sâmbătă, 24 noiembrie 2012

ALCALOIZII


                                                Alcaloizii

 

Deşi acţiunea fiziologică a multor principii active din plante a fost cunoscută încă din cele mai vechi timpuri – de exemplu se ştie că opiul a fost de mult utilizat de chinezi ca somnifer – , cercetarea chimică a alcaloizilor constituie încă o preocupare a multor chimişti organicieni.

Structura complexă a alcaloizilor a îngreunat mult cercetarea lor; exista încă alcaloizi cu structura imperfect cunoscută, sau chiar necunoscută. Din această cauză, se obişnuieşte să se clasifice alcaloizii după caracterul bazic, provenienţă şi toxicitate, într-o singură clasă, deşi din punct de vedere structural, alcaloizii fac parte din clase diferite de substanţe.

Astăzi, noţiunea de alcaloizi se limitează la substanţe cu structură complexă, ce conţin azot, au caracter bazic şi sunt produse ale plantelor, mai rar ale organismului animal; au acţiune fiziologică caracteristică, mulţi alcaloizi fiind şi otrăvuri puternice.

Alcaloizii sunt foarte răspândiţi în regnul vegetal, dar în mod neuniform. Bogate în alcaloizi sunt unele plante din familia papaveraceelor (mac), rubiaceelor (copacul de chinină), solanaceelor (tutun, cartofi etc.). În aceste plante nu se găseşte o singură specie de alcaloid, ci mai multe, chiar până la 20, de obicei înrudite chimic.

Alcaloizii se pot găsi în toată planta; ei se formează în ţesuturi şi apoi se localizează în rădăcina, în fructe, în tulpină etc. În plante, alcaloizii nu se găsesc în stare liberă, ci sub formă de săruri. Acizii din plante, care neutralizează alcaloizii, sunt acizi cu structură mai complexă, cum este acidul fumaric, acidul chelidonic, acidul chinic şi alţii.

Concentraţia alcaloizilor în plante este variabilă, fiind dependentă de anumiţi factori: regiunea geografică, climă etc.

Plantele tăiate mărunt sunt tratate cu alcalii în vederea punerii în libertate a alcaloizilor din sărurile lor. Aceştia pot fi separaţi, fie prin extracţie cu eter sau cloroform, fie prin distilare cu vapori de apă. Uneori, separarea se face prin trecerea alcaloidului într-o sare greu solubilă.

Cei mai mulţi alcaloizi sunt substanţe cristaline, greu solubile în apă. Cu acizii formează săruri solubile din care pot fi puşi din nou în libertate de către alcalii. Unii dau reacţii de culoare, dar nu întotdeauna caracteristice. Titanul, acidul fosfo-wolframic, acidul fosfo-molibdenic, soluţia de iod – iodură de potasiu etc. precipită alcaloizii din soluţiile lor.

După natura heterociclului conţinut în molecula alcaloizilor, se deosebesc mai multe subclase: alcaloizi de tipul piridinei şi piperidinei, cei de tipul chinolinei, izochinolinei etc., cei de tipul pirimidinei etc., apoi alcaloizi cu sisteme ciclice condensate, cum sunt cei cu nuclee pirolidinice sau piperidinice condensate etc.

Coniina, C8H17N, este unul din alcaloizii care se găsesc în cucută. Ca structură, coniina este un derivat al piperidinei şi este a-propil-piperidina

Coniina este un lichid incolor, greu solubil în apă, solubil în alcool. Se caracterizează printr-o toxicitate accentuată asupra organismului, care se manifestă prin paralizarea nervilor motori şi a muşchilor. Cantităţi mari provoacă moartea prin paralizarea centrilor respiratorii.

Nicotina, C10H14N2, se găseşte în frunzele de tutun, sub formă de săruri ale acizilor citric sau malic. Fiind volatilă, separarea ei, după alcalinizarea soluţiei apoase, se face prin distilare cu vapori de apă şi extragere cu un dizolvant. Ca structură, nicotina este 1-metil-2-piridin-pirolidină, adică conţine un nucleu pirolic hidrogenat, metilat la atomul de azot, şi un nucleu piridinic legat la C3 cu nucleul pirolic hidrogenat (pirolidinic).

Nicotina naturală este levogiră; sărurile sale sunt dextrogire.

Nicotina este un ulei incolor, cu miros neplăcut, foarte solubilă în apă şi dizolvanţi organici. La aer, se închide la culoare. În cantităţi mici, nicotina este excitantă; în cantităţi mari, este toxică, mai ales izomerul levogir (are acţiune paralizantă asupra sistemului nervos).

Extractele de nicotină se folosesc drept insecticide.

Atropina, C17H23O2N, se găseşte în mătrăgună (Atropa belladonna), în laur etc. În molecula ei se află un nucleu piperidinic condensat cu un nucleu pirolidinic.

Prin tratarea atropinei cu acid clorhidric sau hidroxid de sodiu, se produce o hidroliză, cu formarea unui amino-alcool, tropina, si a acidului (±) tropic. Reacţia este reversibilă. Prin urmare, atropina este un ester al acidului (±) tropic cu tropina.

Atropina are o acţiune fiziologică caracteristică: în cantităţi mici provoacă o dilatare a pupilei ochiului, în doze mari este foarte toxică, deoarece poate acţiona asupra sistemului nervos central, paralizându-l.

Cocaina, C17H21O4N, este alcaloidul extras dintr-un arbust din Peru. Conţine o moleculă cu nucleu piperidinic condensat cu un nucleu pirolidinic. Este un ester dublu.

Cocaina este o substanţă cristalină, solubilă în alcool; este levogiră.

În cantităţi mici, cocaina este un stimulent. În cantităţi mari, este toxică (produce paralizia sistemului nervos central). În medicină, este folosită mult drept anestezic local (ea are o acţiune paralizantă asupra nervilor periferici).

Chinina, C20H24O2N2, împreună cu cinconina, sunt foarte răspândite în coaja arborelui de chinină, din care se extrag, Chinina este o substanţă cristalină, cu gust amar, puţin solubilă în apă dar solubilă în alcool. Cristalizează cu 3 molecule de apă. Soluţia alcoolică de chinină este levogiră.

Chinina conţine în moleculă un ciclu chinolinic şi o parte nearomatică. Fiind o bază slabă, poate forma săruri cu acizii minerali. Soluţiile sărurilor de chinină dau fluorescenţă albastră, după care se şi recunosc.

Dacă se tratează o soluţie de chinină cu apă de clor şi apoi cu amoniac în exces, se obţine o coloraţie verde, comportare care deosebeşte chinina de cinconină.

O importantă prioritate a chininei este acţiunea ei pentru combaterea malariei; se mai foloseşte şi ca antipiretic (produce o scădere a temperaturii febrile a corpului omenesc). Cantităţi mici de chinină au o acţiune excitantă asupra muşchilor. (Cinconina are aceeaşi comportare, însă mai puţin pronunţată).

Cinconina, C19H22ON2, este o substanţă cristalină cu p.t. = 264o C. Este insolubilă în apă şi alcalii, solubilă în acizi, alcooli şi cloroform. Are o structură asemănătoare chininei, cu deosebirea că îi lipseşte gruparea metoxi (în poziţia 6 a inelului chinolinic).

Papaverina, C20H21O4N, este un alcaloid care se găseşte în opiu. Cantităţi mari se obţin pe cale de sinteză. Papaverina este un derivat al benzil-izochinolinei. Este o substanţă cristalizată, cu p.t.=147o C, insolubilă în apă, solubilă în cloroform. Este optic inactivă.

Are acţiune narcotică, similară morfinei, şi acţiune paralizantă, similară codeinei, dar în măsură mai redusă.

Morfina, ca şi codeina, sunt alcaloizi extraşi de asemenea din opiu, formând aşa numiţii „alcaloizi morfinici”. Structura lor este asemănătoare, şi anume: morfina, C17H19O2N, este o amină terţiară, metilată la atomul de azot, care conţine şi 2 grupe hidroxil, iar codeina, C18H21O3N, este un eter metilic al morfinei la grupa –OH fenolică.

Morfina acţionează asupra sistemului nervos central, în cantităţi mici, drept calmant, în cantităţi mari, drept narcotic puternic. Codeina nu are acţiune narcotică.

Ambii alcaloizi au aplicaţii în medicină.

Strignina, C21H22O2N2, este un alcaloid cu o structură foarte complexă, formată din 7 cicluri. Strignina se extrage din frunzele şi fructele plantei Strichnos nox vomica. S-a reuşit obţinerea ei şi pe cale de sinteză.

Este o otravă foarte puternică, care acţionează asupra sistemului nervos central, producând convulsii. În cantităţi mici este folosită în medicină ca tonic al organismului.