Estudio Químico de Zanthoxylum setulosum

ESTUDIO QUÍMICO DEL ESTUDIO QUÍMICO DEL EXTRACTO ETANÓLICO DE LA EXTRACTO ETANÓLICO DE LA

CORTEZA DE CORTEZA DE Zanthoxylum Zanthoxylum setulosum, setulosum, (RUTACEAE)(RUTACEAE)

ESTUDIO QUÍMICO DEL EXTRACTO ETANÓLICO DE LA CORTEZA DE Z. setulosum,

(RUTACEAE)

PRESENTADO POR: Claudia Patricia Naranjo

DIRECTORES:M.Sc. Alberto Angulo OrtizM.Sc. Omar Torres Ayazo

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBADepartamento de Química

Grupo: QUÍMICA DE LOS PRODUCTOS NATURALESMontería

RESUMEN

RESUMEN

HO

IR, GC/MS, RMN-1H-13C-2D

Campesterol

EXTRACTO ETANÓLICO

CCD, CC, CCDP

Mezcla de Fitosteroles

Lupeol

HO

HO

HO

Estigmasterol

Sitosterol

Lupeol

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

El estudio de los Productos Naturales es una contribución fundamental a la

búsqueda de moléculas bioactivas con fines terapéuticos

INTRODUCCIÓN

21 especies del Género

40 especies del Género

Zanthoxylum

Lignanos Alcaloides Terpenos Flavonoides Ésteres Acetofenonas Coumarinas Cromonas Ácidos Grasos

INTRODUCCIÓN

En medicina folklórica son usadas para combatir infecciones de los ojos, hemorragias, reumatismo y para la mordedura de serpientes.

En ensayos de laboratorio, han presentado actividad ictiotóxica, antitumoral, antiagregación plaquetaria, antihelmíntica, antihipertensiva, etc.

Gran variedad de usos y propiedades

Especie del Género Zanthoxylum

OBJETIVOS

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Contribuir al estudio químico del extracto etanólico de corteza de la especie Zanthoxylum setulosum, mediante el aislamiento, purificación y caracterización de algunos de los metabolitos presentes en la especie.

OBJETIVOS

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Aislar y purificar mediante métodos cromatográficos (cromatografía de columna, capa delgada, capa delgada preparativa), algunos metabolitos presentes en el extracto etanólico de la corteza de Zanthoxylum setulosum.

Aplicar las técnicas espectroscópicas (I.R., E.M., RMN-1H, RMN-13C y RMN-2D) en la identificación de los compuestos aislados.

Contribuir al conocimiento químico de la especie Zanthoxylum setulosum y aportar al estudio de la flora de la región cordobesa.

MATERIAL DE ESTUDIO

MATERIAL DE ESTUDIO

Esta especie es conocida en Colombia bajo los nombres de “Aguijón amarillo”, “Tachuelo”, “Arbacú”, “Barbasco” y es utilizada por los campesinos de Córdoba como maderable y para “embarbascar” peces, lo que le confiere propiedades ictiotóxicas.

EL GÉNERO ZANTHOXYLUM

EL GÉNERO ZANTHOXYLUM

Zanthoxylum clava-herculis

El género Zanthoxylum (plantas aromáticas) está conformado por arbustos, árboles o semitrepadores, a menudo espinosos (de espinas en los troncos, las ramas, y las hojas).

ESPECIE Zanthoxylum setulosum

ESPECIE Zanthoxylum setulosum

Árbol pequeño o mediano con hojas largas, compuestas con una hojilla terminal (21 o más hojas), la hoja entera alcanza hasta 1 metro de longitud.

Las hojas, racimos y ramas tienen espinas puntiagudas y el tronco tiene espinas largas, despuntadas y leñosas.

La corteza externa del tronco es más o menos lisa, café claro, con muchas lenticelas levantadas y la madera amarilla pálida.

ESTUDIOS QUÍMICOS EN LA ESPECIE Zanthoxylum

setulosum

ESTUDIOS QUÍMICOS

De la especie Zanthoxylum setulosum se ha reportado el aislamiento de un terpeno llamado (-)-loliolide con potente actividad repelente de la hormiga Atta cephalotes y compuestos del tipo flavanonas, lignanos, terpenos, una acetofenona y un ácido graso.

O

O

CH3CO

OOCCH3

O

OHOCH3

OCH3

O

O

H

HO

O

HO

O

PARTE EXPERIMENTAL

PARTE EXPERIMENTAL

EXTRACTO ETANÓLICO

CH2Cl2

HCl 5% (9 lavados)

E. AcuosoE. CH2Cl2

lavado (EDL)NH4OH 58% pH 9-10

CH2Cl2 (5 lavados)

E. Alcaloides

(195.7 g)

(1.22 g)

PARTE EXPERIMENTAL

E. Alcaloides

Estudio por CCD

CHCl3: MeOH (95:5)CC

CHCl3:MeOH 95:5, 9:1, 8:2 6:4, 1:1

138 fracciones

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16

PARTE EXPERIMENTAL

C6H6-AcOEt

7 g / C6H6

100 fracciones

FDL-1 FDL-2 FDL-3 FDL-4 FDL-5 FDL-6 FDL-7 FDL-8 FDL-9

CC. 180 g sílica gel (C6H6/AcOEt)

Estudio por CCD

E. CH2Cl2

lavado (EDL)(120 g)

PARTE EXPERIMENTAL

Fracción FDL-8

(2.554 g)

66 fracciones

FDL-8-1

FDL-8-2

FDL-8-3

FDL-8-4

FDL-8-5

FDL-8-6

FDL-8-7

FDL-8-8

FDL-8-9

CC. 76 g sílica gel (CHCl3)

PARTE EXPERIMENTAL

Fracción FDL-8-3

(201 mg)

CCDP 1/3 CC 2/3

19 fraccionesElución, quemado, raspado, extracción

Mezcla Esteroidal

(14 mg) Sustancia B

(18 mg)

FDL-8-3-1 FDL-8-3-2

10 mg 10 mg

PARTE EXPERIMENTAL

Mezcla Esteroidal

(24 mg)

Sustancia B

(28 mg)

ESTRUCTURAS PROPUESTAS

PUNTO DE FUSIÓN

IR

RMN-1H-13C-2D

GC/MS

PARTE EXPERIMENTAL

Lámpara U.V. CAMAG 254-366 nm.

Estufa 1 DIES modelo ED-65.

Rotavapor BUCHI B-480.

Bomba de vacío BUCHI B-169.

Espectrómetro FT IR PERKIN ELMER 1000F.

Equipo de resonancia magnética nuclear BRUKER DRX 300 MHz.

Cromatógrafo de gases acoplado a espectrómetro de masas (GC/MS) Hewlett Packard GC. 6890-MS.5973.

EQUIPOS

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

ESTUDIO QUÍMICO DEL EXTRACTO EtOH DE LA

CORTEZA DE Zanthoxylum setulosum

SUSTANCIAS AISLADAS

Del extracto EtOH de la corteza de Z. Setulosum se aislaron 4 triterpenos entre los cuales se encontró una Mezcla Esteroidal y un triterpeno pentacíclico:

MEZCLA ESTEROIDAL:

Sustancia A-1: Campesterol

Sustancia A-2: Estigmasterol

Sustancia A-3: Sitosterol

TRITERPENO PENTACÍCLICO:

Sustancia B: Lupeol

La mezcla esteroidal junto con el lupeol fueron encontrados de manera similar a la reportada en la literatura de Z. heitzii*.

*Ngouela, S., Tsamo, E., and Connolly, J. D. “Lignans and other constituents of Zanthoxylum heitzii”. Phytochemistry. 1994. 37. 867-869.

SUSTANCIAS AISLADAS

ESTRUCTURAS DE LAS SUSTANCIAS AISLADAS

HO

CampesterolHO

Estigmasterol

HOSitosterol

HO

Lupeol

ELUCIDACIÓN ESTRUCTURAL


LA PRINCIPAL HERRAMIENTA PARA LA ELUCIDACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA MEZCLA ESTEROIDAL FUE EL ANÁLISIS POR

ESPECTROMETRÍA DE MASAS

ELUCIDACIÓN DE LA MEZCLA ESTEROIDAL


Espectro IR de la Mezcla Esteroidal


Espectro RMN-1H (300 MHz, CDCl3) de la Mezcla Esteroidal


Cromatograma de Gases de la Mezcla Esteroidal

A-1 A-2

A-3


382

394

396

A-1

A-2

A-3


3

HO

H

Me-21

Me-26-27-29

Me-19-28

Me-18

H

6


O

OH

F+

M+ - 60 = m/z 382

Espectro de Masas de la Sustancia A-1

A-1


COMPUESTO

FÓRMULA MOLECULAR PESO MOLECULAR

A-1 Acetilado C30H50O2 442

A-1 (Campesterol)

C28H48O 400

Fragmento Molecular (F+)

C28H46 382

m/z 255 [F+- CL]: 382 – 127 (C9H19)


H

O

O

.+

M+= m/z 442

- CH3COOH.+

[F+=M-60] m/z 382

- C16H31

m/z 159

m/z 255

m/z 213

m/z 367

- Me

- (CL + 42)

- CL

m/z 382

(-Met – 99)m/z 340

(-59 – Isop)

m/z 354(-Ac – 3 Met)

++

+

+


O

HO

M+ - 60 = m/z 394

F+


A-2


COMPUESTO

FÓRMULA MOLECULAR PESO MOLECULAR


A-2 (Estigmasterol)

C29H48O 412


C29H46 394

m/z 255 [F+- CL]: 394 – 139 (C10H19)


O

HO

H

m/z 379

m/z 255

m/z 159

m/z 213

m/z 309

m/z 351

M+= m/z 454

[F+=M-60] m/z 394

- CH3COOH

-Isop

(-C6H13)

- Met

(-C17H31)

- CL

- (CL + 42)

.+

+

+

+

+


M+ - 60 = m/z 396

O

HO

F+


A-3


COMPUESTO FÓRMULA MOLECULAR PESO MOLECULAR


A-3(Sitosterol) C29H50O 414


C29H48 396

m/z 255 [F+- CL]: 396 – 141 (C10H21)


O

HO

H

- CH3COOH

- CL

(-C17H33)

(-59 – Isop)

(-Met – 99)

- Met [F+=M-60] m/z 396

m/z 159

m/z 255

m/z 213

m/z 381

m/z 342

m/z 354

M+ = m/z 456

.+

.+

+

+

+

+

- (CL + 42)

ELUCIDACIÓN ESTRUCTURA

ESTRUCTURAS ELUCIDADAS DE LA MEZCLA ESTEROIDAL

HO

1

2

3

45

6

7

89

10

11

12

13

14 15

16

17

18

19

20

21 22

23

2425

26

2728

HO

1

2

3

45

6

7

89

10

11

12

13

14 15

16

17

18

19

20

21 22

23

2425

26

2728

29

HO

1

2

3

45

6

7

89

10

11

12

13

14 15

16

17

18

19

20

21 22

23

2425

26

2728

29

Campesterol Estigmasterol

Sitosterol


ELUCIDACIÓN DE LA SUSTANCIA B

LA PRINCIPAL HERRAMIENTA PARA LA ELUCIDACIÓN DE LA SUSTANCIA B FUE EL

ANÁLISIS POR ESPECTROMETRÍA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR


Espectro RMN-1H (300 MHz, CDCl3) de la Sustancia B

HO

H

HHO


Espectro RMN-13C (75 MHz, CDCl3) DEPT 135 de la Sustancia B

6 CH 7 CH3

3 5

918

1913

24

30

2825, 26, 23, 27

HO

1

2

34

23 24

56

7

89

10

2511

1213

14

2715

16

1718

19 21

22

20

29

30

2628

29

22

1

167

1115

1221

610 CH2


Espectro RMN-13C (75 MHz, CDCl3) JMOD de la Sustancia B

10 CH2

6 C

6 CH 7 CH3


Espectro HMQC (300 MHz, CDCl3) de la Sustancia B

H-29 H-3 H-19 H-11

H-30

C-29

C-18-19

C-3

C-5

C-11

C-30

CORRELACIONES HMQC

HO

H

H

H

H

HH

H


Espectro HMQC ampliado (300 MHz, CDCl3) de la Sustancia B

H-30 H-26

H-24 H-27

H-25-28-23

CORRELACIONES HMQC


Espectro HMBC (300 MHz, CDCl3) de la Sustancia B

H-29 H-3 H-19

H-30

H-18

H-24H-23

C-30

C-18-19

C-3

C-29

C-20

C-24

CORRELACIONES HMBC

H

H H

HO

H


Espectro COSY (300 MHz, CDCl3) de la Sustancia B

H-29 H-3 H-19 H-11

HO

H

HH

HH

H HH

HH

H

H

CORRELACIONES COSY

H-5

H-18

H-2

H-30

H-6


Espectro IR de la Sustancia B

HO


Teniendo en cuenta el análisis por resonancia magnética nuclear, la comparación con datos reportados en la literatura y el punto de fusión (217ºC), se determinó que la Sustancia B es Lupeol:

HO

1

2

34

23 24

56

7

89

10

2511

1213

14

2715

16

1718

19 21

22

20

29

30

2628

Lupeol

ESTRUCTURA ELUCIDADA DE LA SUSTANCIA B

CONSIDERACIONES BIOGENÉTICAS DE LAS

SUSTANCIAS AISLADAS DE Zanthoxylum setulosum

BIOGÉNESIS

Lanosterol

Lupeol

Cicloartenol

Rompimiento 16/17

Formación 16/20

Ciclización

O

Escualeno

HO

HO

HO16

+20

1415

1613 17

20+

13 17

HO

OPP

Farnesil-PP

AcetilCoA

HO

BIOGÉNESIS

HOHO

HOHO

HO HO

HOHO

24

28

32

30 31 Cicloartenol

28

Orizanol C

30Cicloeucalenol

28

29

Citrostadienol

HO

+ C1

- C1

+ C1

- C1

Estigmasterol

Sitosterol

Campesterol

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

Del extracto EtOH de la corteza de Z. setulosum se aislaron e identificaron las siguientes sustancias:

Sustancia A-1: Campesterol

Sustancia A-2: Estigmasterol

Sustancia A-3: Sitosterol

Sustancia B: Lupeol

Las Sustancias A-1, A-2 y A-3 se encontraron formando una mezcla.

La Sustancia B es un triterpeno pentacíclico muy común en la familia Rutaceae.

CONCLUSIONES

La Mezcla Esteroidal junto con el Lupeol fueron encontradas de manera similar a la reportada en la literatura de Z. heitzii.

Con este trabajo se comprueba una vez más, que el estudio de los Productos Naturales es una herramienta fundamental para establecer relaciones quimiotaxonómicas entre especies de una misma familia o género.

CONCLUSIONES

Algunos esteroles acetilados presentan una forma particular de fragmentación en masas, en donde la molécula pierde ácido acético inicialmente y el ión molecular no corresponde al peso completo de la sustancia acetilada.

La resonancia magnética nuclear proporciona datos muy importantes para el estudio de mezclas.

La cromatografía en capa delgada no garantiza la pureza de una sustancia.

RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES

Continuar con la extracción de alcaloides de la corteza de Z. setulosum.

Realizar pruebas de actividad biológica a las sustancias aisladas.

Estudiar otros aspectos relacionados con la especie Z. setulosum como: Ecología de la planta, Fisiología y Quimiotaxonomía para enriquecer la herboristería de esta especie y del género.

AGRADECIMIENTOS

AGRADECIMIENTOS

Al grupo de Investigación en Química de los Productos Naturales por la

financiación de este trabajo

AGRADECIMIENTOS

A los profesores Alberto Angulo Ortiz, Omar Torres Ayazo, Juan Carlos Zuluaga y Gilmar Santafé por sus valiosos consejos y enseñanzas.

A mis amigos y compañeros de estudio Manuel Meléndrez y Mario Negrette por su colaboración, sus enseñanzas y sus palabras de aliento.

A mis compañeros del Laboratorio de Investigación en Química de los Productos Naturales de la Universidad de Córdoba por su paciencia y colaboración.

A profesores y estudiantes del departamento de Química de la Universidad de Córdoba por sus aportes a lo largo de toda mi carrera.

A Universidad de Córdoba por permitirme ser un profesional.

MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS

Education

Estudio Químico de Zanthoxylum setulosum