Алкалоиды

Определение

Алкалоидами называют группу азотистых  соединений, обладающих основными свойствами и встречающихся в растениях; характеризуются сложным строением  и содержат в своих молекулах  гетероциклы. Многие алкалоиды обладают сильным физиологическим действием: в больших дозах они являются ядами, а в малых их применяют  как ценные лекарственные вещества. Название «алкалоиды» введено в 1819 году немецким аптекарем Карлом Мейсснером.

    По-латыни alkali- щелочи, oides – подобный, т. е. подобный щелочам.

Классификация

Прежде, когда строение алкалоидов было изучено недостаточно, их классифицировали в зависимости от растительного  источника: алкалоиды мака, хинной корки, спорыньи и т. д.

В настоящее время классификация  основывается на строении гетероциклов, входящих в состав алкалоидов.

1. Производные пиридина и пиперидина (никотин, лобелин);
2. Производные тропана (атропин, кокаин);
3. Производные хинолина (хинин, морфин, кодеин);
4. Производные индола
5. Производные имидазола
6. Производные пурина

Выделение

При выделении алкалоидов из растений обычно пользуются тем, что многие соли алкалоидов хорошо растворимы в воде, свободные же алкалоиды-основания  плохо растворимы в воде, но хорошо растворимы в спирте, эфире и хлороформе.

    Для выделения алкалоидов  измельченные растения непосредственно  обрабатывают щелочами, а затем  извлекают выделенные алкалоиды-основания  хлороформом, эфиром и др.

Методы выделения алкалоидов из растительного сырья. Существует два основных метода:1) экстракция в виде солей и 2) экстракция в виде оснований.

 

Физические свойства

Большинство алкалоидов - твердые кристаллические вещества, бесцветные, без запаха, горького вкуса. Некоторые алкалоиды в виде оснований являются жидкими веществами и обладают сильным неприятным запахом (колхицин, никотин, физостигмин).

Большинство алкалоидов оптически  активно. Алкалоиды-основания мало растворимы или практически нерастворимы в воде и хорошо растворимы в различных органических растворителях: спирте, эфире, бензоле и др.

Соли алкалоидов, как правило, растворимы в воде и мало растворимы в 
органических растворителях. Исключение составляет спирт, который растворяет многие соли алкалоидов. Однако, из этого правила есть исключения: основания эфедрина, пилокарпина хорошо растворимы в воде, а некоторые соли - кокаина гидрохлорид и др. растворимы в хлороформе.

Качественные реакции  алкалоидов

Общие реакции основаны на способности  алкалоидов как оснований давать простые или комплексные соли с различными, чаще комплексными кислотами, солями тяжелых металлов и др. Эти продукты, как правило, нерастворимы в воде, поэтому реактивы называют осадительными, а реакции - осадочными.

Общеалкалоидные осадительные реактивы:

1. Раствор йода в йодиде калия (реактив Бушарда, Вагнера, Люголя)                                               I₂ + KI —› KI₂

С подкисленным водным раствором солей алкалоидов этот реактив даёт бурые осадки.

2. Раствор йодида ртути в йодиде калия (реактив Майера)

 HgI₂ + 2KI —› K₂HgI₄

 

С большинством алкалоидов этот реактив в подкисленных или нейтральных растворах даёт осадки белого цвета или слегка желтоватого.

     3.Раствор йодида висмута  в иодиде калия (реактив Драгендорфа)

 BiI₃ + KI —› KBiI

   Этот реактив даёт с  растворами сернокислых и солянокислых  солей алкалоидов аморфные и,  реже, кристаллические осадки оранжево-красного  или кирпичного цвета. 

4. Фосфорномолибденовая кислота (реактив Зонненштейна)
5. H₃PO₄ • 12MoO₃ • 2H₂O

Он даёт аморфные осадки желтоватого  цвета, которые вследствие восстановления молибденовой кислоты через некоторое  время приобретают синее и  зелёное окрашивание)

6. Фосфорновольфрамовая кислота  (реактив Шейблера)

 H₃PO₄ • 12WoO₃ • 2H₂O

Образует почти со всеми алкалоидами  аморфные осадки белого цвета.

7. Свежеприготовленный 10% водный раствор танина с 10% спирта. С солями алкалоидов в нейтральной среде образует осадок белого или желтоватого цвета.
8. Пикриновая кислота (1% водный р-р). Почти со всеми алкалоидами, кроме кофеина, колхицина, кониина, морфина и теобромина, образует пикраты – осадки жёлтого цвета.

 Производные пиридина и пиперидина

Никотин, лобелин, норникотин, тригонелин, рицинин, ареколин, анабазин, анатабин, актинидин, и др.                          

Для медицины большое значение имеют  алкалоиды, произвадные пиперидина, так как они применяется с лечебной целью.

 

Никотин                   C10H14N2

Никотин – бесцветная масляная жидкость, быстро буреющая на воздухе, очень летуч, его  препараты имеют запах табака, легко растворяется в воде.

Никотин в виде солей лимонной и  яблочной кислот содержится в листьях  табака, откуда его и получают. Никотин  легко окисляется до никотиновой  кислоты, которая уже не яд, а витамин.

    Несколько миллиграммов никотина вызывают тяжёлое отравление, выражающееся головной болью, рвотой, помрачением сознания. Так же ядовит для насекомых, поэтому его применяют для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Вызывает паралич нервной системы. В микродозах действует возбуждающе. При многократном употреблении микродоз вызывает физическую и психическую зависимости.

     Лобелин

Находится в растении Lobelia inflata (сем. колокольчиковые), произрастающего в диком виде в Северной Америке. Лобелин в виде гидрохлорида является медицинским препаратом, и долгое время служил в качестве единственного эффективного средства, стимулирующего дыхание.

Симптомы: возбуждение рвотного центра, брадикардия, остановка сердца, угнетение дыхательного центра; тонико-клонические судороги, нарушение проводимости в миокарде.

Производные тропана

Основные представители: Атропин, скополамин, гиосциамин, кокаин, экгонин.

Атропин C₁₇H₂₃NO₃

Атропин состоит из 2 оптических изомеров – левовращающего и правовращающего. Левовращающий изомер носит название гиосциамин и он в 2 раза активней, чем атропин.

Содержится в различных растениях  семейства паслёновых: красавке, белене, разных видах дурмана. Белый кристаллический  или зернистый порошок без  запаха. Легко растворим в воде и спирте. Атропин оптически неактивен.

В медицинской практике применяют  атропина сульфат.

Симптомы: Сухость во рту, расширение зрачка, парез аккомодации, тахикардия, затруднение мочеиспускания, атония кишечника, головокружение, головная боль.

Кокаин                         C₁₇H₂₁NO₄

Содержится в листьях коки. Дает качественную реакцию с роданидом  кобальта – окрашивание в синий  цвет.

Обладает местно-анестезирующим действием, блокируя болевые нервные окончания. Относится к наркотическим средствам.

Кокаин как наркотик

В настоящее время кокаин наиболее распространён в качестве наркотика. Популярность данного наркотического вещества обусловлена его стимулирующими действием, улучшением настроения и повышением работоспособности. Сам по себе кокаин не имеет выраженного вкуса и запаха, органолептические свойства обеспечиваются имеющимися в составе смеси примесями.

Мировое потребление кокаина оценивается  экспертами ориентировочно в 750 тонн, причём примерно треть этого объёма приходится на США, которые являются крупнейшими  потребителями этого наркотика.

Побочные эффекты действия кокаина

Действие кокаина вызывает такие  побочные эффекты, как кровохарканье, брохоспазм, зуд, лихорадка, боль в груди, легких, травмы легких, боли в горле, астма, хриплый голос, одышка, гриппоподобный синдром.

Производные хинолина

Основные представители: хинин, морфин, кодеин, папаверин, галантамин и др.

Хинолин обладает антисептическим, бактерицидным  и жаропонижающим действием, но ввиду  очень высокой токсичности (нервный  яд) в медицине не применяется. Впервые  хинолин выделен в 1834 г. из каменноугольной  смолы, а несколько позже А. М. Бутлеровым и А. Н. Вышнеградским было доказано наличие хинолина в молекуле хинина. Это обстоятельство послужило толчком для исследований в области создания противомалярийных средств в ряду производных хинолина.

Хинин                   C20H24N2O2

Хини́н  — основной алкалоид коры хинного дерева с сильным горьким вкусом, обладающий жаропонижающим и обезболивающим свойствами.

Хинин в воде трудно растворим, может  кристаллизоваться из неё с тремя  молекулами воды. В спирте и эфире  растворяется легко.

Применяется в медицине в виде хлорида  и сульфата, является ценнейшим средством  при лечении малярии. В больших  дозах вызывает отравление.

Симптомы: Хинин часто вызывает побочные явления: шум в ушах, головокружение, рвоту, сердцебиение, дрожание рук, бессонницу. При идиосинкразии к хинину уже малые дозы могут вызвать эритему (ограниченное покраснение кожи), крапивницу, повышение температуры тела, маточные кровотечения, гемоглобинурийную лихорадку (тяжелое осложнение течения малярии, вызываемое распадом эритроцитов).

Морфин                      C17H19NO3

Один из главных алкалоидов опия, содержится в маке снотворном (10%). Молекула морфина имеет 5 асимметричных атомов углерода. Поэтому у морфина есть много изомеров, в том числе  α, β и γ-изомеры. Физические свойства изомеров несколько различаются, особенно — показатели оптического вращения.

        Морфин –  кристаллическое вещество, на вкус  горький. Он обладает основными  свойствами и слабокислотными.

        Является ценнейшим  медицинским средством, в малых  дозах применяется как болеутоляющее  и снотворное. Широкому применению  препятствует опасность появления  неудержимой привычки к морфину  – морфинизма. При этом наступает  постепенное хроническое отравление, т. к. морфин очень ядовит.

        В медицине  морфин обычно применяют в  виде хлорида.

Симптомы: Тошнота, рвота, угнетение дыхания; выраженная эйфория, лекарственная зависимость.

Кодеин          C18H21NO3

Представляет собой метиловый  эфир морфина. Содержится в небольшом  количестве в опии (0,5 – 0,8 %), откуда его и получают.

Кодеин представляет собой кристаллы, плохо растворим в воде, даёт растворы горького вкуса. Обладает основными  свойствами.

Кодеин – ценный медицинский  препарат, применяемый при  кашле. В медицине применяют кодеин-основания и фосфат кодеина.

Побочные действия:

Привыкание, лекарственная зависимость, синдром отмены, угнетение дыхания, гипотония, тошнота, рвота, атония кишечника  и мочевого пузыря, брадикардия, аритмия, аллергические реакции.

Производные индола

Основные представители: стрихнин, гармин, эзерин.

Производные имидазола

Основные представители: пилокарпин,

дибазол, клофелин.

Производные пурина

Производными пурина являются: кофеин,         теобромин, теофиллин.

По химическим свойствам пурин  является амфолитом: образует соли с сильными кислотами и со щелочными металлами (по NH-rpynne имидазольного фрагмента).

ЛС — производные пурина обладают стимулирующим действием, противоопухолевой, противовирусной и противоаллергической активностями. Среди них большую  группу составляют производные ксантина.

       Кофеин          C₈H₁₀N₄O₂

          Содержится  в таких растениях, как кофейное  дерево, чай, мате, гуарана. Синтезируется растениями для защиты от насекомых, поедающих листья, стебли и зёрна. Содержится в различных напитках, в малых дозах оказывает стимулирующее воздействие на нервную систему.

В больших дозах вызывает истощение и со временем зависимость — кофеинизм, в дозах 150-200 мг на килограмм массы тела (80-100 чашек кофе за ограниченный промежуток времени) — смерть.

Побочные действия:

Беспокойство, возбуждение, бессонница, тахикардия, аритмии, повышение АД, тошнота, рвота. При длительном применении возможно слабое привыкание (снижение действия кофеина связано с образованием в клетках мозга новых аденозиновых рецепторов). Внезапное прекращение введения кофеина может приводить к усилению торможения ЦНС с явлениями утомления, сонливости и депрессии.

Заключение

Таким образом, алкалоиды – это  сложные органические вещества, в  состав которых ,как правило, входят гетероциклы. Многие алколоиды – вещества горького вкуса, одни из них кристаллические, другие - маслянистые (никотин, кониин). Некоторые имеют окраску. Но всех их объединяет одна общая особенность – они являются сильными биологически активными веществами. Малая доза этих веществ моментально синтезируется в организме человека, вызывая самые различные последствия.