EXTRACCIÓN DE ALCALOIDES

Ing. J.Salazar D.Magister en Química

DATOS HISTORICOS

Su química se desarrolla desde hace dos siglos:

F.W. Sertürneer (1805) aísla la morfina.

Pelletier y Caventou (1817) aislaron la estricnina

Gomes (1820) extrae el principio activo de la cinchona

Robiquet (1817) aísla la narcotina, en 1832 la codeína.

Runge(1820) ) descubre la cafeína

Mein (1831) descubre la atropina

ALCALOIDES

Plantas con alcaloides han sido usadas como medicamentos, alimentos y venenos desde épocas antiguas.

Los primeros alcaloides fueron aislados a inicios del siglo XIX.

Determinación del primer alcaloide (CONIINA) y su estructura química en 1870, se sintetizó en 1886.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS ALCALOIDES

Compuestos orgánicos, formados a partir de aminoácidos.Tienen origen vegetalSustancias nitrogenadasCarácter básicoContienen nitrógeno heterocíclicoEstructura complejaSon TóxicosActividad fisiológica incluso a dosis muy bajasPrecipitan con ciertos reactivos.

Estructura de un alcaloide

Se caracterizan por presencia de nitrógeno básico, forma sales solubles en agua con ácidos orgánicos é inorgánicos.

Sus bases libres son solubles en solventes orgánicos.

Alcaloide Coniina

NCH2-CH2-CH3

H

Ephedra sp Efedrina

Atropa belladona Atropina

1.- De acuerdo a la especie que los contiene

No existe una sistematización. Tienen terminación en “-ina”.

Son denominados siguiendo alguno de los criterios:

NOMENCLATURA

Claviceps Purpurea

Genero:Genero: Papaver PapaverPapaver somniferumPapaver somniferum

2.- De acuerdo al nombre vulgar de la especie que produce.

N.V: Ergot de cornezuelo de centeno

3.- De acuerdo al género a partir del cual se ha obtenido

Papaverina

O

O

CH3

CH3N

CH2

O

OCH3 CH3

ergotamina

4.- De acuerdo a la actividad farmacológica.

Morfina Morfeo (Dios griego del sueño)

5.- Raramente algún investigador

Actividad farmacológica:

Emética

Nicotina

NCH3

N

Emetina

NH

N

CH3O

CH3O

OCH3

OCH3

CH3

Jean Nicot (embajador Francés que envió semillas de la planta del tabaco a Francia)

Monocotiledóneas

Angiospermas

Dicotiledóneas

VEGETALES

Inferiores Claviceps purpurea (alcaloides del cornezuelo de centeno)

Gimnospermas: Ephedra sp. (alcaloide efedrina)

Superiores

Fam. Amarillidáceas

Fam. Liliáceas

Fam. Solanaceas

Fam. Papaveráceas

Fam. Rubiáceas

Fam. Apocináceasy otras

Amaryllis belladonna

Veratrum album  

Papaver Papaver somniferumsomniferum

Cinchona pubescens

Catharanthus roseus

DISTRIBUCION DE ALCALOIDES EN ESPECIES VEGETALES

Atropa belladona

LOCALIZACION ORGANOGRAFICA

SEMILLAS

HOJAS

SEMILLAS DE CACAO

tabaco coca

Alcaloide: Teobromina Acción: Estimulante

Alcaloide: Nicotina Acción: estimulante

Alcaloide: Cocaína Acción: Anestésico local.

LATEX

SUMIDADES

RIZOMAS

LOCALIZACION ORGANOGRAFICA

Látex de opio

Efedras

hidrastis

Alcaloide: Efedrina

Acción: estimulante, broncodilatador.

Alcaloide: Morfina Acción: analgésica

Alcaloide: Hidrastina

Acción: vasoconstrictor.

CORTEZAS

LOCALIZACION ORGANOGRAFICA

RAIZ

FRUTOS

Corteza de quina

Raíz de ipecacauana

Fruto de cicuta

Alcaloide: Coniina Acción: venenoso

Alcaloide: Quinina Acción: antimalarica

Alcaloide: Emitina Acción: emetica

Clasificación y estructuras

Por la complejidad de sus estructuras, su clasificación se realiza por semejanza con estructuras moleculares mas simples. Así hay:

alcaloides Indólicos. alcaloides quinolínicos. alcaloides isoquinolínicos, derivados del tropano, etc.

Reserpina(Antihipertensivo)

NN

CH3COO

OMe

OCO

MeO

H OMe

OMe

OMe

Alcaloide Indólico

Alcaloide Quinolínico

Quinidina(Antiarrítmico)

N

OHN

MeO

Alcaloide IsoQuinolínico

Papaverina (relajante muscular)

N

OMe

OMe

MeO

MeO

Alcaloides derivados del Tropano

Atropina (Antiespasmódico, Broncodilatador)

N

OCOCH

H

CH3

CH2OH

Extracción Industrial (1-2)

El extracto bruto contiene:los alcaloides,

además impurezas:ceras y grasas vegetales,

resinas, colorantes, taninos y sales de ácidos orgánicos.

Extracción Industrial (2-2)

Para purificar el extracto bruto, se usa solventes inmiscibles y variaciones de pH, separando la fracción alcaloide bruta ó “base libre”.

Para aislar el alcaloide de su base libre se hace por cristalizaciones sucesivas.

FORMAS DE EXTRACCIÓN

A escala industrial se extrae por medio de 4 procesos:

1. Con solventes no miscibles con el agua(solventes orgánicos).

2. Con solventes miscibles con el agua3. Con agua acidulada4. Con soluciones de sales de reacción

ácida.

1. CON SOLVENTES NO MISCIBLES CON EL AGUA

Emplea Tolueno, Diclorometano, Cloroformo ó mezclas de baja polaridad.

Disuelve a los alcaloides en forma de bases libres, pero no las sales.

Si los alcaloides están en forma de base y en forma de sales, primero tendrá que liberarse los alcaloides de sus sales. (ver Esquema.1)

2. Con solventes miscibles con el agua

Se emplean metanol y etanol, altamente polares.

Extraerá los alcaloides tanto en la forma libre como en forma de sales, además de pigmentos, taninos y otras impurezas.

Ver (Esquema 2)

ESQUEMA . 2

3. Con agua acidulada

Se usan soluciones acuosas de ácidos, como sulfúrico ó fosfórico.

los extractos ácidos se clarifican por floculación y los alcaloides se extraen con solventes orgánicos.

La clarificación puede hacerse con sulfato de aluminio, cloruro de aluminio ó cloruro férrico.

El pH de la solución extractiva debe estar entre 5 y 6, separándose luego por filtración.

4. Con sales acuosas de reacción ácida:

Sales de reacción ácida, como el Na2SO4 ó el AlCl3.

El Al2(SO4)3 al 4%p llega a un pH=2 y el AlCl3

al 3%p, llega a pH= 3. Acá los alcaloides se extraen en forma de sus

respectivas sales. El extracto se ajusta a pH 5 ó 6 con CaO, se

precipita el Al(OH)3 absorbiendo las impurezas.

Luego del filtrado, se alcaliniza con Al(OH)3 ó CaO y se extrae como en los otros casos con solventes clorados.

PURIFICACION:

El aislamiento del alcaloide es un proceso de purificación y formación de sales.

Para purificar las bases libres, se realiza por disolución en un solvente adecuado y el tratamiento con agentes de adsorción (carbón activado).

Como los alcaloides terapéuticamente se utilizan en forma de sales, la formación de la sal forma parte de la etapa de purificación.

Formación de Sales

Como Clorhidratos, la base libre en solvente orgánico se agrega HCl conc. ó HCl gaseoso.

Como Nitratos, la base libre en EtOH añadir HNO3 conc. gota a gota, por ser oxidante fuerte, es bueno controlar la temperatura próximas a 0°C.

Como Sulfatos, la base libre en MeOH adicionar H2SO4 dil., mantener la temperatura baja y la adición debe ser lenta y la sal puede ser concentrada.

Las sales obtenidas, deben ser purificadas con el solvente apropiado, tratamiento con carbón activado filtrado y cristalizado.

Un máximo de 2 recristalizaciones es suficiente para obtener alcaloides de grado farmacopéico.

En la actualidad se conocen más de 5000 alcaloides, restringidos a un número corto de familias botánicas y se continúa investigando en la búsqueda de nuevos

compuestos pertenecientes a este grupo

Alcaloides Acción fisiológica

Atropina Antiespasmódico, estimulante, analgésico

Cocaína Anestésico local, sedante, estimulante

Codeína Analgésico, sedante, hipnótico

Emetina Emético, expectorante, antipirético

Morfina Narcótico, sedante, hipnótico, analgésico

Quinina Antimalárico

Efedrina Asma, estimulante.

Papaverína

Vincristina

Relajante muscular

Antitumoral

Reserpina Antihipertensivo

PRINCIPALES ALCALOIDES EN EL COMERCIO

ACEITES ESENCIALESSon aceites volátiles ó aceites etéreos.Mezclas complejas de sustancias, de

variadas funciones químicas.OBTENCION:Se obtiene en su mayoría por destilación:1. Destilación con agua2. Destilación con agua y vapor de agua3. Destilación directa con vapor de agua.Los AEs. Se extrae también con solventes y

por expresión de frutas cítricas.

1. DESTILACIÓN CON AGUA: Hervir la planta aromática con

agua, condensar los vapores, el aceite separar por diferencia de densidades.

El agua se calienta a fuego directo o por medio de camisas de vapor.

La degradación térmica del vegetal puede producir aromas indeseables en el producto.

1. DESTILACIÓN CON AGUA:

DESVENTAJAS: El color del aceite es mas oscuro, de

calidad inferior, algunos componentes pueden degradarse, etc.

VENTAJAS: El bajo costo y la posibilidad de poder

realizarlo en áreas rurales usando leña.

2. Destilación con agua y vapor de agua

La planta se coloca sobre una placa perforada, ubicada poco arriba del fondo del recipiente.

Se agrega agua en un nivel por debajo de la placa y se calienta.

El vapor generado atravesará el material vegetal, arrastrando el aceite y condensándose en la parte superior.

2. Destilación con agua y vapor de agua

Se separa el aceite por densidades, el agua separada puede regresar al recipiente.

Este proceso tiene un mejor rendimiento en aceite esencial, además es mas rápido y consume menos energía.

3. Destilación directa con vapor de agua:

Similar al anterior, la diferencia es que, no hay agua en el fondo del recipiente y el vapor de agua saturado ó supercalentado, se introduce atravesando el material vegetal colocado sobre un soporte.

3. Destilación directa con vapor de agua:

La ventaja es que la cantidad de vapor puede ser regulado permitiendo menores riesgos de degradación térmica.

Es el mas utilizado en la industria de aceites esenciales, especialmente de aceites esenciales para perfumería.

EQUIPO DE DESTILACION INDUSTRIAL DE ACEITES ESENCIALES

ESQUEMA DE LA EXTRACCION INDUSTRIAL

Aceite de palo de rosa ( Aniba rosaedora, Lauraceae).

Arbol de 30 m de altura, natural del amazonas. La madera tiene un AE rico en linalool ( 80% a 95%). otros componentes son el cineol, nerol y geraniol. Empleado en la industria de perfumería y jabones; La madera contiene un 0,7 a 1,2 % de A.E.

OH

CH2OH

CH2OH

Linalool Nerol Geraniol

Aceite de Sasafrás (Ocotea preciosa, Lauraceae)

El Sasafrás es árbol de 10 a 14 m de altura, nativo de Santa Catarina(Brasil),

La madera contiene de 0,8 a 1,5 % de A.E.

Contiene de 82 a 92% de safrol Utilizado en perfumería y como materia

prima para la síntesis de heliotropina.

Aceite de Copaiba ( Copaifera spp. , Leguminosae)

Varias especies del género copaifera, producen un aceite conocido como bálsamo de copaiba.

El A.E. es obtenido por destilación de la resina con vapor, con rendimiento de hasta 65%.

Los principales constituyentes son el α y β cariofilenos, I-cadineno y otros sesquiterpenos.

Cariofileno Cadineno

Aceite esencial de Limonaria ( Cymbopogon citratos, Gramineae)

El A.E. está presente en las hojas, en una proporción de 0,25 a 0,35 %.

Contiene α citral y su isómero β, en la proporción de 72 a 76 % (Aldehídos totales, expresados como citral).

El primer corte de las hojas se hace 6 meses después de su plantación y se puede hacer 3 cortes anuales.

Una Ha. produce de 8 a 10 TM de hojas por corte y la destilación de las hojas frescas dura 40 a 60 minutos.

CHO

CHO

α – Citral β- Citral

Aceite esencial de Citronela ( Cymbopogon winterianus, Gramineae)

La citronela es una planta perenne, alcanza una altura de 1,50 m, su reproducción se realiza por mudas.

La primera cosecha se hace a los 6 meses de su plantación.

Las hojas tienen 0,35 a 0,50 % de A.E. Sus componentes son el citronelal (30 a 45%) y el

geraniol(26 a 45%) La destilación demora 50 minutos.

CHO

OH

Citronelal Geraniol

OLEORRESINAS

Son extractos de especias, obtenidas por tratamiento de la droga seca con solventes.

Los solventes son eliminados por destilación al vacío, destilación azeotrópica, ó ambas.

OLEORRESINAS

Las oleorresinas se usan en la industria de alimentos, de medicamentos, sustituyendo a las plantas secas ó a las tinturas.

Las oleorresinas contienen los AE, los aceites fijos, colorantes y los principios activos de la planta.

Proceso

Se inicia con la molienda de la planta, cuidando el mucho calor, para evitar desmejore el aceite esencial, la molienda debe hacerse con enfriamiento.

La nuez moscada, cardamomo, clavo y pimienta negra, se muelen en molino de martillos, adicionando hielo seco.

El anís, cilantro, hinojo y hierba dulce se enfrían mediante nitrógeno líquido.

EXTRACCIÓN

La droga es extraída totalmente con el solvente y luego el solvente es removido del extracto por destilación.

Otro proceso consta de 2 etapas:

1. Se destila el AE con vapor y luego se hace la extracción con solventes.

2. Después de eliminar el solvente por destilación , el residuo de la destilación se mezcla con el AE.

Cuidados

Los solventes deben ser los permitidos por la legislación sobre alimentos.

Está permitido el uso del etanol, la acetona, hexano y alcohol isopropílico, los solventes clorados están bastante restringidos.

Las oleorresinas pueden ser mejoradas por la adición del aceite esencial ó aceites vegetales comestibles.

Obtención de aceites esenciales (Destilación)

FIN