Capitolul introductiv Alcaloizi - Importanța lor în natură și pentru viața umană IntechOpen

De Joanna Kurek

Revizuit: 25 februarie 2019 Publicat: 13 noiembrie 2019

informații despre capitol și autor

Autor

Joanna Kurek *

Departamentul de chimie, Universitatea Adam Mickiewicz, Poznań, Polonia

* Adresați toată corespondența la: [email protected]

Din volumul editat

Editat de Joanna Kurek

1. Introducere

În natură există mulți compuși naturali. Dintre numeroasele clase de compuși organici naturali, cum ar fi carbohidrați, lipide, proteine, aminoacizi, antocianine, flavonoide și steroizi, cel care pare a fi destul de special este alcaloizii. Ce le face speciale? Aceștia derivă din aminoacizi și pot fi sintetizați ca metaboliți secundari de către plante și unele animale. Acești compuși joacă un rol important în organismele vii. Alcaloizii s-au dovedit a fi extrem de importanți pentru ființele umane de veacuri, pe lângă faptul că sunt metaboliți secundari, ceea ce ar putea sugera că sunt inutili. Alcaloizii au prezentat efecte biologice puternice asupra organismelor animale și umane în doze foarte mici. Alcaloizii sunt prezenți nu numai în viața de zi cu zi a omului în alimente și băuturi, ci și ca medicamente stimulante. Au prezentat antiinflamatoare, anticanceroase, analgezice, anestezice locale și ameliorarea durerii, neuropharmacologic, antimicrobian, antifungic și multe alte activități. Alcaloizii sunt utili ca ingrediente dietetice, suplimente și produse farmaceutice, în medicină și în alte aplicații din viața umană. Alcaloizii sunt, de asemenea, compuși importanți în sinteza organică pentru căutarea de noi compuși semisintetici și sintetici cu activitate biologică posibil mai bună decât compușii părinți.

2. Despre alcaloizi

Alcaloizii sunt un grup imens de compuși organici naturali care conțin atom de azot sau atomi (amino sau amido în unele cazuri) în structurile lor. Acești atomi de azot provoacă alcalinitatea acestor compuși. Acești atomi de azot sunt de obicei situați într-un sistem inelar (ciclic). De exemplu, alcaloizii indol sunt cei care conțin un atom de azot în sistemul inelului indol. În general pe bază de structuri, alcaloizii pot fi împărțiți în clase precum indoli, chinoline, izochinoline, pirolidine, piridine, pirrolizidine, tropani, terpenoizi și steroizi. Un alt sistem de clasificare este legat de o familie de specii de plante pe care le au. Unul dintre exemple este alcaloizii de opiu care apar în macul de opiu (Papaver somniferum) [1]. Aceste două sisteme diferite de clasificare provoacă confuzie între distribuția lor biologică și tipurile chimice de alcaloizi, deoarece nu există o corelație inconfundabilă.

Alcaloizii (al căror nume provine inițial de la „de tip alcalin”) pot reacționa cu acizii și apoi pot forma săruri, la fel ca alcalii anorganici. Acești atomi de azot se pot comporta ca o bază în reacțiile acid-bazice. În general, alcaloizii, care sunt tratați ca amine, la fel ca aminele din numele lor, au sufixul -ina. Alcaloizii în formă pură sunt de obicei solide cristaline incolore, inodor, dar uneori pot fi lichide gălbui. Destul de des, au gust amar. Acum, peste 3000 de alcaloizi sunt cunoscuți în peste 4000 de specii de plante.

Acești compuși sunt produși în general de multe specii de plante, în principal de plante cu flori și, de asemenea, de unele animale. Plantele produc și depozitează mulți compuși organici cum ar fi aminoacizii, proteinele, carbohidrații, grăsimile și alcaloizii, care sunt de obicei tratați ca metaboliți secundari. Sunt depozitate în fiecare parte a plantei - frunze, tulpină, rădăcină și fructe ale plantelor - dar în cantități diferite. S-a sugerat că acestea sunt produsul rezidual al plantelor, dar acum dovezile sugerează că joacă o funcție biologică importantă la plante.

Unele grupuri de alcaloizi înrudiți structural sunt prezenți în plante de la puțini până la chiar 30. Acești alcaloizi aparțin aceleiași clase, dar au unele diferențe în structura lor și unul dintre ei apare de obicei în majoritate. Unele familii de plante sunt foarte bogate în alcaloizi. De exemplu, în plante precum macul opium (Papaver somniferum) și ciuperca ergot (Claviceps), există aproximativ 30 de tipuri diferite de alcaloizi. La plante, funcția lor este încă în mare parte necunoscută. Alcaloizii din cauza gustului lor amar sunt un compus natural pentru descurajarea organismelor erbivore. La unele plante sunt folosite ca pesticide naturale. S-a sugerat că alcaloizii din plante au o funcție de a le proteja de activitatea distructivă a unor specii de insecte. Alcaloizii sunt prezenți și la unele specii de animale, cum ar fi broaștele (broaștele cu săgeți otrăvitoare (Phyllobates)), castorul din Lumea Nouă (Castor canadensis) și șopârlele, și sunt produse de speciile de ciuperci și ergot.

Pe lângă faptul că au același nume general - alcaloizi - au o varietate extremă de structuri chimice. Unii dintre acești compuși par să aibă oameni cunoscuți de vârstă datorită gamei lor largi de activitate asupra organismelor umane și a altor animale. Timp de o mie de ani, extractele din plante care conțin alcaloizi au avut ca medicamente utilizarea medicamentoasă și își datorează efectele puternice datorită prezenței alcaloizilor. Morfina a fost primul alcaloid care a fost izolat aproximativ 1804 din macul de opiu sub formă cristalină. Alcaloizii sunt un grup interesant de compuși cu o gamă largă de activități, nedorite și de dorit, asupra organismelor animale și umane. Alcaloizii au diverse efecte fiziologice: antibacteriene, antimitotice, antiinflamatorii, analgezice, anestezice locale, hipnotice, psihotrope și antitumorale și multe altele. În zilele noastre, alcaloizii de obicei din plante, mai degrabă decât din animale, sunt încă de mare interes pentru chimiștii organici, biologii, biochimiștii, farmacologii și farmaciștii. Alcaloizii cunoscuți includ morfina, stricnina, chinina, atropina, cofeina, efedrina și nicotina [1].