Alcaloide - Alkaloid

El primer alcaloide individual, la morfina , se aisló en 1804 de la adormidera ( Papaver somniferum ).

Los alcaloides son una clase de base , de origen natural compuestos orgánicos que contienen al menos un nitrógeno átomo. Este grupo también incluye algunos compuestos relacionados con propiedades neutras e incluso débilmente ácidas . Algunos compuestos sintéticos de estructura similar también pueden denominarse alcaloides. Además de carbono , hidrógeno y nitrógeno , los alcaloides también pueden contener oxígeno , azufre y, más raramente, otros elementos como cloro , bromo y fósforo .

Los alcaloides son producidos por una gran variedad de organismos que incluyen bacterias , hongos , plantas y animales . Pueden purificarse a partir de extractos brutos de estos organismos mediante extracción ácido-base o extracciones con disolventes seguidas de cromatografía en columna de gel de sílice . Los alcaloides tienen una amplia gama de actividades farmacológicas que incluyen antipalúdico ( por ejemplo, quinina ), antiasma ( por ejemplo, efedrina ), anticanceroso ( por ejemplo, homoharringtonina ), colinomimético ( por ejemplo, galantamina ), vasodilatador ( por ejemplo, vincamina ), antiarrítmico ( por ejemplo, quinidina ), analgésico ( por ejemplo, morfina ). , actividades antibacterianas ( por ejemplo, queleritrina ) y antihiperglucémicas ( por ejemplo, piperina ). Muchos han encontrado uso en la medicina tradicional o moderna , o como puntos de partida para el descubrimiento de fármacos . Otros alcaloides poseen actividades psicotrópicas ( por ejemplo, psilocina ) y estimulantes ( por ejemplo , cocaína , cafeína , nicotina , teobromina ) y se han utilizado en rituales enteogénicos o como drogas recreativas . Los alcaloides también pueden ser tóxicos ( por ejemplo , atropina , tubocurarina ). Aunque los alcaloides actúan sobre una diversidad de sistemas metabólicos en humanos y otros animales, evocan casi uniformemente un sabor amargo .

El límite entre los alcaloides y otros compuestos naturales que contienen nitrógeno no está bien definido. Los compuestos como péptidos de aminoácidos , proteínas , nucleótidos , ácido nucleico , aminas y antibióticos generalmente no se denominan alcaloides. Los compuestos naturales que contienen nitrógeno en posición exocíclica ( mescalina , serotonina , dopamina , etc.) generalmente se clasifican como aminas en lugar de alcaloides. Sin embargo, algunos autores consideran a los alcaloides como un caso especial de aminas.

Nombrar

El artículo que introdujo el concepto de "alcaloide".

El nombre "alcaloides" (en alemán: alcaloide ) fue introducido en 1819 por el químico alemán Carl Friedrich Wilhelm Meißner , y se deriva del álcali de raíz del latín tardío (que, a su vez, proviene del árabe al-qalwī que significa 'cenizas de plantas' ) y el sufijo -οειδής - ('me gusta'). Sin embargo, el término se generalizó solo después de la publicación de un artículo de revisión por Oscar Jacobsen en el diccionario químico de Albert Ladenburg en la década de 1880.

No existe un método único para nombrar alcaloides. Muchos nombres individuales se forman agregando el sufijo "ine" al nombre de la especie o género. Por ejemplo, la atropina se aísla de la planta Atropa belladonna ; la estricnina se obtiene de la semilla del árbol de estricnina ( Strychnos nux-vomica L.). Cuando se extraen varios alcaloides de una planta, sus nombres a menudo se distinguen por variaciones en el sufijo: "idine", "anine", "aline", "inine", etc. También hay al menos 86 alcaloides cuyos nombres contienen la raíz "vin "porque se extraen de plantas de vinca como la Vinca rosea ( Catharanthus roseus ); estos se denominan alcaloides de la vinca .

Historia

Friedrich Sertürner , el químico alemán que aisló por primera vez la morfina del opio.

Los seres humanos han utilizado plantas que contienen alcaloides desde la antigüedad con fines terapéuticos y recreativos. Por ejemplo, las plantas medicinales se conocen en Mesopotamia desde aproximadamente el año 2000 a. C. La Odisea de Homero se refería a un regalo que la reina egipcia le dio a Helena, una droga que traía el olvido. Se cree que el obsequio era una droga que contenía opio. Un libro chino sobre plantas de interior escrito en los siglos I-III a. C. menciona un uso médico de la efedra y la amapola de opio . Además, las hojas de coca han sido utilizadas por los indios sudamericanos desde la antigüedad.

Los extractos de plantas que contienen alcaloides tóxicos, como la aconitina y la tubocurarina , se utilizaron desde la antigüedad para envenenar las flechas.

Los estudios de alcaloides comenzaron en el siglo XIX. En 1804, el químico alemán Friedrich Sertürner aisló del opio un "principio soporífero" (latín: principium somniferum ), al que llamó "morphium", refiriéndose a Morfeo , el dios griego de los sueños; en alemán y algunos otros idiomas centroeuropeos, este sigue siendo el nombre de la droga. El término "morfina", utilizado en inglés y francés, fue dado por el físico francés Joseph Louis Gay-Lussac .

Los investigadores franceses Pierre Joseph Pelletier y Joseph Bienaimé Caventou , que descubrieron la quinina (1820) y la estricnina (1818), contribuyeron significativamente a la química de los alcaloides en los primeros años de su desarrollo . En esa época se descubrieron varios otros alcaloides, como xantina (1817), atropina (1819), cafeína (1820), conina (1827), nicotina (1828), colchicina (1833), esparteína (1851) y cocaína (1860). . El desarrollo de la química de los alcaloides se aceleró con la aparición de métodos espectroscópicos y cromatográficos en el siglo XX, de modo que en 2008 se habían identificado más de 12.000 alcaloides.

La primera síntesis completa de un alcaloide se logró en 1886 por el químico alemán Albert Ladenburg . Produjo coniina haciendo reaccionar 2-metilpiridina con acetaldehído y reduciendo la 2-propenilpiridina resultante con sodio.

La bufotenina , un alcaloide de algunos sapos, contiene un núcleo de indol y se produce en los organismos vivos a partir del aminoácido triptófano .

Clasificaciones

La molécula de nicotina contiene anillos de piridina (izquierda) y pirrolidina (derecha).

En comparación con la mayoría de las otras clases de compuestos naturales, los alcaloides se caracterizan por una gran diversidad estructural. No existe una clasificación uniforme. Inicialmente, cuando faltaba el conocimiento de las estructuras químicas, se confiaba en la clasificación botánica de las plantas de origen. Esta clasificación ahora se considera obsoleta.

Las clasificaciones más recientes se basan en la similitud del esqueleto carbónico ( por ejemplo , indol , isoquinolina y similar a la piridina ) o precursor bioquímico ( ornitina , lisina , tirosina , triptófano , etc.). Sin embargo, requieren compromisos en casos límite; por ejemplo, la nicotina contiene un fragmento de piridina de nicotinamida y una parte de pirrolidina de ornitina y, por lo tanto, puede asignarse a ambas clases.

Los alcaloides a menudo se dividen en los siguientes grupos principales:

  1. Los "alcaloides verdaderos" contienen nitrógeno en el heterociclo y se originan a partir de aminoácidos . Sus ejemplos característicos son la atropina , la nicotina y la morfina . Este grupo también incluye algunos alcaloides que, además del heterociclo de nitrógeno, contienen terpeno ( p . Ej. , Evonina ) o fragmentos de péptidos ( p . Ej. Ergotamina ). Los alcaloides piperidínicos coniina y coniceína pueden considerarse alcaloides verdaderos (en lugar de pseudoalcaloides: véase más adelante), aunque no se originan a partir de aminoácidos.
  2. "Protoalcaloides", que contienen nitrógeno (pero no el heterociclo de nitrógeno) y también se originan a partir de aminoácidos. Los ejemplos incluyen mescalina , adrenalina y efedrina .
  3. Alcaloides de poliaminas: derivados de putrescina , espermidina y espermina .
  4. Alcaloides peptídicos y ciclopéptidos.
  5. Pseudoalcaloides: compuestos similares a alcaloides que no se originan a partir de aminoácidos. Este grupo incluye alcaloides similares a terpenos y esteroides , así como alcaloides similares a purinas como cafeína , teobromina , teacrina y teofilina . Algunos autores clasifican como pseudoalcaloides compuestos como la efedrina y la catinona . Aquellos se originan a partir del aminoácido fenilalanina , pero adquieren su átomo de nitrógeno no del aminoácido sino a través de la transaminación .

Algunos alcaloides no tienen el esqueleto carbónico característico de su grupo. Por tanto, la galantamina y las homoaporfinas no contienen fragmentos de isoquinolina , pero, en general, se atribuyen a los alcaloides de isoquinolina.

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

Clase Grupos principales Pasos principales de síntesis Ejemplos de
Alcaloides con heterociclos nitrogenados (verdaderos alcaloides)
Derivados de pirrolidina
Estructura de pirrolidina.svg
Ornitina o argininaputrescina → N-metilputrescina → N-metil-Δ 1 -pirrolina Cuscohigrina , higrina , higrolina, estaquidrina
Derivados de tropano
Tropano numerado.svg
Sustitución del grupo de atropina
en las posiciones 3, 6 o 7
Ornitina o argininaputrescina → N-metilputrescina → N-metil-Δ 1 -pirrolina Atropina , escopolamina , hiosciamina
Sustitución del grupo de cocaína
en las posiciones 2 y 3
Cocaína , ecgonina
Derivados de pirrolizidina
Pyrrolizidine.svg
No ésteres En plantas: ornitina o argininaputrescinahomospermidinaretronecina Retronecina , heliotridina, laburnina
Ésteres complejos de ácidos monocarboxílicos Indicina, lindelofina, sarracina
Diésteres macrocíclicos Platilina , tricodesmina
1-aminopirrolizidinas ( lolines ) En hongos : L prolina + L -homoserinaN - (3-amino-3-carboxipropil) prolina → norloline Lolina, N -formilolina, N -acetilolina
Derivados de piperidina
Piperidin.svg
Lisinacadaverina → Δ 1 -piperideína Sedamina , lobelina, anaferina, piperina
Ácido octanoico → coniceína → coniina Coniine , coniceine
Derivados de quinolizidina
Quinolizidine.svg
Grupo lupinino Lisinacadaverina → Δ 1 -piperideína Lupinina , nupharidina
Grupo citisina Citisina
Grupo esparteína Esparteína , lupanina , anahidrina
Grupo Matrine . Matrina, oximatrina, alomatridina
Grupo ormosanina Ormosanina, piptantina
Derivados de indolizidina
Indolizidine.svg
Lisina → δ-semialdehído del ácido α-aminoadípicoácido pipecólico → 1 indolizidinona Swainsonina , castanospermina
Derivados de piridina
Pyridine.svg
Derivados simples de piridina Ácido nicotínicoácido dihidronicotínico → 1,2-dihidropiridina Trigonelina , ricinina , arecolina
Derivados de piridina policíclicos no condensantes Nicotina , nornicotina , anabasina , anatabina
Derivados de piridina condensada policíclica Actinidina , gentianina, pediculinina
Derivados de piridina de sesquiterpeno Ácido nicotínico , isoleucina Evonina, hipocrateína, triptonina
Derivados de isoquinolina y alcaloides relacionados
Isoquinolina numerada.svg
Derivados simples de isoquinolina Tirosina o fenilalaninadopamina o tiramina (para alcaloides Amarillis) Salsolina, lophocerine
Derivados de 1- y 3-isoquinolinas N-metilcoridaldina, noroxihidrastinina
Derivados de 1- y 4-feniltetrahidroisoquinolinas Criptostilina
Derivados de 5-naftil-isoquinolina Ancistrocladina
Derivados de 1- y 2-bencil-izoquinolinas Papaverina , laudanosina , sendaverina
Grupo Cularine Cularine, yagonine
Pavinas e isopavinas Argemonina, amurensina
Benzopirrocolina Criptaustolina
Protoberberinas Berberina , canadina , ophiocarpina, mecambridina, coridalina
Ftalidisoquinolinas Hidrastina , narcotina (Noscapina)
Espirobencilisoquinolinas Fumaricina
Alcaloides de Ipecacuanha Emetina, protoemetina, ipecósido
Benzofenantridinas Sanguinarina, oxinitidina, corinoloxina
Aporfinas Glaucina , coridina, liriodenina
Proaporfinas Pronuciferina, glaziovine
Homoaporfinas Kreysiginina, multifloramina
Homoproaporfinas Bulbocodina
Morfinas Morfina , codeína , tebaína , sinomenina
Homomorfinas Kreysiginina, androcimbina
Tropoloisoquinolinas Imerubrina
Azofluorantenos Rufescine, imeluteine
Alcaloides de amarilis Licorina , ambelline, tazettine, galantamina , montanine
Alcaloides de eritrina Erisodina, eritroidina
Derivados del fenantreno Aterosperminina
Protopinas Protopina , oxomuramina, coricavidina
Aristolactama Doriflavina
Derivados de oxazol
Estructura de oxazol.svg
Tirosinatiramina Annuloline, halfordinol, texaline, texamine
Derivados de isoxazol
Estructura de isoxazol.png
Ácido iboténicoMuscimol Ácido iboténico, Muscimol
Derivados de tiazol
Estructura de tiazol.svg
1-desoxi-D-xilulosa 5-fosfato (DOXP), tirosina , cisteína Nostociclamida, tioestreptona
Derivados de quinazolina
Quinazoline numerado.svg
Derivados de 3,4-dihidro-4-quinazolona Ácido antranílico o fenilalanina u ornitina Febrifugine
Derivados de 1,4-dihidro-4-quinazolona Glicorina, arborina, glicosminina
Derivados de pirrolidina y piperidina quinazolina Vazicina (peganina)
Derivados de acridina
Acridine.svg
Ácido antranílico Rutacridona, acronicina
Derivados de quinolina
Quinolina numerada.svg
Derivados simples de quinolina Derivados de 2-quinolonas y 4-quinolona Ácido antranílico → 3-carboxiquinolina Cusparine, echinopsine , evocarpine
Terpenoides tricíclicos Flindersine
Derivados de furanoquinolina Dictamnina , fagarina, skimmianina
Quininas Triptófanotriptaminaestrictosidina (con secologanina ) → korinanteal → cinhoninon Quinina , quinidina , cinconina , cinhonidina
Derivados del indol
Indol numerado.svg
Alcaloides de indol no isopreno
Derivados simples de indol Triptófanotriptamina o 5-hidroxitriptófano Serotonina , psilocibina , dimetiltriptamina (DMT), bufotenina
Derivados simples de β-carbolina Harman, harmina , harmalina , eleagnine
Alcaloides de pirroloindol Fisostigmina (eserina), eteramina, fisovenina, eptastigmina
Alcaloides indol semiterpenoides
Alcaloides del cornezuelo del centeno Triptófano → canoclavina → agroclavina → elimoclavina → ácido paspálicoácido lisérgico Ergotamina , ergobasina, ergosina
Alcaloides de indol monoterpenoides
Alcaloides tipo Corynanthe Triptófanotriptaminaestrictosidina (con secologanina ) Ajmalicina, sarpagina, vobasina, ajmalina , yohimbina , reserpina , mitraginina , grupo estricnina y ( estricnina brucina , aquamicina, vomicina )
Alcaloides de tipo iboga Ibogamina , ibogaína , voacangina
Aspidosperma alcaloides de tipo Vincamina , alcaloides de la vinca , vincotina, aspidospermina
Derivados de imidazol
Imidazol structure.svg
Directamente de histidina La histamina , pilocarpina, pilosine, stevensine
Derivados de purina
9H-Purina.svg
Xantosina (formada en la biosíntesis de purina) → 7 metilxantosina → 7-metil xantinateobrominacafeína Cafeína , teobromina , teofilina , saxitoxina
Alcaloides con nitrógeno en la cadena lateral (protoalcaloides)
β- Derivados de feniletilamina
Feniletilamina numerada.svg
Tirosina o fenilalaninadioxifenilalaninadopaminaadrenalina y mescalina tirosinatiramina fenilalanina → 1-fenilpropano-1,2-diona → catinonaefedrina y pseudoefedrina Tiramina , efedrina , pseudoefedrina , mescalina , catinona , catecolaminas ( adrenalina , noradrenalina , dopamina )
Alcaloides de colchicina
Colchicine.svg
Tirosina o fenilalaninadopaminaautumnalinacolchicina Colchicina , colchamina
Muscarina
Muscarine.svg
Ácido glutámicoácido 3-cetoglutámico → muscarina (con ácido pirúvico ) Muscarina , alomuscarina, epimuscarina, epiallomuscarina
Bencilamina
Bencilamina.svg
Fenilalanina con valina , leucina o isoleucina Capsaicina , dihidrocapsaicina , nordihidrocapsaicina, vanililamina
Alcaloides de poliaminas
Derivados de putrescina
Putrescine.svg
ornitinaputrescinaespermidinaespermina Paucina
Derivados de espermidina
Spermidine.svg
Lunarina, codonocarpina
Derivados de espermina
Spermine.svg
Verbascenine, afhelandrine
Alcaloides peptídicos (ciclopéptidos)
Alcaloides peptídicos con un ciclo de 13 miembros Tipo numularina C De diferentes aminoácidos Nummularine C, Nummularine S
Tipo Ziziphine Ziziphine A, sativanine H
Alcaloides peptídicos con un ciclo de 14 miembros Tipo de frangulanina Frangulanina, scutianine J
Tipo Scutianine A Scutianine A
Tipo entero Integerrine, discarine D
Tipo anfibino F Anfibina F, espinanina A
Tipo de amfibina B Anfibina B, lotusina C
Alcaloides peptídicos con un ciclo de 15 miembros Tipo de mucronina A Mucronina A
Pseudoalcaloides ( terpenos y esteroides )
Diterpenos
Isopreno.svg
Tipo de licoctonina Ácido mevalónicopirofosfato de isopentenilopirofosfato de geranilo Aconitina , delfinina
Alcaloides esteroides
Cyclopentenophenanthrene.svg
Colesterol , arginina Solanidina , ciclopamina , batracotoxina

Propiedades

Cabeza de cordero nacido de una oveja que comía hojas de lirio de maíz . La ciclopía es inducida por la ciclopamina presente en la planta.

La mayoría de los alcaloides contienen oxígeno en su estructura molecular; esos compuestos suelen ser cristales incoloros en condiciones ambientales. Los alcaloides libres de oxígeno, como la nicotina o la coniina , son típicamente líquidos volátiles, incoloros y aceitosos. Algunos alcaloides son de color, como berberina (amarillo) y sanguinarina (naranja).

La mayoría de los alcaloides son bases débiles, pero algunos, como la teobromina y la teofilina , son anfóteros . Muchos alcaloides se disuelven mal en agua, pero se disuelven fácilmente en disolventes orgánicos , como éter dietílico , cloroformo o 1,2-dicloroetano . La cafeína , la cocaína , la codeína y la nicotina son ligeramente solubles en agua (con una solubilidad de ≥ 1 g / L), mientras que otras, como la morfina y la yohimbina, son muy poco solubles en agua (0,1 a 1 g / L). Los alcaloides y los ácidos forman sales de diversas concentraciones. Estas sales suelen ser libremente solubles en agua y etanol y poco solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos. Las excepciones incluyen el bromhidrato de escopolamina , que es soluble en disolventes orgánicos, y el sulfato de quinina soluble en agua.

La mayoría de los alcaloides tienen un sabor amargo o son venenosos cuando se ingieren. La producción de alcaloides en plantas parece haber evolucionado en respuesta a la alimentación de animales herbívoros; sin embargo, algunos animales han desarrollado la capacidad de desintoxicar alcaloides. Algunos alcaloides pueden producir defectos de desarrollo en la descendencia de animales que consumen pero no pueden desintoxicar los alcaloides. Un ejemplo es el alcaloide ciclopamina , producido en las hojas del lirio de maíz . Durante la década de 1950, hasta el 25% de los corderos nacidos de ovejas que habían pastado en lirio de maíz tenían graves deformaciones faciales. Estos iban desde mandíbulas deformadas hasta ciclopía (ver imagen). Después de décadas de investigación, en la década de 1980, el compuesto responsable de estas deformidades se identificó como el alcaloide 11-desoxijervina, que luego se renombró como ciclopamina.

Distribución en la naturaleza

Árbol de estricnina . Sus semillas son ricas en estricnina y brucina .

Los alcaloides son generados por varios organismos vivos, especialmente por plantas superiores  ; alrededor del 10 al 25% de ellos contienen alcaloides. Por lo tanto, en el pasado, el término "alcaloide" se asociaba con las plantas.

El contenido de alcaloides en las plantas suele ser de un pequeño porcentaje y no es homogéneo en los tejidos vegetales. Dependiendo del tipo de plantas, la concentración máxima se observa en las hojas (por ejemplo, beleño negro ), frutos o semillas ( árbol de estricnina ), raíz ( Rauvolfia serpentina ) o corteza ( quina ). Además, diferentes tejidos de las mismas plantas pueden contener diferentes alcaloides.

Además de las plantas, los alcaloides se encuentran en ciertos tipos de hongos , como la psilocibina en el hongo del género Psilocybe , y en animales, como la bufotenina en la piel de algunos sapos y varios insectos, marcadamente hormigas. Muchos organismos marinos también contienen alcaloides. Algunas aminas , como la adrenalina y la serotonina , que desempeñan un papel importante en los animales superiores, son similares a los alcaloides en su estructura y biosíntesis y, a veces, se denominan alcaloides.

Extracción

Cristales de piperina extraídos de pimienta negra .

Debido a la diversidad estructural de los alcaloides, no existe un método único para su extracción a partir de materias primas naturales. La mayoría de los métodos aprovechan la propiedad de la mayoría de los alcaloides de ser solubles en disolventes orgánicos pero no en agua, y la tendencia opuesta de sus sales.

La mayoría de las plantas contienen varios alcaloides. Su mezcla se extrae primero y luego se separan los alcaloides individuales. Las plantas se muelen completamente antes de la extracción. La mayoría de los alcaloides están presentes en las plantas crudas en forma de sales de ácidos orgánicos. Los alcaloides extraídos pueden permanecer como sales o transformarse en bases. La extracción de la base se logra procesando la materia prima con soluciones alcalinas y extrayendo las bases alcaloides con disolventes orgánicos, como 1,2-dicloroetano, cloroformo, éter dietílico o benceno. Luego, las impurezas son disueltas por ácidos débiles; esto convierte las bases de alcaloides en sales que se lavan con agua. Si es necesario, se vuelve a alcalinizar una solución acuosa de sales de alcaloides y se trata con un disolvente orgánico. El proceso se repite hasta lograr la pureza deseada.

En la extracción ácida, la materia prima vegetal se procesa con una solución ácida débil ( por ejemplo , ácido acético en agua, etanol o metanol). Luego se agrega una base para convertir los alcaloides en formas básicas que se extraen con solvente orgánico (si la extracción se realizó con alcohol, primero se elimina y el resto se disuelve en agua). La solución se purifica como se describió anteriormente.

Los alcaloides se separan de su mezcla usando su diferente solubilidad en ciertos solventes y diferente reactividad con ciertos reactivos o por destilación .

Se identifican varios alcaloides de insectos , entre los cuales los alcaloides del veneno de las hormigas bravas, conocidos como solenopsinas, han recibido mayor atención por parte de los investigadores. Estos alcaloides de insectos se pueden extraer de manera eficiente mediante la inmersión en solvente de hormigas de fuego vivas o por centrifugación de hormigas vivas seguido de purificación por cromatografía en gel de sílice. El seguimiento y la dosificación de los alcaloides de hormiga solenopsina extraídos se ha descrito como posible basándose en su pico de absorbancia alrededor de 232 nanómetros.

Biosíntesis

Los precursores biológicos de la mayoría de los alcaloides son los aminoácidos , como la ornitina , lisina , fenilalanina , tirosina , triptófano , histidina , ácido aspártico y ácido antranílico . El ácido nicotínico se puede sintetizar a partir de triptófano o ácido aspártico. Las formas de biosíntesis de alcaloides son demasiado numerosas y no pueden clasificarse fácilmente. Sin embargo, hay algunas reacciones típicas involucradas en la biosíntesis de varias clases de alcaloides, incluida la síntesis de bases de Schiff y la reacción de Mannich .

Síntesis de bases de Schiff

Las bases de Schiff se pueden obtener haciendo reaccionar aminas con cetonas o aldehídos. Estas reacciones son un método común para producir enlaces C = N.

Formación de base de Schiff.svg

En la biosíntesis de alcaloides, tales reacciones pueden tener lugar dentro de una molécula, como en la síntesis de piperidina:

Formación de bases de Schiff intramolecular.svg

Reacción de Mannich

Un componente integral de la reacción de Mannich, además de una amina y un compuesto carbonilo , es un carbanión , que desempeña el papel de nucleófilo en la adición nucleófila al ión formado por la reacción de la amina y el carbonilo.

Mannich.png

La reacción de Mannich puede proceder tanto de forma intermolecular como intramolecular:

Reacción de Mannich intramolecular.svg

Alcaloides dímeros

Además de los alcaloides monoméricos descritos anteriormente, también hay alcaloides diméricos , e incluso triméricos y tetraméricos formados tras la condensación de dos, tres y cuatro alcaloides monoméricos. Los alcaloides diméricos generalmente se forman a partir de monómeros del mismo tipo a través de los siguientes mecanismos:

También hay alcaloides diméricos formados a partir de dos monómeros distintos, como los alcaloides vinca vinblastina y vincristina, que se forman a partir del acoplamiento de catarantina y vindolina . El agente quimioterapéutico semisintético más nuevo , vinorelbina, se usa en el tratamiento del cáncer de pulmón de células no pequeñas . Es otro dímero derivado de vindolina y catarantina y se sintetiza a partir de anhidrovinblastina , a partir de leurosina o de los propios monómeros.

Vinorelbina de leurosina y de catharanthine más vindoline.jpg

Papel biológico

Los alcaloides se encuentran entre los metabolitos secundarios más importantes y mejor conocidos , es decir, sustancias biogénicas que no participan directamente en el crecimiento , desarrollo o reproducción normales del organismo. En cambio, generalmente median interacciones ecológicas , lo que puede producir una ventaja selectiva para el organismo al aumentar su capacidad de supervivencia o fecundidad . En algunos casos, su función, si la hay, sigue sin estar clara. Una de las primeras hipótesis de que los alcaloides son los productos finales del metabolismo del nitrógeno en las plantas, como lo son la urea y el ácido úrico en los mamíferos, fue refutada por el hallazgo de que su concentración fluctúa en lugar de aumentar constantemente.

La mayoría de las funciones conocidas de los alcaloides están relacionadas con la protección. Por ejemplo, la aporfina alcaloide liriodenina producida por el tulipán lo protege de los hongos parásitos. Además, la presencia de alcaloides en la planta evita que los insectos y animales cordados la coman. Sin embargo, algunos animales están adaptados a los alcaloides e incluso los utilizan en su propio metabolismo. Sustancias relacionadas con alcaloides como la serotonina , la dopamina y la histamina son importantes neurotransmisores en los animales. También se sabe que los alcaloides regulan el crecimiento de las plantas. Un ejemplo de un organismo que usa alcaloides para protegerse es la Utetheisa ornatrix , más comúnmente conocida como la polilla ornamentada. Los alcaloides de pirrolizidina hacen que estas larvas y polillas adultas sean desagradables para muchos de sus enemigos naturales, como los escarabajos coccinélidos, las crisopas verdes, los hemípteros insectívoros y los murciélagos insectívoros. Otro ejemplo de la utilización de alcaloides ocurre en la polilla de la cicuta venenosa ( Agonopterix alstroemeriana). Esta polilla se alimenta de su planta huésped altamente tóxica y rica en alcaloides, la cicuta venenosa ( Conium maculatum ) durante su etapa larvaria. A. alstroemeriana puede beneficiarse doblemente de la toxicidad de los alcaloides naturales, tanto a través de la desagradabilidad de la especie a los depredadores como a través de la capacidad de A. alstroemeriana para reconocer Conium maculatum como el lugar correcto para la oviposición. Se ha demostrado que un alcaloide del veneno de la hormiga de fuego conocido como solenopsina protege a las reinas de las hormigas de fuego invasoras durante la fundación de nuevos nidos, desempeñando así un papel central en la propagación de esta especie de hormiga plaga en todo el mundo.

Aplicaciones

En medicina

El uso médico de plantas que contienen alcaloides tiene una larga historia y, por lo tanto, cuando se aislaron los primeros alcaloides en el siglo XIX, inmediatamente encontraron aplicación en la práctica clínica. Muchos alcaloides todavía se usan en medicina, generalmente en forma de sales ampliamente utilizadas, incluidas las siguientes:

Alcaloide Acción
Ajmalina antiarrítmico
Emetina agente antiprotozoario ,

Emesis

Alcaloides del cornezuelo del centeno Vasoconstricción , alucinógena , uterotónica
Glaucina Antitusivo
Morfina Analgésico
Nicotina Estimulante , agonista nicotínico del receptor de acetilcolina
Fisostigmina inhibidor de la acetilcolinesterasa
Quinidina Antiarrítmico
Quinina Antipirético , antipalúdico
Reserpina antihipertensivo
Tubocurarina Relajante muscular
Vinblastina , vincristina antitumoral
Vincamine vasodilatador , antihipertensivo
Yohimbina estimulante , afrodisíaco

Muchos fármacos sintéticos y semisintéticos son modificaciones estructurales de los alcaloides, que fueron diseñados para mejorar o cambiar el efecto principal del fármaco y reducir los efectos secundarios no deseados. Por ejemplo, la naloxona , un receptor opioide antagonista , es un derivado de tebaína que está presente en el opio .

En agricultura

Antes del desarrollo de una amplia gama de plaguicidas sintéticos relativamente poco tóxicos , algunos alcaloides, como las sales de nicotina y anabasina , se usaban como insecticidas . Su uso estaba limitado por su alta toxicidad para los humanos.

Usar como drogas psicoactivas

Las preparaciones de plantas que contienen alcaloides y sus extractos, y más tarde alcaloides puros, se han utilizado durante mucho tiempo como sustancias psicoactivas . La cocaína , la cafeína y la catinona son estimulantes del sistema nervioso central . La mescalina y muchos alcaloides indol (como psilocibina , dimetiltriptamina e ibogaína ) tienen un efecto alucinógeno . La morfina y la codeína son potentes analgésicos narcóticos.

Hay alcaloides que no tienen un fuerte efecto psicoactivo por sí mismos, pero son precursores de las drogas psicoactivas semisintéticas. Por ejemplo, la efedrina y la pseudoefedrina se utilizan para producir metcatinona y metanfetamina . La tebaína se usa en la síntesis de muchos analgésicos como la oxicodona .

Ver también

Notas

Referencias

Bibliografía

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