Biossntese de alcalides aromticos, derivados de Triptofano

ndice1 - Introduo terica22 - Objectivos32.1 - Geral32.2- Especficos33- Desenvolvimento43.1- Biossntese dos Alcalides43.1.1-Alcalides derivados de Triptofano73.2-Biossntese de Triptofano93.2.1-Biossntese de Harmina123.2.2-Biossntese de Ajmalicina123.2.3-Alcaloides derivados de triptofano que ocorrem na Ergot133.2.4-Biossntese de cido D-(+)-Lisrgico133.2.5-Biossntese de Fisostigmina144-Concluses165-Referncias Bibliogrficas17

1 - Introduo terica

Alcalides so compostos orgnicos heterocclicos, de carcter bsico, que possuem um ou mais nitrognios no seu esqueleto carbnico, so de origem vegetal (no somente, podendo ser tambm derivadas de fungos, bactrias e at mesmo de animais) e so aplicados principalmente na produo de frmacos naturais e na proteco das plantas contra predadores. Alcalides podem tambm ser sintetizados em laboratrio.So divididos em trs grupos: Alcalides verdadeiros, que possuem anel heterocclico com um tomo de nitrognio e sua biossntese se d atravs de um aminocido. Ex: Cafena Protoalcalides, o tomo de nitrognio no pertence ao anel heterocclico e se originam de um aminocido. Ex: Cocana Pseudoalcalides, so derivados de terpenos ou esterides e no de aminocidos. Ex: SolasodinaOs alcalides podem ser classificados quanto: sua actividade biolgica. Agindo como modificadores do sistema nervoso central e autnomo. sua estrutura qumica. sua origem biossinttica. Dividem-se em alcalides aminocidos alifticos que so derivados biossinteticamente da ornitina (pirrolidinas, tropnicos, pirrolizidnicos) e da lisina (piperidinas, quinolizidnico) como a cocana e lobelina; e alcalides aminocidos aromticos que so derivados biossinteticamente do cido fenil-alanina, tirosina (isoquinoleinas), cido nicotnico (piridinas), histidina (imidazis), triptofano (indlicos, quinoleinas) e cido antranlico (quinoleinas) como a morfina e boldina. A Biossntese mista inclui alcalides derivados do triptofano e mevalonato.

2 - Objectivos 2.1 - Geral Realizar uma pesquisa bibliogrfica sobre a biossntese dos alcalides aromticos, derivados de triptofano. 2.2- Especficos Apresentar a biossntese da Harmina, do cido Lisrgico, da Ajmalicina e da Fisostigmina; Apresentar a biossntese de alcalide derivado de triptofano que ocorre na Ergot (Ergotamina).

3- Desenvolvimento3.1- Biossntese dos AlcalidesDevido a sua complexidade estrutural a biossntese dos alcalides no ser apresentada de forma geral, mas sim ser de forma especfica, neste caso os alcalides aromticos derivados de triptofano.Como j foi citado acima, os alcalides segundo a sua origem biossinttica classificam-se em alifticos que tem como precursores: lisina e ornitina; e aromticos que tem como precursores: cido nicotnico, fenilalanina, tirosina, triptofano, cido antranlico e histidina.Alcalides Heterocclicos e sua origem biossinttica de aminocidos

Pirrolidnicos Tropnicos Ornitina Pirrolizidnicos QuinolizidnicosLisinaPiperidnicos

TriptofanoIndlicos

TirosinaIsoquinoleicoFenilalaninaEfedrinaAlm destes aminocidos, intervm tambm bases pricas, unidades terpnicas e derivadas do acetato..Como..mostra..a..figura.1.

Figura 1. Aminocidos e Bases pricas que do origem aos alcalidesPara a melhor compreenso da biossntese dos alcalides necessrio lembrar algumas reaces comuns da sua biossntese, onde os aminocidos precursores sofrem uma srie de transformaes tpicas que podem resumir-se em:

a) - Formao de bases de Schiff (gera ligaes C=N)A base de Schiff, tambm conhecida como azometina, um grupo funcional que contm um carbono ligado por meio de uma ligao dupla a um nitrognio e este por sua vez a um grupo aril ou alquil, o que torna a Base de Schiff uma imina estvel.Sua extraco se d por meio da sintetizao de uma amina com um composto carbonilo, por meio de adio nucleoflica, formando um hemiaminal que sofre desidratao e se transforma na imina estvel, como demonstra-se a seguir:

b) - Condensao segundo Mannich (gera ligaes C-C-N) uma condensao entre um carbanio (orto e para do grupo fenlico), um aldedo ou cetona e uma amina primria ou secundria em catlise cida. O produto obtido um composto -aminocarbonlico, conhecido como base de Mannich, como mostra a seguir:

1. Oxidaes2. Redues 3. Condensao aldlica4. Descarboxilao (usualmente catalizada por fosfato de piridoxal)5. Desidratao6. Reagrupamento segundo MannichOcorre no cido trpico logo uma transaminao e reduo de fenilalanina.

7. Reaco de transaminaoA coenzima responsvel se apresenta nas formas activas do fosfato de piridoxal e da piridoxamina:

3.1.1-Alcalides derivados de Triptofano

O triptofano um aminocido essencial para o Homem, constitui um importante exemplo de derivados de indole.Actualmente so conhecidos aproximadamente 2000 alcalides derivados de triptofano, tambm conhecidos como indlicos, encontrados em diversas famlias como Loganiaceae, Apocynaceae e Rubiaceae. So gerados por ligaes de iridoides (compostos comuns derivados de monoterpenos). Possuem unidade estrutural de ndole C2N proveniente de triptofano, possuindo 2 tipos estruturais: Indlicos monoterpnicos geralmente so produtos de condensao da triptamina. Indlicos derivados de biossntese mista (triptofano-mevalonato) geralmente obtidos de plantas de gnero vincam, isolados do fungo ergot clavicepspurpurea (Hypocreaceae), entre outros.

3.1.1.1-Fontes naturaisOs alcalides indlicos so encontrados nos alimentos tais como: Leite e seus derivados e chocolates (sorotonina); Ovos e carnes; Frutas: banana, abacate, maracuj; Tabaco (harmina).

3.1.1.2-Aplicaes e Funes BiolgicasEste aminocido prontamente absorvido do trato gastrointestinal. O triptofano extensivamente ligado a albumina srica e metabolizado por oxidao a 5-hidroxitriptofano para 5-hidroxitriptamina (serotonina - atravs da melatonina na epfase por descarboxilao) e outros metabolitos, incluindo derivados de kinurenina, e excretado pela urina.

Figura 2. Converso de triptofano em serotoninaTem funes como: Antioxidantes e potencial inibidos selectivo de Ciclo-oxigenase-2 (COX-2- responsvel pelos fenmenos dainflamaoe produo das prostaglandinas que produzem contraco uterina). Antidepressivo, inibidos de stress oxidativo, anti-inflamatrio (ex. indometacina, acemetacina, etodolac) e sedativo (harmina). Anti-cancergena e anti-neurodegenerativas (serotonina e vinorrelbina). Anticolinestersico e tratamento do glaucoma (fisostigmina). Espasmoltica e hipotensora (ajmalicina). Antitumoral similar (imblastinaVasocontritor (ergotamina). hipotensor e vasodilatador perifrico (ioimbina). Preventor e tratamento de hemorragias ps-parto e ps-aborto (ergometrina).

3.1.1.3-Efeitos Adversos Barreira hemato-enceflica (fisostigmina). Insuficincia heptica e renal (ioimbina e ajmalicina). hipotenso, depresso SNC,sonolncia e hipotermia (reserpina). Agranulocitose (ajmalicina). leucopenia e trombocitopenia (vimblastina). neurotoxicidade como parestesias e fraquezas musculares (vincristina).Tem como aplicaes: Propriedades insecticidas, tomografias por emisso de positres e indicador fluorescente de pH (harmina). Promotoras de crescimento vegetal Pesticidas para matar pequenos vertebrados, aves e ratos (estricnina).

3.2-Biossntese de TriptofanoO cido shiqumico na forma do anio shiquimato, o precursor de aminocidos aromticos. Os animais so incapazes de levar a cabo a biossntese deste aminocido utilizando a via do shiquimato, ao contrrio das plantas e dos micro-organismos, e esto totalmente dependentes da dieta para obt-los.

Num primeiro passo o shiquimato fosforilado na posio trs (3). Em seguida reage com o carbono dois (2) do fosfoenol piruvato dando origem a um intermedirio tetradrico. Enzima corismato sintase d origem ao corismato.

Figura 3. Biossntese de corismato

O corismato transformado em triptofano por adio de amnia e de ribose. O processo complexo e est resumidamente descrito na figura seguinte.

Figura 4. Biossntese de Triptofano

Em geral os alcaloides derivados de triptofano, podem apresentar ncleo indlico (Fig.-a) e -carbonilico(Fig.-b).Biossntese de alcalides aromticos, derivados de Triptofano 2014

Grupo I Qumica dos Produtos Naturais17 | Curso de Licenciatura em Qumica. UEM

Figura-(a) Figura-(b)

Os alcalides que se formam possuem uma unidade estrutural de indole-C2N proveniente do triptofano (aminocido proveniente do cido xiqumico). Podem considerar-se dois tipos estruturais: a) Alcalides de estrutura semelhante ao triptofano ou ainda condensada com outra unidade C2 proveniente de piruvato e b) Alcalides derivados de biossntese mista triptofano/mevalonato, onde os mais representativos so os alcalides de vinca e os alcalides de ergot. Destes metabolitos so exemplos: 1) A harmina e 2) A ajmalicina e cido lisrgico. Tambm de biossntese triptofano/mevalonato so os alcalides de estrutura complexa quinina e estriquinina.

A biossntese dos alcalides destes grupos estruturais na maior parte das vezes complexa e s para alguns compostos se conhecem todos os passos envolvidos.

3.2.1-Biossntese de HarminaA harmina um alcalide -carbolnico com propriedades inibidoras da MAO,especialmente o subtipo para a serotonina. Possui propriedades sedativas e antidepressivas; encontrada em Banisteriopsis caapi Santo Daime(Iag).

Figura 5. Biossntese de Harmina

3.2.2-Biossntese de AjmalicinaO alcaloide ajmalicina encontrado na Vinca.

Figura 6. Biossntese de Ajmalicina

3.2.3- Biossntese de alcalide derivado de triptofano que ocorre na Ergot (Ergotamina)

Figura 7. Biossntese de Ergotamina

3.2.4-Biossntese de cido D-(+)-Lisrgico

Figura 8. Biossntese de cido lisrgico

3.2.5-Biossntese de Fisostigmina

A Fisostigmina um alcaloide encontrado nas sementes de Fava de Calabar originria no golfo de guin. Alcaloide: Fisostigmina Nome cientifico: Physostigma venenosumNome vulgar: FisostigmaParte da Planta: sementesAtividade Farmacolgica: anticolinrgico A fisostigmina um anticolinestersico. O uso farmacolgico para o tratamento deglaucoma.Diminui a presso intraocular uma vez que diminui a resistncia do humor aquoso. utilizada em casos de envenenamento por atropina e drogas correlatas. utilizada para reverter sndrome colinrgica central e arritmias cardacas produzida porsuperdosagem de fenotiazinas, anti-histamnicos e anti-depressivos tricclicos.

Curiosidade: A fava de Calabar (frica Ocidental) era usada no teste da mentira parajulgamento tribal de suspeitos de crime ou roubo.

Figura9. Biossntese de Fisostigmina

4-Concluses

Os alcaloides aromticos derivados de triptofano todos apresentam origem biossinttica o cido shiqumico, este leva a cabo a biossntese do triptofano utilizando a via shiquimato.Do triptofano formam-se em geral alcalides que podem apresentar na sua estrutura o ncleo indlico e -carbonlico.Os alcalides podem ser derivados tambm atravs da biossntese mista triptofano/mevalonato, onde os mais representativos so os alcalides de vinca e os alcalides de ergot.

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