Органическая химия / 4. НУКЛЕИНОВЫЕ_КИСЛОТЫ_И_АЛКАЛОИДЫ

2.Группа хинолиновых алкалоидов (хинин)

Воснове этой группы алкалоидов лежит гетероциклическая система хинолин;

5	4
6	3
7	2

N

8 1

хинолин

3.Группа изохинолиновые, изохинолинфенантреновые алкалоиды

(папаверин, морфин, кодеин)

Воснове этой группы алкалоидов лежит гетероциклическая система изохинолин;

5 4

6 3

7

N 2

8 1

изохинолин

4.Группа пуриновых алкалоидов (кофеин, теобромин, теофилин)

Воснове этой группы алкалоидов лежит гетероциклическая система пурин;

6					7
			5		H
					N
1N
						8
2					N
		N	4			9
3

пурин

11

5.Группа тропановых алкалоидов (атропин, кокаин)

Воснове этой группы алкалоидов лежит гетероциклическая система тропин;

7	1			2
	N		CH3	3
6				4
	5

тропин Для выделения алкалоидов используется очистка извлечений, основанная на

различной растворимости свободных оснований алкалоидов и их солей, очистка извлечений хроматографическими методами.

Поскольку все алкалоиды обладают различными физико-химическими свойствами, единой схемы разделений не существует. Описано большое количество методов и их модификаций, позволяющих разделить сумму алкалоидов на отдельные компоненты. Поэтому используется разделение суммы алкалоидов на основании их различной растворимости в органических растворителях, разделение суммы алкалоидов по различной силе основности,

разделение суммы алкалоидов хроматографическими методами (хроматография на колонке, бумажная хроматография).

Для обнаружения алкалоидов в растительном сырье чаще всего используют общие осадочные реакции и хроматографию. Кроме того, учитывают их растворимость в кислотах, образование осадков, рН раствора. С целью идентификации алкалоидов проводят специфические (цветные) реакции,

микрокристаллогические реакции, хроматографический, спектроскопический,

люминисцентный анализы и т.д.

В основе качественных реакций на алкалоиды лежит способность их образовывать нерастворимые и окрашенные продукты. Соответственно качественные общеалкалоидные реакции подразделяются на реакции осаждения и окрашивания. В данные реакции вступают алкалоиды всех групп, поэтому такие реакции называются общеалкалоидными.

Общеалкалоидные осадительные реакции - это реакции солеобразования с различными кислотами и тяжелыми металлами.

12

Общеалкалоидные осадительные реакции

	Состав реактива			Название реактива	Аналитический эффект
1.	Раствор	йода в	йодиде	Вагнера, Люголя	Осадок бурого цвета
калия
2.	Раствор	йодида	ртути в	Майера	Осадок белого или слегка
йодиде калия					желтого цвета
3.	Раствор	йодида	висмута	Драгендорфа	Кристаллический	осадок
в йодиде калия					оранжево-красного цвета
4.	Фосфорномолибденовая			Зонненштейна	Аморфный осадок	желтого
кислота					цвета, который изменяется в
					синий или зелѐный
5.	Фосфорновольфрамовая			Шейблера	Осадок белого цвета
кислота
6. Раствор танина				—	Осадок белого или	желтого
					цвета
7.	Раствор пикриновой			—	Осадок желтого цвета
кислоты

Реакции осаждения позволяют установить наличие алкалоидов даже при незначительном их содержании.

Общеалкалоидные реакции окрашивания основаны на реакциях следующего типа:

а) реакциях дегидратации (кодеин при нагревании с конц. Н2SO4 дает сине-

фиолетовое окрашивание),

б) реакциях окисления (морфин с конц. HNO3 образует оранжевое,

переходящее в желтое окрашивание),

в) реакциях конденсации (папаверин с раствором формалина в Н2SO4 дает винно-красное окрашивание, затем желтое, переходящее в оранжевое окрашивание).

Хроматографический анализ (хроматография на бумаге и в тонком слое сорбента) является важнейшим аналитическим методом в фитохимическом анализе.

УФ-, ИК-, ЯМР-Н1, масс-спектры особенно широко используются при установлении структуры алкалоидов, так как, интерпретация спектров позволяет

13

установить наличие или отсутствие сопряжѐнных двойных связей и различных функциональных групп.

Кроме общеалкалоидных реакций окрашивания и осаждения, которые характерны для большинства алкалоидов, индивидуальные представители имеют специфические качественные реакции, такие реакции называются частными. Эти реакции зависят от химической структуры молекул алкалоидов и входящих в неѐ функциональные группы.

§1 Алкалоиды группы пиридина и пиперидина.

Группа пиридина и пиперидина объединяет достаточно большое количество алкалоидов. Наиболее простыми по строению являются:

*	*
N		N
CH3		H
N	N	пиперидин
пиридин N-метипирролидин
	пиридин
Никотин	Анабазин

В основание алкалоидов никотина и анабазина лежат две гетероциклических системы: никотин состоит из пиридина связанного с N-метилпирролидином,

анабазин содержит гетероциклы пиридин и пиперидин.

Гетероциклы пирролидин и пиперидин являются насыщенными гетероциклами, поэтому гетероатомы азота этих гетероциклов близки по своей природе к атомам азота в алифатических аминах. Атомы азота алифатических аминов обладают более высокими основными свойствами, следовательно,

протонироваться в первую очередь будут они, а не атомы азота пиридинового ядра.

Этот факт отражается в реакциях с кислотами, например:

N	+ HCl	+	Cl	+ HCl		+
		N				N	2Cl
CH3		H	CH3		+	H CH3
N		N			N

H

14

Взаимодействие с пикриновой кислотой приводит к образованию соответствующих пикратов, осадков желтого цвета (осадительные общеалкалоидные реакции).

	OH			O
N + O2N	NO2	+	O2N	NO2
CH3	H	N	CH3
N	N
	NO2			NO2
		пикрат никотина

Важна реакция окисления никотина до соответствующей никотиновой кислоты, которая является провитаминным веществом.

		[O]	COOH	COOH
	N		+
				CH2 + NH2 CH3
	CH3
N			N	COOH

пиридинкарбоновая кислота (никотиновая кислота)

В молекулах никотина и анабазина имеется асимметрический атом углерода

(атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями, он отмечен звездочкой), следовательно, молекулы обладают оптической активностью.

§2 Алкалоиды группы хинолина.

Хинин относится к группе хинолиновых алкалоидов. Данный алкалоид был выделен из коры хинного дерева. В хинной коре содержание хинина колеблется от 2% до 15%. Препарат хинина гидрохлорид использовался как противомалярийное средство. В молекуле хинина содержатся две гетероциклических системы:

а) ароматический гетероцикл хинолин,

б) насыщенный гетероцикл – хинуклидин.

15

Следовательно, хинин является двухкислотным основанием.

Хинин

*

*

*

CH

CH2

CH

*

CH3

O

OH

N

Хинуклидин

N

Хинолин

Кроме двух гетероциклических систем структура хинина содержит

следующие функциональные группы:

1.метоксильную группу в положении 6 гетероцикла хинолина

2.вторичный спиртовый гидроксил,

3.двойную связь в боковой цепи ядра хинуклидина

Химические свойства хинина складываются из свойств перечисленных функциональных групп и гетероциклических систем.

Наличие двух гетероатомов азота определяет основные свойства молекулы.

Атом азота хинуклидинового ядра имеет природу третичного азота, поэтому обладает более высокими основными свойствами, чем гетероциклический азот хинолинового ядра. Взаимодействие с эквимолярным количеством хлороводородной кислоты приводит к протонированию атома азота хинуклидинового ядра.

		CH CH2						CH CH2
CH3O	CH	N			CH O	CH	+
	OH		+HCl			OH	N
					3
							H	Cl
N
						N
В фармации в качестве частной реакции на хинин используется
таллейохинная проба.
		CH	CH2	R	OH	O		R
CH3O	CH	N
	OH		Br2		OH	O
					H	N H
N				N	OH	H		N

16

R	OH	O R
	N
N	OH	N

Реакцию проводят взаимодействием с бромной водой, которая окисляет хинолиновый фрагмент. Далее добавляют аммиак, что приводит к образованию таллейохина. Аналитическим эффектом реакции является окрашивание раствора в изумрудно-зеленый цвет.

Молекула хинина хиральна вследствие нахождения в ней четырех асимметрических атомов углерода, следовательно, хинин обладает оптической активностью.

§3 Алкалоиды группы изохинолина, изохинолинфенантрена.

К группе изохинолиновых алкалоидов относится папаверин, который является производным бензилизохинолина. Впервые папаверин был выделен из опия, в настоящее время для медицинских целей его получают синтетическим путѐм. Как и все алкалоиды, он проявляет основные свойства, что используется для получения лекарственного препарата папаверина гидрохлорида.

H3C

O

H C

O

3

+

N

H3C

O

HCl

H3C

O

NH

CH2

CH

2

Cl-

O

CH3

O

CH

3

O

CH3

O

CH

3

Папаверин

(6,7-диметокси-1-(3',4'-диметоксибензил)-изохинолин)

Папаверина гидрохлорид

Папаверин содержит

четыре метоксильной группы,

поэтому при

взаимодействии его с йодоводородной кислотой образуется четыре моля

йодистого метила.

17

	CH3O		HO
	N		N
	CH3O		HO
	CH2	+ 4HI	CH2
		- 4CH3I
		OCH3	OH
	OCH		OH
		3

Папаверин при сплавлении со щелочью образует два продукта:

CH3O
	N			CH3
CH3O
			CH O
		NaOH(сплав)	3
	CH2		N	+
			CH3O	OCH	3
		OCH3		OCH3
	OCH3

Полученные 6,7-диметоксиизохинолин и 3,4-диметокситолуол свидетельствует о строение молекулы папаверина.

Морфин и кодеин относятся к производным фенантренизохинолина.

HO		H3C	O
O	*	* N CH3	O
*			N CH	3
HO *			HO
морфин			кодеин

Молекула морфина отличается от молекулы кодеина функциональной группой в ароматическом ядре, метилирование фенольного гидроксила морфина приводит к кодеину.

18

HO	H3C	O
O	CH I; NaOH	O
	3
N	-Na I	N CH3
	CH3
HO		HO

Наличие фенольного гидроксила придаѐт морфину свойства фенолов, что

используется в фарманализе:

1)с FeCl3,

2)в реакции азосочетания

Образование кислотного азокрасителя.

		N N	SO3H
HO		HO
	N N+	SO H Cl-
		3
O		O
N CH3	-HCl	N	CH3
HO		HO

В фармацевтическом анализе применяется реакция отличия морфина и кодеина, взаимодействием с раствором FeCl3. Морфин окрашивает раствор в сине-

фиолетовый цвет, так как содержит фенольный гидроксил и может образовывать комплексные соединения.

Оба алкалоида вступают в реакции солеобразования по гетероатомам азота и обесцвечивают бромную воду, что говорит о наличии двойной связи.

Полное ацилирование морфина приводит к образованию героина

19

			O
		H3C	C
	HO		O
		O
		2 H3C C	O
	O	Cl
		N CH3 2HCl	N CH3
	HO		O
		H3C	C
			O

В молекулах морфина и кодеина имеются четыре асимметрических атома углерода.

§4 Алкалоиды группы пурина.

Алкалоиды группы пурина, важнейшими из которых являются теофиллин,

теобромин и кофеин, широко распространены в природе. Они содержатся в различных видах чая, кофе и бобах какао.

В основе этой группы алкалоидов лежит карбонильное производное пурина, которое называется ксантин. Для ксантина вследствие наличия гидроксильных групп, характерна кето-енольная таутомерия.

Ксантин

2,6-дигидроксипурин

		OH		O
			H
					H
			N
	N			HN	N
HO		N	N	O N	N
				H
енольная форма				кетонная форма

В медицине ксантин не применяется, но его метилированные производные являются лекарственными веществами. Фармакологическое действие пуриновых алкалоидов заключается в стимуляции ЦНС и сердца. Кофеин используется в медицине, как тонизирующее средство. Теобромин и теофиллин входят в различные антигипертонические и антиастматические препараты.

20