4.3. Алкалоиды

Алкалоиды в большинстве своём представляют гетероциклические азотсодержащие вещества растительного происхождения, проявляющие свойства органических оснований. Как щёлочеподобные вещества алкалоиды образуют соли с кислотами – яблочной, лимонной, янтарной, винной и др. Эти соли растворимы в воде, тогда как в чистом виде алкалоиды, как пра-вило, в воде нерастворимы, но хорошо растворяются в органических рас-творителях.

Алкалоиды наиболее распространены у покрытосеменных растений. Они могут накапливаться в листьях растений (табак, чай), в коре (хинное дерево), в семенах (перец, люпин, клещевина), цветках и плодах (опийный мак, беладонна), луковицах (растения семейства лилейных), корневищах (крестовник). Их содержание обычно составляет от 0,1 до 1–3 %, но у неко-торых растений может достигать 10 % и более (листья табака, кора хинного дерева, млечный сок опийного мака). У каждого алколоидоносного растения образуется целая группа алкалоидов, представляющих собой близкие по химическому строению соединения.

Первый алкалоид был выделен из коры хинного дерева учёным Рос-сийской академии наук Ф.И. Гизе в 1816 году и получил название хинин. В дальнейшем до конца XIX в. и в течение последующего XX столетия из растений было выделено и изучено более 10 тыс. различных алкалоидов. Большой вклад в изучение этой группы веществ внесли известные учёные – биохимики А.П. Орехов, А.А. Шмук, Р. Робинсон, К. Мотес, Р. Доусон.

Алкалоиды способны оказывать сильное физиологическое действие на организм человека и животных и поэтому могут использоваться в качестве тонизирующих и лекарственных средств для лечения сердечных, сосудистых, нервных, желудочно-кишечных и других заболеваний человека. Многие ал-калоиды обладают сильным токсическим действием, в связи с чем контро-лируется их содержание в пище человека и кормах сельскохозяйственных животных.

В связи с использованием многих алкалоидов в качестве фармакологи-ческих средств разработаны промышленные способы их химического син-теза. Таким путём получены многие химические аналоги природных алка-лоидов, не уступающие им по физиологическому действию. В большом коли-честве выпускаются синтетические препараты папаверина, кофеина, эфедри-на, новокаина (аналог кокаина), акрихина (аналог хинина) и др.

По химической природе молекул алкалоиды подразделяют на три груп-пы: гетероциклические, составляющие большинство алкалоидов; стероид-ные, входящие в состав гликозидов (гликоалкалоиды картофеля и других паслёновых (см. раздел 4.4); ароматические, имеющие в основе строения аро-матическое ядро. Наиболее многочисленная группа гетероциклических алка-лоидов включает производные пиридина, хинолина и изохинолина, индола, пурина, пирролидина и некоторых других гетероциклических соединений.

4.3.1. Биохимическая характеристика алкалоидов – производных

пиридина

К пиридиновым производным относятся алкалоиды табака, хотя неко-

торые из них включают как пиридиновую, так и пирролидиновую или пипе-ридиновую гетероциклические группировки, которые соединяются кова-лентной связью между углеродными атомами, принадлежащими к разным циклическим структурам. Алкалоиды накапливаются в листьях различных разновидностей табака, где составляют от 1 до 10 % в расчёте на сухую мас-су. В семенах табака алкалоиды не содержатся. В табаках идентифицировано более 10 алкалоидов, основными из которых являются никотин, анабазин и норникотин:

никотин норникотин анабазин

У никотина и норникотина в молекулах содержатся пиридиновая и пирролидиновая группировки, и различие между ними состоит в том, что норникотин не имеет в пирролидиновом кольце метильного радикала. В количественном отношении обычно преобладает никотин, которого особенно много накапливается в листьях Nicotiana tabacum и Nicotiana rustica. Произ-водное никотина в форме амида входит в структуру коферментов дегидроге-наз (НАД и НАДФ), однако в свободном виде никотин является сильным ядом, поражающим центральную и периферическую нервную систему. Под воздействием токсической дозы никотина инициируется паралич дыхания, вызывающий смерть организма. Вследствие своей высокой токсичности ни-котин используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредными насекомыми.

Молекулы анабазина включают пиридиновую и пиперидиновую групп-пировки. Этот алкалоид в большом количестве содержится в листьях табака Nicotiana glauca. Он, как и никотин, обладает высокой токсичностью, находит применение как средство борьбы с вредными насекомыми. В селекции папи-росных табаков развивается направление на снижение содержания в них наиболее токсичных алкалоидов.

К пиридиновым производным также относятся алкалоид клещевины рицинин и алкалоид чёрного перца пиперин. Рицинин содержится в семенах клещевины (0,1–0,15 %), в молодых листьях (до 1 %), клещевинных жмыхах (0,1–0,2 %), которые остаются после выделения из семян касторового масла. В связи с наличием в молекулах рицинина цианидной группировки этот ал-калоид обладает значительной токсичностью, поэтому клещевинные жмыхи не могут использоваться на кормовые цели.

рицинин пиперин

Пиперин в большом количестве накапливается в семенах чёрного перца (до 9 %). Он не обладает токсичностью, но вызывает жжение при употребле-

нии с пищей, поэтому используется в качестве острой пищевой приправы.

Алкалоиды люпина содержат конденсированные пиперидиновые груп-пировки. Всего известно более 20 алкалоидов, которые в определённых ком-бинациях и соотношениях накапливаются в листьях, бобах и семенах каждо-го конкретного вида люпина. Наиболее распространены у различных видов люпина лупинин, спартеин, лупанин, оксилупанин:

\

ОН

лупинин спартеин лупанин оксилупанин

Алкалоиды люпина токсичны для организмов. Наиболее токсичны лу-панин и лупинин, менее токсичен оксилупанин. Много высокотоксичных ал-калоидов накапливают в семенах виды люпина Lupinus angustifolius (лупа-нин), Lupinus luteus (лупинин), Lupinus polyphyllus (лупанин). Более благо-приятный состав алкалоидов у Lupinus albus и Lupinus pilosus, в семенах которых в основном содержится малотоксичный оксилупанин, а концен-трация высокотоксичных алакалоидов незначительна. Общее содержание алкалоидов в семенах люпина обычно составляет 0,5–3 %. Однако селекци-онерами выведены кормовые сорта люпина, которые почти не накапливают в семенах алкалоиды.