Качественные реакции обнаружения алкалоидов

Многие алкалоиды при обработке их концентрированной азотной кислотой, серной., хромовой, молибденсерной дают такие интенсивные цветные реакции, которые могут быть применены для обнаружения этих соединений. Избирательность подобных реакций невысока.

Алкалоиды образуют соли с ионами металлов серебра, ртути ( реакции осаждения алкалоидов) и с пикриновой кислотой.

Фармакологическая активность- общий взгляд

Изменяется в широких пределах в зависимости от структуры.

Среди известных алкалоидов имеются:

• Обезболивающие средства и наркотики (морфин, кодеин).

• Мощные стимуляторы центральной нервной системы (стрихнин, бруцин), мидриатические (т.е. расширяющие зрачок) средства (атропин, гиосциамин) и миотические (т.е. суживающие зрачок) средства (физостигмин, пилокарпин).

• соединения , обнаруживающие адренергическую активность.

• вещества, действующие на симпатическую нервную систем.

• повышающие (эфедрин, эпинефрин) и снижающие кровяное давление (резерпин, протовератрин А).

• стимулирующие сердечную деятельность( сердечные гликозиды)

Многие алкалоиды, даже будучи сильными ядами, находят применение в медицине.

13.7. Отдельные представители

13. 7.1. Алкалоиды группы фенилэтиламина

Эти соединения можно считать природными производными аминокислот фенилаланина и тирозина

Тирамин ( 4-гидроксифенилэтиламин)

Соединение состава С8 Н11 N О, находится в близкой химической связи с тирозином. Присутствует в гниющем белке , найден в спорынье(Claviceps), омеле, дроке одновременно с N –метилтирамином имеется в некоторых сортах сыра.

Твердое кристаллическое вещество, Т плавления 161 ⁰ .

Cпорынья паразитирует на злаковых растениях, образуя в завязях растения -хозяина твердые черно-фиолетовые рожки( склероции).

Омела ( Vistcum ) небольшие кустарники или травы, паразитирующие на ветвях деревьев, образует мелкие белыеили окрашенные соцветия ( существует примета- счастливый брак освящается ветками омелы).

Дрок (Genistra)- семейство бобовых , из некоторых видов извлекали красители желтого цвета.

n- НО – С6 Н4 - СН2 – СН2- NН2 n- НО – С6 Н4 - СН2 – СН2- NН-CН3

тираминN –метилтирамин

1-амино – 2- ( 4-гидроксифенил)этан

Тирамин вызывает сильное сокращение матки , суживает периферические сосуды, повышает артериальное давление. С древних времен присутствие спорыньи на злаковых было недопустимо, а омела и дрок считались крайне ядовитыми.

Тирамин образуется в реакции декарбоксилирования тирозина в организме человека, если нарушается нормальный путь обмена тирозина, который должен превратиться в дигидроксифенилаланин ( диоксифенилаланин, ДОФА ) Патология обмена тирозина может возникнуть в пожилом возрасте и при заболеваниях печени.

Схема обмена фенилаланина и тирозина в клетках человека in vivo в норме

Фенилаланин ———> тирозин —Х—> ДОФА ——> дофамин

блок превращения

В случае нарушения превращения тирозина в ДОФА возникает патологический путь, сопровождающийся реакцией декарбоксилирования :

витамин В6

Тирозин —————>тирамин + СО2

Тирамин блокирует образование и действие медиатора дофамина - 2 ( 3, 4 –диоксифенил)этиламина-1, который локализуется в нейронах центральной нервной системы. Развитие болезни Паркинсона и шизофрении связывают с нарушением обмена дофамина, его дефицит наблюдается при алкоголизме.

Эфедрин и псевдоэфедрин

Представителями этой группы являются два соединения состава С10 Н15 N О - диастереомеры эфедрин и псевдоэфедрин , которые содержатся в растениях семейства эфедровых. (эфедра хвощевая Ephedra equisetina Bunge- от греч. - epi -на, hedra –сидение). Густоветвистый кустарник высотой до 1,5 м. Для сбора лекарственного сырья собирают верхушечные молодые ветви.

Химическим «родственником» эфедрина и псевдоэфедрина в биохимических реакциях можно считать аминокислоту фенилаланин.

(2-метиламино-1-фенил-1-пропанол)

Псевдоэфедрин и эфедрин отличаются конфигурацией одного хирального атома

Псевдоэфедрин частично превращается в L -эфедрин при длительном нагревании в 25% растворе хлороводородной кислоты.

СН3 СН3

‌| |

Н- С – NН- СН3 Н-С- NН- СН3

| |

НО- С-Н Н-С-ОН

| |

С6 Н5 С6 Н5

псевдоэфедрин (+) L- эфедрин( - )

Т плавления 118 ⁰ Тплавления 70⁰

Эфедрин боковой цепью полностью совпадает с адреналином, но отличается ароматической частью( вспомните формулу адреналина - в бензольном цикле две орто-гидроксильные группы в положениях 3´, 4´ ).

Фармакологическое действие также напоминает адреналин, стимулирует α, β –рецепторы, его применяют при бронхиальной астме, аллергических заболеваниях, гипотонии, морской болезни, отравлении наркотиками.

Мескалин

Имеет сходное строение с фелилэтиламином, тирамином и ДОФамином

(одинаковый боковой радикал).Бесцветная маслянистая жидкость , состав C₁₁H₁₇NO₃

Природные источники: кактусы семейства Lophophora williamsii. Обладает сильным галлюциногенным действием.

13. 7.2 Производные пяти – и шестичленных гетероциклических соединений

Никотин

.

Вместе с анабазином содержится в листьях табака- однолетнего растения семейства пасленовых ( Nicotiana tabacum). Растение названо по имени Жана Нико- французского посланника в Португалии, который прислал в 1560 г. семена этого растения во Францию. Листья табака после особой обработки( сушки и ферментации) используют для курения. Содержание никотина достигает( % ) 0,75 -8,0. В родственном растении махорке

( Nicotiana rusticus - лат – rusticus- сельский) в листьях содержится 5-15% никотина, 15-20% лимонной кислоты. мейства пасленовых.ка

Никотин открыт ( выделен из листьев табака , очищен, проведен анализ состава)

в 1829 г Поссельтом и Рейманом.Состав С10 Н11 N2 , бесцветное масло с запахом табака, хорошо растворимое в воде и органических растворителях.. Знак вращения( -), токсичность L- никотина в 300 раз выше, чем D- изомера. В молекуле никотина содержится два основных центра и образуются соли по обоим центрам.

Формула никотина предложена Пиннером и подтверждена реакциями расщепления.

Из никотина после обработки хромовой кислотой в мягких условиях образуются в отношении 1:1 никотиновая и L- гигриновая кислота.( N- метил-пирролидин-2-карбоновая кислота) . При жестком окислении происходит более глубокий распад :

окисление

Никотин ———> никотиновая кислота + СН3 NH2 + НООС-СН 2-СООН

метиламин малоновая кислота

Два атома азота никотина имеют различные основные свойства: пиридиновый атом , естественно, менее основен, чем третичный атом пирролидинового цикла . При действии одного моль кислоты образуется пирролидиниевый катион.

Никотин превращается в организме человека несколькими путями: образуется более чем в 20 разных метаболитов, которые быстро появляются в моче после курения:

А. Происходит окисление атома азота пирролидинового цикла.

Б. Происходит окисление и разрыв пирролидинового цикла.

В. Происходит удаление метильной группы пирролидинового цикла.

Г. Происходит метилирование пиридинового цикла (получается соединение, которое имеет электронное подобие с коферментом НАД⁺ и, очевидно, может препятствовать реакциям окисления в клетке с участием кофермента НАД⁺).

Главные метаболиты – N-оксид никотина (путь А) и котинин (путь Б).

( схема дана для информации - надо знать, что происходит в бронхах и альвеолах легких

и печени при курении! )

Никотин – один из самых ядовитых алкалоидов. Для человека смертельная доза никотина при введении per os составляет 30-40 мг (2 капли чистого никотина, или примерно -200г табака ). Хроническое отравление при курении вызывает привыкание и зависимость от табака ( никотинизм) – разновидность наркомании. Весь цивилизованный мир включился в борьбу с курением. Существует приказ Росздрава о запрещении курения в медицинских учреждениях( клиники, вузы)

• Никотин блокирует участие НАД в биохимических реакциях.

При курении табака никотин возгоняется , проникает с дымом в дыхательные пути, всасывается в кровь и действует на ганглии вегетативной нервной системы. В малых дозах – возбуждающе, в больших дозах – вызывает явления паралича. В составе табачного дыма содержится несколько десятков химических соединений в количествах, которые сразу вызывают токсическое действие и еще несколько сотен других органических соединений. катионов металлов, неорганических анионов, которые оказывают токсическое действие при накоплении при хроническом потреблении табака.

Противоядием никотину является атропин.

Анабазин

Отличается от никотина содержанием шестичленного пиперидинового цикла вместо пятичленного N-метилпирролидинового.

Состав С10 Н14 N2, бесцветная вязкая жидкость. Содержится в листьях табака, извлекают анабазин из ежовника безлистного ( Anabasis aphylla). Анабазин обладает высокой токсичностью, легко всасывается в желудочно-кишечном тракте, через кожу. По физиологическому действию напоминает никотин, лобелин

Содержит два основных центра, образует соли по обоим центрам. При действии алкилгалогенидов образует N- алкиланабазин.

пиперидиновый цикл

пиридиновый цикл

.

Хлороводородная соль анабазина( протон присоединяется к более основному атому азота пиперидинового цикла)- средство . помогающее отвыкнуть от курения. Принимают в виде таблеток per os, под язык. Если закурить на фоне приема соли анабазина, возникнет сильная рвота.

( Сравните основность обоих атомов азота и выберите для образования соли наиболее основный центр)

Морфин и кодеин

Эти два алкалоида целесообразно рассмотреть вместе, т.к. они близки по строению и изучались исторически одновременно. Морфин выделен из опия Сертюрнером в 1806 г, кодеин Робике в 1832 г.

Опий- сгущенный сок семенных коробочек различных видов мака. Содержит более десятка родственных алкалоидов.

Морфин С17 Н19 N O3 получают из опия – сгущенного млечного сока, вытекающего из надрезов на недозрелых головках снотворного мака. Кодеин С18 Н21 N O3 получают из высохшего на воздухе млечного сока несозревших плодов снотворного мака.

Морфин имеет 2 разные ОН группы – фенольную и спиртовую , растворим в щелочах. Кодеин - монометиловый эфир морфина, метилирована фенольная ОН группа, поэтому он не растворим в щелочах.

Морфин в медицине применяется как наркотический анальгетик:

• оказывает сильное болеутоляющее и противошоковое действие;

• в больших дозах - снотворное;

• угнетает дыхательный центр;

• вызывает эйфорию;

• при его повторном применении развивается болезненное пристрастие – морфинизм.

Кодеин по характеру действия близок морфину, но его болеутоляющее действие выражено слабее:

• тормозит кашлевой центр и купирует приступы кашля.

Весьма опасным наркотическим препаратом является производное морфина- героин- диацетил морфин( обе гидроксигруппы ацетилированы -образовали сложные эфиры с уксусной кислотой

Особую опасность героина связывают с его утроенным биологическим воздействием: первая фаза как диацетильное производное , вторая - после гидролиза как моноацетильное соединение и третья фаза после полного гидролиза в качестве морфина .

Группа тропана

Представителями этой группы являются атропин и кокаин.

В различных видах пасленовых., особенно в красавке, белене, дурмане, скополии содержится ряд родственных алкалоидов, в основе которых лежит кольцевая система нортропана, который построен из пиперидинового и пирролидинового циклов.

7____1____2

8 NН 3

_________

6 5 4

Цикл 1-8-5-6-7 - пятичленный- цикл пирролидина, цикл 1-8-5-4-3-2 – шестичленный, цикл пиперидина. Атом азота – общий для двух циклов. Сочетание двух циклов приводит к образованию третьего- семичленного.

Атропин

Атропин - кристаллы горького цвета , плохо растворимы в воде, хорошо в этаноле. Сложный эфир тропина( в 3 – положении находится ОН-группа) и троповой кислоты.

СН2 – СН- СООН

Троповая кислота ‌| ‌|

ОН С6 Н5

Атропин расширяет зрачки( мидриатическое действие), подавляет деятельность потовых и слюнных желез. Используют при обследовании глаз.

Кодеин

Кокаин C 17 Н21 N O4 выделен впервые из листьев Соса ( произрастает в Перу и Боливии) в 1860г. Ниманом. Содержание алкалоида до 1,3 %. Обладает сильным местным анестезирующим действием.

Организм быстро привыкает к кокаину и не может в дальнейшем обходиться без него- возникает разновидность наркомании – кокаинизм.

Анестезирующее действие связано с наличием « анестезиофорной» группировки ( аналогичная присутствует в анестезине и новокаине)

|

:>N – ( C )n –O – C -C6 H5

| | |

О

Анестезиофорная

группа

Каждый медик должен хорошо знать и помнить о токсическом действии алкалоидов на организм человека. симптомах отравления и приемах экстренной медицинской помощи.

ВИТАМИНЫ

Витамины — низкомолекулярные органические соединения разнообразной химической природы, полностью или частично незаменимые для человека или животных, необходимые для участия в обмене веществ , и не используемые в энергетических и пластических целях.

Витамины необходимы для организма, их отсутствие несовместимо с жизнью. Витамины могут быть составными частями( коферментами) каталитических белков ферментов( энзимов) или выполнять функции внутриклеточных регуляторов.

В зависимости от физико-химических свойств витамины делят на водорастворимые ( аскорбиновая кислота, никотинамид.)и жирорастворимые ( витамин А ) Всего известно около 20 витаминов и витаминоподобных веществ, необходимых организму человека.

Нехватка витаминов в организме человека носит название «гиповитаминоз», а полное отсутствие-«авитаминоз»

( Подробно свойства, строение витаминов, механизмы действия, участие в обмене веществ изучается в курсе биохимии)