Le sostanze chimiche, in questo gruppo eterogeneo, contengono una molecola azotata (sono definiti anche come composti azotati) e derivano dagli aminoacidi (in particolare lisina, istidina, triptofano). Hanno proprietà basiche.
Sono molto diffusi nelle piante e sono, fisiologicamente, attivi su esseri umani e animali, anche a concentrazioni molto basse e, quindi, vanno utilizzati con estrema cautela in quanto, agendo direttamente sul sistema nervoso, hanno effetti sia deprimenti, sia eccitanti. Probabilemente, è un meccanismo di difesa delle piante contro gli erbivori.
A tali sostanze, appartengono anche alcuni dei più potenti veleni.
In generale, le piante con un alto contenuto in alcaloidi sono sconsigliate per uso domestico, se non sotto controllo medico. Tuttavia, esistono un certo numero di piante che contengono alcaloidi meno tossici, il cui uso è largamente diffuso da lungo tempo. Ad esempi,o gli alcalodi del caffè (caffeina), del tè (teina), del cioccolato (teobromina) e delle foglie di tabacco (nicotina) sono da secoli usati da parecchi popoli nel mondo.
Gli alcaloidi si possono trovare in numerose parti della pianta, ma di solito uno o più organi hanno un contenuto maggiore rispetto agli altri.
Alcuni organi e tessuti sono più spesso deputati a contenere alcaloidi: le radici come per aconito, belladonna, rauwolfia, idraste; le cortecce nel caso della china; le foglie per belladonna, coca, stramonio, giusquiamo, tabacco e altri; i canali laticiferi nelle capsule del papavero da oppio; i semi come per cacao, caffè, cola, colchico, noce vomica.
I primi isolamenti di questi metaboliti risalgono al 1800, anche se la tossicità e le proprietà delle piante che li contengono sono ben note sin dall’antichità, basti pensare a oppio, coca, aconito, belladonna, colchico, china, curaro, usati nei tradizionali medicamenti popolari da secoli.
Nel 1803 Derosne, farmacista francese, isolò la nicotina. In seguito Serturner, farmacista di Hannover, isolò la morfina dall’oppio e a questi seguirono altri isolamenti ad opera principalmente di Pelletier e Caventou. Fu la coniina il primo alcaloide di cui fu stabilita la struttura (Shiff, 1870) e di cui si ottenne la sintesi (Ladenbur, 1889).
Attualmente le moderne metodologie di estrazione permettono di scoprire nuovi alcaloidi con maggiore facilità e di determinarne la struttura.
Tra le famiglie botaniche che includono piante ricche di alcaloidi, ci sono: Amarillidaceae, Asteraceae, Lauraceae, Leguminosae, Liliaceae, Papaveraceae, Rutaceae e Solanaceae.
Sono, in genere, insolubili in acqua, ma solubili in alcol, etere o altri solventi organici. A temperatura ambiente, sono solidi e incolori, con poche eccezioni. Il loro sapore è fortemente amaro.