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Alcaloides Felipe Carvalho Definição Os alcaloides constituem um grupo heterogêneo de substâncias nitrogenadas, geralmente de origem vegetal, de caráter básico e que apresentam acentuada ação farmacológica em animais. São encontrados nos vegetais predominantemente na forma combinada com ácidos orgânicos, e em concentração menor, na forma livre (tóxica). Nesta forma, são insolúveis em meio aquoso e solúveis em solventes orgânicos como clorofórmio, éter e benzeno; na forma de sal, a solubilidade é inversa. O grau de alcalinidade que apresentam é variável, dependendo da disponibilidade do par de elétrons do nitrogênio, podendo revelar caráter ácido quando este é quaternário. Resumo: No vegetal, são encontrados na forma de sal com ácidos orgânicos. Ex: ácidos quinico, málico, cítrico ou como sulfatos. Já em relação a solubilidade, na forma de sal são solúveis em água e na forma de base livre são solúveis em solvente orgânico. As duas formas são solúveis em álcool. Características físicas: sensível a luz, aquecimento e variações de pH tornando-se instáveis. Características organolépticas: - sólidos cristalizáveis e inodoros. Ex: cocaína - líquidos, voláteis e com odor característico. Ex: nicotina Nomenclatura: INA acrescido do nome genérico da planta ou do nome específico. - Ex: cocaína (Erythroxylon coca) - Ex: nicotina (Nicotiana tabacum) Função nos vegetais: - Hormônios reguladores de crescimento: inibidores de germinação - Manutenção do equilíbrio iônico: devido ao caráter alcalino - Proteção contra radiação UV: são compostos aromáticos altamente absorventes de radiação - Reserva de nitrogênio - Proteção: plantas são evitadas por animais, m-os ou insetos por causa da toxicidade e gosto amargo - Feromônios: insetos recebem os precursores de alcaloides das plantas e convertem em feromônios e compostos de defesa Atividade farmacológica: - Sistema nervoso autônomo (SNA): anticolinérgico (atropina) - Sistema nervoso central (SNC): depressor (morfina) e estimulante (estricnina) - Analgesia local (cocaína) - Antimalárica (quinina) - Antitussígena (codeína do ópio) - Antitumoral – vimblastina - Hipotensora – reserpina OBS: são bem absorvidos por via oral e são metabolizados no fígado. Para uso terapêutico, é necessária cautela visto que são tóxicos. Métodos gerais de extração 1. Método A (extração em meio ácido) - Adição de H+ diluído em meio aquoso - adição de solvente orgânico imiscível em H2O e extração - neutralização da fase aquosa com hidróxido alcalino diluído - extração com solvente orgânico imiscível em H2O O extrato aquoso ácido pode se quantificar através de colunas de troca iônica (envolve a separação de moléculas baseadas na sua carga). Caso alcalineze-o (NaOH ou CHCl3), irá obter a fração alcaloídica bruta (fase orgânica, uma vez que os N não estarão ionizados). Basicamente essa extração de alcaloides consiste na utilização de solventes orgânicos em meio ácido e separação dos fenólicos e não fenólicos. 2. Método B (extração em meio alcalino) - adição de hidróxido alcalino em meio aquoso (diluído) - extração com solvente orgânico imiscível em H2O - lavagem do extrato orgânico com solução ácida - extração com solvente orgânico imiscível em H2O Resumo: Logo, se o seu objetivo é trabalhar com o alcaloide na base livre basta adicionar base fraca (NH4OH), se quiser trabalhar na forma de sal basta adicionar ácido. Caracterização geral dos alcaloides Os alcaloides formam sais complexos com metais formando precipitados coloridos. Pelo caráter de base fraca, os alcaloides são convertidos para sal em soluções aquosas de ácidos minerais facilita extração e isolamento de outros constituintes vegetais. Precipitam de soluções neutras a levemente ácidas, com os reativos que contêm estes metais OBS: formação de precipitados sugere provável presença de alcaloides (os precipitados podem ser causados por proteínas, purinas e etc). Resultados negativos indicam ausência dos mesmos. • Reativo de Bouchardat ou Wagner: iodo + iodeto de potássio: amarelo • Reativo de Mayer: (iodeto de potássio + cloreto de mercúrio) – branco amarelado • Reativo de Dragendorff: iodeto de potássio + subnitrato de bismuto - alaranjado • Reativo de Bertrand: ácido sílico-túngstico – branco leitoso • Reativo de Hager: solução saturada de ácido pícrico. Caracterização específica para: • Alcaloides tropânicos: reagente de Vitali-Morin (coloração rósea a violeta fugaz) e reagente de Wasicky (coloração vermelha) → feita na prática • Alcaloides indólicos: Reativo de Urk, Sulfato cérico amoniacal, reativo de Otto e reativo de Mandelin Análise Quantitativa x Qualitividade dos Alcaloides → Gravimetria: pesagem do resíduo de alcaloides totais (mais usado) → Métodos volumétricos: acidimetria direta → Métodos espectrofotométricos (formação de complexos corados ou pela presença de cromóforos): quina → Cromatografia com fase gasosa (CG/EM): tabaco → Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE/UV;CLAE/EM) → Eletroforese capilar: hidraste → Titulometria: hidróxido de amônio – agente alcalinizante, usar base fraca para não hidrolisar os alcaloides → Histoquímica: parênquima esponjoso OBS1: Alcaloides voláteis: analisar por CG e não se pode fazer extração líquido-líquido, precisa ser destilado (adiciona uma base); Alcaloide com alto P.M : CLAE OBS2: Há de se ter o cuidado durante o processo de extração com a base que será utilizada, se não haverá subprodutos. Usar base fraca e não forte. Classificação: Classificação pelo sistema heterocíclico Origem biossintética dos Alcaloides De um modo geral, os alcaloides são formados a partir de aminoácidos (alcaloides verdadeiros e protoalcaloides). Os principais aminoácidos utilizados são: • Ácido L-aspártico (piridinas, isoquinoleínas) • L-ornitina (pirrolidínico, tropânico) • L-lisina (piperidinas, quinolizidinas) • L-triptofano (derivados da triptamina, O-carbolinas, indóis complexos) • L-histidina (imidazóis) • L-tirosina (isoquinolinas, benzilisoquinolinas, betalaínas) • L-fenilalanina (alcaloides complexos) → Além dos aminoácidos, outros precursores tais como terpenoides e esteroides podem também ser incorporados no esqueleto final dos alcaloides (pseudoalcaloides). → Derivados alifáticos (via do acetato): quinolizidínicos, pirrolizidínicos e tropânicos Derivados aromáticos (via do chiquimato): antranílicos e benzilisoquinolínicos Resumo: Alcaloides derivados de aminoácidos, apresentam um anel heterocíclico com nitrogênio, são considerados VERDADEIROS. Ex: quinina. Substâncias heterocíclicas nitrogenadas onde somente o átomo de N é proveniente de um aminoácido sendo o restante da estrutura proveniente de outra classe química, é dado o nome de PSEUDOALCALOIDES. Ex: coniina • A maior concentração de coniina está nos frutos verdes (a cima de 1,6%) • A toxicidade desaparece por secagem da planta Intoxicação por cicuta: 1- Estimulação inicial das terminações nervosas motoras e do SNC 2- Paralisia e depressão 3- Problemas de movimento (lento e fraco) 4- Pulso rápido, hiperventilação, micção 5- Coma e morte Alcaloides em que o nitrogênio é derivado de um aminoácido, não apresenta anel heterocíclico, são considerados PROTOALCALOIDES. Ex: mescalina Pseudoalcaloides: derivados da via do acetato. Precursos biossintético: ácido octanoico – AG saturado Aminoácido doador de N: L-alanina Isolado de cicuta – Coniummaculatum (Apiaceae) Protoalcaloide: derivados L- tirosina Mescalina: psicoativo e alucinógeno Isolado das coroas do cacto Lophophora williamsii (Cactaceae) conhecido como peyote Mecanismo de ação: altera o metabolismo da aceticolina Protoalcaloide: derivados L- tirosina Hordenina: inibidor da germinação Isolado de raízes da cevada – Hordeum vulgare (Graminea/Poaceae) ALCALOIDES TROPÂNICOS • Derivados da L-ornitina • Estrutura comum bicíclica: tropano-8-metil-8-azabiciclo[3,2,1]octano • São protótipos para fármacos anticolinérgicos e anestésicos • Os principais são: atropina (hiosciamina), escopolamina e cocaína • Alcaloides de maior importância farmacêutica possuem esterificação de OH com ácidos aromáticos. Núcleo tropânico esterificado com ácidos aromáticos: os ácidos aromáticos que são condensados ao núcleo tropânico são originados a partir da fenilalanina. Protoalcaloide: derivados L- fenilalanina Capsaicina: inibidor da germinação Usado para aliviar dores ligados a osteoartrites, neuralgia provocada por herpes e neuropatias da diabetes Escopolomina Cocaína Atropina • Alcaloides tropânicos são sintetizados nas raízes e armazenados nos vacúolos. • Marcadores quimiotaxonômicos: alcaloides do grupo higrina, tropina, cuscoigrina e nicotina são característicos da família Solanaceae OBS1: existe a cocaína natural (folha de coca) e a semissintética, onde após a adição de uma base forte, ocorre a hidrólise do alcaloide, só restando o anel tropânico. Após isso, adiciona-se o ácido benzóico Ocorrência principal - Solanaceae: Datura, Brugmansia, Dubosia, Mandragora e Atropa gravar esses gêneros - Famílias: Solanaceae (atropina) e Erythroxylaceae (cocaína) → A maioria dos alcaloides tropânicos é encontrada nos gêneros Datura e Brugmansia → A atropina corresponde a uma mistura racêmica da (R,S)-hiosciamina (não existe na planta fresca), e somente é obtida por fontes naturais. Durante a colheita, secagem e extração a (R,S)-hiosciamina transforma-se facilmente em atropina. Controle de qualidade da droga vegetal O controle de qualidade dos acaloides tropânicos consiste na ausência de apoatropina e 3α-tropanol (subprodutos) em relação a hiosciamina. Além disso, a ausência de escopina e oscina indicam somente a presença da escopolamina, podendo ser vendida para indústria farmacêutica. Exemplos de drogas vegetais Todas as espécies contêm misturas de alcaloides tropânicos, principalmente hiosciamina e escopolamina, nas folhas e sementes. Pertencem a família SOLANACEAE. • Beladona (Atropa belladonna L.): hiosciamina (atropina), escopolamina - característica histológica: presença de microcristais de oxalato de cálcio • Estramônio (Datura stramonium L.): escopolamina e hiosciamina - característica histológica: presença de drusas de oxalato de cálcio • Trombeteira (Brugmansia suaveolens): escopolamina e hiosciamina - característica histológica: presença de drusas de oxalato de cálcio • Meimendro (Hyoscyamus niger L.): hiosciamina e escopolamina - característica histológica: presença de cristais prismáticos de oxalato de cálcio • Coca ( Erythroxylon coca L. e E. novogranatense): cocaína Atividade farmacológica - Anticolinérgicos: os alcaloides competem com a acetilcolina pelo sítio muscarínico do sistema nervoso parassimpático, inibindo a passagem do impulso nervoso. Ocorre por similaridade estrutural e sua ação é dependente da dose. → Derivados da L-ornitina Efeitos: das secreções salivar, brônquica e sudorípara ; frequência cardíaca (baixas doses ; altas doses ) ; tônus muscular e motilidade intestinal (antiespasmódicos); dificulta a micção e inibe secreção e motilidade gástricas - Midríase (dilatação da pupila): comum a todos os alcaloides tropânicos - Estimulação do SNC seguida de depressão* Doses usuais: escopolamina provoca depressão (sedação) do SNC, exceto para atropina que é preferível na maioria das situações. A cocaína estimula o SNC por reabsorção das catecolaminas - Anestésicos locais - Antídotos: em intoxicação por inibidores da acetilcolinesterase (inseticidades carbamatos e organosfosforados) Toxicologia Sintomas ocorrem 30-60 min após ingestão e podem continuar por 24-48h → retardam o esvaziamento gástrico e absorção. A rota de ingestão utilizada geralmente é o chá, ingerir sementes ou outras partes, e ainda fumar as folhas secas. A intoxicação é causada principalmente pelos gêneros Datura e Brugmansia. Extração e caracterização Pode ser realizada a extração clássica ácido/base e caracterização por reativos gerais para alcaloides (Dragendorff, Mayer, Bertrand e Bouchardat) e além disso pode ser caracterizado com reagentes específicos. • Reação de Vitali e Gerrard Alcaloides tropânicos → HNO3 conc. → KOH/EtOH → coloração púrpura → vermelho escuro → incolor Cocaína: prova de odor Cocaína ou pasta → KOH/MeOH → odor característico de éster metílico do ácido benzóico (reação bastante específica). Ao se adicionar a base, ocorre hidrólise, e o ácido benzóico volatiliza (odor agradável). Cocaína: detecção - reação de coloração com tiocinato de cobalto a 2% em uma solução glicerina/água. Forma-se um precipitado azul turquesa, devido a formação de um complexo entre o cobalto e a cocaína. Não é específico, visto que outras drogas como atropina, heroína, lidocaína também respondem positivamente. ALCALOIDES PIRROLIZIDÍNICOS Principais drogas que os contém: • CONFREI (Symphytum officinale L., Boraginaceae): proibido o uso interno • MARIA MOLE (Senecio brasiliensis (Spreng.) Less., Asteraceae). Na planta, para não ser tóxico, está na forma de N-óxido (hidrossolúvel), porém pode ser reduzido e virar base livre (tóxico). São metabolizados e ativados no fígado. Uma vez ativados, podem se conjugar com proteínas por ligações covalentes, formando adutos. Para tal fato, o alcaloide precisa ter alguns requerimentos estruturais para sua toxicidade, como: ligação dupla entre os carbonos na posição 1 e 2, esterificação nos carbonos 7 e 9 e base livre. • Ocorrência: Boraginaceae e Asteraceae ALCALOIDES PIPERIDÍNICOS A principal substância de interesse farmacêutico dentre os fármacos com alcaloides piperidínicos é a lobelina, isolada das porções aéreas de Lobelia inflata L., Lobiaceae. Esse grupo é constituído por alcaloides verdadeiros que apresentam como núcleo fundamental a piperidina. → Derivados da L-Lysina lupinina Lobelina • Espécie vegetal utilizada em substituição ao tabaco pelos índios norte-americanos. • Características da lobelina - estimula o receptor da acetilcolina da mesma forma que a nicotina - uso para auxiliar no tratamento da dependência do fumo - uso para tratar dependência de metanfetamina ALCALOIDES QUINOLIZIDÍNICOS • Ocorrência: Fabaceae • Importância farmacêutica-medicial e toxicológica - Tóxicos aos herbívoros e humanos • Principal droga que os contém: - Lupinus luteus (tremoçeiro amarelo) → presença de lupinina • Características da lupinina: - forte sabor amargo - inibição da herbivoria - hepatotóxico para humano - capaz de reduzir os níveis de glicose no sangue em ratos para níveis normais e pode diminuir o pico de glicose após uma refeição → Corresponde a 2 aneis condensados de lisina castanospermina ALCALOIDES INDOLIZIDÍNICOS • Ocorrência: Fabaceaee Fungos • Características: toxicidade em animais (vomito, desordem gastrointestinal, inibe as hidrolases intestinais) • Principal droga que os contém: Castanospermum australe (Fabaceae) → presença de castanospermina • Possui atividade anti-HIV (os alcaloides inibem a enzima glicosidase envolvida na biossíntese de glicoproteínas que revestem o vírus. Sem este revestimento glicoproteico, o vírus é incapaz de proliferar-se). ALCALOIDES DERIVADOS DO TRIPTOFANO ALCALOIDES INDÓLICOS • Classificação: - derivados simples do triptofano - derivados do harmano (β-carbolinas) - derivados da fisostigmina - alcaloides de ergot - quinolínicos - indólicos monoterpenicos • Atividade Farmacológica - antineoplásicos → vincristina e vimblastina - contra enxaqueca → ergotamina - distúrbios do fluxo sanguíneo → ajmalicina e iombina - anti-hipertensivo → reserpina - tratamento de dependência de drogas→ ibogaína OBS1: Todos são alcaloides verdadeiros (possuem anel heterocíclico, com um átomo de nitrogênio), exceto os indólicos simples (derivados simples do triptofano) INDÓLICOS MONOTERPÊNICOS (OXINDÓLICOS) • Vinca (Catharanthus roseus – Apocynaceae) → A droga possui cerca de 0,2 a 1,0% de alcaloides totais dentre monômeros e dímeros. → Droga vegetal: folhas → Monômero majoritário: vindolina → Dímeros: são as substâncias antineoplásicas. Estão em baixíssimas quantidades e são a vimblastina ( quantidade) e a vincristina (obtida a partir da vimblastina). Atuam fixando-se na tubulina, impedindo a sua polimerização em microtúbulos. Dessa forma, a divisão celular fica inibida na metástase. → Toxidez: VLB e VCR – leucopenia, transtornos gastrointestinais e transtornos neurológicos (cefaleia, crises convulsivas). VLB é mais tóxica que VCR. → Uso: sulfato de vimblastina (VELBAN) ; sulfato de vincristina (ONCOVIN), ambos IV. OBS1: A unha-de-gato (Uncaria tomentosa) é utilizada como anti-inflamatório e imunoestimulante (produzem IL nos macrófagos. Possui alcaloides oxindólicos pentacíclicos que são responsáveis pela propriedade imunoestimulante e atualmente são usados para aferir a qualidade da espécie (principais marcadores químicos da espécie). • Rauvólfia (Rauvolfia serpentina L. – Apocynaceae) → Teor de alcaloides totais – 0,5 a 2,5% de mistura complexa de reserpina, ajmalicina e ajmalina → Reserpina: anti-hipertensivo ~ o nível das catecolaminas e serotonina no SNC. Utilizado no tratamento da hipertensão leve. Efeitos adversos: hipotensão, depressão do SNC, sonolência e hipotermia. → Ajmalicina – vasodilatador ; ajmalina – antiarrítmico → Falsificação de R. serpentina: diferenciação se dá pela distribuição de amido no corte transversal das raízes. A raiz da R. serpentina mostra uma distribuição quase homogênea de amido por toda a secção transversal. INDÓLICOS SIMPLES (Dimetiltriptaminas) Provenientes do gênero Psilocybe de cogumelos psicodélicos de abrangência mundial, sendo seu principal alcaloide a psilocibina. • A psilocibina é uma substância psicoativa – alucinogênica e possui núcleo parecido com a serotonina (similaridade estrutural). Desse modo, se ligam aos receptores dos neurotransmissores e os estimulam, levando à criação de falsos sinais. Nos vegetais: Iagê ou Cracrona (Psychotria viridis – Rubiaceae) → possui derivados indólicos, principalmente o DMT, que agem sobre os receptores de serotonina. ALCALOIDES β-CARBOLÍNICOS • O Bannisteriopsis caapi (Malpighiaceae) é nativa das zonas tropicais, na América do Sul e Antilhas. • É conhecida como Caapi (Brasil), Ayahuasca (Peru, Colombia e Equador) • Alcalóides β-carbolínicos são potentes inibidores da MAO → [catecolaminas] na fenda • Plantas que constituem a Ayahuasca: - Psychotria (Rubiaceae): Alcaloide indólico - Virola (Myristicaceae): DMT - Brunfelsia (Solanaceae): Alcaloide tropânico - Brugmansia (Solanaceae): Alcaloide tropânico - Uncaria (Rubiaceae): Alcaloide oxindólico ALCALOIDES PIRROINDÓLICOS (FISOSTIGMINA) • Fava de Calabar (Physostigma venenosum) → Drogas: sementes → Propriedades farmacológicas: - agente anticolinesterásico reversível (inibidor da acetilcolinesterase – enzima que degrada a acetilcolina) provoca os efeitos da acetilcolina no corpo - propriedades mióticas e parassimpatomiméticas → Usos: - Tratamento do Glaucoma - Envenenamento por atropina - Atonia da bexiga e dos intestinos - Término do efeito das substâncias bloqueadoras neuromusculares ALCALOIDES do ERGOT • Esporão do centeio, Ergot (Claviceps purpurea) → Ação fisiológica: 1- Alcaloides agem sobre as fibras musculares lisas (contração) sobretudo do útero e vasos sanguíneos. No útero, para atonia e expulsão da placenta; nos vasos, para enxaquecas e hemorragias uterinas. Ex: ergometrina 2- Derivados hidrogenados – derivados da diidroergotamina: utilizado na enxaqueca. Ex: ergotamina → Ergometrina: apresenta propriedades de contração intensa dos músculos lisos uterinos. É útil na prevenção e tratamento de hemorragia pós-parto e pós-aborto. Medicamento: Ergotrate → Ergotamina: fármaco de escolha no tratamento da enxaqueca, não recomendado o uso prologando nem profilático devido a toxicidade. Medicamento: Cefaliv *ALCALOIDES DE STRYCHNOS* • Noz Vômica (Strychnos nux vômica) → Droga: sementes → A droga deve conter, no mínimo, 1,2% de estricnina. É inodora e de sabor extremamente amargo → Os extratos de noz-vômica foram utilizados para diversos distúrbios, incluindo gastrintestinais e debilidade física. → Estricnina possui janela terapêutica muito baixa, é chamada de “veneno da morte”. Por isso seu uso não é justificado. → Propriedades farmacológicas - Atua sobre a secreção salivar e gástrica - Alcaloides: excitantes SNC e convulsivantes Envenenamentos – contração dos músculos da face de modo particular Espécies de Strychnos em CURARES (venenos de flecha) → O curare imobiliza o animal e em seguida atinge o diafragma e os músculos cardíacos e causa a morte por asfixia. Relaxa o músculo estriado, atuando como competidor da acetilcolina. → Curares de Menispermaceae – Alcaloides Benziltetrahidroisoquinolínico Principal: d-tubocurarina (Chondodendrum tomentosa) → Curares de Strychnos – Alcaloides Indólicos de Loganiaceae Principal: toxiferina (Strychnos toxifera) Alcaloides de Menispermaceae Alcaloides de Loganiaceae BTIQ d-tubocurarina INDÓLICOS toxiferina Comparação dos alcaloides de Strychnos ALCALOIDES QUINOLÍNICOS • Quina amarela (Chinchona calisaya Wedd., Rubiaceae) → Parte utilizada: cascas de caule e raiz → Droga contém alcaloides onde a maioria é do tipo quinina → Os alcaloides estão presentes como sais do ácido quinico e cinchotanico → Durante o processamento das cascas ocorre oxidação enzimática do ácido cinchotanico produzindo um pigmento vermelho (flobafenos), que confere uma cor típica (vermelha) às cascas. → Atividade farmacológica - quinina possui atividade anti-malárica - efeito cardíaco: os alcaloides de Chinchona possuem propriedades antiarrítmica, principalmente a quinidina (inibe a fibrilação pelo bloqueio dos canais de Ca2+) → Características da quinina - sabor amargo - fluorescente (usado na indústria de bebidas e confeitaria) - única droga recomendada para gestantes infectadas no primeiro trimestre - usada como tonico, estimulante digestivo, anti-febril, estimulante do apetite, anemia, problemas gastrintestinais estricnina toxiferina Ásia/África América do Sul Monômero Dímero Contração muscular Relaxamentomuscular Ativo por via oral Inativo por via oral
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