Лекція №23 Алкалоїди як лікарські речовини. Джерела одержання, методи встановлення будови. Їх хімічна класифікація, загальні методи якісного й кількісного визначення. Алкалоїди, похідні імідазолу, піролізидину, хінолізи(ди)

Лекція №23

• Алкалоїди як лікарські речовини. Джерела одержання, методи встановлення будови. Їх хімічна класифікація, загальні методи якісного й кількісного визначення. Алкалоїди, похідні імідазолу, піролізидину, хінолізи(ди)ну, хіноліну, з екзоциклічним атомом Нітрогену.

• доц., к. фарм. н. Поляк О.Б.

Алкалоїди – нітрогеновмісні органічні основи, найчастіше рослинного походження, які проявляють активну біологічну дію.

• Алкалоїди – нітрогеновмісні органічні основи, найчастіше рослинного походження, які проявляють активну біологічну дію.

• Алкалоїди – подібні до лугу.

• Алкалоїди – складні похідні амоніаку, в яких атом гідрогену заміщений на радикали: третинні або вторинні аміни, або похідні чотиризаміщених амонійних основ.

• Алкалоїди досить слабкі основи. Найсильніші основні властивості проявляє кодеїн (К= 9·10-7), найслабші – кофеїн (К = 4,1·10-14).

Поширення в природі:

• Алкалоїди, споріднені за будовою, найчастіше містяться в рослинах, близьких у ботанічному відношенні. Переважно в одній рослині знаходиться суміш алкалоїдів (виняток – кліщовина, яка містить рицинін). Деякі рослини (хінне дерево, мак, барбарис) містять до 10–15% алкалоїдів.

• Локалізація – найчастіше надземні частини лікарських рослин (квіти, плоди, листя, кора). Деякі алкалоїди можуть переміщатися з однієї частини рослини в іншу. На їх вміст у рослинах впливають: клімат, температура, висота над рівнем моря та ін. Так вміст ефедрину в ефедрі може змінюватися протягом року від 0,3% до 2,5%.

Історичні моменти дослідження хімії алкалоїдів:

• В 1804 р. французький фармацевт Сеген виділив морфін із опію у вигляді технічного продукту.

• В 1816 р. професор Харківського університету Ф.І. Гізе виділив хінін. В 1818 р. були відкриті стрихнін та бруцин, а через рік – кофеїн.

• В 1842 р. А.А. Воскресенський відкрив теобромін, а в 1847 р. Ю.Ф. Фріцше – гормин.

• А.М. Бутлеров та А.Н. Вишеградський на основі своїх експериментальних робіт зробили висновок, що всі алкалоїди є похідними піридину і хіноліну.

• В 1881 р. в Росії провели перший синтез коніїну, який в 1887 р. удосконалив Ладенбург.

• 1915 р. – Чичибабін разом з Родіоновим наладили промислове виробництво алкалоїдів опію та ін алкалоїдів. В 1917 р запрацював перший в Росії алкалоїдний завод.

• Велику роль в розвитку хімії алкалоїдів в СРСР відіграв А.П. Орєхов і його школа. Ними досліджено 1500 видів рослин, виявлено понад 250 алкалоїдовмісних, видана монографія “Хімія алкалоїдів”.

• Н.А. Преображенський в 1933 р. вперше здійснив оригінальний синтез пілокарпіну та ін.

Типи класифікацій алкалоїдів

• за хімічною структурою:

• похідні піролідину (стахідрин, турицин)

• похідні тропану (атропін, кокаїн)

• похідні піперидину (лобелін, коніїн)

• похідні піридину (нікотин, анабазин)

• похідні піролізидину (платифілін)

• похідні хінолізидину (пахікарпін, лупінін)

• похідні хіноліну (хінін)

• похідні ізохіноліну (папаверин, морфін)

• похідні індолу (резерпін, стрихнін)

• похідні пурину (кофеїн, теобромін, теофілін)

• похідні різних гетероциклів (імідазолу (пілокарпін), тіазолу (агрохелін), хіназоліну (люотонін А), акридину (рутакридон), азеніну (галантамін))

• поліпептидні алкалоїди (13-, 14-, і 15-членні) (алкалоїди крушини)

• алкалоїди з екзоциклічним атомом Нітрогену (ефедрин, мускарин, сферофізин)

• терпеноїдні алкалоїди (акроніцин, актинідин)

• стероїдні алкалоїди (соласодин, холофіламін)

за шляхами їх біосинтезу (за належністю до стартових сполук, з яких вони біосинтезуються):

• за шляхами їх біосинтезу (за належністю до стартових сполук, з яких вони біосинтезуються):

• істинні алкалоїди (1-12 група) – ті, які пішли від амінокислот і основою їх структури є гетероцикли;

• протоалкалоїди (13 група) – не містять гетероциклів, є також рослинними амінами, утворюються також з амінокислот;

• псевдоалкалоїди (14, 15 групи) – утворюються іншими, відмінними від амінокислот шляхами.

• за рослинними джерелами

Класифікація алкалоїдів за Орєховим.

• Ациклічні та алкалоїди з екзоциклічним нітрогеном (ефедрину гідрохлорид, сферофізину бензоат, колхамін, колхіцин)

• Похідні піролідину і піролізидину (платифіліну гідротартрат):

• Похідні піридину (нікотин) і піперидину (лобелін, коніїн):

• Похідні хінолізину (цитизин) і хінолізидину (пахікарпіну гідройодид):

• Похідні індолу (фізостигміну саліцилат, стрихніну нітрат, резерпін) :

• Похідні імідазолу (пілокарпіну гідрохлорид):

• Дитерпенові алкалоїди (аконітові, ізопреноїдні).

• Стероїдні алкалоїди і глікоалкалоїди:

Методи виділення алкалоїдів з рослинної сировини:

• екстракція у вигляді солей (вода, спирт, тартратна кислота);

• екстракція у вигляді основ (NH4OH, NaHCO3);

• відгонка основ алкалоїдів з водяною парою (для яких температура кипіння менша 100 ºС).

Методи розділення виділеної суми алкалоїдів:

• дробна перегонка під вакуумом;

• за різною розчинністю алкалоїдів – солей та основ;

• за різною силою основності алкалоїдів;

• на основі особливості хімічних властивостей;

• за різною здатністю до адсорбції (хроматографія);

• метод протиточного розділення.

• Для ідентифікації алкалоїдів використовують загальні, групові й специфічні реакції.

• Загальні реакції проводять із загальноалкалоїдними осаджувальними і спеціальними реактивами.

• Загальні осадові реакції ґрунтуються на здатності алкалоїдів як основ давати прості або комплексні солі з різноманітними, частіше комплексними кислотами, солями важких металів та ін. Ці продукти, як правило, не розчинні у воді, тому реактиви називають осаджувальними.

Загальноалкалоїдні осаджувальні реактиви:

• реактив Драгендорфа – BiI3+KI↔K[BiI4] - ДФУ

• реактив Вагнера (Люголя, Бушарда) – р-н І2 в розчині КІ

• реактив Майера – HgI2 + 2KI↔K2[HgI4]

• Реактив Марме (розчин CdI2 в KI)

• Реактив Зонненштейна - фосфорно-молібденова кислота Н3Р04 • 12Мо03 • 2Н20

• Реактив Шейблера - фосфорно-вольфрамова кислота Н3Р04 • 12WоО3 • 2Н20

• Реактив Бертрана - кремній-вольфрамова кислота SiO2 • 12Wо03 • 4Н20

• Свіжоприготований 5 %-ний розчин таніну.

• Насичений розчин пікринової кислоти.

Спеціальні (кольорові) реактиви:

• Концентрована сульфатна кислота

• Концентрована нітратна кислота

• Реактив Ердмана (суміш кислот сульфатної і нітратної концентрованих)

• Реактив Фреде (розчин амонію молібдату в кислоті сульфатній концентрованій)

• Реактив Маркі (розчин формальдегіду в кислоті сульфатній концентрованій)

• Реактив Вазіцкі (розчин n-диметиламінобензальдегіду в кислоті сульфатній концентрованій).

Методи кількісного визначення алкалоїдів:

• Ацидиметрія в неводному середовищі - для кількісного визначення як солей, так і основ

• Кислотно-основне титрування:

• а) ацидиметрія, пряме титрування основ кислотами;

• б) зворотна ацидиметрія -визначення основ зворотним титруванням;

• в) алкаліметрія - титрування солей алкалоїдів лугом у водно-спиртовому середовищі в присутності фенолфталеїну (з використанням або без використання органічного розчинника, який не зміщується з водою, для екстракції основи алкалоїду);

• г) алкаліметрія за замісником

• Гравіметричний метод

• Методи, що ґрунтуються на індивідуальних хімічних властивостях алкалоїдів.

• Фізико-хімічні методи.

Алкалоїди з екзоциклічним атомом нітрогену

Ефедрин міститься в різних видах ефедри разом зі своїм стереоізомером

• L-ефедрин (цис-ізомер, лівообертаючий)

Ефедра забайкалська (Ephedra monosperma)

Добування ефедрину синтетичним методом

• Конденсують бензол з хлорангідридом хлорпропанової кислоти в присутності AlCl3 (реакція Фріделя-Крафтса). Отриманий хлоретилфенілкетон конденсують з метиламіном, утворюється амінокетон, який відновлюють до ефедрину:

Фізичні властивості

• Ефедрину г/хл

• Безбарвні гольчаті кристали або білий кристалічний порошок без запаху, гіркий на смак. Легко розчинний у воді, розчинний у спирті, практично не розчинний в ефірі.

• Ефедрин-основа легко розчинний у воді, тому під дією лугів на його солі осад не випадає (відмінність від інших алкалоїдів).

Ідентифікація

• Ефедрину г/хл

• Реакції на хлориди

• З CuSO4 в присутн. NaOH – компл. сполука синього кольору (При струшуванні цього розчину з ефіром ефірний шар забарвлюється у фіолетово-червоний колір, а водний - зберігає синє забарвлення)

• При нагріванні з кристаликом калій фериціаніду з'являється запах бензальдегіду (гіркого мигдалю)

• Питоме обертання: від -33° до -36° (5 % водний розчин).

Кількісне визначення

• Ефедрину г/хл

• Ацидиметрія в неводному середовищі в присутності гідраргірум (II) ацетату ( індикатор кристал. фіолетовий, Е=М.м).

• Алкаліметрія в спиртово-хлороформному середовищі (Е=М.м).

• Аргентометрія за пов'язаною кислотою хлоридною (метод Фаянса з використанням бромтимолового синього) (Е=М.м).

Зберігання, застосування

• Ефедрину г/хл

• Сильнодіюча речовина. У ЩЗК, що вберігає від дії світла.

• Симпатоміметичний (судинозвужувальний, бронхорозширювальний) засіб. Близький по дії до адреналіну, має специфічний стимулюючий вплив на ЦНС. Внутрішньо по 0,025-0,05г 2-3 рази в день, в/м або в/в по 1 мл 5% розчину. Входить до складу табл. Теофедрин, аєрозолю Ефатин, сиропів Солутан, Бронхолітин.

Колхамін і колхіцин – алкалоїди різних видів пізноцвіту, токсичні речовини, використовуються у вигляді мазі для лікування раку шкіри

• Колхамін

Алкалоїди - похідні імідазолу

• Пілокарпіну гідрохлорид (Pilocarpini hydrochloridum)

• α-Етил-β-(1-метилімідазоліл-5-метил)-

• γ-бутиролактону гідрохлорид

• (3S,4R)-3-Етил-4-[1-метил-1Н-імідазол-5-іл)метил]дигідро-3Н-фуран-2-ону гідрохлорид

• 5(3-етил-4,5-дигідрофуранон-2)-метилен-1-метилімідазолу гідрохлорид

Добування пілокарпіну

• Pilocarpus Jaborandi

Пілокарпін синтезований в 1933р. А.М.Преображенським із співробітниками з гомопілопової кислоти, яку добувають з діетилового естеру етилбурштинової кислоти С2Н5СН(СООС2Н5)СН2СООС2Н5 за схемою:

• Фізичні властивості пілокарпіну г/хл

• Оптичноактивний, має 2 асиметричних атоми вуглецю. Безбарвні кристали або білий кристалічний порошок без запаху. Гігроскопічний. Дуже легко розчинний у воді, легко розчинний у спирті, практично нерозчинний в ефірі та хлороформі.

• Ідентифікація пілокарпіну г/хл

• Субстанція дає реакції на хлориди.

• Проба Хелча. До розчину препарату додають Н2О2, Н2SО4 конц., К2Сr2О7 і хлороформ. При цьому утворюються надхромові кислоти і хромпероксид (CrO5), який з основою пілокарпіну утворює забарвлену у синьо-фіолетовий колір комплексну сполуку, розчинну в хлороформі. За відсутності пілокарпіну забарвлений продукт хлороформом не екстрагується.

• Реакція Легаля на лактонне кільце. З натрію нітропрусидом в лужному середовищі - вишневе забарвлення, яке не зникає при додаванні надлишку кислоти хлоридної. Цю реакцію можна застосовувати для фотоколориметричного визначення пілокарпіну в 1 %-них водних розчинах.

• 4. Питоме обертання від +88,5° до +91,0° (2 % водний розчин).

• 5. Гідроксамова проба (наявність лактонного циклу – бутиролактону):

• 6. Препарат, розтертий з каломеллю, стає чорним внаслідок утворення металічної ртуті при оксидації пілокарпіну:

• Пілокарпін  Пілопова кислота + Метилсечовина

• Кількісне визначення пілокарпіну г/хл

• Ацидиметрія в неводному середовищі в присутності гідраргірум(II) ацетату (Е=М.м).

• Алкаліметрія в спиртовому середовищі (Е=М.м).

• Йодометрія, зворотне титрування (після відділення осаду полійодиду).

• Зберігання

• Отруйна речовина. У ЩЗК, що вберігає від дії світла і вологи.

• Застосування

• Холінолітичний (міотичний) засіб. Призначають у вигляді очних крапель (1-2% розчини) або мазі для лікування глаукоми.

Алкалоїди - похідні піролізидину

• Платифіліну гідротартрат (Platyphyllini hydrotartras)

• Для встановлення структурної формули платифіліну вивчали продукти його гідролізу. При нагріванні зі спиртовим розчином лугу платифілін розкладається на аміноспирт платинецин і синеціонілову кислоту:

• Отже, платифілін – циклічний диестер, в якого дві гідроксильні групи платинецину естерифіковані двохосновною синеціоніловою кислотою

• Хрестовик широколистий (Senecio plathyphylus)

• Властивості платифіліну гідротартрату

• Білий кристалічний порошок без запаху або зі слабким специфічним запахом, гіркий на смак. Легко розчинний у воді, дуже мало розчинний у спирті, практично не розчинний у хлороформі та ефірі.

• Ідентифікація платифіліну гідротартрату

• Питоме обертання від -38° до -40° (5 % водний розчин).

• З реактивом Драгендорфа утворюється оранжевий осад.

• З реактивом Майєра утворюється білий осад.

• За реакцією утворення феруму (III) гідроксамату червоного кольору (естерна група).

Субстанція дає реакції на тартрати:

• Субстанція дає реакції на тартрати:

• а) з солями калію - утворюється білий кристалічний осад;

• б) з 0,1 М р-ном AgNO3 – білий осад. До однієї частини осаду додають розв. НNO3 – осад розчиняється; при нагріванні другої частини осаду з NH4OH на стінках пробірки утворюється “срібне дзеркало”, обумовлене відновними властивостями тартратної кислоти;

• в) з β-нафтолом в присутності Н2SО4 конц. при нагріванні з'являється зелене забарвлення; якщо замість β-нафтолу використати резорцин – червоно-фіолетове забарвлення ауринового барвника:

• Кількісне визначення платифіліну гідротартрату

• Ацидиметрія в неводному середовищі, пряме титрування, індикатор - кристалічний фіолетовий (Е=М.м).

• Алкаліметрія в спиртово-хлороформному середовищі (Е=М.м/2).

• Йодометрія, зворотне титрування (за реакцією утворення полійодиду в насиченому р-ні NaCl).

• Фотоколориметрія – на основі реакцій з загальноалкалоїдними кольоровими реактивами.

• Екстракційно-фотометричне визначення платифіліну гідротартрату в розчині для ін'єкцій і таблетках за реакцією з тропеоліном 000-ІІ.

• УФ-спектрофотометрія, ГРХ.

Випробування на чистоту

• Випробування на чистоту

• Сенецифілін - недопустима домішка: не повинно бути помутніння при додаванні 5 %-ного розчину амоніаку.

• Зберігання

• Отруйна речовина. У ЩЗК. В сухому місці.

• Застосування

• м-Холінолітичний (спазмолітичний, мідріатичний) засіб. При спазмах гладкої мускулатури органів черевної порожнини, спазмах кровоносних судин, бронхіальній астмі та ін.

• В.р.д. - 0,01 г, В.д.д.- 0,03 г. П/шк. 0,2% 1,0 мл, очні краплі-1%.

Алкалоїди - похідні хінолізину

• Цитизин (Cytisinum)

• Похідне 1,2,3,4 тетрагідрохінолізону-6, конденсованого з піперидином

• Білий або ледь жовтуватий кристалічний порошок. Легко розчинний у воді, спирті, хлороформі.

Цитизин екстрагують з насіння 60% спиртом підкисленим ацетатною кислотою. Екстракт випарюють до сухого, добавляють до залишку лугу і екстрагують алкалоїди хлороформом. Хлороформний екстракт випарюють до сухого і алкалоїди розділяють фракційною кристалізацією або на іоннообмінних смолах. Препарат очищають перегонкою в вакуумі.

• Ракитник (Cytisus laburnum)

• Ідентифікація цитизину

• За фізико-хімічними константами: температура плавлення, питоме обертання.

• Реакція нітрування ароматичного кільця з подальшим відновленням нітрогрупи до аміногрупи й утворенням азобарвника.

• 3 розчином кобальту (II) нітрату - осад блакитно-зеленого кольору.

• 3 розчином феруму (III) хлориду - червоне забарвлення, яке зникає при додаванні води.

• Реакція на алкалоїди з реактивом Драгендорфа.

• Кількісне визначення цитизину

• Ацидиметрія у водному середовищі, пряме титрування, індикатор - метиловий червоний (Е=М.м). Титрується атом Нітрогену в піперидиновому циклі.

• Зберігання

• Отруйна речовина. Оберігають від дії вологи.

• Застосування

• Стимулятор дихання і кровообігу. Із цитизину виготовляють 0,15 %-ний водний розчин для ін'єкцій цититон. Цитизин входить в склад таблеток проти паління Табекс.

Алкалоїди - похідні хінолізидину

• Пахікарпіну гідройодид (Pachycarpini hydroiodidum)

• або

• d-Спартеїну гідройодид

• В структурі пахікарпіну містяться два конденсовані хінолізидинові цикли

• Білий кристалічний порошок. Легко розчинний у хлороформі, розчинний у спирті і воді, важко розчинний в ефірі й ацетоні.

Пахікарпін добувають з надземних частин софори товстоплідної

• Софора товстоплідна (Sophora pachycarpa)

• Ідентифікація пахікарпіну гідройодиду

• Субстанція дає реакції на йодиди.

• Виділення основи пахікарпіну, яку ідентифікують:

• а) за утворенням пікрату пахікарпіну (жовтий осад, температура плавлення); б) за реакцією взаємодії на фільтрувальному папері з парами брому і аміаку - після нагрівання з'являється рожеве забарвлення:

• 4R•HI + Br2 + 4NH3 4R + 2NH4I + 2NH4Br + I2

• З лужним розчином натрію нітропрусиду - червоно-коричневий дрібнокристалічний осад, який розчиняється в надлишку кислоти HCl.

• Питоме обертання від +8,6° до +9,6° (7 %-ний розчин у спирті

• Кількісне визначення пахікарпіну гідройодиду

• Ацидиметрія в неводному середовищі, пряме титрування в присутності гідраргірум(II) ацетату, індикатор - кристалічний фіолетовий (Е=М.м/2).

• Аргентометрія, метод Фаянса, індикатор - натрію еозинат (Е=М.м).

• Алкаліметрія в спиртовому середовищі за тимолфталеїном (Е=М.м).

• Фотоколориметрія.

Алкалоїди - похідні хіноліну

• До цієї групи належать алкалоїди хінної кори - 24 алкалоїди, основним представником яких є хінін:

• 6'-Метоксихіноліл-(4')-[5-вінілхінуклідил-(2)]-карбінол

• Хініну сульфат (Chinini sulfas) Quinini sulfas*

• нейтральна сіль

• Хініну дигідрохлорид (Chinini dihydrochloridum)

• кисла сіль

• Добування

• Хінін вперше виділений на початку 19 ст. харківським професором Ф.І. Гізе. Кору подрібнюють і розмішують з сумішшю вапна і NaOH (для переведення солей алкалоїдів у вільні основи), потім екстрагують при 60-65оС органічними розчинниками. Екстракт промивають Н2SО4. З водного розчину випадає в осад хінін-сульфат, який очищають кристалізацією. Інші алкалоїди хінної кори розділяють далі за допомогою іоннообмінних смол. З сульфату хініну шляхом обміну з солями Ва2+ добувають інші солі хініну.

• Властивості

• Солі хініну - безбарвні кристалічні речовини, без запаху, дуже гіркі на смак. Під дією світла поступово жовтіють. Усі вони є лівообертаючими оптичними ізомерами.

• Розчинність

• Хініну дигідрохлорид - дуже легко розчинний; хініну г/х - розчинний, а хініну сульфат - мало розчинний у воді.

Ідентифікація солей хініну

• Розрізнювальні реакції - на аніони відповідних солей: хлориди або сульфати.

• Реакція на алкалоїди з реактивом Драгендорфа.

• Розчини всіх солей хініну при підкисленні H2SO4 розв. дають блакитну флуоресценцію в УФ - світлі.

• Питоме обертання 3 % розчинів солей у 0,1 М розчині кислоти хлоридної у перерахунку на суху речовину становить: хініну дигідрохлориду - 225°; хініну гідрохлориду - 245°; хініну сульфату - 240°.

• При взаємодії спиртового розчину солі, підкисленої H2SO4, з спиртовим розчином йоду утворюються характерні (у вигляді листочків) зелені кристали герепатиту 4C20H24O2N2 · 2H2SO4 · 2HI · I4 · 6H2O.

• 6. Загальна реакція - талейохінна проба: до розчину солі хініну додають декілька крапель бромної води й розчин аміаку - з'являється смарагдово-зелене забарвлення:

7. Ерітрохінна реакція. Під дією бромної води і калій гексаціаноферату (ІІІ) в лужному середовищі на розчин хініну виникає червоне забарвлення. Ця реакція в 10 разів чутливіша за талейохінну, але забарвлення швидко зникає.

• 7. Ерітрохінна реакція. Під дією бромної води і калій гексаціаноферату (ІІІ) в лужному середовищі на розчин хініну виникає червоне забарвлення. Ця реакція в 10 разів чутливіша за талейохінну, але забарвлення швидко зникає.

• Кількісне визначення солей хініну

• Гравіметрія, яка базується на осадженні основи хініну розчином NaOH, екстрагуванні її хлороформом і зважуванні залишку, отриманого після відгонки хлороформу. Відсотковий вміст хініну в перерахунку на суху речовину розраховують за формулою:

• X = (mв.ф.•F•100)/mнав.  100/(100-В)

• F – гравіметричний фактор, F = М.мсолі хініну/М.моснови хініну

• В – масова частка вологи, %

• Солі хініну в лікарських формах визначають алкаліметрично в нейтралізованій за фенолфталеїном суміші хлороформу і спирту:

• X • HCl + NaOH  X + NaCl + H2O (Е = М.м.)

• (X)2 • H2SО4 + 2NaOH  2X + Na2 SО4 + 2H2O

• (Е = М.м./2)

3. Ацидиметрія в неводному середовищі. (Е = М.м./2).

• 3. Ацидиметрія в неводному середовищі. (Е = М.м./2).

• 4. Броматометрія, пряме титрування. (Е = М.м./2).

• Випробування на чистоту

• Специфічною домішкою в хініну гідрохлориді є барій - розчин, підкислений HCl, не повинен мутніти впродовж 2 год. після додавання розчину H2SО4 розведеної.

• Зберігання

• У ЩКЗ, що вберігає від дії світла. Застосування

• Протималярійні засоби. Стимулюють мускулатуру матки (хініну сульфат і хініну гідрохлорид).

• Хініну сульфат: порошок, табл. 0,15 і 0,5 г; 1,0-1,2 г на добу внутрішньо при малярії

• Хініну г/х: табл. 0,25 і 05 г; хініну дг/х: 50 % р-ин 1,0 мл