ЛР И ЛРС, содержащие алкалоиды

ХИМИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА

Основные (щелочные) свойства алкалоидов выражены в различной степени. В природе чаще встречаются алкалоиды, которые относятся к третичным, реже  - к вторичным либо к четвертичным аммонийным основаниям.

Благодаря основному характеру алкалоиды образуют соли с кислотами разной степени прочности.

Соли  алкалоидов легко разлагаются под действием едких щелочей и аммиака. При этом выделяются свободные основания.

 Благодаря основному характеру, алкалоиды при взаимодействии с кислотами образуют соли. Это свойство используется при выделении и очистке алкалоидов, их количественном определении и получении препаратов.

Алкалоиды вступают в реакции, зависящие от наличия в их молекулах различных функциональных групп.

Например, морфин содержит фенольный гидроксил,  поэтому он со щелочами образует феноляты; дает реакции с FеС1з.

 Некоторые алкалоиды  представляют собой сложные эфиры, (атропин, скополамин) и подвергаются гидролизу кислотами и щелочами.

 

1) Атропина сульфат  (лекарственное средство) подвергается гидролизу с образованием тропанола и троповой кислоты, троповая кислота вступает в реакцию нитрования при нагревании с кислотой азотной

(реакция Витали-Морена).

атропина сульфат

 

                +          

     тропанол    троповая кислота

 

 

 

троповая кислота   желтое окрашивание             фиолетовое

окрашивание

Реакция Витали-Морена доказывает присутствие  троповой кислоты в структуре  молекулы атропина сульфата: атропин сульфат (субстацию,  препарат)  нагревают с концентрированной азотной кислотой, раствор выпаривают;

Вследствие образования  полинитросоединения появляется желтое окрашивание, при добавлении спиртового раствора щелочи переходящее в фиолетовое.

 

2). При нагревании основания атропина с раствором серной кислоты в присутствии кристаллика бихромата калия (K₂Cr₂O₇) ощущается запах горького миндаля.

 

 

          +      

тропанол    троповая кислота

 

Происходит гидролиз атропина до тропанола  и троповой кислоты, а затем окисление  троповой кислоты до бензальдегида.

 

    

троповая кислота   бензальдегид

(запах горького миндаля)

 

Общими химическими  свойствами алкалоидов является образование

осадков с солями тяжелых металлов, с комплексными соединениями, с некоторыми органическими соединениями кислотного характера (пикриновая кислота). Образующиеся комплексные соединения мало или совсем нерастворимы в воде. Эти свойства алкалоидов используются для их обнаружения.

 

Методы анализа  сырья, содержащего алкалоиды.

В растительном сырье алкалоиды содержатся в основном в виде солей,  реже в виде алкалоидов-оснований.

 

Общепринятые  методики получения кислотных извлечений:

1 способ. 0,5 г порошка сырья взбалтывают при нагревании с 5 мл 5-10 % раствора уксусной кислоты или хлористоводородной в соотношении 1:10 и фильтруют. С фильтратом проводят качественные реакции на алкалоиды.

 

2 способ. 0,5 г порошка взбалтывают с 5 мл разведенной (15,5-16,5 %) серной кислоты и фильтруют. С фильтратом проводят качественные реакции на алкалоиды.

 

Качественные  реакции выполняют:

- или непосредственно на сырье (если не мешают наблюдению результатов  реакции хлорофилл или каротиноиды). Такие реакции предусмотрены нормативной документацией (НД) на склероции спорыньи, корни  барбариса;

- или с извлечением из растительного сырья. Извлечение может быть очищенное от сопутствующих веществ или неочищенное.    

    Согласно НД, неочищенное извлечение для выполнения качественных реакций получают из сырья барбариса и травы пассифлоры.

Мешают проведению реакций на алкалоиды азотсодержащие амины и их производные. Они дают такие же результаты реакций.

(прозрачка)

Методы очистки

Для освобождения  от сопутствующих веществ используют прием смены растворителей либо метод распределительной хроматографии.

1. Прием смены растворителей основан на различной растворимости свободных оснований алкалоидов и их солей и заключается в следующем:

1. Алкалоиды-основания экстрагируют из растительного сырья органическим  растворителем после подщелачивания;                           
2. Полученное извлечение обрабатывают 1-5% кислотой. Основания алкалоидов образуют с кислотой соответствующие соли, которые растворимы в воде, а основная масса сопутствующих гидрофобных веществ остается в органическом растворителе;
3. К водному раствору добавляют щелочь для переведения солей алкалоидов в основания.

Обрабатывают несмешивающимся  с водой органическим растворителем (на последних стадиях очистки  чаще всего используют хлороформ) 

 Алкалоиды-основания переходят в органический растворитель.

 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.

Например, на алкалоиды  травы барвинка  малого, семян  чилибухи, корневищ с корнями чемерицы.

 

2.     Другой способ очистки - метод распределительной хроматографии.

Хлороформное извлечение из травы крестовника плосколистного хроматографируют на пластинке с закрепленным слоем силикагеля в системе растворителей диэтиловый эфир-диэтиламин 10:1. Происходит:

отделение алкалоидов от сопутствующих веществ;

разделение алкалоидов (Rf платифиллина=0,35; Rf сенецифиллина=0,51).

 

Различают

общие качественные реакции, с помощью которых доказывается присутствие алкалоидов в сырье или в извлечении из сырья, и

частные качественные реакции, с помощью которых доказывают или индивидуальный алкалоид или определенную группу алкалоидов.

Общие реакции –

это либо реакции осаждения, либо реакции окрашивания.

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 группа.     Йод и его растворы.

Образуют с алкалоидами  перйодиды, плохо растворимые в  воде:

1) пары йода используют для открытия алкалоидов на хроматограммах;

2) раствор йода в KJ (реактив Вагнера, реактив Бушарда).

С алкалоидами образуют бурые, трудно растворимые в воде осадки.

 

2 группа.      Комплексные йодиды металлов:

1. Реактив Драгендорфа - калия тетрайодовисмутат (KBiJ₄) - образует оранжевые или красно-бурые нерастворимые осадки.

 Реакцию с реактивом   Драгендорфа, согласно действующей  НД, используют для обнаружения (проявления) алкалоидов крестовника плосколистного на хроматограмме.

2) Реактив Майера - тетрайодомеркурат калия (K₂HgJ₄) - образует осадки белого или желтоватого цвета.

Реакцию с реактивом  Майера широко используют для проверки полноты экстракции алкалоидов при их количественном определении в сырье красавки обыкновенной, белены черной, дурмана обыкновенного, анабазиса безлистного.

3 группа.     Реакгивы комплексных неорганических кислот (высокомолекулярные органические вещества кислого характера):

1) Реактив Бертрана - раствор кремневольфрамовой кислоты

(SiO₂ . 12 WO₃ . 4 H₂O ) - образует белый аморфный осадок. Реакцию с реактивом Бертрана используют:

-  для подтверждения  наличия алкалоидов в извлечении из листа барбариса и травы пассифлоры (качественные реакции);

• для проверки полноты экстракции алкалоидов при их количественном  определении в траве плауна-баранца и чистотела, листьях и корнях  барбариса;

2) реактив Шейблера - раствор фосфорно-вольфрамовой кислоты (НзРО₄ .12 WО₃ . 2Н₂О) - образует белые аморфные осадки;

3) реактив Зоненштейна - раствор фосфорно-молибденовой кислоты (НзРО₄ • 12МоОз  2Н₂О) - образует желтоватые аморфные осадки.

Все эти реактивы высокочувствительны  и часто используются в исследовательских работах.                                  

4 группа.      Органические вещества кислотного характера:

    1) раствор пикриновой кислоты - дает осадки желтого цвета.

Реакцию используют для  осаждения алкалоида скополамина  при его гравиметрическом определении в семенах дурмана индейского;           

   2) раствор танина - образует беловатые или бурые осадки.

Танин  используют  в качестве противоядия при отравлении алкалоидами. Танин блокирует поступление и всасывание алкалоидов.

 

Реакции окрашивания (частные реакции)

 основаны на окислении, конденсации, дегидратации алкалоидов концентрированными кислотами и другими окислителями.

 Используют:

1. конц. H₂SO₄ - качественная реакция на корень барбариса (берберин) получается оранжево-красное окрашивание,

и на наличие алкалоидов в очищенном извлечении (сухой остаток) из корневищ с корнями чемерицы – образуется бурое окрашивание;                                        

2) конц.HNO₃ - качественная реакция на корень барбариса (берберин) -  красно-бурое окрашивание;                                  

3) раствор H₂O₂ - качественная реакция на корень барбариса (берберин) - фиолетовое окрашивание;                                    

4) раствор K₂Cr₂O₇  и конц.H₂SO₄ - качественная реакция на стрихнин -  красно-фиолетовое окрашивание;

5) раствор K₂Cr₂O₇  и конц.НNO₃   - качественная реакция на бруцин - оранжево-красное окрашивание.

Две последние реакции  на наличие алкалоидов в очищенном  извлечении  из семян чилибухи.

6) реакция на  алкалоиды спорыньи - алкалоиды переводят в соли винной кислоты и добавляют реактив Ван-Урка (конц.H₂SO₄ + FeCl₃ ⁺ п-диметиламинобензальдегид) – образуется фиолетовое окрашивание.

Эту реакцию используют для подтверждения  подлинности сырья, а также в  методе количественного определения алкалоидов.

 

В анализе могут быть использованы:

- реактив Эрдмана - смесь конц.HNОз и конц.Н₂SO₄ ;

- реактив Марки - раствор формалина в конц. H₂SO₄;

- реактив Фреде - раствор молибдата натрия в конц. H₂SO₄.

Окраска в зависимости  от алкалоидов различна.

Для некоторых алкалоидов существуют  групповые качественные реакции, такие как: «реакция Витали-Морена» (тропановые алкалоиды),

«мурексидная  проба» (на пуриновые алкалоиды),

 

         метил- 1,3-диметилаллоксан

мочевина

1,3-диметилалуровая   тетраметилаллоксантин

кислота

 

аммонийная соль тетраметилпурпуровой кислоты

Эта реакция основана на разрушении молекулы пурина при  нагревании с окислителем (перекисью водорода, бромной водой, азотной кислотой). Происходит образование смеси производных аллоксана и его изомера диалуровой кислоты. Взаимодействуя между собой, они образую метилированные производные аллоксантина, которые под действием избытка раствора аммиака приобретают пурпурно-красное окрашивание. Окраска обусловлена появлением аммонийной соли метилированного производного пурпуровой кислоты.

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 способом на стеклянных пластинках.

Для выделения или разделения суммы алкалоидов пользуются методом хроматографии на бумаге.

Для обнаружения алкалоидов достаточно нанести на полоску фильтровальной бумаги каплю испытуемого раствора и "проявить" соответствующим реактивом.

Количественное  определение алкалоидов

Единой  методики количественного определения содержания алкалоидов в растительном сырье не существует, т.к. их химическая структура, физические кие свойства различны.

Разработаны индивидуальные методики определения содержания алкалоидов или  групповые методики (определение тропановых алкалоидов). Все методики количественного определения алкалоидов в растительном  сырье многоэтапные. Относительная точность их невелика.

В ходе  анализа обычно выделяют следующие этапы (стадии):

1. Извлечение  суммы алкалоидов из сырья.

Алкалоиды  извлекают  в виде солей или в виде оснований.

Alk-соли - В этом случае сырье обрабатывают слабыми растворами органических или минеральных кислот, соли которых хорошо растворимы в воде или спирте. Используют винную, лимонную, уксусную, серную, соляную и другие кислоты.

В извлечение попадают углеводы, белки и другие сопутствующие вещества.

Alk-основания – В этом случае сырье смачивают концентрированным раствором аммиака. Едкие щелочи не используют, т.к. они образуют феноляты, вызывают гидролиз, изомеризацию алкалоидов.

Раствор аммиака вытесняет  алкалоиды-основания из солей.

 Алкалоиды-основания  извлекают органическим растворителем  (эфиром, хлороформом, бензолом и  др.). В извлечение попадают воски,  каротиноиды, фенольные соединения.

Извлечение проводят многократно  новыми порциями до полного истощения. Полученные порции объединяют.

2. Очистка   извлечения от балластных веществ.