23.4.1.1. Поняття про алкалоїди
Алкалоїдами називають нітрогеновмісні гетероциклічні сполуки основного характеру, переважно рослинного походження, які мають сильну фізіологічну дію на організм людини і тварини.
Назва алкалоїд походить від арабського слова – «алкали» – луги –сполуки подібні до лугів.
Шляхи біосинтезу алкалоїдів та їх біологічна роль до кінця не відома. Вони можуть знаходитись в будь-якій частині рослини, наприклад опій – міститься в насінні маку, нікотин – в листках, хінін – в корі і т.д. Місткість алкалоїдів в рослинах незначна. Якщо в сировині міститься до 1 – 2% потрібних алкалоїдів це вважається достатньо великою кількістю. Хінне дерево містить до 10 – 15% алкалоїдів.
Більшість з них є кристалічними сполуками, оптично активні (лівообертаючі). Вони мають гіркий смак. В невеликих кількостях більшість з них викликають збуджуючу дію на організм, у великих кількостях вони – отруйні.
Із-за збуджуючої дії рослин, які містять алкалоїди здавна вживалися людьми: листя чаю, зерна кави, боби какао, тютюн, опій.
У невеликих кількостях вони використовуються в медицині (хінін, кофеїн, стрихнін та ін.)
У даний час відомо більш, як 1000 алкалоїдів, але будова їх встановлена далеко не всіх.
Класифікують алкалоїди на основі гетероциклічних циклів, які входять до їх складу.
Алкалоїди групи піридину і піперидину.
Коніїн (2-пропілпіперидин)
міститься
в рослинах болиголова, сильно отруйний,
викликає параліч дихальних шляхів, діє
на центральну нервову систему.
Нікотин (3-[2-(N-метилпіролідил)]-піридин)
міститься в листках та корінні тютюну,
масляниста рідина, змішується з водою.
Невелика його кількість здатна збуджувати
нервову систему. Його велика кількість
отруйна, викликає параліч нервових
центрів. Нікотин є одним з найбільш
отруйних алкалоїдів – смертельна доза
для людини складає біля 40 мл.
Анабазин [2-(3-піридил)-піперидин]
вперше був виділений А.П. Ореховим в
1929 р. Анабазин подібний до нікотину, є
його ізомером й дуже отруйний. На повітрі
він більш стійкий ніж нікотин,
використовується, як інсектицид в
боротьбі з довгоносиком, а також
захворюваннями шкіри тварин.
Конденсовані похідні піридину.
Хінолін
вперше був одержаний із кам’яновугільної
смоли (Регне, 1834 р.). Хінолін подібний до
піридину, як за фізичними так і за
хімічними властивостями. Електронна
густина його бензенового ядра вища, ніж
густина піридинового циклу. Реакції
електрофільного заміщення відбуваються
по бензеновому циклу, як правило в
положення 5 або 8.
23.4.2. Шестичленні гетероциклічні сполуки з двома атомами Нітрогену
Шестичленні гетероциклічні сполуки з двома гетероатомами з яких один атом Нітрогену, мають спільну назву – азіни.
Сполуки до складу яких входить два атоми Нітрогену називають – діазіни.
.
З діазінів практичне значення мають піримідин та його похідні.
Піримідинові цикли входять до складу багатьох біологічно важливих речовин: нуклеїнових кислот, деяких вітамінів, лікарських препаратів і т.д.
Піримідин за своїми властивостями схожий з піридином і ще більше відрізняється від бензену, ніж піридин. Він має понижену електронну густину в положенні 2-, 4-, 6-.
Нуклеофільні реагенти атакують саме ці 2-, 4-, 6-положення.
Реакції електрофільного заміщення відбуваються в положенні 5.
Значний інтерес мають складові частини нуклеїнових кислот гідрогеновмісні піримідину – урацил, тимін, цитозін, їх спільна назва – піримідинові основи.
Вони існують у вигляді таутомерної суміші кетонної та енольної (лактимно-лактамна таутомерія):
Пурин та його похідні.
Пурин
конденсована гетероциклічна сполука,
яка складається з піримідонового та
імідазольного циклів, це кристалічна
речовина, Ткип 217°С. Самостійно в
природних сполуках вона не зустрічається.
Пуринові основи лежать в основі багатьох
сполук, які входять до складу біологічно
важливих речовин (нуклеїнові кислоти,
алкалоїди та ін.). Тобто вони є
найнеобхіднішим будівельним матеріалом
для нуклеїнових кислот, з яких у живій
клітині формуються білки.
Значний інтерес викликає оксигеновмісна похідна пурину – сечова кислота:
Сечова кислота разом сечовиною є головним продуктом азотистого обміну в живому організмі.
Вона міститься у невеликих кількостях в сечовині людини і тварини. У пташиному посліді її кількість досягає 90%.
При подагрі сечова кислота відкладається в суглобах. Сечові камінці складаються головним чином з сечової кислоти.
Сечова кислота являє собою тверду кристалічну речовину, нерозчинну у воді, має слабкі кислотні властивості. Солі літію добре розчинні у воді, тому препарати літію вживаються при подагрі та ниркових камінцях для виведення з організму солей сечової кислоти.
Пуринові основи.
Із пуринових основ, які входять до складу дезоксирибонуклеїнових кислот (ДНК) найбільш розповсюдженими є аденін і гуанін:
Контрольні запитання та завдання
1. Поясніть, чому пірол більш реакційноздатний, ніж фуран.
2. Які сполуки будуть утворюватись під час обробки фурфуролу (фуран-2-альдегіду) концентрованим розчином NаОН?
3. Поясніть ароматичні властивості індолу та орієнтацію в разі електрофільного заміщення.
4. Поясніть, чому 2-амінопіридин нітрується або сульфується за м’якших умов, ніж сам піридин, і заміщення відбувається у положення 5.
5. Розмістіть наведені нижче сполуки у порядку збільшення їх основності і дайте пояснення: 4-аміно-, 4-метил-, 4-циклопіридин.