Ім'я файлу: Алкалоїди 1.docx
Розширення: docx
Розмір: 26кб.
Дата: 07.08.2020
скачати
Пов'язані файли:
bestreferat-61594.docx

Презентація https://www.slideshare.net/svitlanabondarenko/1-75838685

1. Нітрогеновмісні природні сполуки. Алкалоїди. (І частина)

2. • Алкалоїди – нітрогеновмісні органічні основи, переважно рослинного походження, також є продуктом життєдіяльності грибів та деяких нижчих тварин (молюски, жаби). Крім Карбону, Гідрогену і Нітрогену в молекули алкалоїдів можуть входити атоми Сульфуру, рідше - Хлору, Брому або Фосфору. • Назву алкалоїди (подібні до лугів) ці сполуки отримали через лужну реакцію водних розчинів перших ізольованих представників. кофеїн

3. Поширення алкалоїдів в природі • Кількість алкалоїдів та їхній склад неоднакові не тільки в різних видах рослин, а й у різних частинах тих самих рослин. Найбільше їх у плодах, листі та корінні рослин — від слідів до 2 – 3%, дуже рідко (лише у корі хінного дерева) вміст алкалоїдів може досягати 10 - 15%. В одній і тій самій рослині, як правило, міститься кілька різних алкалоїдів. Іноді це число може досягати понад 20.

4. • Найбільший вміст алкалоїдів у рослинах таких родин: макових, пасльонових (дурман, беладона, тютюн, петунія та блекота), жовтецевих (анемона, калюжниця болотна), метеликових (конюшина, люпин). • У рослинах алкалоїди перебувають у вигляді солей численних органічних (винної, лимонної, яблучної, мурашиної, цитринової, щавлевої, малонової, янтарної, молочної, оцтової та ін.), іноді неорганічних кислот (сульфатної, фосфатної).

5. Фактори, що впливають на накопичення в рослинах алкалоїдів • Зазвичай багаті алкалоїдами рослини вологого тропічного клімату. Тепла погода сприяє підвищенню вмісту в рослинах алкалоїдів, холодна - гальмує. Наприклад, на Кавказі надземну частину чемериці після заморозків тварини поїдають без наступного отруєння, а в Середній Азії після заморозків верблюди поїдають анабазис.

6. • Висотний фактор також має значення щодо вмісту алкалоїдів. Встановлено, що для кожного виду є своя оптимальна висота. У хрестовника плосколистого найбільша кількість алкалоїдів накопичується на висоті 1800-2000 м над рівнем моря. Таке явище спостерігається і у хінного дерева, красавки, ефедри.

7. Назви алкалоїдів • Єдиного методу присвоєння алкалоїдам тривіальних назв не існує. • У багатьох випадках їм присвоюють назви приєднанням суфіксів “-ін” чи “-їн” до видових або родових назв рослин, звідки відповідні алкалоїди були вперше виділені. • При виділенні декількох алкалоїдів з однієї рослини замість суфікса “-ін” часто використовуються суфікси “ідин”, “-анін”, “-інин” і т. п. атропін виділений з белладонни Atropa belladonna L. стрихнін отриманий з чілібухи Strychnos nux-omica L.

8. Біологічна роль алкалоїдів • Значення алкалоїдів для живих організмів, їх синтезують, досі вивчено недостатньо. Існує версія, що алкалоїди є кінцевими продуктами метаболізму азоту у рослин, як сечовина у ссавців. Хоча пізніше було показано, що в багатьох рослинах вміст алкалоїдів може як збільшуватися, так і зменшуватися з плином часу. • Основною відомою функцією алкалоїдів є захист рослин від зовнішніх впливів. Так, наприклад, деякі алкалоїди захищають рослини від паразитичних грибів. Крім того, вміст алкалоїдів в рослині перешкоджає їх поїданню комахами і тваринами. • Відома також роль алкалоїдів в регулюванні росту рослин.

9. Історія дослідження алкалоїдів • В Месопотамії лікарські рослини були відомі вже за 2000 років до н.е. В “Одіссеї” Гомера згадується зілля, що дарує “забуття лих”. Вважається, що мова йшла про засіб, який містив опій. • У I-III століттях до н.е. в Китаї була написана “Книга домашніх рослин”, в якій згадувалося медичне використання ефедри і опійного маку. • Листя коки використовувалися індіанцями Південної Америки також з давніх часів.

10. • В 1803 р. Дерозн отримав кристалічну речовину з опію, що виявляла наркотичну дію і володіла лужними властивостями. Дерозн не зміг подолати інтелектуальний бар’єр і виступити проти загальноприйнятої думки про кислий чи нейтральний характер всіх рослинних сполук і не зробив блискучого відкриття . • Кристалічні речовини з опію виділив і Сег’єн, також відмітивши їх лужні властивості, але і він схилив голову перед авторитетом Шеєле, пояснюючи це недостатньою очисткою препарату. • У 1804 році німецький аптекар Фрідріх Сертюрнер виділив з опію “снодійний принцип”, який він назвав морфієм на честь Морфея, давньогрецького бога сновидінь.

11. • Значний внесок в хімію алкалоїдів на зорі її розвитку внесли французькі дослідники П’єр Пельтьє і Жозеф Кавенту, що відкрили, зокрема, хінін (1820), який виявився головною діючою речовиною кори хінного дерева, і виділили з одного з видів чілібухи – блювотного горіха Strychnos nux vomica стрихнін (1818).

12. • Багато алкалоїдів зразу ж ставали надбанням медицини. В 1819 р. з кави виділили алкалоїд кофеїн, в 1828 р. з тютюну - нікотин, в 1833 р. з красавки - атропін і т.п. Завдяки цьому, вперше з’явилась можливість розробити точне дозування діючих речовин лікарських рослин. • Таким чином, медицина отримала в своє розпорядження надійний інструмент впливу на багато фізіологічних процесів, що є необхідним для успішного лікування багатьох захворювань.

13. Класифікація алкалоїдів • В порівнянні з іншими класами природних сполук клас алкалоїдів відрізняється більшою структурною різноманітністю. Єдиної класифікації алкалоїдів не існує. • Історично перші класифікації алкалоїдів поєднували представників в групи за ознакою походження зі спільного природного джерела, наприклад, з рослин одного роду. Це було оправдано недостатністю знань про хімічну будову алкалоїдів. В наш час така класифікація вважається багато в чому застарілою. • Більшість алкалоїдів мають гетероциклічну структуру, лише в деяких випадках атом Нітрогену не входить в цикл. • Більш сучасні класифікації побудовані за ознакою спорідненості будови карбонового скелету (характером гетероциклу) чи за біогенетичними попередниками.

14. Класифікація алкалоїдів за хімічною структурою 1 похідні піролідину та піролізидину 2 похідні піперидину та піридину 3 похідні тропану N H N N H N NMe

15. 4 похідні хінолізину і хінолізидину 5 похідні хіноліну та ізохіноліну 6 похідні індолу N N N N N H

16. 7 похідні імідазолу 8 похідні хіназоліну 9 похідні пурину N N H N N N N N N H

17. 10 алкалоїди з екзоциклічним Нітрогеном 11 терпеноїдні алкалоїди 12 стероїдні алкалоїди NH2 NH2

18. Класифікація алкалоїдів за шляхами їх біосинтезу • істинні алкалоїди (1-9 група) – їх біогенетичними попередниками є амінокислоти (атропін, нікотин, морфін). • протоалкалоїди (10 група) - алкалоїди з атомом Нітрогену в бічному ланцюзі, біогенетичними попередниками яких є амінокислоти. • псевдоалкалоїди (11, 12 групи) - сполуки, подібні до алкалоїдів, їх біогенетичними попередниками не є амінокислоти (терпеноїдні і стероїдні алкалоїди).

19. Фізико - хімічні властивості алкалоїдів • Алкалоїди - нелеткі, гіркі на смак сполуки, які виявляють основні властивості. До них відносять ще схожі за будовою сполуки, що не мають лужних властивостей, наприклад, кофеїн (кава, чай), теобромін (чай), ефедрин. • Алкалоїди зазвичай не розчиняються у воді, але легко розчиняються в органічних розчинниках. Виключенням є цитизин і кофеїн, які добре розчиняються як у воді, так і в органічних розчинниках.

20. • Оксигеновмісні алкалоїди – безбарвні кристалічні речовини, рідко - забарвлені. Алкалоїди, що не містять Оксигену, - маслянисті рідини, легко переганяються з водяною парою (анабазин). Окремі алкалоїди здатні сублімуватись (возганятися) при нагріванні (кофеїн, нікотин). • Майже всі алкалоїди не мають запаху (виключенням є, наприклад, нікотин).

21. Хімічні властивості алкалоїдів • Основні властивості алкалоїдів виражені в різній мірі. В природі частіше зустрічаються алкалоїди, які відносяться до третинних, рідше - до вторинних або четвертинних амонійних основ. • Завдяки основному характеру алкалоїди утворюють солі з кислотами. Ця властивість використовується при виділенні і очистці алкалоїдів, їх кількісному визначенні і отриманні фармакологічних препаратів. • Солі алкалоїдів легко розкладаються під дією лугів і аміаку. При цьому утворюються вільні основи.

22. Ациклічні основи (протоалкалоїди) • Органічні основи, атом Нітрогену яких не входить до складу гетероциклу, відносять до типу ациклічних алкалоїдів або протоалкалоїдів. • Прості алкіламіни – звичайні інгредієнти морських водоростей, найпростіших. Зустрічаються вони також в грибах і лишайниках. Їх біосинтез здійснюється в результаті декарбоксилювання амінокислот та амінування альдегідів.

23. Представники протоалкалоїдів • Четвертинні солі амінокислот називають бетаїнами. Цей термін походить від латинської назви буряка Beta vulgaris, з якого вперше був виділений найпростіший і самий розповсюджений гліцин - бетаїн. • Вважають, що основною функцією бетаїнів є вирівнювання осмотичного тиску, який створюється надлишковою концентрацією NaCl та інших солей, що всмоктуються рослинами, особливо при їх проростанні на сильно засолених грунтах. H N H H COOH +

24. • Широко розповсюджений в природі аміноспирт – холін, а також його естер ацетилхолін. Останній є важливим метаболітом тварин, який забезпечує діяльність нервової системи. Ацетилхолін в основному приймає участь в передачі сигналів від спинного чи головного мозку скелетним м’язам, забезпечуючи рух тіла. • Холін входить до складу фосфоліпідів клітинних мембран, забезпечуючи існування живої матерії. • Холін і ацетилхолін зустрічаються і в рослинному світі. Саме ацетилхолін, наряду з іншими сполуками, зумовлює больову реакцію та викликає опіки на шкірі при дотику до кропиви. H N H H OH H N H H O Me O + +

25. • Адреналін відомий як гормон ссавців. Його ще називають гормоном стресу, так як він в небезпечних ситуаціях відбувається викид цього гормону в кров. Під впливом адреналіну миттєво розширюються судини, що посилює приток крові до м’язів, мобілізуючи резерви організму для протистояння небезпеці. OH OH OH NH Me адреналін

26. • Похідними арилетиламіну є й норадреналін та дофамін, які відіграють важливу роль в функціонуванні нервової системи. Від їх метаболізму залежить психо - емоційний стан людини. При стійких порушеннях їх обміну виникають неврози, депресії, манії, шизофренія. OH OH OH NH2 OH OH NH2 норадреналін дофамін

27. • Довга історія застосування рослинного аналога адреналіну – ефедрину, виділеного з рослин роду Ephedra, викликає подібну адреналіну фізіологічну дію. Як лікарський препарат ефедрин застосовують, головним чином, для лікування астми, так як він знімає спазми бронхів. OH OH OH NH2 ефедрин

28. • Метаболіт кактуса Lophophora williamsii мескалін є галюциногеном. Настій з висушених верхівок цієї рослини вже 2000 років використовується індіанським населенням Мексики для сп’яніння та в своїх релігійних церемоніях. До цих пір існує багато прихильників культу лофофори, при якому, приймаючи під час релігійної церемонії рослинний мескаліновмісний настій, віруючі доводять себе до стану релігійного екстазу. NH2 OMe MeO MeO мескалін

29. Похідні піролідину та піролізидину • Прості похідні піролу досить рідко зустрічаються в природі. Ацетилпірол був виявлений в чорному чаї, жареній каві, какао, тютюні та хмелі. Скоріше за все ця сполука не є природною, а утворюється при обробці сировини. N H Me O ацетилпірол

30. • Пірольним метаболітом є метиловий естер піролкарбонової кислоти - слідовий феромон мурашок- листорізів, яким вони мітять шлях до їжі. Слід відмітити унікальну чутливість мурашок до цього феромону, вони уловлюють слід при концентрації 10-12 мг/см. Це означає, що 0,33 мг естеру вистачить, щоб помітити дорогу по всьому екватору. N H O Me OMe

31. • Похідні піролу приймають участь в таких фундаментальних біохімічних процесах, як фіксація вугільної кислоти рослинами, перенос кисню кров’ю, клітинне дихання та ін. В цих процесах беруть участь складні тетрапірольні метаболіти. • Якщо прості пірольні похідні зустрічаються рідко, то макроциклічні тетрапіроли широко розповсюджені. В таких сполуках гетероцикли утворюють зв’язки або безпосередньо один з одним, або через метинові або метиленові містки.

32. • Виключне місце займає гем – комплексна сполука порфіну з Ферумом (II). • Гем у складі білка гемоглобіну має здатність зворотно приєднувати молекулу кисню. Саме завдяки наявності в еритроцитах гемоглобіну кров насичується киснем і доставляє його до всіх клітин. NN NN HOOC HOOC Fe Похідні піролу приймають участь в таких фундаментальних біохімічних процесах, як фіксація вугільної кислоти рослинами, перенос кисню кров’ю, клітинне дихання та ін. В цих процесах беруть участь складні тетрапірольні метаболіти.

33. • Зелені тони рослинного світу створені хлорофілом. В зеленому листі міститься кілька форм хлорофілу, але переважають хлорофіл а і хлорофіл b. Вони виступають як одні з головних учасників процесу фіксації вуглекислого газу і його перетворення в органічні речовини в процесі фотосинтезу. Перетворення енергії світла в енергію хімічних зв’язків – одна з найважливіших функцій хлорофілу. NN NN R O HOOC HOOC Mg R = Me хлорофіл a; R = CHO хлорофіл b

34. • До найпростіших піролідинових алкалоїдів відносяться стахідрин та бетоніцин, які знайдені в багатьох видах рослин, а саме в тютюні, люцерні, деревії. N H H COOH N H H COOH OH бетоніцинстахідрин + +

35. • Заміщений піролін виробляється хижими мурашками для полювання. Невелика крапля секрету паралізує комах. N C9 H19C6H11

36. • Система з двох піролідинових кілець, які мають спільний атом Нітрогену, називається піролізидином. • До похідних цієї групи алкалоїдів належить велика група рослинних метаболітів. За наближеною оцінкою 3% квіткових рослин світу здатні до біосинтезу цих сполук. Багато піролізидинів знайдено в роді хрестовників (Seneco), широко розповсюдженому по всій земній кулі. Синтезуються вони і в тваринному світі. N

37. • Більша частина природних основ піролізидинового ряду за хімічною будовою являє собою похідні біциклічних карбінолів, які називають нециновими спиртами. N OH нециновий спирт N OH HOH N OH H N OH HOH трахелантамідин платинецин геліотридин

38. • Зазвичай рослинні піролізидинові алкалоїди мають структуру складних нецинових спиртів з одно- чи двохосновними поліфункціональними нециновими кислотами. Якщо в побудові молекули приймають участь двохосновні нецинові кислоти, утворюються біс-лактонні макроциклічні піролізидинові алкалоїди.

39. • Зазвичай рослинні піролізидинові алкалоїди мають структуру естерів нецинових спиртів з одно- чи двохосновними поліфункціональними нециновими кислотами. • Наприклад, платифілін містить 12- ланкове лактонне кільце. Платифілін широко застосовується в медичній практиці при спазмах гладких м’язів органів черевної порожнини, виразковій хворобі шлунка, бронхіальній астмі; а також при спазмах кровоносних судин. N O O O O H OH платифілін

40. Похідні піперидину та піридину • Сполук, які містять неконденсований цикл піридину, не так багато. Так, рослини і бактерії синтезують піридин-3- карбонову кислоту, яка називається нікотиновою. Цю назву вона отримала в зв’язку з тим, що вперше була виділена при окисненні нікотину. • Нікотинова кислота і нікотинамід відомі під назвою вітамін PP. В організмі нікотинова кислота перетворюється в нікотинамід. N OH O N NH2 O нікотинова кислота нікотинамід

41. • Дефіцит вітаміну PP призводить до пелагри – захворюванню, яке характеризується почервонінням і лущенням шкіри. • Це єдиний вітамін, який традиційна медицина вважає ліками. Вітамін РР нормалізує вміст холестерину в крові, розширює дрібні кровоносні судини, покращує мікроциркуляцію крові. Він виявляє м’яку седативну дію і корисний при лікуванні різноманітних емоційних і нервово - психічних розладів.

42. • До вітамінів відноситься і піридоксаль (вітамін В6). Він синтезується бактеріями, рослинами та грибами. Вітамін В6 відіграє важливу роль в обміні речовин, він необхідний для нормального функціонування центральної і периферичної нервової системи. • Тварини повинні отримувати піридоксаль з їжею. Особливо багато його в цільних злаках, в грецьких горіхах, в шпинаті, картоплі, моркві, капусті, в м’ясних і молочних продуктах, рибі, яйцях, крупах і бобових. N OH Me OH CHO піридоксаль

43. • Нікотин завдячує своєю назвою тютюну Nicotiana tabacum. Біосинтез нікотину відбувається в коренях рослин, а накопичується він у листках, стеблах та насінні тютюну. Вміст нікотину в сухій траві тютюну становить від 0,6 до 5 %. Його основна функція — захист рослини від поїдання, особливо комахами, тому в минулому нікотин широко використовувався як інсектицид. • Крім тютюну, нікотин міститься й в інших рослинах родини пасльонових (Solanaceae) - в томатах, картоплі, баклажанах, в листі коки. N N Me нікотин

44. • Вживання нікотину може викликати такі захворювання, як гіперглікемія, артеріальна гіпертонія, атеросклероз, тахікардія, аритмія, стенокардія, серцева недостатність та інфаркт міокарду. Крім того, під дією окислів Нітрогену, які виникають при горінні тютюну, нікотин перетворюється в N-нітрозосполуку, яка є сильним канцерогеном. N N NO

45. • Піперидиновим аналогом нікотину є анабазин – алкалоїд їжачника безлистого Anabasis aphylla. Раніше анабазин застосовувався як інсектицид, але у зв’язку з високою токсичністю в був знятий з виробництва. • Анабазин близький за дією на організм людини до нікотину. Однотипність біологічної дії цих алкалоїдів можна пояснити схожістю їх хімічної структури, а саме просторовою близькістю активних центрів – атомів Нітрогену. Анабазин виступає агоністом нікотинових ацетилхолінових рецепторів, знижуючи тягу до паління. N N H анабазин

46. • Як допоміжний засіб для відвикання від паління застосовується також і лобелін — алкалоїд Lobelia inflata L. В зв’язку зі здатністю збуджувати дихання, лобелін був запропонований в якості аналептичного засобу для застосування при рефлекторних зупинках дихання. N H OH O Ph Ph лобелін

47. • Прикладом похідних піперодеїну є алкалоїди плодів арекової пальми Areca catechy, яка поширена в Індії, на Цейлоні і Філіпінських островах, – арекаїдин та метиловий естер ареколін. N H COOH N H COOMe арекаїдин ареколін З насіння цієї рослини готують бетель. В південноазіатських країнах розповсюджена звичка його жування, що начебто надає людині бадьорості та тамує голод. Цей звичай, однак, надзвичайно шкідливий, так як арекаїдин виявляє канцерогенні властивості.

48. Похідні тропану • В природі синтезується кілька гетероциклів з містковим атомом Нітрогену. Серед них найбільшого розповсюдження й відомості отримали похідні 8- азабіцикло[2.1.3] октану або тропану. • Більшість природних похідних тропану є естерами спиртів: тропіну, псевдотропіну, скопіну і екгоніну. N OH N OH N OH COOH N OHO тропін псевдотропін екгонін скопін

49. • Вперше атропін в чистому вигляді був виділений в 1833 р. з рослини Atropa belladonna (красавка). В минулому ці ягоди використовувались жінками як засіб, підсилюючий блиск очей, звідси і походить назва рослини – красавка. • Підсилення блиску очей зумовлене здатністю атропіну розслаблювати м’язи, які керують величиною зіниці. Цю властивість алкалоїду застосовують в медичній практиці з діагностичною та лікувальною метою. N O O OHH атропін

50. • Скополамін (естер скопіну і тропової кислоти) пригнічує активність ЦНС: зменшує рухову активність, викликає снодійний ефект. Скополамін, крім того, знижує збудливість центру рівноваги. • В промислових масштабах скополамін отримують з коренів скополії Scopolia carniolica. N O O OHHO скополамін

51. • Представником тропанових алкалоїдів є й сумно відомий кокаїн - метиловий естер бензоїлекгоніну. • Разом з іншими алкалоїдами кокаїн міститься в кокаїновому кущі Erythroxylum coca, розповсюдженому в тропічній зоні Південної Америки. Завдяки своїй тонізуючій і наркотичній дії листя коки довгий час вживались корінним населенням Південної Америки. N O O COOMe кокаїн

52. • Причиною обмеження застосування кокаїну в медицині є небезпека розвитку хворобливої пристрасті до нього (кокаїнізму). • Під дією алкалоїду кора головного мозку збуджується, виникає стан ейфорії, яскраві галюцинації, що породжує бажання повторного прийому кокаїну. Більше того, при спробах утриматись від прийому кокаїну виникає абстиненція – стан подавленого настрою, дуже поганого фізичного самопочуття. Як і будь-який інший вид наркоманії, кокаїнізм призводить до фізичної та інтелектуальної деградації особистості.

53. Похідні хінолізину і хінолізидину • Гетероциклічну систему, яка включає два конденсованих піридинових цикли зі спільним атомом Нітрогену, називають хінолізином. Повністю гідрований гетероцикл називають хінолізидином. Його похідні складають структурну основу кількох груп алкалоїдів, які нараховують біля 200 представників. Виділені вони з рослин родини бобових, родів люпин, рокитник, софора, термопсис, а також деяких рослин родин барбарисових, макових та ін. N N хінолізин хінолізидин

54. • Найпростіший за структурою член цієї групи алкалоїдів лупінін виділили з кормової трави люпину ще в 1834 р., проте його правильна хімічна структура була встановлена майже через 100 років. • Виділяють лупінін з середньоазіатської рослини Anabasis aphylla L (їжачник безлистий). Міститься він в рослинах родини бобові, родів софора, термопсис, люпин. N OH H

55. • Трава термопсису ланцетолистого Thermopsis lanceolata містить суміш алкалоїдів з переважанням цитизину. • Будучи агоністом ацетилхолінових рецепторів, цитизин блокує їх від приєднання нікотину. Він виявляє нікотиноподібний ефект, а також пригнічує бажання палити, змінює відчуття від паління на досить неприємні. Цитизин використовується як засіб для відвикання від паління (“Циперкутен”, “Табекс”). O N NH
скачати

© Усі права захищені
написати до нас