Alcaloides con Permite valorar No es aplicable a neutralización en carácter básico muy alcaloides poco básicos alcaloides complejos de medio no acuoso débil que no se pueden peso molecular elevado valorar en medio acuoso Gravimetrías directas
Alcaloides general
en
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.
MÉTODO
APLICACIÓN
Gravimetrías por Alcaloides en adición de agentes general precipitantes
Colorimetría
Ciertos alcaloides presentan especies coloreadas
Espectrofotometría
Aplicable a alcaloides que absorben a una longitud de onda
VENTAJAS
INCONVENIENTES
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
Elevada sensibilidad Otras sustancias que incluso con presentes puede concentraciones muy crear interferencias bajas
Elevada sensibilidad Otras sustancias Permite valorara ciertos presentes pueden alcaloides en presencia crear interferencias de otros
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
CONCLUSIONES 1. La mayoría de los alcaloides se nombran con la terminación “ina” y algunos de acuerdo a la especie, genero, nombre vulgar, descubridor, etc. 3. Las propiedades de los alcaloides es bastante variable esta depende de la presencia 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 mayoritariamente una actividad óptica levógira. 5. La identificación de los alcaloides se determina mediante reacciones de precipitación, coloración y cristalización. 7. La valoración de los alcaloides se determina mediante métodos volumétricos, gravimétricos, ópticos y cromatográficos.
Muchas gracias…
Referencias Bibliográficas • • • • • • • • • •
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