Cumarinas y flavonoides: biosíntesis, propiedades y pruebas de reconocimiento

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

1. 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).
2. 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.
3. 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.