Алкалоиды группы изохинолина

Алкалоиды этой группы широко распространены в природе и характерны для растений семейств маковых (Papaveraceae), барбарисовых (Berberidaceae), дымянковых (Fumariaceae), кактусовых (Cactaceae), маревых (Amaryllidaceae), мареновых (Rubiaceae).

Алкалоиды изохинолинового ряда характеризуются большим структурным разнообразием и широким фармакологическим спектром.

Папаверин. Наряду с другими алкалоидами содержится в млечном соке коробочек мака снотворного (Papaver somniferum L.), семейства Papaveraceae. В изохинолиновом ядре в положениях 6,7, а также в бензильном остатке содержаться метоксигруппы. При сплавлении папаверина с щёлочью образуются два продукта – 6,7-диметоксиизохинолин и гомовератрол (3,4-диметокситолуол):

Папаверин характеризуется спазмолитическим действием. Аналогом по действию является лекарственный препарат НО-ШПА, который получают синтетически:

Алкалоиды группы изохинолинфенантрена

Кроме рассмотренного выше папаверина в маке снотворном содержатся и ряд других алкалоидов, относящихся к производным изохинолинфенантрена, которые иначе называют морфинановыми:

Содержание суммы алкалоидов в млечном соке коробочек в период так называемой опийной зрелости достигает 3,0%.

Опием называют высохший на воздухе млечный сок несозревших плодов мака снотворного. Из опия выделено более 20 алкалоидов изохинолинового ряда. Содержание морфина в пересчёте на абсолютно сухую массу опия составляет 12-16%, 0,5-1,5% папаверина, 1-3% кодеина.

Из представленных структур видно, что в молекуле морфина содержатся две гидроксигруппы, одна из которых является фенольной (связана с ароматическим ядром), а вторая – вторичной спиртовой.

Третичный азот обусловливает основные свойства, а фенольный гидроксил – слабые кислотные: морфин растворяется в водных растворах щелочей с образованием фенолятов. Наличие фенольного гидроксила позволяет проводить реакцию азосочетания и этерификации. С хлоридом железа (III) раствор морфина приобретает синее окрашивание.

Морфин характеризуется обезболивающим действием, сочетающимся с наркотическим эффектом. Вызывает привыкание (наркозависимость).

Кодеин представляет собой метиловый эфир морфина по фенольному гидроксилу.

В отличие от морфина кодеин характеризуется только основными свойствами. В связи с тем, что фенольный гидроксил метилирован, кодеин не даёт характерного окрашивания с хлоридом железа (III).

Является весьма эффективным противокашлевым средством, но, к сожалению, вызывает болезненное привыкание.

Алкалоиды группы тропана

Тропан представляет собой бициклическую систему, в которой имеется общий для двух циклов гетероатом азота. Алкалоиды данной группы являются производными вторичного спирта тропина или же гидроксикислоты экгонина:

Атропин – алкалоид, содержащийся в красавке (белладонне) обыкновенной – Atropa belladonna L. Представляет собой сложный эфир спирта – тропина и (±) троповой кислоты (α-фенил-β-гидроксипропионовой кислоты). В виде атропина сульфата используется в качестве блокатора м-холинорецепторов. В глазной практике применяют для расширения зрачка с диагностической целью. Атропин оптически неактивен, поскольку представляет собой рацемическую смесь право- и левовращающего изомеров. Левовращающий изомер называется гиосциамином. Он содержится не только в красавке, но и в белене (Hyoscyamus niger L.), дурмане (Dautra stramonium L.), скополии (Scopolia carniolica Jacg).

Кокаин – алкалоид, содержащийся в кокаиновом кусте – Erythroxylon coca Lam. Всё растение содержит алкалоиды, но в наибольшем количестве (до 1,5%) они накапливаются в листьях. Доминирующим среди них алкалоидом является кокаин, представляющий собой дважды сложный эфир (по карбоксилу экгонина – метиловый эфир; по вторичному спиртовому гидроксилу – эфир бензойной кислоты).

Обладает сильным местнообезболивающим действием. Неоднократное применение вызывает привыкание и развитие устойчивой наркозависимости.

Синтетическим аналогом по действию является новокаин, который не обладает наркотическим действием.

Алкалоиды группы пурина

Структурную основу алкалоидов данной группы составляет пурин (подробно см. разд. 25.6.5). Сюда относятся метилированные ксантины – теофиллин, теобромин и кофеин.

Общей реакцией для испытания подлинности препаратов пуриновых алкалоидов является мурексидная проба. Она основана на разрушении молекулы пурина при нагревании с окислителем (пероксидом водорода, бромной водой, азотной кислотой и т.д.) до образования смеси метилированных производных аллоксана и его изомера диалуровой кислоты. Взаимодействуя между собой, они образуют метилированные производные аллоксантина, которые под действием избытка раствора аммиака приобретают пурпурно-красное окрашивание. Окраска обусловлена образованием аммонийной соли тетраметилпурпуровой кислоты.

Вопросы для самоподготовки

1. При нагревании кокаина с разбавленным раствором серной кислоты реакционная смесь приобретает характерный запах метилбензоата. Объясните этот факт и подтвердите уравнениями реакций.
2. Приведите схему образования кодеина гидрохлорида из морфина. Укажите общие и отличительные реакции для морфина и кодеина, объясните причину различия свойств.
3. Объясните, почему никотин и хинин является двухкислотными основаниями. Обоснуйте разницу в основных свойствах гетероатомов азота. Приведите уравнения реакций этих алкалоидов с эквимолекулярным количеством соляной кислоты и её избытком.
4. Проанализировав строение морфина, объясните почему он реагирует со щелочами, кислотами, а также может использоваться как азосоставляющая в реакциях азосочетания. Ответ подтвердите уравнениями реакций.
5. Проанализировав строение теофиллина, теобромина и кофеина, объясните для каких из этих соединений возможна а) лактим-лактамная таутомерия б) прототропная изомеризация. Приведите схемы таутомерных превращений..
6. Запишите уравнениями реакций схему превращений, назовите конечный продукт, объясните, будет ли он обладать оптической активностью:

* Их называют соединениями жирного ряда.

* Остаток углеводорода, содержащий неспаренный электрон, называют углеводородным радикалом.

* ИЮПАК (I.U.P.A.C) – Международный союз теоретической и прикладной химии.

* В реальных названиях перед этими окончаниями указывается природа катиона (аммонио, аммоний, оксонио, оксоний).

** Здесь и далее атомы углерода, заключённые в квадратную скобку, включаются в название исходного соединения (включаются в углеродный скелет), но не входят в суффикс или префикс (т.е. не включаются в характеристическую группу).

* Элементы перечисляются в порядке убывания старшинства.

* Автором сознательно опущены сведения, касающиеся форм атомных орбиталей и физического смысла квантовых чисел, поскольку данный материал изучается в курсе общей химии

* Оба метода в данном контексте приведены очень кратко. Подробно см. Минкин В.И., Симкин Б.Я, Миняев В.М. Теория строения молекул. Ростов-на-Дону, Феникс, 1997.

О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П. Бутин. Органическая химия, Часть I, Москва, БИНОМ, 2005.

* Данный раздел излагается в краткой форме, поскольку в курсе общей химии эта тема изучалась подробно.

* Экспериментально оптическую активность определяют с помощью поляриметра, что подробно изучается в курсе физики.

* О конформации циклических соединений см. Циклоалканы (глава 9)

* Номенклатура алканов подробно изложена в главе 1

* В изучении цепных химических реакций важнейший вклад внес акад. Н.Н. Семенов, чьи труды были отмечены Нобелевской премией

* Данный тип реакций впервые описан О. Дильсом и К. Альдером, поэтому реакцию принято называть реакцией Дильса-Альдера.

* Торсионный угол связи – двугранный угол между плоскостями A-X-Y и X-Y-B в группировке атомов А-X-Y-B.

* Под окислением органических молекул подразумевают процессы, которые способствуют обеднению исходного вещества водородом или обогащению его кислородом.

* Сам фенол – С₆Н₅ОН умеренно растворим в воде: при 15^о максимальная концентрация раствора ≈8%.

* В некоторых случаях к серасодержащим органическим соединениям относят и те вещества, в молекулах которых атомы углерода и серы связаны через атомы О, N и др. (например, сульфаты органические).

* Альдоли – это общее название гидроксиальдегидов; простейший из них, полученный из ацетальдегида, был назван альдолем.

* Примечание. В данной главе изучается материал, касающийся аминокарбоновых кислот, для которых укоренившееся название аминокислота ассоциируется с их участием в построении белков и пептидов.

В органической химии аминокислоты подразделяют в зависимости от природы кислотной функции: аминокарбоновые, аминосульфоновые –H­₂N–(CH₂)SO₃H; аминофосфоновые – H₂N–CH[P(O)(OH)₂]₂ и аминоарсиновые – H₂N–C₆H₄–AsO₃H₂.

* Механизм данной реакции экспериментально установлен акад. М.М. Шемякиным с сотр.

* Структурные формулы перечисленных гексоз см. табл. 22.1

* К стероидам относятся также яды некоторых животных – жаб, змей и т.д.

* Гормоны ( греч. hormáõ – возбуждаю, привожу в движение), биологически активные соединения, вырабатываемые специализированными клетками или органами и оказывающими целенаправленное влияние на деятельность других органов и тканей.

* Полученные таким образом значения отрицательных зарядов принято называть π-балансом.