ЛР И ЛРС, содержащие алкалоиды

Алкалоиды, например, иногда выступают в роли сенсибилизаторов, т.е. веществ, усиливающих чувствительность клеток и тканей растений к отдельным частям солнечного спектра.

Содействуя поглощению растениями солнечных лучей, они  ускоряют протекание фазы образования  и развития органов плодоношения. 

5. Имеются данные о  положительном влиянии некоторых  алкалоидов на процессы роста растений.

Известно широкое использование  алкалоида колхицина для получения полиплоидных  форм растений, в том числе и самих алкалоидоносов. Предполагается, что алкалоиды с пиридиновым и пиперидиновым кольцами служат материалом для синтеза пиридин нуклеидных ферментов.

 

6. Алкалоидам иногда отводится роль передатчиков кислорода. Эта передача осуществляется через N-оксидные формы алкалоидов.

Например, в крестовнике  алкалоиды-основания и их пероксиды  всегда находятся в определенном равновесии, разном в зависимости от фазы вегетации растения.

7. Указывается, что  алкалоиды, будучи весьма динамичными,  играют роль внутренних буферов в растительной клетке при азотистом питании.

Так, при длительном голодании, вызывающем распад белков, идет накопление алкалоидов, а в случае недостатка снабжения клетки азотом при наличии углеводов наблюдаются распад алкалоидов и синтез белка за счет алкалоидного азота.

8. Имеются высказывания  даже о том, что алкалоиды способствуют выздоровлению растений. В подтверждение приводят факты концентрации алкалоидов в органах растений, патологически измененных в результате механических повреждений (атропина — в опытах с беленой, хинина — в коре хинного дерева при соскабливании коры или частичном ее удалении).

В вопросе о роли алкалоидов в каждой из гипотез есть известная доля истины и, если подходить к растению как к целостному организму, то алкалоиды могут быть и "излишними", и запасными, и защитными, и активизирующими рост и развитие растений, и, наконец, веществами другого назначения.

Биосинтез алкалоидов

Основная масса алкалоидов образуется из аминокислот.

Однако имеются алкалоиды  с углеродным скелетом изопреноидного происхождения (дитерпеновые и стероидные алкалоиды). В этом случае путь образования алкалоида начинается от углеводов и проходит через мевалоновую кислоту и геранилпирофосфат.

Образование того или иного гетероцикла  в молекуле алкалоида зави-

сит от природы аминокислоты, являющейся его предшественником.

Принцип лабораторного синтеза  и изучения продуктов разрушения мо-

лекул природных алкалоидов позволил ученым объяснить процесс образования отдельных структур алкалоидов. Радикальные сдвиги в исследовании биосинтеза алкалоидов оказались возможными лишь с 50-х годов, когда стали применяться изотопные методы для проверки справедливости возникающих гипотез.

В настоящее время в зависимости  от происхождения атома азота  в структуре молекулы, среди алкалоидов выделяют:

1. Истинные алкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат атом азота в составе гетероцикла (гиосциамин, кофеин, платифиллин).
2. Протоалкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат алифатический атом азота в боковой цепи (эфедрин, капсаицин).
3. Псевдоалкалоиды – азотсодержащие соединения терпеновой  и стероидной природы (соласодин).

 

Классификация алкалоидов.

В настоящее время открыто около 10 000 алкалоидов, из которых около 

4 000 имеют доказанное строение. Такое огромное количество и  многообразия алкалоидов не позволяют  иметь единую классификацию. В  основу классификации алкалоидов положены различные принципы, поэтому различают следующие виды  классификаций алкалоидов:

 

  В основе фармакологической классификации лежит фармакологическое действие алкалоидов на организм:

-  наркотические алкалоиды;

-  местноанестезирующие  алкалоиды;

-  спазмолитические  алкалоиды;

- алкалоиды, обладающие  курареподобным действием.

 

В основе ботанической классификации лежат ботанические признаки растений, а также данные к какому семейству или роду относятся растения,  из которых выделены алкалоиды:

-  алкалоиды табака;

-  алкалоиды мака;

• алкалоиды спорыньи.

Данные классификации  не предусматривают химического  строения.

  Хегнауэр (Англия) предложил биогенетическую классификацию.

В  основе лежит представление о характере предшественников алкалоидов и путях их биосинтеза, т.е. строение аминокислот, которые являются вероятными предшественниками алкалоидов в растениях:

-  алкалоиды триптофана

-  алкалоиды фенилаланина.

Наиболее удобна и часто используется в фармакогнозии 

химическая  классификация, предложенная академиком А.П.Ореховым.

 В основе классификации лежат  особенности химического строения  азотсодержащего гетероцикла алкалоидов и, следовательно, физические и химические свойства алкалоидов.

А.П.Орехов разделил все  алкалоиды на 13 групп:

 

1. Ациклические  алкалоиды с азотом в боковой цепи (без гетероциклов):

• эфедрин из различных видов эфедры (Ephedra equisetina, Euphorbiaceae),

• колхицин и колхамин из клубнелуковиц безвременников (Colchicum speciosum, Liliaceae),

- капсаицин (Capsicum annuum, Solanaceae)

 

эфедрин (фенилметиламинопропанол)

капсаицин

 

R= CH₃ - колхамин

R= COCH₃  - колхицин

2. Производные пирролидина  (к алкалоидам этой группы  относятся гигрин, гигролин содержащиеся в листьях кокаинового куста (Erythroxylum cola, Erythroxylaceae)

пирролидин

3.Производные   пирролизидина (платифиллин, саррацин, сенецифилллин из крестовника плосколистного и ромболистного – Senecio platyphylloides, Asteraceae).

                               

пирролизидин            платифиллин

 

4. Производные пиридина и пиперидина:

    

пиридин           пиперидин

это большая группа алкалоидов, в  которой можно выделить несколько подгрупп:

А) простые производные  пиридина и пиперидина:

Лобелин (лобелия взутая), кониин (болиголов пятнистый)

Б) Алкалоиды, содержащие гетероцикл в неизмененном виде (собственно гетероцикл), т.е. бициклические неконденсированные системы:

    

анабазин             никотин

(Anabasis aphylla,     (Nicotiana sp., Solanaceae)

Chenopodiaceae)     из табака

из анабазиса безлистного      

 

В) Бициклические  конденсированные системы пирролидина и пиперидина (тропановые алкалоиды):

Все тропановые алкалоиды  являются производными двух аминоспиртов: тропина и скопина, образующих сложные эфиры с троповой кислотой.

           

Тропан    Тропин (тропанол)  Скопин (скопанол)

 

Троповая кислота

Тропин, этерифицируясь троповой кислотой, образует алкалоид гиосциамин. Природный гиосциамин — левовращающий;

в таком виде он переходит в галеновые препараты, но при заводском выделении в чистом виде получают его инактивный рацемат — атропин в виде сульфата.

       

Гиосциамин (атропин)   Кокаин

 

Скопин с троповой кислотой образует алкалоид скополамин.

Природный скополамин также является левовращающим соединением. Его рацемат называется атросцином. Скополамин получают в виде гидробромида.

Скополамин (атросцин)

• Гиосциамин – сложный эфир спирта тропина и троповой кислоты (Atropa belladonna, A. caucasica, Hyoscyamus niger, Datura stramonium, Solanaceae)
• скополамин (окисленная форма гиосциамина) – сложный эфир спирта скопина и троповой кислоты (Datura innoxia, Scopolia carniolica, Solanaceae)
• кокаин (Erythroxylon coca, Erythroxylaceae)

 

5. Производные хинолизидина  (два конденсированных кольца пиперидина, имеющие общий атом азота)

   

хинолизидин       термопсин

 

        

 

    пахикарпин         цитизин              нуфлеин

 

 

• пахикарпин, термопсин  - (Sophora pachycarpa,  Thermopsis lanceolata, Fabaceae - софора толстоплодная, термопсис;
• цитизин -  (Thermopsis lanceolata, Th. alterniflora, Fabaceae);
• нуфлеин  -  (Nuphar luthea, Nympheaceae);
• ликоподин – (Huperzia selago, Lycopodiaceae)

 

6. Производные хинолина

   

    хинолин    хелидонин

• хелидонин (Chelidonium majus, Papaveraceae);
• хинин и хинидин из хинной коры (Cinchona succirubra, Rubiaceae);
• эхинопсин из плодов мордовника.

7. Производные изохинолина

  изохинолин

• сангвинарин, хелеритрин (Macleaya microcarpa, M.cordata, Chelidonium majus, Papaveraceae);
• морфин (Papaver somniferum);
• кодеин (Papaver somniferum);
• папаверин (Papaver somniferum);
• глауцин (Glaucium flavum, Papaveraceae);
• берберин (Berberis vulgaris, Hydrastis Canadensis, Berberidaceae);
• гиндарин и стефаглабрин (Stephania glabra, Menispermaceae);
• галантамин (Ungernia victoris, Amaryllidaceae);
• ликорин (Ungernia sewertzovii, Amaryllidaceae);
• гидрастин и канадин (Hydrastis Canadensis, Berberidaceae)

-    сальсолин из солянки Рихтера.

 

               

Морфин        Кодеин

 

   

Папаверин       Глауцин

 

берберин

 

8. Производные индола –

                         

      Индол   гарман     гармин

 

• стрихнин и бруцин из семян чилибухи (Strychnos nux-vomica, Loganiaceae);
• резерпин (Rauwolfia serpentina, Vinca minor, Apocynaceae);
• аймалин и серпентин (Rauwolfia serpentina, Rauwolfia serpentina, Vinca minor, Apocinaceae);
• винкамин (Vinca minor, Apocynaceae);
• винбластин,  винкристин (Catharantus roseus = Vinca rosea, Apocynaceae);
• эрготамин, эрготоксин, эргометрин алкалоиды спорыньи и другие производные лизергиновой кислоты (Claviceps purpurea,  Clavicepitaceae);
• гармин и гарман (Passiflora incarnata, Passifloraceae; Peganum harmala, Zygophyllaceae);
• физостигмин (Physostigma venenosum, Fabaceae)

 

  

 Лизергиновая кислота           Эргометрин

 

Физостигмин

 

9. Производные хиназолина

 

  

  Хиназолин   Пеганин

(Peganum harmala, Zygophyllaceae)

 

10. Производные пурина - кофеин из листьев чая и семян колы.

 

  

    Пурин    Кофеин

 

Алкалоиды этой группы содержатся в  растениях:

• Thea sinensis, Theaceae;
• Coffea arabica, Rubiaceae;
• Theobroma cacao, Sterculiaceae

 

11. Производные имидазола

 

   

Имидазол       Пилокарпин

 

Пилокарпин (Pilocarpus jaborand, Rutaceae)

 

12. Производные акридина  (имеют ограниченное применение)

         Акридин

Алкалоиды этой группы  содержат растения семейства Rutaceae

 

13. Стероидные  гликоалкалоиды – гликозиды,  у которых агликоны являются  азотсодержащими стероидными соединениями.

    Соласодин

- иервин и др. алкалоиды чемерицы (Veratrum lobelianum, Liliaceae)

- соласодин  и его гликозиды паслена дольчатого (Solanum laciniatum,   Solanaceae)

 

14. Алкалоиды неустановленного строения – 

относятся вновь выделенные алкалоиды, у которых пока не установлена

химическая структура.

На основании  этой классификации систематизируется  и сырье, содержащее алкалоиды.

 

Физико - химические свойства алкалоидов.

Большинство алкалоидов, кроме атомов азота (N), углерода (С) и водорода содержат атом кислорода (О).

Некоторые алкалоиды (нуфлеин  из кубышки желтой) содержат в своем  составе атом серы (S).

По физическим свойствам  различают алкалоиды,

-содержащие кислород, и 

бескислородные  алкалоиды.

Кислородсодержащие  алкалоиды - кристаллические вещества с определенной температурой плавления; большинство бесцветные, реже - окрашенные. Например,  берберин окрашен в желтый цвет, сангвинарин - в оранжевый.

Бескислородные  алкалоиды - маслянистые жидкости. Легко перегоняются с водяным  паром. К этой группе относятся анабазин, никотин, кониин.

Отдельные алкалоиды  способны сублимироваться (возгоняться) при нагревании (кофеин, никотин).

Алкалоиды имеют горький  вкус, почти все не обладают запахом (исключение составляют бескислородные алкалоиды, например, никотин).  

Обладают оптической активностью, причем у левовращающих изомеров оптическая активность, как правило, выше (гиосциамин).

Некоторые алкалоиды  флюоресцируют в Уф свете. Например, цитизин флуоресцирует фиолетовым цветом, а берберин — желто-зеленым.

Алкалоиды-соли хорошо растворимы в воде и этаноле (особенно в разбавленном) при нагревании,

плохо или совсем не растворимы в органических растворителях (хлороформ, этиловый эфир и др.). В качестве исключения можно назвать хинина сульфат (плохо растворяется в воде) и папаверина гидрохлорид (растворяется в хлороформе).

Алкалоиды-основания обычно не  растворяются в воде, но легко растворяются в органических растворителях. Исключение составляют цитизин, кофеин, которые хорошо растворяются как в воде, так и в органических растворителях.