Лекарственные растения Восточной Азии, содержащие изохинолиновые алкалоиды

Введение 

  Восточная Азия — это окраина Евразии, обращенная к Тихому океану. Она простирается от Дальнего Востока до Южного Китая. К Восточной Азии относятся также    Тайвань, Япония, КНР, Республика Корея и Монголия.

    При отсутствии структурно-геоморфологического единства природную целостность Восточной Азии определяют особенности ее климата и органического мира.

      Восточная Азия находится в умеренном и субтропическом поясах, а на юге заходит в тропический пояс, поэтому температурные условия в ее пределах по направлению с севера на юг изменяются, но основные особенности муссонного климата сохраняются на всем протяжении региона. Другая ее особенность — интенсивная циклоническая деятельность вдоль тропического и полярного фронтов, вызывающая ураганы катастрофической силы (тайфуны).

     Климат Восточной Азии не претерпевал существенных и резких изменений в течение кайнозоя, поэтому не изменялись и условия формирования органического мира. В связи с этим для флоры и фауны Восточной Азии характерны большая древность и видовое богатство, смешение умеренных и субтропических и даже тропических элементов на всем ее протяжении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Понятие алкалоидов

Название «Алкалоиды»  введено в 1819 году немецким аптекарем Карлом Мейсснером  от лат. alkali — «щёлочь» и греч. εἶδος — «похожий».

Открытие и изучение алкалоидов относится к началу XIX в. Первый алкалоид - морфин был открыт в 1804 году из опийного мака немецким аптекарем Фридрихом Сертюрнером.

Также большую роль в открытии алкалоидов сыграли французские  фармацевты Сеген, Пелетье, Кавенту.

В России основоположником химии алкалоидов является А. П. Орехов.

Алкалоиды -- это сложные азотсодержащие органические соединения природного происхождения (чаще всего растительного) основного характера, обладающие сильным физиологическим действием на организм. В больших дозах они являются ядами, а в малых количествах их часто применяют как ценные лекарственные вещества.

Алкалоиды характеризуются  сложным строением. Большинство их относится к соединениям с гетероциклическим атомом азота в кольце, реже азот находится в боковой цепи. Встречаются в виде солей с органическими кислотами -- щавелевой, яблочной, лимонной в растворенном состоянии в клеточном соке.

Наиболее богаты алкалоидами  высшие цветковые растения. Накапливаются алкалоиды во всех частях растений (мак опийный содержит алкалоиды во всех органах, кроме семян), но чаще преобладают только в одном органе (например, у кокаинового куста- в листьях). Большинство растений в своем составе содержат не один, а несколько алкалоидов (например, в маке их 26), причем они могут быть близкими по строению или относиться к разным химическим группам. Но чаще всего у одного растения количественно преобладает один или 2--3 алкалоида, а другие содержатся в меньших количествах.

Как правило, содержание алкалоидов измеряется в сотых и десятых  долях процента. При содержании 1—3 % растение считается богатым алкалоидами (высокоалкалоидоносным). Максимальное количество алкалоидов отмечено в корнях барбариса - 15 %.

Алкалоиды являются распространёнными  среди семейств Маковых, Пасленовых, Бобовых, Кутровых, Мареновых, Лютиковых, Логаниевых и др. В растениях алкалоиды находятся в виде солей органических и неорганических кислот в активно растущих тканях, эпидермальных и гиподермальных клетках, в обкладках сосудистых пучков и латексных ходах. Они растворены в клеточном соке, накапливаются в листьях, плодах, семенах, коре, подземных органах.

 

Факторы, влияющие на накопление алкалоидов

 

Теплая погода способствует повышению содержания в растениях  алкалоидов, холодная - тормозит, а при заморозках алкалоиды в растении не накапливаются. Содержание алкалоидов меняется даже в течение суток.

Пример: надрезы коробочек опийного мака в вечерние часы дают больший выход опия и содержание в нем алкалоидов выше. 

Важным фактором служат почвенные  условия. У культивируемых растений отмечается повышение содержания алкалоидов при внесении азотсодержащих удобрений. 

Имеет значение и внутривидовая (индивидуальная) изменчивость. Наблюдается значительная разница в содержании алкалоидов у растений одного вида, растущих в одинаковых условиях, зависящая от индивидуальных свойств растений.

Колебания в содержании алкалоидов выявляются также при сушке и  хранении сырья. При замедленной сушке нестойкие алкалоиды разлагаются. Содержание алкалоидов снижается также при хранении сырья в сырых помещениях.

Свойства алкалоидов и  их выделение

Большинство алкалоидов, молекулы которых  содержат атомы кислорода, представляют собой бесцветные кристаллы. Алкалоиды, молекулы которых не содержат атомов кислорода, чаще всего являются летучими бесцветными маслянистыми жидкостями. Большинство алкалоидов оптически активны, большинство левовращающие. Алкалоиды почти все горьки на вкус. Некоторые алкалоиды окрашены: берберин - жёлтый, сангвинарин - оранжевый.

Ввиду большого структурного разнообразия алкалоидов не существует единого метода выделения их из природного сырья. Большинство  методов основаны на использовании  того, что многие соли алкалоидов хорошо растворимы в воде, а основания  алкалоидов как правило, плохо растворимы в воде, но хорошо растворимы в спирте, эфире и хлороформе. При выделении алкалоидов из природного сырья сначала производится извлечение смеси алкалоидов, а затем выделение индивидуальных алкалоидов из смеси. Перед извлечением растительное сырьё тщательно измельчается.

При извлечении алкалоидов в виде оснований сырьё обрабатывается щелочными растворами для перевода солей алкалоидов в основания, после чего основания алкалоидов извлекаются органическими растворителями. Затем для очистки от примесей полученный раствор оснований алкалоидов обрабатывается слабым раствором кислоты, при этом алкалоиды образуют соли, нерастворимые в органических растворителях и переходящие в воду. При необходимости водный раствор солей алкалоидов снова подщелачивают и обрабатывают органическим растворителем. Процесс продолжается, пока не получен раствор смеси алкалоидов достаточной чистоты.

При извлечении алкалоидов в виде солей сырьё обрабатывается слабым раствором кислоты в воде, этаноле или метаноле. Полученный раствор подщелачивают для перевода солей алкалоидов в основания.

Для обнаружения алкалоидов в растительном сырье используют также общеалкалоидные (осадочные) реакции и хроматографию. Реакции проводят с 1 — 5%-ными кислотными вытяжками из сырья.

 Реакции осаждения основаны либо на образовании нерастворимых солей алкалоидов, либо на образовании нерастворимых двойных солей.

1.Образование нерастворимых простых  солей.

а) Реакция с танином. При добавлении к раствору соли алкалоида раствора танина выпадает осадок. При этой реакции  образуется нерастворимая соль алкалоида  и танина, имеющего кислотные свойства. Реакция имеет большое практическое значение: при отравлении алкалоидами  пострадавшему дают пить раствор  танина или просто крепкий чай, содержащий много дубильных веществ.

б) Реакция с пикриновой кислотой. Растворы солей алкалоидов дают с  пикриновой кислотой желтый осадок. В  данном случае сущность реакции точно  так же сводится к образованию  обычной соли алкалоида и пикриновой кислоты.

в) Реакции с фосфорновольфрамовой и фосфорномолибденовой кислотами приводят к выпадению в осадок нерастворимых солей алкалоидов и этих кислот.

2.Образование двойных (комплексных)  солей.

а) Реакция с хлоридом ртути (II) (сулемой) HgCl₂. Алкалоиды дают нерастворимые в воде соли HgCl₂.

б) Реакция с раствором йода в  растворе йодида калия. Указанный реактив  осаждает коричневый осадок двойной  соли алкалоидов.

в) Реакция с раствором йодида висмута в растворе йодида калия (BiI₃+KI)-реактив Драгендорфа протекает аналогично.

Реакции окрашивания

Окрашивание растворов, содержащих некоторые  алкалоиды, происходит при действии серной, азотной кислоты и других реактивов.

Многие реакции осаждения и  окрашивания алкалоидов обусловлены  наличием в них гетероциклов. Так как гетероциклы содержатся также в белках, то общеалкалоидные реакции неспецифичны.

Для количественного определения  алкалоидов используют инструментальные физико-химические, гравиметрические и объемные методы.

Классификация алкалоидов

В основу современной классификации  алкалоидов положена природа гетероциклов, входящих в их молекулы, с выделением в отдельную группу алкалоидов с алифатической структурой и с азотом в боковой цепи.

1.      Алкалоиды с алифатической структурой или с азотом в боковой цепи.

2.      Пирролизидиновые алкалоиды.

3.      Пиперидиновые и пиридиновые алкалоиды.

4.      Алкалоиды с конденсированными пирролидиновым и пиперидиновым циклами.

5.      Хинолиновые алкалоиды.

6.      Хиназолиновые алкалоиды.

7.      Изохинолиновые алкалоиды.

8.      Индольные алкалоиды.

9.      Алкалоиды группы имидазола.

10.    Пуриновые алкалоиды.

11.    Дитерпеновые алкалоиды.

12.    Стероидные алкалоиды (гликоалкалоиды).

13.    Алкалоиды неустановленного строения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производные изохинолина

       Изохинолин

 

 

 

Изохинолин — гетероциклическое органическое соединение состава C₉H₇N. Представляет собой бесцветные кристаллы со слабым запахом миндаля. Изохинолин плохо растворим в холодной воде, хорошо растворим в органических растворителях.

Важнейший метод получения  изохинолина и его производных — циклодегидратация β-фенилэтиламидов кислот C₆H₅CH₂CH₂NHCOR (реакция Бишлера — Напиральского) с последующим дегидрированием образующихся 3,4-дигидроизохинолинов.

 

Другие методы синтеза  изохинолина и его производных: метод Померанца — Фрича (конденсация ацетофенона с а-аминоацетацеталем); метод Пикте — Шпенглера.

Изохинолин служит исходным продуктом при синтезе сенсибилизирующих красителей (например, изохинолинового красного) и различных лекарственных средств. Изохинолиновое ядро входит в структуру ряда важных алкалоидов (папаверина, морфина, кодеина, курарина и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изохинолиновые алкалоиды

Это большая группа истинных алкалоидов, по численности занимающая 2-е место после индольных алкалоидов. Предшественниками их в растениях являются аминокислоты фенилаланин и тирозин. Они широко распространены в растительном мире. Включают более 1000 представителей, содержат от 10 до 42 атомов углерода. Особенно часто встречаются у представителей семейства маковых, лютиковых, барбарисовых, луносемянниковых, рутовых и др.

Систематическое исследование алкалоидов изохинолинового ряда началось в 1918 г. (Шпет). В зависимости от степени гидрирования основного гетероцикла, а также присоединения дополнительных колец к изохинолиновому скелету группа делится на ряд подгрупп.

В медицинской практике нашли применение представители следующих групп:

1. группа фенантренизохинолина (морфина) — сюда относятся алкалоиды морфин и кодеин, образующиеся в маке снотворном;
2. группа бензилизохинолина, куда входит алкалоид папаверин, также содержащийся в маке снотворном.

Папаверин используетя как снотворное и антиперистальное средство.

 

3. группа бензофенантридина — алкалоиды сангвинарин и хелеритрин, накапливающиеся в чистотеле большом;
4. группа апоморфина — алкалоид глауцин, выделенный из мачка желтого;
5. группа диизохинолина — алкалоид берберин, изолированный из барбариса обыкновенного, алкалоид гиндарин, полученный из стефании гладкой;
6. группа бис-бензилизохинолиновых алкалоидов, куда относятся алкалоиды кураре. Кураре представляет собой соединение нескольких различных алкалоидов. При введении под кожу терапевтических доз его наступает полное расслабление поперечнополосатой мускулатуры, в больших дозах вызывает смерть.

Также среди изохинолиновых алкалоидов обнаружены димерные и тримерные основания.

Многие изохинолиновые алкалоиды обладают противомикробной, спазмолитической,  гипотензивной, желчегонной, противовоспалительной активностью. Ряд димерных оснований подавляют рост злокачественных опухолей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекарственнные растения Восточной Азии, содержащие изохинолиновые алкалоиды

-Мак снотворный(опийный)

-Маклея мелкоплодная и маклея сердцевидная

-Стефания голая

-Василисник малый и василисник  вонючий

-Тиноспора сердцелистная

-Барбарис обыкновенный 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мак снотворный — Papaver somniferum

Коробочки мака- Capita Papaveris

(Рараvегасеае - Маковые)

       Различают опийные и масличные сорта мака.

Описание. Однолетнее мощное травянистое растение высотой до 1—1,5 м, богатое млечным соком. Стебель густоолиственный, сизовато-зеленый. Прикорневые листья до 30 см длиной, собраны в розетку, короткочерешковые, эллиптические, крупнопильчатые или надрезнолопастные с острозубчатым краем. Стеблевые листья стеблеобъемлющие, от 20 (внизу) до 10 см (вверху стебля) длиной, широкоэллиптические, острозубчатые; все листья сизые, голые или с редкими волосками по жилкам. Цветки (от 1 до 10) крупные, на длинных толстых цветоносах. Бутоны у опийных сортов крупные (3—4,5 см длиной), сизоватые, до цветения пониклые. Чашечка двулистная, опадающая до цветения. Венчик 4-лепестный; лепестки разной окраски (белые, фиолетовые, красные, розовые), длиной до 10 см; в основании лепестков имеются более темные пятна. Плод — коробочка диаметром до 5 см, округлых очертаний, наверху с остающимся звездчатым рыльцем, лучи которого соединены в диск кожистой (у опийных сортов) мембраной. Семена у опийных сортов белые или светло-желтые, у масличных голубые до серовато-черных оттенков.