Phytochimie 2. Master 2 : Biotechnologie et Valorisation des Plantes. Polycopé de cours L’ enseignant : Guessoumi Hamadi.

Les alcaloides : Extaction, Caractérisation et Dosage.

1. Introduction :

⇾ Les alcaloïdes constituent, avec les hétérosides, la majorité des principes actifs des plantes

médicinales.

⇾ La morphine a été le premier alcaloïde isolé dans l'opium (vers 1805) par Charles Derosne :

pharmacien français. Puis on découvrit la strychnine (1818), la caféine (1819).

⇾ Le terme d’alcaloïdes a été introduit en 1818 par Meissner ; il rappelle le caractère alcalin de ses

substances, caractère mis à profit pour leur extraction.

⇾ Les alcaloïdes sont des substances organiques, le plus souvent d’origine végétale, azotées,

basiques, donnant des réactions de précipitations avec certains réactifs appelés réactifs généraux

des alcaloïdes.

Leurs noms se terminent toujours par « ine ».

⇾ Ils sont doués, à faible dose, de propriétés physiologiques marquées.

2. Etat naturel et répartition :

↳ On les rencontre chez de nombreux végétaux : Exceptionnels chez les bactéries(Pyocyacine),

rares chez les champignons (Ergot de Seigle = Ergotamine) et les gymnospermes (Ephédra =

Ephédrine), assez répandus chez les monocotylédones (Liliacées : Colchique), ils sont au contraire

très répandus chez les dicotylédones (Amaryllidaceae, Papaveraceae, Rutaceae, Fabaceae,

Apocynaceae, Solannaceae, Rubiaceae).

↳ Les alcaloïdes peuvent être présents dans toutes les parties de la plante mais sont le plus souvent

localisés dans certains organes : Racine (Ipéca), feuille (Coca), fruit (Pavot), écorce (quinquina),

graine (Colchique), etc.

↳ Une plante renferme très rarement un seul alcaloïde ; en général on a un mélange d’alcaloïdes où

l’un d’entre eux domine.

↳ Les alcaloïdes existent rarement à l’état libre dans la plante. Le plus souvent, ils sont combinés

aux tanins ou aux acides organiques (Acide acétique, citrique, malique…).

↳ Leur teneur est très variable. Généralement, elle est comprise entre 1‰ et 2 à 3% (du poids sec).

Parfois on trouve des teneurs supérieures à 10% (Ecorces de quinquinas).

3. Classification chimique :

La constitution chimique des alcaloïdes est extrêmement variée. Le seul point commun est la

présence d’un azote qui peut être extracyclique (rare) ou plus fréquemment intracyclique.

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↳ Les alcaloïdes non hétérocycliques à N extracyclique (protoalcaloïdes ou amines biologiques) :

↳ Dérivés de la phényléthylamine :

Phenyléthylamine Ex : Ephédrine

↳ Les dérivés du phénanthrène :

Phénanthrène Ex : Morphine (Pavot à opium)

↳ Les dérivés du noyau tropolone :

Tropolone Ex : Colchicine du colchique.

↳ Les alcaloïdes hétérocycliques à N intracyclique (alcaloïdes vraies) :

Ils peuvent être mono ou polycycliques. Les principaux groupes sont :

↳ Dérivés du noyau pyridine :

Pyridine Ex : Nicotine (Tabac).

Pipéridine Ex : Cicutine ou Conine (Grande ciguë)

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A ces noyaux peut être accolé un autre noyau ; on a alors :

⇾ La quinolizidine = Nor-lupinane :

Nor lupinane Ex : Spartéine du Genet à balai.

⇾ Le tropane = N-méthyl pyrrolidine + N-méthyl pipéridine :

Tropane Atropine (Solanacées) Cocaine (Feuilles de Coca)

⇾ La quinoléine :

Quinoléine

Ex : quinine du quinquina.

⇾ L’isoquinoléine :

Isoquinoléine

Ex : codéine du pavot.

⇾ Le tétrahydroisoquinoléine :

Ex : Salsoline du Salsola

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⇾ Le noyau aporphine = isoquinoléine + phénanthrène

Ex : Boldine du Boldo.

↳ Dérivés du noyau pyrrole :

Pyrrole Pyrroline Pyrrolidine Ex : Hygrine de la Coca

A partir de ces noyaux dérivent d’autres :

⇾ La pyrrolizidine :

Ex : Alcaloïdes des séneçons.

⇾ Le noyau indole :

Ex : Ergotamine de l’ergot de seigle.

↳ Des hétérocycles à 2N :

⇾ Noyau imidazole

Ex : Pilocarpine du Jaborandi.

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⇾ Noyau pyrimidine :

⇾ Noyau imidazole + pyrimidine = purine.

Ex : Caféine du Café.

4. Propriétés physico-chimiques :

⎆ Les alcaloïdes ont des masses moléculaires variant de 100 et 900.

⎆ Si la plupart des bases non oxygénées sont liquides à température ordinaire (Nicotine, spartéine),

celles qui comportent dans leur formule de l’oxygène sont normalement des solides cristallisables,

rarement colorés.

⎆ En règle générale, les alcaloïdes bases sont insolubles dans l’eau, solubles dans les solvants

organiques apolaires, solubles dans les alcools à titre élevé.

La basicité des alcaloïdes permet de former des sels avec des acides. Les sels d’alcaloïdes sont

généralement solubles dans l’eau et les alcools dilués et insolubles dans les solvants organiques.

⎆ Les alcaloïdes précipitent avec certains réactifs spécifiques appelés « réactifs généraux des

alcaloïdes ». Ces réactions de précipitation ont lieu en milieu aqueux légèrement acide. Il existe

plusieurs types de réactifs ; les plus importants sont les réactifs iodés :

↳ Réactif de Mayer ou solution neutre de mercuriiodure de K qui donne un précipité blanc jaunâtre.

↳ Réactif de Dragendorff ou solution acide d’iodobismuthite de K qui donne un précipité rouge

orangé.

↳ Réactif de Bouchardat ou solution d’iodure de potassium iodé qui donne un précipité brun.

Les alcaloïdes précipitent également :

↳ Avec les sels de métaux lourds tels que les sels de platine et de tungstène.

↳ Avec certains acides (acide picrique).

↳ Avec les tanins.

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5. Extraction, caractérisation et dosage :

5.1.Extraction :

⟾ L’extraction est basée sur la différence de solubilité des alcaloïdes en milieu acide et en milieu

alcalin (solubilité des sels et des bases dans l’eau et les solvants organiques) ; ils vont ainsi pouvoir

être séparés des autres constituants du végétal qui possèdent les mêmes solubilités quelque soit le

PH.

⟾ Il existe trois types d’extraction des alcaloïdes :

↳ Extraction par les solvants organiques non polaires.

↳ Extraction par les solvants organiques polaires.

↳ Extraction par l’eau acide.

1. Extraction par les solvants organiques non polaires :

C’est la méthode la plus importante. Elle comprend plusieurs étapes :

⇾ Déplacement des alcaloïdes de leurs combinaisons et extraction.

La plante séchée et pulvérisée est traitée par un alcali (Ammoniaque). Les alcaloïdes libérés sont

ensuite extraits par un solvant organique non polaire. L’épuisement se fait à froid par macération,

percolation ou à l’aide d’un appareil à épuisement continu (Soxhlet).

On obtient un marc (poudre pulvérisée) et une solution organique dans laquelle les alcaloïdes se

trouvent à l’état de bases.

⇾ Purification :

La purification consiste à faire passer les alcaloïdes de la phase organique à la phase aqueuse par

acidification et inversement de la phase aqueuse à la phase organique par alcalinisation : on élimine

ainsi les impuretés solubles dans les solvants organiques (lipides, résine, chlorophylle) et les

impuretés hydrosolubles (sucres, sels minéraux et organiques).

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Schéma d’extraction des alcaloïdes par un solvant organique apolaire

2. Extraction par l’alcool acide :

La drogue pulvérisée est traitée par une solution alcoolique acide ; celle-ci est ensuite

évaporée à sec. Le résidu est repris par l’eau acide ; après alcalinisation, la solution aqueuse est

épuisée par un solvant organique non polaire. On obtient une solution organique d’alcaloïdes ;

bases purifiés ; on évapore le solvant. On obtient un résidu d’alcaloïdes totaux (bases).

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Schéma d’extraction par un solvant organique polaire

(Alcool éthylique).

3. Extraction par l’eau acide :

La drogue pulvérisée est épuisée par l’eau acide. On obtient une solution aqueuse acide de sels

d’alcaloïdes. A cette solution on peut ajouter :

• un agent alcalin : on obtient alors un précipité d’alcaloïdes bases que l’on peut recueillir ou que

l’on peut extraire par un solvant organique non polaire

• un réactif précipitant : les alcaloïdes totaux peuvent alors être récupérés à partir du complexe

formé.

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Schéma d’extraction par l’eau acide

5.2.Caractérisation :

↳ La caractérisation générale des alcaloïdes se fait par les réactifs généraux des alcaloïdes qui les

précipitent en solution aqueuse acide, on utilise souvent le réactif de Mayer et le réactif de

Dragendorff.

↳ Certaines réactions colorées permettent de mettre en évidence certains types chimiques

d’alcaloïdes : ex. réaction de Vitali Morin pour les alcaloïdes tropaniques ; réaction de Van Urk pour

les alcaloïdes indoliques.

↳ Les réactions citées ci-dessus permettent de caractériser la présence des alcaloïdes, mais sont

insuffisantes pour vérifier l’identité d’une drogue ; elles ne donnent pas non plus de

renseignements sur la composition d’un mélange. Dans ce but et comme la plupart des autres

métabolites secondaires des végétaux, les méthodes couramment mises en œuvres sont la CCM et la

CLHP. Le réactif de Dragendorff est le plus utilisé pour révéler la plaque de CCM et l’identification

est faite en présence de témoins.

5.3. Dosage :

↳ Dosage pondéral :

Il consiste à peser le résidu d’alcaloïdes totaux. Ex : Cocaïne de la Coca.

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↳ Dosage volumétrique :

Il met à profit le caractère basique des alcaloïdes ; on traite le résidu d’alcaloïdes totaux par une

quantité connue et en excès d’acide titré et on détermine l’excès d’acide par une solution de base

titrée ; on en déduit la quantité d’acide nécessaire pour neutraliser les alcaloïdes.

Ex : alcaloïdes totaux des solanacées.

↳ Dosage colorimétrique et spectrophotométrique :

Certains alcaloïdes peuvent donner des réactions colorées plus ou moins spécifiques pouvant être

évaluées au spectrophotomètre. Ex : alcaloïdes du Quinquina rouge.

↳ Autres méthodes :

Elles sont diverses : Densitométrie après chromatographie sur couche mince semi-quantitative,

CPG, HPLC.

6. Emploi :

⟾ Les drogues à alcaloïdes ont une importance considérable en thérapeutique vue la diversité de

leurs actions :

↳ Action sur le SNC: dépressive (morphine) ou stimulante (caféine).

↳ Action sur les vaisseaux : vasodilatateur hypotenseur (éphédrine) ou vasoconstricteur

hypertenseur (réserpine).

↳ Anesthésique (cocaïne), antitumorale (vinblastine), antiparasitaire (quinine).

⟾ Ces différentes activités conduisent à une utilisation importante des drogues à alcaloïdes. Si

certaines ne sont employées que sous la forme de préparations galéniques (Belladone, Stramoine),

beaucoup ne sont que des matières premières pour l’extraction industrielle d’alcaloïdes qu’elles

renferment : Morphine de la paille de Pavot. Une partie des alcaloïdes extraits peuvent être

transformés : l’essentiel de la codéine est obtenu par méthylation de la morphine (Hémisynthèse).

⟾ La plupart du temps, les alcaloïdes agissent à faibles doses, mais peuvent posséder même à très

faibles doses, une forte toxicité (Ex. Aconitine : Dose unitaire 0,2mg ; dose mortelle 1mg).

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