Реферат: Классификация и свойства алкалоидов

.        Пептидные (циклопептидные) алкалоиды.

.        Псевдоалкалоиды - соединения, схожие с алкалоидами, но биогенетические предшественники, которых не являются аминокислотами. В данную группу относят, терпеноидные и стероидные алкалоиды. Пуриновые алкалоиды (кофеин, теобромин и теофиллин) тоже иногда относят к псевдоалкалоидам в связи со сложностью их биосинтеза. Некоторые авторы к псевдоалкалоидам относят и такие соединения, которые, происходят от аминокислоты фенилаланина, но атом азота они приобретают не от неё, а в результате реакции трансаминации (эфедрин и катинон).

На основании всех перечисленных видов и способов классификации, можно сделать вывод, что в сравнении со многими другими классами природных соединений класс алкалоидов выделяется большим структурным многообразием и единой всеми приятой классификации алкалоидов не существует [14].

алкалоид токсичный лекарственный соединение

Таблица мономерных алкалоидов

.2 Свойства алкалоидов

Свойства алкалоидов имеют много схожего, но при этом и индивидуальности, что обоснованно разнообразием алкалоидов.

Так алкалоиды, в строение которых присутствуют атомы кислорода (большинство алкалоидов) в нормальных условиях, выглядят как прозрачные кристаллы. И наоборот алкалоиды, в строение которых отсутствуют атомы кислорода, представляют собой летучие бесцветные маслянистые жидкости (кониин и никотин).

Но бывают и не бесцветные алкалоиды, к таким относятся соли так, сангвинарин оранжевый, берберин жёлтый, а некоторые окрашены и в желто-красный цвет.

Многие алкалоиды имеют свойства слабых оснований, но встречаются среди них и амфотерные (теофиллин и теобромин).

За немногими исключениями алкалоиды нерастворимы или труднорастворимы в воде, но при этом хорошо растворяются во многих органических растворителях (хлороформе, диэтиловом эфире и 1,2-дихлорэтане). Исключение кофеин, который хорошо растворяется в кипятке. По-разному на основания алкалоидов воздействует, и эфир он их не растворяет или мало растворяет. Это различия обусловлены как было сказано ранее, большим разнообразием алкалоидов. Одни алкалоиды не растворяются в воде, другие же напротив растворяются, хотя и в разной степени. Также алкалоиды ведут себя и во взаимодействии с эфирами, некоторые растворяются, а некоторые нет или очень слабо. В спирте растворяются все алкалоиды, без исключений.

Алкалоиды могут образовать соли степень прочности, которых различна, после взаимодействия с кислотами. Соли алкалоидов, во взаимодействии с растворителями ведут себя по-другому, чем сами алкалоиды. Чаще всего растворяются в спиртах и воде и слабо растворяются в большинстве органических растворителях (бензол, эфир и хлороформ), хотя и тут есть исключения: соль (сульфат хинина), плохо растворима в воде и наоборот растворима в органических растворителях (гидробромид скополамина).

При попадании в воду алкалоиды начинают реагировать как щелочи и на вкус растворы алкалоидов очень горькие.

В ультрафиолете алкалоиды обладают специфическими спектрами поглощения. Не которых алкалоидные растворы, имеют свойства флуоресценции (хинин). У многих алкалоидов проявляется оптическая активность - вращением плоскости поляризации то вправо, то влево. На воздухе при попадании света, у некоторых алкалоидов изменяется поверхность - буреют и осмоляются.

Под воздействием высокой температуры многие алкалоиды разлагаются и лишь малая их часть возгоняется в кристаллы (кофеин, атропин) и наоборот, если их поместить в вакуум, то большинство возгонится в кристаллы. Также надо учитывать и другие свойства алкалоидов, так алкалоиды обладающие характером схожим со сложными эфирами (атропин, кокаин) разлагаются, при условии воздействия высоких температур продолжительное время.

Химические свойства алкалоидов и слабых оснований похожи, но не у всех алкалоидов, так теобромин и теофиллин сочетают свойства кислот и оснований.

Алкалоиды служат для защиты растений от животных, так как хотя и не обладают запахом, но при этом имеют горький вкус, который не нравится травоядным и опасны для животных, согласно показаниям исследований около 20% растений имеют алкалоиды и составе.

Глава 2. Распределение в природе и применение алкалоидов

.1 Распределение алкалоидов в природе

Алкалоиды вырабатываются многими живыми организмами. Они очень широко распространены среди высших растений, по не которым данным 10-25% видов растений имеют в своем составе алкалоиды. Именно поэтому алкалоидами обычно называют соединения веществ растительного происхождения.

Концентрация алкалоидов в растениях, не велика и составляет от десятых и сотых процентов до нескольких процентов максимум. Большое значение на содержание алкалоидов имеет, не только тип почвы, но также и климат, а также и само растение (возраст). Если в растении содержится 1-3%, то оно считается - высокоалкалоидоносным. 15-20% алкалоидов могут быть только у культивируемых растений[7]. Есть некоторые семейства растений, которые больше насыщенны алкалоидами: Бобовые, Мареновые, Логаниевые, Кутровые, Паслёновые, Маковые, Лютиковые. И наоборот есть семейства растений, в которых алкалоиды встречаются редко: мхи, голосеменные, грибы, папоротники, водоросли.

Во многих растениях, даже алкалоиды внутри самого растения не пропорционально расположены, так например, в некоторых растениях больше алкалоидов в корнях, у других плодах и семенах, у третьих в коре или листьях. И наоборот, есть растения, в которых алкалоиды распределены по всему растению или сконцентрированы только в одной части. Но больше распространены случаи, когда в растении в разных частях разное количество алкалоидов, при этом эти алкалоиды еще и отличаются между собой. Такое разнообразие между алкалоидами одного растения может быть от 2 до 86. Случаи, когда в растении только один алкалоид, достаточно редки.

Надо отметить и тот факт, что алкалоиды довольно таки редко находятся в растении в свободном состоянии, чаще всего их можно обнаружить в растении в составе солей органинческих кислот (лиммонной, малоновой, уксусной, щавелевой, янтарной) или неорганических кислот (азотной, серной, фосфорной) - реже. Также могут быть и в виде кислот, которые специфичны для данного вида растения (аконитовой, меконовой, хелидоновой, хинной) [15].

Некоторые алкалоиды можно обнаружить в растении в соединении с сахарами (соланин в картофеле и томатах), другая часть алкалоидов - в форме амидов (пиперин в черном перце), также могут быть и в сложных эфирах (кокаин), но бывают и такие, которые остаются в твердом состоянии в умерших тканях коры. Находятся алкалоиды в развивающихся частях растения, латексных ходах, эпидермальных клетках, в обкладках сосудистых пучков, гиподермальных клетках. В растворенном виде алкалоиды в растениях встречаются в клеточном соке. Именно этим объясняется факт того, что в различных тканях одного растения, можно найти разные, но похожие по химическим свойствам и строению алкалоиды и как было уже отмечено выше, их может быть в одном растении несколько десятков.

Среди растений алкалоиды, тоже распространены не равномерно. Только 9% из 10000 родов обладают алкалоидами. Обычно они распространены внутри семейства или рода, очень редко, все члены более крупной таксономической группы являются алкалоидоносами. Но при этом, примерно 40% всех семейств растений содержат, минимум по 1 алкалоиду.

Пример: покрытосеменные двудольные, которые содержат алкалоиды - амброзия, американский жасмин, аконит, белена, дельфиниум, дурман, европейский барбарис, ипекакуана, картофель, квебрахо, кендырь, кора перейры, красавка, крестовник, луносемянник, люпин, мак, пилокарпус, ракитник, розовое дерево, табак, томат, утесник, цитрус, чистотел, хинная кора.

Среди голосеменных, однодольных и споровых растений алкалоиды мало распространены и могут очень редко встречаться. Хотя следует отметить, что именно в однодольных (амарилис, безвременник, нарцисс, чемерица) являются основными алкалоидоносами.

Семейство маковых интересно тем, что алкалоиды содержатся во всех его видах. Но как было сказано ранее, многие растительные семейства находятся в промежуточной позиции - это когда не все, но часть видов рода или похожие роды - алкалоидоносы. Пример: виды родов Delphinium и Aconitum в семействе лютиковых обладают алкалоидами, в то время как большая часть оставшихся родов этого же семейства (Anemone, Trollius, Ranunculus) не содержат алкалоидов. Чаще всего род или близкие роды обладают одними и те же ми или структурно родственными алкалоидами. Например: различные рода в семействе паслёновых (Solanaceae) имеют в своем составе гиосциамин. Простые алкалоиды больше распространены в ботанически не родственных растениях, и наоборот сложные алкалоиды чаще встречаются в одном виде или роде растений, и наличие этого алкалоида является для них отличительной чертой.

Пример соединений, известных под термином алкалоиды: морфин, никотин, стрихнин, хинин, конин, резерпин.

Кроме как в растениях, алкалоиды входят в состав некоторых видов грибов (псилоцибин) и животных (буфотенин). Биогенные амины (адреналин, серотонин) в организме высших животных играют немаловажную роль, они схожи с алкалоидами, не только по структуре скелета, но процессу биосинтеза и поэтому их называют алкалоидами. Также обладателями алкалоидов являются и некоторые морские организмы.

Благодаря тому, что алкалоиды горьки на вкус животные не поедают их в больших количествах, в противном случае на них начали действовать их токсические свойства, так как у некоторых из них яд сильно ядовит.

.2 Применение алкалоидов

Применение алкалоидов очень широко, начиная от хозяйственно-бытового, до медицинского, а также в сельском хозяйстве.

Медицинское применение алкалоидов началось очень давно. В XIX веке, после получения первых алкалоидов в чистом виде, их сразу стали применять в клинической практике как лекарственное средство.

Большинство алкалоидов даже сейчас применяются в медицине (в основном в качестве солей), например:

Синтетические и полусинтетические препараты в своем большинстве, представляют из себя структурные модификациями алкалоидов, разработанными для того чтобы изменить основное действие соединения и также изменить негативные побочные эффекты. Так, например:

Скополамин - это алкалоид, который находится в растениях семейства паслёновых. Данный препарат по своему воздействию аналог атропина [4]. Он способствует расширению зрачка, увеличивает частоту сердечных сокращений, сбивает аккомодацию, уменьшает выделение желудочной кислоты и пота. Применяется скополамин при лечении психических заболеваний в качестве успокаивающего. Также он нашел, применение и при лечении неврологических заболеваний (болезнь Паркинсона). А также используется при подготовке больных к хирургическим операциям.

Кофеин представитель пуриновой группы - соединение из группы метилксантинов. Находится, в семенах кофе, какао и кола, а также в листьях чая. Кофеин сочетает психостимулирующие и аналептические свойства. Основное его действие это прямое активизирующее действие на кору головного мозга. Также оказывает стимулирующее воздействие на психическую деятельность, увеличивает работоспособность не только в физическом, но и в умственном отношении, также повышается и двигательная активность и уменьшается время реакции. Эффект его приема следующий: возрастает бодрость, временно пропадает утомление, сонливость. Кофеин входит в состав различных обезболивающих препаратов.

Кодеин используется для лечения болей и кашля.

Атропин - тропиновая группа - алкалоид белладонны, дурмана и белены. Даже учитывая, что он очень токсичен, повсеместно используется в медицине, а именно в глазной практике, так как способствует увеличению диаметра зрачка.

Кокаин - представитель тропиновой группы - основной алкалоид коки - кокаин первое открытое местно-обезболивающее и наркотическое средство. Противопоказания к его применению в медицине связаны, только с его свойством вызывать привыкание организма. Кокаин, вращающийся влево и в соединении хлористоводородной соли, зачастую используется в медицине для местной анестезии. Помимо левовращающегося кокаина, в листьях коки находится и правовращающий, но он не антипод первого и дает другой эффект; который называется псевдококаин или d-кокаин. Тропин может находиться в 2 формах, их считают цис-транс-изомерами: гидроксил и метил (при азоте), которые могут быть или на одной стороне от плоскости кольца, или на разных сторонах. Тропин менее стойкий по своей форме и может легко перейти в β-тропин. Тропакокаин, тоже обнаружен в листьях коки, в процессе воссоздания эфира тропинонкарбоновой кислоты. Следует отметить, что d-кокаин действует лучше обычного кокаина: обезболивающее действие сильнее, а токсичность меньше. Получается, что эти два свойства, хоть и зависят от структуры строения, но меняются различно.

Хинин - выглядит, как белые кристаллы, в обезвоженном состоянии плавящиеся при 175°, но при реакции с водой, они выделяются с 3 молекулами воды, имеющую структуру кристалла. Соли хинина на вкус очень горькие и при растворении имеют свойство флуоресценций с синеватый оттенком. Хинин - главное средство при лечении малярии и а также способствует уменьшению температуры при заболевании; используется обычно в виде средней хлористоводородной или сернокислой (с 1 молекулой H С L) соли. Хинин ядовит в больших дозах.