Introducere

Alcaloizii sunt compui azotai de origine vegetal cu structur heterociclic. Cele mai multe plante productoare de alcaloizi fac parte dintre dicotiledonate, mai rar dintre monocotiledonate i criptograme. n aceai plant se ntlnesc, de obicei, mai muli alcaloizi cu structure asemntoare. Coninutul n alcaloizi al unei plante variaz mult cu regiunea, clima i anotimpul.Alcaloizii nu ndeplinesc o funciune fiziologic de importana vital, n plante( unele plante nu conin alcaloizi).Alcaloizii sunt localizai n anumite organe ale plantei, frunze, semine, rdcin i coaj.S-au identificat i localizat n plante peste o mie de alcaloizi. Coninutul n alcaloizi al unei plante variz mult cu zona geografic, clima, anotimpul. Astfel multe plante tropicale pierd capacitatea de a sintetiza alcaloizii cnd sunt transplantante n zone cu clim temperate sau rece.Cantitile n care se gsesc alcaloizii variaz n limite foarte largi, de obicei, n plante se gsesc ametsecuri de alcoxizi n care un alkaloid este majoritar.Alcaloizii au o rspndire inegal n prile plantelor: Atropine : 0,30% n frunze i 0,45% n rdcini; Chinina : numai n scoar , lipsete n frunz.Dei majoritatea alcaloizilor se izoleaz din regnul vegetal, s-a confirmat existent lor i n regnul animal: salamander, broate, coleoptere, miriapode.Alcalozii se gsesc n vacuolele plantelor sub form de sruri cu diferii azici sau n combinaii tanice, ns se mai pot gsi i sub forma de baze cuaternare sau teriare.Acizii organici care formeaz cel mai frecvent sruri cu alcaloizii sunt: acidul aconitic, acidul cafeic, acidul chelidonic, acidul chinic, acidul citric, acidul fumaric, acidul malic, acidul meconic, acidul tartric, acidul veratric.

1. Structura chimic i clasificarea alcaloizilor

StructurAlcaloizii au cel puin un atom de azot heterociclic, acestea fiind de cele mai multe ori teriar, mai rar cuaternar. Heterociclurile se pot condensa ntre ele sau cu alte cicluri, astfel moleculele alcaloizilor pot devein de tip policiclic sau macrociclic. Datorit grefrii pe nucleu a numeroase grupri funcionale, unii alcaloizi pot prezenta character fenolic, alii de tipul atropinei, reserpinei pot forma esteri, eteri sau alcaloizi glicozidai.De obicei au activitate optic, fiind levogiri sau dextrogiri, activitate de imprimat de atomii de carbon ai acizilor cu care se esterific. i orientarea substituenilor n poziiile S sau R confer modificarea aciunii farmacologice.ClasificareAlcaloizii pot fi heterociclici sau neheterociclici. Dup natura principalului nucleu heterocyclic care intr n constituia alcaloizilor heterociclici, acetia se pot grupa n 12 clase mari. Dup natura amidelor alcaloizii neheterociclici se grupeaz n dou clase.1. Alcaloizi heterocicilici Alcaloizi cu nucleu piperidinic i piridinicAlcaloizi cu nucleu tropanicAlcaloizi cu nucleu chinolinic:

Coniina C8H17N;Coniceina C8H15N;Coniceina C8H15N;Conhidrina C8H17ON;Nicotina C10H14N2;Ricinina C8H8O2N2;Lobelina C22H27O2N;Lobelanina C22H25O2N;Lobelanidina C22H20O2N.Atropina C17H23O3N;Beladonina C34H42O4N2 ;Apoatropina C17H21O2N ;Scopina C8H13O2N;Tropina C8H15ON;Hiosciamina C17H23O3N;Scopolamina C17H21O4N.Atropina C17H23O3N;Beladonina C34H42O4N2 ;Dictamnina C12H9O2N.

Alcaloizi cu nucleu izochinolinicAlcaloizi cu nucleu chinolizidinicAlcaloizi cu nucleu indolic

Papaverina C20H21O4N;Codeine C18H21O3N;Morfina C17H19O3N;Tebaina C20H25O4N;Laudanina C20H23O7N;Narcotina C21H21O7N;Berbamina C37H40O6N2;Oxicantina C37H40O6N2;Magnoflorina C20H24O4N;Chelidonina C20H19O5N;Cheleritrina C20H18O4N;Hemochelidonina C21H23O5N;Oxichelidonina C20H17O6N;Sanguinarina C20H14O4N.

Berberubina C19H15O4N;Citisina C11H14ON2 ;Octalupina C14H24O2N2 ;Lupanina C15H24ON2; Sparteina C15H26N2 .

Bufotenina C12H16ON ;Clivonina C17H19O5N ;Hipeastrina C17H17O5NHomolicorina C18H21O4NLicorenina C18H23O4NMasonina C17H17O4NNivalina C18H19O5N

Alcaloizi de tipul protopinei

Cripropina C21H23O5NProtopina C26H19O5N

Alcaloizi cu nucleu pirolizidicAlcaloizi cu nucleu indolizidinicAlcaloizi de tipul galantaminei

Jacobina C18H25O6NJacolina C18H27O5NJaconina C18H26O8NClJacodina C18H23O5NSenecionina C18H25O5NAmarilidina C17H19O5NBelamarina C18H19O4NCaranina C16H17O3NGalantina C18H23O4NLicorina C16H17O4NNarcisidina C18H23O5N

Galantamina C17H21O3NNarcisamina C16H19O3NNarvedina C17H19O3N

Alcaloizi cu nucleu steroidicAlcaloizi terpenoidici

Germenina C37H59O11NGermitetrina C41H63O14NNeogermbudina C37H59O12NProtoveratridina C32H51O9NGermbutrina C39H61O14NProtoveratroma A si B C41H63O14NProtoveratrina B C41H63O15NVeratridina C36H51O11N

Ajaconina C22H33O3NNapelina C22H33O3NZongorina C21H29O3NAconina C35H41O9NAconitina C34H47O11NDelcosina C24H39O7NAjacina C34H48O9N2neolina C24H39O6N

2. Alcaloizi neheterociclici Amide acicliceAmide ciclice

Galecina C6H13N3Guanidine CH5N3Colchicine C22H25O6NColchicenina C21H23O6NPulustrina C17H31O2N3

3. Biosinteza alcaloizilorPentru sintetizarea alcaloizilor plantele folosesc ca materii prime amino-acizi naturali sau produi dedegradare biochimic ai acestora.n biosinteza alcaloizilor joac un mare rol reacia Mannich, la care particip o amin(R-NH2 ),oaldehid(R-CH=O) i un compus capabil s ia parte la o condensare aldolic sub form de component metilenic . LarezolvareaproblemeibiogenezeialcaloizilorauaduscontribuiiimportanteRobinson,R.B.Woodward. Cunotinele din acest domeniu sunt astzi destul de avansate spre a fi de ajutor, n unele cazuri la stabilirea structurii alcaloizilor. Alcaloizii sunt localizai de cele mai multe ori n anumite organe ale plantei, frunze, semine, rdcini sau coaj. n plante alcaloizii se gsesc ca sruri ale acizilor vegetali obinuii cum sunt acidul citric, acidul malic, acidul tartric i acidul oxalic. Pentru izolarea alcaloizilor se trateaz planta mrunit sau extractul ei apos cu o baz (hidroxid alcalin sau amoniac) spre a pune n libertate alcaloidul din srurile sale. Apoi se extrage soluia cu un dizolvant (eter, cloroform). n cazul alcaloizilor volatili, cum este nicotina, se folosete i distilarea cu vapori de ap.

4. Proprietile fizice i chimice ale alcaloizilor4.1. Proprieti fizice Proprietaile difer n funcie de prezena sau absena oxigenului n structura lor, dar i de forma n care se gsesc. Alcaloizii oxigenai sunt cristalizai , incolori ,cu excepia berberinei (colorat n galben) sanguinarinei (culoarea roie). Au gust puternic amar i sunt optic active. Sunt solubili n solveni apolari (eter,benzen,cloroform) ,sunt insolubili sau parial solubili n ap. Alcaloizii cuaternari i pseudoalcaloizii sunt solubili n ap i n alcool, insolubili n solveni organici apolari. Alcaloizii sub form de sruri sunt substane solide, cristalizate, fr miros, cu gust foarte amar i puncte de topire nete, solubile n ap i n alcool.

4.2. Proprieti chimice Insi denumirea de alcaloizi care deriv din arabul al-kaly (soda) ,arat principala lor proprietate, bazicitatea. Aceasta variaz n limite foarte largi i este imprimat pe perechea de electroni ai atomului de azot, de sistemul heterociclic, de prezena unor duble legturi si de grupele electrofile adiacente azotului. Dac n jurul atomului sunt grupe alchil (grupe respingtoare de electroni) bazicitatea crete. Gruprile atragtoare de electroni (carboxil) reduc disponibilitatea electronilor de la atomul de azot,implicit reducnd bazicitatea sau chiar anulnd-o. Datorit bazicitii , soluiile apoase de alcaloizi sunt instabile, fapt care trebuie inut cont la extracia lor.Pentru extracia , purificarea si conservarea lor, se utilizeaz acizi minerali (azotic,clorhidric,sulfuric) , iar din aceste soluii sunt deplasai prin intermediul unor baze (amoniac,sau hidroxizi alcalini).

4.3. Extracia, identificarea i dozarea

Trebuie tinut cont de natura i de structura lor astfel: Antrenarea cu vaporii de ap (alcaloizii volatili)se aplic pe coniin, nicotin, spartein Extracia cu solvenii apolari (benzen,cloroform,eter) se aplic alcaloizilor teriari. Aceasta operatie cuprinde doua etape: deplasarea alcaloizilor sub form de baze extracia propriu-zis i purificarea (se efectueaz la rece, prin agitare i extracie repetat, n aparat Soxhlet, iar la alegerea solventului trebuie inut cont de toxicitatea acestuia, inflamabilitatea, usurina recuperrii acestuia pentru o refolosire ulterioara. Extracia cu solventi polari (alcool concentrat sau 40-70%) se efectueaz la rece (macerarea ,percolarea) sau la cald (refluxarea) .

4.4. Purificarea alcaloizilor Purificarea alcaloizilor are loc prin mai multe procedee: Uurina de deplasare a alcaloizilor baz n alcaloizi sare, sau din alcaloid sare i alcaloid baz ( prin alcalinizarea la pH 8 9 ) i extracie cu solvent polar; Reinerea pe rini schimbtoare de ioni; Precipitarea sub form de iodomercurai, reineckai, picrai

4.5. Analiza toxicologic Izolarea alcaloizilor din material biologic se face prin extracie cu solveni organici din mediu basic ,dup metoda clasic Stas-Otto-Ogier. Reziduul rezultat dup evaporarea extractului organic servete la identificarea i determinarea cantitativ.Pentru identificare alcaloizilor se folosesc n practica de laborator curent reacia de precipitarea alcaloizilor cu reactivii generali (de precipitare) i teste de culoare cu reactivi de culoare ai alcaloizilor:a) Reacia de precipitare se execut pe o soluie de clorhidrat sau sulfat de alcaloid; principalii reactivi de precipitare sunt : reactivul Bouchardat(iod iodurat) , reactivul Dragendorff (tetraiodobismutatul de potasiu), reactivul Mayer (tetraiodomercuratul de potasiu), reactivul Bertrand (acidul silicowoltframic soluie 5 %), sarea Reinecke, reactivul Sonnenschein (acidul fosfomolibdic), reactivul Heger (acid picric soluie 1%).b) Reaciile de culoare sunt caracteristice pentru un alcaloid sau pentru un grup. Ele se execut asupra reziduului dup stabilirea prezenei alcaloizilor cu ajutorul reactivilor de precipitare. Majoritarea reactivilor de culoare conin acid sulfuric concentrat care poate masca sau interfera coloraia specific prin carbonizarea impuritailor. Principalii reactivi de culoare: acidul sulfuric conc., acidul azotic conc., reactivul Frohde, reactivul, Lafon (sulfoselenic), Marquis (sulfoformolat), Erdmann (acid sulfuric conc. Cu urme de acid azotic conc.).c) Proprietati fizico-chimice pentru determinarea alcaloizilor:i.) Spectrofotometria n UV pentru identificarea i dozarea alcaloizilorii.) Spectrofotometria n vizibil permite dozarea pe baza unor reacii de culoare caracteristice.iii.) Metodele cromatografice: pe hrtie sau n strat subire, metode cromatografice performante (HPLC,GC) pentru identificarea i determinarea cantiativ a alcaloizilor prezeni n cantiti foarte mici n medii biologice.iv.) Teste fiziologice executate pe animale de laborator.n general alcaloizii acioneaz toxic asupra sistemului nervos i parenchimelor i n mic masur asupra pielii. Sunt absorbii cu uurin de crbune.

5. Proprieti biologice

6. Utilizri Principalii alcaloizi i utilizrile lor sunt: Morfina; Cafeina; Cocaina;

Morfina este un agonist opioid complet, a crei aciune se localizeaz la nivelul central, cu o oaracere pedilecie pentru nucleul arcuat. O mare parte din efectele sale ( analgezia supraspinal, euforia, deprimarea marcat e expiraiei, inhibarea centrului tusei, mioza, dependena fizic, inhibarea motilitii digestive- responsabil de constipaie) se datoreaz n special legrii la receptorii . Morfina are o utilizare medical, ea administrndu-se de obicei parenteral, sub form de clorhidrat de morfin. Administrarea oral nu este avantajoas, deoarece biodisponibilitatea n acest caz este foarte mic. Sulfatul de morfin are o biodisponibilitate ceva mai bun la administrarea oral. Se poate administra i pe cale rectal sub form de supozitoare sau clisme.Cafeina este un alcaloid ding rupa purinelorm care se gsete n cafea, ceai, nuci de cola, mate, guarana i cacao. Este unul dintre cei mai vechi stimuleni naturali.Cafeina este larg utilizat n alimentaie prin consumul de cafea. Cafeina pur mai poate fi activ cosmetic recomandat pentru favorizarea slbirii, este anticelulitic fermizant, Este potrivit pentru ameliorarea pungilor de sub ochi, pentru rafinarea conturului feei i faciliteaz dizolvarea depozitelor adipoase.Cocaina este un stimulat puternic al sistemului nervos central SNC, care se obine din frunzele arbustului de coca (Eritroxylon coca). Unul dintre cele mai rspndite droguri cu un caracter de a produce dependena consumatorului fa de stupefiant. Din punct de vedere chimic aparine de grupa alcaloidelortropan.

Frunzele de coca, dup ce sunt puse la uscat mai multe zile pe suprafee pardosite, sunt amestecate cu kerosen i carbonat de calciu, sodiu sau potasiu, dup care, timp de o noapte, sunt clcate cu picioarele. Cocaina, care este un eter, se transform n carbonat de cocain, care se dizolv n kerosen. Soluia este filtrat i se elimin reziduurile, dup care se amestec cu acid sulfuric. Se obine sulfatul de cocain saupasta de baz care se precipit i se depune pe fundul vasului. Odat prelucrat, aceast past este pus la uscat nainte de a fi purificat, pentru eliminarea kerosenului i a altor impuriti reziduale. Pentru aceasta se adaug din nou acid sulfuric i permanganat de potasiu. Dup filtrare, produsul se amestec cu amoniac, nainte de a fi iari filtrat i uscat. Din pasta purificat obinut, cocaina este izolat prin adugare de aceton sau eter etilic, pentru distilarea sulfatului de cocain. n etapa final, se adaug acid clorhidric i alcool care ducla formarea unui precipitat declorhidrat decocain. Aceasta secristalizeazn timp, lund forma final n care se comercializeaz. Cocaina se gsete sub diverse forme: - Basuca - cocaina pasta (baza), cu o puritate de 35%, rspndit n America de Sud, poate fi fumat ca atare sau n amestec cu tabac sau marijuana. - Cocaina hidrocloric cocaina de strad, cu o concentraie de aproximativ 25-35%, este amestecat cu adulterani i diluani, uneori puritatea putnd atinge 100%. Aceast substan poate fi injectat sau prizat i este solubil n ap. - Cocaina baz liber (Crack) este obinut prin extracie cu solveni i are o puritate de 100%. Este insolubil n ap i de aceea trebuie fumat. - Frunzele de coca pot fi amestecate sau fierte sub form de ceai.Pentru a resimti o senzatie cum ar fi cea de durere, informatia trebuie s treac de la un nerv la altul sub form de impulsuri pn ajunge la creier, unde este procesat si interpretat ca atare. Cocaina inhib aceast transmitere a informatiei, comunicarea intre terminatiile nervoase fiind astfel imposibil. Lista afectiunilorconsiderate a fi vindecabile cu ajutorul cocainei, lista alctuit de personalitti medicale ale deceniilor opt si nou ale secolului al XIX-lea, este cu adevarat impresionant si las s se inteleag faptul c planta de coca este un drog miraculos care poate vindeca orice, inclusiv sifilisul.