Лрс,содержащие алкалоиды

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:

• высокоалкалоидные семейства - содержат не менее 20 % родов, содержащих алкалоидоносные виды растений;
• среднеалкалоидоносные семейства - содержат от 10 до 20 % родов, имеющих алкалоидоносные виды;
• малоалкалоидоносные семейства – содержат от 1 до 10 % родов с алкалоидоносными видами растений.

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:

• участвуют в обмене веществ;
• являются стимуляторами и регуляторами роста;
• выполняют защитную роль.

 

Биосинтез алкалоидов

 

Большинство алкалоидов образуются из аминокислот. В зависимости от происхождения и местоположения атома азота в структуре молекулы, все алкалоиды делят на три  группы:

• истинные алкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат атом азота в составе гетероцикла;
• протоалкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот, но не имеют гетероциклов и содержат алифатический атом азота в боковой цепи;
• псевдоалкалоиды – азотсодержащие соединения терпеновой и стероидной природы, образуются из кислоты мевалоновой по типу синтеза изопреноидов.

 

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:

• наркотические алкалоиды;
• местноанестезирующие алкалоиды;
• спазмолитические алкалоиды и т.д.

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:

• алкалоиды триптофана;
• алкалоиды фенилаланина и т.д.

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.

Лекарственное растительное сырье, содержащее стероидные алкалоиды

КОРНЕВИЩА С КОРНЯМИ ЧЕМЕРИЦЫ ЛОБЕЛЯ - RHIZOMATA CUM RADICIBUS VERATRI LOBELIANI

Чемерица Лобеля - Veratrum lobelianum Bernh.

Сем. мелантиевые - Melanthiaceae

Другие  названия: чемеричный корень, кукольник, чемерка, чермис

 

Ботаническая  характеристика. Многолетнее травянистое растение высотой 70-170 см, с толстым коротким вертикальным корневищем и многочисленными длинными шнуровидными придаточными корнями. Стебель прямостоячий, сочный, толстый; основание стебля по строению близко к клубнелуковице. Листья очередные, голые, широкоэллиптические, цельнокрайные, с дуговидным жилкованием, с длинными трубчатыми влагалищами. Листовые пластинки продольно-складчатые, гофрированные. Цветки почти сидячие, правильные, с простым, до основания шестираздельным зеленоватым околоцветником, собраны в длинную густую верхушечную метелку длиной 20-60 см. Листочки околоцветника тупые, тычинок 6, завязь верхняя. Плод - трехгнездная коробочка с многочисленными семенами (рис. 10.44). Все растение очень ядовито! Цветет с июня до начала августа, плоды созревают в августе - сентябре.