Биосинтез алкалоидов

Основная масса алкалоидов образуется из аминокислот.

Однако имеются алкалоиды с углеродным скелетом изопреноидного происхождения (дитерпеновые и стероидные алкалоиды). В этом случае путь образования алкалоида начинается от углеводов и проходит через мевалоновую кислоту и геранилпирофосфат.

Образование того или иного гетероцикла в молекуле алкалоида зави-

сит от природы аминокислоты, являющейся его предшественником.

Принцип лабораторного синтеза и изучения продуктов разрушения мо-

лекул природных алкалоидов позволил ученым объяснить процесс образования отдельных структур алкалоидов. Радикальные сдвиги в исследовании биосинтеза алкалоидов оказались возможными лишь с 50-х годов, когда стали применяться изотопные методы для проверки справедливости возникающих гипотез.

В настоящее время в зависимости от происхождения атома азота в структуре молекулы, среди алкалоидов выделяют:

1. Истинные алкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат атом азота в составе гетероцикла (гиосциамин, кофеин, платифиллин).

2. Протоалкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат алифатический атом азота в боковой цепи (эфедрин, капсаицин).

3. Псевдоалкалоиды – азотсодержащие соединения терпеновой и стероидной природы (соласодин).

Классификация алкалоидов.

В настоящее время открыто около 10 000 алкалоидов, из которых около

4 000 имеют доказанное строение. Такое огромное количество и многообразия алкалоидов не позволяют иметь единую классификацию. В основу классификации алкалоидов положены различные принципы, поэтому различают следующие виды классификаций алкалоидов:

В основе фармакологической классификации лежит фармакологическое действие алкалоидов на организм:

- наркотические алкалоиды;

- местноанестезирующие алкалоиды;

- спазмолитические алкалоиды;

- алкалоиды, обладающие курареподобным действием.

В основе ботанической классификации лежат ботанические признаки растений, а также данные к какому семейству или роду относятся растения, из которых выделены алкалоиды:

- алкалоиды табака;

- алкалоиды мака;

• алкалоиды спорыньи.

Данные классификации не предусматривают химического строения.

Хегнауэр (Англия) предложил биогенетическую классификацию.

В основе лежит представление о характере предшественников алкалоидов и путях их биосинтеза, т.е. строение аминокислот, которые являются вероятными предшественниками алкалоидов в растениях:

- алкалоиды триптофана

- алкалоиды фенилаланина.

Наиболее удобна и часто используется в фармакогнозии

химическая классификация, предложенная академиком А.П.Ореховым.

В основе классификации лежат особенности химического строения азотсодержащего гетероцикла алкалоидов и, следовательно, физические и химические свойства алкалоидов.

А.П.Орехов разделил все алкалоиды на 13 групп:

1. Ациклические алкалоиды с азотом в боковой цепи (без гетероциклов):

• эфедрин из различных видов эфедры (Ephedra equisetina, Euphorbiaceae),

• колхицин и колхамин из клубнелуковиц безвременников (Colchicum speciosum, Liliaceae),

- капсаицин (Capsicum annuum, Solanaceae)

эфедрин (фенилметиламинопропанол)

капсаицин

R= CH₃ - колхамин

R= COCH₃ - колхицин

2. Производные пирролидина (к алкалоидам этой группы относятся гигрин, гигролин содержащиеся в листьях кокаинового куста (Erythroxylum cola, Erythroxylaceae)

пирролидин

3.Производные пирролизидина (платифиллин, саррацин, сенецифилллин из крестовника плосколистного и ромболистного – Senecio platyphylloides, Asteraceae).

пирролизидин платифиллин

4. Производные пиридина и пиперидина:

пиридин пиперидин

это большая группа алкалоидов, в которой можно выделить несколько подгрупп:

А) простые производные пиридина и пиперидина:

Лобелин (лобелия взутая), кониин (болиголов пятнистый)

Б) Алкалоиды, содержащие гетероцикл в неизмененном виде (собственно гетероцикл), т.е. бициклические неконденсированные системы:

анабазин никотин

(Anabasis aphylla, (Nicotiana sp., Solanaceae)

Chenopodiaceae) из табака

из анабазиса безлистного

В) Бициклические конденсированные системы пирролидина и пиперидина (тропановые алкалоиды):

Все тропановые алкалоиды являются производными двух аминоспиртов: тропина и скопина, образующих сложные эфиры с троповой кислотой.

Тропан Тропин (тропанол) Скопин (скопанол)

Троповая кислота

Тропин, этерифицируясь троповой кислотой, образует алкалоид гиосциамин. Природный гиосциамин — левовращающий;

в таком виде он перехо­дит в галеновые препараты, но при заводском выделении в чистом виде получают его инактивный рацемат — атропин в виде сульфата.

Гиосциамин (атропин) Кокаин

Скопин с троповой кислотой образует алкалоид скополамин.

Природный скополамин также является левовращающим соединением. Его рацемат на­зывается атросцином. Скополамин получают в виде гидробромида.

Скополамин (атросцин)

• Гиосциамин – сложный эфир спирта тропина и троповой кислоты (Atropa belladonna, A. caucasica, Hyoscyamus niger, Datura stramonium, Solanaceae)

• скополамин (окисленная форма гиосциамина) – сложный эфир спирта скопина и троповой кислоты (Datura innoxia, Scopolia carniolica, Solanaceae)

• кокаин (Erythroxylon coca, Erythroxylaceae)