2do lab oratorio de quimica organica iv- alcaloides
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Universidad Nacional
Federico VillarealProfesionales formando profesionales
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICA
ESCUELA QUÍMICA
Laboratorio Nº 2 : Alcaloides
Curso: Química Orgánica IV
Profesor : Q.F Danilo Barreto
Integrantes:
Díaz Vivanco, KeylaPeña Falcón, Hugo Nick Orozco Lavado, MarcosVite García, Eduardo
2010
Laboratorio de Química Orgánica IV Alcaloides
ÍNDICE
Introducción …………………………………………………………………………………………………………………. 2
Objetivos ……………………………………………………………………………………………………………………… 3
Fundamento teórico ………………………………………………………………………………………………….… 4
Alcaloides ………………………………………………………………………………………………………… 4
Clasificación y acción farmacológica …………………………………………………………………. 5
Función de los alcaloides en las plantas ……………………………………………………………. 6
Propiedades fisicoquímicas …………………………………………………………………………….... 6
Química ……………………………………………………………………………………………………………. 9
Propiedades de solubilidad ……………………………………………………………………………... 10
Detección de alcaloides ……………………………………………………………………………………. 10
Métodos de extracción y aislamiento……………………………………………………………….. 12
Procedimiento experimental ………………………………………………………………………………………… 17
Extracción de los alcaloides de la uña de gato …………………………………………………. 17
Extracción de los alcaloides de la cocaína ……..…………………………………………….…… 21
Cromatografía de absorción ………………………………………………………………….…….…… 25
Reconocimiento de alcaloides ………………………………………………………………………... 29
Cuestionario ……………………………………………………………………………………………………………….…36
Conclusiones ………………………………………………………………………………………………………………… 42
Bibliografía …………………………………………………………………………………………………………………… 43
Laboratorio de Química Orgánica IV Alcaloides
INTRODUCCIÓN
A pesar de la gran diversidad de sus estructuras químicas, los alcaloides constituyen un grupo bastante homogéneo desde el punto de vista tecnológico. Se caracterizan por la presencia de nitrógeno básico, teniendo la propiedad de formar sales solubles en el agua con ácidos orgánicos e inorgánicos, mientras que sus bases libres son solubles en los solventes orgánicos. Estar propiedad es la base de los procesos generales de extracción de los alcaloides.
Laboratorio de Química Orgánica IV Alcaloides
OBJETIVOS
Aprender propiedades fisicoquímicas de los alcaloides Comprender las funciones e importancia de ellos Aprender las técnicas de extracción a partir de sus sales o bases y hacer pruebas
cualitativas de cromatografía.
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FUNDAMENTO TEÓRICO
ALCALOIDES
Los alcaloides son moléculas de origen vegetal, aunque existen protoalcaloides de origen animal. Se caracterizan por su estructura molecular compleja a base de átomos de carbón, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. Hay aproximadamente 5000 alcaloides diferentes, y todos son de naturaleza alcalina (tienen un sabor amargo), de ahí su nombre.
Cumplen diversas funciones en las plantas, como defensas naturales contra animales y hongos, y suelen producir efectos fisiológicos en los animales. La mayoría de plantas medicinales, tóxicas y alucinógenas deben sus efectos a la actividad biológica de los alcaloides. Según la dosis, y la duración del tratamiento, sus usos pueden ser desde analgésicos, anestésicos, curativos o psicotrópicos, hasta producir la muerte (empleados como pesticidas, insecticidas o armas criminales), y/o producir adicciones leves o graves. El THC no es un alcaloide, puesto que no contiene nitrógeno.
Generalmente actúan sobre el sistema nervioso central (SNC), si bien algunos afectan al sistema nervioso parasimpático y otras al sistema nervioso simpático.
Tienen en común que precipitan o reaccionan con ciertos reactivos que se denominan "reactivos generales de alcaloides". Una de las características de los alcaloides que es necesario destacar, como principios activos, es su actividad farmacológica a dosis débiles. Así por ejemplo, una disminución de la cantidad de alcaloide en un preparado farmacéutico va a disminuirla acción terapéutica; un ligero exceso va a ocasionar un cuadro de intoxicación.
La actividad biológica de los alcaloides es muy diversa, la más estudiada es la acción estimulante que presentan algunos como la cafeína o la cocaína, si bien también existen alcaloides con efectos depresores del SNC como la morfina.
Los métodos de extracción son muy variados. Normalmente los alcaloides se extraen de la planta con agua si están en forma de sales (solubles) o con ácido clorhídrico diluido si están en forma insoluble. Últimamente está adquiriendo fuerza la purificación por medio de fluidos supercríticos, concretamente con dióxido de carbono.
La presencia de oxigeno en la estructura determina que la sustancia sea un sólido blanco, de sabor amargo y cristalizables. La ausencia de oxigeno en la estructura del alcaloide hace que este sea aceitoso, volátil u odorante.
CLASIFICACIÓNCocaína Alcanfor
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Para clasificar a un compuesto como alcaloide es preciso tomar en cuenta sus propiedades químicas y farmacológicas.
Ejs. de alcaloides bien conocidos son la estricnina, la nicotina, la quinina, la morfina. Algunos autores han propuesto distinguir tres categorías de alcaloides.
Los alcaloides verdaderos. (I) (II) Los protoalcaloides. (III) (IV) Los pseudoalcaloides. (V)
Los alcaloides verdaderos tienen siempre un N. heterocíclico y biogenéticamente derivan de aminoácidos.
ACCIÓN FARMACOLÓGICA
FUNCIÓN ALCALOIDEANALGESICO MORFINAANTIESPASMODICO PAPAVERINAANTIGOTOSO ATROPINAANTIGOTOSO COLCHICINAESTIMULANTE S.N.C. CAFEINAANESTESICO LOCAL COCAINARELAJADOR MUSCULAR
D TUBOCURARINA
ANTIARRITMICO QUINIDINAESTIM. UTERINO CORNEZUELOANTIHIPERTENSIVO RESERPINAANTIMALARICO QUININAANTIAMEBIANO EMETINAANTITUSIVO NOSCAPINA.
Los protoalcaloides son aminas simples con N. extraciclico, provienen del metabolismo de aminoácidos.
Los pseudoalcaloides no provienen de aminoácidos, la mayoría deriva del metabolismo del isopreno.
La acción farmacológica de los alcaloides es sumamente amplia.
FUNCIÓN DE LOS ALCALOIDES EN LAS PLANTAS
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Las funciones de los alcaloides en las plantas no han sido aun precisadas y están sujetas a especulación. Consistirían, entre otras:
a. En servir de reserva para la síntesis de proteínas.b. De materiales de protección contra ataques de insectos u otros animales herbívoros.c. De estimulantes o reguladores de crecimiento o metabolismo interno o de
reproducción.d. De agentes finales de desintoxicación por transformaciones simples de otras
sustancias cuya acumulación puede resultar nociva para la planta.
En algunos casos, se los ha considerado como productos de desecho o finales de metabolismo, idea no compartida, ya que no son productos estáticos en el organismo sino que experimentan transformaciones continuas. Además, es factible suponer que no todos los alcaloides desempeñan funciones similares en las plantas que los contienen y que acostas pueden variar de un caso a otro.
Cabe destacar que aproximadamente el 80% de las plantas no producen alcaloides, por lo que tampoco puede suponerse que este tipo de producto natural sea vital para los organismos naturales.
En resumen, el papel que desempeñan en los vegetales es todavía objeto de especulaciones y teorías en la mayoría de los casos sin confirmación.
PROPIEDADES FISICOQUÍMICASLos alcaloides tienen masas moleculares que varían entre 100 y 900 (coniína C8H17N=127, vincristina C46H56N4O10=824); son casi siempre incoloros a excepción de aquellos altamente conjugados como berberina (amarillo), sanguinarina (rojo), urabaina (verde) y oxoaporfinas que van de amarillo a rojo; son normalmente sólidos a temperatura ambiente, algunas bases no oxigenadas como la coniína, la nicotina y la esparteina que son líquidas; con algunas excepciones como la arecolina que es oxigenada y líquida; los alcaloides base son poco solubles en agua.La mayoría de los alcaloides son insolubles o muy poco solubles en agua, pero se disuelven bien en alcohol, éter, cloroformo u otros solventes orgánicos. Se combinan con ácidos para dar sales, comportándose entonces como bases. Las sales son bastante solubles en agua e insolubles en solventes orgánicos.
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En la diferencia de solubilidades de la base alcaloidea y de sus sales en agua y en solventes orgánicos se basa el método general de extracción.
Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada. Presentan una fluorescencia característica bajo al luz UV o IR, dando lugar a espectros característicos.
Alcaloides no oxigenados
líquidos extraibles por destilación, arrastre de vapor olor fuerte
Alcaloides oxigenados
sólidos cristalizables con punto de fusión definidos incoloros o blancos aunque puede haber coloreados sabor amargo poseen actividad óptica
El carácter básico se debe al par de electrones libres del N. Por su carácter básico son sensibles a la luz y el calor, se estabilizan con ácidos inorgánicos. En la naturaleza se encuentran en forma de sales aunque también libres. En las plantas se consideraba que eran productos obtenidos durante la extracción y poco solubles en los disolventes típicos de extracción por su polaridad. Pueden sufrir isomerización (ácido lisérgico .... isolisérgico), racemización (hiosciamina...atropina). La solución es importante para la extracción, purificación y formulación. Son insolubles en agua, excepto las bases nitrógeno cuaternarias, bases xánticas, colchicina; son solubles en disolventes orgánicos cloroformo > etanol > metanol > acetato de etilo > éter > benceno > n-hexano. En forma de sales son solubles en agua, a excepción de las sales de berberina e insolubles en disolventes orgánicos.
Los alcaloides tienen una serie de reacciones de precipitación en común, son moléculas complejas de alto peso molecular:
taninos reactivos ácidos de alto peso molecular (ácido fosfowolfrámico, ácido fosfomolíbdico,
ácido silicowolfrámico)
Reactivos iodados, formación de complejos con los metales
reactivo de Marne reactivo de Wagner reactivo de Mayer reactivo de Valser reactivo de Dragendorff
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En estas reacciones pueden darse falsos positivos por la presencia de proteínas, cumarinas, alfa benzopironas; así como falsos negativos porque algunos alcaloides forman complejos que no precipitan
Precipitados cristalinos
tricloruro de oro tribromuro de oro cloruro mercúrico tetracloruro de platino ácido pícrico ácido picrolónico
Reacciones de color
Se usan como reactivos:
ácido sulfúrico ácido nítrico ferrocianuro de potasio dicromato potásico permanganato potásico
Hay además reacciones específicas para un grupo determinado de alcaloides; los derivados del tropano (reacción de Vitali-marin); alcaloides derivados del indol (reacción de Van Urk).
Todas estas reacciones pueden usarse para la determinación de alcaloides en los extractos
De acuerdo a su estructura pueden agruparse en distintos grupos químicos.
Bases acíclicas colina, muscarinaAminas aromáticas efedrina, mescalinaAminoalcoholes Veratrina, solaninaBases pirrólicas nicotina, higrinaBases pirídicas coniina, lobelinaDerivados de glioxalina pilocarpinaDerivados del grupo tropano cocaína, atropina,hiosciaminaDerivados indólicos eserina,estricnina,toxiferinasBases quinoleicas QuininaBases isoquinoleicas papaverina,narcotina,
hidrastinaalcaloides fenantrenicos morfina, tebaína,codeínaderivados del ácido lisérgico ergotamina,ergobasinaderivados de la tropolona colchicinaderivados de la aconina aconitinaDerivados de purina cafeína, teobromina
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QUÍMICA
La estructura química de los alcaloides es extremadamente variada. El solo punto común es la presencia de un N, que contiene a la molécula carácter básico más o menos pronunciada.
Este N puede encontrarse bajo la forma de amina primaria, secundaria,terciaria o como compuesto de amonio cuaternario.
Puede ser extraciclico o intraciclico, que es lo más frecuente.Los alcaloides a menudo son sólidos, cristalizables a veces coloreados, la mayoría de las veces dotados de poder rotatorio.
Los alcaloides no oxigenados son volátiles, arrastrables por el vapor de agua (nicotina).Bajo la forma de bases son solubles en los solventes orgánicos no polares (éter etílico, cloroformo, benceno, etc.)
Solubles en los solventes orgánicos polares: Alcohol. Insolubles en agua.
Las propiedades de solubilidad de las sales son diferentes a las que presentan las bases.
Las sales de alcaloides son insolubles en los S.O. no polares y solubles en el agua.
Las sales de alcaloides por acción de los álcalis precipitan el alcaloide al estado de base.
En estas propiedades de solubilidad de la base y de la sal alcaloidea se basa la identificación y valoración de los mismos.
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PROPIEDADES DE SOLUBILIDAD DE LOS ALCALOIDES:
Bases alcaloideas
Generalmente insolubles en agua Solubles en solventes orgánicos poco polares: éter, cloroformo Con los ácidos forman sales. Bases solubles en agua: colchicina, efedrina.
Sales de alcaloides
Solubles en agua Insolubles en solventes orgánicos poco polares Son desalojadas de sus combinaciones por los álcalis. Sales poco solubles en agua: berberina Sales de alcaloides de Rauwolfia son solubles CHCI3
DETECCIÓN DE ALCALOIDES
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Los reactivos mas frecuentes son:
La prueba de Scott o prueba del tiocianato de cobalto : es una prueba química probada para mostrar la presencia de cocaína. El reactivo tiocianato de cobalto puede ser preparado disolviendo 10 g de tiocianato de cobalto(II) en una mezcla de 490 mL de agua destilada y 500 mL de glicerol.
La prueba del tiocianato de cobalto es llevada a cabo colocando aproximadamente 2 a 4 mg de una sustancia objetivo en un tubo de ensayo de vidrio, luego se agregan 5 gotas de reactivo de tiocianato de cobalto. Después de agitar, se agrega 1 a 2 gotas de ácido clorhídrico concentrado (también pueden usarse otros ácidos), y el tubo es agitado nuevamente. Finalmente se agrega 10 gotas de cloroformo (o un solvente similar), y se mezclan los líquidos en un mezclador de vórtice, permitiéndoseles luego reposar y separarse en dos capas. El color final de la fase del cloroformo (orgánica) es registrado.
La adición de reactivo de tiocianato de cobalto a clorhidrato de cocaína resulta en la superficie de las partículas volviéndose de un azul brillante (azul débil para la pasta básica de cocaína). La solución regresa al rosado al agregarse una o dos gotas de ácido clorhídrico y mezclar. La adición de 10 gotas de cloroformo, y el permitir que la solución repose resulta en una fase orgánica azul tanto para el clorhidrato de cocaína y la pasta básica de cocaína.
La difenhidramina y la lidocaína también dan fases orgánicas azules. Estos compuestos son conocidos por dar falsos positivos para la cocaína.
El reactivo de Mayer se emplea para la caracterización no específica de alcaloides. La mayoría de los alcaloides reaccionan dando un precipitado blanco o amarillo claro, amorfo o cristalino.[1] El precipitado (una sal compleja) puede disolverse posteriormente en algún solvente menos polar para su identificación.
Se prepara disolviendo 1,358 g de cloruro mercúrico y 5,000 g de yoduro de potasio por cada 100,0 ml de agua destilada. De acuerdo a la siguiente fórmula, pero con un exceso de KI:[5]
HgCl2 + 4 KI → K2[HgI4] + 2 KCl
]
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METODOS DE EXTRACCIÓN Y AISLAMIENTO
FUNDAMENTO
Puesto que los alcaloides son compuestos de carácter básico, su solubilidad en los diferentes solventes varia en función del pH, es decir según se encuentre en estado de base o de sal:
En forma de base, son solubles en solventes orgánicos no polares como benceno, éter etílico, cloroformo, diclorometano, acetato de etilo....
En forma de sales, son solubles en solventes polares agua, soluciones ácidas e hidroalcohólicas.
El fundamento de la extracción se basa en el carácter básico de los alcaloides y en el hecho de su existencia en las plantas como sales de ácidos orgánicos o como combinaciones solubles de otras sustancias, entre los principales se encuentran: los ácidos tíglico, 3 metil butírico, benzoico, cinámico, hidroxifenil propiónico, trópico y tricarboxílicos, y además con otro tipo de sustancias como taninos y fenoles.
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Los vegetales contienen generalmente cantidades apreciables de materia grasa que impide el buen desarrollo en los procesos extractivos, produciendo emulsiones, por lo tanto, es útil proceder a una delipidación o desengrase de la planta seca y molida con solventes como hexano o éter de petróleo; es excepcional, pero puede ocurrir que se extraiga en estos solventes y en medio neutro alcaloides.
EXTRACCIÓN
Preparación del material vegetal
El material vegetal (raíces, hojas, semillas, corteza o flores) seleccionados con base a los resultados de las reacciones de precipitación, es secado en estufa a una temperatura menor de 50ºC, pulverizado, para luego ser desengrasado en soxhlet con un solvente orgánico apolar.
Extracción de Alcaloides
Para la extracción existen dos métodos generales: La extracción en medio alcalino (por un solvente orgánico) y la extracción en medio ácido (con agua, alcohol o solución hidroalcohólica).
Extracción por un solvente orgánico en medio alcalino
La droga pulverizada y desengrasada se mezcla con una solución alcalina que desplaza los alcaloides de sus combinaciones salinas (aproximadamente 1 Kg de droga con ul litro de solución de hidróxido de amonio al 5% durante aproximadamente 4 horas); las bases liberadas son en seguida solubilizadas en un solvente orgánico de polaridad media.
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b) El solvente orgánico conteniendo los alcaloides bases es separado y concentrado a presión reducida, luego se agita con una solución acuosa ácida, donde los alcaloides se solubilizan en su forma de sales, mientras que otras sustancias que se encuentren en el extracto como pigmentos, esteroles y otras impurezas restan en la fase orgánica.
c) Las soluciones acuosas de las sales de alcaloide son nuevamente alcalinizadas y extraídas con un solvente orgánico no miscible; el solvente orgánico es deshidratado sobre una sal anhidra, filtrado y concentrado a presión reducida, el residuo que queda son los alcaloides totales (AT).
Extracción de alcaloides en medio ácido:
Hay que recordar que en su estado natural, los alcaloides se encuentran en forma de sales solubles en soluciones acuosas o hidroalcohólicas.
La droga seca, pulverizada y desengrasada es extraída con agua acidulada o con alcohol o solución hidroalcohólica acidulada, tendremos extractos de alcaloides en forma de sales. En estos casos los extractos pueden ser tratados de diferentes formas:
• Alcalinización y extracción de los alcaloides base con un solvente orgánico no miscible.
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• Fijación de los alcaloides sobre resinas intercambiadoras de iones para luego separarlas por elución con ácidos fuertes.
• Precipitación de los alcaloides en forma de yodomercuriatos con el reactivo de Mayer concentrado; el complejo formado es recuperado por filtración o centrifugación, luego se redisuelve en una mezcla de agua-alcohol-acetona y se separan los alcaloides haciéndolos pasar sobre resinas intercambiadoras de iones. (Esta técnica es particularmente útil para alcaloides amonio cuaternarios).
Fuera de estos métodos generales de extracción existen algunos particulares dependiendo del tipo de alcaloide, la extracción de los alcaloides del opio (ver figura).
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La basicidad de los alcaloides es muy variable y en algunos casos es estrechamente relacionada con el par de electrones libres del nitrógeno: los grupos electro atrayentes adyacentes o vecinos al nitrógeno disminuyen la basicidad, es el caso de del carbonilo de las amidas como la colchicina, la piperina, y de las oxoaporfinas, esto hace que sean compuestos prácticamente neutros ; esto ocurre también cuando en la molécula, el tamaño de la parte hidrocarbonada es muy grande con relación a la nitrogenada (algunos alcaloides esteroidales y bisaporfinas), se puede extraer en medio neutro con solventes apolares (en el desengrase).
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PARTE EXPERIMENTAL
Extracción de alcaloides
1. Extracción de la Uña de gato
El método a usarse es una extracción continua con solventes orgánicos, para ello se puede usar una pera de decantación, se puede considerar como una extracción acido base.Generalmente se parte del material vegetal previamente deshidrato (en estufa y corriente de aire a 40 -45oC) y finalmente pulverizado. Este polvillo vegetal se extrae con fracciones de solvente elegido, o bien con extracción continua con SOXHLET.
El tipo de compuesto orgánico extraído, variara con la polaridad del solvente elegido.
Normalmente, para un estudio sistemático, se elige como primer solvente de extracción uno poco polar (ej. Éter de petróleo). Luego de la extracción, el residuo solido se separa del solvente, y se somete al solido a u nueva extracción, con otro solvente mas polar extrayendo esta vez los compuestos mas polares presentes en el material vegetal.
Esquema general de una extracción vegetal
Si se hiciera sobre el polvillo vegetal original un extracto inicial con metanol, muchos de los compuestos no polares serán extraídos, por efectos de co-disolucion.
La presencia de cada uno de estos grupos de compuestos se puede detectar porreacciones de caracterización especificas (muchas veces empíricas, de estequiometria y mecanismos desconocidos).También es posible aislar estos grupos de compuestos, a través de nuevas secuencias de “llevado a seco-extracción”, ya sea con distintos solventes, o con extracción acido-base.
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Procedimiento
De unas cápsulas de uña de gato se extrajo y se pesó 1,1361g, el cual se pone en un matraz pequeño.
Se preparó el solvente alcohol – ácido con:
100mL de H2O 100mL de etanol 2,5mL de Cl. 1%
Se añade al matraz el solvente suficiente para proceder a realizar la extracción, movemos fuertemente y dejamos reposar unos minutos.
Cápsulas de uña de gatoLlevamos el contenido a
un matraz
En solvente ácido para realizar la extracción.
Hay que recordar que en su estado natural, los alcaloides se encuentran en forma de sales solubles en soluciones acuosas o hidroalcohólicas. Aquí la extracción es por medio ácido (con agua, alcohol o solución hidroalcohólica). La droga seca, pulverizada y desengrasada es extraída con agua acidulada o con alcohol o solución hidroalcohólica acidulada, tendremos extractos de alcaloides en forma de sales, el cual luego será alcalinizado (se regenera el alcaloide) y posteriormente la extracción del alcaloide en forma de base con un solvente orgánico no miscible.
Alcalinizando con Na2CO3
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Procedemos a decantar cuidadosamente el extracto y lo ponemos en un vial, esta es la 1era
extracción.
Añadimos mas solvente y después de 30 minutos repetimos el proceso haciendo una 2da extracción.
De esta forma hemos hecho una extracción ácida en la cual hemos aislado el alcaloide de la uña de gato. La sal de alcaloide es soluble en agua, luego al añadir el solvente alcohol- ácido, esta se solubiliza la cual es extraída con el alcaloide.
Guardamos nuestra muestra
A la muestra a la cual hicimos extracción ácida le añadimos poco a poco Na2CO3 hasta ver un cambio de color, en este caso se aclaró. Aquí lo que hemos hecho es regenerar el alcaloide el cual ahora es soluble en solventes orgánicos poco polares como el cloroformo (ccl3) o éter.
1 era extracción
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El contenido lo vaciamos en una pera de decantación y le añadimos 10 mL de cloroformo (arrastra al alcaloide) , agitamos hasta liberar el gas que esta Rx desprende. Se decanta (aquí ya tenemos el alcaloide en su forma impura) y se recibe en sulfato de sodio anhidro para extraer el agua.
Luego en un embudo filtramos por gravedad y recibimos la muestra en una placa petri.
Se deja secar (concentrar) para luego hacer el análisis cromatográfico.
2. Extracción de la cocaína
Se pesaron 10g de hoja de coca previamente trituradas y seleccionadas
Agitando la pera Añadiendo sulfato de sodio anhidro
Como ya mencionamos, la extracción de tal sustancia depende de que solvente orgánico usemos; en este caso por ser las bases de los alcaloides solubles en
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Se humedece con Na2CO3 al 10% por 30 min. Este procedimiento se hace con el objetivo de pasar la sal de alcaloide a su forma básica.
Se lleva el contenido a una placa petri y se deja secar con vapor de agua. Debe estar seco porque el agua interfiere en la extracción con solvente orgánica.
Llevamos las hojas secas a un balón y le agregamos bencina (solvente orgánico poco polar) hasta por encima del nivel y dejamos macerando unos días.
Hojas de coca
Secando las hojas con vapor de agua
Como ya mencionamos, la extracción de tal sustancia depende de que solvente orgánico usemos; en este caso por ser las bases de los alcaloides solubles en
Esta es una extracción básica, la droga pulverizada y desengrasada se mezcla con una solución alcalina que desplaza los alcaloides de sus combinaciones salinas ,las bases liberadas son en seguida
Filtramos el líquido
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Se
lleva a una pera de decantación y le agregamos 40 mL de Cl. 3M. Agitamos y observamos la separación de fases. Decantamos la parte inferior la cual contiene el alcaloide; agitamos otra vez, y luego decantamos; se repite esta operación 3 veces.
Se dejó macerando con bencina
Obtenemos el extracto de alcaloide
Esta es una extracción básica, la droga pulverizada y desengrasada se mezcla con una solución alcalina que desplaza los alcaloides de sus combinaciones salinas ,las bases liberadas son en seguida
Alcaloide en su forma de base
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Como la muestra decantada esta efervescente, rompemos esa emulsión añadiendo Na2CO3
hasta que deje de ofrecer, esto se debe a la muestra esta muy ácida. Con esto hemos regenerado el alcaloide.
Esto logra romper la emulsión se separa y se decanta la parte orgánica que contiene al alcaloide con solvente bencina, (que es bastante volátil y se evapora fácilmente al dejarlo en el ambiente.)
Si se trabajase con un solvente de un poco más polar como cloroformo o diclorometano en exceso no se formarían emulsiones y se facilitaría el trabajo, pero este solvente es más caro y escaso en el laboratorio.
Prueba de identificación del alcaloide
Del producto decantado extraemos 1mL en un tubo de ensayo, añadimos 6 gotas de reactivo de Dragendorff dándonos positiva la prueba de reconocimiento del alcaloide: precipitado naranja
Una vez rota la emulsión ahora extraemos finalmente el alcaloide añadiendo 30 mL de bencina ,un disolvente orgánico el cual arrastra nuestro alcaloide. Agitamos, dejamos en reposo y decantamos nuestro producto final.
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Como se encuentra turbio, añadimos sulfato de sodio anhidro y filtramos en una placa petri la cual se deja secar a ambiente (concentrar) para su posterior análisis cromatográfico.
Cromatografía de absorción
Añadiendo Na2CO3 para romper la emulsión
Se utiliza comúnmente para seguir el desarrollo de una reacción (aparición de productos y desaparición de reactivos), para analizar el número aproximado de componentes de una muestra.
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El proceso de cromatografía de adsorción se basa en la separación de un soluto entre una fase solida de adsorbente y una fase móvil.
El fenómeno de adsorción ocurre en la superficie del granulo de fase fija, y se fundamenta en la atracción entre el soluto y el adsorbente por formación de uniones dipolo y formación de puentes hidrogeno.
La muestra experimenta múltiples adsorciones y desorciones, el soluto es adsorbido en la superficie del adsorbente y luego desorbido por el solvente de fase móvil, con lo cual se separan sus componentes . La separación sucede por las diferencias en las afinidades de cada especie individual con respecto a la fase estacionaria. La solubilidad relativa de las especies en la fase móvil también resulta ser preponderante.
Si se trata de una mezcla de solutos, el más fuertemente atraído por el adsorbente, será el más difícil de eluir y será el que “corre” o se desplaza menos
Los requisitos son un absorbente, placas, un dispositivo que mantenga las placas durante la extensión, otro para aplicar la capa de absorbente, y una cámara en la que se desarrollen las placas cubiertas.
La fase móvil es líquida y la fase estacionaria consiste en un sólido. La fase estacionaria será un componente polar y el eluyente será por lo general menos polar que la fase estacionaria, de forma que los componentes que se desplacen con mayor velocidad serán los menos polares.
Polaridad de los compuestos orgánicos en orden creciente:
Hidrocarburos < olefinas < flúor < cloro < nitro < aldehído
aldehído < ester < alcohol < cetonas < aminas < ácidos < amidas
PROCEDIMIENTO
Se preparó la fase móvil
4,5 mL de clorformo
0,5 mL de alcohol
6,8
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Con un capilar al fuego hicimos una “micropipeta”, para hacer el sembrado en nuestra placa de silicagel.
Concentramos nuestras antes de sembrar en silicagel, evaporando solvente al ambiente. Utilizamos una placa de silicagel para multiples muestras, siendo en este caso la siembra en un solo punto por cada una de ellas,por ahorro de material.
Un vaso de precipitado fue usado como cuba cromatográfica,al cual se le añadio la fase móvil y se puso la placa de silicagel con las muestras sembradas, hasta q el eluyente suba hasta una altura determinada. luego de lo cual la placa sera vista en la luz Uv , y las partes no obsevables serán reveladas con un poco de spray de reactivo de dragendorff.
Placa cromatográfica expuesta a los rayos UV
Sembrando la muestra en la placa cromatográfica.
Cuba cromatográfica con la fase móvil, cromatografía de adsorción
En un tubo con una pizca de PBC se le adiciona 1 dedo de agua, 2 gotas de ác.acético glaciar para disolver y unas gotas de reactivo de Dragendorff, dando positivo a la prueba, se obtuvo un precipitado naranja.
REACTIVO DE DRAGENDORFF (pp=
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Se observa que en C1 no corrió la fase móvil debido a que la sustancia se encontraba en su forma iónica.
Las alturas de las 2 siembras de uña de gato resultaron semejantes lógicamente ya que es la misma sustancia.
RECONOCIMIENTO DE ALCALOIDES
Primero se hizo una prueba de solubilidades entre la PBC y el clorhidrato de cocaína, siendo soluble el clorhidrato en agua por ser esta una sal.
Se hicieron las sgts. pruebas de reconocimiento:
PRUEBA CON PBC
C. de adsorción revelada con reactivo de dragendorff.
+ + KI Subnitrito de bismuto
+ + KNO3 pp. anaranjado
tetrayodo bismutado de potasio(reactivo de dragendorff)
Nitrato de potasio
En un tubo con una pizca de PBC se le adiciona 1 dedo de agua, 2 gotas de ác.acetico glaciar para disolver y unas gotas de reactivo de Mayer, dando positivo a la prueba, se obtuvo un precipitado crema.
REACTIVO DE MAYER
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Reacción
I
+ HgCl2 + KI Cloruro mercúrico Ioduro de potasio
+ [HgI4]K2 + KCl pp. blanco amarillento tetrayodo mercuriato de potasio
(reactivo de mayer)Cloruro de potasio
En un tubo con una pizca de PBC se le adiciona 1 dedo de agua, 2 gotas de ác.acetico glaciar para disolver y unas gotas de tiocianato de cobalto, dando positivo a la prueba, se obtuvo una coloración azul.
PRUEBA DE SCOTT O PRUEBA DEL TIOCIANATO DE COBALTO
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Reacción
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PRUEBA CON PROCAINA
Prueba de Dragendorff
En un tubo se añadió una pizca de procaína, un dedo de agua, 2 gotas de ácido acético glaciar y unas gotas de reactivo de Dragendorff. Se obtuvo un precipitado naranja.
La adición de reactivo de tiocianato de cobalto a clorhidrato de cocaína resulta en la superficie de las partículas volviéndose de un azul brillante (azul débil para la pasta básica de cocaína). La solución regresa al rosado al agregarse una o dos gotas de ácido clorhídrico y mezclar.
+ + KI Subnitrito de bismuto Ioduro de potasio
+ + KNO3 pp. anaranjado
tetrayodo bismutado de potasio(reactivo de dragendorff)
Nitrato de potasio
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Reacción
Prueba de Mayer
En un tubo se añadió una pizca de procaína, un dedo de agua, 2 gotas de ácido acético glaciar y unas gotas de reactivo de Mayer. Se obtuvo un precipitado blanco.
+ HgCl2 + KI Cloruro mercúrico Ioduro de potasio
+ [HgI4]K2 + KCl pp. blanco amarillento tetrayodo mercuriato de potasio
(reactivo de mayer)Cloruro de potasio
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PRUEBA CON BRUCINA
Prueba de Mayer
+ HgCl2 + KI Cloruro mercúrico Ioduro de potasio
+ [HgI4]K2 + KCl pp. blanco amarillento tetrayodo mercuriato de potasio
(reactivo de mayer)Cloruro de potasio
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En otro tubo se añadió una pizca de brucina, un dedo de agua, 2 gotas de ácido acético glaciar y unas gotas de reactivo de Mayer. Se obtuvo un precipitado amarillo.
Reacción
Prueba de Dragendorff
En un tubo se añadió una pizca de brucina, un dedo de agua, 2 gotas de ácido acético glaciar y unas gotas de reactivo de Dragendorff. Se obtuvo un precipitado naranja.
El ácido acético glaciar tubo la función de hacer soluble el alcaloide,
+ + KI Subnitrito de bismuto Ioduro de potasio
+ + KNO3 pp. anaranjado
tetrayodo bismutado de potasio(reactivo de dragendorff)
Nitrato de potasio
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Reacción
CUESTIONARIO
El ácido acético glaciar tubo la función de hacer soluble el alcaloide,
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1. Describa una técnica de extracción de un alcaloide específico.
Extracción de la cocaína:
Las hojas de coca se someten a ciertas operaciones con el objeto de obtener la cocaína en bruto; las hojas pulverizadas se humedecen con solución de carbonato sódico y se tratan con aceite mineral (petróleo). Las bases que se han disuelto de este se separan del mismo con agua que contenga acido sulfúrico, y la solución sulfúrica se precipita después con carbonato sódico. La cocaína en bruto obtenida de este modo, que además de cocaína contiene la mayor parte de las bases restantes, se aprovecha en Europa sobre todo en Alemania para obtener cocaína pura y las sales de este alcaloide, particularmente el clorhidrato. La cocaína libre se obtiene pura del clorhidrato en solución acuosa descomponiéndolo mediante el amoniaco, lejía de sosa o el carbonato sódico.
Diagrama para la extracción de Cocaína a partir de la hoja de Coca
2. Describa la biosíntesis de un alcaloide específico
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BIOSÍNTESIS DE LA SEROTONINA
En el cuerpo, la serotonina es sintetizada desde el aminoácido triptófano en una vía metabólica corta que involucra dos enzimas: triptófano hidroxilasa (TPH) y una L-aminoácido aromático descarboxilasa (DDC). La reacción mediada por TPH es una etapa limitante en la vía. La TPH ha sido vista en dos formas existentes en la naturaleza: TPH1, encontrada en varios tejidos, y la TPH2, que es una isoforma cerebro-específica. Hay evidencia de polimorfismos genéticos en ambos tipos influenciando susceptibilidad a la ansiedad y la depresión. También hay evidencia de cómo las hormonas ováricas pueden afectar la expresión de la TPH en varias especies, sugiriendo un posible mecanismo para la "depresión post-parto" y el síndrome de estrés premenstrual.
La serotonina ingerida por vía oral no pasa dentro de las vías serotoninérgicas del sistema nervioso central porque ésta no cruza la barrera hematoencefálica. Sin embargo, el triptófano y sus metabolitos 5-Hidroxitriptófano (5-HTP), con los cuales la serotonina es sintetizada, pueden y cruzan la barrera hematoencefálica. Estos agentes están disponibles como suplementos dietarios y pueden ser agentes serotoninérgicos efectivos. Un producto del clivaje es el Ácido 5-hidroxindolacético (5 HIAA), el cual es excretado en la orina. Algunas veces, la Serotonina y el 5 HIAA son producidos en cantidades excesivas por ciertos tumores o cánceres, y los niveles de tales sustancias puede ser medida en orina para verificar la presencia de dichas patologías.
Serotonina
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Vía para la Biosíntesis de Serotonina a partir del Triptófano
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3. Escriba las propiedades físicas, químicas y biológicas de 3 alcaloides específicos.
La Serotonina (5-hidroxitriptamina, o 5-HT), es una monoamina neurotransmisora sintetizada en las neuronas serotoninérgicas en el Sistema Nervioso Central (SNC) y las células enterocromafines (células de Kulchitsky) en el tracto gastrointestinal de los animales, del ser humano. La serotonina también se encuentra en varias setas y plantas, incluyendo frutas y vegetales.
En el sistema nervioso central, se cree que la serotonina representa un papel importante como neurotransmisor, en la inhibición del enfado, la inhibición de la agresión, la temperatura corporal, el humor, el sueño, el vómito, la sexualidad, y el apetito. Estas inhibiciones están relacionadas directamente con síntomas de depresión. Particularmente, los antidepresivos se ocupan de modificar los niveles de serotonina en el individuo.
Además de esto, la serotonina es también un mediador periférico de la señal. Por ejemplo, la serotonina es encontrada extensivamente en el tracto gastrointestinal (cerca del 90%), y el principal almacén son las plaquetas en la circulación sanguínea.
Neurotransmisión
Como todos los neurotransmisores, los efectos de la 5-HT en el humor y el estado mental humanos, y su papel en la conciencia, son muy difíciles de determinar.
Entre las principales funciones de la serotonina esta la de regular el apetito mediante la saciedad, equilibrar el deseo sexual, controlar la temperatura corporal, la actividad motora y las funciones perceptivas y cognitivas.
La serotonina interviene en otros conocidos neurotransmisores como la dopamina y la noradrenalina, que están relacionados con la angustia, ansiedad, miedo, agresividad,así como los problemas alimenticios.
La serotonina también es necesaria para elaborar la melatonina, una proteína que es fabricada en el cerebro en la glándula pineal, y es la encargada de la regulación del sueño.
La serotonina aumenta al atardecer por lo que induce al sueño y permanece elevada hasta el amanecer cuando comienza a descender.
Otra función importante de este neurotransmisor, es actuar como el reloj interno de nuestro cuerpo, lo que a su vez determina nuestros ciclos de sueño y vigilia.
El reloj interno es el encargado de coordinar varias funciones biológicas como la temperatura corporal, la hormona del estrés, cortisol, y los ciclos del sueño. La correcta coordinación de estos cuatro elementos hace que podamos dormir profundamente y despertar descansados.
5 - hidroxitriptamina
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Los hombres producen hasta un 50% más de serotonina que las mujeres, por lo tanto, estas son más sensibles a los cambios en los niveles de serotonina.
El Indol (2,3-Benzopirrol, cetol, 1-benzazol) es un compuesto orgánico heterocíclico, con estructura bicíclica que consiste en un anillo de seis miembros (benceno) unido a otro de cinco miembros (pirrol). La participación de un par aislado de electrones de nitrógeno en el anillo aromático refiere a que el indol no es una base y no representa una amina simple.
Es sólido a temperatura ambiente, y puede producirse mediante bacterias como producto de la degradación del aminoácido triptófano. Esto ocurre en forma natural en las heces humanas, presentando el indol un intenso olor fecal. Sin embargo, a muy bajas concentraciones, su aroma es floral[] y constituye varias esencias florales y perfumes. También está presente en el alquitrán de hulla.
La estructura del indol puede hallarse en muchos compuestos orgánicos, como el triptófano y las proteínas que lo contienen, en los alcaloides y los pigmentos.
El indol sufre sustitución electrófila, principalmente en la posición 3. Los indoles substituidos son elementos estructurales de alcaloides de la triptamina derivados del triptófano como los neurotransmisores serotonina y dopamina.
Otros compuestos del indol incluyen las hormonas de los vegetales denominadas auxinas, un medicamento antiinflamatorio como la indometacina y el betabloqueante pindolol.
El nombre indol es un acrónimo compuesto por las palabras índigo y óleo.
Química[]
La química del indol se inició con el estudio de la tintura de índigo, convertida primero en isatina y luego en oxindol. Luego, en 1866 Adolf von Baeyer redujo oxidol a indol usando polvo de zinc. En 1869 propuso la fórmula para el indol aceptada hasta la actualidad.
Algunos derivados del indol fueron usados como tinturas hasta fines del siglo XIX. En la década de 1930, el interés por el indol se intensificó cuando se conoció que el núcleo indol está presente en muchos alcaloides , como así mismo en el triptófano y las auxinas, y se mantiene todavía como tema de investigación activa.[
Indol
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La escopolamina (Ácido (-)-(S)-3-Hidroxi-2-fenil-propiónico ester de (1R,2R,4S,7S,9S)-9-metil-3-oxa-9-aza-triciclo[3.3.1.02,4]non-7-ilo) , también conocida como burundanga, es un alcaloide tropánico que se encuentra como metabolito secundario de plantas en la familia de las solanáceas como el beleño blanco (Hyoscyamus albus), la burladora o borrachero (Datura stramonium y otras especies), la mandrágora (Mandragora autumnalis), la escopolia (Scopolia carniolica), la brugmansia (Brugmansia candida) y otras plantas de los mismos géneros. Es una sustancia afín a la atropina que se encuentra en la belladona (Atropa belladonna). La escopolamina es una droga altamente tóxica y debe ser usada en dosis minúsculas, como por ejemplo, en el tratamiento de la cinetosis (mareos vehiculares), se usan dosis trasdérmicas que no superan los 330 µg cada día. Una sobredosis por escopolamina puede causar delirio, y otras psicosis, parálisis, estupor y la muerte.
Química
En la literatura científica, a la escopolamina se la conoce también como hioscina, que proviene del nombre científico de la hierba loca, Hyoscyamus niger. Su fórmula química es C17H21NO4 y difiere de la atropina sólo en que tiene un puente de oxígeno entre los átomos de carbono 6 y 7 lo cual, le permite penetrar la barrera hematoencefálica más fácilmente y causar alteración del sistema nervioso central.
Efecto
La escopolamina actúa como depresor de las terminaciones nerviosas y del cerebro. Es antagonista competitivo de las sustancias que estimulan el sistema nervioso parasimpático, a nivel de sistema nervioso central y periférico, produciendo un efecto anticolinérgico, que bloquea en forma competitiva e inespecífica los receptores muscarínicos localizados en el sistema nervioso central, corazón, intestino y otros tejidos, específicamente los receptores tipo M1. Es así como induce la dilatación de las pupilas, la contracción de los vasos sanguíneos, la reducción de las secreciones salival y estomacal y otros fenómenos resultado de la inhibición del parasimpático.
En dosis altas, de más de 10 mg en niños o más de 100 mg en adultos, puede causar convulsiones, depresión severa, arritmias cardíacas (taquicardia severa, fibrilación, etc), insuficiencia respiratoria, colapso vascular y hasta la muerte.
Escopolamina
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CONCLUSIONES
En escala de laboratorio el aislamiento de los alcaloides de cualquier planta que los contenga, tiene como principio la separación de bases débiles, medianas y fuertes, debido a la acción de solventes de creciente polaridad y variaciones de pH. Las fracciones obtenidas son cromatografiadas en columnas de silica gel o en cromatoplacas preparativas. Los alcaloides aislados son purificados por recristalización en solventes.Aunque este proceso es de gran utilidad y eficiencia en un laboratorio de fotoquímica, no es adecuado a escalas industriales por ser demorado, por emplear grandes cantidades de solvente y por necesitar cromatografía en columnas de silica gel, que es un material de alto costo.
En los vegetales los alcaloides proceden del metabolismo secundario y se originan a partir de aminoácidos terpenos y acetogeninas.
Los principales productores de alcaloides son generalmente los vegetales, encontrándose en mayor cantidad en las gimnospermas especialmente en las dicotiledóneas. Localizándose 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.
Las propiedades de los alcaloides es bastante variable esta depende de la presencia de oxigeno (sólidos cristalizables) o ausencia de la misma (líquidos), su solubilidad esta 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.
La identificación de los alcaloides se determina mediante reacciones de precipitación (dragendorff,Wagner,hager), coloración (Scott) y cristalización.
Cuando se ha consumido cocaína esta bloquea el correcto funcionamiento de la sinapsis (transferencia del impulso nervioso entre las neuronas denditras –axón), esto se debe porque bloquea el proceso de reciclaje de la dopamina, haciendo que esta se acumule el cerebro, causando alucinaciones.
En el sistema nervioso central la serotonina representa un papel importante como neurotransmisor, en la inhibición enfado, agresión, temperatura corporal, el humor, el sueño, el vómito, la sexualidad, y el apetito, están relacionadas directamente con síntomas de depresión. Los antidepresivos se basan en este principio modificando los niveles de serotonina en el individuo.
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BIBLIOGRAFÍA
Análisis ultravioleta – Visible – Villegas Cáceres- pág 33-34
Fotoquímica Orgánica – Deanna Marceno y Masahisa Hasegawa – págs 382-390
http://www.botanical-online.com/plantasvenenosas.htm
http://washentela.iespana.es/COCAINA.htm
http://www.elergonomista.com/fitoterapia/alcaloidesextraccion.htm