Alcaloides

Alcaloides (del latín tardío  alkali  - " alkali " o árabe al-qali  - "ceniza vegetal" y otro griego εἶδος  - "tipo", "apariencia") [1]  - un grupo de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno de origen natural (la mayoría a menudo vegetales), predominantemente heterocíclicos , la mayoría de los cuales tienen las propiedades de una base débil ; también incluyen algunos compuestos neutros [2] e incluso débilmente ácidos [3] relacionados biogenéticamente con los principales alcaloides . aminoácidos , Los nucleótidos , los aminoazúcares y sus polímeros no son alcaloides. A veces, los compuestos sintéticos de estructura similar también se denominan alcaloides [4] .

Además de carbono , hidrógeno y nitrógeno , las moléculas de alcaloides pueden contener átomos de azufre , con menos frecuencia: cloro , bromo o fósforo [5] . Muchos alcaloides tienen una actividad fisiológica pronunciada [6] . Los alcaloides incluyen, por ejemplo, sustancias como la morfina , la cafeína , la cocaína , la estricnina , la quinina y la nicotina . Muchos alcaloides en pequeñas dosis tienen un efecto curativo y en grandes dosis son venenosos . Los alcaloides son diferentes en su acción fisiológica: algunos deprimen o excitan el sistema nervioso , otros paralizan las terminaciones nerviosas, dilatan o constriñen los vasos sanguíneos , otros tienen un efecto analgésico, etc. [7]

El límite entre los alcaloides y otros compuestos naturales que contienen nitrógeno es trazado de manera diferente por varios autores [8] . A veces se cree que los compuestos naturales que contienen nitrógeno en posición exocíclica ( mescalina , serotonina , dopamina , etc.) pertenecen a las aminas biogénicas , pero no a los alcaloides [9] . Otros autores, por el contrario, consideran a los alcaloides como un caso especial de las aminas [10] [11] o clasifican las aminas biogénicas como alcaloides [12] .

Título

El nombre "alcaloides" ( alemán:  Alkaloide ) fue introducido en 1819 por el farmacéutico alemán Karl Meissner y se deriva de Late Lat.  álcali  - "álcali" (que, a su vez, proviene del árabe al qualja  - "cenizas de plantas") y otro griego. εἶδος  - "similar", "tipo". El término entró en uso generalizado solo después de la publicación de un artículo de revisión de O. Jacobsen en el diccionario químico de Albert Ladenburg [13] .

Nombres de alcaloides individuales

No existe un método único para asignar nombres triviales a los alcaloides [14] . En muchos casos, a los alcaloides se les asignan nombres, formando nombres individuales de alcaloides agregando el sufijo "-in" a las especies o nombres genéricos de los alcaloides. Por ejemplo, la atropina se aísla de la planta belladona ( Atropa belladonna L. ), la estricnina se obtiene de nueces eméticas, semillas del árbol Chilibukha ( Strychnos nux-vomica L. ) [5] . Cuando se aíslan varios alcaloides de una planta, en lugar del sufijo "-in", a menudo se utilizan los sufijos "-idin", "-anine", "-alin", "-inin", etc.. Esta práctica ha llevado a la existencia, por ejemplo, de al menos 86 alcaloides que contienen la raíz "vin" en el nombre (aislado de bígaro , lat.  Vinca ) [15] .

Historia

Las plantas que contienen alcaloides han sido utilizadas por el hombre desde la antigüedad tanto con fines medicinales como recreativos. Así, en Mesopotamia , las plantas medicinales ya se conocían desde el año 2000 a.C. mi. [16] La Odisea de Homero menciona una poción dada a Helen por la reina egipcia que da "el olvido de los desastres". Se cree que era una droga que contenía opio [17] . En los siglos I-III a. mi. en China, se escribió el "Libro de las plantas de interior", que mencionaba el uso médico de la efedra y la adormidera [18] . Las hojas de coca también han sido utilizadas por los indios de América del Sur desde la antigüedad [19] .

Los extractos de plantas que contenían alcaloides venenosos como la aconitina y la tubocurarina se usaban en la antigüedad para fabricar flechas envenenadas [16] .

El estudio de los alcaloides comenzó en el siglo XIX. En 1804, el farmacéutico alemán Friedrich Sertürner aisló el "principio hipnótico" ( en latín  principium somniferum ) del opio, al que llamó " morfina " en honor a Morfeo , el antiguo dios griego de los sueños (el nombre moderno "morfina" pertenece al físico francés Gay -Lussac ).

Una contribución significativa a la química de los alcaloides en los albores de su desarrollo fue realizada por los investigadores franceses Pierre Pelletier y Joseph Kavantou , quienes descubrieron, en particular, la quinina (1820) y la estricnina (1818). Asimismo, durante las próximas décadas, xantina (1817), atropina (1819), cafeína (1820), conina (1827), nicotina (1828), colchicina (1833), esparteína (1851), cocaína (1860) y se aislaron otros alcaloides [20] .

La síntesis completa del alcaloide fue realizada por primera vez en 1886 para la coniina por el químico alemán Albert Ladenburg al hacer reaccionar 2-metilpiridina con acetaldehído y reducir la 2-propenilpiridina resultante con sodio [21] [22] .

El advenimiento de la espectroscopia y la cromatografía en el siglo XX sirvió de impulso para el desarrollo acelerado de la química de los alcaloides. A partir de 2008, se conocen más de 12 000 alcaloides [23] .

Clasificación

En comparación con la mayoría de las otras clases de compuestos naturales, la clase de alcaloides se distingue por una gran diversidad estructural. No existe una clasificación única de los alcaloides [24] .

Históricamente, las primeras clasificaciones de alcaloides agruparon a los alcaloides según su origen a partir de una fuente natural común, por ejemplo, de plantas del mismo género. Esto se justificó por la falta de conocimiento sobre la estructura química de los alcaloides. En la actualidad, dicha clasificación se considera en gran medida obsoleta [5] [25] .

Las clasificaciones más modernas utilizan la asociación de alcaloides en clases basadas en la similitud de las estructuras del esqueleto de carbono ( indol , isoquinolina , alcaloides de piridina , etc.) o en precursores biogenéticos ( ornitina , lisina , tirosina , triptófano , etc.) [5 ] . Sin embargo, cuando se usan tales esquemas, uno tiene que hacer concesiones en casos límite [24] : por ejemplo, la nicotina contiene tanto un núcleo de piridina derivado del ácido nicotínico como un núcleo de pirrolidina de la ornitina [26] y, por lo tanto, puede asignarse a ambas clases . [27] .

Los alcaloides a menudo se dividen en los siguientes grandes grupos [28] :

  1. Alcaloides con un átomo de nitrógeno en el heterociclo cuyos precursores biogenéticos son los aminoácidos . También se les llama alcaloides verdaderos [29] . Ejemplos de verdaderos alcaloides son la atropina , la nicotina , la morfina . Este grupo también incluye algunos alcaloides que contienen, además de heterociclos nitrogenados, fragmentos terpenoides (como la evonina [30] ) o que tienen una estructura peptídica (como la ergotamina [31] ). Los alcaloides de piperidina coniina y coniceína a menudo se incluyen en este grupo [32] , pero sus precursores no son aminoácidos [33] .
  2. Alcaloides con un átomo de nitrógeno en la cadena lateral, cuyos precursores biogenéticos son los aminoácidos. También se les llama protoalcaloides [29] . Algunos ejemplos son la mescalina , la epinefrina y la efedrina .
  3. Alcaloides poliamínicos (derivados de la putrescina , espermidina y espermina ).
  4. Péptido (ciclopéptido [34] ) alcaloides.
  5. Los pseudoalcaloides  son compuestos similares a los alcaloides cuyos precursores biogenéticos no son los aminoácidos [35] . Este grupo incluye, en primer lugar, los alcaloides terpenoides y esteroideos [36] . Los alcaloides de purina , como la cafeína , la teobromina y la teofilina , a veces se denominan pseudoalcaloides debido a las características específicas de su biosíntesis [37] . Algunos autores clasifican como pseudoalcaloides compuestos como la efedrina y la catinona , que si bien tienen su origen en el aminoácido fenilalanina , adquieren el átomo de nitrógeno no de éste, sino como resultado de una reacción de transaminación [37] [38] .

Algunos compuestos, atribuidos por analogía a una u otra clase estructural, no tienen el elemento correspondiente del esqueleto carbonado . Por lo tanto, la galantamina y las homoaporfinas no contienen un núcleo de isoquinolina , pero generalmente pertenecen a los alcaloides de isoquinolina [39] .

Las principales clases de alcaloides monoméricos se enumeran en la siguiente tabla:

Clase Grupos principales Principales rutas biosintéticas Representantes
Alcaloides con heterociclos nitrogenados (alcaloides verdaderos)
Derivados de pirrolidina [ 40] Ornitina o arginina → putrescina → N-metilputrescina → N-metil-Δ 1 -pirrolina [41] Hygrin , hygroline, kuskgigrine, stachydrine [40] [42]
Derivados del tropano [ 43] Grupo atropina
Sustituyentes en las posiciones 3, 6 o 7 		Ornitina o arginina → putrescina → N-metilputrescina → N-metil-Δ 1 -pirrolina [41] Atropina , escopolamina , hiosciamina [40] [43] [44]
Grupo de la cocaína
Sustituyentes en las posiciones 2 y 3 		Cocaína , ecgonina [43] [45]
Derivados de pirrolizidina [46] no etéreo Ornitina o arginina → putrescina → homospermidina → retronecina [41] Retronecina , heliotridina, laburnina [46] [47]
Ésteres de ácidos monocarboxílicos Indicina, Lindelofin, Sarracina [46]
Diésteres macrocíclicos Platifillin , senetionin , trichodesmin [46]
Derivados de piperidina [ 48] Lisina → cadaverina → Δ 1 -piperideína [49] Sedamin , lobelina , anaferina, piperina [32] [50]
Ácido octanoico → coniceína → coniina [ 33] Coniin , conicein [33]
Derivados de quinolizidina [ 51] [52] grupo lupinino Lisina → cadaverina → Δ 1 -piperideína [53] Lupinina , nufaridina [51]
grupo citisina citisina [51]
grupo espartano Esparteína , lupanina , anagirina , paquicarpina [51]
grupo matricial Matrine, oxymatrine, allomatridine, soforanol [51] [54] [55]
grupo ormozanina Ormozanina, piptatina [51] [56]
Grupo 9b -azafenaleno Hippocasin, convergegin, cocinellin [57]
Grupo fenantroquinolizidina criptopleurina, criptopleuridina
Derivados de indolizidina [58] Lisina → ácido α-aminoadípico δ-semialdehído → ácido pipecólico → 1-indolizidinona [59] Swansonina, castanospermina [60]
Derivados de piridina [ 61] [62] Derivados simples de la piridina Ácido nicotínico → ácido dihidronicotínico → 1,2-dihidropiridina [63] Trigonelina, ricinina , arecolina [61] [64]
Derivados de piridina no fusionados policíclicos Nicotina , nornicotina, anabasina , anatabina [61] [64]
Derivados de piridina fusionados policíclicos Actinidina, gentianina , pediculinina [65]
Derivados sesquiterpenoides de la piridina Ácido nicotínico , isoleucina [12] Evonina, hipocrateína, hipoglaunina, triptonina [62] [63]
Derivados de isoquinolina y alcaloides relacionados [66] Derivados simples de isoquinolina [67] Tirosina o fenilalanina → dopamina o tiramina (para alcaloides de amarilis) [68] [69] Koripallin, salsolin, lofocerin [66] [67]
Derivados de 1- y 3-isoquinolonas [70] N-metilcoridaldina, noroxihidrastina [70]
Derivados de 1- y 4-feniltetrahidroisoquinolinas [67] Cryptostylin, kherilina [67] [71]
Derivados de la 5-naftilisoquinolina [72] Ancistrocladina, gamatina [72]
Derivados de 1- y 2-bencilisoquinolinas [73] Papaverina , Laudanosina , Sendaverina
grupo clarín [74] cularina, yagonina [74]
Pavinas e isopavinas [75] Argemonina, amurensina [75]
Benzopirrocolinas [76] Criptoustolina [67]
Protoberberinas [67] Berberina , canadina , ofiocarpina, mecambridina, coridalina [77]
Ftalidisoquinolinas [67] Hydrastin , narcotina (noscapina) [78]
Espirobencilisoquinolinas [67] Fumaricina, hotensina [75]
Alcaloides de la ipecacuana [79] Emetina, protoemetina, ipecosido [79]
Benzofenantridinas [67] g Sanguinarina, oxinitidina, corinoloxina [80]
Aporfinas [67] glaucina , coridina, liriodenina [81]
proaporfinas [67] Pronuciferina, glaziovina [67] [76]
Homoaporfinas [82] Creysigina, multifloramina [82]
Homoproaporfinas [82] Bulbodin [74]
Grupo morfina [83] Morfina , codeína , tebaína , sinomenina [84]
Homomorfinas [85] Creysiginina, androcimbina [83]
Tropoisoquinolinas [67] Imerrubrina [67]
Azofluorantenos [67] Rufescina, imiluteína [86]
Alcaloides de Amarilis [87] Licorina, ambelina , hippeastrin, tazettina, galantamina , montanina [88]
Alcaloides de eritrina [71] Erisodina, eritroidina [71]
Derivados de fenantreno [ 67] Aterosperminina, taliktuberina [67] [77]
Protopinas [67] Protopina, oxomuramina, korikavidina [80]
Aristolactamas [67] doriflavina [67]
Derivados de oxazol [89] Tirosina → tiramina [90] Annulolin, halfordinol, texalin, texamine [91]
Derivados de tiazol [ 92] 1-desoxi-D-xilulosa-5-fosfato (DOXP), tirosina , cisteína [93] Argochelina, nostociclamida, tiostrepton [92] [94]
Derivados de quinazolina [95] Derivados de 3,4-dihidro-4-quinazolona Ácido antranílico o fenilalanina u ornitina [96] Febrifugina [97]
Derivados de 1,4-dihidro-4-quinazolona Glicorina, arborina (glicosina), glicosminina [97]
Derivados de pirrolidino- y piperidinoquinazolinas Vasicina (peganina) [89]
Derivados de acridina [ 89] Ácido antranílico [98] Rutacridona, acronicina , evoxantina [99] [100]
Derivados de quinolina [ 101] [102] Derivados simples de quinolina, derivados de 2 - quinolonas y 4-quinolonas Ácido antranílico → 3-carboxiquinolina [103] Kusparina , equinopsina , evocarpina [102] [104] [105]
Terpenoides tricíclicos Flindersín [102] [106]
Derivados de furanoquinolina Dictamnin , fagarin, skimmian [102] [107] [108]
grupo de quinina Triptófano → triptamina → estrictosidina (que involucra secologanina ) → corynanteal → cinconinona [69] [103] Quinina , quinidina , cinconina , cinconidina [106]
Derivados del indol [ 84] Alcaloides de indol no isoprenoides
Derivados simples del indol [109] Triptófano → triptamina o 5-hidroxitriptófano [110] Serotonina , psilocibina , dimetiltriptamina (DMT), bufotenina [111] [112]
Derivados simples de β-carbolina [113] Harman , harmina , harmalina , eleagnina [109]
Alcaloides de pirroloindol [114] Fisostigmina (ezerin), ezeramina, fisovenina, eptastigmina [114]
Alcaloides de indol hemiterpenoides
Alcaloides del cornezuelo de centeno ( ergoalcaloides) [84] Triptófano → chanoclavina → agroclavina → elimoclavina → ácido paspálico → ácido lisérgico [114] Ergotamina , ergobazina, ergosina [115]
Alcaloides de indol monoterpenoides
Alcaloides de tipo Corynanthe [110] Triptófano → triptamina → estrictasidina (con secologanina ) [110] Aimalycin, Sarpagin, Wobazin, Aimaline, Aquamycin, Yohimbine , Reserpine , Mitragynine [116] [117] , grupo de la estricnina ( estricnina , brucina , acuaamicina, vomicina [118] )
Alcaloides tipo Iboga [110] Ibogamina , ibogaína , voakangin [110]
Alcaloides de tipo Aspidosperma [110] Vincamina, vincotina, aspidospermina, quebrachamina [119] [120]
Derivados de imidazol [ 89] Directamente de histidina [121] Histamina , pilocarpina, dolicotelina, pilosina, estevensina [89] [121]
Derivados de purina [122] Xantosina (formada durante la biosíntesis de purina) → 7-metilxantosina → 7-metilxantina → teobromina → cafeína [ 69] Cafeína , teobromina , teofilina , saxitoxina [123] [124]
Alcaloides con nitrógeno en la cadena lateral (protoalcaloides)
Derivados de β- feniletilamina [76] tirosina o fenilalanina → dihidroxifenilalanina → dopamina → epinefrina y mescalina ; tirosina → tiramina ; fenilalanina → 1-fenilpropan-1,2-diona → catinona → efedrina y pseudoefedrina [12] [38] [125] Tiramina , hordenina , efedrina , pseudoefedrina , mescalina , catinona , catecolaminas ( epinefrina , norepinefrina , dopamina ) [12] [126]
Alcaloides de la colchicina [127] Tirosina o fenilalanina → dopamina → automalina → colchicina [128] Colchicina , colchamina [127]
Muscarinas [129] Ácido glutámico → ácido 3-cetoglutámico → muscarinas (que involucra ácido pirúvico ) [130] Muscarina , alomuscarina, epimuscarina, epiallomuscarina [129]
Bencilaminas [131] Fenilalanina , que incluye valina , leucina o isoleucina [132] Capsaicina , dihidrocapsaicina, nordihidrocapsaicina [131] [133]
Alcaloides de poliamina
Derivados de putrescina [134] Ornitina → putrescina → espermidina → espermina [135] Araña [134]
Derivados de espermidina [134] Inadenina-12-ona, lunarina, codonocarpina [134]
Derivados de espermina [134] Verbascenina, afelandrina [134]
Alcaloides peptídicos (ciclopéptidos)
Alcaloides peptídicos con un anillo de 13 miembros [34] [136] Numularina tipo C De varios aminoácidos [34] Numularina C, Numularina S [34]
Tipo de ziziphin A Zizipina A, sativanina H [34]
Alcaloides peptídicos con un anillo de 14 miembros [34] [136] Tipo de frangulanina Frangulanina, Scutianina J [136]
Scutian tipo A Scutianin A [34]
tipo entero Integerrin, Discarin D [136]
Anfibio tipo F Anfibina F, espinanina A [34]
Anfibio tipo B Anfibina B, Loto C [34]
Alcaloides peptídicos con un anillo de 15 miembros [136] Mucronina tipo A Mucronina A [31] [136]
Pseudoalcaloides ( terpenos y esteroides )
Diterpenos [31] Tipo de lioctonina Ácido mevalónico → pirofosfato de isopentenilo → pirofosfato de geranilo [137] [138] Aconitina , delfinina [31] [139]
tipo de heteratisina Heteratizina [31]
tipo atisina Atizín [31]
tipo de clima Tiempo en [31]
Alcaloides esteroides [140] Colesterol , arginina [141] solasodina, solanidina , veralkamin [142]

Propiedades

Los alcaloides cuyas moléculas contienen átomos de oxígeno (lo que es cierto para la gran mayoría de los alcaloides) en condiciones estándar , por regla general, son cristales incoloros . Los alcaloides, cuyas moléculas no contienen átomos de oxígeno, suelen ser líquidos aceitosos incoloros volátiles [143] (como la nicotina [144] o la conina [21] ). Algunos alcaloides no son incoloros: por ejemplo, la berberina es amarilla, la sanguinarina es naranja [143] .

La mayoría de los alcaloides son bases débiles, pero algunos son anfóteros (como la teobromina y la teofilina ) [145] .

Generalmente, los alcaloides son poco solubles en agua, pero altamente solubles en muchos solventes orgánicos ( éter dietílico , cloroformo y 1,2-dicloroetano ). Una excepción es, por ejemplo, la cafeína , que es muy soluble en agua hirviendo [145] . Al interactuar con ácidos , los alcaloides forman sales de diversos grados de fuerza. Las sales de alcaloides, por regla general, son muy solubles en agua y alcoholes y poco solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos, aunque se conocen sales que son poco solubles en agua ( sulfato de quinina ) y muy solubles en disolventes orgánicos ( bromhidrato de escopolamina ) [143] .

La mayoría de los alcaloides tienen un sabor amargo . Se supone que de esta manera la selección natural protegió a los animales de los alcaloides producidos por las plantas, muchos de los cuales son altamente venenosos [146] .

Distribución en la naturaleza

Los alcaloides son sintetizados por varios organismos vivos. Están más ampliamente distribuidos en las plantas superiores : se estima que del 10 al 25% de las especies de plantas superiores contienen alcaloides [147] [148] . En el pasado, el término "alcaloide" se usaba con mayor frecuencia solo en relación con sustancias de origen vegetal [6] .

Las plantas productoras de alcaloides más importantes que han recibido uso industrial incluyen la adormidera , la cinchona , el tabaco , la belladona , la escopolia , la Datura vulgaris , la anabasis , el cacao , el arbusto de coca , el pilocarpus , la conífera , la chilibuha , la hierba cana y el arbusto de té [149] .

El contenido de alcaloides en las plantas, por regla general, no supera un pequeño porcentaje. Por lo general, la concentración es pequeña y asciende a centésimas y décimas de un por ciento. Con un contenido de 1-3%, la planta se considera rica en alcaloides (altamente alcaloides). Solo unas pocas plantas, por ejemplo, formas cultivadas de cinchona, contienen hasta un 15-20% de alcaloides. Particularmente ricas en alcaloides son plantas de familias tales como Poppy , Solanaceae , Legumes , Kutrovye , Rubiaceae , Ranunculaceae , Loganiaceae . En algas , hongos , musgos , helechos y gimnospermas , son relativamente raros [150] . En la mayoría de las plantas, la distribución de alcaloides en los tejidos es desigual. Según el tipo de planta, el contenido máximo de alcaloides se puede conseguir en las hojas ( beleño negro ), frutos o semillas (chilibukha), raíces ( rauwolfia serpentina ) o corteza (cinchona) [151] . En las plantas, los alcaloides se encuentran en forma de sales de ácidos orgánicos e inorgánicos en tejidos en crecimiento activo, células epidérmicas e hipodérmicas , en el revestimiento de los haces vasculares y conductos de látex . Se disuelven en la savia celular [150] . Además, diferentes tejidos de la misma planta pueden contener diferentes alcaloides [152] , por ejemplo, rose catharanthus contiene más de 60 alcaloides [150] ; varios alcaloides están contenidos en la corteza de quina, beleño, belladona, escopolia [149] .

Además de las plantas, los alcaloides se encuentran en algunos tipos de hongos ( psilocibina , contenida en el género psilocybe ) y animales ( bufotenina , contenida en la piel de algunos sapos ) [14] . Las aminas biogénicas , como la adrenalina o la serotonina , que desempeñan un papel importante en los organismos animales superiores, son similares a los alcaloides en estructura y vías biosintéticas y, a veces, también se denominan alcaloides [153] .

Además, los alcaloides se encuentran en muchos organismos marinos [154] .

Extracción

Dada la gran diversidad estructural de los alcaloides, no existe un método único para aislarlos de las materias primas naturales [155] . La mayoría de los métodos se basan en el hecho de que las bases alcaloides , por regla general, son muy solubles en disolventes orgánicos y poco solubles en agua, mientras que las sales  son a la inversa.

La mayoría de las plantas contienen varios alcaloides. Cuando se aíslan alcaloides de materias primas naturales, primero se extrae una mezcla de alcaloides y luego se aíslan los alcaloides individuales de la mezcla [156] .

Antes de la extracción de alcaloides, los materiales vegetales se trituran cuidadosamente [155] [157] .

Muy a menudo, los alcaloides se encuentran en materiales vegetales en forma de sales de ácidos orgánicos [155] . En este caso, los alcaloides se pueden extraer tanto en forma de bases como en forma de sales [156] .

Cuando se extraen alcaloides en forma de bases, la materia prima se trata con soluciones alcalinas para convertir las sales de alcaloides en bases, después de lo cual las bases de alcaloides se extraen con solventes orgánicos ( 1,2-dicloroetano , cloroformo , éter dietílico , benceno ). Luego, para eliminar las impurezas, la solución resultante de bases de alcaloides se trata con una solución de ácido débil, mientras que los alcaloides forman sales que son insolubles en solventes orgánicos y pasan al agua. Si es necesario, una solución acuosa de sales de alcaloides nuevamente alcalinizados y tratados con un solvente orgánico. El proceso continúa hasta que se obtiene una solución de una mezcla de alcaloides de suficiente pureza.

Cuando se extraen alcaloides en forma de sales, la materia prima se trata con una solución débil de ácido (por ejemplo, acético ) en agua , etanol o metanol . La solución resultante se alcaliniza para convertir las sales de alcaloides en bases, que se extraen con un disolvente orgánico (si la extracción se ha realizado con alcohol, primero se debe destilar y disolver el residuo en agua). Una solución de bases alcaloides en un disolvente orgánico se purifica como se describe anteriormente [155] [158] .

La separación de una mezcla de alcaloides en componentes se lleva a cabo utilizando la diferencia en sus propiedades físicas y químicas. Esto se puede hacer por destilación , separación basada en diferentes solubilidades de alcaloides en un solvente particular, separación basada en diferencias en fuerza de basicidad y separación por derivatización [159] .

Biosíntesis

Los precursores biogenéticos de la mayoría de los alcaloides son los aminoácidos : ornitina , lisina , fenilalanina , tirosina , triptófano , histidina , ácido aspártico y ácido antranílico . Todos estos aminoácidos, excepto el ácido antranílico, son proteinogénicos [160] . El ácido nicotínico se puede sintetizar a partir de triptófano o ácido aspártico. Las rutas biosintéticas de los alcaloides no son menos diversas que sus estructuras y no pueden combinarse en un esquema general [69] . Sin embargo, hay varias reacciones características involucradas en la biosíntesis de varias clases de alcaloides [160] :

Formación de bases de Schiff

Las bases de Schiff se pueden obtener a partir de la reacción de aminas con cetonas o aldehídos [161] . Esta reacción es una forma común de formar un enlace C=N [162] .

Durante la biosíntesis de alcaloides, la reacción de formación de bases también puede proceder intramolecularmente [160] . Un ejemplo es la reacción de formación de Δ 1 -piperideína, que ocurre durante la síntesis del ciclo de la piperidina [27] :

Reacción de Mannich

Además de la amina y el compuesto carbonílico , la reacción de Mannich también involucra al carbanión , que desempeña el papel de nucleófilo en el proceso de adición al ion formado por la interacción de la amina y el compuesto carbonílico [162] .

La reacción de Mannich también se puede llevar a cabo tanto intermolecular como intramolecularmente [163] . Un ejemplo de una reacción de Mannich intramolecular es la síntesis del núcleo de pirrolizidina [164] :

Una variación de la reacción de Mannich intramolecular es la reacción de Pictet-Spengler  , la ciclación de bases de Schiff formadas a partir de β-feniletilaminas con la formación de un sistema de tetrahidroisoquinolina. En las plantas, la biosíntesis de los alcaloides siempre se produce bajo la acción de enzimas, pero en los animales se dan casos de síntesis no enzimática de alcaloides de isoquinolina, que incluye dos etapas sucesivas: la formación de una base de Schiff a partir de catecolaminas y aldehído y la Pictet- Reacción de Spengler. Ambas reacciones pueden proceder en condiciones fisiológicas y en ausencia de enzimas. Por lo general, la síntesis no enzimática de alcaloides ocurre con trastornos metabólicos o intoxicaciones, cuando hay un exceso de aminas o aldehídos en el cuerpo. Entonces, se observa un alto nivel de catecolaminas en el cerebro humano en la esquizofrenia, el parkinsonismo. Los trastornos mentales asociados con estas enfermedades están asociados en parte con la síntesis no enzimática de alcaloides de isoquinolina. Como resultado de tomar alcohol de dopamina y acetaldehído , se forma el alcaloide salsolinol, que es uno de los factores en el desarrollo de la dependencia del alcohol . [165]

Alcaloides diméricos

Además de los alcaloides monoméricos descritos anteriormente, también hay una cierta cantidad de alcaloides diméricos (con menos frecuencia, triméricos, con mucha menos frecuencia, tetraméricos) formados en el proceso de condensación de dos (tres, cuatro) alcaloides monoméricos. Por regla general, los alcaloides diméricos son el resultado de la condensación de dos alcaloides del mismo tipo. Los más comunes son los alcaloides de bisindol y los alcaloides de isoquinolina diméricos . Los principales mecanismos de dimerización de los alcaloides [166] :

Rol biológico

La importancia de los alcaloides para los organismos vivos que los sintetizan aún no ha sido suficientemente estudiada [167] . Inicialmente, se pensó que los alcaloides eran los productos finales del metabolismo del nitrógeno en las plantas, como lo es la urea en los mamíferos . Posteriormente se demostró que en muchas plantas el contenido de alcaloides puede aumentar o disminuir con el tiempo; por lo tanto, esta hipótesis fue refutada [8] .

La mayoría de las funciones conocidas de los alcaloides se relacionan con la protección de las plantas contra influencias externas. Por ejemplo, el alcaloide aporfina liriodenina , producido por tulip liriodendron , protege a la planta de los hongos parásitos . Además, el contenido de alcaloides de la planta evita que sean devorados por insectos y cordados herbívoros , aunque los animales, a su vez, han desarrollado formas de contrarrestar los efectos tóxicos de los alcaloides; algunos de ellos incluso utilizan alcaloides en su propio metabolismo [168] .

Los alcaloides también tienen importancia endógena. Sustancias como la serotonina , la dopamina y la histamina , a veces también denominadas alcaloides, son neurotransmisores importantes en los animales. También se conoce el papel de los alcaloides en la regulación del crecimiento vegetal [169] .

Aplicación

En medicina

El uso medicinal de las plantas que contienen alcaloides tiene una larga historia. En el siglo XIX, cuando se obtuvieron los primeros alcaloides en forma pura, encontraron inmediatamente su uso en la práctica clínica como droga [170] . Muchos alcaloides todavía se usan en medicina (más a menudo en forma de sales), por ejemplo [8] [171] :

Alcaloide efecto farmacológico
Aymalín antiarrítmico
Atropina , escopolamina , hiosciamina fármacos anticolinérgicos
Vinblastina , vincristina antitumoral
Vincamina vasodilatador, antihipertensivo
Codeína antitusivo
Cocaína anestésico
colchicina remedio para la gota
Morfina analgésico narcótico
reserpina antihipertensivo
tubocurarina relajante muscular
fisostigmina inhibidor de la acetilcolinesterasa
quinidina antiarrítmico
Quinina antipirético, antipalúdico
Emetina emético, antiprotozoario
ergoalcaloides simpaticolítico, vasodilatador, antihipertensivo

Muchas drogas sintéticas y semisintéticas son modificaciones estructurales de alcaloides diseñadas para mejorar o alterar el efecto principal de la droga y reducir los efectos secundarios no deseados [172] . Por ejemplo, la naloxona , un antagonista de los receptores opioides , es un derivado del alcaloide de tebaína contenido en el opio [173] :

Aplicación en la agricultura

Antes del desarrollo de una amplia gama de plaguicidas sintéticos de toxicidad relativamente baja , algunos alcaloides se usaban ampliamente como insecticidas ( nicotina y sales de anabasina ). Su uso se ha visto limitado por su alta toxicidad para los seres humanos [174] .

Uso de psicoestimulantes y estupefacientes

Muchos alcaloides son sustancias psicoactivas . Los preparados de plantas que contenían alcaloides, sus extractos , y posteriormente los preparados puros de alcaloides se utilizaban como estimulante y/o narcótico . La cocaína y la catinona son estimulantes del sistema nervioso central [175] [176] . La mescalina y muchos alcaloides de indol (como la psilocibina , la dimetiltriptamina , la ibogaína ) son alucinógenos [ 177 ] [178] . La morfina y la codeína  son fuertes analgésicos narcóticos [179] .

Además, existen alcaloides que no tienen un fuerte efecto psicoactivo, pero son precursores de sustancias psicoactivas semisintéticas. Por ejemplo, la metcatinona (efedro) y la metanfetamina se sintetizan a partir de la efedrina y la pseudoefedrina [180] .

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Literatura

 Principales tipos de alcaloides
pirrolidinagigrin
tropan
piperidina
quinolizidina
piridina
isoquinolina
quinolina
indol
purina
feniletilamina
Terpenos
Otro
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