фармакогнозия ворд. Учебное пособие составлено в соответствии с гос специальности 060108 Фармация ина основании программы по фармакогнозии для студентов фармацевтических вузов (факультетов), 2002 г
 Скачать 35.73 Mb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
10. Алкалоиды
АЛКАЛОИДЫ Алкалоиды - это особая группа органических азотсодержащих соединений основного характера, встречающихся в растительных организмах и обладающих сильным физиологическим действием. Термин «алкалоид» - «щелочеподобный» (от арабского «alcali» - щелочь и греческого «eidos» - подобный) предложил в 1819 году немецкий ученый К. Мейснер. Название указывает на основной характер соединений. В природе существует множество различных веществ, содержащих в своей структуре азот. Например, в растениях встречаются простейшие амины (метиламин, диметиламин, различные аминокислоты), которые обладают ярко выраженными основными свойствами, но не относятся к алкалоидам. Существуют также природные соединения (протеиногенные амины), которые занимают положение между алкалоидами и другими азотистыми соединениями. История изучения алкалоидов Алкалоиды издавна применялись в народной медицине. Более 400 лет известны лечебные (противомалярийные) свойства коры хинного дерева. Отваром этой коры от малярии была вылечена королева Перу графиня Чинчон, в честь которой растение получило название Cinchona – цинхона. Первые исследования в области изучения алкалоидов относятся к началу XIX века. В 1806 году немецкий фармацевт Ф. В. Сертюрнер выделил из опия (высохшего млечного сока мака) в чистом виде и изучил снотворное действие алкалоида, названного им «морфин» (в честь греческого бога сна Морфея). Большой вклад в изучение алкалоидов внесли русские ученые. В 1816 г. профессор Харьковского университета Ф.И. Гизе из коры хинного дерева выделил в чистом виде хинин. В Европе это открытие осталось неизвестным. Несколько позднее французские химики Пелетье и Кавенту повторно открыли хинин и доказали, что он является основным действующим веществом коры хинного дерева. Этим ученым принадлежит также честь открытия алкалоидов семян чилибухи - стрихнина и бруцина. За открытие хинина Пелетье и Кавенту во Франции поставлен памятник. Профессор Юрьевского (г. Тарту) университета Г. Драгендорф изучил химические свойства алкалоидов, разработал методы их обнаружения и анализа. Реактив Драгендорфа(калия тетрайодовисмутат – K[BiI4]) широко используется при анализе алкалоидов. Установление структуры алкалоидов стало возможным только на основе теории химического строения, которую предложил А.М. Бутлеров. Ученик Бутлерова академик А.М. Вишнеградский изучил строение многих алкалоидов - производных пиридина и хинолина. В связи с началом первой мировой войны потребовалось большое количество обезболивающих и противошоковых препаратов. Химики А.М. Родионов и А.Е. Чичибабин в 1914 году разработали промышленный способ получения алкалоидов из опия. Эти ученые являются основоположниками химико-фармацевтической промышленности в России. Огромная заслуга в изучении алкалоидов принадлежит А.П. Орехову, организовавшему при ВНИХФИ (г. Москва) отдел, который занимался изучением алкалоидов. За 10 лет (1928-1939 гг.) этим отделом было открыто и изучено около 100 новых алкалоидов. А.П. Орехов создал новое комплексное направление в науке, которое включает поиск алкалоидоносных растений, разработку методов анализа, изучение фармакологического действия и промышленный выпуск препаратов на основе алкалоидов. Его монография «Химия алкалоидов» (1938 г.) не потеряла своего значения и в настоящее время. Исследования А.П. Орехова продолжили его ученики: С.Ю. Юнусов, А.М. Рабинович, А.С. Садыков и др. С.Ю. Юнусов возглавил Институт химии растительных веществ Академии наук Узбекистана. В этом институте изучены многие алкалоидоносные растения азиатской флоры (эфедра хвощевая и др.). В Пятигорской фармацевтической академии под руководством профессора Д.А. Муравьевой детально изучены растения из рода крестовник (Senecio) и их основные алкалоиды платифиллин и сенецифиллин. Исследования алкалоидов проводятся и зарубежными учеными - в Японии, Канаде, Англии, Индонезии, Индии, Бирме. Так, английский биохимик Р. Робинсон (Оксфордский университет) разработал теорию биосинтеза тропановых алкалоидов в растениях. Распространение алкалоидов в растительном мире. Значение для жизни растений По современным представлениям растения, содержащие алкалоиды, составляют около 10 % всей мировой флоры. Наиболее широко алкалоиды распространены у покрытосеменных растений. Особенно богаты алкалоидами растения семейств маковые (Papaveraceae), пасленовые (Solanaceae), бобовые (Fabaceae), кутровые (Аросупасеае), мареновые (Rubiaceae), лютиковые (Ranunculaceae), логаниевые (Loganiaceae) и др. В зависимости от количества родов и видов растений, содержащих алкалоиды, все семейства делят на 3 группы:
В растениях алкалоиды находятся в виде солей органических и неорганических кислот (лимонной, щавелевой, яблочной, уксусной, фосфорной и т.д.), растворенных в клеточном соке. Обычно содержание алкалоидов в растениях невелико и составляет 0,01-0,1 %. Если в растении накапливается 1-3 % алкалоидов, сырье считается высокоалкалоидным. Только некоторые растения, например культивируемые сорта хинного дерева, накапливают в коре до 15-20 % алкалоидов. Большинство растений содержат несколько алкалоидов (катарантус розовый - более 60). Чаще всего, в растении количественно преобладает один или 2-3 алкалоида, содержание других значительно меньше. Алкалоиды одного растения, как правило, имеют довольно близкое строение. Алкалоиды накапливаются в листьях, плодах, семенах, коре, подземных органах. У некоторых растений алкалоиды содержатся во всех частях в значительных количествах (красавка). Но у большинства алкалоиды преобладают только в каком-либо одном органе или части растения. Так, например, в чае китайском алкалоиды накапливаются в листьях, в дурмане индейском, чилибухе – в плодах или семенах, в раувольфии, безвременнике – в подземных органах. Различные части растения отличаются не только по количественному содержанию алкалоидов, но и по качественному составу. Например, у термопсиса ланцетного в траве преобладает алкалоид термопсин, а в семенах – цитизин. Биологические функции алкалоидов пока до конца не выяснены. В последнее время считают, что алкалоиды:
Биосинтез алкалоидов Большинство алкалоидов образуются из аминокислот. В зависимости от происхождения и местоположения атома азота в структуре молекулы, все алкалоиды делят на три группы:
Классификация алкалоидов В настоящее время открыто около 10 000 алкалоидов, из которых около 4 000 имеют доказанное строение. Такое огромное количество и многообразие алкалоидов не дают возможности разработать единую классификацию. В основу классификации алкалоидов могут быть положены разные принципы, поэтому различают несколько видов классификаций алкалоидов. 1. В основе фармакологической классификации лежит характер фармакологического действия алкалоидов на организм:
2. В основе ботанической классификации лежит систематическая принадлежность растений, из которых выделены алкалоиды, к определенному роду или семейству: алкалоиды табака; алкалоиды мака; алкалоиды спорыньи и т.д. 3. В основе биогенетической классификации, предложенной английским ученым Хегнауэром, лежит строение аминокислот, которые являются вероятными предшественниками алкалоидов в растениях:
4. Наиболее удобна и чаще всего используется в фармакогнозии химическая классификация, предложенная А.П. Ореховым, в основе которой лежат особенности химического строения алкалоидов, в частности, структура азотсодержащего гетероцикла. В зависимости от строения углеродноазотного цикла А.П. Орехов разделил все алкалоиды на 13 групп: 1. Алкалоиды с азотом в боковой цепи или ациклические алкалоиды (без гетероциклов): эфедрин из видов эфедры, капсаицин из плодов стручкового перца, колхицин и колхамин из клубнелуковиц видов безвременника.  2. Алкалоиды, производные пирролидина и пирролизидина: платифиллин из крестовника плосколистного.  3. Алкалоиды, производные пиридина и пиперидина, делятся на несколько групп:  а) простые производные пиридина и пиперидина: лобелин из лобелии вздутой, кониин из плодов болиголова пятнистого; б) бициклические неконденсированные системы: анабазин из анабазиса безлистного, никотин из листьев табака; в) бициклические конденсированные системы пиперидина и пирролидина (производные тропана): гиосциамин, скополамин из красавки, белены, видов дурмана.  4. Алкалоиды, производные хинолизидина: пахикарпин, термопсин, цитизин (софора толстоплодная, виды термопсиса).  5. Алкалоиды, производные хинолина: хинин из хинной коры, эхинопсин из плодов мордовника.  6. Алкалоиды, производные изохинолина: морфин, кодеин и папаверин из коробочек мака, хелеритрин, сангвинарин из травы чистотела и маклейи, глауцин из травы мачка желтого, берберин из корней барбариса.  7. Алкалоиды, производные индола: алкалоиды спорыньи, барвинка малого, резерпин и аймалин из корней раувольфии, стрихнин из семян чилибухи, винбластин и винкристин из листьев катарантуса розового.  8. Алкалоиды, производные пурина: кофеин из листьев чая, семян кофе, теобромин из семян шоколадного дерева.  9. Алкалоиды, производные хиназолина: пеганин из травы гармалы обыкновенной.  10. Алкалоиды, производные имидазола: пилокарпин из листьев видов пилокарпуса.  11. Стероидные алкалоиды: соласонин из травы паслена дольчатого, алкалоиды чемерицы. 12. Дитерпеновые алкалоиды: алкалоиды аконитов и живокостей. 13. Алкалоиды неустановленного строения. На основании этой классификации систематизируется и сырье, содержащее алкалоиды. Физические и химические свойства алкалоидов Большинство алкалоидов, кроме атомов азота (N), углерода (С) и водорода (Н), содержат атом кислорода (О). Некоторые алкалоиды (нуфлеин) содержат в своем составе атом серы (S). Алкалоиды, содержащие кислород, и бескислородные алкалоиды различаются по физическим свойствам. Кислородсодержащие алкалоиды – твердые кристаллические вещества, реже аморфные, с определенной температурой плавления, без запаха, горького вкуса, как правило, бесцветные, лишь некоторые алкалоиды окрашены - берберин в желтый, сангвинарин в оранжевый цвет. Бескислородные алкалоиды – летучие маслянистые жидкости с сильным неприятным запахом, легко перегоняющиеся с водяным паром. К этой группе относятся анабазин, никотин, кониин, пахикарпин. Отдельные алкалоиды способны сублимироваться (возгоняться) при нагревании (кофеин, никотин); пары хинина малинового цвета. Обладают оптической активностью, причем у левовращающих изомеров фармакологическая активность, как правило, выше (гиосциамин, эфедрин). Некоторые алкалоиды флуоресцируют в УФ-свете. Например, цитизин флуоресцирует фиолетовым цветом, берберин - желто-зеленым. Основные свойства выражены в различной степени. В природе чаще встречаются алкалоиды, которые относятся к третичным аминам, реже - к вторичным либо к четвертичным аммонийным основаниям. Благодаря основному характеру алкалоиды образуют с кислотами соли разной степени прочности. Соли алкалоидов хорошо растворимы в воде и этиловом спирте (особенно в разбавленном) при нагревании, плохо или совсем нерастворимы в органических растворителях (хлороформ, этиловый эфир и др.). Как исключения можно назвать хинина сульфат (плохо растворяется в воде) и скополамина гидробромид (растворяется в хлороформе). Соли алкалоидов легко разлагаются под действием щелочей и аммиака. При этом выделяются свободные основания. Алкалоиды-основания обычно не растворяются в воде, но легко растворимы в органических растворителях. Исключение составляют цитизин, кофеин и кодеин, которые хорошо растворяются как в воде, так и в органических растворителях. Алкалоиды образуют нерастворимые (или слабо растворимые) комплексы с солями тяжелых металлов, комплексными неорганическими кислотами, высокомолекулярными органическими веществами кислого характера. Алкалоиды вступают в реакции, зависящие от наличия в их молекулах различных функциональных групп. Например, морфин содержит фенольный гидроксил, поэтому образует со щелочами феноляты и вступает в реакцию с солями трехвалентного железа. Некоторые алкалоиды представляют собой сложные эфиры (атропин, скополамин) и подвергаются гидролизу кислотами и щелочами. Оценка качества сырья, содержащего алкалоиды. Методы анализа В растительном сырье алкалоиды содержатся в основном в виде солей, реже в виде алкалоидов-оснований. Наличие алкалоидов в растительном сырье подтверждают качественными реакциями, которые основаны на физических и (или) химических свойствах алкалоидов. Качественная реакция на кору хины (реакция Грахе) основана на физических свойствах: способности возгоняться при нагревании, окраске паров и конденсата. Большинство качественных реакций основаны на щелочных свойствах алкалоидов, их способности образовывать нерастворимые либо окрашенные комплексы. Качественные реакции выполняют:
Неочищенное извлечение из сырья, содержащего алкалоиды, получают экстрагированием органическим растворителем при подщелачивании (алкалоиды-основания) либо нагреванием измельченного сырья с разбавленными кислотами (алкалоиды-соли). Согласно НД, неочищенное извлечение, содержащее алкалоиды-основания, для выполнения качественных реакций получают из семян чилибухи; неочищенные извлечения, содержащие алкалоиды-соли, получают из листьев барбариса обыкновенного, склероциев спорыньи, листьев унгернии Виктора, листьев фирмианы простой (стеркулии платанолистной), травы пассифлоры воплощенной. Мешают проведению реакций на алкалоиды азотсодержащие вещества - амины и их производные. Они дают такие же результаты реакций. Для освобождения от сопутствующих веществ используют прием смены растворителей либо метод распределительной хроматографии. Прием смены растворителей основан на различной растворимости свободных алкалоидов-оснований и их солей и заключается в следующем: 1) алкалоиды-основания экстрагируют из растительного сырья органическим растворителем после подщелачивания; 2) полученное извлечение обрабатывают 1-5 %-ной кислотой. Основания алкалоидов образуют с кислотой соответствующие соли, которые растворяются в воде, а основная масса сопутствующих гидрофобных веществ остается в органическом растворителе; 3) к водному раствору добавляют щелочь для переведения солей алкалоидов в основания и обрабатывают несмешивающимся с водой органическим растворителем (на последних стадиях очистки чаще всего используют хлороформ). Алкалоиды-основания переходят в органический растворитель, его отделяют; в водной фазе остаются водорастворимые (гидрофильные) сопутствующие вещества; 4) органический растворитель отгоняют. Сухой остаток представляет собой очищенную сумму алкалоидов. С полученным сухим остатком очищенной суммы алкалоидов могут быть выполнены качественные реакции (на алкалоиды травы барвинка малого). Другой способ очистки - метод распределительной хроматографии. Метод хроматографии используют для отделения алкалоидов от сопутствующих веществ и разделения алкалоидов травы крестовника плосколистного и листьев катарантуса розового. Алкалоиды крестовника плосколистного идентифицируют по величине Rf, алкалоиды катарантуса розового - в сравнении с эталонным образцом розевина после проявления хромогенными реактивами. Различают общие качественные реакции, с помощью которых доказывают присутствие алкалоидов в сырье или в извлечении из сырья, и частные качественные реакции, с помощью которых устанавливают наличие индивидуального алкалоида или определенной группы алкалоидов. Общие качественные реакции I. Реакции осаждения основаны на способности алкалоидов к комплексообразованию. Образующиеся комплексы нерастворимы или мало растворимы в воде. Общеалкалоидные осадочные реактивы можно разделить на несколько групп: 1. Йод и его растворы. Образуют с алкалоидами перйодиды, плохо растворимые в воде:
2. Комплексные йодиды металлов:
Реакцию с реактивом Драгендорфа, согласно действующей НД, используют для обнаружения (проявления) алкалоидов крестовника плосколистного на хроматограмме в качественном и количественном анализе, алкалоидов травы термопсиса очередноцветкового на хроматограмме в количественном анализе;
Реакцию с реактивом Майера широко используют для проверки полноты экстракции алкалоидов при их количественном определении в листьях и траве красавки обыкновенной, в листьях белены черной, листьях дурмана обыкновенного, траве эфедры хвощевой, семенах чилибухи. 3. Реактивы комплексных неорганических кислот:
Реакцию с реактивом Бертрана используют для подтверждения наличия алкалоидов в извлечении из листьев барбариса обыкновенного (качественная реакция); для проверки полноты экстракции алкалоидов при их количественном определении в траве крестовника плосколистного и траве чистотела, листьях и корнях барбариса обыкновенного, семенах дурмана индейского;
Все эти реактивы высокочувствительны и часто используются в научно-исследовательских работах. 4. Органические соединения кислотного характера:
Реакцию используют для осаждения алкалоида скополамина при его гравиметрическом определении в семенах дурмана индейского;
Таннин используют в качестве противоядия при отравлении алкалоидами. II. Реакции окрашивания (частные реакции) основаны на окислении, конденсации, дегидратации алкалоидов концентрированными кислотами и другими окислителями. Используют:
В анализе могут быть использованы:
Окраска в зависимости от структуры алкалоидов различна. Для некоторых алкалоидов существуют групповые качественные реакции, такие как мурексидная проба (на пуриновые алкалоиды), реакция Витали-Морена (на тропановые алкалоиды) и другие, которые подробно рассматриваются в курсе фармацевтической химии. Частные реакции основаны также на специфических свойствах алкалоидов и наличии в их структуре функциональных групп. Например, реакция на алкалоиды спорыньи - алкалоиды переводят в соли кислоты винной и добавляют реактив Ван-Урка (концентрированная кислота серная + железа (III) хлорид + пара-диметиламинобензальдегид) - появляется фиолетовое окрашивание. Эту реакцию используют для подтверждения подлинности сырья, а также в методе количественного определения алкалоидов. Таким образом, общей специфической качественной реакции на алкалоиды не существует. Если проводят поиск алкалоидсодержащих растений, то всегда выполняют 5-10 реакций с общеалкалоидными реактивами, т.к. чувствительность реакций различна. Обычно эти реакции выполняют капельным образом на стеклянных пластинках.  перейти в каталог файлов | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |