Alcaloides

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
IDENTIFICACION Y CUANTIFICACION
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
las flores), hallada en 1800 en las faldas del
volcán Popocatapetl (Museo Nacional de Antropología de
México )
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.
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
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 verdaderos
C H3
O
C H3
O
Protoalcaloides
N
C H2
O
C H3
papaverina
Pseudoalcaloides
O
C H3
Colchicina
Alcaloides imperfectos
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)
SOLUBILIDAD
Alcaloide
Agua
Alcohol
Mezcla
HA
Base libre
Insoluble
Soluble
Soluble
Disolvente
orgánico
apolar
Soluble
Sal
Soluble
Soluble
Soluble
Insoluble
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 .
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
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
C H3
O
C H3
O
N
C H2
O
C H3
Genero: Papaver
Papaver somniferum
O
Papaverina
C H3
4.- De acuerdo a la actividad farmacológica.
C H3O
Actividad farmacológica: Emética
OC H3
NH
C H3
5.- Raramente algún investigador
OC H3
C H3O
N
Emetina
N
C H3
N
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)
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
Fam. Apocináceas
y otras
Catharanthus roseus
LOCALIZACION ORGANOGRAFICA
SEMILLAS DE
CACAO
SEMILLAS
Alcaloide: Teobromina
Acción: Estimulante
HOJAS
tabaco
Alcaloide: Nicotina
Acción: estimulante
coca
Alcaloide: Cocaína
Acción: Anestésico local.
LOCALIZACION ORGANOGRAFICA
RIZOMAS
hidrastis
Alcaloide: Hidrastina
Acción:
vasoconstrictor.
Efedras
SUMIDADES
Alcaloide: Efedrina
Acción: estimulante,
broncodilatador.
Látex de opio
LATEX
Alcaloide: Morfina
Acción: analgésica
LOCALIZACION ORGANOGRAFICA
FRUTOS
Fruto de cicuta
Alcaloide: Coniina
Acción: venenoso
RAIZ
Raíz de
ipecacauana
Alcaloide: Emitina
Acción: emetica
CORTEZAS
Corteza de
quina
Alcaloide: Quinina
Acción: antimalarica
PAPEL EN LOS VEGETALES
Productos secundarios del
metabolismo de los vegetales
Reguladores del crecimiento
Sustancias
de
nitrogenada para la
proteíca
reserva
síntesis
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
N
C H3
N
Algunos tienen oxígeno y
pocos azufre (tiobinufaridina)
Nicotina
HO
Morfina
O
N
C H3
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,
colchicina, etc).
cafeína
C H3O
colchicina
NH
CO
C H3O
C H3
OC H3
OC H3
O
METODOS DE EXTRACCION
1.Extracción de alcaloides con solvente orgánico apolar en medio alcalino
DROGA SECA Y DESENGRASADA
1. Alcalinización
2. Extracción 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 solvente orgánico no polar
Fase acuosa alcalina
(impurezas)
Fase orgánica
(alcaloides bases)
Deshidratación evaporación en vacío
Alcaloides totales (AT)
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%
2. Concentración del macerado
Solución acuosa
(alcaloides sales)
1.Alcalinización
2. Ext. con solvente orgánico medianamente apolar
Fase orgánica
(alcaloides bases)
Fase acuosa
(alcalina)
Ext.
Ext.Con
Consol.
sol.acid.
acid. dil
dil
Fase acuosa
(alcaloides sales)
Fase orgánica
(impurezas)
1.Alcalinización
2. Ext. con solvente orgánico inmiscible
Fase orgánica
(alcaloides bases)
Fase acuosa alcalina
(impurezas)
Evaporación
Alcaloides totales
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,
meconatos) y resinas
solución clorhidrato
de alcaloides
Solución
+ NH4OH
Mezcla de clorhidrato de morfina y
codeína (sal Gregori)
+ H2O
+ NH4OH o NH4Cl
MORFINA
Solución
Solución
+KOH
CODEINA
NARCEINA
PAPAVERINA Y
TEBAINA
Se separan por
adición de acetato
básico de plomo
3.-
Extracción con agua en
medio ácido
4.- Destilación por arrastre
de vapor
Droga + etanol+ácido
Aplicable
a
alcaloides
volátiles, que son los que no
tienen oxígeno (esparteína,
nicotína).
ebullición
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.
(Sol. Acuosa de
tetrayodomercuriato de
potasio)
Reactivo de Dragendorff.
(tetrayodobismutato
potásico)
Nota
Pueden dar Rx (+)
con Dragendorff:
Reactivo de Wagner.
(Sol. Acuosa de yodo en
yodato potásico)
precipitado color
blanco crema
.
Precipitado color
anaranjado – marrón
precipitado de color
marrón.
•Proteínas
•α - Pironas
•Cumarinas
•Hidroxiflavonas
•lignanos
Reactivo de Sonnenschein
precipitado color
naranja.
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
ALCALOIDE+HNO3
ALCALOIDE+KMnO4
ALCALOIDE + K2Cr2O4
DESHIDRATACION
OXIDACION
OXIDACION
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)
Reactivo de Oberlin-Zeisel
Alcaloide tropolonas (colchicina)+ FeCl3+ HCl
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, cloruro y
bromuro áurico y cloruro
Formación de cristales
VALORACION DE LOS ALCALOIDES
Métodos
volumétricos
1.
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:
Colorimetría
2.Gravimetrías
por adición de Espectrofotometría:
IR, UV
agentes
Fluorimetría
precipitantes
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
VENTAJAS
INCONVENIENTES
en Método rápido y sencillo. No permiten valorar
Las sustancias neutras alcaloides
que
son
bases muy débiles
no crean interferencias
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.
El precipitado contiene
fácilmente impurezas.
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
determinada
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
1. 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.
2. En los vegetales los alcaloides proceden del metabolismo
secundario y se originan a partir de aminoácidos terpenos y
acetogeninas.
3. Los principales productores de alcaloides son generalmente
los vegetales, encontrándose en mayor cantidad en las
gimnospermas especialmente en las dicotiledóneas.
4. 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
5. La mayoría de los alcaloides se nombran con la terminación
“ina” y algunos de acuerdo a la especie, genero, nombre vulgar,
descubridor, etc.
6. 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.
7. La identificación de los alcaloides se determina mediante
reacciones de precipitación, coloración y cristalización.
8. La valoración de los alcaloides se determina mediante métodos
volumétricos, gravimétricos, ópticos y cromatográficos.
Muchas gracias…
Referencias Bibliográficas
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Ilustraciones disponibles en URL: http://.es.wikipedia.org/wiki
http://www3.interscience.wiley.com/cgibin/abstract/104528600/ABSTRACT