RUTA DEL ACIDO SHIKÍMICO PARA OBTENER FENOLES, ÁCIDOS FENÓLICOS Y CUMARINAS

ACIDO SHIKÍMICO

El ácido shikímico se aisló inicialmente en 1885 de la planta asiática "SHIKIMI-NOKI"Illicium sp. (Fam. Illiciaceae) y es reconocido como el compuesto punto de partidapara un vasto número de sustancias naturales. Su existencia como un discretoconstituyente vegetal, ha sido observado en años recientes, pero no hay duda de que esel metabolito universal de las plantas superiores y de muchas clases de organismos nomamíferos.

Podemos afirmar que el ácido shikímico es el precursor de la mayoría de constituyentesvegetales que contienen anillos aromáticos; dando un patrón de oxigenación en el anilloaromático claro, que permite reconocer los compuestos derivados de este; así, encompuestos aromáticos derivados del ácido shikímico, las posiciones oxigenadas son detipo catecol (orto) o pirogalol (diorto), y en el caso de los fenoles monooxigenados songeneralmente p-hidroxi-compuestos. En compuestos derivados de la ruta del Acetato-Malonato los grupos oxigenados están en disposición meta entre sí, o sea que lospolifenoles son derivados tipo resorcinol.

Del ácido shikímico se obtiene por hemisíntesis el oseltamivir, un medicamentoantiviral selectivo contra el virus de la influenza. Lo produce la casa Roche bajo lamarca Tamiflu®. El oseltamivir es una prodroga, que se transforma en un compuestoactivo en el organismo disminuyendo los síntomas de pacientes con la gripe adquiridarecientemente y reduce la incidencia de los síntomas propios de una gripe confirmada,como las infecciones bacterianas: bronquitis, sinusitis y neumonía.

BIOSÍNESIS DEL ÁCIDO SHIKÍMICO

La formación del ácido shikímico ocurre a partir de precursores de 3 y 4 átomos decarbono como son el ácido fosfoenolpirúvico (PEP) y la eritrosa 4-fosfato (E4P) por unacondensación de tipo aldólica, produciendo un compuesto C7 a través de una serie deetapas.

Biosíntesis del ácido shikímico a partir de fosfoenol pirúvico y eritrosa 4- fosfato.

FENOLES Y ÁCIDOS FENÓLICOS

GENERALIDADES SOBRE LAS COMBINACIONES FENÓLICAS

Las estructuras fenólicas son metabolitos secundarios que pueden proceder de la ruta del ácido shikímico o de la ruta del acetato.

1. Proceden de la ruta del ácido shikímico: fenoles sencillos, ácidos fenólicos (benzoicos, cinámicos, etc.), cumarinas, lignanos, flavonoides, antocianos y taninos.

2. Proceden de la ruta de los acetatos o ruta del ácido mevalónico, los siguientes derivados fenólicos: antraquinonas y heterósidos antracénicos.

FENOLES SENCILLOS

Los fenoles sencillos son poco frecuentes y están en la planta en forma de heterósidos.

Los principales fenoles sencillos son:

1. Arbutósido: se encuentra en las hojas de la gayuba (Arctostaphylos uva-ursi).

2. Vainillósido: se obtiene de los frutos de la vainilla (Vanilla fragans).

3. Salicósido: se encuentra en la corteza de sauce (Salix alba).

ÁCIDOS FENÓLICOS

Los ácidos fenólicos se pueden agrupar en:

1. Derivados del ácido benzoico, C6-C1: ácido salicílico, ácido gálico.

2. Derivados del ácido cinámico, C6-C3: ácidos orto- y para-cumárico, ácido cafeico.

Características: Los derivados del ácido cinámico poseen un doble enlace en la cadena que en el vegetal tiene la disposición trans, pero durante la extracción o manipulación se isomeriza fácilmente para dar el isómero cis y se obtiene una mezcla de los dos estereoisómeros (cis y trans, Z y E).

Principales especies con ácidos fenólicos:

Droga/especie

Hojas de alcachofa, Cynara scolymus

Corteza de sauce, Salix alba

Sumidad florida de romero, Rosmarinus officinalis

Hoja de gaulteria, Gaultheria procumbes

Biogénesis de arbutina (Compuesto C6).

A partir de los ácidos cinámicos las plantas pueden generar compuestos aromáticosC6C1, formando inicialmente el éster de la coenzima A del ácido cinámico, el cual puedesufrir degradación de la cadena lateral, mediante un proceso enzimático similar a la βoxidación de los ácidos grasos.

Biogénesis de compuestos C6C1.

Biogénesis de compuestos C6C3.

PROPIEDADES DE LOS FENOLES SENCILLOS Y LOS ÁCIDOS FENÓLICOS

1. Solubilidad: Los fenoles sencillos son solubles en solución acuosa de carbonato sódico (Na2CO3) y los ácidos fenólicos en solución acuosa de hidrogenocarbonato sódico (NaHCO3), una base más débil que la anterior. Esta propiedad permite la separación de estos dos tipos de compuestos ya que, tratando primero con solución acuosa de hidrogenocarbonato sódico, se solubilizan y se separan los ácidos fenólicos y posteriormente, haciéndolo con carbonato sódico, se solubilizan los fenoles sencillos. Estos compuestos se extraen del vegetal (donde se encuentran mayoritariamente combinados) con mezclas hidroalcohólicas. Las formas libres se extraen con disolventes orgánicos (éter) en medio ácido.

2. Poder reductor: Poseen propiedades reductoras que se utilizan para su identificación. Son capaces de reducir el nitrato de plata amoniacal (AgNO3/NH3, reactivo de Tollens) y el ácido silicowolfrámico (reactivo de Folin-Denis).

3. Capacidad de formar complejos: Dan positivo en el test de cloruro férrico (FeCl3).

4. Capacidad de copular con las sales de diazonio (copulación fenólica): dan productos ¨azo¨ coloreados (-N=N-).

5. Estabilidad: Son bastantes inestables. En forma de heterósidos o ésteres, se hidrolizan con facilidad en medio básico o por acción enzimática.

6. Detección: Se detectan fácilmente por cromatografía de capa fina (CCF) con los reveladores tricloruro de hierro o la sal de diazonio de la p-nitroanilina (copulación fenólica).

7. Toxicidad: No se suele exigir la valoración de estas sustancias porque resultan en general poco tóxicas.

Alcachofa (Cynara scolymus)

Romero (Rosmarinus officinalis)

Sauce (Salix alba)

Gaulteria (Gaultheria

CUMARINAS

Las cumarinas su nombre viene de “Coumarou” nombre común de la haba tonca(Dipteryx odorata Willd., Coumarouna odorata Aubl. Fam. Leguminosae/Fabaceae),son metabolitos típicos de plantas superiores y algunos pocos microorganismos, sunúcleo es benzo 2 pirona o benzo α pirona. En general son lactonas insaturadas ycomprenden otra clase de compuestos C6C3, prácticamente todas las cumarinas, aexcepción de la cumarina propiamente dicha, poseen un sustituyente oxigenado enposición 7, ya sea hidroxilado como sucede en la umbeliferona, o combinado (metilo,azúcares, etc.).

Se han aislado unas 1000 cumarinas naturales en unas 150 especies distribuidas enaproximadamente 30 familias, principalmente en Umbeliferae/Apiaceae, Rutaceae,Leguminosae/Fabaceae, Papilionaceae, Rubiaceae, Lamiaceae, Asteraceae, Solanaceae,Gramineae, etc. En forma libre o como glicósidos.

La propiedad física mas importante de estos compuestos es la fluorescencia generadacon la luz ultravioleta (365 nm), propiedad ampliamente usada para su detección.

Estos compuestos presentan un amplio rango de actividad biológica, podemos citar: laacción anticoagulante y antibacterial del dicumarol, la acción antibiótica de lanovobiocina, la hepatoxicidad y carcinogenicidad de ciertas aflatoxinas, la acciónestrogénica del cumestrol, la acción fotosensibilizadora de ciertas furanocumarinas, etc.,se destaca además, el uso de cumarinas como saborizantes y en perfumería.

BIOSÍNTESIS DE CUMARINAS

La biogénesis de las cumarinas simples presentes en Gramíneas y algunas plantassuperiores, se derivan biogenéticamente del ácido shikímico, vía ácido cinámico, laespecificidad del proceso consiste en la hidroxilación del carbono 2, produciendo unrompimiento (β-oxidación) de la cadena lateral, como ocurre en plantas del género Salix, o una isomerización de la cadena y posterior lactonización, generando la umbeliferona.

Biosíntesis de cumarinas.

En general la formación de cumarinas en plantas superiores, ocurre en forma radicalaria,por acción de enzimas del tipo peroxidasa.

Clasificación:

1. Cumarinas sencillas: Poseen el núcleo base de benzo-α-pirona con más o menos sustituyentes en las posiciones 5,6,7 y 8. Los radicales son generalmente H, OH o OCH3 (hidroxi- y metoxicumarinas). Casi todas las cumarinas poseen función hidroxilo o metoxilo en posición 7.

2. Cumarinas c-predniladas: Llevan enlazadas al anillo de benzo-α-pirona unidades isoprénicas, generalmente C5 o C10.

3. Furanocumarinas: Llevan adosado al anillo de benceno un anillo de furano. Son 6,7-furanocumarinas y 7,8-furanocumarinas.

4. Piranocumarinas: Llevan adosado al anillo de benceno un anillo de pirano. Son 6,7-piranocumarinas y 7,8-piranocumarinas.

5. Dicumarinas: Son estructuras dímeras, como el dicumarol.

PROPIEDADES DE LAS CUMARINAS

1. Son sólidos cristalizables de color blanco o amarillento.

2. Solubilidad: Las hidroxicumarinas son solubles en disolventes orgánicos (éter, cloroformo, alcoholes); los glucósidos son solubles en agua y alcoholes y las furanocumarinas y piranocumarinas lo son únicamente en disolventes orgánicos apolares (éter etílico, cloroformo).

3. Fluorescencia a la luz ultravioleta (UV): Las cumarinas presentan fluorescencia (azul, amarilla, verde, púrpura), lo cual permite su reconocimiento.

Extracción e identificación:

Se extraen con mezclas hidroalcohólicas, se realiza una cromatografía de capa fina (CCF) y se identifican por fluorescencia al UV o revelando con el éster aminoetílico del

ácido difenilbórico (comúnmente llamado ‘reactivo de productos naturales’ porque permite detectar también otras sustancias naturales como los flavonoides).

Principales drogas con cumarinas

Droga Sumidades floridas de Melilotus officinalis Melioto, trébol de olor

Semillas y corteza de Aesculus hippocastanum Castaño de Indias

Frutos de Amni visnaga Biznaga, Kela

Trébol de olor (Melilotus officinalis)Castaño de Indias (Aesculus hippocastanum)