Lab.2 Saponinas

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DECANA DE AMÉRICA)  FACULTAD DE QUÍMICA QUÍMICA E INGENIERÍA INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE QUÍMICA (0.71) DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA ORGÁNICA LABORATORIO DE PRODUCTOS NATURALES PRÁCTICA N °2 TRITERPENOIDES  –  SAPONINAS TRITERPENOIDALES. GRUPO: Lunes 1:00 - 5:00 pm. PROFESORA: Qca. Juana María Huamán Malla. INTEGRANTES: 2011 INTRODUCCION Las saponinas son glucósidos de esteroides o de triterpenoides, llamadas así por sus propiedades como las del jabón: cada molécula está constituida por un elemento soluble en lípidos (el esteroide o el triterpenoide) y un elemento soluble en agua (el azúcar), y forman una espuma cuando son agitadas en agua. Se hallan ampliamente distribuidas en el reino vegetal, especialmente entre las legumbres. En un principio se consideraron nocivas para la salud ya que pueden dañar los glóbulos rojos de la sangre, pero en la actualidad se destaca su efecto positivo. Debido a que las saponinas sólo son absorbidas en cantidades ínfimas por el intestino, actúan especialmente en la luz del tracto gastrointestinal. Se les atribuye un efecto protector del cáncer de estómago e intestinos. Ejercen además un efecto inhibidor sobre ciertos microorganismos, reducen la colesterolemia. Muchos de los efectos farmacológicos que inducen estos compuestos están relacionados con su capacidad para permeabilizar membranas biológicas (actividad hemolítica), actividad que parece estar asociada a los monodesmósidos. Se ha descrito además actividad antiviral, citotóxica (antitumoral), espermicida, etc. Clásicamente se han utilizado como antitusivos y expectorantes, antiinflamatorios, analgésicos, venotónicos y antihemorroidales y adaptógenos. TRITERPENOS Y ESTEROIDES Este grupo de principios activos está constituido por numerosos compuestos, estructuralmente muy similares, derivados mayoritariamente del epoxiescualeno o en menor número del propio escualeno. Todos ellos poseen un hidroxilo en el C 3 que les permite la unión con una o varias moléculas glucídicas, dando lugar a estructuras heterosídicas. Pueden establecerse dos grandes grupos dependiendo de su estructura química: triterpenos (tetra y pentacíclicos) y esteroides. Se encuentran en estos grupos compuestos de gran interés farmacéutico como son los saponósidos y los heterósidos cardiotónicos. Saponósidos: También llamados saponinas, su nombre deriva del latín sapo, saponis que significa jabón debido a que poseen propiedades tensioactivas, pues al disolverse en agua y por agitación forman espuma persistente, tienen propiedades detergentes. Muchas de ellas tienen además propiedades hemolíticas debido a que alteran la permeabilidad de las membranas biológicas resultando tóxicas para animales de sangre fría. Por esta razón, algunas plantas que contienen estos principios activos, han sido empleadas desde la antigüedad en el arte de la pesca. Sin embargo no todos los saponósidos cumplen estas características. Estos compuestos tienen interés farmacéutico a dos niveles. Por un lado, debido a su actividad farmacológica, pueden ser de aplicación directa a la terapéutica y por otro, o bien pueden ser utilizados indirectamente como precursores para la obtención de fármacos por semisíntesis química (como ocurre en el caso de los saponósidos esteroídicos de diversas especies del género  Dioscorea utilizados para la obtención de anticonceptivos orales), o bien pueden ser empleados como herramientas farmacotécnicas debido principalmente a sus propiedades físicas (tensioactividad). Son compuestos con estructura heterosídica. Por lo general la unión al azúcar se realiza sobre el hidroxilo del C3 (monodesmósidos) aunque en algunos casos se establece una esterificación adicional con otras moléculas glucídicas a través del grupo ácido situado sobre el C28 (bidesmósidos). En estos heterósidos, la parte glucídica es compleja pues corresponde a un número relativamente elevado de moléculas glucídicas (1 a 10) tanto en forma lineal como ramificada. Las geninas pueden ser de dos tipos estructurales: esteroídicas y triterpénicas. Las saponinas con genina esteroídica, generalmente hexacíclicas y con 27 átomos de carbono (espirostano), se localizan en plantas Monocotiledóneas (Dioscoreáceas, Liliáceas, Agavaceas) y las de tipo triterpénico, con 30 átomos de carbono, tetracíclicas (dammarano) o pentacíclicas (lupanos, oleananos, ursanos), en Dicotiledóneas, Pteridofitas y algunos animales marinos. Muchos de los efectos farmacológicos que inducen estos compuestos están relacionados con su capacidad para permeabilizar membranas biológicas (actividad hemolítica), actividad que parece estar asociada a los monodesmósidos. Se ha descrito además actividad antiviral, citotóxica (antitumoral), espermicida, etc. Clásicamente se han utilizado como antitusivos y expectorantes, antiinflamatorios, analgésicos, venotónicos y antihemorroidales y adaptógenos. Entre las plantas medicinales que poseen saponósidos hay que destacar la raíz de polígala por sus propiedades antitusígenas y expectorantes, la raíz de regaliz como antiulcerosa y antiinflamatoria, el rizoma de rusco y la corteza y semillas de castaño de indias por sus propiedades venotónicas y la raíz de ginseng como adaptógena. Heterósidos cardiotónicos: A este grupo pertenecen una serie de principios activos que actúan directamente sobre el músculo cardiaco y por tanto ejercen su acción terapéutica en la insuficiencia cardíaca congestiva o en las alteraciones del ritmo cardíaco. Sin embargo, precisamente por la gravedad de esta patología y las características especiales de estos principios activos, cuyo margen terapéutico es sumamente estrecho, las drogas que les contienen no se emplean en la actualidad directamente como productos fitoterapéuticos aunque sus principios activos aislados siguen siendo indispensables en la terapéutica. Estructuralmente estos compuestos corresponden, como su nombre indica, a estructuras heterosídicas cuya genina es de tipo esteroídico con distintos sustituyentes, generalmente de tipo hidroxílico o metoxílico. Se caracterizan por llevar sobre el C 17 un anillo lactónico pentagonal o hexagonal insaturado que es indispensable para que ejerzan su actividad. La parte glucídica corresponde a una cadena de azúcares o desoxiazúcares que intervinen como moduladores cuantitativos de la acción cardiotónica. Aunque aún hoy no está totalmente esclarecida su acción farmacológica, estos compuestos parecen actuar inhibiendo un enzima: ATPasa que regula el intercambio Na/K en el miocito. Algunas de las plantas que contienen heterósidos digitálicos son:  Digitalis purpurea y  D. lanata Scrophulariaceae, cuyos efectos farmacológicos fueron descritos por Whitering en el s XVIII;  Adonis vernalis Ranunculaceae; Urginea maritima conocida como escila,  Liliaceae;  Nerium oleander o adelfa y Strophanthus ssp. estrofanto Apocynaceae, cuyo principio activo la ouabaina se emplea como herramienta para la investigación farmacológica, etc. RECOMENDACIONES   La presente técnica puede ser aplicada a otros alimentos que presentan una cierta concentración de saponinas. Se recomienda evaluar la interferencia que pueda causar las sustancias que no son saponinas pero pueden dar color a la longitud de onda de trabajo. BIBLIOGRAFÍA    Yanet Palencia Mendoza, S ustancias Bioactivas en los Alimentos, (http://www.unizar.es/med_naturista/bioactivos%20en%20alimentos.pdf). María Emilia Carretero Accame, Terpenos III: Triterpenos y esteroides, Panorama Actual Med 2001; 25 (240): 124-130. Mauricio García colmenares, Evaluación del Efecto Sanitizante de un Extracto biodegradable obtenido de la especie Solanum Marginatum, de uso etnobotánico en Boyacá, Luna Azul ISSN 1909-2474, No. 32, enero - junio 2011.  http://es.wikipedia.org/wiki/Corticosteroide.  http://www.ferato.com/wiki/index.php/Corticoide    http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S1028-47961999000100002&script=sci_ arttext R.G. Rodríguez-Garza, G.M. González-González, Bioprospección de la Actividad antimicótica de extractos metanólicos de ariocarpus kotschoubeyanus y ariocarpus retusus, Núm. 31, pp. 143-155, ISSN 1405-2768; México, 2011 http://www.ehu.es/biomoleculas/hc/sugar33c1.htm#s1a 5.- ¿Qué otras pruebas diferentes a las usadas se podría realizar en el laboratorio? Fundamente la técnica o reacción. Prueba del bicarbonato de sodio 10% para saponinas. Disolver 1-2 mg de la muestra en metanol, se le agregan de 2-3 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Se agita ligeramente. Luego se agregan 2-3 gotas de la solución de bicarbonato de sodio. La aparición de burbujas y su permanencia por más de un minuto indican la presencia de saponinas. Reacción de Rosenthaler: A una porción de residuo etanólico se le añade una gota del reactivo de Rosenthaler (se diluye 1 g de vainillina en 100 mL de etanol) y una gota de ácido sulfúrico concentrado. Las saponinas de triterpenos pentacíclicos dan color violeta. 6.- ¿En qué consiste la prueba de la hemólisis? Este ensayo es más confiable que el de la espuma. La cual consiste en que a una suspensión de glóbulos rojos en solución salina diluida, se añade una solución de la muestra que se presume que es o que contiene saponinas. Si los glóbulos rojos se rompen (lisan o hemolizan), se asume que la prueba es positiva. Este ensayo puede realizarse en tubo de ensayo, en placas Petri con agar-sangre o en placas Petri con gelatina-sangre. Cuando la muestra contiene taninos, deben eliminarse antes de realizar la prueba ya que la interfieren. Esto se logra por tratamiento repetido de la muestra con óxido de magnesio, el cual forma complejos insolubles con los taninos, por lo cual es fácil eliminarlos por filtración. Las saponinas en contacto con la sangre son hemolíticas, ya que interaccionan con el colesterol de la membrana de los eritrocitos. El poder hemolítico es característico de los saponósidos triterpénicos, pero es variable según los sustituyentes de la estructura. Así, los saponósidos monodesmosídicos son hemolíticos mientras que los bidesmosídicos no lo son. Debido a su poder hemolítico resultan muy tóxicos si se administran por vía intravenosa, ya que de esta manera contactan directamente con la sangre, mientras que por vía oral su toxicidad es muy baja. La mayoría de los saponósidos son ictiotóxicos, es decir, son tóxicos para animales de sangre fría, sobre todo para los peces. 7.- ¿En qué consiste la prueba de la hidrólisis y que reactivos emplearía para identificar glicósidos? La hidrólisis de saponinas se realizó siguiendo el procedimiento descrito por Segal, Mansour y Saitschek (1966), el cual consistió en disolver 2 g del crudo de saponinas en 50 ml de etanol al 50 %. A esta disolución se adicionaron 10 ml de solución de KOH 1mol/L en metanol, y se mantuvieron en reflujo durante 2 horas. La solución se refrescó y acidificó ligeramente con solución de HCl 0,5 mol/L y se evaporó el solvente con corriente de aire a temperatura ambiente. El residuo se lavó dos veces con pequeños volúmenes de agua y se cristalizó en metanol. El residuo obtenido de la hidrólisis de saponinas corresponde a cristales de sapogeninas, los cuales se identificaron por medio de espectroscopia infrarroja y punto de fusión. Para identificar glicósidos: Reacción de Vainillín sulfúrico: Gotas de muestra problema + gotas de S.R. Vainillín sulfúrico, dando un color rojizo violáceo en anillo de interfase. (+) Glicósidos. Tabla Nro 1: Resultados de los ensayos realizados para la identificación de saponinas. Ensayo/Extracto Liebermann Rosemheim Salkowski Espuma Molish Atrona Vainillina Woller Sudan  – Burchard Crudo de saponinas +++ + + +++ + ++ + + +++ Hidrolizado +++ + + - - + ++ + ++ +++ Muy positivo o evidente. ++ Positivo. + Ligeramente positivo. - Negativo. 8.- Indique el fundamento de cada una de las reacciones usadas en la práctica. Prueba de la espuma: La espuma se forma debido a que los saponósidos disminuyen la tensión superficial del agua, es decir, son tensioactivos naturales. Prueba de Salkowski para esteroles y triterpenos: colores amarillo o rojo para esteroles y metilesteroles. Ensayo de Liebermann-Burchard: Por la porción esteroide que poseen las saponinas esteroides, este ensayo puede confirmar su presencia por ejemplo en muestras y extractos vegetales, tal como se indicó anteriormente para los esteroles, pero debe tenerse en cuenta que al igual que en el caso de los esteroles -y los esteroides en general- solamente dan un resultado positivo los que tengan grupos dienos conjugados reales o potenciales (color azul-verdoso). Sin embargo otras saponinas como las triterpenoides también dan positiva la prueba (color rosado a púrpura). 9.- Mencione un método de extracción de saponinas de cada tipo. Obtención del crudo de saponinas esteroidales: En la literatura se encuentra una gran cantidad de trabajos en los que se reportan la extracción de saponinas. En los mismos se aprecia la existencia de un tronco común en las metodologías utilizadas que se puede resumir en los siguientes pasos: a) Proceso de desengrase del material vegetal: El mismo tiene como objetivo eliminar los compuestos lipídicos que posee la planta, que pueden afectar operaciones posteriores. El desengrase puede realizarse directamente al material vegetal o a extractos obtenidos de éste.  b) Obtención del ―crudo‖ de saponinas: Se realiza la extracción del material vegetal empleando solventes polares tales como metanol, etanol y n-butanol o mezclas hidroalcohólicas de cada uno de ellos. El n-butanol es muy utilizado por su especificidad para este tipo de compuestos. c) Hidrólisis de las saponinas: Generalmente se realiza por vía química utilizando un ácido mineral como catalizador y su finalidad es liberar las sapogeninas. d) Extracción de las sapogeninas liberadas en el proceso de hidrólisis: En este proceso se utilizan solventes de mediana polaridad como acetato de etilo y cloroformo. Los pasos c y d se realizan para obtener las sapogeninas que se encuentran en forma de glicósidos y proceder a su caracterización como información previa en la elucidación estructural de las saponinas. Obtención del crudo de saponósidos triterpénicos: El polvo se obtuvo a partir de la corteza de las raíces, que después de limpias, fueron cortadas en trozos pequeños y secado en horno a 40 ºC; después de secas fueron trituradas hasta polvo fino. Con el polvo fue elaborado un extracto fluido por percolación con un pH de 6,35, IR 1,36, densidad 0,9488 y sólidos totales de 7,3 g/dL. El extracto fluido fue entonces utilizado para obtener el crudo de saponósidos. Del extracto fluido se concentraron 100 mL a presión reducida para eliminar alcohol. El residuo acuoso se lavó con eter etílico para eliminar pigmentos y después se añadió n-butanol saturado con agua para extraer las saponinas triterpénicas. El extracto butanólico y el residuo acuoso se concentraron a presión reducida y las fracciones se pesaron. La fracción butanólica (FBP) pesó 1 g y la acuosa (FAP) 6,3 g. Los residuos de FBP y FAP son finalmente redisueltos en 30 mL de etanol al 70 % el primero y 30 mL al 20 % el segundo. 10.- Investigue la síntesis de un esteroide indicando su aplicación. Síntesis de las distintas hormonas esteroides suprarrenales a partir del colesterol. Aldosterona: el principal mineralocorticoide, producida a partir de la progesterona en la  zona glomerulosa de la corteza adrenal, incrementa la presión sanguínea y el volumen circulatorio, aumenta el ingreso de Na+. Cortisol: glucocorticoide dominante en los humanos, sintetizado de la progesterona en la zona fasciculata de la corteza adrenal, involucrado en la adaptación al estrés, aumenta la presión arterial y el ingreso de Na+, tiene varios efectos en el sistema inmune. La Androstenediona es una sustancia que interviene en la producción y síntesis natural de testosterona. 11.- ¿Qué son corticoides? ¿Cortisona? ¿Cuáles son las utilidades de estos compuestos y sus precauciones para su administración en el ser humano. Los corticosteroides (del lat. cortex,  — ĭcis, corteza, y esteroide) o corticoides son una variedad de hormonas del grupo de los esteroides (producida por la corteza de las glándulas suprarrenales) y sus derivados.Los corticosteroides están implicados en una variedad de mecanismos fisiológicos, incluyendo aquellos que regulan la inflamación, el sistema inmunitario, el metabolismo de hidratos de carbono, el catabolismo de proteínas, los niveles electrolíticos en plasma y, por último, los que caracterizan la respuesta frente al estrés. Estas sustancias pueden sintetizarse artificialmente y tienen aplicaciones terapéuticas, utilizándose principalmente debido a sus propiedades antiinflamatorias e inmunosupresoras y a sus efectos sobre el metabolismo. En general, se distinguen diferentes afecciones en las cuales la terapia con corticoides es una alternativa importante, especialmente en el tratamiento de las enfermedades no endocrinas como:  Desórdenes reumáticos y enfermedades del colágeno (Artritis reumatoidea, Lupus eritematoso, etc.)  Enfermedades Respiratorias (Asma, Bronquitis obstructiva, etc.)  Enfermedades Dermatológicas (Alergias, Dermatitis, etc.)  Enfermedades Oftalmológicas (Alergias estacionales)  Enfermedades Renales (Síndrome Nefrótico). Los corticoides son medicinas potentes que tienen efectos secundarios, incluso puede debilitar los huesos, gastritis, y causar cataratas. Por este motivo, se suelen indicar por períodos lo más cortos posibles. El tratamiento corticoide debe hacerlo siguiendo las estrictas indicaciones del médico que irá disminuyendo las dosis en forma lenta y progresiva. La cortisona (17-hidroxi-11-corticosterona) es una hormona esteroide (lipídica). Químicamente es un corticosteroide muy parecido a la corticosterona. Se clasifica como corticosteroide (glucocorticosteroide). Se utiliza para tratar una gran variedad de dolencias y puede ser administrado vía intravenosa, oral, intraarterial o cutánea. La cortisona suprime el sistema inmunitario (inmunosupresora), reduciendo así la respuesta inflamatoria, neutralizando el dolor e hinchazon en el sitio dañado. Sin embargo, sus efectos sobre el sistema inmunitario pueden conducir a varios efectos secundarios, particularmente cuando se utiliza la cortisona durante un período largo de tiempo (tratamientos duraderos). Se produce en el córtex de las glándulas suprarrenales una atrofia. El cuerpo produce corticosteroides de forma natural. Estos influyen en el funcionamiento de muchos de los sistemas corporales (corazón, inmune, músculos, huesos y los sistemas endocrino y nervioso). Ejercen una gran cantidad de efectos incluyendo efectos en el metabolismo de los carbohidratos, proteínas y grasas. Ayudan a mantener el equilibrio de fluidos y electrolitos. La cantidad de Cortisona que deberá tomar depende de muchos factores, incluso su altura y peso, el estado general de su salud y sus otros problemas de salud, así como el motivo por el cual recibe este fármaco. Su médico determinará la dosis y el calendario de administración del fármaco. 12.- Fundamente los mecanismos de acción de una saponina triterpénica y una esteroidal. Las saponinas son glicósidos en los cuales varias unidades de monosacáridos se enlazan mediante un enlace glicosídico a un resto denominado aglicón. El aglicón puede ser de naturaleza triterpénica o esteroidal y en función de esto las saponinas se clasifican en saponinas triterpénicas y saponinas esteroidales respectivamente. a) En este grupo de saponinas, las geninas están constituidas por tres unidades de terpenos (Figura izquierda de la tabla inferior). Cada terpeno está formado por dos unidades de isopreno (de cinco carbonos), de forma que las geninas son moléculas con 30 átomos de carbono. Un ejemplo de saponina triterpénica pentacíclica es la glicirricina, muy abundante en el regaliz. triterpeno pentacíclico Ácido glicirretínico Ácidos ursólico y oleanoico (son isómeros) En las plantas se encuentran también los ácidos triterpénicos correspondientes a estas sapogeninas. Se forman cuando un grupo carboxilo sustituye a un grupo metilo en las posiciones 4, 17 ó 20 (Figuras central y derecha de la tabla superior). Ejemplos de ácidos triterpénicos pentacíclicos son los ácidos ursólico y oleanoico (que se encuentran en el ginseng) y el ácido glicirretínico (que se encuentra en el regaliz). b) La saponinas (y sapogeninas) esteroidales son metabolitos ampliamente distribuidos en el reino vegetal y son especialmente abundantes en algunas familias, entre ellas la Agavaceae y se caracterizan por la diversidad de sus actividades biológicas. El aglicón en las saponinas esteroidales (sapogenina) presenta el esqueleto tetracíclico característico de este tipo de compuestos, denominado gonano (ciclopentanoperhi drofenantreno) en el caso de ser saturado. Las sapogeninas pueden clasificarse de acuerdo a la estructura de los anillos E y F en espirostanos, furostanos y furoespirostanos fundamentalmente, siendo el primer grupo el más importante. Las saponinas esteroidales poseen de una a seis unidades de monosacáridos unidas entre sí  mediante enlaces glicosídicos. Estas unidades son comúnmente hexosas, pentosas y deoxihexosas, entre los que se encuentran principalmente glucosa, rhamnosa, galactosa y xilosa. Los enlaces glicosídicos pueden tener configuración a ó b. Este resto glicosídico, que puede ser lineal o ramificado en la mayoría de los casos se une con el aglicón a través del C-3 del mismo. Se obtiene a partir de la raíz de Dioscorea villosa (ñame salvaje mejicano, figura de la izquierda), aunque está presente en más de 90 familias distintas de plantas. Por hidrólisis ácida origina una glicona formada por dos ramnosas y una glucosa (bis- α-Lramnopiranosil (1α→2) y (1 α→4)-β-D-glucopiranosa) y la correspondiente genina (diosgenina) (figura derecha de la tabla inferior), cuyo anillo esteroide es muy parecido a la dehidroepiandrosterona. Por este motivo, hasta 1970 fue la única fuente para la elaboración de anticonceptivos esteroides orales. También se utiliza para la fabricación de hormonas sexuales y hormonas corticoides. Recientemente se le ha atribuído actividad antitumoral, ya que induce la apoptosis de determinadas células cancerígenas. Glicósido = Dioscina Glicona = bis- -L-ramnopiranosil (1 Aglicona = Diosgenina 2) y (1 4)- -D-glucopiranosa