NOMENCLATURA NOMENCLATURA DE LOS PRODUCTOS DE LOS PRODUCTOS

NATURALES ORGÁNICOSNATURALES ORGÁNICOS

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN La nomenclatura de los productos naturales ha La nomenclatura de los productos naturales ha

soportado a lo largo del tiempo grandes confusiones, soportado a lo largo del tiempo grandes confusiones, sobre todo por razones históricas. sobre todo por razones históricas.

El aislamiento de una nueva sustancia, en fases El aislamiento de una nueva sustancia, en fases tempranas de la ciencia, generalmente precedía a su tempranas de la ciencia, generalmente precedía a su caracterización durante un largo periodo. Así, a caracterización durante un largo periodo. Así, a menudo se asignaban a estos compuestos nombres menudo se asignaban a estos compuestos nombres triviales que no daban indicación alguna acerca de la triviales que no daban indicación alguna acerca de la estructura de la molécula y que eran después a estructura de la molécula y que eran después a menudo engañosos o erróneos. menudo engañosos o erróneos.

Incluso cuando los nombres originales eran más tarde Incluso cuando los nombres originales eran más tarde revisados, los nuevos nombres expresaban a menudo revisados, los nuevos nombres expresaban a menudo una estructura imperfecta y eran por esto una estructura imperfecta y eran por esto inapropiados para la manipulación nomenclatural que inapropiados para la manipulación nomenclatural que se requiere para nombrar derivados o esteroisómeros.se requiere para nombrar derivados o esteroisómeros.

El desorden resultante en la literatura condujo a la El desorden resultante en la literatura condujo a la creación de comités de especialistas con la tarea creación de comités de especialistas con la tarea de codificar los nombres de los compuestos en de codificar los nombres de los compuestos en varias áreas conectadas de la química de varias áreas conectadas de la química de productos naturales, tales como esteroides, productos naturales, tales como esteroides, lípidos, y carbohidratos. Aunque estas lípidos, y carbohidratos. Aunque estas recomendaciones se han seguido, sus esfuerzos recomendaciones se han seguido, sus esfuerzos han sido más exitosos en la eliminación de han sido más exitosos en la eliminación de confusiones o nomenclaturas duplicadas.confusiones o nomenclaturas duplicadas.

Es el propósito de la Es el propósito de la Comisión sobre Comisión sobre Nomenclatura de Química Orgánica de la IUPACNomenclatura de Química Orgánica de la IUPAC el unificar tanto como sea posible los informes de el unificar tanto como sea posible los informes de los especialistas en un conjunto único de los especialistas en un conjunto único de recomendaciones que puedan ser aplicadas en la recomendaciones que puedan ser aplicadas en la mayoría de las áreas de la química de productos mayoría de las áreas de la química de productos naturales.naturales.

De acuerdo con todo esto, las De acuerdo con todo esto, las recomendaciones provisionales fueron recomendaciones provisionales fueron preparadas y publicadas como preparadas y publicadas como Sección F Sección F de las Reglas de Nomenclatura Orgánica de las Reglas de Nomenclatura Orgánica de la IUPACde la IUPAC, primeramente en 1976 , y , primeramente en 1976 , y después en la edición de 1979 de las después en la edición de 1979 de las Reglas.Reglas.

Esta Sección F se revisó en 1999. A Esta Sección F se revisó en 1999. A continuación se expone un resumen de continuación se expone un resumen de estas reglas: estas reglas:

La Sección F de esta Reglas de La Sección F de esta Reglas de Nomenclatura Orgánica de la IUPAC Nomenclatura Orgánica de la IUPAC pretende ayudar a todos los que trabajan pretende ayudar a todos los que trabajan con productos naturales y compuestos con productos naturales y compuestos relacionados superar dos dificultades que relacionados superar dos dificultades que se encuentran con frecuencia en su se encuentran con frecuencia en su trabajo:trabajo:

1.1. Un nuevo compuesto ha sido aislado a partir de Un nuevo compuesto ha sido aislado a partir de una fuente natural, pero su estructura puede ser una fuente natural, pero su estructura puede ser mal conocida.mal conocida. Para poder referirse a tal Para poder referirse a tal compuesto fácilmente, se puede acuñar un compuesto fácilmente, se puede acuñar un nombre trivialnombre trivial para él de acuerdo con las para él de acuerdo con las previsiones de la previsiones de la Regla RF-1.Regla RF-1.

2.2. Un nuevo compuesto ha sido aislado y su Un nuevo compuesto ha sido aislado y su estructura se ha determinadoestructura se ha determinado; ; su nombre su nombre sistemático puede así ser generadosistemático puede así ser generado. .

Sin embargo, este nombre puede ser demasiado Sin embargo, este nombre puede ser demasiado engorroso para ser insertado continuamente en engorroso para ser insertado continuamente en el texto de un trabajo científico. Para superar el texto de un trabajo científico. Para superar esta dificultad y mostrar la estrecha similitud con esta dificultad y mostrar la estrecha similitud con compuestos relacionados, se puede crear un compuestos relacionados, se puede crear un nombre semisistemáticonombre semisistemático de acuerdo con las de acuerdo con las Reglas RF-2 hasta RF-10Reglas RF-2 hasta RF-10. .

De las anteriores explicaciones se derivan las De las anteriores explicaciones se derivan las siguientes definiciones:siguientes definiciones:

Un Un nombre trivialnombre trivial es el es el nombre dado por nombre dado por conveniencia a un nuevo compuesto de estructura conveniencia a un nuevo compuesto de estructura aún incierta.aún incierta. Tal nombre no suele llevar información Tal nombre no suele llevar información estructural y generalmente deriva del origen estructural y generalmente deriva del origen biológico del material. Los nombres triviales se biológico del material. Los nombres triviales se deben formar de acuerdo con RF-1. deben formar de acuerdo con RF-1.

Un Un nombre sistemáticonombre sistemático es es aquél que se basa en las aquél que se basa en las Secciones A-E de las Reglas de Nomenclatura Secciones A-E de las Reglas de Nomenclatura Orgánica de la IUPAC[2] y en la Guía más reciente Orgánica de la IUPAC[2] y en la Guía más reciente de la Nomenclatura Orgánica de la IUPACde la Nomenclatura Orgánica de la IUPAC. .

Un Un nombre semisistemáticonombre semisistemático creado según las Reglas creado según las Reglas de RF-2 a RF-10, de RF-2 a RF-10, proporciona una alternativa proporciona una alternativa simplificada al nombre sistemáticosimplificada al nombre sistemático. Esto se logra . Esto se logra mediante la creación de un “pariente semisintéticomediante la creación de un “pariente semisintético”. ”.

Hay dos tipos generales de Hay dos tipos generales de parientes semisintéticosparientes semisintéticos que se usan para que se usan para nombrar los productos naturales y nombrar los productos naturales y compuestos relacionadoscompuestos relacionados::

a) Parientes hidrurosa) Parientes hidruros, los cuales , los cuales son estructuras que no son estructuras que no tienen heteroátomos o grupos funcionales y por tanto tienen heteroátomos o grupos funcionales y por tanto consisten sólo en átomos esqueletales e hidrógenoconsisten sólo en átomos esqueletales e hidrógeno, , por ejemplo en la nomenclatura de esteroides, por ejemplo en la nomenclatura de esteroides, terpennos, carotenos, y alcaloides. Este tipo de terpennos, carotenos, y alcaloides. Este tipo de pariente semisintético puede ser tratado de acuerdo pariente semisintético puede ser tratado de acuerdo con las reglas en Las Secciones A-D de la Reglas de con las reglas en Las Secciones A-D de la Reglas de Nomenclatura Orgánica de la IUPAC y la Guía de la Nomenclatura Orgánica de la IUPAC y la Guía de la Nomenclatura Orgánica de la IUPAC.Nomenclatura Orgánica de la IUPAC.

b) Parientes funcionalesb) Parientes funcionales, los cuales , los cuales son estructuras que son estructuras que tienen ciertos heteroátomos terminales o grupos tienen ciertos heteroátomos terminales o grupos característicoscaracterísticos, tal como ocurre en carbohidratos, , tal como ocurre en carbohidratos, aminoácidos y nucleósidos.aminoácidos y nucleósidos.

Por tanto, Por tanto, los nombres trivial, sistemático o semisistemático de los nombres trivial, sistemático o semisistemático de los productos naturales orgánicos se obtienen por aplicación de los productos naturales orgánicos se obtienen por aplicación de las 10 reglaslas 10 reglas que a continuación se indican: que a continuación se indican:

Regla Tipo de nomenclaturaRegla Tipo de nomenclatura RF-1 RF-1 Nombres triviales basados biológicamente Nombres triviales basados biológicamente RF-2 RF-2 Nomenclatura Sistemática para Productos Naturales Nomenclatura Sistemática para Productos Naturales RF-3 RF-3 Estructuras parentales fundamentales Estructuras parentales fundamentales RF-4 RF-4 Modificación esqueletal de estructuras parentales Modificación esqueletal de estructuras parentales fundamentales fundamentales RF-5 RF-5 Sustitución de átomos esqueletales Sustitución de átomos esqueletales RF-6 RF-6 Fusión de ciclos adicionales Fusión de ciclos adicionales RF-7RF-7 Estructuras parentales fundamentales con puentes Estructuras parentales fundamentales con puentes RF-8RF-8 Modificaciones de orden de enlace Modificaciones de orden de enlace RF-9 RF-9 Derivados de estructuras parentales Derivados de estructuras parentales RF-10 RF-10 Modificaciones estereoquímicas Modificaciones estereoquímicas

Se trata de una clasificación formal basada en el tipo de Se trata de una clasificación formal basada en el tipo de esqueleto molecular. Así tendremos: esqueleto molecular. Así tendremos: Compuestos grasos o alifáticos de cadena abiertaCompuestos grasos o alifáticos de cadena abierta como: como:

ácidos grasos, azúcares y gran cantidad de aminoácidos.ácidos grasos, azúcares y gran cantidad de aminoácidos. Compuestos alicíclicos o cicloalifáticosCompuestos alicíclicos o cicloalifáticos como: como:

terpenoides, esteroides y algunos alcaloides.terpenoides, esteroides y algunos alcaloides. Compuestos aromáticos o benzoicosCompuestos aromáticos o benzoicos como: fenoles, como: fenoles,

quinonas, etc.quinonas, etc. Compuestos heterocíclicosCompuestos heterocíclicos como: alcaloides, flavonoides, como: alcaloides, flavonoides,

bases de ácidos nucleicos.bases de ácidos nucleicos.

Puesto que se trata de una mera clasificación superficial, es Puesto que se trata de una mera clasificación superficial, es obvio que muchos productos naturales estrechamente obvio que muchos productos naturales estrechamente relacionados pertenecerán a más de una clase.relacionados pertenecerán a más de una clase.

Clasificación de los productos naturales Clasificación de los productos naturales

basada en la estructura químicabasada en la estructura química

Clasificación de los productos naturales Clasificación de los productos naturales

basada en la actividad fisiológicabasada en la actividad fisiológica Nuestro interés por los productos naturales se inicia Nuestro interés por los productos naturales se inicia

frecuentemente por los intentos para aislar y clarificar el factor frecuentemente por los intentos para aislar y clarificar el factor fisiológicamente activo de origen animal o vegetal, como ocurrió fisiológicamente activo de origen animal o vegetal, como ocurrió con los descubrimientos y las investigaciones sobre la morfina con los descubrimientos y las investigaciones sobre la morfina (1806), las penicilinas (1939) y las prostaglandinas (1963). (1806), las penicilinas (1939) y las prostaglandinas (1963).

Aproximadamente la mitad de las medicinas que actualmente se Aproximadamente la mitad de las medicinas que actualmente se usan son productos naturales, p.ej. los alcaloides, y los usan son productos naturales, p.ej. los alcaloides, y los antibióticos, o análogos sintéticos. antibióticos, o análogos sintéticos.

Por todo ello, se emplea frecuentemente una clasificación que Por todo ello, se emplea frecuentemente una clasificación que representa la actividad fisiológica, como p.ej. las hormonas, representa la actividad fisiológica, como p.ej. las hormonas, vitaminas, antibióticos y micoxinas.vitaminas, antibióticos y micoxinas.

Aunque los compuestos que pertenecen a cada grupo tienen Aunque los compuestos que pertenecen a cada grupo tienen diversas estructuras y orígenes biosintéticos, ocasionalmente se diversas estructuras y orígenes biosintéticos, ocasionalmente se encuentra una estrecha correlación entre tales aspectos y la encuentra una estrecha correlación entre tales aspectos y la actividad.actividad.

Clasificación de los productos naturales Clasificación de los productos naturales

basada en la taxonomíabasada en la taxonomía Esta clasificación se basa en Esta clasificación se basa en estudios morfológicos de estudios morfológicos de

plantas, o sea en la taxonomía vegetal.plantas, o sea en la taxonomía vegetal. En los animales y parte de los microorganismos, los En los animales y parte de los microorganismos, los

metabolitos finales son generalmente excretados metabolitos finales son generalmente excretados fuera del cuerpo, mientras que en las plantas los fuera del cuerpo, mientras que en las plantas los metabolitos son depositados dentro de la planta.metabolitos son depositados dentro de la planta.

Aunque se pensaba que algunos metabolitos eran Aunque se pensaba que algunos metabolitos eran específicos de algunas plantas, se sabe hoy que específicos de algunas plantas, se sabe hoy que están ampliamente distribuidos en el reino vegetal y están ampliamente distribuidos en el reino vegetal y de hecho muchos constituyentes de plantas tales de hecho muchos constituyentes de plantas tales como alcaloides e isoprenoides han sido aislados a como alcaloides e isoprenoides han sido aislados a partir de especies, géneros, o familias específicas de partir de especies, géneros, o familias específicas de plantas. plantas.

Nuestro conocimiento de los constituyentes Nuestro conocimiento de los constituyentes vegetales se ha ampliado a una tremenda vegetales se ha ampliado a una tremenda velocidad en los últimos años debido al avance velocidad en los últimos años debido al avance en los métodos de aislamiento y en los métodos de aislamiento y microcaracterización. microcaracterización.

Esto ha conducido a un nuevo campo llamado Esto ha conducido a un nuevo campo llamado ““quimiotaxonomíaquimiotaxonomía” o “q” o “quimiosistemáticauimiosistemática”, la cual ”, la cual intenta estudiar los constituyentes de las plantas intenta estudiar los constituyentes de las plantas de acuerdo con su taxonomía. de acuerdo con su taxonomía.

En definitiva, los constituyentes fotoquímicos En definitiva, los constituyentes fotoquímicos son considerados como marcadores para son considerados como marcadores para conocer la evolución y la clasificación de las conocer la evolución y la clasificación de las plantas. plantas.

Sin embargo, el número de compuestos Sin embargo, el número de compuestos conocidos para cada planta es aún bastante conocidos para cada planta es aún bastante limitado, y, por otra parte, aún no se han limitado, y, por otra parte, aún no se han estudiado todas las plantas. Indudablemente, un estudiado todas las plantas. Indudablemente, un meticuloso y laborioso estudio a partir de una meticuloso y laborioso estudio a partir de una gran cantidad de material vegetal, conducirá a gran cantidad de material vegetal, conducirá a una idea más clara de su constitución y una idea más clara de su constitución y permitirá el aislamiento de productos conocidos permitirá el aislamiento de productos conocidos aunque no tengan actividad biológica alguna. aunque no tengan actividad biológica alguna. Aún así el conocimiento organizado de los Aún así el conocimiento organizado de los constituyentes vegetales de acuerdo con la constituyentes vegetales de acuerdo con la taxonomía es un área de mucha importancia e taxonomía es un área de mucha importancia e interés en la actualidad.interés en la actualidad.

Clasificación de los productos naturales Clasificación de los productos naturales

basada en la biogénesisbasada en la biogénesis Aunque “biogénesis” y “biosíntesis” son términos que Aunque “biogénesis” y “biosíntesis” son términos que

se usan algunas veces indiscriminadamente, es se usan algunas veces indiscriminadamente, es habitual utilizar el primer término para una hipótesis, y habitual utilizar el primer término para una hipótesis, y el último para una ruta sintética probada el último para una ruta sintética probada experimentalmente. experimentalmente.

Los constituyentes de todas las plantas y animales Los constituyentes de todas las plantas y animales son biosintetizados en los organismos mediante son biosintetizados en los organismos mediante reacciones enzimáticas. reacciones enzimáticas.

La fuente de carbono más frecuentemente utilizada es La fuente de carbono más frecuentemente utilizada es la glucosa, la cual es fotosintetizada en las plantas la glucosa, la cual es fotosintetizada en las plantas verdes (organismos autotróficos) o obtenida a partir verdes (organismos autotróficos) o obtenida a partir del entorno en los organismos heterotrópicos. del entorno en los organismos heterotrópicos.

Los avances relativamente recientes en bioquímica Los avances relativamente recientes en bioquímica han clarificado mucho la interrelación entre las han clarificado mucho la interrelación entre las reacciones enzimáticamente catalizadas de los reacciones enzimáticamente catalizadas de los ““metabolitos primariosmetabolitos primarios” (tales como azúcares, ” (tales como azúcares, aminoácidos y ácidos grasos) y aminoácidos y ácidos grasos) y los biopolímeroslos biopolímeros (tales como lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). (tales como lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Estos metabolitos dan lugar a los “Estos metabolitos dan lugar a los “metabolitos metabolitos secundariossecundarios”, así llamados porque no es obvio su ”, así llamados porque no es obvio su papel en el metabolismo de muchos organismos.papel en el metabolismo de muchos organismos.

Cuando en los años 30 nuestro conocimiento de la Cuando en los años 30 nuestro conocimiento de la Química de productos naturales tenía cierta Química de productos naturales tenía cierta extensión, algunos químicos orgánicos empezaron extensión, algunos químicos orgánicos empezaron a elaborar teorías de las rutas biogenéticas de los a elaborar teorías de las rutas biogenéticas de los productos naturales en los organismos vivos en productos naturales en los organismos vivos en base a su regularidad estructural. base a su regularidad estructural.

Se conocen en la actualidad tres grandes vías o rutas Se conocen en la actualidad tres grandes vías o rutas fundamentales que permiten la biosíntesis de la gran fundamentales que permiten la biosíntesis de la gran mayoría de los diferentes tipos de productos naturales mayoría de los diferentes tipos de productos naturales conocidos: conocidos:

Ruta del ácido mevalónico:Ruta del ácido mevalónico: A partir de él se A partir de él se forman unidades de prenilo que tras uniones forman unidades de prenilo que tras uniones sucesivas conducen a isoprenoides sucesivas conducen a isoprenoides (terpenoides, esteroides, carotenoides) (terpenoides, esteroides, carotenoides)

Ruta del ácido shikímico:Ruta del ácido shikímico: A partir de él se A partir de él se forman los aminoácidos y desde ellos los forman los aminoácidos y desde ellos los otros compuestos aromáticos más otros compuestos aromáticos más complejos (fenilpropanoides, flavonoides, complejos (fenilpropanoides, flavonoides, alcaloides) alcaloides)

Ruta del acetato-malonato (ruta Ruta del acetato-malonato (ruta policétida):policétida): A partir de malonato y acetato A partir de malonato y acetato se forman los policétidos (acetogeninas) y se forman los policétidos (acetogeninas) y ácidos grasos. ácidos grasos.

Estos compuestos se clasifican atendiendo a Estos compuestos se clasifican atendiendo a diferentes criterios, cumplen funciones muy diferentes criterios, cumplen funciones muy diversas en los seres vivos y tienen diferentes diversas en los seres vivos y tienen diferentes capacidades como materiales de partida capacidades como materiales de partida (precursores) para los metabolitos secundarios. (precursores) para los metabolitos secundarios.

Los Los metabolitos secundariosmetabolitos secundarios son, en principio, son, en principio, no esenciales para la vida pero contribuyen no esenciales para la vida pero contribuyen definitivamente a la adaptación de las especies definitivamente a la adaptación de las especies y su supervivencia. y su supervivencia.

Son más característicos para un grupo biológico Son más característicos para un grupo biológico particular, tal como una familia o un género, y particular, tal como una familia o un género, y aparentemente, la maquinaria sintética puesta aparentemente, la maquinaria sintética puesta en juego aquí está relacionada con la evolución en juego aquí está relacionada con la evolución de las especies. de las especies.

El patrón específico de constituyentes en las El patrón específico de constituyentes en las especies ha sido, de hecho, usado para la especies ha sido, de hecho, usado para la determinación sistemática. determinación sistemática.

Este campo de investigación, llamado Este campo de investigación, llamado sistemática bioquímica o quimiotaxonomíasistemática bioquímica o quimiotaxonomía, ha , ha tenido un interés creciente durante las últimas tenido un interés creciente durante las últimas décadas. décadas.

La Química de Productos NaturalesLa Química de Productos Naturales se entiende se entiende hoy día como aquella que se dedica hoy día como aquella que se dedica principalmente a la formación, estructura y principalmente a la formación, estructura y propiedades de los productos naturales. No propiedades de los productos naturales. No obstante, no hay una línea divisoria clara entre obstante, no hay una línea divisoria clara entre metabolitos “bioquímicos” primarios y metabolitos “bioquímicos” primarios y metabolitos secundarios. metabolitos secundarios.

Procesos químicos de una planta normal. Procesos químicos de una planta normal. (constituyen los procesos que dan origen a (constituyen los procesos que dan origen a

metabolitos primarios)metabolitos primarios)

Procesos químicos que deben realizarse Procesos químicos que deben realizarse

para dar origen a un producto natural.para dar origen a un producto natural.

Vías de formación de los metabolitos secundariosVías de formación de los metabolitos secundarios

REFERENCIASREFERENCIAS http://www.ugr.es/~quiored/pnatu/nomencla.htmhttp://www.ugr.es/~quiored/pnatu/nomencla.htm

1. International Union of Pure and Applied Chemistry, "Nomenclature of 1. International Union of Pure and Applied Chemistry, "Nomenclature of Organic Chemistry: Section F - Natural Products and Related Compounds, Organic Chemistry: Section F - Natural Products and Related Compounds, Recommendations 1976", IUPAC Information Bulletin Appendices on Tentative Recommendations 1976", IUPAC Information Bulletin Appendices on Tentative Nomenclature, Symbols, Units, and Standards, No. 53, December, 1976. Nomenclature, Symbols, Units, and Standards, No. 53, December, 1976. [también en: Eur. J. Biochem. 86, 1-8 (1978)].[también en: Eur. J. Biochem. 86, 1-8 (1978)].2. International Union of Pure and Applied Chemistry, Nomenclature of Organic 2. International Union of Pure and Applied Chemistry, Nomenclature of Organic Chemistry, Sections A, B, C, D, E, F, and H, l979 edition, Pergamon Press, Chemistry, Sections A, B, C, D, E, F, and H, l979 edition, Pergamon Press, Oxford, 1979.Oxford, 1979.3. P.M. Giles, Jr. Pure Appl.Chem., 1999, 71, 587-643.3. P.M. Giles, Jr. Pure Appl.Chem., 1999, 71, 587-643.4. http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/sectionF/4. http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/sectionF/5. International Union of Pure and Applied Chemistry, A Guide to IUPAC 5. International Union of Pure and Applied Chemistry, A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds, Blackwell Scientific Publications, Oxford, Nomenclature of Organic Compounds, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1993.1993.International Union of Pure and Applied Chemistry Joint Commission on International Union of Pure and Applied Chemistry Joint Commission on Biochemical Nomenclature, "Nomenclature of Steroids", Pure Appl. Chem. 61, Biochemical Nomenclature, "Nomenclature of Steroids", Pure Appl. Chem. 61, 1783-1822 (1989). [también en: Eur. J. Biochem. 186, 429-458 (1989) y 1783-1822 (1989). [también en: Eur. J. Biochem. 186, 429-458 (1989) y páginas xxx-lix en "Dictionary of Steroids" (Hill, R.A., Kirk, D.N., Makin, H.L.J. & páginas xxx-lix en "Dictionary of Steroids" (Hill, R.A., Kirk, D.N., Makin, H.L.J. & Murphy, G.M., eds) Chapman & Hall, London 1991].Murphy, G.M., eds) Chapman & Hall, London 1991].International Union of Biochemistry, International Union of Pure and Applied International Union of Biochemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry, Commission on Biochemical Nomenclature, "Nomenclature of Chemistry, Commission on Biochemical Nomenclature, "Nomenclature of Carotenoids", Pure Appl. Chem., 41, 405-431 (1975). Carotenoids", Pure Appl. Chem., 41, 405-431 (1975).