Лрс,содержащие алкалоиды

Обзор растений, содержащих различные группы алкалоидов: стероидные

Лекция: «ЛР И  ЛРС, СОДЕРЖАЩИЕ АЛКАЛОИДЫ».

 

План:

1. Понятие об алкалоидах
2. История изучения алкалоидов
3. Распространение алкалоидов в растительном мире

4. Факторы, влияющие на  накопление алкалоидов.

5. Биологическая роль  алкалоидов.

6. Биосинтез алкалоидов

 

Алкалоиды - это природные азотсодержащие органические соединения основного характера, образующиеся в растительных организмах, имеющие сложный состав и обладающие сильным физиологическим действием.

 Большинство их относится  к соединениям с гетероциклическим  атомом азота в кольце, реже  азот находится в боковой цепи.

Основные свойства, характерные  для  этих соединений, обусловили их название, которое было предложено Мейснером в 1819 году.

В переводе термин "алкалоид" означает щелочеподобный (от араб. "alkali" - щелочь и греч. "eidos" - подобный). Подобно щелочам, алкалоиды образуют с кислотами соли.

Существуют природные  соединения такие, как 

метиламин, триметиламин и другие простые амины,

а также  аминокислоты, обладающие выраженным основным характером, но к алкалоидам не относятся.

Протеиногенные  амины, такие как тирамин и стахиндрин рассматриваются как переходные соединения от простых азотсодержащих к собственно алкалоидам.

Среди природных биологически активных веществ алкалоиды являются основной группой, из которой современная  медицина получила большое количество лекарственных средств.

В Х1Х веке профессор Шацкий Е.А. сказал, что «открытие алкалоидов, последовавшее в начале нынешнего столетия, имело для медицины такое же значение, как открытие железа для мировой культуры».

 

История изучения алкалоидов.

В народной медицине алкалоиды  применялись издавна. В настоящее  время открыто около 10 000 алкалоидов.

Более 400 лет известны противомалярийные  свойства коры хинного дерева. Отваром этой коры была вылечена королева Перу Чин-Чон от малярии, в честь которой это растение получило название Cinchona succirubra – цинхона красносоковая.

Первые исследования в  области изучения алкалоидов относятся  к началу  XIX века. В 1806 году немецкий аптекарь Сертюрнер выделил в чистом виде и изучил снотворное действие алкалоида, названного им «морфин» (в честь греческого бога сна Морфия).

Это открытие имело революционное  значение для науки, так как, оказалось, что в растениях могут содержаться  вещества не только кислого,  нейтрального, но и основного характера.

Большой вклад в изучение алкалоидов внесли русские ученые. Так профессор Ф.И.Гизе (Харьковский университет) из коры хинного дерева выделил в чистом виде хинин. В Европе это открытие осталось неизвестным.

Несколько позднее Пелетье и Кавенту (Франция) повторно открыли хинин и доказали, что он является основным действующим веществом коры хинного дерева. Эти ученые открыли алкалоиды, которые получили названия «стрихнин» и «бруцин».

За открытие хинина Пелетье  и Кавенту во Франции поставлен  памятник.

«Отец» химии алкалоидов Г.Драгендорф, профессор Юрьевского (г.Тарту) университета (Россия) изучил химические свойства алкалоидов и разработал методы их обнаружения и анализа.

До сих пор «Реактив Драгендорфа» ( калия тетрайодовисмутат - К[ВiI₄]) широко используется при анализе алкалоидов.

Установление структуры алкалоидов стало возможным только на основе теории химического строения, которую предложил А.М.Бутлеров (Россия). Ученик Бутлерова академик А.М.Вишнеградский изучал строение  алкалоидов - производных пиридина и хинолина.

В связи с началом 1-й мировой  войны потребовалось большое  количество обезболивающих  и   противошоковых   препаратов.  

А.М.Родионов и  А.Е.Чичебабин (Россия) в 1914 году разработали промышленный способ получения алкалоидов из опия. Они 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 г.г.) этим отделом было открыто и изучено около 100 новых алкалоидов. Орехов создал новое комплексное направление в науке, которое включает в себя

 поиск алкалоидоносных  растений,

 разработку методов  анализа, 

изучение  фармакологического действия и 

промышленный выпуск препаратов на основе алкалоидов.

 Монография А.П.Орехова «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 другие.

Так, С.Ю.Юнусов возглавил Институт  химии растительных веществ Академии наук Узбекистана. В этом институте  изучены многие растения азиатской флоры (эфедра хвощевая и другие)

Изучением алкалоидов занимаются ученые и в учебных институтах, таких как  в Пятигорской фармацевтической академии под руководством профессора Д.А.Муравьевой ведутся обширные исследования лекарственной флоры Кавказа. Детально изучены растения из рода Крестовник (Senecio) и их  алкалоиды (платифиллин и сарацин).

Иследования алкалоидов проводятся и зарубежными учеными - в Японии, Канаде, Англии, Индонезии, Индии, Бирме.

 

Распространение алкалоидов в растительном мире.

Растения, содержащие алкалоиды  составляют примерно 10 % всей мировой флоры.

Профессор Соколов В.С., обобщил сведения  об алкалоидоносных растениях и все семейства, содержащие алкалоидоносные виды, разделил на 3 группы:

1 группа – семейства,  насчитывающие не менее 20 % родов, имеющих алкалоидоносные виды растений. Такие семейства Соколов предложил называть высокоалкалоидными.

2 группа – семейства, в которых обнаружены от 10 до 20 % родов, имеющих алкалоидоносные виды растений. Эти семейства – среднеалкалоидоносные.

3 группа – семейства, в которых имеются от 1 до 10 % родов с алкалоидоносными видами растений. Такие семейства называются малоалкалоидоносными.

Большинство алкалоидов обнаружено среди класса двудольных. Среди однодольных они встречаются реже.

В растительном мире алкалоиды распределены неравномерно.

  В низших растениях их мало. Встречаются в семействе плауновых  (плаун-баранец).

Папоротники и хвойные  почти не имеют алкалоидоносных  видов.

У злаков и осоковых растений встречаются редко.

Наиболее широко алкалоиды  распространены в покрытосеменных  растениях (Angiospermae).

  Особенно богаты алкалоидами растения семейств:

Маковые (Рараvегасеае), Пасленовые (Solanacеае), Бобовые (FаЬасеае), Кутровые (Аросупасеае), Мареновые (Rubiaceae), Лютиковые (Ranuncu1асеае), Логаниевые (Loganiасеае).

 В водорослях  (А1gае), грибах (Fungi), мхах (Вгуорhуtа), голосеменных (Gуmenospermае) алкалоиды встречаются реже.

В растениях  алкалоиды находятся 

в виде солей органических и неорганических кислот (лимонной, щавелевой, малоновой, уксусной, фосфорной),

растворенных в клеточном  соке.

 Для мака снотворного  характерна меконовая кислота, 

а для хинной коры - хинная кислота.

Они накапливаются в листьях, плодах, семенах, подземных органах.

 Как правило, растение  содержит не один, а несколько  алкалоидов (катарантус розовый - более 60).

Различные части растения могут содержать разные алкалоиды (термопсис ланцетный: семена - цитизин, трава - термопсин, пахикарпин).

Обычно концентрация алкалоидов в растении невелика и составляет 0,01–1%.

Ели в растении накапливается 1-3% алкалоидов, оно считается высоко-алкалоидным.

Некоторые культивируемые растения накапливают до 15-20% алкалоидов (хинное дерево).

Часто родственные друг другу растения содержат алкалоиды,

близкие по своему строению, образуя естественную группу. Например, в растениях 7 близких между собой родов семейства пасленовых содержится группа тропановых алкалоидов.

Но иногда из двух близких  в систематическом отношении  видов один может быть богат алкалоидами, а другой или их совершенно не содержит, или содержит алкалоиды иного  строения.

 В растениях алкалоиды находятся в клеточном соке в растворенном виде.

У некоторых растений алкалоиды  содержатся во всех органах (красавка обыкновенная и кавказская), у большинства они преобладают в каком-либо одном органе.

Часто у одного растения в разных органах имеется различное число алкалоидов, некоторые органы могут быть безалкалоидными, например, мак опийный во всех органах, кроме семян, содержит алкалоиды.

 Обычно в растении  встречается несколько алкалоидов:

в опии, например, 26 алкалоидов,

в корнях раувольфии - 35.

Редко присутствует в растении один алкалоид.

 

9. Сырье, содержащее  стероидные алкалоиды (гликоалкалоиды)

 

Стероидные алкалоиды  представляют собой стероидные соединения, в которых сочетаются свойства как алкалоидов, так и стероидных сапонинов. Подобно сапонинам они расщепляются на сахар и агликон сапогенин, но с атомом N при С₂₇. В основе их агликона лежит циклопергидрофенантрен. Они токсичны и благодаря наличию атома азота в агликоне обладают основными свойствами. Стероидные алкалоиды широко распространены в растениях семейства пасленовых, у различных видов паслена, особенно у паслена дольчатого, содержащего стероидные гликоалкалоиды. Близкие стероидные гликоалкалоиды найдены, в ботве картофеля, помидоров, баклажан, красного перца, в паслене черном и паслене сладко-горьком. Эти травы при переработке могуть дать агликон соласодин и другие стероиды, пригодные для синтеза кортизона. Гликоалкалоиды характерны также для рода чемерица.

Трава паслена дольчатого резаная - Herba Solani laciniati concisa

В наших условиях заготавливается  в фазу цветения от однолетнего травянистого растения паслена дольчатого – Solanum laciniatum Ait. (сем. - пасленовые - Solanaceae)

Из травы выделяют соласодин, предназначенный для получения  прогестерона.

Лекарственное сырье. Стебель  дваждывильчатоветвистый (диагностический признак семейства). Листья, составляющие основную массу сырья, крупные, не должны превышать 15 см длины, непарноперисторассеченные, упрощающиеся и уменьшающиеся в длину до ланцетовидной формы, голые, сверху темно-зеленого цвета. Цветки темно-фиолетовые, крупные (напоминают цветки картофеля). Ввиду ядовитости растения вкус не определяется.

Химический состав. Два  стероидных гликоалкалоида: соласонин  и соламаргин, дающие при расщеплении соласодин, который перерабатывается на кортизон. Содержание соласодина в сырье не менее 0,8%.

Лекарственные средства. Таблетки кортизона ацетата по 0,025 и по 0,05 г; флаконы, содержащие по 10 мл суспензии кортизона ацетата.

Хранение. По списку Б. Срок годности сырья — 3 года.

Применение. Для лечения  полиартрита, радикулита, бронхиальной астмы, кожных заболеваний, экземы.

Стероиды — класс соединений, в молекуле которых присутствует циклопентанпергидрофенантреновый скелет. К стероидам относят стерины, витамины группы D, стероидные гормоны, агликоны стероидных сапонинов и кардиотонических гликозидов, экдизоны, витанолиды, стероидные алкалоиды.

Растительные стерины, или  фитостерины, — спирты, содержащие 28-30 углеродных атомов. К ним принадлежат бета-ситостерин, стигмастерин, эргостерин, кампестерин, спинастерин и др. Некоторые из них, например бета-ситостерин, находят применение в медицине. Другие используются для получения стероидных лекарственных средств — стероидных гормонов, витамина D и др.

Стероидные сапонины содержат 27 атомов углерода, боковая цепь их образует спирокетальную систему спиростанолового или фураностанолового типов. Один из стероидных сапогенинов - диосгенин, выделенный из корневищ диоскореи, —  является источником для получения  важных для медицины гормональных препаратов (кортизона, прогестерона).

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.