Alkaloid Pirolidin

 

Sejumlah alkaloid berasal dari ornithine dan lysine dengan dekarboksilasi, konversi oleh oksidase amina menjadi aldehida yang sesuai, dan siklisasi menjadi cincin beranggota 5 sistem (alkaloid pirolidin) dan sistem cincin beranggota 6 (alkaloid piperidin). Beberapa alkaloid lain yang secara kebetulan memiliki struktur serupa telah dibahas di bawah kelompok alkaloid yang paling dekat hubungannya. . Baik spektrum lH_ dan 13C_NMR dari jenis alkaloid di atas dan resonansi magnetik nuklir (NMR) dan massa spektroskopi (MS) analisis alkaloid tropane telah ditinjau (Crabb, 1982; Lounasmaa, 1988).

PYRROLIDIl'IE ALKALOIDS

Sekitar 80 alkaloid pirolidin yang diketahui memiliki sebuah Cincin yang mengandung nitrogen beranggota 5 (Massiot dan Delaude,1986; Pinder, 1993). Beberapa subkelompok alkaloid pirolidin muncul dengan kondensasi unit-unit ini dengan molekul lain. Basa pyrrolidine biasanya dimodifikasi dengan tambahan. Proses pembentukan basa Schiff, kondensasi Mannich, dan aldoltipe untuk menghasilkan alkaloid lain dari kelas umum ini. Misalnya, kondensasi turunan pyrrolidine dengan asam nikotinat terlibat dalam pembentukan alkaloid piridin seperti nikotin. Unit pyrrolidine bereaksi dengan asetil- atau malonil-KoA dan mengembun melalui kondensasi Mannich untuk membentuk senyawa seperti hygrine dan cuscohygrine dan tropane alkaloid (lihat di bawah).

Biogenesis Alkaloid Pyrrolidine

Alkaloid pirolidin diturunkan melalui perantara putrescine (1). Putresin diturunkan melalui dekarboksilasi arginin atau ornitin; enzim ornithine dekarboksilase (E.C. 4.11.1.17) telah terdeteksi di akar tembakau. Dekarboksilase arginin (E.C. 4.1.1.19) pertama-tama mengubah arginin menjadi agmatine, dan selanjutnya menjadi karbamoilputresin, dan kemudian menjadi putresin (lihat Gambar 28.7 dari Bab 28). Dalam beberapa penelitian, arginin, bukan ornithine, tampaknya menjadi pendahulu utama (Leete, 1990). 

Pada tembakau, label dimasukkan ke dalam 2 'dan 5' karbon nikotin (2), menunjukkan bahwa diarnin bebas adalah terlibat; Putresin terjadi sebagai perantara simetris pada beberapa tahap proses biosintesis. Selanjutnya, hygrine dan cuscohygrine yang terbentuk dari [5- 14C] ornithine adalah diberi label yang sama pada posisi C-2 dan C-5 (Leete, 1990). 

Dalam kasus di mana perantara asimetris terlibat, bentuk putresin yang terikat dengan enzim dan telah disarankan. Gugus N-metil dari N-metilpirolidin diturunkan dari S-adenosil-L-metionin (Gambar. 29.1) (Geissman dan Crout, 1969) dan pembentukannya melibatkan putrescine-N-methyltransferase (Leete, 1980, 1990). 

Gambar 29.1. Biogenesis N · methylpyrrolidine dan modifikasi struktur N · methylpyrrolidine (dimodifikasi dari Leete, 1990; digunakan dengan pennission dari pemilik hak cipta, Georg Thieme Verlag, Stuttgart).

Enzim yang mengkatalisis fonnation 4-N-methylaminobutanal dari N-methylputrescine telah diisolasi. dari beberapa sumber. Enzim yang membentuk N-metil. b.1-pyrrolinium salt (3), N-methylputrescine oxidase, memiliki telah diisolasi dari akar tembakau (Leete, 1980, 1990). 

Ornithine diinkolporasikan ke dalam cincin pyrrolidine secara tidak simetris di beberapa spesies Datura, tetapi perantara simetris terlibat dalam spesies Nicotiana, Erythroxylum coca, Duboisia leichardtii, Hyoscyamus albus, dan Nicandra physaloides (Leete, 1990). 

Produk pertama siklisasi, N-metil-b. l_pyrrolideine (atau kation N-metil-b. l-pyrrolinium) (3), telah Haidiusulkan untuk mengembun dengan asetoasetat (robek, diturunkan dari kondensasi dua unit asetil-KoA) (Herbert, 1986) untuk menghasilkan pyrrolidine alkaloid (R) -hygrine (4) yang diketahui dari beberapa famili tumbuhan. Asam asetat adalah diinkolporasikan ke dalam bagian alkaloid hygrine dan tropane ini, tetapi meskipun telah dilakukan beberapa upaya, enzim mampu menjadi katalisator kondensasi ini belum teridentifikasi. Produknya adalah dibentuk, dalam beberapa kasus, setelah denaturasi protein. Memberi label stodies untuk alkaloid tropane (lihat di bawah) menyarankan, namun, asetat atau malonat itu dapat ditambahkan secara bertahap (Gambar 29.2) (Leete, 1990). 

Reaksi hygrine selanjutnya dengan unit N- methyl-a l-pyrrolideine (3) menghasilkan cuscohygrine (5) (hanya diketahui dari Convolvulaceae, Erythroxylaceae, dan Solanaceae) (Massiot dan Delaude, 1986). Cuscohygrine seringkali merupakan produk sampingan dari produksi alkaloid tropane dalam kultur jaringan dan sel (Verpoorte et a1., 1991). Deprotonasi garam I-metil-a l_pyrrolinium (3) menghasilkan 1-metil-a2-pirrolina, yang berada dalam kesetimbangan dengan garam (Leete, 1990). Distribusi Alkaloid PyrroUdine Karena alkaloid ini diturunkan oleh urutan biosintetik pendek yang melibatkan reaksi yang tampaknya tersebar luas pada tumbuhan, tidak mengherankan bahwa alkaloid pyrrolidine umumnya ditemui. Banyak keluarga di mana alkaloid pirolidin ditemukan tidak terlalu terkait erat. Angiospermae dan pakis monokotil dan dikotil terwakili (Massiot dan Delaude, 1986). Dalam kebanyakan kasus, alkaloid ini hanya ditemukan secara sporadis di antara berbagai anggota famili ini. Alkaloid pyrrolidine seperti ruspolinone (6) dan norruspolinone (7) telah ditemukan di RuspoJia hypercrateriformis (Acanthaceae) (Gbr. 29.3) (Roessler et a1., 1978). Senyawa ini mirip dengan prekursor yang diusulkan dari alkaloid spesies Tylophora (lihat Bab 30). Jenis alkaloid pyrrolidine yang tidak biasa yang melibatkan struktur flavonoid (8-11) telah dilaporkan dari Combretaceae, Moraceae, Vochysiaceae, dan Zosteraceae (Gbr. 29.3) (Houghton, 1987; Leete, 1982; Massiot dan Delaude, 1986). Alkaloid serupa ditemukan di Rubiaceae dan Meliaceae (Houghton, 1987); tidak satu pun dari keluarga ini yang secara khusus berhubungan. Spektrum NMR senyawa ini telah ditinjau (Houghton, 1987). Selain sejumlah alkaloid piperidin, setidaknya 19 alkaloid pyrrolidine telah dilaporkan dari sekresi semut pencuri dan semut kaki dari marga Solenopsis dan Monomorium. Secara umum, senyawa ini muncul dalam jumlah kecil (50 fLglant) (Jones dan Blum, 1983; Massiot dan Delaude, 1986; Numata dan Ibuka, 1987). Aktivitas Biologi Alkaloid PyrroUdine Alkaloid ini adalah produk minor di banyak tanaman obat penting, terutama dari genus Erythroxylum (Erythroxylaceae) dan dari Solanaceae. Secara umum, aktivitas alkaloid pyrrolidine dibayangi oleh alkaloid tropane yang lebih aktif yang terjadi bersamaan (Massiot dan Delaude, 1986). (-) - Odorinol (12) (Gbr. 29.3) dari Aglaia odorata (Meliaceae), suatu diamida asam sinamat dan asam isovalerat, memiliki sifat antileukemik (Nahrstedt, 1985).

Alkaloid pyrrolidine memiliki inti pyrrolidine (C₄N skeleton). Struktural α alkaloid ini adalah L-ornithine (pada tumbuhan) dan L-arginine (pada hewan). Kerangka pyrroline disintesis setelah β- (putrescine) dan X(N-m, ethylputrescine), ketika aktivitas DO dan reaksi basa Schiff terbentuk X , yaitu N-metil- A¹- kation pyrrolinium. Selanjutnya, terbentuk A (hygrine). Pyrroline khas alkaloid adalah (-) - dan (+) - hygrines (Gambar 3).

Gambar 3. Perkembangan struktural alkaloid pyrrolidine

 Permasalahan

Biosintesa alkaloida melibatkan reaksi-reaksi sekunder yang menyebabkan terbentuknya berbagai jenis struktur alkaloida. Alkaloid golongan pirol dan pirolidin, yaitu alkaloid yang mengandung inti pirol dan pirolidin dalam struktur kimianya. Contohnya higrin pada tumbuhan  Erythtroxylon coca. Biosintesa higrin akan menghasilkan hoosiamin. Bagaimana proses yang terjadi sehingga menghasilkan hiosiamin?

 

Referensi

Seneca. 2007. CHAPTER 2 Alkaloid Chemistry Naturam mutare difficile.

D. S. Seigler. 1998. Plant Secondary Metabolism © Springer Science+Business Media New York.

Berikut merupakan link video diskusi permasalahan:

https://youtu.be/XSjGu-xqdEA