O documento descreve os principais aspectos dos alcalóides, incluindo sua classificação, estruturas, propriedades, biossíntese, extração e purificação. Os alcalóides são classificados de acordo com sua origem biossintética, principalmente derivados de aminoácidos como ornitina, lisina, fenilalanina, tirosina e triptofano. Exemplos de alcalóides importantes são descritos, como a pilocarpina derivada da histidina, nicotina derivada do ácido nicotínico e a morfina derivada

1. UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CCE-DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUÍMICA DE PRODUTOS NATURAIS
ALCALÓIDES
RALPH GOMES

2. Alcalóides
Alcalóides generalidades

Alcalóides derivados do ácido nicotínico

Alcalóides terpênicos

Alcalóides derivados da histidina: imidazólicos

Alcalóides derivados da fenilalanina e tirosina I: aporfínicos, protoberberínicos

3. Introdução
Farmacognosia e os Produtos Naturais...
 Estudo das propriedades físicas, químicas, bioquímicas e biológicas de
produtos naturais buscando a identificação de novas substâncias ativas
com potencial terapêutico (Sociedade Americana de Farmacognosia,
2005).
Produtos Naturais → Atividade Biológica → Diversidade Química
 Plantas
 Animais
 Microorganismos

4. Metabolismo Vegetal
METABÓLITOS PRIMÁRIOS
Macromoléculas:
lipídios, glicídios e
proteínas
Funções constitutivas
Distribuição universal
METABÓLITOS SECUNDÁRIOS
Micromoléculas
complexas
Atividades biológicas
Funções variadas
Distribuição restrita
Quimiotaxonomia
Ecologia química

5. Metabólitos Secundários
Não são simples resíduos do metabolismo primário
Agentes de defesa: combate a organismos patogênicos, insetos e
herbívoros
 Agentes de competição: modificação do comportamento germinativo e
do crescimento de espécies vegetais estranhas
 Atratores de animais polinizadores e dispersores de sementes:
manutenção da espécie


6. Metabólitos Secundários
400.000 espécies de plantas superiores no mundo
10% foram caracterizadas até o momento
100.000 compostos descobertos
12.000 alcalóides conhecidos
 produção restrita a algumas famílias
 atividades antimicrobiana,disuasória alimentar
 rotas biossintéticas complexas, multi-passos


7. Metabólitos Secundários
Classes Representativas dos Metabólitos Secundários
Terpenos
Lignanas
Flavonóides
Fenilpropanóides
Xantonas
Esteróides
Cromanos
ALCALÓIDES
Quinonas
Cumarinas
Acetofenonas

8. Alcalóides – Conceito
Substâncias orgânicas de origem natural
 Possuem nitrogênio formando um heterociclo
 Natureza básica
 Derivados de aminoácidos
 Distribuição restrita
 Apresentam atividade farmacológica


O termo não define um grupo homogêneo químico, bioquímico ou fisiológico

Grande número de substâncias descritas

Diversidade estrutural

Várias origens (plantas, bactérias, fungos, animais)

10. Alcalóides – Distribuição

Animais: peixes e anfíbios

Bactérias: Pseudomonas aeruginosa (fiocanina)

Fungos: Psilocibe sp. (psilocibina)

Pteridófitas: Equisetales e Licopodiales

Gimnospermas: Taxales e Gnetales

Angiospermas – diocotiledôneas principalmente
Distribuição seletiva leva a considerações
quimiotaxonômicas importantes

Muitas vezes é possível estabelecer um
paralelismo entre evolução bioquímica e evolução
botânica: todos alcalóides de uma planta
apresentam origem biossintética comum


11. Alcalóides – Localização
A mobilização de alcalóides pelos tecidos vegetais varia conforme o
período germinativo e variações ambientais


Pouco comum em células jovens

Presentes em diversas partes do vegetal
Geralmente temos 1 majoritário mais centenas de minoritários:
atividade farmacológica pode estar relacionada a qualquer um deles

Cinchona sp.
Catharanthus roseus
Vincristina e vimblastina
(ppm)
Quinina 15% (p/p)

12. Alcalóides – Biossíntese

Síntese a partir de aminoácidos

Alcalóides terpênicos, esteroidais e purínicos possuem diversos precursores
L-Ornitina
HO
Pirrolizidínicos
retronecina
H2 N
H2 N
CO2H
N
H
Pirrolidínicos
O
N
higrina
H 3C
N
H
Tropânicos
hiosciamina
OH
H
OH
H
O
O

13. Alcalóides – Biossíntese
L-Lisina
OH
Quinolizidínicos
H
lupinina
N
H 2N
H 2N
CO2H
Indolizidínicos
N
L-Triptofano
CO2H
NH2
Indólicos
ajmalicina
N
H
N
N
H H
H
H
H3COOC
O
H

14. Alcalóides – Biossíntese
L-Fenilalanina / L-Tirosina
MeO
CO2H
NH2
R
Isoquinolínicos
N
MeO
papaverina
OMe
OMe
L-Histidina
CO2H
N
NH2
N
H
Imidazólicos
pilocarpina
H3C
N
N
O

15. Alcalóides – Biossíntese
Ácido Antranílico
H
Quinolínicos
quinina
CO2H
HO
H
H
O
NH2
N
N
N
Quinazolínicos
N
Ácido Nicotínico
CO2H
N
Piridínicos
nicotina
H
N
N
CH3

16. Alcalóides – Estruturas
N
N
N
H
H
pirrol
N
N
H
piperidina
pirrolidina
N
piridina
pirimidina
N
N
N
quinolina
isoquinolina
N
H
N
imidazol
quinolizidina
N CH3
tropano
cicloperhidrofenantreno
H
N
N
N
indol
H
O
N
purina
OH
N
tropolona
Principais estruturas
encontradas em
alcalóides

17. Alcalóides
Propriedades físico-químicas

Grande parte dos alcalóides oxigenados são sólidos cristalinos incolores

Não-oxigenados em geral são líquidos e voláteis (coniína, nicotina)

Muitos são oticamente ativos
Na forma de base livre: instáveis e solúveis em solventes orgânicos, pouco solúvel em
água


Na forma de sal: solúveis em água, pouco solúveis em solventes orgânicos

Peso molecular entre 100 e 900

18. Alcalóides – Extração

forma de sal → solúveis em água
forma de base livre → solúveis
em solventes orgânicos

Solubilidade em diferentes solventes,
dependendo do pH do meio
Eliminação de interferentes lipofílicos
como ceras e gorduras
hexano
éter de petróleo

19. Alcalóides – Extração
Extrato
+
solução aquosa ácida diluída
¨
N
HCl ou H2SO4 (2 – 5%)
+
+
H+ Cl-
H
Cl-
N
SOLÚVEL EM
ÁGUA
Partição com solvente lipofílico
Fase Aquosa
alcaloídica
Fase Orgânica
descartada

20. Alcalóides – Extração
Extrato Aquoso Ácido
+
solução aquosa alcalina diluída
+
H
N
+
¨
Na :OH
¨
NH4OH ou NaOH (10 - 25%)
¨
N
SOLÚVEL EM SOLVENTE
ORGÂNICO
Partição com CHCl3, CH2Cl2 ou éter etílico
Fase Aquosa
Fase Orgânica
alcaloídica
Extrato de
alcalóides
totais

21. Alcalóides – Detecção
reagentes de precipitação
 combinação com metais pesados
 diferentes colorações de ppt

Mayer (tetraiodomercurato de potássio)
Dragendorff (tetraiodobismutato de potássio)
Bertrand (ácido silícico-túngstico)
Bouchardat (solução de iodo e iodeto de potássio)
Hager (solução de ácido pícrico)

22. Alcalóides – Purificação
O resultado da extração ácido-base é uma mistura complexa
de substâncias alcalinas que devem ser purificadas para
obtenção de um alcalóide isolado
MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS
CCD, CC, CLV, CLAE, CG
MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS
UV, IV, MS,RMN-1H, 13C, COSY, DEPT
Elucidação estrutural

23. Alcalóides – Classificação
pseudoalcalóide
protoalcalóide
verdadeiro

24. Alcalóides – Classificação
origem biossintética
origem do átomo de N

Alcalóides terpênicos (e esteroidais)

Derivados da histidina: IMIDAZÓIS

Derivados do ácido nicotínico: PIRIDINAS

Derivados da fenilalanina e tirosina: ISOQUINOLÍNICOS

Derivados da ornitina e lisina: PIRROLIDINA, PIPERIDINA,
INDOLIZIANINA, QUINOLIZIDINA, TROPÂNICOS

Derivados do triptofano: INDÓLICOS, QUINOLÍNICOS

25. Alcalóides Terpênicos
Não derivam biossinteticamente de aminoácidos. A partir do
ácido mevalônico as unidades isoprênicas formadas recebem
tardiamente um N
PSEUDOALCALÓIDES
Artefatos: iridóides + amônia
• Monoterpênicos
• Sesquiterpênicos
• Diterpênicos
• Triterpênicos

26. Alcalóides Imidazólicos
Distribuição restrita: Rutaceae, Cactaceae, Fabaceae
 Biossinteticamente derivados da histidina

Pilocarpus jaborandi
(Rutaceae)
P. microphyllus: jaborandi-do-Maranhão
P. jaborandi: jaborandi-do-Pernambuco
P. pennatifolius: jaborandi-do-Paraguai
P. trachypholus: jaborandi-do-Ceará
P. racemosus: jaborandi-de-Guadalupe
Árvore, arbusto: origem Amazônia
Pilocarpina: única substância com interesse terapêutico
Seu emprego para combater a xerofilia,
comum causa do mau-hálito, é ainda
incipiente, porém muito promissor

27. Alcalóides Imidazólicos

Jaborandi: nativo do Nordeste do Brasil, muito utilizado pelos índios

Alcalóides: pilocarpina, isopilocarpina e pilosina
Pilocarpina (C3 alfa) é uma base frágil que se isomeriza a isopilocarpina (C3
beta), em meio ácido ou básico perdendo a atividade farmacológica


Meio aquoso: ácido pilocárpico e isopilocarpina

28. Alcalóides Imidazólicos
Propriedades da pilocarpina:

Parassimpatomimético: efeitos muscarínicos
Hipersecreção salivar, gástrica, sudorípara; bradicardia
broncoconstrição

Miótica: contrai os músculos ciliares e facilita a drenagem
nos casos de glaucoma crônico e retem a íris no caso de
glaucoma agudo


Em doses elevadas tem efeitos nicotínicos

29. Alcalóides Derivados do Ácido Nicotínico
Ácido aspártico + Gliceraldeído
Ácido nicotínico
CO2H
tabaco
 indústria fumageira
 originalmente era utilizada para fins
medicinais contra exaqueca
 indústria farmacêutica: patches cutâneos
 Nicotiana tabacum (Solanaceae) 5 %

Produzido nas raízes e transportado às folhas
N
Nicotiana tabacum

30. Alcalóides Derivados do Ácido Nicotínico
Nicotina

Alcalóide majoritário, acompanhado por anabasina,
antabina, nornicotina: extraídos das folhas

Age no SNC: ativa os centros respiratórios e a êmese,
pode causar tremores e convulsão

Age no músculo liso intestinal

Aumenta a pressão arterial

Ação inseticida
H
N
N
CH3

31. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
COOH
COOH
NH2
fenilalanina
NH2
OH
tirosina
Grande maioria dos derivados apresentam núcleo
tetraisoquinolínico

32. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
1. Arilalquilaminas: efedrina (pseudoalcalóide para emagrecer! Atenção
mulheres!)
2. Tetraisoquinolínicos simples: mescalina (protoalcalóide) Alucinações!
3. Benzilisoquinolínicos:
3.1 Aporfinóides: boldina (antioxidante, problemas no fígado)
3.2 Protoberberínicos: hidrastina
3.3 Simples: papaverina (vasodilatador, usado contra impotência)
3.4 Bisbenzil tetraisoquinolinicos: curare (índios usaram muito!)
3.5 Morfinanos: morfina, codeína
4. Fenetilisoquinolínico: colchicina
5. Isoquinolínico monoterpênicos: emetina

33. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
1. Arilalquilaminas:
Principal alcalóide: efedrina (Ephedra
Ephedraceae;
 Rendimento 0,5 a 2% a partir dos ramos
 Usado há mais de 5000 anos na China;
 Propriedades redutoras do apetite;
 Uso proibido nos EUA (FDA)

sp.),
(+) - pseudoefedrina
Ephedra sp.
E. equisetina
E. sinica
E. intermedia
E. gerardiana

34. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
Propriedades

Estimulante adrenérgico, estrutura semelhante à adrenalina

Liberação de catecolaminas endógenas: fibras simpáticas pós-ganglionares

Estimula o músculo cardíaco

Acelera movimentos respiratórios (aumenta intensidade)

Broncodilatador

Estimula a atenção e capacidade de concentração

Diminui sensação de cansaço e necessidade de sono

Pode produzir angústia, tremores e insônia
Muito utilizada em xaropes expectorantes e descongestionantes nasais
(rinites)


35. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
2. Tetraisoquinolínicos
simples:

Destaca-se Echinocactus sp. (cactáceas)
Rendimento alcaloídico pode chegar a 6%: mescalina,
anhalamina, anhalonidina


Efeitos alucinógenos e hipotensores

Utilizada em rituais religiosos
mescalina
Lophophora williamnsii (peiote)
Cactaceae

36. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
3. Benzilisoquinolínicos:
A) Aporfínicos

Cerca de 500 representantes

Dois alcalóides principais: apomorfina e boldina
HO
morfina
O
HO
H
HO
N
CH3
N CH3
H
apomorfina
HO
 É um agonista dopaminérgico: contra mal de Parkinson
 Propriedades eméticas (intoxicação): injetável ou sub-lingual
 Pode provocar: manifestações psicóticas, confusão mental, náuseas, vômitos

37. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
HO
N CH3
H3CO
[1]
H3CO
OH

Fonte: folhas de Peumus boldus Moll.;
Boldo é estimulante digestivo, empregado em
insuficiências hepáticas e em transtornos digestivos:
alcalóides, flavonóides, óleo essencial;


Boldina: comprovada ação antioxidante;
Em associação com outros extratos (bardana, sene) é
utilizada contra dispepsias hepato-biliares


38. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
3. Benzilisoquinolínicos:
B) Protoberberínicos

São alcalóides tetracíclicos amplamente distribuídos

Reduzidos relatos de uso popular

Principal representante da classe: hidrastina
O
O
N
CH3
O
O
OCH3
OCH3
Odor desagradável e sabor amargo
Farmacógeno: raízes e rizomas secos

Hydrastis canadensis L.
Ranunculaceae (golden seal)

39. Alcalóides Derivados da Fenilalanina e Tirosina
 USO (índios Cherokee): vasoconstritor, oxitotóxico, hipertensor,
convulsivante (em altas doses)
 Associação com castanha da Índia e hamamelis para afecções venosas
 Tintura (0,4 %) é vendida como antiviral e febrífugo
 Bacteriostática e bactericida (dependendo da dose)
 Antiprotozoário: Leishmania, Plasmodium sp.

40. MAS!
É bom lembrar o seguinte: as três substâncias mais
venenosas que existem são naturais. Uma, até a vovózinha
bem intencionada pode te oferecer, quando serve um chá de
cicuta que preparou carinhosamente (efeito da curare).
A segunda é encontrada num peixe, o baiacu, aquele que incha
quando se toca nele. Na Bahia e no norte do país, já foram registrados
vários casos de intoxicação grave porque as pessoas comeram esse
peixe sem retirar as glândulas que contêm o veneno.
O terceiro vem de uma planta e é usado para fabricar um raticida
potentíssimo.

41. CONCLUSÃO
Para ser mais preciso, das dez substâncias mais tóxicas que se conhece
oito são naturais. Diante de certas circunstâncias e exagerando um
pouco, talvez valha mais a pena comer um hambúrguer do que aceitar
um remédio ou um sanduíche natural.

42. BIBLIOGRAFIA
SIMÕES, C. M. O.; SCHENKEL, E. P.; GOSMANN, G.; et al,
Farmacognosia: da Planta ao medicamento
Sociedade Brasileira de Farmacognosia-http://www.sbfgnosia.org.br/
http://pt.wikilingue.com/es/Venenos_vegetales
A. M. Lobo & A. M. Lourenço (Ed.), “Biossíntese de Produtos Naturais",
IST Press, Lisboa, 2007