12.6. Алкалоиды
Алкалоиды — азотосодержащие органические основания природного (преимущественно растительного) происхождения. Обычно алкалоидам присваивают тривиальные названия, используя видовые или родовые названия растений–алкалоидоносов с прибавлением суффикса -ин, например, атропин (выделен из растения Atropa belladonna), стрихнин (выделен из Strychnos nux Vomica).
Большинство алкалоидов — гетероциклические соединения. В растениях они существуют обычно в виде солей органических кислот — лимонной, яблочной, щавелевой, янтарной и др.
В настоящее время выделено несколько тысяч алкалоидов. Содержание их в растениях невелико (0.001—2%), однако известны уникальные растения, в которых оно достигает 10—18% (например, хинное дерево, листья табака). Часто алкалоиды локализуются лишь в определённых органах растения, например, в листьях, семенах, клубнях, корнях, коре. Некоторые алкалоиды — сильные яды (например, стрихнин). Многие алкалоиды обладают специфическим, зачастую уникальным физиологическим действием и используются в медицине (например, атропин, кофеин, кодеин, папаверин, эфедрин). Это обычно бесцветные кристаллические вещества горького вкуса, практически не растворимые в воде, но растворимые в органических растворителях. Их соли, напротив, хорошо растворимы в воде и не растворимы в органических растворителях.
Алкалоиды экстрагируют (обычно с помощью хлороформа или 1,2-дихлорэтана) из предварительно обработанного щелочными агентами (водным раствором аммиака, карбоната натрия и др.) растительного сырья либо непосредственно из этого сырья водным раствором кислоты или спиртом (обычно этанолом).
Химическая классификация алкалоидов основана на строении углеродно-азотного скелета молекулы (например, изохинолиновые алкалоиды, пуриновые алкалоиды и др.). Рассмотрим некоторые представители разных групп алкалоидов.
Пирролидиновые и пиридиновые алкалоиды
1) Гигрин — алкалоид, выделенный из растения Erythroxylon coca.
Был открыт в 1862 году Вёлером и Лоссеном.
Гигрин — бесцветная маслянистая жидкость; температура кипения 365— 367 К / 20 мм рт.ст. Оказывает общее стимулирующее действие.
2) Никотин содержится в листьях табака (до 8%).
Его получают из отходов табачной промышленности. Впервые в чистом виде получен в 1828 году, синтез проведён в 1904 году Пикте.
Никотин — бесцветная маслянистая жидкость, растворимая в воде; температура кипения 519 К. Токсичный алкалоид. Летальная доза для человека 40 мг. Воздействует на центральную и вегетативную нервные системы, сужает кровеносные сосуды. При окислении триоксидом хрома CrO3 образуется никотиновая кислота (гл. 12.4.1, 12.4.8).
3) Кониин — чрезвычайно токсичный алкалоид.
Синтез кониина, осуществлённый Ладенбургом в 1886 году, был первым синтезом алкалоида:
Кониин — маслянистая жидкость, мало растворимая в воде; температура кипения 439 К.Это очень токсичное вещество, парализует окончания двигательных и чувствительных нервов, участвующих в иннервации кожи; при больших дозах смерть наступает вследствие прекращения дыхания.
4) Анабазин обнаружен в ежовнике безлистном, в небольших количествах содержится также в табачных листьях.
Анабазин — бесцветная маслянистая жидкость; температура кипения 549 К. Это чрезвычайно токсичный алкалоид. Его используют в качестве сильнодействующего инсектицида.
5) Лобелин обнаружен в растениях Lobelia inflata.
Обладает свойством возбуждать дыхательные центры и применяется в медицине для облегчения и усиления дыхания.
Тропановые алкалоиды
Тропан — бициклическое азотосодержащее соединение:
Однако сам тропан алкалоидом не является.
6) Атропин содержится в растениях семейства паслёновых — беладонне, дурмане, белене.
Атропин — бесцветное кристаллическое вещество; температура плавления 389 К. Действует на парасимпатическую нервную систему, вызывает расширение зрачка. Применяется в офтальмологии. Кроме того, служит противоядием при отравлении мухомором. Особенностью атропина является его способность уже в малых дозах подавлять деятельность желёз; так, он сокращает или совсем приостанавливает выделение слюны, пота, мочи, и это его свойство используют в медицине.
7) Кокаин — основной алкалоид растения Erythroxylon coca. В южноамериканских листьях его содержится до 1.3%.
Кокаин — бесцветное кристаллическое вещество; температура плавления 371 К. Стимулирует и возбуждает нервную систему, вызывает эйфорию, а затем торможение нервной системы. Вызывает сильную местную анестезию. Это одно из первых местноанестезирующих и наркотических средств. При частом применении может развиться болезненное пристрастие к нему. Большие дозы кокаина вызывают смерть вследствие паралича дыхательного центра.
Синтезирован в 1923 году Вильштеттером.
Алкалоиды индола и имидазола
8) Резерпин выделен из корней растений рода раувольфия.
Его строение установил и провёл полный синтез Р. Вудворд в 1956 году.
Резерпин — бесцветное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде; температура плавления 558 К.Применяется в медицине как гипотензивное средство (понижающее артериальное давление).
9) Стрихнин — одно из наиболее ядовитых веществ; его выделяют из семян многих видов чилибухи (Strychnos), особенно много — в рвотном орехе (Nux vomica).
В малых дозах применяется как тонизирующее средство.
10) Лизергиновая кислота входит в состав алкалоидов спорыньи.
Полный синтез провёл Р. Вудворд в 1954 году.
Лизергиновая кислота — бесцветное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде; температура плавления 511 К.
Амид лизергиновой кислоты — эргин — проявляет высокую физиологическую активность: сужает кровеносные сосуды, действует на гладкую мускулатуру матки, облегчает роды.
Диэтиламид лизергиновой кислоты — препарат ЛСД-25 — является сильным галлюциногенным средством.
11) Пилокарпин содержится в листьях растения Pilocarpus pennatifolius.
Физиологически очень активен, повышает деятельность желёз, увеличивает отделение пота и слюны и усиливает перистальтику кишечника. Являясь антагонистом атропина, он при введении в глаз вызывает сужение зрачка. Используется при лечении глазных заболеваний и, кроме того, в качестве потогонного средства.
Хининовые алкалоиды
12) Хинин — алкалоид коры хинных деревьев, принадлежащих к семействам Cinchona и Remijia.
Полный синтез проведён Р. Вудвордом и В. Дёрингом в 1944 году.
Хинин — бесцветный порошок, малорастворимый в воде; температура плавления 450 К. Является одним из первых противомалярийных средств.
13) Цинхонин — так же, как и хинин, это алкалоид коры хинных деревьев, принадлежащих к семействам Cinchona и Remijia.
Цинхонин — бесцветный порошок, трудно растворимый в воде; температура плавления 478 К. Наряду с хинином применялся в качестве «противолихорадочного» средства в составе хинной коры.
Изохинолиновые алкалоиды
14) Папаверин — алкалоид опия.
Папаверин — бесцветное кристаллическое вещество, практически нерастворим в воде; температура плавления 420 К. Применяется в качестве спазмолитического и сосудорасширяющего средства.
15) Морфин — так же, как и папаверин, является алкалоидом опия.
Полный синтез был осуществлён в 1951—1956 гг.
Морфин — бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в кислотах и щелочах; температура плавления 527 К. Является сильным обезболивающим средством, наркотик, вызывает эйфорию. Регулярное применение вызывает привыкание. Ослабляет и парализует действие центральной нервной системы.
16) Кодеинтакже является алкалоидом опия.
Растворим в кислотах, но нерастворим в щелочах. В виде солей его используют в медицине в качестве болеутоляющего и противокашлевого средства.
Пуриновые алкалоиды
17) Кофеин содержится в зёрнах кофе, листьях чая.
Кофеин — бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде; температура плавления 508 К. Это эффективное средство, возбуждающее центральную нервную систему и стимулирующее работу сердца.
18) Теофиллин — алкалоид чая.
Обладает сильными мочегонными свойствами (является диуретиком).
19) Теобромин — алкалоид какао.
Так же, как и теофиллин, обладает мочегонным действием.