ALCALOIDES

GENERALIDADES:

Los alcaloides representan el grupo más grande de metabolitos secundarios encontrados en las

plantas, conociéndose hasta hoy aproximadamente 5500. Se han aislado de semillas, raíces, cortezas

y hojas de aproximadamente 40 familias, sobre todo de las Apocináceas, Papaveráceas,

Ranunculáceas, Solanáceas, Rutáceas y Rubiáceas. Pueden encontrarse en forma libre, como

glicósidos, o formando sales con ácidos orgánicos.

DEFINICIÓN:

Aunque no hay un definición exacta del término alcaloides, puede decirse que son sustancias, en

su mayoría básicas, que tienen uno o más átomos de nitrógeno en estado de oxidación negativo, y

han sido biosintetizados a partir de aminoácidos.

FUNCIÓN:

En las plantas aún no se conoce son exactitud. Algunos intervienen como reguladores de su

crecimiento, o como repelentes o atractores de insectos. Se cree que no desempeñan una función

“vital” en las plantas, ya que alrededor del 80% de ellas no contienen alcaloides. Sin embargo, es

ampliamente conocida la acción farmacológica que muchos de ellos ejercen.

Alcaloide Acción fisiológica

Atropina Antiespasmódico, estimulante, midriático.

Cocaína Estimulante, anestésico local, sedante.

Codeína Analgésico, anestésico local, sedante, hipnótico.

Emetina Emético, expectorante, antipirético, amebicida.

Escopolamina Hipnótico, sedante.

Morfina Narcótico, sedante, hipnótico, analgésico.

Quinina Antipirético, emenagogo (que estimula o favorece la

menstruación), tónico.

Efedrina Broncodilatador, vaso-constrictor, para insuficiencia

Circulatoria.

Papaverina Relajante muscular, antiespasmódico.

Reserpina Contra presión sanguínea alta.

CLASIFICACIÓN DE LOS ALCALOIDES

Los alcaloides usualmente se clasifican de acuerdo al tipo de estructura química de la cual

derivan. Ejemplo:

- Derivados de la piridina:

Piridina Nicotina

- Derivados del tropano:

Tropano Atropina

Escopolamina

- Derivados de la quinolina:

Quinina: Cinchonidina

- Derivados del indol:

Indol

Psilocibina

Estricnina

- Derivados de la Pirrolizidina:

Pirrolizidina Retronecina

HO CH2OH

BIOSÍNTESIS:

Los alcaloides derivan principalmente de los aminoácidos ornitina, lisina, fenilalanina, tirosina,

triptófano, así como el ácido antranílico y de la piridina, a través de una serie de reacciones tales

como: oxidaciones, reducciones, isomerizaciones, desaminaciones, formación de bases de Schiff,

etc.

1. ALCALOIDES NO HETEROCÍCLICOS:

Comprenden los llamados proto-alcaloides, derivados de la beta-fenil-etil-amina, y cuyo

átomo de nitrógeno está fuera del sistema heterocíclico. Están relacionados

biogenéticamente con los aminoácidos fenilalanina y tirosina. Incluyen:

1.1 Efedrina y pseudo-efedrina:

Contenidos en la planta Ephedra sinica, conocida en La china como ma-huang. Los dos

alcaloides son diasteroisómeros iterconvertibles.

Es la posición del OH la que varía entre ambos

Efedrina: alcaloides y da origen a la rotación óptica.

La efedrina hace girar el plano de la luz polarizada a la izquierda (-) y la pseudoefedrina

a la derecha (+). Ambos alcaloides tienen los mismos usos de la adrenalina: contra la fiebre

del heno, asma y congestión nasal.

1.2 Mescalina:

Contenida en el peyote o mescal (Lophophora williamsii, Fam. Cactáceas), y Opuntia

cilíndrica (otro tipo de cacto). Es responsable de la actividad alucinógena de éstos y otros

cactos. Se acostumbra a usar en México y sur de Estados Unidos el cacto desecado y

pulverizado (a veces en cápsulas). Se usa ingerido. Efectos: náusea, confusión, distorsión

de los sonidos (incremento de la imaginación auditiva).

1.3 Dopamina:

Es un estimulante, vasodilatador, estimula el corazón, se usa en caso de shock. Se

encuentra presente en el pericarpio del plátano (Mussa paradisiaca) y del banano

(Mussa sapientum), familia Musáceas.

La dopamina es el precursor biosintético mejor identificado de la mescalina.

Dopamina

La beta- hidroxilación de la dopamina origina noradrenalina, hormona del reino

animal, también presente en el banano.

Noradrenalina

2.1 DERIVADOS DE LA PIRIDINA-PIPERIDINA:

Piridina Piperidina

2.1.1 Piperina y chavicina:

Son isómeros de la pimienta (Piper nigrum), ya sea cuando el fruto está inmaduro

(pimienta negra) o maduro y pelado (pimienta blanca). El contenido de piperina es de

5 a 10%. La chavicina es la responsable del sabor picante característico de la

pimienta.

Piperina Chavicina

2.1.2 Coniína:

Es el alcaloide más abundante en la cicuta (Conium maculatum). Es la alfa-propil-

piperidina. Es un líquido aceitoso, de olor penetrante, no oxigenado y fuertemente

básico.

2.1.3 Nicotina:

Sustancia líquida, volátil, higroscópica, incolora, pero que por exposición al aire se

torna obscura. Está presente en Nicotiana tabacum y otras especies de la familia de

las Solanáceas.

2.2 DERIVADOS DE LA PIRROLIDINA Y PIRROLIZIDINA:

Pirrolidina

NH

Pirrolizidina

2.2.1 Alcaloides de la coca (Erythroxylon coca, fam. Erythroxylaceas):

Incluyen la higrina, higrolina y cusco-higrina, conocidos comúnmente como

“higrinas”. Estas derivan de la pirrolidina:

Higrina

N CH2COCH3

CH3

2.2.2 Alcaloides de la Pirrolizidina:

Son ésteres de amino-alcoholes, o di-oles esterificados con diversos ácidos, ya sea en

uno o más grupos hidroxilo. Los alcoholes se llaman NECINOS, y los ácidos se

llaman NÉCICOS. Se encuentran en varias familias, sobre todo las Compuestas

(género Senecio, Leguminosas (género Crotalaria) y Borragináceas. Ejemplo más

conocido: retronecina.

Retronecina (diol)

HO CH2OH

2.3 DERIVADOS DEL TROPANO:

Se encuentran en algunas familias tales como las Solanáceas, Convolvuláceas,

Erythroxyláceas y Dioscoreáceas.

Tropano

2.3.1 Atropina e hiosciamina:

Son isómeros presentes en los géneros Atropa, Datura e Hyosciamus (fam.

Solanáceas). La atropina difiere de la hiosciamina en que es óptimamente

inactiva.

2.3.2 Escopolamina o hioscina:

Está presente, al igual que la atropina en los mismos géneros de plantas. Difiere de la

atropina en que contiene un oxígeno más.

2.3.3 Cocaína:

Es la metil-benzoíl-ecgonina.

2.4 DERIVADOS DE LA QUINOLINA

De la corteza de quina (género Cinchona, fam. Rubiáceas se han aislado

aproximadamente 30 alcaloides, de los cuales los más importantes son la quinina,

quinidina, cinconina y cinconidina. Estos alcaloides se encuentran en la planta como sales

del ácido quínico (ácido tetrahidroxi-hexahidro-benzoico) y otros ácidos. Aislados se

presentan como sólidos blancos, cristalinos, de sabor amargo, poco solubles en agua, con

altos puntos de fusión y con rotación óptica. Fluorescen en solución con ácido sulfúrico

diluido.

Quinolina

Quinina

2.5 DERIVADOS DE LA ISOQUINOLINA:

Isoquinolina

Estos alcaloides han sido aislados de diferentes familias de plantas. Ejemplo:

2.5.1 Papaverina (bencil-isoquinolina):

Alcaloide del opio, látex exudado por incisión de la cápsula de la adormidera

(Papaver somniferum).

2.5.2 Bis-bencil-isoquinolinas:

Se han aislado principalmente de las familias Menispermaceae (género

Chondodendron y Loganiaceae (Strychnos). El curare es una denominación genérica

con la que se designa a una mezca de extractos venenosos preparados con especies de

estas dos familias. De los constituyentes aislados del curare el más conocido es la

tubocurarina.

Cloruro de tubocurarina:

Posee dos átomos de nitrógeno, cada uno con dos metilos.Acción paralizante de los

músculos esqueléticos, e inhibidor de la reacción a los impulsos nerviosos.

2.6 Alcaloides fenantrénicos:

2.6.1 Incluyen los alcaloides del opio: la morfina (el primer alcaloide de origen vegetal

aislado) y la codeína.

Morfina

2.6.2 Alcaloides de la ipecacuana: de Cephaelis ipecacuanha (Fam. Rubiáceas) se han

aislado cefalina, emetina y psicotrina

.

Emetina

La psicotrina difiere de la cefalina en que carece de un hidrógeno.

La psicotrina se convierte en cefalina mediante reducción. La cefalina, mediante

metilación, da origen a la emetina.

2.7 Derivados del indol:

El indol proviene de la fusión del pirrol con el benceno, formando así el benzo-pirrol.

2.7.1 Psilocibina: se encuentra presente en un 0.3% en los hongos del género Psilocybe.

Compuesto indólico que contiene fósforo.

2.7.2 Bufotenina: extraída del género Piptadenia (familia Leguminoseae), y en las

secreciones del sapo común (Bufo vulgaris).

TÉCNICAS PARA EXTRACCIÓN, ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN DE

ALCALOIDES:

DETECCIÓN DE ALCALOIDES:

Debido a que gran parte de los alcaloides se encuentran en los tejidos vegetales como sales

acuosolubles, pueden extraerse fácilmente con agua en medio ácido. Sin embargo, si se

hace solamente así, se corre el riesgo de que el extracto contenga también proteínas, bases

cuaternarias, amino-oxidasas, colina, purinas, taninos, algunos carbohidratos y glicósidos

que podrían dar un resultado falso positivo al adicionar reactivos precipitantes de

alcaloides. Es por ello que dichos reactivos se usan solo como “prueba presuntiva”. Para

evitar este problema debe purificarse previamente: se añade álcali al vegetal pulverizado, y

luego se extrae con algún sovente orgánico. Este puede purificarse, extrayendo con agua en

medio ácido, o puede ensayarse directamente. Para ello se empapa un trozo de papel filtro

con el extracto, se seca, y se rocía con algún reactivo general para alcaloides (Dragendorff,

por ejemplo).

REACTIVOS ALCALOIDALES:

Pueden dividirse en reactivos de precipitación y de coloración. Debido a su distinto grado

de sensibilidad y a que no son exclusivos para detectar alcaloides, muchos investigadores

emplean hasta cinco reactivos distintos para ensayar cada muestra, y sólo reportan como

positivo en caso de que se obtenga precipitado o coloración con todos.

La mayoría de estos reactivos precipitantes detectan alcaloides solo en solución ácida, e

incluyen:

1. Reactivo de Mayer´s: yoduro de potasio y mercurio.

2. Reactivo de Dragendorff: yoduro de potasio y bismuto.

Ambos forman productos de adición insolubles a través del nitrógeno.

3. Acido silicotúngstico, ácido fosfotúngstico y ácido fosfomolíbdico: forman sales

insolubles con compuestos básicos.

4. Reactivos de Wagner y Bouchardat: ambos contienen yodo y yoduro de potasio.

Forman complejos coloreados con los alcaloides, precipitándolos.

En general todos estos reactivos podrían reaccionar con un gran número de

constituyentes vegetales.

EXTRACCIÓN GENERAL DE ALCALOIDES:

La extracción de alcaloides totales puede seguir un procedimiento general basado en la

naturaleza alcalina de la mayoría de estos compuestos, y su habilidad para formar sales con

ácidos. Si el material es rico en grasas, éstas deben removerse previamente mediante

extracción con éter de petróleo.

PROBLEMAS EN CUANTO A LOS MÉTODOS GENERALES DE EXTRACCIÓN:

1. Los alcaloides pueden sufrir modificación en su estructura al encontrarse en medio

ácido.

2. Muchas bases nitrogenadas que no tienen nitrógeno heterocíclico

(PROTOALCALOIDES) no reaccionan con los reactivos precipitantes. De igual

manera, se corre el riesgo de no poder detectar alcaloides cuaternarios (aquellos en

los que el átomo de nitrógeno tiene cuatro valencias llenas).

3. Debe seleccionarse adecuadamente los órganos de la planta a ensayar. Ejemplo: en

las Compuestas los alcaloides se encuentran principalmente cerca de las

terminaciones florales, en las Apocináceas generalmente se concentran en la raíz y

corteza del tallo.

4. Algunas plantas pierden gran porcentaje de sus alcaloides luego de haber sido

almacenadas por largo tiempo, o éstos se descomponen por la molienda.

5. Los solventes orgánicos no son completamente insolubles en agua. Ejemplo: el éter.

Es por eso que se recomienda extraer varias veces con varias pequeñas porciones de

solvente, y no solo con una porción total.

6. Al agitar las dos fases inmiscibles pueden formarse emulsiones. Estas pueden

romperse mediante:

- Agitación suave con un agitador.

- Adición de gotas de alcohol, miligramos de cloruro de sodio, o sulfato de sodio

anhidro, ácido si la mezcla es alcalina, o álcali si la mezcla es ácida.

ESTIMACIÓN CUANTITATIVA DE ALCALOIDES:

1. VOLUMETRÍA:

Generalmente se cuantifican los alcaloides mediante titulación acidimétrica. Para

ello se añade un exceso de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico titulado

(generalmente 0.1 N), al residuo que contiene los alcaloides. Luego se determina

mediante retrovaloración con álcali la cantidad de ácido que no reaccionó con el

alcaloide. Comúnmente se usa rojo de metilo como indicador, y para efectuar los

cálculos se usa un coeficiente que depende del peso molecular del alcaloide

principal.

2. GRAVIMETRÍA:

El residuo de alcaloides totales obtenido, puede ser pesado.

Sin embargo, este método no se recomienda cuando el contenido de alcaloides es

bajo. Por otro lado, a pesar de las sucesivas purificaciones que se hacen en el

transcurso de la extracción, se obtienen valores altos, debido a las impurezas

arrastradas. Para evitar este problema pueden también formarse derivados de peso

molecular elevado, como por ejemplo sílico-tungstatos.

3. ESPECTROFOTOMETRÍA:

Este método es más sensible, por lo que se prefiere cuando el contenido alcaloidal

es escaso. Sin embargo, no puede aplicarse a todos los alcaloides, ya que algunos de

ellos carecen de grupos cromóforos. Ejemplo: los alcaloides de la pirrolidina y los

del grupo de la piperidina, porque no absorben dentro del rango de 200 a 800 nm.

Por el contrario, grupos aromáticos cromóforos presentes en algunos alcaloides

hacen que éstos absorban a longitudes de onda selectivas. Ejemplo: atropina,

cocaína, nicotina.

Puesto que la mayoría de alcaloides y sus sales son incoloros, para su cuantificación

se pueden preparar sales complejas coloreadas, que permiten leer en la región

visible.

Mediante estos métodos generales se cuantifican globalmente los alcaloides totales,

que pueden tener entre sí muy diferente actividad farmacológica. Es por eso

necesario a veces cuantificar el alcaloide más activo. Para esto pueden aislarse los

distintos alcaloides mediante cromatografía o electroforesis, y luego se cuantifica

cada alcaloide mediante algún método muy sensible, como la espectrofotometría.

También puede hacerse cromatografía en capa fina y evaluarse la concentración de

las manchas por medio de DENSITÓMETRO.

Para establecer el contenido de morfina en el opio se aprovecha su solubilidad en

“agua de cal”, y la insolubilidad del resto de alcaloides en estas condiciones. Luego

la morfina se precipita con amoníaco.

ERRORES COMUNES AL REALIZAR UNA VALORACIÓN TOTAL:

- Extracción incompleta de los alcaloides de la muestra.

- Pérdida de solvente y sustancias extraídas.

- Imperfecta separación de las fases inmiscibles.

- Descomposición de los alcaloides.

- Uso de indicador no adecuado.

- Inadecuada manipulación a través del proceso.

- Deficiente limpieza de la cristalería.

USO DE INFRARROJO, RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR Y

ESPECTROMETRÍA DE MASAS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE ALCALOIDES

INFRARROJO:

Los alcaloides carecen de absorciones que permitan identificarlos, pero proporciona

información sobre la presencia o ausencia de ciertos grupos sustituyentes.

RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR:

La presencia de protones 1H en ciertos grupos funcionales como aminas, grupos hidroxilo,

metoxilo, dobles enlaces y anillos aromáticos brinda valiosa información. Los

desplazamientos de los diferentes carbonos de los alcaloides también son útiles.

ESPECTROMETRÍA DE MASAS:

La interpretación de los espectros de masa de los alcaloides puede resultar dificultosa si no

se conoce el grupo funcional presente, ya que los procesos de fragmentación, así como el

tipo de fragmentos moleculares pueden ser muy variados.

ACTIVIDAD ÓPTICA:

La mayoría de los alcaloides tienen uno o varios centros quirales, o la molécula es

asimétrica, por lo que tienen actividad óptica, y por lo general son levógiros.