Cumarinas y flavonoides: biosíntesis, propiedades y pruebas de reconocimiento
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Cumarinas
M.S. (metabolitos secundarios) de origen natural formados por la unión de un anillo aromático con un anillo de alfa-pirona. Se consideran benzopironas.
Biosíntesis
Se sintetizan en plantas y organismos fotosintéticos a través de la ruta del shikimato. Vía resumida: ácido shikímico → ácido corísmico → L-fenilalanina o L-tirosina → ácido cinámico o ácido 4-cumárico.
Continuación biosintética: del ácido cinámico se produce hidroxilación en posición orto a la cadena alifática; se genera el ácido 2-cumárico por isomerización trans-cis y, por formación de la lactona, se obtiene la cumarina simple.
Furanocumarinas
Las furanocumarinas derivan de rutas combinadas del shikimato y del mevalonato.
Clasificación
Se clasifican en cumarinas simples y cumarinas complejas (entre ellas las furanocumarinas).
Propiedades y aplicaciones
- Solubilidad: solubles en solventes orgánicos de polaridad media a alta. En medios alcalinos pueden hidrolizar la lactona formando sales.
- Espectros y fluorescencia: sus dobles enlaces conjugados confieren fluorescencia a la luz UV; esta fluorescencia se intensifica en presencia de amoniaco. Sus espectros UV-Vis son muy característicos y dependen de sus sustituyentes, al igual que su color.
- Aplicaciones: se utilizan como aditivos alimentarios, en cosmética y perfumería, en agroquímicos y en fármacos.
- Actividades biológicas: anticoagulantes, antioxidantes, antivirales, antibacterianos e inhibidores enzimáticos.
Fuentes naturales
Familias con abundancia de cumarinas: Apiaceae (p. ej. Apium graveolens, apio) y Rutaceae (género Citrus, p. ej. Citrus aurantium, naranjo amargo).
Pruebas de reconocimiento
- Fluorescencia: obedece al sistema de dobles enlaces conjugados. Generalmente se acompaña de una solución básica que intensifique la propiedad; también se observa en cromatografía en capa fina (TLC).
- Hidroxamato férrico: identificación cualitativa de ésteres, incluidas las lactonas. Se basa en la formación de un ácido hidroxámico por reacción con hidroxilamina y la posterior formación de un complejo con FeCl3 de color violeta.
- Reactivo de Ehrlich: identificación cualitativa de furanos, con lo que es posible identificar las furanocumarinas.
Flavonoides
Metabolitos secundarios obtenidos por la combinación entre la ruta del shikimato y la del malonato. Incluyen la formación de un heterociclo adicional con un átomo de oxígeno. Flavus significa amarillo; son responsables de la coloración de las plantas, especialmente flores y frutos. En la naturaleza se encuentran mayoritariamente como glucósidos. Su solubilidad depende de sus sustituyentes:
- Glucósidos altamente hidroxilados: solubles en solventes polares.
- Agliconas poco hidroxiladas y metoxiladas: solubles en solventes menos polares.
Biosíntesis
Un esquema básico: 1 unidad de 4-hidroxicinamoil-CoA (procedente del ácido shikímico) + 3 unidades de malonil-CoA (ruta del malonato) forman un policétido. A partir de este policétido se forma un nuevo anillo por condensación intramolecular que puede originar un estilbeno y una chalcona. A partir de la chalcona, mediante un ataque nucleófilo de un grupo fenólico sobre la cetona insaturada (reacción de Michael), se forma el heterociclo de 6 carbonos que constituye el anillo C del flavonoide.
Funciones y aplicaciones
Se encuentran principalmente en flores y frutos y actúan como bactericidas y fungicidas que protegen a la planta de otros organismos. Familias destacadas: Ericaceae, Fabaceae/Leguminosae y Rutaceae. A nivel farmacológico, cosmético y alimenticio se emplean por sus diversas propiedades biológicas.
Prueba de reconocimiento
Prueba de Shinoda: se utiliza para la identificación de flavonoides con núcleo benzopirona en extractos acuosos o alcohólicos. En contacto con HCl y magnesio se producen coloraciones rojizas; el mecanismo no está completamente esclarecido. Es común acompañar estas pruebas con cromatografía en capa fina y otros métodos instrumentales adecuados.