|
Реферат: Алкалоиды (Химия)
План реферата
Алкалоиды (общие сведения)
1. Пиридиновая группа
а) Никотин
б) Анабазин
2. Хинолиновая группа
а) Хинин
б) Стрихнин
3. Изохинолиновая группа
а) Папаверин
б) Кураре
4. Фенантреновая группа
а) Морфин
б) Кодеин
5. Тропиновая группа
а) Атропин
б) Кокаин
6. Пуриновая группа
а) Кофеин
Воздействие на человека
1. Алкалоиды группы опиума
2. Кокаин
3. Никотин
4. Кофеин
Алкалоиды
Понятие алкалоиды не является строгим. Принято алкалоидами называть
азотсодержащие органические соединения гетероциклического строения,
обладающие ярко выраженным физиологическим действием на организм человека и
животных. Большинство алкалоидов обладает сложным строением.
Лечебные и ядовитые свойства экстрактов многих растений были известны
еще в глубокой древности. Строение первого алкалоида – кониина – было
установлено в 1886г., и после этого развитие химии алкалоидов пошло вперед
гигантскими шагами.
Алкалоиды являются продуктами обмена веществ в растениях. Наиболее
богаты алкалоидами двудольные растения, а среди них семейства маковых,
сложноцветных, лютиковых, пасленовых и мареновых.
Так как обычно в одной группе растений содержатся алкалоиды, близкие по
структуре, то классификация алкалоидов проводится, как правило, по группе
растений, в которых они имеются. Например, алкалоиды болиголова, алкалоиды
арековой пальмы, алкалоиды пасленовых, алкалоиды кока, алкалоиды опия и
т.д. В настоящее время выделено и охарактеризовано уже более 2000
алкалоидов из них только 50 содержится в животных [1].
В ходе эволюции высшие растения выработали так называемую
метаболическую экскрецию, делающую возможным накопление вторичных
соединений в продуцирующем их организме, но вне метаболистически активных
центров – обычно в вакуолях и клеточной стенке. Алкалоиды обнаруженные у
животных, не всегда синтезируются самим организмом; иногда их происхождение
связано с характером пищи. Так бобры накапливают алкалоид касторамин,
который очень близок к алкалоиду дезоксинуфаридину, содержащемуся в
корневищах кубышки желтой, используемой ими в пищу.
В большинстве случаев алкалоиды находятся в растении в виде солей
органических и неорганических кислот. Локализуются преимущественно в
определенных частях (органах) растений, например у хинного дерева – главным
образом в коре, у аконита – в клубнях, у кокаинового куста в листьях.
Содержание алкалоидов в тканях обычно составляет десятые – сотые доли
процента и редко доходит до 10-15% (кора хинного дерева).
Долгое время биологические функции алкалоидов в растительном организме
были неясны. Чаще их считали конечными продуктами обмена веществ, или иными
экстрактами. Однако было доказано, что алкалоиды активно вовлекаются в
обменные процессы. Возможно, алкалоиды также защищают растения от поидания
животными, т.е. являются антифедантами[3].
Кроме того, алкалоиды классифицируются по основаниям. Всего выделяют 6
групп алкалоидов: пиридиновая (никотин), хинолиновая (хинин, стрихнин),
изохиниловая (папаверин, кураре), фенантреновая (морфин, кодеин),
тропиновая (атропин) и пуриновая (кофеин) [4].
Немногие алкалоиды жидкости и являются летучими соединениями, большинство
же удалось выделить в кристаллическом виде; последние содержат кислород, в
первых его не имеется.
Большинство алкалоидов оптически деятельно, и притом вращает влево.
Алкалоиды почти все горьки на вкус; в небольшом количестве многие из них
производят возбуждающее действие на нервную систему, в больших же дозах они
часто являются весьма ядовитыми. Из-за этого возбуждающего действия
растения, содержащие алкалоиды, издавна употреблялись людьми то для
приготовления напитков (чай, кофе—ради кофеина, какао-ради теобромина), то
для курения (табак, опиум), то для жевания (листья коки). Злоупотребление
некоторыми алкалоидами, особенно вспрыскиваниями морфия или нюханьем
кокаина, ведет к очень тяжелым последствиям. Кроме того, отдельные
алкалоиды обладают специфическим физиологическим действием, чем часто
пользуются в медицине.
Все это издавна возбуждало большой интерес к изучению алкалоидов.
Выяснилось, что все они представляют амины, вторичные или третичные, но не
первичные, а иногда—аммониевые основания. В связи с этим алкалоиды
проявляют основные свойства, т.е. реагируют с кислотами и дают двойные
соли с хлорной платиной.[2]
Пиридиновая группа
Никотин
Никотин, алкалоид, содержащийся в табаке (до 8%), а также в растениях
некоторых других родов; производные пиридина. При курении табака никотин
возгоняется, проникает в дыхательные пути и, всасываясь, действуют на
ганглии вегетативной нервной системы и на т. н. холинреактивные структуры
центральной и периферической нервной системой. В малых дозах никотин
действует возбуждающе на нервную систему, в больших вызывает ее паралич.
Никотин это один из самых ядовитых алкалоидов: несколько капель (100-200
мг, т.е. количество, содержащееся в 200 г табака) при в ведении в человека
вызывают смерть[3], а ПДК никотина в воздухе составляет 0,5 мг/м3 [5].
[pic]
Никотин используется в сельском хозяйстве как инсектицид.
Анабазин
[pic]
Анабазин основной алкалоид ежовника безлистного, произрастающего в
Средней Азии. Как и никотин, сильно токсичен, но тоже применяется в
качестве контактного инсектицида.[1]
Хинолиновая группа
Хинин
Хинин представляет белые кристаллы, в безводном состоянии плавящиеся
при 175°, а из воды выделяющиеся с 3 молекулами кристаллизационной воды.
Соли его очень горьки на вкус и обладают в растворе прекрасной синей
флуоресценцией. Хинин- важнейшее средство против малярии и вообще
жаропонижающее; применяется обыкновенно в виде средней сернокислой или
хлористоводородной (с одной молекулой НСL) соли.
Хинин в больших дозах ядовит. [2]
[pic]
Стрихнин
Стрихнин очень ядовит даже в малых дозах вызывает сильные судороги. В
терапевтических дозах применяется при хранических катарах желудка, как
возбуждающее средство для сердечной деятельности и центральной нервной
системы [4]
[pic]
Изохинолиновая группа
Папаверин
Папаверин- алкалоид содержащийся в опиуме. Употребляется как снотворное
и антиперистальное средство.[4]
[pic]
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.[4]
Фенантреновая группа
Морфин.
[pic]
Морфин, алкалоид опийного мака. Обладает сильным болеутоляющим,
выраженным снотворным и эйфорическим действием. Тормозит условные рефлексы
и усиливает действие наркотических снотворных и местноанастизирующих
средств. Возбуждает рвотный центр и понижает возбудимость дыхательного и
кашлевого центров, тормозит двигательную и секреторную активность желудочно-
кишечного тракта. Понижает основной обмен. Гидрохлорид морфина используют в
медицине как обезболивающее средство. Длительное применение приводит к
наркомании (морфинизму).[3]
Кодеин применяется против кашля и болей[4]
[pic]
Тропиновая группа
Атропин
[pic]
Алкалоид беладонны, дурмана и белены. Несмотря на исключительно высокую
токсичность, широко применяется в медицине, в частности в глазной практике,
так как обладает способностью расширять зрачок.[1].
Кокаин
Один из основных алкалоидов коки – кокаин был первым из открытых
местнообезбаливающих и наркотических средств. Противопоказания при его
применении в медицине обуславливаются его способностью вызывать наркоманию
из-за привыкания организма.[1]
Кокаин вращающий влево и в виде хлористоводородной соли часто
применяемому в медицине для местной анестезии.
Кроме левовращающего кокаина, в листьях коки содержится и немного
правовращающего, но этот последний не является антиподом первого и дает
иной эфект; так называемый, псевдококаин или d-кокаин,. Дело в том, что уже
тропин может существовать в 2 формах, которые считаются цис-транс-
изомерами:
метил (при азоте) и гидроксил могут находиться либо по одну и ту же сторону
от плоскости кольца, либо по разные стороны. Тропин отвечает менее стойкой
форме и легко переходит в ?-тропин. Бензойный эфир последнего, тропакокаин,
также найден был в листьях коки. При восстановлении эфира
тропинонкарбоновой кислоты (XII).
Интересно отметить, что этот d-кокаин действует лучше обыкновенного:
анестезирующее действие сильнее, а ядовитость меньше. Таким образом, эти
два свойства, хотя и оба зависят от конфигурации, но меняются различно. Это
открывает надежду найти еще менее ядовитый и в то же время более
действительный препарат.[2]
[pic]
Пуриновая группа
Кофеин
Кофеин - соединение из группы метилксантинов. Это алкалоид,
содержащийся в листьях чая, в семенах кофе, в семенах какао, в семенах кола
и в других растениях. У кофеина сочетаются психостимулирующие и
аналептические свойства. Особенно выражено у него прямое возбуждающее
влияние на кору головного мозга. Кофеин стимулирует психическую
деятельность, повышает умственную и физическую работоспособность,
двигательную активность, укорачивает время реакции. После его приема
появляется бодрость, временно устраняются или уменьшаются утомление,
сонливость[7]/
Воздействие на человека
Алкалоиды группы опиума.
За последние годы увеличилось число лиц, употребляющих алкалоиды опия,
чаще стали возникать острые состояния на фоне их приема, в том числе и
острые отравления наркотиками, возрос уровень комбинации наркотических
средств, стали потребляться новые химически активные вещества в кустарной
обработке, чаще регистрируются брутальные расстройства гомеостаза в
результате длительной интоксикации. Все это показывает необходимость
детального анализа этих состояний.
Всасывание алкалоидов группы опия через желудочно-кншечный тракт
происходит быстро, при курении, при парентеральном введении действие
наступает незамедлительно. После обезвреживания в печени выведение из
организма происходит через почки, частично через кишечник. Определенные
концентрации в биосредах организма могут быть обнаружены в течении 8 - 12
часов. В комбинации с алкалоидами применяют димедрол, этанол, производные
бензодназепинового ряда.[3]
Кокаин
Кокаин начинает работать практически мгновенно – сразу, после того как
порошок попадает на слизистую носа, наступает "приход" - вспышка кайфа.
Резко повышается двигательная активность, мозг "быстрее" соображает,
наблюдается общий подъем душевных и физических сил. Оно и понятно: кокаин
психостимулятор. Однако эффект ощущается недолго - 10, от силы 15 минут, и
затем наступает депрессия, которая длится около 30-40 минут. Доза зависит
от длительности потребления. Стартовая доза - две "дорожки"
Зависимость и другие опасности:
длительное употребление кокаина вызывает паранойю, глухоту, бред, нарушение
пищеварения и неконтролируемые конвульсии. Кроме того, весьма вероятность
проблемы со слизистой носа или отвердение вен (зависит от способа приема);
нарушение фаз сна (человек перестает высыпаться)[6].
Никотин
Как ни прискорбно, мы и здесь «впереди планеты всей». Семилетний пацаненок
с «бычком» в зубах уже не вызывает былого возмущения даже среди степенных
представителей старшего поколения.
По официальным данным, на сегодня в России курят 60% мужчин и 30% женщин.
Среди мужского населения в возрасте от 30 до 40 лет табачной зависимости
подвержены 70%. Но это «цветочки». А вот и «ягодки»: регулярно курят около
40% старшеклассниц и около 50% старшеклассников. А почему бы им не курить?
Запрет на продажу табачных изделий распространяется только на младенцев и
подростков до 16-и лет. Да и чего греха таить: если в магазинах этот запрет
худо-бедно соблюдается, то уж купить сигареты поштучно или пачкой в ларьке,
киоске или у бизнес-бабушек не составит труда и для десятилетней девчонки.
Страсть торговцев к деньгам понять можно, но наплевательское отношение к
здоровью подрастающего поколения граничит, пожалуй, с преступлением.
Что мы имеем в результате? Никотин пагубно воздействует на бронхо-легочную
систему, желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистую систему. В Ижевске
на диспансерном учете с болезнями органов дыхания в 1997 году состояло 11
тысяч человек, из них с хроническим бронхитом - 4710 человек, бронхиальной
астмой - 1034, язвенной болезнью желудка - 9825. И около 70% из них курят,
упорно продолжают вредить своему здоровью, сокращать свою жизнь. Но, что
характерно, большая часть курящих - это люди с низким образовательным
уровнем, чей социальный статус далек от идеала. Люди более образованные
относятся к своему здоровью бережнее и внимательнее. Среди них уже вполне
отчетливо видна тенденция к отказу от курения и всего, что может
неблагоприятно сказаться на здоровье. В США за последние годы число курящих
сократилось в три раза. Но их табачная промышленность делает немалые барыши
на российской беспечности: все, что не нужно американцам, россияне с
аппетитом выкуривают[8].
Кофеин
Интоксикация кофеином - симптомы:
•Hедавний прием кофеина, обычно в дозе более 250mg;
•По крайней мере пять из следующих симптомов:
•беспокойство;
•нервозность;
•раздражительность;
•бессоница;
•покраснение лица;
•повышенный диурез;
•расстройство пищеварения;
•мышекные подергивания;
•тахикардия (учащенное сердцебиение) или сердечная аритмия;
•периоды неутомляемости
•психомоторное возбуждение;
В принципе, передозировка кофеина может быть крайне неприятной, но
обычно не вызывает необратимых изменений. Однако, иногда люди “умирают” от
передозировки.
Cуммарные токсикологические данные:
Токсическая доза: Подтвержденная летальная доза составляет 10g, хотя
известен один документированный случай выживания после иньекции 24g. У
маленьких детей прием внутрь 35mg/kg может вызвать интоксикацию средней
тяжести. Дети метаболизируют кофеин очень медленно. Для них также опасен
теофиллин, который может содержаться в препаратах от бpонхиальной астмы.
Симптомы:
А. Острое отравление кофеином дает ранние симптомы анорексии
(отсутствие аппетита), тремора (дрожание, в т.ч. пальцев рук) и
беспокойства. Затем следует тошнота, тахикардия, гипертония и спутанность
сознания. Сильная интоксикация может вызвать делирий ("б. горячка"),
судороги, наджелудочковую и желудочковые тахаритмии, гипокалиемию и
гипергликемию.
Б. Хронический прием высоких доз кофеина может привести к нервозности,
раздражительности, гневливости, постоянному тремору, мышечным
подергиваниям, бессонице и гиперрефлексии (hyperreflexia).
При тестировании крови:
Концентрации 1..10mg/l нормальны для пьющих кофе. Концентрация 80mg/l
несовместима с жизнью[7].
Список литературы
1. И.И. Грандберг «Органическая химия» издание третье Москва издательство
«Высшая школа» 1987 стр 434-437.
2. Ю.С. Залькинд «Химия циклических соединений» издание второе Ленинград
Научное Химико-Техническое издательство НТУ ВСХН СССР 1930 стр 301-315
3. Большой энциклопедических словарь «Биология» научное издательство
«Большая Российская энциклопедия» Москва 1998 стр 17, 269, 288, 408.
4. П.П. Астанин, Е.А. Максимюк «Химия с зоотехническим анализом»
издательство «Колос» Москва 1965 г. стр 302-305.
5. «Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде»
издание второе издательство «Химия», Ленинградское отделение 1975. стр
57, 154.
6. Журнал «Психосфера» №1 1999 год http://www/sfera.informsk.ru.
7. http://www.doktor.ru.
8. http://www.nioch.nsc.ru.
-----------------------
CH3???????????????????
N
N
CH3
N
N
O
CH3
N
O
Реферат на тему: Алкалоиды и история их открытия
Государственный комитет РФ по Высшему образованию
Тверской Государственный Университет
Химико-Биолого-Географический факультет
Кафедра органической химии
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема: «Алкалоиды и история их открытия»
Выполнена студентками 3 курса ДО
Коршуновой Ю.А.
Бойцовой И.Ю.
Научный руководитель
Родионова Р.Е.
Тверь – 1997 г.
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ 2
Понятие об алкалоидах. 3
Выделение. 3
Общие свойства алкалоидов 3
Реакции осаждения. 4
Реакции окрашивания. 4
Классификация 4
История открытия алкалоидов 5
Морфин. 5
Никотин. Кокаин. 6
Стрихнин. 8
Пилокарпин. 8
Псевдопельтерин. 8
Кофеин. Теобромин. Теофиллин. 8
Заключение 10
Литература 11
Понятие об алкалоидах.
Алкалоидами называют группу азотистых соединений, обладающих
основными свойствами и встречающихся преимущественно в растениях[1];
алкалоиды характеризуются в большинстве случаев сложным строением и обычно
содержат в своих молекулах гетероциклы. Многие алкалоиды обладают сильным
физиологическим действием: в больших дозах они являются ядами, а в малых их
часто применяют как ценные лекарственные вещества.
Алкалоиды очень широко распространены в растительном мире. Некоторые
семейства растений особенно богаты алкалоидами, например маковые,
пасленовые и ряд других. В большинстве случаев алкалоиды встречаются
группами, причем представители такой группы часто имеют сходное химическое
строение. В растениях алкалоиды обычно встречаются в виде солей
органических кислот – щавелевой, яблочной, виннокаменной, лимонной и др.
Свободные алкалоиды ( выделенные из солей) в связи с их основными
свойствами часто называют алкалоидами-основаниями.
Выделение.
При выделении алкалоидов из растений обычно пользуются тем, что многие
соли алкалоидов хорошо растворимы в воде, свободные же алкалоиды-основания
плохо растворимы в воде, но хорошо растворимы в спирте, эфире и
хлороформе.
Для выделения алкалоидов измельченные растения непосредственно
обрабатывают щелочами, а затем извлекают выделенные алкалоиды-основания
хлороформом, эфиром и др. Существуют и другие способы. Иногда из растворов
солей алкалоидов последние для очистки выделяют путем осаждения различными
реактивами ( см. ниже реакции осаждения алкалоидов ).
Общие свойства алкалоидов
Большинство алкалоидов-твердые вещества, хотя иногда встречаются и
жидкие алкалоиды, например никотин. Большинство алкалоидов-оснований трудно
растворяется в воде, легко в кислотах, а также в органических
растворителях. Соли алкалоидов обычно хорошо растворимы в воде, за
исключением некоторых. Существует ряд реакций, носящих название
алкалоидных; при помощи этих реакций можно осадить алкалоиды для их
обнаружения и выделения.
Реакции осаждения.
Реакции осаждения алкалоидов 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 названных
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
(I2+KI(KI3) осаждает шоколадно-коричневый осадок двойной соли алкалоидов.
в) Реакция с раствором йодида висмута в растворе йодида калия
(BiI3+KI) протекает аналогично предыдущей. Применяемый при этом реактив
часто называют реактивом Драгендорфа.
Реакции окрашивания.
Помимо реакций осаждения, для обнаружения алкалоидов часто применяют
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 белковых
веществах, так называемые алкалоидные реакции неспецифичны для алкалоидов и
получаются также и с белками.
Классификация
Для удобства изучения алкалоиды делят на группы. Раньше, когда
химическое строение алкалоидов было малоизвестным, их делили на группы в
зависимости от тех растений, из которых их получали. Так, например,
выделяли группы алколоидов хинной коры, мака и др.
В настоящее время в связи с выяснением строения алколоидов чаще
пользуются химической классификацией. Большинство алколоидов, содержащих в
своиз молекулах гетероциклы, делят на группы в зависимости от
присутствующих гетероциклов. Так, например, различают алкалоиды группы
пиридина (в эту группу входит никотин), алкалоиды группы хинолина (в эту
группу входит хинин) и т.д. К алкалоидым часто относят метлированные
производные ксантина, например теобромин и кофеин, как производные пурина.
Эту группу алкалоидов называют называют алкалоидами группы пурина.
Некоторые учёные относят к алкалоидам и некотрые другие
азотосодержащие вещества, обладающие основными свойствами и сильным
физиологическим действием, но не содержащие гетероциклы. Примером таких
алкалоидов являются алкалоиды группы фкнилэтиламина C6H5-CH2-CH2-NH2.
Представителем этой группы является адреналин C6H3(OH)2-CH(OH)-CH2-NH(CH3).
История открытия алкалоидов
Во второй половине 18 века и в начале 19 века при изучении
химического состава растений были выделены относительно сложные производные
гетероциклов, получившие впоследствии объединяющее название «алкалоиды».
Сам термин был введен Мейснером в 1818 году: по-латыни alkali-щелочи, oides-
подобный, т. е. Подобные щелочам.
Морфин.
Первым из алкалоидов был открыт морфин, выделенный из опия Деросном
(1803), а затем рядом других химиков. Деросн обнаружил, что выделенное им
вещество обладает более сильным снотворным действием, чем сам опий. В
процессе выделения действующего начала опия Дерсон применял щелочь, а затем
полученную им соль ему никак не удавалось освободить от примеси щелочи,
поэтому он пришел к выводу, что находящееся в опиуме вещество представляет
собою «кислую соль». Однако еще в 1806 году Сертюрнер сообщил о своих
исследованиях опия и о выделении из некого кристаллического тела, которое
обладает снотворным действием и в опии образует соль с также выделенной
Сертюрнером «меконовой» (оксипиродикарбоновой) кислотой. Все же, на
существование растительных оснований химики обратили внимание лишь после
второй работы Сертюрнера (1817) «О морфии, новом солеобразующем основании,
и меконовой кислоте как главных составных частях опиума ». Сертюрнер
полагал, что кристаллическое вещество, выделенное Деросном, представляет
собою меконокислый морфий. Робике (1817), однако, показал, что в опиуме
имеются два основания: морфин (название, предложенное Гей-Люссаком вместо
прежнего «морфий») и наркотин, который также был, по-видимому, получен
Деросном в 1803г. Впоследствии Робике (1832) выделил из опия и кодеин.
Папаверин был открыт Мерком (1848), а тебаин Тибумери (1835)[2] в
лаборатории Пеллетье. Морфин был первым алкалоидом, в котором был
обнаружен азот (Бюсси, 1822), до этого ни в морфине, ни в других алкалоидах
при анализе либо не находили азота вовсе, либо его присутствие приписывали
примесям. В 30-х годах 19в. эти вещества были исследованы группой
французских химиков (особенно Кёрбом), а в 50-е годы –Андерсоном, нашедшим
для некоторых из них правильные эмпирические формулы.
Изохинолиновые алкалоиды представляли для химиков, пытавшихся
расшифровать их строение, высокий барьер. Здесь важен каждый шаг, как,
например, доказательство того, что кодеин представляет собой
метилпроизводное морфина (Гримо, 1881).Еще труднее было подойти к их
синтезу. Все же Пикте удалось в 1909г.синтезировать папаверин-первый
алкалоид этой группы.
Систематическое исследование алкалоидов изохинолинового ряда
началось в 1918 г. (Шпет).
В 1925г. Робинсон и Галланд установили строение морфина, в основе
которого лежит следующая изохинолино-фенантреновая группировка:
Синтезирован он был в 1952 году (Гейтс и Тшуди).
Никотин. Кокаин.
В 1886г. Ладенбург от ?-пиколина перешел к ?-пропилпиперидину и
расщепил полученный продукт на оптические изомеры путем кристаллизации его
в виде кислого тартрата, причем правовращающий изомер оказался
тождественным природному алкалоиду кониину. Этот алкалоид был открыт еще в
1827 г. Гизеке в вытяжке из болиголова (Cnium maculatum), а в 1881 г.
Гофман установил его структурную формулу и показал отношение кониина к
пиридину и пиперидину.
Алкалоид никотин, как видно из формулы также принадлежит к
пиридиновой или, точнее, пиридин-пирролидиновой группе алкалоидов.
Он был открыт в табаке Вокленом (1809), установившим также
принадлежность никотина к основаниям. Правильная структурная формула
никотина предложена Пиннером (1891); она была подтверждена синтезом этого
алкалоида, осуществленным Пикте (1903).
Окислением никотина Хуберт (1867) получил никотиновую кислоту. Скрауп
и Лобенцль (1883) установили строение ?- и ?-пиридикарбоновых кисллот
(пиколиновой и никотиновой) получением их при окислении хинолина и
изохинолина.
К алкалоидам пиперидин-пирролидиновой группы принадлежит алкалоид
кокаин. После нескольких неудачных попыток выделить его из листьев колы
это удалось Ниману (1860) в лаборатории Вёлера. Вёлер и Лоссен предложили
(1862) эмпирическую формулу кокаина С16Н20О4N, допустив ошибку только в
определение числа атомов водорода (должно быть Н21,а не Н20). Либерман и
Гизель (1890) усовершенствовали способ получения кокаина из листьев колы и
тем открыли путь к промышленному производству этого алкалоида.
Из продуктов своего разложения кокаин был вновь синтезирован
независимо Мерком и Скраупом (1885). Впервые правильную структурную формулу
кокаина предложил Вильштеттер (1897); он подтвердил её в 1923 году 18-
ступенчатым синтезом этого алкалоида.
Стрихнин.
С некоторым основанием к производным индола с гидрированным
гетероциклом можно отнести алкалоид стрихнин, так как при его окислении
выделяется динитроиндолдикарбоновая кислота. Алкалоиды стрихнин и бруцин
(диметоксильное производное стрихнина ) были выделены Пеллетье и Каванту
(1818 ) из « рвотных орешков » - семян одного ядовитого индонезийского
растения. Систематические структурные исследования этих алкалоидов начались
с работ Тафеля (с 1890г.) и Лейкса(с 1908г.). К 1910г. относится первая
работа по изучению строения этих алкалоидов Перкина-младшего и Робинсона.
В этой работе уже была предложена формула стрихнина, содержащая шесть
циклов. Правда, оба атома азота у Перкина и Робинсона оказались ошибочно в
одном и том же, притом шестичленном,цикле. После смерти Перкина в 1924г.
исследование стрихнина продолжал Робинсон, который наконец в 1945г. пришел
к правильной структурной формуле этого алкалоида. Синтезирован стрихнин
Вудвордом в 1945г. Это был, конечно, очередной триумф органического
синтеза.
Пилокарпин.
Применяющийся в медицине алкалоид пилокарпин был выделен из
растительных веществ в 1875г. английским химиком Харди. Строение
пилокарпина было доказано в 1930г. Чичибабиным и Н.А.Преображенским, а
синтез осуществлён в 1933г. Преображенским и сотрудниками.
Псевдопельтерин.
Алкалоид псевдопельтерин открыт в коре гранатового дерева в 1878г.
Танре.
Кофеин. Теобромин. Теофиллин.
Коссель еще в 80-х годах 19в. нашел, что в состав нуклеиновых кислот
входят пуриновые основания, но только в 30-х годах было установлено (Левин
и Басс), что это четыре следующих основания, существующих в виде окси- и
(приводимых ниже) оксоформ:
Производными этих оснований являются алкалоиды
Достаточно взглянуть на формулы этих соединений, чтобы стало
очевидным, почему химики при попытках уяснить их природу и взаимные
отношения наталкивались на такие же трудности, как и при исследовании
мочевой кислоты.
Если же не считать ксантина, открытого Мерсером в 1819 г., сначала
химики познакомились с алкалоидами этой группы. Кофеин был изолирован в
1821 г. несколькими химиками, но первая публикация принадлежит Рунге.
Теобромин был выделен из бобов какао Воскресенским в 1840 г. Гуанин был
получен в лаборатории Либиха Унгером в 1845 г. из гуано и поэтому
первоначально был назван «ксантином из гуано», гипоксантин обнаружен в
селезёнке Шерером в 1850 г., а аденин выделен из препаратов поджелудочной
железы Косселем в 1885 г. В том же году Коссель открыл в чайных листьях и
алкалоид теофиллин.
В открытии новых алкалоидов и изучении их строения огромная роль
принадлежит ученым нашей страны. Так, ещё на заре развития органической
химии, в 1816г., харьковский профессор И. Гизе открыл алкалоид хинин.
Огромную роль в химии алкалоидов сыграли работы А. Н. Вышнеградского –
ученика А. М. Бутлерова. Особенно широко развернулась работа по алкалоидам
после Великой Октябрьской социалистической революции (исследования В.М.
Родионова, А.М. Орехова, А.Г. Меньшиков, Н.А. Преображенского, Р. А.
Коноваловой, С. И. Каневской и др.). Выдающаяся роль в этой области
принадлежит А. П. Орехову и его школе.
Заключение
Среди алкалоидов мы находим и сильнейшие яды (стрихнин, бруцин, никотин), и
полезные лекарства (пилокарпин – средство для лечения глаукомы, астропин –
средство для расширения зрачка, хинин – препарат для лечения малярии,
папаверин – сосудорасширяющее средство, помогающее при гипертонии). К
алкалоидам относятся и широко применяемые возбуждающие вещества – кофеин,
теобромин, теофиллин.
Интересно, что некоторые алкалоиды являются противоядиями по отношению
к своим собратьям. Так, в 1952 г. из одного индийского растения был выделен
алкалоид резерпин, который позволяет лечить не только людей отравившихся
ЛСД или другими галлюциногенами, но и больных, страдающих шизофренией.
Таким образом, можно заключить, что алкалоиды – весьма обширный класс
органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм
человека. В этом состоит их важная роль, которую играют алкалоиды в
химической науке в целом и в повседневной жизни в частности.
Литература
1. Быков Г.В., История органической химии. Открытие важнейших органических
соединений. – М.: Наука, 1978 г.
2. Пикулина Е.П., Исторический очерк развития органического синтеза в
первой половине XIX в. – М.: Наука, 1977 г.
3. Джуа М. – История химии. Под редакцией Погодина С.А. – М.: Мир, 1975 г.
4. Гьельт Э., История органической химии с древнейших времён до настоящего
времени. Перевод с немецкого под редакцией Луцкого А.Е. Харьков-Киев.-
Гос. Науч.-техн. изд-во Украины, 1937 г.
5. Азимов А. Краткая история химии. – М.: Мир, 1983 г.
6. Шульпин Г.Б., Эта увлекательная химия. – М.: Химия, 1984 г.
-----------------------
[1] Некоторые ученые относят в группу алкалоидов адреналин, содержащийся в
надпочечных железах животных.
[2] Тибумери, о котором почти ничего не известно историкам химии, был
управляющий фабрикой химических продуктов, принадлежавшей Пеллетье.
Варьируя способы осаждения морфина, Тибумери обрабатывал настой опия
гашеной известью и, к своему удивлению, получил новое вещество, которому
Пеллетье дал название «параморфин», а Кёрб, исследовавший это вещество-
тебаин.
-----------------------
O
HO
OH
NCH3
HC
H2C
CH2
CH2
N
CH3
N
CH2
CH2
CH
NCH2
CH
CH2
CHOCOC6H5
CHCOOCH3
CO
HN
OC
NH
C
C
NH
CH
N
N
CH
NH
C
C
N
HC
HN
CO
ксантин
гипоксантин
гуанин
N
CH
NH
C
C
N
H2NC
HN
CO
аденин
N
CH
NH
C
C
N
HC
N
C
NH2
кофеин
N
CH
N
C
C
N
OC
N
CO
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
теобрамин
N
CH
N
C
C
N
OC
HN
CO
CH3
теофиллин
N
CH
NH
C
C
N
OC
N
CO
| |
