В каких растениях есть алкалоиды. Алкалоиды: что это такое. Алкалоиды в нашей жизни

Почему растения используют в лечении и профилактике многих заболеваний? Конечно, потому что они содержат биологически активные вещества, которые и придают растениям лечебные эффекты. И эти вещества имеют разное химическое строение и поэтому лечебное действие у них разное.

Одно из наиболее используемого лекарственного сырья - это растения, содержащие сложные азотсодержащие вещества- алкалоиды .

Алкалоиды используются как в чистом виде, так и на их основе синтезируют лекарственные препараты (кортизон, гидрокортизон из стероидных алкалоидов травы паслёна дольчатого).

Классифицировать алкалоиды можно по нескольким принципам: по ботанической классификации (алкалоиды мака, паслёновых..), фармакологическому действию (наркотические, спазмолитические…), химическому строению (классификация Орехова, в основе которой лежит структура основного азотсодержащего гетероцикла).

Алкалоиды своё название получили от арабского слова алкали (щёлочь) и греческого слова эйдос (подобный).

В разных растениях содержание алкалоидов разное: от 2-3% (чаще всего) до 16%(хинное дерево). Наибольшее количество алкалоидов содержат растения семейства паслёновых и маковых.

В свободном состоянии алкалоиды практически не встречаются. В основном они содержатся в растениях в виде солей. Алкалоиды нерастворимы в воде, а при образовании соли они становятся хорошо растворимы в воде.

Алкалоиды горькие на вкус, в основном ядовиты, относятся к группе сильнодействующих лекарственных веществ.

Самый первый алкалоид был получен в чистом виде в начале 19 века из опийного мака. Он получил название морфин в честь греческого бога сна Морфея, так как это вещество обладает снотворным действием.

Атропин - этот алкалоид содержится в растениях семейства паслёновых - белена, дурман, красавка-белладонна. На организм действует многогранно - возбуждает ЦНС, оказывает блокирующее действие на М-холинорецепторы. Уменьшается деятельность слюнных, потовых, желудочных, бронхиальных желёз, поджелудочной железы. Снижается тонус гладкомышечных органов, расширяются зрачки, нарушается отток внутриглазной жидкости, что приводит к повышению внутриглазного давления. Учащается сердцебиение, так как атропин оказывает тормозящее влияние на блуждающий нерв.

Атропин к тому же обладает центральным холинолитическим действием, из-за чего у пациентов с болезнью Паркинсона уменьшается дрожание и мышечная скованность.

Кроме того, из-за стимулирующего действия на кору головного мозга применение атропина в больших дозах может привести к психомоторному возбуждению, судорогам, галлюцинациям. В терапевтических дозах атропин возбуждает дыхание, а если дозу превысить- то может быть паралич.

Атропин состоит из 2 оптических изомеров - левовращающего и правовращающего. Левовращающий изомер носит название гиосциамин и он в 2 раза активней, чем атропин.

Скополамин - алкалоид группы атропина. Содержится в паслёновых. Вызывает расширение зрачка, аккомодацию, сердцебиение, уменьшение секреции пищеварительных и потовых желёз.

Благодаря центральному холинолитическому действию обладает седативным, снотворным эффектом, угнетает двигательную активность. Поэтому используется в психиатрии как успокаивающее, неврологии - для лечения паркинсонизма, в хирургии совместно с анальгетиками для премедикации.

Пожалуй, самый известный алкалоид-кофеин . Он содержится в листьях чая (3 %), семенах кофе(1-2%), орехах кола (до 2,35 %).Хоть и содержание кофеина больше в чае, общепризнанным источником кофеина является кофе, так как в чае содержатся такие вещества, как дубильные, обладающие вяжущим действием. Дубильные вещества как бы связывают часть кофеина.

На сосуды кофеин действует по-разному - сосуды головного мозга он сужает, сосуды брюшной полости и конечностей расширяет.

Хинин - алкалоид, содержащийся в хинном дереве. Применяется как противомалярийное средство.

Стрихнин - очень сильный яд, который содержится в семенах чилибухи. В небольших дозах используется в качестве тонизирующего и возбуждающего ЦНС средства. В больших дозах может вызвать судороги.

Кокаин - содержится в листьях коки. Листья жевали ещё много столетий назад древние индейцы. И они заметили, что язык при этом немел. А это потому, что кокаин обладает местно-анестезирующим действием, блокируя болевые нервные окончания. Относится к наркотическим средствам.

Сальсолин - алкалоид, выделен из растения солянка Рихтера. Обладает успокаивающим действием на ЦНС, гипотензивным, спазмолитическим действием.

Резерпин - алкалоид, выделенный из индийской травы раувольфия змеиная. Обладает гипотензивным действием, нормализует содержание серотонина головного мозга. Применяется для лечения психозов, гипертонии.

Секуринин - алкалоид, выделенный из секуринеги ветвецветной. Обладает тонизирующим действием на ЦНС.

Берберин - наиболее распространённый алкалоид в растениях разных семейств: барбарисовых, макоцветных, рутовых, лютиковых, луносемянниковых. Обладает успокаивающим, кровоостанавливающим действием. Применяется при холециститах с дискинезиях желчных путей, при калькулёзном холецистите в холодное время.

Эхинопсин - выделен из мордовника обыкновенного. Обладает выраженным тонизирующим действием на больных с гипотонией, применяется при астенических состояниях.

Ниже я хочу подытожить применение алкалоидов в медицине более конкретно .

1. Алкалоиды, действующие на ЦНС.

• Седативного действия = транквилизаторы (снимают напряжение, тревогу, страх, улучшают сон). Это алкалоиды пассифлоры, стефании гладкой.
• Стимуляторы ЦНС: - психотропные стимуляторы (действуют на головной мозг), активируют психическую и физическую деятельность - каффетин, цитрамон, аскофен - эти препараты содержат кофеин.
• Аналептики рефлекторного действия (действуют на продолговатый мозг)- действуют на сосудодвигательный и дыхательный центры - анабазина гидрохлорид - таблетки и плёнки; средство для отвыкания от курения - табекс (содержит цитезин).
• Стимуляторы спинного мозга - стимулируют скелетные мышцы и мышцы сердца. Применяются при парезах, параличах, атонии желудка, при повышенной утомляемости, при пониженном АД, при отравлении снотворными и наркотиками. В токсических дозах - это судорожные яды. Это препараты семян чилибухи- стрихнина нитрат, сухой экстракт чилибухи и её настойка.
• Анальгетики: - наркотические анальгетики- морфина гидрохлорид. Морфин обладает сильным обезболивающим действием. И в медицине в основном используется только этот его эффект (например, для онкобольных, при тяжёлых травмах). Самый большой недостаток морфина - это развитие к нему пристрастия. А также он угнетает дыхательный центр.

• наркотические противокашлевые: кодеин (терпинкод)
• ненаркотические противокашлевые - гляуцина гидрохлорид.

1. Алкалоиды, действующие на периферические нейромедиаторные процессы.

• Действующие на периферические холинэргические процессы.

Ингибиторы холинэстеразы - стимулируют процессы возбуждения, повышают тонус гладкой мускулатуры. Используются при парезах, параличах, миопатии, миастении, ДЦП. Используются: галантомицина гидробромид из листьев унгернии, дезоксипеганина гидрохлорид из травы гармалы

Антихолинергические - уменьшают спазм, снижают тонус гладкой мускулатуры бронхов, органов дыхания, брюшной полости, снижают секрецию слюнных, потовых желёз - атропин, настойка и экстракт красавки, скополамина гидрохлорид, платифилина гидротартрат. Препараты могут вызвать сухость во рту, нарушения зрения.

Ганглиоблокаторы - повышают тонус и сокращение мускулатуры матки: пахикарпина гидройодид.

• Действующие на периферические адренергические процессы.

Адреномиметики - вызывают сужение сосудов, повышают артериальное давление, расширяют бронхи. Это эфедрина гидрохлорид. Он снимает отёк слизистой, снимает спазм сосудов, используется как антагонист наркотиков, так как возбуждает ЦНС.

Антиадреноэргические - используются для лечения периферического и мозгового кровообращения, для лечения гипертонии: дигидроэрготамин, дигидроэрготоксин, эргомитрин.

1. Алкалоиды, действующие в области чувствительных нервных окончаний.

1. Алкалоиды, действующие на сердечно- сосудистую систему.

• Антиаритмические - алкалоиды хины, аймалин из раувольфии.
• Алкалоиды, улучшающие мозговое кровообращение - алкалоиды барвинка малого (препарат винпоцетин).
• Спазмолитические - папаверин, теобромин, теофиллин.
• Гипотензивные - резерпин (входит в состав препарата адельфан), раунатин, препараты барвинка малого.
• Желчегонные - берберина бисульфат, настойка листьев барбариса, алкалоиды чистотела.

1. Стимулирующие мускулатуру матки- препараты спорыньи (эргомитрин, эрготамин).
2. Противомикробные алкалоиды - антипротозойные - хинин, против вшей - чемеричная вода, для лечения трихомонадов и противозачаточное - алкалоиды кубышки, при язвах, незаживающих ранах - сангвиритрин, сангвинерин.
3. Алкалоиды, используемые в онкологии - винбластин, винкрестин, розовин из листьев катарантуса розового, алкалоиды безвременника колхамин.
4. Алкалоиды, используемые в лечении алкоголизма- 5 % водный раствор из плауна - боронца.

C древнейших времен человек использовал алкалоиды как лекарства, яды и колдовские зелья, однако структура многих из этих соединений была определена относительно недавно. Термин «алкалоид» («похожий на щелочь») был предложен в 1819 фармацевтом В.Мейснером. Первое современное определение (1910), данное Э.Винтерштейном и Г.Триром, описывает алкалоид в широком смысле как азотсодержащее вещество основного характера растительного или животного происхождения; при этом истинный алкалоид должен удовлетворять четырем условиям: 1) атом азота должен быть частью гетероциклической системы; 2) соединение должно иметь сложную молекулярную структуру; 3) оно должно проявлять значительную фармакологическую активность и 4) иметь растительное происхождение.

К настоящему времени выделено свыше 10 000 алкалоидов разнообразных структурных типов, что превышает число известных соединений любого другого класса природных веществ. Неудивительно, что классическое определение Винтерштейна – Трира устарело: соединения, рассматриваемые большинством химиков и фармакологов как алкалоиды, не отвечают всем его требованиям. Например, колхицин и пиперин не имеют основного характера, в то же время колхицин и такие b -фенилэтиламины, как мескалин, не являются гетероциклами:

Сложность структуры – слишком расплывчатое понятие, чтобы входить в определение: то, что сложно для одних химиков, кажется простым для других. Фармакологическая активность – неудачный критерий, поскольку многие вещества проявляют ее, если присутствуют в достаточных дозах. Если включить ее в определение, придется оговорить уровень доз. Многие вещества со структурой классических алкалоидов получены из материалов нерастительного происхождения – тканей животных, грибов (в том числе плесневых), бактерий. Так что новое определение понятия «алкалоид», с одной стороны, должно охватывать возможно большее число соединений, относимых к алкалоидам большинством исследователей, а с другой – исключать такие классы природных азотсодержащих соединений, как алифатические амины, аминокислоты, аминосахара, белки и пептиды, нуклеиновые кислоты, нуклеотиды, птерины, порфирины и витамины. Следующее определение, предложенное У.Пельтье, отвечает этим условиям и поэтому получило широкое признание: алкалоид – это циклическое органическое соединение, содержащее азот в отрицательной степени окисления и имеющее ограниченное распространение среди живых организмов.

Требование наличия циклического фрагмента в структуре молекулы исключает из списка алкалоидов простые низкомолекулярные производные аммония, а также циклические полиамины, такие, как путресцин H 2 N(CH 2) 4 NH 2 , спермидин H 2 N(CH 2) 4 NH(CH 2) 3 NH 2 и спермин H 2 N(CH 2) 3 NH(CH 2) 4 NH(CH 2) 3 NH 2 . В то же время требование наличия азота в отрицательной степени окисления (с.о.) обусловливает включение в список алкалоидов аминов (с.о. –3), аминоксидов (–1), амидов (–3) и четвертичных аммониевых солей (–3), но исключает нитро- (+3) и нитрозо- (+1) соединения. При этом важно, чтобы соблюдалось условие ограниченной распространенности в живой природе, иначе почти все природные азотистые соединения пришлось бы причислить к алкалоидам. Определение алкалоидов, предложенное Пельтье, удобно в том отношении, что подтверждает отнесение к алкалоидам большинства тех соединений, которые, хотя традиционно считаются алкалоидами, должны были бы исключаться из их числа согласно классическому определению Винтерштейна – Трира. Это, например, колхицин, пиперин, b -фенилэтиламины, рицинин, генцианин, буфотоксин. Поскольку структурой соединения определяется его принадлежность к алкалоидам, антибиотики соответствующей структуры (например, циклосерин, глиотоксин, митомицин С, пенициллин, стрептомицин и стрептонигрин) тоже могут быть отнесены к алкалоидам:

Историческая справка

Начало химии алкалоидов обычно относят к 1803, когда Л.-Ш.Деронь выделил из опиума – высохшего на воздухе млечного сока снотворного (опийного) мака Papaver somniferum – смесь алкалоидов, которую он назвал наркотином. Затем в 1805 Ф.Сертюрнер сообщил о выделении морфина из опиума. Он приготовил несколько солей морфина и показал, что именно морфином обусловливается физиологическое действие опиума. Позднее (1810) Б.Гомес обработал спиртовый экстракт коры хинного дерева щелочью и получил кристаллический продукт, который назвал «цинхонино». П.Пельтье и Ж.Кавенту на фармацевтическом факультете Сорбонны (1820) выделили из «цинхонино» два алкалоида, названные хинином и цинхонином. Позднее исследователи получили более двух десятков оснований из экстрактов коры хинного дерева и растений рода ремиджия (Remijia ) сем. мареновых. Между 1820 и 1850 было выделено и описано большое число алкалоидов новых разнообразных типов. Среди них аконитин из растений рода аконит (Aconitum , борец) – одно из наиболее токсичных веществ растительного происхождения; атропин – оптически неактивная форма гиосциамина и мощное мидриатическое средство (даже 4 × 10 –6 г вызывают расширение зрачка); колхицин – алкалоид безвременника осеннего, применяемый при лечении подагры; кониин представляет особый исторический интерес, поскольку именно он стал орудием казни Сократа в 399 до н.э., когда великий философ был вынужден выпить чашу с настоем болиголова (Conium maculatum ); кодеин – близкий к морфину алкалоид, являющийся ценным обезболивающим и противокашлевым средством; пиперин – алкалоид черного перца (Piper nigrum ); берберин – алкалоид из корней барбариса обыкновенного (Berberis vulgaris ); стрихнин – очень ядовитый алкалоид, содержащийся в семенах чилибухи (Strychnos nux-vomica ) и используемый при некоторых сердечных болезнях и для истребления грызунов; эметин содержится в корне ипекакуаны (Cephaelis ipecacuanha , рвотный корень) – рвотное и противопротозойное средство, применяется для лечения амебной дизентерии; кокаин содержится в листьях тропических растений рода Erythroxylum , главным образом в коке (E. coca ), используется в медицине как местноанестезирующее средство:

Распространенность

Алкалоиды часто встречаются в виде солей растительных кислот. Одни из них присутствуют в растениях в соединениях с сахарами (например, соланин в картофеле Solanum tuberosum и томатах Lycopersicon esculentum ), другие – в форме амидов (например, пиперин из черного перца) или сложных эфиров (кокаин из листьев Erythroxylum coca ), а третьи сохраняются в твердом состоянии в омертвевших тканях, таких, как клетки коры. Алкалоиды обычно неравномерно распределены по разным частям растения. Обычно в алкалоидосодержащем растении встречается сразу несколько алкалоидов, иногда до 50.

Распространение алкалоидов обычно ограничено определенными семействами и родами растительного царства; редки случаи, когда все или б óльшая часть членов более крупных таксономических групп содержит алкалоиды. Хотя около 40% семейств растений включает хотя бы один алкалоидоносный вид, алкалоиды были обнаружены лишь в 9% из более чем 10000 родов. Среди покрытосеменных они в изобилии встречаются в некоторых двудольных, особенно в семействах Apocynaceae (квебрахо, кора перейры, кендырь); Compositae (крестовник, амброзия); Berberidaceae (европейский барбарис); Leguminosae (ракитник, утесник, люпин); Lauraceae (розовое дерево); Loganiaceae (американский жасмин, виды Strychnos ); Menispermaceae (луносемянник); Papaveraceae (мак, чистотел); Ranunculaceae (аконит, дельфиниум) ; Rubiaceae (хинная кора, ипекакуана); Rutaceae (цитрус, пилокарпус), Solanaceae (табак, томат, картофель, красавка, белена, дурман). Алкалоиды редко находят в тайнобрачных (споровых), голосеменных и однодольных растениях. Однако среди последних Amaryllidaceae (амарилис, нарцисс) и Liliaceae (безвременник, чемерица) являются важными алкалоидоносными семействами. Семейство маковых (Papaveraceae ) необычно в том отношении, что все его виды содержат алкалоиды. Большинство растительных семейств занимают промежуточную позицию, когда не все, но часть видов какого-либо рода или близкие роды содержат алкалоиды. Так, виды родов Aconitum и Delphinium в семействе лютиковых (Ranunculaceae ) содержат алкалоиды, тогда как б óльшая часть других родов того же семейства (Anemone , Ranunculus , Trollius ) алкалоидов не содержат. Обычно данный род или близкие роды содержат одни и те же или структурно родственные алкалоиды; например, семь различных родов семейства паслёновых (Solanaceae ) содержат гиосциамин. Простые алкалоиды часто встречаются в многочисленных и ботанически не родственных растениях, тогда как распространение более сложных алкалоидов (таких, как колхицин и хинин) обычно ограничено одним видом или родом растений, для которых содержание такого алкалоида служит отличительным признаком.

В качестве примеров соединений, которые широко известны как алкалоиды, – морфин (опийный мак, Papaver somniferum ) – первый алкалоид, выделенный в чистом виде (Сертюрнер, 1805); никотин (табак, Nicotiana tabacum ); стрихнин (Strychnos nux - vomica и S . ignatii ); хинин (хинная корка , Cinchona ); кониин (болиголов , Conium maculatum ) – первый синтезированный алкалоид (А.Ладенбург, 1886). Последние три алкалоида были выделены Пельтье и Кавенту в 1819, 1820 и 1826 соответственно. Пример современного алкалоида – резерпин (раувольфия змеиная, Rauvolfia serpentina ), применяемый в медицине как антигипертензивное средство и транквилизатор:

Номенклатура и классификация

Номенклатура алкалоидов не была систематизирована – как из-за сложности соединений, так и по историческим причинам. Все названия имеют суффикс -ин и произведены разными путями: от родовых названий растений (гидрастин от Hydrastis canadensis и атропин от Atropa belladonna ); от видовых названий растений (кокаин от Erythroxylon coca ); от названий лекарственного растения, из которого выделен алкалоид (эрготамин от английского ergot – спорынья); от выявленной физиологической активности (морфин от Морфея – древнегреческого бога сна); от личного имени (пельтьерин назван в честь химика Пьера Жозефа Пельтье; по названию этого алкалоида названа группа алкалоидов – группа пельтьерина). Пельтье выделил ряд алкалоидов – эметин (1817), колхицин (1819), стрихнин (1819), бруцин (1820), цинхонин (1820), хинин (1820), кофеин (1820), пиперин (1821), кониин (1826), тебаин (1835) и, между прочим, зеленый пигмент растений хлорофилл, которому он дал название.

Две обычно используемые системы классифицируют алкалоиды по родам растений, в которых они встречаются, или на основании сходства молекулярной структуры. Классы алкалоидов, члены которых объединены по источнику выделения, – это алкалоиды аконита, аспидоспермы, хинного дерева, спорыньи, эфедры, ибоги, ипекакуаны, люпина, опийного мака, раувольфии, крестовника, картофеля, стрихноса (рвотного ореха) и иохимбе. Химическая классификация основана на особенностях молекулярного азотно-углеродного скелета, общих для членов данной группы алкалоидов. Главные структурные классы включают пиридиновые (никотин), пиперидиновые (лобелин), тропановые (гиосциамин), хинолиновые (хинин), изохинолиновые (морфин), индольные (псилоцибин, активное начало мексиканских галлюциногенных грибов, резерпин и стрихнин), имидазольные (пилокарпин), стероидные (томатидин из томатов), дитерпеноидные (аконитин), пуриновые (кофеин из чая и кофе, теофиллин из чая и теобромин из чая и какао) алкалоиды:

Биогенез

Одна из наиболее захватывающих и увлекательных сторон химии алкалоидов – это их синтез в растениях. В течение последних десятилетий химики предложили много биогенетических схем синтеза различных алкалоидов. Большая часть этих схем основана на мысли, что алкалоиды образуются из относительно простых предшественников, например, фенилаланина, тирозина, триптофана, гистидина, ацетатных и терпеновых остатков, метионина и других аминокислот, таких, как антраниловая кислота, лизин и орнитин. Структуры большинства алкалоидов можно вывести теоретически из таких простых предшественников, используя немногие хорошо известные химические реакции. Несколько простых алкалоидов были синтезированы из производных аминокислот в физиологических условиях с применением таких биогенетических концепций. С помощью радиоактивных меток эти теории были подвергнуты экспериментальной проверке.

Биосинтетические исследования алкалоидов включают введение меченых предшественников в растения с последующим (после надлежащего периода роста) выделением алкалоидов. Полученные алкалоиды подвергают последовательным реакциям расщепления, чтобы определить положение меченых атомов. Этот метод продемонстрировал, что тебаин, кодеин и морфин последовательно образуются в растении из тирозина:

Сходные эксперименты продемонстрировали, что многие другие алкалоиды (никотин, гиосциамин, пеллотин, папаверин, колхицин, грамин) синтезируются из аминокислот. В настоящее время произошел качественный скачок в исследованиях биогенеза алкалоидов: в растительную систему биосинтеза успешно вводят не только аминокислоты, ацетаты и мевалонолактон, но и в некоторых случаях большие промежуточные соединения.

Функции алкалоидов

в растениях не вполне понятны. Возможно, алкалоиды – это побочные продукты обмена веществ (метаболизма) в растениях, или они служат резервом для синтеза белков, химической защитой от животных и насекомых, регуляторами физиологических процессов (роста, обмена веществ и размножения) или конечными продуктами детоксикации, обезвреживающей вещества, накопление которых могло бы повредить растению. Каждое из этих объяснений может быть справедливым в конкретных случаях, однако 85–90% растений вовсе не содержат алкалоидов.

Фармакологическая активность

алкалоидов изменяется в широких пределах в зависимости от структуры. Среди них имеются обезболивающие средства и наркотики (морфин, кодеин); мощные стимуляторы центральной нервной системы (стрихнин, бруцин), мидриатические (т.е. расширяющие зрачок) средства (атропин, гиосциамин) и миотические (т.е. суживающие зрачок) средства (физостигмин, пилокарпин). Некоторые алкалоиды обнаруживают адренергическую активность, возбуждают симпатическую нервную систему, стимулируют сердечную деятельность и повышают кровяное давление (эфедрин, эпинефрин). Другие – снижают кровяное давление (резерпин, протовератрин А). Благодаря своей физиологической активности многие алкалоиды, будучи сильными ядами, находят применение в медицине.

Важнейшие алкалоиды

Атропин

оптически неактивная форма гиосциамина, широко применяется в медицине как эффективный антидот при отравлениях антихолинэстеразными веществами, такими, как физостигмин и фосфорорганические инсектициды. Он эффективно снимает спазмы бронхов, расширяет зрачок и т.д. Токсические дозы вызывают нарушение зрения, подавление слюноотделения, расширение сосудов, гиперпирексию (повышение температуры), возбуждение и состояние делирия (помрачения сознания).

Винбластин и винкристин

Барвинок (Catharanthus roseus , ранее известный как Vinca rosea ) содержит множество сложных алкалоидов, среди которых мощные противораковые средства винбластин и винкристин. Поскольку концентрация активных алкалоидов в барвинке ничтожна, для их промышленного получения необходимы огромные количества растительного сырья. Так, для выделения 1 г винкристина нужно переработать 500 кг корней. Винбластин применяется для лечения различных форм рака и особенно эффективен при болезни Ходжкина (лимфогранулематоз) и хорионкарциноме. Винкристином лечат острую лейкемию, а в комбинации с другими препаратами – лимфогранулематоз.

Кодеин

самый распространенный опийный алкалоид. Его можно выделить из опиума (от 0,2 до 0,7%), приготовить метилированием морфина или восстановлением и деметилированием тебаина. Кодеин – наркотический анальгетик и противокашлевое средство. Он менее токсичен и в меньшей степени вызывает привыкание, чем морфин.

Колхицин

выделен из клубнелуковиц и семян различных видов Colchicum , обычно Colchicum autumnale (безвременник осенний). Это нейтральный алкалоид, используемый для лечения подагры и для получения клеток растений с удвоенным набором хромосом.

Кокаин

получают из листьев коки (Erythroxylum coca ) или синтезируют из экгонина, выделяемого из растительного сырья. Это мощный местный анестетик, он входит в микстуру Бромптона, которая используется для смягчения жестоких болей, сопровождающих последнюю стадию рака. Его стимулирующее действие на ЦНС уменьшает седативный эффект и ослабление дыхания от применения морфина или метадона, используемых в качестве наркотических анальгетиков в составе микстуры Бромптона. Привыкание к кокаину наступает очень быстро. Он включен в список веществ, подлежащих особо тщательному контролю.

КОКАИН, мощное психоактивное стимулирующее средство, получаемое из южноамериканского растения кока (Erythroxylon coca ). Листья этого кустарника, содержащие от 0,5 до 1% кокаина, люди использовали еще в древности. Жевание листьев коки помогало индейцам древней империи инков (территория современных Перу, Боливии, Эквадора и Колумбии) переносить высокогорный климат. Такой способ употребления кокаина не вызывал столь распространенной ныне наркотической зависимости: содержание кокаина в листьях все-таки невелико.

Кофеин

содержится в кофе, чае, какао, коле и мат é (парагвайский чай). В составе многих напитков его потребляют миллионы людей во всем мире. Кофеин обычно извлекают из чая, чайной пыли, чайных отходов или выделяют возгонкой при поджаривании кофе. Его также можно синтезировать из теобромина. Кофеин оказывает возбуждающее действие на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы, используется для стимуляции сердечной деятельности, дыхания и как противоядие при отравлении морфином и барбитуратами. Он входит в состав продуктов с торговыми названиями эмпирин, фиоринол, кафергот, виграин.

КОФЕИН, психоактивное стимулирующее средство с горьким вкусом, без запаха. Действие кофеина проявляется очень быстро, через несколько минут после употребления. Влияя на центральную нервную систему (головной и спинной мозг), кофеин усиливает дыхание, повышает частоту и силу сердечных сокращений, ускоряет обмен веществ, а тем самым создает ощущение бодрости, снимает усталость и сонливость. Кофеин также оказывает мочегонное действие и стимулирует сужение кровеносных сосудов, что определяет его способность облегчать головные боли, вызванные расширением кровеносных сосудов головы. Кроме того, он повышает мышечный тонус и улучшает координацию движений.

В больших дозах, например в количестве, содержащемся в четырех чашках кофе, выпитых в течение короткого времени, кофеин вызывает беспокойство, бессонницу, раздражительность и головные боли. У людей, регулярно потребляющих больше пяти чашек кофе в день, возникает привыкание к нему, и, переставая его пить, они могут испытывать симптомы отмены: раздражительность, головокружения, головные боли и слабость. Кофеин разрушается в организме и выводится в течение нескольких часов, поэтому его прямое действие непродолжительно. Вместе с тем, хотя это еще не вполне доказано, потребление кофеина в высоких дозах в течение долгого времени может вызывать ишемическую болезнь сердца, повышенное кровяное давление и некоторые врожденные дефекты у потомства.

Кофеин входит в состав многих широко распространенных напитков. В обычной чашке кофе содержится около 100 мг кофеина (в чашке декофеинизированного кофе – меньше 5 мг); в стакане чая или колы – около 50 мг; в чашке какао – около 10 мг.

Кофеин – алкалоид с формулой C 8 H 10 N 4 O 2 ; его химическое название – 1,3,7-триметилксантин. В промышленности его получают тремя способами: выделением из жареных кофейных зерен, в которых содержится 0,75 –1,5% кофеина; экстракцией из чайной пыли, т.е. перемолотых чайных листьев, содержащих 1,5 –3,5% кофеина; экстракцией из орехов колы, содержащих около 2% кофеина. Кроме того, он может быть получен химическим путем из мочевой кислоты или метилированием теобромина.

Кофеин усиливает действие аспирина и других анальгетиков и вместе с ними часто входит в состав лекарств, продающихся без рецепта.

Лобелин

содержится в лобелии (Lobelia inflata ) и обладает действием, сходным с действием никотина. По этой причине его вводят в состав таблеток, облегчающих отвыкание от курения. В малых дозах способен возбуждать дыхание, в связи с чем его применяют в случаях удушения, отравления газами, т.е. когда нужно стимулировать дыхание. Большие дозы, наоборот, парализуют дыхание.

Мескалин

содержится в лофофоре Уильямса (Lophophora williamsii , мексиканское название – пейот или мескаль) сем. кактусовых и является галлюциногеном. Пейот издавна использовался в обрядах мексиканских и американских индейцев. Поедание пейота вызывает расширение зрачка, сопровождаемое необычным и причудливым восприятием цвета. Мигающие огни и изменчивые образы характеризуют начальную стадию видений. Затем цвета блекнут, человек становится вялым и засыпает. Мескалин проявляет то же действие, что и необработанный растительный материал.

Морфин

является важнейшим опийным алкалоидом. Его экстрагируют из высушенного млечного сока, выступающего из надрезов на незрелой головке опийного мака (Papaver somniferum ). Морфин содержит фенольную и спиртовую гидроксильные группы. Он представляет собой наркотический анальгетик и применяется для обезболивания. Однако длительное его употребление приводит к привыканию и вызывает тошноту, рвоту, запоры.

Никотин

Этот жидкий алкалоид в чистом виде выделен в 1828 Поссельтом и Рейманом. Его основной источник – табак (Nicotiana tabacum ), годовое производство листьев которого превышает 5 млн. т. Никотин встречается также в разных видах плауна, хвоще полевом и некоторых других растениях. При курении б óльшая часть никотина разрушается или испаряется. Никотин – сильный яд. В малых количествах он стимулирует дыхание, но в больших – подавляет передачу импульса в симпатических и парасимпатических нервных узлах. Смерть наступает от прекращения дыхания. Никотин сильно влияет на сердечно-сосудистую систему, вызывая сужение периферических сосудов, тахикардию и подъем систолического и диастолического кровяного давления. Никотин (обычно в виде сульфата) используется как инсектицид в аэрозолях и порошках.

Пилокарпин

Этот имидазольный алкалоид получают из листьев различных видов африканского кустарника Pilocarpus . Его гидрохлорид и нитрат – холиномиметические (действие аналогично возбуждению холинорецепторов) и миотические (сужающие зрачок с одновременным понижением внутриглазного давления) средства. Главное же использование пилокарпина – для лечения глаукомы. Он применяется также для усиления деятельности потовых и слюнных желез, при водянке на почве нефрита, при некоторых отравлениях (ртутью или свинцом) и др. Пилокарпин также вводят перорально или подкожно, параллельно с введением ганглиоблокаторов, чтобы стимулировать слюноотделение.

Резерпин

Раувольфия – древнее лекарственное растение; сообщения о ее использовании датируются 1000 до н.э. В индуистской Аюрведе она рекомендуется для лечения дизентерии, змеиных укусов и как жаропонижающее. Гипотензивная (снижающая кровяное давление) активность корней Rauwolfia serpentina , обнаруженная в 1933, объясняется присутствием алкалоида резерпина. Резерпин проявляет также успокаивающее действие. Поэтому его иногда используют для снижения высокого кровяного давления и повышенной возбудимости при неврозах, истерии и стрессах. Побочные эффекты включают сонливость, брадикардию (уменьшение частоты сердечных сокращений), избыточное слюноотделение, тошноту, понос, усиленное отделение желудочного сока и депрессию.

Скополамин

является антихолинергическим агентом. Его часто используют для снятия спазмов кишечника при спастическом колите, гастроэнтерите и язве желудка, в качестве успокаивающего при психических возбуждениях. Благодаря антисекреторному действию скополамина его применяют для снижения мокротоотделения при анестезии (для преднаркоза и при операциях), для подавления секреции желудочного сока при лечении язвы желудка и для уменьшения выделений слизистой оболочки носа при простуде и аллергических заболеваниях:

В литературе часто можно встретить слово «алкалоид», но ни химическая, ни биохимическая классификация не дают ответа на вопрос - а что это за класс веществ такой? Изначально к ним относили биологически активные вещества, выделенные из растений. Но они относились к разным классам соединений. Долгое время алкалоидами признавали лишь те, что содержат в себе азот и дают щелочную реакцию, но к ним не принадлежали аминокислоты, аминоуглеводы и нуклеотиды. Словом, место алкалоидов в классификации до сих пор остается неопределенным, но вещества такие существуют и активно используются.

Алкалоидами считают органические соединения, содержащие в себе гетероциклические группы (кольца, где одно или несколько звеньев CH заменены на атомы азота), являющиеся производными аминокислот и дающие слабощелочную реакцию. Нельзя сказать, что это определение строгое: среди алкалоидов встречаются как вещества, которые гетероциклические группы не содержат, так и являющиеся нейтральными или слабокислыми.

Как и все органические вещества, алкалоиды состоят из углерода и водорода. Обязательным является присутствие азота, а опциональным - серы, фосфора, хлора, брома и гидроксогрупп.

Ряд специалистов не выделяет алкалоиды в отдельную группу, а относит их к аминам, что справедливо - принципиальных различий между ними нет. К отличиям можно было бы отнести растительное происхождение этих веществ, но с точки зрения химии подобные вещества вырабатывают и животные организмы, в том числе и человек. Получен также ряд синтетических соединений того же класса.

Группы веществ и их свойства

Чтобы как-то ориентироваться среди такого количества соединений, относимых к алкалоидам, химики попытались поделить их по принципу биосинтеза, то есть по тем метаболическим цепочкам, в результате которых эти вещества появляются. Таких групп пять:

Все эти соединения в чистом виде представляют собой либо белый кристаллический порошок (если в составе есть кислород), либо маслянистую бесцветную жидкость. Лишь некоторые из них имеют какой-то оттенок.

В воде растворяются плохо, а вот в органических растворителях - хорошо. Зато их соли, которые получаются при взаимодействии алкалоидов с кислотами, водорастворимы, за исключением некоторых.

Биологические функции и применение

Исторически жевание листьев коки было распространено среди индейцев, проживающих в Андах. Это помогало им скомпенсировать неудобства, связанные с нехваткой кислорода и низким атмосферным давлением. Также жевание имело ритуальное значение; в империи инков ряд религиозных обрядов сопровождался этой процедурой.

Помимо кокаина, в листьях содержатся также экгонин, гигрин и другие вещества тонизирующего действия. Самому кусту они нужны для отпугивания вредителей, поедающих листья.

Массово куст коки выращивают в Колумбии, перу и Боливии, причем в последней эта культура легальна, что вызывает недовольство США. Но учитывая тот факт, что основная масса потребителей проживает именно там, дело скорее не в борьбе с наркотиками, а в желании взять производство и прибыль от него под свой контроль, в чем заинтересованы как криминальные круги, так и ряд государственных деятелей с североамериканского континента.

Кокаин - сильный стимулятор, замещающий в организме дофамин. Эйфория, которая наступает при его употреблении, вызывает сильную психическую зависимость - при отмене препарата наступает депрессия. Превышение привычной дозы вызывает сужение сосудов и, как следствие - ишемию, повышение давления, расслоение стенок артерий. Нередки и летальные исходы.В настоящее время большая часть кокаина - полусинтетическая. В самой коке содержание кокаина невелико, и его синтезируют из содержащегося в ней же экгоина путем выделения экгоинового ядра и дальнейшей этерификации при помощи метанола и соляной кислоты. Несмотря на запрет производства, некоторые лаборатории на упаковки даже проставляют товарные знаки.

Хинин и лечение малярии

Он был выделен из коры хинного дерева, порошок из которого долго использовался как жаропонижающее средство и анальгетик. Потом он перестал быть актуальным, поскольку появились средства с куда меньшим побочным действием. Хинин вызывал нарушение дыхания, головокружение и был кардиотоксичным.Но в медицинской практике он применяется до сих пор, оставаясь основным средством для лечения малярии. Пока это единственное лекарство, к которому возбудитель этой инфекции - простейшее малярийный плазмодий - не приобрел устойчивости.

Опий, опиоиды и опиаты

Опием называют высушенный млечный сок из незрелых головок снотворного мака. Содержится он в той или иной степени во всех видах рода Мак, но именно в снотворном его содержание имеет товарное значение. Алкалоидов опия более двадцати, то есть млечный сок содержит большое количество активных веществ. Они получили название опиатов, и имеют большое фармакологическое значение. Среди них можно выделить четыре, имеющие наибольшее значение.

Употребление опия известно еще с глубокой древности. Его пили, курили, и началось это в Передней Азии, откуда попало в Южную Европу (где естественным образом рос опиумный мак). В Южную и Восточную Азию опий пришёл вместе с войсками Александра Македонского, но долгое время имел ограниченное хождение. Массово употреблять его стали в Китае с подачи англичан, что в итоге привело к гуманитарной катастрофе. Исправить положение смогли лишь пришедшие к власти коммунисты.

Морфин, основной алкалоид опия, замещает эндорфин, вырабатываемый мозгом человека для снижения чувствительности. Употребление этого алкалоида влечет за собой снижение сознания вплоть до его отключки, ощущение тепла и нежелание что-либо делать - и так хорошо.

Отмена препарата вызывает соответствующий синдром, длящийся до тех пор, пока мозг не начнет вырабатывать эндорфин. Спектр ощущений, наблюдаемых при синдроме отмены, называется ломкой.В настоящее время лекарственные и наркотические средства, получившие название опиоидов, производят как из морфина, так и искусственно. К числу полусинтетических опиоидов можно отнести следующие производные морфина:

• ацеторфин, местное обезболивающее;
• этилморфин, лекарство от кашля;
• геркинорин, анальгетик, не вызывающий привыкания;
• диацетилморфин, или героин - наркотическое средство.

В медицине применяют и полостью синтетические средства, которые растения не вырабатывают, но к классу алкалоидов их можно отнести:

• 3-метилфентанил - по своему действию в сотни раз сильнее морфина, из-за чего смертельно опасен;
• трамадол - анальгетик, выпускается под названием Трамал;
• тримеперидин, или промедол - анальгетик сходного с морфином действия, но не угнетающий деятельность гладкой мускулатуры органов.

Среди алкалоидов, применяемых в медицинской практике, стоит отметить также химиопрепараты винбластин и винкристин, лекарство от подагры колхицин, снижающий внутриглазное давление физостигмин, средство для снижения артериального давления резерпин и многие другие. Алкалоиды еще не раскрыли всех своих тайн, и их изучение продолжается.

Алкалоиды (в переводе с греч. - щелочеподобные) - органические азотсодержащие соединения основного характера, обладающие сильным физиологическим действием. Молекулы алкалоидов состоят из атомов С, H, O, N и иногда еще S.

Из всех природных ФАВ алкалоиды считаются одной из важнейших групп, используя которую современная медицина получает наибольшее количество ЛС. Из изученных ЛР выделено более 10 000 алкалоидов, но строение определено лишь у 3000. Другие еще ждут своих исследователей. Большая часть данных соединений характеризуется токсичностью, но это не отменяет их фармакологического значения: все дело в дозах и правилах их использования

Классификация

Почти все алкалоиды образуются из аминокислот, и лишь немногие - другим образом. Если алкалоиды образуются не из аминокислот, их называют псевдоалкалоидами.

Из существующих классификаций алкалоидов для фармакогнозии, по-видимому, наиболее приемлемая предложенная академиком А. П. Ореховым. В основе
ее лежит положение азота в молекуле и структура гетероцикла. Большинство алкалоидов - гетероциклические соединения (с N в цикле) - это истинные алкалоиды, или эуалкалоиды. Но небольшое число алкалоидов содержат N в боковой цепи или даже вовсе являются ациклическими соединениями. Это - протоалкалоиды.

Протоалкалоиды делят на три группы:

Алифатические: например, сферофизин из сферофизы солонцовой;

Моноциклические: эфедрин из эфедры хвощевой и капсаицин из перца однолетнего;

Бициклические колхициновые алкалоиды: колхицин и колхамин из клубнелуковиц безвременника великолепного.

Эуалкалоиды не выделяют в отдельную группу, разделяя на более мелкие:

С N в составе гетероциклов пирролидина и пирролизидина;

С N в составе отдельных циклов пиридина и пипередина;

С N в составе конденсированных циклов пиридина и пипередина - тропано- вые алкалоиды;

С N в составе циклов хинолизидина;

Производные циклов хинолина или изохинолина;

Производные индола;

Производные циклов пурина;

Стероидные: производные циклопентанпергидрофенантрена (относящиеся к псевдоалкалоидам);

Дитерпеновые алкалоиды;

Пиридин Пиперидин Пирролидин Пирролизидин

1N 5------------ N7

1. Кислородсодержащие алкалоиды - твердые кристаллические вещества, чаще бесцветные и реже окрашенные в желто-оранжевый цвет (берберин, хелеритрин, сангвинарин), без запаха, горького вкуса. Поэтому ЛР, содержащие алкалоиды, имеют горький вкус, но из-за токсичности алкалоидов вкус ЛРС определять не рекомендуется (!).

2. Алкалоиды, не содержащие кислорода, - маслянистые, летучие, неприятно пахнущие жидкости (никотин, кониин, пахикарпин, анабазин).

3. Алкалоиды имеют четкие температуры кипения и плавления.

4. Алкалоиды оптически активны: левовращающие изомеры, как правило, активнее правовращающих.

5. Некоторые алкалоиды флуоресцируют под УФ-лучами (берберин, хинин).

6. Жидкие алкалоиды перегоняются с водяным паром.

7. В растениях алкалоиды могут присутствовать в виде солей и в виде оснований. Растворимость алкалоидов-солей и алкалоидов-оснований различна. Первые хорошо растворимы в воде и спиртах (особенно в разбавленных и особенно при нагревании), но не растворимы в органических растворителях. Алкалоиды- основания хорошо растворимы в органических растворителях (хлороформе, эфире, дихлорэтане, спиртах и др.) и не растворимы в воде.

8. Благодаря основному характеру алкалоиды при взаимодействии с кислотами образуют соли. Данное свойство широко используется при выделении и очистке алкалоидов, их количественном определении, получении ЛС.

9. Общим химическим свойством всех алкалоидов, используемом для их обнаружения в сырье, является образование осадков: а) с солями тяжелых металлов; б) с комплексными йодидами; в) с комплексными кислотами.

10. Выделение из лекарственного растительного сырья

Алкалоиды экстрагируют из ЛРС либо в виде солей, либо в виде оснований.

При выделении алкалоидов в виде солей сырье обрабатывают водой, спиртом или водно-спиртовыми смесями, содержащими 1-2 % щавелевой, уксусной, винно-каменной и других органических кислот, так как их соли хорошо растворимы в спирте. После такой обработки все алкалоиды из ЛРС переходят в воднокислотную вытяжку в виде солей. Одновременно в спиртовую и особенно водную вытяжку уходит большая часть балластных веществ из ЛРС, извлекаемых этими растворителями.

Чтобы очистить алкалоиды от примесей, вытяжку алкалоидов-солей, имеющую кислые рН, подщелачивают, и образовавшиеся при этом алкалоиды-основания извлекают соответствующими органическими растворителями. Однако одной обработки раствора алкалоидов-солей раствором гидроксида натрия или калия и извлечения алкалоидов-оснований органическими кислотами для очистки недостаточно. Поэтому к органическому растворителю, в котором находятся алкалоиды-основания, добавляют 1-5 % раствор кислоты, доводя значения рН примерно до 3-4. При этом алкалоиды-основания вновь переходят в алкалоиды-соли (водно-кислый слой), а примеси остаются в органическом растворителе. Водно-кислый слой алкалоидов-солей отделяют и опять подщелачивают, после чего алкалоиды-основания извлекают органическим растворителем (тем же или другим; обычно берут хлороформ, который тяжелее воды, и/или эфир, который легче воды). Органический растворитель выпаривают, а остаток, содержащий сумму алкалоидов, подвергают разделению на фракции алкалоидов хроматографическим методом.

При выделении алкалоидов в виде оснований алкалоиды-соли, в которых они обычно содержатся в ЛРС, необходимо перевести в алкалоиды-основания. Для этого растительный материал обрабатывают раствором аммиака, гидрокарбоната натрия или гидроксида натрия (либо калия). При подборе щелочи учитывают свойства алкалоидов. Сильные щелочи (NaOH, KOH и др.) используют при выделении сильных алкалоидов-оснований и алкалоидов, находящихся в ЛРС в виде прочных соединений с дубильными веществами. Но сильные щелочи не применяют при выделении алкалоидов:

Имеющих в молекуле фенольные гидроксилы, так как при этом образуются феноляты, не растворимые в органических растворителях;

Имеющих сложную эфирную группировку (например, атропин), так как сильные щелочи вызывают гидролиз таких алкалоидов;

Из семян, содержащих жирные масла, так как растворы гидроксидов щелочных металлов вызывают гидролиз и омыление жиров. Мыла не способствуют образованию эмульсий, что затрудняет выделение алкалоидов.

В этих случаях для перевода алкалоидов-солей в алкалоиды-основания обычно используют раствор аммиака. Образующиеся алкалоиды-основания экстрагируют органическим растворителем, в который переходят сумма алкалоидов-оснований и некоторые сопутствующие вещества. Далее сумму алкалоидов-оснований в органическом растворителе обрабатывают 1-5 % кислотой (винной, уксусной, соляной, серной и др., т. е. берут те кислоты, которые дают с алкалоидами соли, хорошо растворимые в воде или спирте). Алкалоиды-соли переходят в водный слой, а основная масса сопутствующих веществ остается в органическом растворителе, который удаляют с помощью делительной воронки. К водному раствору алкалоидов-солей добавляют щелочь для перевода алкалоидов-солей в алкалоиды-основания: если содержание алкалоидов высокое, алкалоиды-основания выпадают в осадок, который просто можно собрать на фильтре. Если этого нет, то водное извлечение после подщелачивания обрабатывают несмешивающимся органическим растворителем, куда переходят алкалоиды-основания. Эту операцию повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто полное отделение алкалоидов от сопутствующих веществ. Далее органический растворитель отгоняют и получают сумму алкалоидов.

Разделение на фракции

Разделение алкалоидов проводят следующими способами:

Путем фракционной перегонки, используя различия в температурах кипения, начиная с более низкой, при наличии в смеси алкалоидов летучих алкалоидов-оснований;

На основании химических особенностей - подбирают реактивы, которые реагируют с одним алкалоидом и не реагируют с другим: алкалоиды с фенольным гидроксилом со щелочью образуют водорастворимые феноляты, другие же выделяют органическими растворителями;

По различной адсорбционной способности (хроматографической). Через колонку с адсорбентом пропускают раствор алкалоидов, потом эту колонку промывают органическим растворителем или смесью растворителей и получают фракции, в которых содержатся отдельные алкалоиды;

По различной растворимости алкалоидов-оснований в растворителях с возрастающей полярностью: в эфире, в который перейдут одни алкалоиды, затем в хлороформе, в который перейдут другие алкалоиды;

По различной силе основности алкалоидов. Если к водному раствору суммы алкалоидов-оснований прибавить щелочь в не достаточном количестве для приведения всех алкалоидов-солей в алкалоиды-основания, то первыми в реакцию вступят соли слабых оснований. При обработке такого раствора органическим растворителем образовавшиеся слабые основания перейдут в растворитель, а соли более сильных оснований останутся в водном слое, т. е. более слабые алкалоиды-основания перейдут в первые фракции растворителя, а более сильные - в последние.

Соответственно, если к раствору суммы алкалоидов-оснований в органическом растворителе прибавить недостаточное количество кислоты, то в реакцию вступят сильные алкалоиды-основания, а слабые останутся в свободном состоянии (в растворителе), т. е. дробными порциями кислоты можно получить ряд фракций, в которых алкалоиды распределяются по силе их основности: в первых фракциях окажутся более сильные алкалоиды-основания, в последующих - более слабые.

Качественное определение наличия алкалоидов в ЛРС

Для обнаружения алкалоидов в растительном сырье чаще всего проводят общие реакции (реакции осаждения алкалоидов) и хроматографию. Для выявления какой-либо определенной группы алкалоидов проводят специфические цветные реакции, люминесцентный хроматографический анализ и другие методы.

Общие (осадочные) цветные реакции на алкалоиды. Основаны на способности алкалоидов образовывать не растворимые в воде соединения с солями тяжелых металлов, с комплексными йодидами, комплексными кислотами и другими соединениями кислотного характера. Эти реакции позволяют установить наличие алкалоидов даже при незначительном их содержании.

Реакции проводят с неочищенным извлечением из ЛРС. Обязательным условием является кислая среда (в щелочной среде осадки не образуются или же образуются за счет разрушения реактивов). Алкалоиды из ЛРС извлекают 1-5 % раствором HCl или H2SO4. Реакции проводят с минимальным количеством реактивов (!): избыток их приводит к растворению осадка:

Реакция Драгендорфа: алкалоид + реактив (KBiI4) ^ кирпично-красный осадок комплексного йодида алкалоида;

Реакция Бушарда, Вагнера: алкалоид + реактив (KI3) ^ бурый осадок комплексного йодида алкалоида.

Для приготовления реактива Бушарда 1 г I2 растворяют в 50 мл 4 % KI; реактива Вагнера - 1,27 г I2 растворяют в 100 мл 2 % водного раствора KI; реактива Драгендорфа - BiI3 + KI ^ KBiI4.

Алкалоиды также образуют осадки с комплексными кислотами:

Фосфорно-молибденовой кислотой - желтоватые осадки;

Фосфорно-вольфрамовой кислотой - белые осадки;

Кремневольфрамовой кислотой - белые осадки;

Пикриновой кислотой - ярко-желтые осадки (пикраты);

Раствором дубильных веществ (таннина) - желтовато-белые аморфные осадки.

Однако надо помнить, что с этими реагентами осадки образуют не только алкалоиды, но и другие вещества основного характера, не являющиеся алкалоидами: холин, бетаин, аминокислоты и др.

Кроме того, алкалоиды, выделенные из ЛРС, обнаруживают на хроматограммах после проявления реактивом, дающим с алкалоидами окрашивание. В качестве проявителя, какправило, берут реактив Драгендорфа с добавлением аскорбиновой кислоты. При опрыскивании этим раствором хроматограмм алкалоиды на них проявляются в виде серо-бурых пятен. Проявляя хроматограммы спиртовыми растворами фосфорно-вольфрамовой (фосфорно-молибденовой) кислоты либо обрабатывая пары йода (I2), алкалоиды на хроматограммах дают бледные желтые или бурые пятна.

Количественное определение наличия алкалоидов

В лекарственном растительном сырье наличие алкалоидов определяется следующими методами:

Нейтрализации, или титриметрии (см. статью «Листья красавки» ГФ РБ, вып. 2, с. 313). Для этого проводят извлечения алкалоидов из ЛРС в виде оснований, используя систему «хлороформ (либо эфир) плюс аммиак». Затем в хлороформное извлечение со щелочным рН добавляют 50 мл 1 % HCl: алкалоиды-соли переходят в водно-кислую фракцию. Добавляя вновь хлороформ и раствор NH4OH (для сдвига рН к щелочным значениям), алкалоиды-соли становятся алкалоидами-основаниями и переходят в хлороформную фракцию. После этого хлороформ выпаривают. Получают остаток, содержащий сумму алкалоидов-оснований. К остатку добавляют 0,02 М HCl в избытке (около 15 мл) и таким образом получают раствор хлористо-водородных солей алкалоидов. После внесения в этот раствор капли раствора метилового красного (индикатора) его титруют 0,02 М NaOH. Нейтрализацию избытка 0,02 М HCl раствором 0,02 М NaOH фиксируют изменением цвета индикатора. Результаты вычисляют в пересчете на гиосциамин;

Гравиметрическим (взвешивается собранный и высушенный осадок алкалоидов);

Спектрофотометрии (его разновидностью можно считать метод флуори- метрии для определения изохиноновых алкалоидов, которые в УФ-лучах светятся желтым, оранжевым, зеленым или голубым светом - интенсивность этой флуоресценции можно измерить).

Распространение в растительном мире

Среди семейств алкалоиды распространены неравномерно. Наиболее широко они представлены у покрытосеменных, особенно богаты ими растения семейств Пасленовые (Solanaceae), Кутровые (Apocynaceae), Маковые (Papaveraceae), Бобовые (Fabaceae), Лютиковые (Ranunculaceae), Лилейные (Liliaceae), Астровые (Asteraceae), Рутовые (Rutaceae). В водорослях, грибах, мхах, папоротниках и голосеменных растениях алкалоиды встречаются достаточно редко.

В растениях чаще всего содержится не один, а несколько алкалоидов: например, у мака снотворного - 26, у катарантусарозового - 70. Но обычно в растениях преобладают 1-3 алкалоида, остальные в растительных тканях присутствуют в меньших количествах.

Содержание алкалоидов в ЛРС колеблется от сотых и десятых долей процен- тадо 1-3 %. Последняя величина считается значительной, так как алкалоиды обладают сильным физиологическим действием. Поэтому ЛР с содержанием алкалоидов более 3 % относят к высокоалкалоидным. Только у некоторых ЛР содержание их достигает 10 % и более, например в коре хинного дерева 15-20 % алкалоидов, в клубнях с корнями стефании гладкой - 7,5-9 %.

В близкородственных растениях, как правило, образуются и накапливаются алкалоиды аналогичного строения. Например, в листьях, траве и корнях красавки обыкновенной, листьях белены и дурмана - алкалоиды тропанового ряда, в спорынье - спектр алкалоидов индольного ряда.

Алкалоиды накапливаются в различных органах и частях растений: листьях (белена черная, дурман обыкновенный), траве (маклейя, термопсис), плодах (перец однолетний), семенах (дурман индейский), подземных органах (стефания гладкая).

Различные части растений могут аккуммулировать разные алкалоиды: например, в семенах термопсиса ланцетовидного преобладает цитизин, а в траве - термопсин. Иногда алкалоиды накапливаются в одном органе, а в других отсутствуют или содержатся в очень малых количествах. В частности, у чемерицы наибольшее количество алкалоидов присутствует в подземных органах.

В растениях алкалоиды находятся главным образом в виде солей и растворены в клеточном соке паренхимных клеток: чаще всего в виде солей органических кислот (щавелевой, винной, яблочной, лимонной) и реже - неорганических кислот (фосфорной, серной, например, у мака снотворного). Иногда алкалоиды связаны со специфическими кислотами, например хинной (хинного дерева), ме- коновой (мака снотворного).

Влияние разных факторов на содержание алкалоидов в растениях

На процесс накопления алкалоидов в растениях воздействуют следующие факторы:

Генетические (индивидуальные свойства растения). В ходе внутривидовой изменчивости образуются хеморасы - с высоким и низким содержанием алкалоидов в тканях, эти свойства наследуются;

Фаза вегетации. Максимальное накопление алкалоидов в надземных частях (листьях, траве) наблюдается одновременно с наиболее интенсивным развитием, появлением молодых растущих тканей (рост, бутонизация, цветение). После цветения содержание алкалоидов снижается. В подземных органах содержание алкалоидов увеличивается осенью - в период плодоношения и отмирания надземной части;

Возраст растения. В коре хинного дерева алкалоидов больше всего в растениях 6-12 лет. В молодых листьях чая около 3 % алкалоидов, в старых - до 1 %;

Геохимические: на образование алкалоидов позитивно влияют многие элементы: Cu способствует образованию аминокислот, являющихся главными предшественниками образования алкалоидов, Zn стимулирует образование индольных алкалоидов, Со и Мп способствуют увеличению содержания тропановых алкалоидов. У дурмана накопление алкалоидов выше на щелочных почвах, чем на кислых;

Экологические:

а) температура: теплая погода способствует увеличению содержания алкалоидов в растениях, а холодная тормозит этот процесс. Алкалоидсодержащие растения чаще встречаются на юге, в странах с тропическим и субтропическим климатом. Кроме того, у растений, произрастающих на юге, содержание алкалоидов выше, чем у аналогичных на севере;

б) свет (освещенность): более сильное освещение способствует увеличению содержания алкалоидов, однако прямой закономерности нет;

в) влажность: у большинства растений избыток влаги неблагоприятно действует на накопление алкалоидов (красавка, мак);

г) высота произрастания растения над уровнем моря: как правило, подъем над уровнем моря до определенной высоты положительно влияет на накопление алкалоидов, после чего их содержание уменьшается.

Роль в жизни растений

О роли алкалоидов в жизни растений существуют следующие предположения:

Алкалоиды - конечные продукты обмена белковых веществ;

Алкалоиды - исходные вещества при образовании белков;

Алкалоиды - защитные вещества растений;

Алкалоиды - участники обменных биохимических процессов в жизни клеток (принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, в трансметилировании).

Применение в медицине

Алкалоиды, обладающие различным физиологическим действием на организм человека и животных, нашли разнообразное терапевтическое применение. Широко в настоящее время используются более 80 алкалоидов растительного происхождения. Они применяются как в чистом виде, так и в составе галеновых и новогаленовых препаратов, также входят в состав комплексных ЛС. ПРП, содержащие алкалоиды, используются в медицине как средства:

Гипотензивные (Резерпин, Раунатин из раувольфии змеиной, Винкамин из барвинка малого, алкалоиды которого не только понижают кровяное давление, но и улучшают мозговое кровообращение);

Повышающие давление крови: Эфедрина гидрохлорид из эфедры;

Возбуждающие ЦНС: Стрихнина нитрат (из чилибухи), Секуринина нитрат (из секуринеги полукустарниковой), Цититон (из термопсиса ланцетного);

Седативные: Ново-пассит, жидкий экстракт из пассифлоры инкарнатной;

Обезболивающие: Морфина гидрохлорид (из мака), Атропина сульфат (из белладонны);

Отхаркивающие, противокашлевые: Глаувент, экстракт травы термопсиса;

Спазматические: Атропина сульфат, Платифиллина гидротартрат (из крестовника);

Антиастматические: Дэфедрин (из эфедры), Астматин и Астматол (из белены);

Желчегонные: Берберина бисульфат (из барбариса);

Противоопухолевые: Винбластин, Винкристин, Розевин (из катарантуса розового), омаиновая мазь, раствор колхамина (из безвременника великолепного);

Стимулирующие мускулатуру матки: Эрготамина гидротартат, Эргомет- рина малеат (из рожек спорыньи), Пахикарпина гидройодид (из софоры толстоплодной);

Антимикробные, асептические: Сангвиритрин (из травы маклейи);

Контрацептивные, антитрихомонадные: Лютенурин (из кубышки желтой);

Инсектицидные: Анабазина сульфат (из травы анабазиса).

Также ПРП используются как основа кортикостероидных препаратов (Сола- содин - из паслена дольчатого); как компоненты пищевой промышленности (чай, кофе, кола).

Заготовка, сушка и хранение

Сбор ЛРС, содержащего алкалоиды, проводят в период вегетации, когда в нем накапливается максимальное количество алкалоидов. Сырье, содержащее алкалоиды, ядовито, поэтому на всех этапах работы с ним требуется соблюдение техники безопасности, необходимо избегать попадания пыли на слизистые поверхности. Собранное ЛРС следует сушить отдельно от других видов сырья. ЛРС, содержащее алкалоиды, сушат в тени (избегая света, разрушающего алкалоиды) главным образом при температуре 40-60 °С. Хранят его в вентилируемых помещениях отдельно от другого ЛРС, большинство - по списку «Б» (как сильнодействующее сырье), а некоторые виды (семена чилибухи, клубни аконита, безвременника) - по списку «А» (как ядовитое сырье).

АЛКАЛОИДЫ (позднелатинский alcali - щелочь, от арабского al-quali и греческого eidos - вид) - группа азотсодержащих органических веществ природного (чаще растительного) происхождения, основного характера, обладающих выраженной физиологической активностью.

Первыми (1804) были открыты Алкалоиды опия, сначала в виде смеси кристаллических веществ. В 1806 году Сертюрнер (F. W. A. Sertiirner) выделил в чистом виде наиболее важный Алкалоид опия - морфий, или морфин, и установил его свойства. Вслед за этим последовало открытие других Алкалоидов: стрихнина и бруцина [Пеллетье и Каванту (P. J. Pelletier, J. В. Caventou), 1818], кофеина [Рунге (F. F. Runge), 1819], атропина (Мейн, 1831), аконитина [Гейгер и Гессе (P. L. Geiger, H. Hesse), 1833], теобромина (А. А. Воскресенский, 1842); к настоящему времени их известно уже более тысячи. Изучение строения Алкалоидов и осуществление их синтеза в лабораторных условиях стало возможным лишь после создания А. М. Бутлеровым теории химического строения органических соединений и трудов его ученика А. Н. Вишнеградского, который доказал, что многие Алкалоиды являются производными более простых веществ - пиридина (C 5 H 5 N), хинолина (C 9 H 7 N) и др.

Первым Алкалоидом, синтезированным в лаборатории [Ладенбург (A. Ladenburg), 1886] по методу Вишнеградского (восстановление пиридина и его гомологов металлическим натрием в присутствии спирта), был кониин (C 8 H 17 N). Позднее были синтезированы теофиллин (1895), кофеин (1897), теобромин (1898), кокаин (1902), атропин (1903) и другие.

В соответствии с классификацией все Алкалоиды по их химической структуре, предложенной советским химиком А. П. Ореховым (1881 - 1939), делят на 13 групп: 1) производные пирролидина; 2) метилпирролизидина; 3) пиридина; 4) хинолина; 5) акридина; 6) изохинолина; 7) индола; 8) имидазола; 9) хиназолина; 10) пурина; 11) стероидные А.; 12) ациклические Алкалоиды; 13) Алкалоиды неустановленного строения. Каждая из групп в свою очередь делится на подгруппы.

Источниками Алкалоидов являются растения. Представители одних семейств растений богаты Алкалоидами, например семейства маковых (Papaveraceae), семейства лютиковых (Ranunculaceae), семейства бобовых (Leguminosae), а у других, например, семейства розовых (Rosaceae), Алкалоиды еще не найдены.

Как правило, в растениях содержится смесь нескольких Алкалоидов, иногда до 15-20, часто близких по своему строению (мак снотворный, кора хинного дерева), однако у некоторых растений находят всего один Алкалоид (например, рицинин в клещевине).

Алкалоиды редко находятся в свободном состоянии (папаверин, наркотин); в большинстве случаев они бывают в виде солей органических и неорганических кислот. Иногда эти кислоты специфичны для данного растения: аконитовая - для аконитов, хинная - для коры хинного дерева, меконовая - для Алкалоидов опия и так далее.

Локализуются Алкалоиды преимущественно в определенных частях (органах) растений, например у хинного дерева главным образом, в коре, у аконитов - в клубнях, у кокаинового куста - в листьях. Количественное содержание алкалоидов в различных органах растения, как правило, неодинаково. Так, у ежовника безлистного (Anabasis aphylla L.) в зеленых листьях содержится около 2,5% А. и 0,3% в корнях. Алкалоиды в различных органах растения могут различаться и по составу.

Наблюдается зависимость между содержанием алкалоидов в растении и условиями его произрастания (стадия вегетативного развития растения, почвенные условия и тому подобное), например, содержание эфедрина в эфедре на протяжении одного года может колебаться в пределах 0,3-2,5%.

О роли Алкалоидов в жизнедеятельности алкалоидоносных растений нет единого мнения. Предполагают, что алкалоиды представляют собой промежуточный материал при синтезе белков и резерв азота или что алкалоиды являются защитными веществами, направленными против вредителей данного растения, или же что алкалоиды - это конечные продукты регрессивного обмена веществ, в виде которых растительный организм освобождается от избыточного азота. Наконец, алкалоиды рассматриваются как растительные гормоны.

Все эти гипотезы при проверке оказываются несостоятельными, так как чересчур однозначно объясняют роль алкалоидов в жизни растений. Имеются данные, указывающие на активную роль Алкалоидов в биохимических процессах, протекающих в растениях. Высказано мнение, что алкалоиды являются активными участниками обменных процессов, где выполняют роль веществ, обезвреживающих ядовитые продукты обмена. Некоторые алкалоиды, например, никотин или конволамин, участвуют в процессах метилирования (см.); другие, например, платифиллин, принимают участие в окислительно-восстановительных процессах и так далее.

Сходство строения некоторых алкалоидов с коферментами (см.) и витаминами (см.) также является подтверждением активного участия алкалоидов в жизнедеятельности растительной клетки.

Для практических нужд медицинской и фармацевтической промышленности алкалоиды выделяют из исходного сырья путем их экстракции, последующей очистки и разделения на отдельные компоненты, так как экстрагируется, как правило, смесь многих алкалоидов, загрязненных сопутствующими веществами (белки, смолы, дубильные вещества, пигменты и тому подобное). В основу разделения алкалоидов могут быть положены или физические свойства (температура кипения, растворимость, адсорбционная способность отдельных алкалоидов), или их химические особенности.

Большинство Алкалоидов, используемых в медицинской практике, является ядовитыми или сильнодействующими веществами. Отдельные алкалоиды обладают избирательным действием на те или иные органы или ткани. Так, стрихнин и кофеин возбуждают центральную нервную систему; морфин и скополамин - успокаивают; кокаин - уменьшает чувствительность периферических нервов и так далее (более подробно о действии отдельных алкалоидов - см. статьи, посвященные соответствующим алкалоидам).

В одних случаях алкалоиды являются специфическим средством, воздействующим на источник, являющийся причиной болезни (хинин при малярии), в других - только устраняют отдельные симптомы (морфин, опий - снотворные и болеутоляющие, кофеин - возбуждающее). Алкалоиды применяются в медицинской практике в чистом виде (кодеин), чаще в виде солей алкалоиды (хлористоводородный хинин) или в виде производных от других алкалоидов (апоморфин, эйхинин), а также в виде того растительного сырья, в котором алкалоиды содержатся (кора хинного дерева, соки растений и так далее). Некоторые алкалоиды (табака, ежовника безлистного) применяют, кроме их использования в качестве источников лекарственных веществ, еще и в сельском хозяйстве как инсектициды (см.), а также в ветеринарии.

Фармацевтическая промышленность выпускает Алкалоиды главным образом, в виде солей. В связи с тем, что большинство алкалоидов являются ядовитыми или сильнодействующими веществами (высшая разовая доза, например, стрихнина нитрата 0,002 г, морфина гидрохлорида - 0,02 г, атропина сульфата - 0,001 г и так далее), в соответствии с требованиями Государственной фармакопеи СССР алкалоиды хранятся в аптеках особо - в отдельном шкафу под замком [см. А (список ядовитых лекарственных средств) ] или отдельно от прочих лекарственных веществ [см. Б (список сильнодействующих лекарственных средств) ].

Как вещества, обладающие сильными физиологическими свойствами, алкалоиды способны при определенных условиях привести к отравлению (см.), а потому представляют судебно-медицинский и судебно-химический интерес.

Алкалоиды в судебно-медицинском отношении

Отравления Алкалоидами в судебно-медицинской практике встречаются относительно часто.

Клиническая картина при этом зависит от групповой принадлежности того или иного алкалоиды (см. Кокаин , Морфин , Опий , Стрихнин и так далее).

Ориентировочные сведения могут быть получены из медицинских документов и материалов следствия. Секционная картина не типична и характеризуется общими признаками быстро наступившей смерти. Доказательство факта отравления алкалоидами проводится на основе лабораторных методов анализа (прежде всего химико-токсикологических). Выделение алкалоидов из биологических жидкостей или органов трупа проводится экстракцией этих веществ подкисленным спиртом или подкисленной до рН 2-3 водой с последующим переводом солей алкалоидов в основания и извлечением их органическим растворителем.

Для очистки алкалоидов от сопутствующих веществ широко используются методы хроматографии на бумаге или в тонком слое (см. Хроматография).

Для качественного обнаружения алкалоидов используют реакции осаждения с реактивами, дающими с алкалоидами простые или комплексные малорастворимые соли.

Реакции с общеалкалоидными осадительными реактивами, несмотря на их чувствительность, неспецифичны. Но по отсутствию осадка (или мути) делается заключение об отсутствии алкалоидов. При положительном результате обязательным является проведение специфических реакций на отдельные алкалоиды.

Доказательственное значение придается микрокристаллическим реакциям и микрокристаллоскопическим реакциям в сочетании с их специфическими оптическими свойствами.

В отдельных случаях большую помощь оказывают фармакологические испытания на животных.

Для качественного и количественного определения Алкалоидов широко применяются в химико-токсикологическом анализе спектрофотометрические методы (см. Спектрофотометрия) в сочетании с хроматографией.

Библиография: Генри Т. А. Химия растительных алкалоидов, пер. с англ., М., 1956; Орехов А. П. Химия алкалоидон растений СССР, М., 1965, библиогр.; Преображенский Н. А. и Генкин Э. И. Химия органических лекарственных веществ, М. - Л., 1953; Фармакология алкалоидов и сердечных гликозидов, под ред. М. Б. Султанова, Ташкент, 1971; Biosynthese der Alkaloide, hrsg. v. К. Mothesu. H. S. Schiitte, В., 1969, Bibliogr.

А. в судебно-медицинском отношении - Позднякова В. Т. Микрокристал-лоскопический анализ фармацевтических препаратов и ядов, М., 1968; Швайкова М. Д. Судебная химия, М., 1965; Isolation and identification of drugs, ed. by E. G. C. Clarke, L., 1969.

М. Д. Швайкова.