ALKALOID

OUTLINE

Introduction

Type of Alcaloid

Biosyntesis of Alcaloid

Bioactivity of Alcaloid

Purification of Alcaloid

Screening of Alcaloid

INTRODUCTION

Organic compound base Atom N in heterocyclic or aromatic structure and atom N in alifatic

Alcaloid found it Angiospermae (later) animals land and sea insecticide and microorganisme

New drugs of Alcaloid opium (Apium Papaver somniferum) analgesi and narcotic

1803, Derosne mengisolasi alkaloid semi murni dari opium dan diberi nama narkotin.

1805, Seturner mengadakan penelitian lebih lanjut terhadap opium dapat berhasil mengisolasi morfin (1).

1817-1820 di Laboratorium Pelletier dan Caventon di Fakultas Farmasi di Paris NEXT ALCALOID Strikhnin, Emetin, Brusin, Piperin, kaffein, Quinin, Sinkhonin, dan Kolkhisin.

1826, Pelletier dan Caventon Koniin (kematian Socrates)

Koniin merupakan alkaloid pertama yang ditentukan sifat-sifatnya (1870) dan yang pertama disintesis (1886). Selama tahun 1884 telah ditemukan paling sedikit 25 alkaloid hanya dari Chinchona. Kompleksitas alkaloid merupakan penghalang elusidasi struktur molekul selama abad ke sembilan belas bahkan pada awal abad ke dua puluh. Sebagai contoh adalah Stikhnin yang ditemukan pertama kali oleh Pelletier dan Caventon pada tahun 1819 dan struktur akhirnya dapat ditentukan oleh Robinson dan kawan-kawan pada tahun 1946 setelah melakukan pekerjaan kimia yang ekstra sukar selama hampir 140 tahun.

DEFINITION

1. Contains nitrogen - usually derived from an amino acid.

2. Bitter tasting, generally white solids (exception - nicotine is a brown liquid).

3. They give a precipitate with heavy metal iodides. Most alkaloids are precipitated from neutral or

slightly acidic solution by Mayer's reagent (potassiomercuric iodide solution). Cream coloured precipitate.

Dragendorff's reagent (solution of potassium bismuth iodide) gives orange coloured precipitate with alkaloids.

Caffeine, a purine derivative, does not precipitate like most alkaloids.

Alkaloid-2

4. Alkaloids are basic - they form water soluble salts. Most alkaloids are well-defined crystalline substances which unite with acids to form salts. In plants, they may exist

in the free state, as salts or as N-oxides.

5. Occur in a limited number of plants. Nucleic acid exists in all plants, whereas, morphine exists in only one plant species.

Alkaloids can be classified;

in terms of their BIOLOGICAL activity,

CHEMICAL structure (nucleus containing nitrogen),

BIOSYNTHETIC pathway (the way they are produced in the plant).

Alc

alo

id

Atom N

Pseudoalcaloid

Protoalcaloid

True alcaloud

Base organic

Benzena

Piridina

Piperidina

Kuinolina

Isokuinolina

Fenantren

Pirolidina

Siklo pentano perhidro

fenantren

Imidazol,

Indol

Purin

Tropan

alkaloid

Alkaloid-2

is an example of a proto-alkaloid

Alkaloid-2

Pseudo-alkaloids can be derived from;

Terpenoids or Purines

TRUE ALKALOIDS The basic unit in the biogenesis of the true alkaloids are AMINO ACIDS. The non-nitrogen containing rings or side chains are derived from TERPENE units and / or ACETATE, while METHIONINE is responsible for the addition of methyl groups to nitrogen atoms.

Alkaloid-2

Alkaloid-2

There are two important types of

tropane alkaloids:

They all possess the tropane nucleus.

                                Bicyclic system made up of a 5-membered ring (1, N, 5, 6, and 7) and a 6-membered ring (1, 2, 3, 4, 5, N). N is common to both. The nucleus always carries an oxygen in position 3.

     

                                                   The nitrogen is always methylated. The oxygen is substituted with an aromatic acid, therefore , creating an ester.

                                                                                            

Solanaceous alkaloids

Solanaceous alkaloids come from the solanaceae (tomato and potato). Some of the alkaloids they produce are:

•Atropine •Hyoscyamine •Hyoscine

Hyoscyamine is the pure optical isomer; (+)Hyoscyamine, (-)Hyoscyamine.

Atropine is the racemic of hyoscyamine. Atropine = (±)Hyoscyamine.

The 3-hydroxy derivative of tropane is known as TROPINE.

Esterification of tropine with tropic acid yields hyoscyamine

(tropine tropate).

The plants produce the pure optically active form (hyoscyamine) or the mixture - racemic (atropine) form depending upon the period of year (weather).

1. Phenyalkylamine (contoh : ephedrine, mescaline )

2. Pyrrolidine (contoh : stachydrine, hygrine )3. Pyrrolizidine (contoh : senecionine, hygrine )

4. Tropane (contoh : atropine, hyoscyanine,

cocaine )5. Quinoliziline (contoh : Lupinine, sparteine )6. Quinoline (contoh : quinine, quinidine,

aconitine )7. Isoquinoline (contoh : papaverine, emetine,

tubocurarine ) 8. Phenantherene (contoh : Morphine, codeine,

thebaine) 9. Indole (contoh : physostigmine, strychnine,

Ergot alkaloids )10.Carboline (contoh : Yohimbine, Reserpine )11.Steroidal (contoh : solanine, cevadine )12.Imidazol (contoh : ilocarpine, Pilocarpidine ) 13.Purine (contoh : caffeine, theobromine,

theophylline ) 14.Tropolone (contoh : colchicine, colchiceine )

morphine

Atrophine

nicotine

quinine

emetine

coniine

BIOSYNTETHIC PATHWAYS

Nama dalam tanda kurung menunjukkan alkaloid yang sudah ketambahan kerangka lain. Nama lain menunjuk kapada golongan dari alkaloid. Sebuah penyamarataan dibuat mengenai alkaloid, pelopor kelompok metil ditemukan pada banyak alkaloid, seperti kelompok N-metil dan O-metil. Dari hasil penelitian, hampir tanpa kecuali, senyawa-senyawa tersebut adalah turunan dari kelompok metil dari methionin. Susunan enzim dari berbagai macam tanaman menunjukkan fungsi katalis terhadap transfer metil dari S-adenosilmethionin untuk membentuk gramin, hordenin, trigonellin, dan beberapa alkaloid opium

Photosyntethis

Gula

Karbohidrat

Glikosida

Polisakarida complex

Antibiotik aminoglikosid

aEritrose PO4

Glicolysis

Phospo enol piruvat Shikimic acid

Fenil propanol

amin

Piruvat

Asam amino aromatic

Asam amino alifatik Protein

Alkaloid

Peptida

Penicillin

Sefalosporin

Acetil CoA

Malonil Coa

Asam lemak

Lemak Lilin dan lemak

Eritromicin

Tetrasiklin

Antraquinon

Isoprene

Terpenoid

Squlene Steroid

Tricarbocilat acid cyclic

CO2

1. JaIur asam asetat

Poliketida meliputi golongan yang besar bahan alami yang digolongkan berdasarkan pada biosintesisnya. Keanekaragaman struktur dapat dijelaskan sebagai turunan rantai poli-ß-keto, terbentuk oleh koupling unit-unit asam asetat (C2) via reaksi kondensasi.

Termasuk poliketida adalah asam temak, poliasetilena, prostaglandin, antibiotika makrolida, dan senyawa aromatik seperti antrakinon dan tetrasiklina.

Pembentukan rantai poli-ß-keto dapat digambarkan sebagai sederet reaksi Claisen, keragaman melibatkan urutan ß-oksidasi dalam metabolisme asam lemak. Jadi, 2 molekul asetil-KoA dapat ikut serta datam reaksi Claisen membentuk asetoasetil-KoA, kemudian reaksi dapat berlanjut sampai dihasilkan rantai poli-ß-keto yang cukup .

Akan tetapi studi tentang enzim yang terlibat dalam biosintesis asam Iemak belum terungkap secara rinci. Namun demikian, dalam pembentukan asam lemak melibatkan enzim asam Iemak sintase seperti yang dibahas di atas.

 

Jalur asam sikimat

Jalur asam sikimat merupakan jafur alternatif menuju senyawa aromatik, utamanya L-fenilalanin. L-tirosina. dan L-triptofan. Jalur ini berlangsung dalam mikroorganisme dan tumbuhan, tetapi tidak berlangsung dalam hewan, sehingga asam amino aromatik merupakan asam amino esensial yang harus terdapat dalam diet manusia maupun hewan. Zantara pusat adalah asam sikimat, suatu asam yang ditemukan dalam tanaman IlIicium sp. beberapa tahun sebelum perannya dalam metabolisme ditemukan. Asam ini juga terbentuk dalam mutan tertentu dari Escherichia coli. Adapun contoh reaksi yang terjadi dalam biosintesis asam polifenolat. Dalam biosintesis L-triptofan dan asam 4-hidroksibenzoat juga terjadi zantara asam korismat.

Jalur asam mevalonat

Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan keragaman struktur yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprena (C5) yang bergandengan dalam model kepala ke ekor (head-to-tail), sedangkan unit isoprena diturunkan dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat (mevalonic acid : MVA).

Alkaloid aromatik mempunyai satu unit struktur yaitu ß-ariletilamina.

Alkaloid-alkaloid tertentu dari jenis 1- benzilisokuinolin seperti laudonosin mengandung dua unit ß-ariletilamina yang saling berkondensasi’ Kondensasi antara dua unit ß-ariletilamina tidak lain adalah reaksi kondensasi Mannich.

suatu aldehid berkondensasi dengan suatu amina menghasilkan suatu ikatan karbon-nitrogan dalam bentuk imina atau garam iminium, diikuti oleh serangan suatu atom karbon nukleofilik ini dapat berupa suatu enol atau fenol.

ß-ariletilamina mengalami dekarboksilasi menghasilkan amina.

Asam-asam aminom ini, dapat menyingkirkan gugus-gugus amini (deaminasi oksidatif) diikuti oleh dekarboksilasi menghasilkan aldehid. Kedua hasil transformasi ini yaitu amina dan aldehid melakukan kondensasi Mannich.

Kondensasi Mannich

reaksi rangkap oksidatif fenol pada posisi orto atau para dari gugus fenol. Reaksi ini berlangsung dengan mekanisme radikal bebas.

Reaksi-reaksi metilasi dari atom oksigen gugus metoksil dan metilasi nitrogen gugus N-metil ataupun oksidasi dari gugus amina.

Keragaman struktur alkaloid disebabkan oleh keterlibatan fragmen-fragmen kecil yang berasal dari jalur mevalonat, fenilpropanoid dan poliasetat.

Contoh : Dalam biosintesa higrin, pertama terjadi oksidasi pada gugus amina yang diikuti oleh reaksi Mannich yang menghasilkan tropinon, selanjutnya terjadi reaksi reduksi dan esterifikasi menghasilkan hiosiamin

JALUR METABOLISME

Pendapat dari Robinson mengenai biosintesis dapat dijelaskan sebagai berikut :

1) Kerangka dasar alkaloid adalah berasal dari asam amino dan molekul biologis kecil yang lain.

2) Beberapa tipe reaksi sederhana sudah mencukupi untuk membentuk struktur komplek dari material awal

Sebagai contoh :

kondensasi aldol

kondensasi karbinolamin

Alkaloid umumnya didapat dari mengekstraksi bagian tanaman dengan asam, pelarut yang melarutkan alkaloid menjadi bentuk garamnya. Atau bagian tanaman dibuat alkalis dengan natrium karbonat, dsb. Dan basa bebas di ekstraksi dengan pelarut organik seperti kloroform, ether, dsb. Ekstraksi berkelanjutan biasanya digunakan untuk alkaloid yang sifatnya termolabil. Beberapa alkaloid artifactual dapat dideteksi dengan solven – solven reaktif. Penggunaan reagen seperti kloroform, aseton, amonia dan metilen klorida sebaiknya dihindari dalam beberapa kasus.

ISOLASI

Cara lain yang dapat digunakan untuk memisahkan alkaloid dari pelarut asam adalah dengan cara adsorbsi dengan Lloyd reagent. Alkaloid dapat dieluasi dengan larutan pengembang basa. Alkaloid yang sifatnya cukup hidofobik dapat di adsorbsi dgn XAD-2 resin dan kemudian dieluasi dengan asam atau larutan etanol. Banyak alkaloid dapat dipisahkan dengan mengendapkan mereka dengan reagen Mayer (kalium merkuri iodida) atau garam Reinecke dan endapan dapat di resolve denagn metode ion exchange chromatography. Masalah yang dapat muncul adalah alkaloid dapat muncul dalam bentuk terikat yang tidak dapat dilepaskan dengan kondisi ekstraksi yang biasa. Agen pembentuk komplesks seperti polisakarida dan glikoprotein dapat melepas alkaloid dengan pemberian asam.

Yang paling umum digunakan untuk pemisahan campuran adalah kromatografi kolom selain ion exchange resin. Atau dengan adsorben seperti alumunium oksida atau silika gel.

ALKALOID

KARAKTERISASI

Mayer (kalium tetraiodomerkuri)

Merkuri klorida 1,36 gKalium iodida 5,00 gAir sampai 100 ml

Hasil : endapan krem atau kuning pucat pada sebagian besar alkaloid kecuali pada purin, colchicine, efedrin dan ricinine.

Dragendorff (kalium iodida bismuth)

Bismuth nitrat 8,0 gAsam nitrat 20.5 gKalium iodida 27,2 gAir sampai 100 ml

Hasil : endapan jingga merah.

Reagen Marme (kalium iodida kadmium)

Kadmium iodida 10 gKalium iodida 20 gAir sampai 100 ml

Hasil : endapan putih kekuningan

Pereaksi Wagner (yodium kalium iodida)

Yodium 1,3 gKalium iodida 2,0 gAir sampai 100 ml

Hasil : endapan merah bata sampai kecoklatan pada semua alkaloid

Reagen Scheibler's (asam fosfotungstat)

Natrium tungstat 20 gDinatrium fosfat 70 gAir sampai 100 mldiasamkan dengan asam nitrat

Hasil : endapan amorf flocculent

Bertrand pereaksi (asam Silicotungstic). larutan 5% memberikan derivatif

kristal.

REAKSI PENGENDAPAN

Larutan klorida Emas (aura klorida)

larutan Klorida Emas 3%

Hasil : endapan kristal yang berguna dalam identifikasi karakteristik bentuk beberapa alkaloid misalnya hiosiamin, atropin.

Larutan asam tanat

5% larutan asam tanat dalam air

Hasil : presipitat flocculent.

Pereaksi Hager (asam picric, asam picrolonic dan asam styphnic)

Memberikan karakteristik endapan kuning pada alkaloid.

Amonium solusi reineckatelarutan ammonium solusi reineckate 2 %

Hasil : presipitat dengan alkaloid nitrogen heterosiklik,amina kuarterner dan beberapa amina tersier.

Kalignost reagen (natrium boron tetraphenyl)Reagen ini menghasilkan endapan amorf atau endapan kristal.endapan alkaloid ditambahkan ke larutan agak asam, tetapi pada larutan asam tannic menggunakan solusi garam alkaloid.

REAKSI WARNA

Erlich’s reagent (Van-Urk reagent)

Larutan p-dimethylaminobenzaldehide dalam asam,

memberikan warna khas birun kelabu atau kehijauan dengan Ergot

Cerric ammonium sulphate (CAS) dalam suasana asam

Reagensia khas untuk alakaoid indol, dengan memberikan warna kuning atau kemerahan.