tema 1 fitoquimicos clase 24.9 - albergue de · pdf fileliberación fraccionada...

Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos.

Tema 2. Polisacáridos.

Tema 3. Terpenos y esteroides.

Tema 4. Fenoles simples.

Tema 5. Polifenoles.

Tema 6. Curcuminoides.

Tema 7. Taninos.

Tema 8. Lignanos y antraquinonas. 

Tema 9. Alcaloides

FITOQUÍMICOS

T. Girbes y P. Jiménez 

Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos.

1. Métodos de separación (cromatográficos).2. Métodos de elucidación estructural (espectrofotométricos, electroforéticos, etc.).3. Métodos farmacológicos (actividad microbiana, insecticida, parasiticida, antitumoral, antiviral, inmunoestimulante, etc.; bench‐top assays).

Planta

Extracto

Separación grosera

Separación fina

Caracterización 

Propiedades 

Farmacológicas y/o saludables

OPERACIONES PRELIMINARES

Identificación  botánica del material (muchas variedades)

Selección de la parte del vegetal a extraer (parte útil)

Inactivación de los sistemas enzimáticos del vegetal si se trabaja con material fresco

Desecación de los vegetales bajo condiciones controladas para evitar transformaciones químicas de los componentes

T. Girbes y P. Jiménez 

Compuestos químicos

estroma

FACILITAR la liberación 

de los principios 

Planta  molturación para destruir el estroma 

Extracción de los principios 

activos

T. Girbes y P. Jiménez 

Compuestos químicos

estroma

FACILITAR la liberación 

de los principios 

Planta  molturación para destruir el estroma 

Extracción de los principios 

activos

T. Girbes y P. Jiménez 

Cultivo de callos vegetales de una planta seleccionada  (ej. libre de virus)

Cultivo de plantitas  derivadas de callos vegetales de una planta seleccionada  (ej. libre de virus)

T. Girbes y P. Jiménez 

T. Girbes y P. Jiménez 

ADN

mRNA cADNRTasa Fragmentos de ADN 

Inserción en plásmidos

(ej. fago lambda

(Agrobacterium spp.)

T. Girbes y P. Jiménez 

paclitaxel

EXTRACCIÓN 

Tratamiento de la planta con disolventes para facilitar la interacción fitoquímico‐disolvente.

‐Extracción simple o maceración (en caliente se denomina infusión) 

‐Extracción continua o percolación (se utiliza para la extracción de perfumes muy valiosos) 

T. Girbes y P. Jiménez 

EXTRACCIÓN 

Tratamiento de la planta con disolventes para facilitar la interacción fitoquímico‐disolvente.

‐Extracción simple o maceración

‐Extracción continua o percolación

‐Extracción en continuo a reflujo (Soxhlet) (prácticas de ATA)

T. Girbes y P. Jiménez 

T. Girbes y P. Jiménez 

EXTRACCIÓN 

Tratamiento de la planta con disolventes para facilitar la interacción fitoquímico‐disolvente.

‐Extracción simple o maceración

‐Extracción continua o percolación

‐Extracción en continuo a reflujo (Soxhlet)

‐Extracción con fluidos supercríticos (EFS)Con CO2 supercrítico: aceites esenciales de plantas aromáticas, lúpulo, aromas y sabores, café y té sin cafeína.

T. Girbes y P. Jiménez 

Extracción con fluidos supercríticos (EFS) Con CO2 supercrítico: aceites esenciales de plantas aromáticas, lúpulo, aromas y sabores, café y té sin cafeína.

Presión 

Temperatura

Fluido supercrítico

Pc

Tc

líquido

sólido

gas

Estado intermedio entre gas y líquido.

Gran aumento de la capacidad disolvente. 

Variación de la capacidad disolvente por variación de P y T ambos por encima del punto 

crítico.

La viscosidad es mucho más baja que la de los líquidos.

Muy baja tensión superficial que permite una alta 

penetrabilidad a través de sólidos

Mayor difusividad que en líquidos

Punto crítico

T. Girbes y P. Jiménez 

Propiedades críticas de varios solventes

Solvente   Peso molecular  Tª crítica  Presión crítica Densidad crítica g/mol                 K                  atm                   g/cm3 

CO2 44,01  304,1  72,8 0,469 

H2O  18,02                   647,3             218,3 0,348 

Etileno  28,05  282,4  49,7 0,215 

Propileno 42,08  364,9  45,4 0,232 

Metanol                    32,04  512,6                79,8 0,272 

Etanol 46,07                   513,9                60,6 0,276 

Acetona 58,08                   508,1                46,4 0,278 

T. Girbes y P. Jiménez 

Propiedades críticas de varios solventes

Solvente   Peso molecular  Tª crítica  Presión crítica Densidad crítica g/mol                 K                  atm                   g/cm3 

CO2 44,01  304,1  72,8 0,469 

H2O  18,02                   647,3             218,3 0,348 

Etileno  28,05  282,4  49,7 0,215 

Propileno 42,08  364,9  45,4 0,232 

Metanol                    32,04  512,6                79,8 0,272 

Etanol 46,07                   513,9                60,6 0,276 

Acetona 58,08                   508,1                46,4 0,278 

T. Girbes y P. Jiménez 

Ventajas de la extracción con fluidos supercríticos (reducen los riesgos de degradación de principios por la manipulación).

FlexibilidadSelectividadBajo costoNo degradación de los extractosFácil acoplamiento a cromatógrafo de gases y a equipo de HPLC

T. Girbes y P. Jiménez 

Extracción liquido‐liquido en Soxhlet con disolventes de polaridad creciente.

Los distintos disolventes permiten la extracción de compuestos de distinta polaridad sin tener que calentar en exceso.  

T. Girbes y P. Jiménez 

Extracción líquido‐liquido.

Es una etapa previa a la extracción con diversos disolventes.Se utilizan dos disolventes inmiscibles que se agitan con la muestra durante un cierto tiempo. Los compuestos van a cada disolvente según su solubilidad y afinidad. Se denomina también de reparto.Al final cada uno de los disolventes está enriquecido en determinados solutos y no en otros. Se utilizan frascos de decantación. 

Se utilizan las propiedades acido‐base de los compuestos, jugando con los pH de los disolventes de extracción.

Este procedimiento se utiliza mucho para el aislamiento de alcaloides. 

Los alcaloides suelen tener nitrógenos secundarios o terciarios que son los que les confieren las propiedades de alcaloide . 

En medio ácido forman sales solubles en agua. 

En medio alcalino forman la base libre insoluble en agua pero soluble en disolventes orgánicos como el etil acetato. 

T. Girbes y P. Jiménez 

T. Girbes y P. Jiménez 

Fase apolar

Fase polar Concentración de compuestos polares 

Concentración de compuestos apolares 

Extracción líquido‐liquido.

Es una etapa previa a la extracción con diversos disolventes.Se utilizan dos disolventes inmiscibles que se agitan con la muestra durante un cierto tiempo. Los compuestos van a cada disolvente según su solubilidad. Se denomina también de reparto.Al final cada uno de los disolventes está enriquecido en determinados solutos y no en otros. Se utilizan frascos de decantación. 

Se utilizan las propiedades acido‐base de los compuestos, jugando con los pH de los disolventes de extracción.

Este procedimiento se utiliza mucho para el aislamiento de alcaloides. 

Los alcaloides suelen tener nitrógenos secundarios o terciarios que son los que les confieren las propiedades de alcaloide. 

En medio ácido forman sales solubles en agua. 

En medio alcalino forman la base libre insoluble en agua pero soluble en disolventes orgánicos como el etil acetato. T. Girbes y P. Jiménez 

Fase apolar, más ligera

Fase polar, más pesada

Alcaloides base/medio alc.Carotenos, licopenosAceites esencialesAromas

Polisacáridos solublesPolifenoles glucosiladosVitaminas hidrosolublesCurcumina

T. Girbes y P. Jiménez 

Fase apolar, más ligera

Fase polar, más pesada

Alcaloides base/medio alc.Carotenos, licopenosAceites esencialesAromas(Curcumina)

Polisacáridos solublesPolifenoles glucosiladosVitaminas hidrosolubles(Curcumina)

T. Girbes y P. Jiménez 

morfina

Fase apolar, más ligera

Fase polar, más pesada

Alcaloides base/medio alc.Carotenos, licopenosAceites esencialesAromas

Polisacáridos solublesPolifenoles glucosiladosVitaminas hidrosolublesCurcumina

morfinaacetilo

T. Girbes y P. Jiménez 

Papaver somniferum(adormidera; contiene distintos alcaloides

Fase apolar, más ligera

Fase polar, más pesada

Alcaloides base/medio alc.Carotenos, licopenosAceites esencialesAromas

Polisacáridos solublesPolifenoles glucosiladosVitaminas hidrosolublesCurcumina

morfinaacetilo

T. Girbes y P. Jiménez 

Papaver somniferum(adormidera; contiene distintos alcaloides

Metoxi‐morfina: codeínaDiacetil‐morfina: heroína  

metoxi

acetilo

T. Girbes y P. Jiménez 

Morfinano de codeína y morfina

T. Girbes y P. Jiménez 

CODEÍNA: RESTRICCIONES DE USO COMO ANALGÉSICO EN PEDIATRÍAFecha de publicación: 17 de junio de 2013

Tras conocerse casos graves, algunos de ellos mortales, asociados a la administración de codeína en niños para el tratamiento sintomático del dolor, se recomiendan las siguientes restricciones:

La codeína está indicada únicamente para el tratamiento del dolor agudo moderado en niños mayores de 12 años para los que no se considere adecuado el uso de ibuprofeno o paracetamol como único analgésico.

La codeína es un opioide que, entre otras indicaciones, se encuentra autorizado como analgésico, bien como monofármaco o en combinación con otros principios activos (paracetamol, ibuprofeno o ácido acetil salicílico).

El efecto farmacológico de la codeína se debe a su transformación en morfina a través dela enzima CYP2D6 del citocromo P450. Existen diferencias genéticas en cuanto a laexpresión de esta enzima que determinan el grado de esta metabolización. 

Así las personas con deficiencia en la enzima CYP2D6 obtendrán un menor efecto analgésicomientras que aquellas que tengan más de dos copias del gen que la codifica(metabolizadores ultra‐rápidos) transformarán la codeína en morfina más rápidamente ypor tanto tendrán más posibilidades de presentar reacciones adversas derivadas de laintoxicación por morfina.

ARRASTRE DE VAPOR

Un procedimiento  sencillo que permite el aislamiento de substancias volátiles de las planta es el arrastre de vapor.

El vapor de agua extrae las substancias vaporizables que se condensan posteriormente en matraces junto con le agua. Como normalmente son inmiscibles con el agua se forman dos capas fácilmente separables por decantación. 

Se utiliza para el aislamiento de aceites esenciales y aromas de especias y plantas aromáticas que posteriormente se añaden a los alimentos y los preparados farmacéuticos.   

T. Girbes y P. Jiménez 

ARRASTRE DE VAPOR

Un procedimiento  sencillo que permite el aislamiento de substancias volátiles de las planta es el arrastre de vapor.

El vapor de agua extrae las substancias vaporizables que se condensan posteriormente en matraces junto con le agua. Como normalmente son inmiscibles con el agua se forman dos capas fácilmente separables por decantación. 

Se utiliza para el aislamiento de aceites esenciales y aromas de especias y plantas aromáticas que posteriormente se añaden a los alimentos y los preparados farmacéuticos.   

T. Girbes y P. Jiménez 

METODOS GENERALES DE SEPARACIÓN.

Sublimación (cafeína)

Destilación (productos volátiles separables por el punto de ebullición; aceites esenciales)

Liberación fraccionada (solubilización acuosa de sales de alcaloides en mezclas complejas insolubles en agua)

Cristalización fraccionada (se aprovecha la solubilidad dependiente de temperatura en diferentes disolventes; ej. sacarosa)  

Técnicas cromatográficas. Se basan en las propiedades de: adsorción‐desorción (columna y capa fina)reparto o particiónexclusión molecular (columna)iónicas (intercambio iónico; columna) afinidad (columna)

ElectroforésisPapel y derivados de celulosa Geles de poliacrilamida (proteínas; analítica)Capilar (analítica y preparativa)T. Girbes y P. Jiménez 

Cromatografía de adsorción‐desorción.

Soporte sólido microporoso (sílice, alúmina, tierra de diatomeas, caolín, carbonato cálcico, etc.) al que se adsorben los compuestos disueltos en un disolvente.  Los compuestos adsorbidos se eluyen con el mismo disolvente o con otro diferente. 

La adsorción depende de factores de carga y de polaridad. Los disolventes juegan un papel importante al provocar la desorción selectiva de cada compuesto. 

La detección se realiza por Tinción o por visualización con lámpara UV. 

T. Girbes y P. Jiménez 

Cromatografía de intercambio iónico Cromatografía de afinidad (afinidad ligando receptor)Cromatografía de exclusión molecular (masa moleculares relativas)Cromatografía de papel (aminoácidos y algunos producto naturales) 

Cromatografía en capa fina versatilidad

adsorbentes de silica gel, celulosa, óxido de aluminio, poliamida, hidróxido cálcico

velocidadsensibilidad

disolventes más comunes: cloroformo, éter etílico, etil acetato, y sus mezclas 

Rf: distancia recorrida/distancia del frente; hay que introducir patrones puros como referencias

Detección: se realiza mediante pulverización con reactivos que dan productos coloreados visibles directamente o mediante luz ultravioleta (onda corta 254 nmy onda larga 365 nm). En algunos casos se puede utilizar también directamente la luz UV.

Capa fina preparativa: se aplica la muestra en una línea continua. T. Girbes y P. Jiménez 

Cromatografía de intercambio iónico Cromatografía de afinidad (afinidad ligando receptor)Cromatografía de exclusión molecular (masa moleculares relativas)Cromatografía de papel (aminoácidos y algunos producto naturales) 

Cromatografía en capa fina versatilidad

adsorbentes de silica gel, celulosa, óxido de aluminio, poliamida, hidróxido cálcico

velocidadsensibilidad

disolventes más comunes: cloroformo, éter etílico, etil acetato, y sus mezclas 

Rf: distancia recorrida/distancia del frente; hay que introducir patrones puros como referencias

Detección: se realiza mediante pulverización con reactivos que dan productos coloreados visibles directamente o mediante luz ultravioleta (onda corta 254 nmy onda larga 365 nm). En algunos casos se puede utilizar también directamente la luz UV.

Capa fina preparativa: se aplica la muestra en una línea continua. T. Girbes y P. Jiménez 

T. Girbes y P. Jiménez 

Cromatografía de gases

T. Girbes y P. Jiménez 

T. Girbes y P. Jiménez 

Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC)

T. Girbes y P. Jiménez 

Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC)

T. Girbes y P. Jiménez 

T. Girbes y P. Jiménez 

ESPECTROMETRÍA DE MASASFragmentación y separación de los iones positivos por relación masa/carga.

T. Girbes y P. Jiménez 

Ebulina f

proteína inactivadora de ribosomas del tipo A‐B  de frutos del saúco enano (Sambucus ebulus)

SELfd

Lectina del tipo B‐B de frutos del saúco enano (Sambucus ebulus)

Espectrometría de masas de lectinas de S. ebulusJimenez y cols. (2013) Food Chemistry (136:794‐80) 

T. Girbes y P. Jiménez 

Péptidos trípticos de SELfd

Péptidos trípticos de ebulina f 

Espectrometría de masas de lectinas de S. ebulusJimenez y cols. (2013) Food Chemistry (en prensa) 

T. Girbes y P. Jiménez