uright|thumb|Plantație de tutun (Nicotiana tabacum), sursa nicotinei. Nicotina este cel mai consumat alcaloid din lume, pentru scopuri nemedicale, alături de cofeină.
Alcaloizii (fr. alcali; gr. eidos- aspect) sunt substanțe organice heterociclice cu azot, de origine vegetală, cu caracter bazic, rezultate în urma metabolismului secundar al plantelor, care dau reacții caracteristice și au acțiune asupra organismelor animale, de cele mai multe ori de natură toxică. În funcție de proveniența atomului de azot și de calea biosintetică se pot clasifica în: alcaloizi propriu-ziși pseudoalcaloizi protoalcaloizi N-oxizi ai alcaloizilor
Noțiunea de alcaloid s-a stabilit la începutul secolului al XIX-lea, (Meissner, 1818). Prin alcaloizi se înțelegea în trecut toate substanțele azotate cu caracter bazic, care aveau acțiune fiziologică asupra organismelor animale. În grupa alcaloizilor se găseau astfel unele amine, amide, aminoalcooli, aminoacizi, purine etc.
Istoric
Acțiunea toxică sau curativă a plantelor medicinale a fost cunoscută din cele mai vechi timpuri, încă din vremurile preistorice, după cum consideră arheologii Arlette Leroi Gourhan și Ralph Salecki. Aceștia au descoperit într-o zonă situată la nord de Bagdad, alături de rămășițe umane, de tipul celor din Neanderthal, urme de plante cunoscute pentru proprietățile lor medicinale. Or, după cum se știe omul din Neanderthal a trăit acum cel puțin 60000 ani. Omul primitiv a separat produsele toxice, de cele folositoare pentru alimentație, el întâlnindu-se la fiecare pas cu diferite acțiuni și a căutat în jurul lor tot ceea ce îi putea alina durerile cînd era bolnav. Cucuta se cunoștea din vremea lui Socrate și grecii administrau o băutură cu extract de cucută condamnaților la moarte. Efectul stimulant al frunzelor de coca (Erytroxylon coca) era cunoscut de poporul incaș, care folosește aceste frunze pentru mărirea rezistenței fizice. Amerindienii cunoșteau de multă vreme rolul excitant și defatigant al frunzelor mestecate de coca, dar și efectele dezastruoase asupra organismului în momentul când era introdusă în organism în doze prea mari. Din acest motiv ei mestecau aceste frunze , în maniera indicată de practicile tradiționale, spre a înfrânge foamea și în special oboseala dată de distanțele imense. Poetul Abraham Cowley compune la vremea sa chiar un poem, dedicat virtuților acestei plante, care se încheie cu următoarele trei versuri:
Trei frunze ajung pentru 6 zile de marș Omul din Quito înzestrat cu această provizie Poate străbate întinșii Anzi, scăldați în nori.
Tot ei cunoșteau proprietățile antimalarice ale scoarței de Cinchona succirubra, după cum semnalează un călugăr augustin, Calaugha, care în 1639 publică într-o carte religioasă apărută în Spania următorul fragment:
In regiunea Loxa crește un arbore pe care locuitorii îl numesc arborele de friguri, și a cărui coajă, de culoarea scorțișoarei, transformată in pulbere și administrată într-o cantitate echivalentă cu greutatea a două monede mici de argint și dizolvată într-o băutură, vindecă febra și accesele ei ; ea a dat rezultate miraculoase în Lima .
Opiul, un produs rășinos obținut din capsulele macului, era folosit din cele mai vechi timpuri. În antichitate Teofrast, și Nicandros fac referințe la otrăvirea cu opiu, Nicandros fiind primul care ne lasă o descriere sumară a intoxicației: cel care bea o băutură în care intră și suc de mac, cade într-un somn profund; membrele i se răcesc, ochii devin ficși, o sudoare abundentă apare pe corp, fața devine palidă, buzele i se umflă, ligamentele maxilarului inferior se relaxează , unghiile devin livide, ochii îi cad in orbite. Cu toate acestea, nu trebuie să te sperii de acest aspect, însă trebuie să îi administrezi repede bolnavului o băutură caldă, preparată din vin amestecat cu miere și să i se scuture corpul cu energie, astfel ca bolnavul să vomite.
Dioscorides, în secolul I e.n., cunoștea perfect metoda de colectare și preparare a opiului, iar recomandările sale pentru prepararea siropului de mac, numit diacodion, sunt în esență nemodificate în farmacopeile moderne. Celebra băutură a zeilor din Olimp, cunoscută și sub denumirea de ambrozie, este mai mult ca sigur că nu a fost altceva decât un obișnuit decoct de hașiș.
Aceeași băutură investită cu aceleași virtuți de imortalitate o găsim și în mitologia hindusă sub denumirea de amrita. O altă băutură celebră a mitologiei elene –nephentes- și care mult timp a fost considerată ca fiind un produs al imaginației prodigioase a lui Homer, există ca atare. Această băutură dând uitare durerii și necazurilor, după cum se precizează în Odiseea, nu este decât un produs pe bază de opiu. Tot in Odiseea se precizează că această băutură intră în Grecia prin Elena, celebra soție a regelui spartan Menelaos, care la rândul ei o primește de la egipteanca Polydamna, soția lui Thomis, căci în Egipt în special pământul roditor produce un mare număr de plante, unele salutare altele mortale. Grație papirusului descoperit in 1873 de Georg Moritz Ebers și care datează din anul 1550 î.e.n., respectiv din cea de a XVIII-a dinastie găsim dovezi incontestabile despre cunoașterea de către urmașii lui Amenophis I a virtuților halucinogene și sedative ale opiului. Acest papirus care pe bună dreptate poate fi considerat cel mai vechi tratat de medicină al omenirii, menționează existența a circa 700 de remedii, între care intră cele pe baza de opiu, toate consemnate in papirusul Ebers. Vechii cretani adorau pe o așa numită zeiță a macilor, care era Mnemosyne și care în același timp era și mama Muzelor, iar macul, respectiv Papaver somniferum, este după cum știm depozitarul a numeroase principii halucinogene. Plinius cel Bătrîn descrie în celebra sa carte Istoria naturală efectele semințelor de mac, planta pe care o așază în categoria ierburilor care aduc înaintea ochilor fantome și iluzii distractive și agreabile. 300px|left|thumb|Fruct de Atropa belladona Otrăvitorii de profesie din Evul Mediu întrebuințau adesea plante otrăvitoare ca belladona, pentru a produce un tip de intoxicație adeseori cu acțiune prelungită. Acest fapt l-a determinat pe Linné să numească planta Atropa belladona, după Atropos, una dintre cele 3 ursitoare, cea care taie firul vieții. În anul 1817 farmacistul Sertürner, din Hanovra, atrage atenția asupra pricipului extras din opiu, pe care îl denumește morphium după Morfeu, zeul nopții și al somnului, care subliniază efectul de bază al morfinei. Odată cu această descoperire, putem spune că începe cu adevărat studiul alcaloizilor, iar de acești compuși azotați își leagă numele numeroși oameni de știință: chimiștii și farmaciștii Pelletier și Caventou, Woskressenski, Dumas, Robiquet, Laurent, Gerhardt, Lassaigne, Roussin, Tanret. În 1818 Caventou și Pelletier descoperă stricnina, pe care o izolează din nuca vomică (Nux vomica). În 1820 Runge găsește chinina în scoarța de quinquina (Cinchona succirubra) și cofeina în cafea (Coffea arabica). În 1827 Gieseke reușește să extragă coniina din cucută (Conium maculatum), Passell și Reinmann separă nicotina (1828) din frunzele de tutun (Nicotiana tabacum), iar în 1831 Mein obține atropina prin tratarea beladonei.
Tabel cu principalii alcaloizi și datele descoperirilor acestora AlcaloidulAnul descopeririiDescoperitoriiMorfină1803Séguin și Courtois (simultan), Derosne; Izolată în 1804 de SertürnerNarcotină1817RobiquetStricnină1818Pelletier, Caventou; formula de Sir Robert Robinson în 1946Chinină1818Pelletier, CaventouBrucină1818Pelletier, CaventouCofeină1820Runge, RobiquetConiină1827GiesekeNicotină1827Passelt, ReinmannAtropină1831Mein, Geiger, HesshNarceină1832PelletierCodeină1832RobiquetTeobromină1842WoskressenskiPapaverină1848MerckCocaină1862Albert NiemannApomorfină1870Matthiesen, WrightPilocarpină1875Gerard, HardyArecolină1881JahnsTeofilină1888KasselScopolamină1892ShmidtYohimbină1896-1897Spiegel și ThomasLobelină1921WielandAlcaloizii din ergot1918-1950Jacobs, StollPlatifilină1935Konovalova și OrehovReserpină1954Schlihler și colab.
Răspândire În majoritatea cazurilor, alcaloizii au fost izolați din Angiospermae, 10-15% din aceste plante putând sintetiza alcaloizii, unele familii având chiar o tendință pronunțată de biosinteză: Annonaceae, Apocynaceae, Asteraceae (subfamilia Senecioneae), Berberidaceae, Boraginaceae, Convolvulaceae, Erytroxylaceae, Loganiaceae, Magnoliaceae, Papaveraceae, Solanaceae, (Dicotiledonate), Amarylidaceae și Liliaceae (Monocotiledonate).
Cantitățile în care se găsesc alcaloizii variază în limite foarte largi, de obicei în plante se găsesc amestecuri de alcaloizi în care un alcaloid este majoritar. Alcaloizii au o răspândire inegală în organele plantelor: atropina - 0,30% în frunze, 0,45% în rădăcini; chinina - prezentă numai în scoarță, lipsește în frunze.
Deși majoritatea alcaloizilor sunt izolați din regnul vegetal, s-a confirmat existența lor și în regnul animal: ordinul Urodales (salamandre), sau Anourales (broaște) genurile Buffo, Phyllobates ( potențial neurotoxic), Arthropode, Coleoptere, Neuroptere, Myriapode, Spongieri.
Localizare
Alcaloizii se găsesc în vacuolele plantelor, sub forma de săruri cu diferiți acizi (acid benzoic, citric, meconic, tartric. etc), sau în combinații tanice, însă se mai pot găsi și sub formă de baze cuaternare sau terțiare .
Acizii organici care formează cel mai frecvent săruri cu alcaloizii sunt:
Structura Alcaloizii au cel puțin un atom de azot heterociclic, acesta fiind de cele mai multe ori terțiar, mai rar cuaternar. Heterociclurile se pot condensa între ele sau cu alte cicluri astfel încât moleculele alcaloizilor pot deveni de tip policiclic sau macrociclic. Datorită grefării pe nucleu a numeroase grupări funcționale, unii alcaloizi pot prezenta caracter fenolic (morfina), alții de tipul atropinei , reserpinei pot forma esteri, eteri (codeina) sau alcaloizi glicozidati (solanina din cartof). De obicei au activitate optică, fiind levogiri (cei mai des întâlniți și cu cea mai mare activitate farmacologică) sau dextrogiri, activitate imprimată de atomii de carbon ai acizilor cu care se esterifică: (acidul tropic, în cazul hiosciaminei și scopolaminei). Și orientarea substituenților în pozițiile S sau R conferă modificarea acțiunii farmacologice (chinina - 8S, 9R este antimalaric, în timp ce chinidina - 8R 9S este antiaritmic clasa 1A, conform clasificării lui Vaughan Williams).
Clasificare În mod curent alcaloizii se clasifică atât pe criteriul structurii chimice, cât și pe cel al originii lor. Astfel, alcaloizii cunoscuți se împart în următoarele categorii: GrupReprezentanțiDerivați de piridinăpiperină, coniină, trigonelină, arecaidină, guvacină, pilocarpină, citisină, nicotină, sparteină, peletierinăDerivați de pirolidinăhigrină, cuscohigrinăDerivați de tropanatropină, cocaină, ecgonină, scopolaminăDerivați de chinolinăchinină, chinidină, dihidrochinină, dihidrochinidină, stricnină, brucină, veratrină, cevadinăDerivați de izochinolinăAlcaloizii din opiu: morfină, codeină, tebaină, papaverină, narcotină, sanguinarină, narceină, hidrastină, berberinăDerivați de fenetilaminămescalină, efedrinăDerivați de indol Derivate de triptamină: dimetiltriptamină (DMT), NMT, psilocibină, serotonină, melatonină Ergoline: alcaloizii din ergot: ergină, ergotamină, acid lisergic, etc.; derivați ai acidului lisergic (LSD) Beta-carboline: harmină, yohimbină, reserpină, emetinăDerivați de purinăDerivați de xantină: cofeină, teobromină, theofilinăTerpene Din aconit: aconitină Steroli: solanină, samandarinăDerivați de betaină (cu azot cuaternar)muscarină, colină, neurină
După precursorul biosintetic, alcaloizii pot fi grupați în :