Химия БАВ. Классификация методов выделения бав
 Скачать 187.6 Kb.
|
|
Фитонци́ды— образуемые растениями летучие биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших. Термин был предложен Б. П. Токиным в 1928 году. Состав фитонцидов Фитонцидами являются все выделяемые растениями летучие вещества, в том числе и те, которые практически невозможно собрать в заметных количествах. Это может быть комплекс соединений, например, терпеноидов, или других т. н. вторичных метаболитов. Характерными представителями фитонцидов являются эфирные масла, извлекаемые из растительного сырья промышленными методами.
Исходя из желания взять за основу единый термин «фитонциды» для обозначения биологически активных веществ, выделяемых растениями, мы будем пользоваться следующими терминами: первичные фитонциды — летучие органические вещества, выделяемые неповрежденными растениями; вторичные фитонциды — летучие органические вещества, выделяемые поврежденными растениями. Первичные фитонциды можно подразделить на две группы: метаболические, не оказывающие влияния на физиологические процессы собственного растения (эфирные масла, спирты, альдегиды и др.), и биотические, влияющие на физиологические процессы собственного растения (некоторые витамины, аминокислоты, сложные эфиры, действующие как антиауксины: кумарин, умбеллиферон, эскулетин и др.). Вторичные фитонциды подразделяются на раневые, образующиеся в результате механических повреждений растительной ткани, и индуцированные (фитоалексины), появляющиеся в ответ на внедрение в растительную ткань патогенного организма. Раневые фитонциды характеризуются увеличением в летучих выделениях количества эфирных масел, моно — и сесквитерпенов, спиртов, альдегидов, органических кислот, а также продуктов ферментативного распада белков. В тканях, инфицированных патогеном, заметно увеличивается число фенольных соединений, в процессе окисления которых образуются хиноны. По биологическому назначению все фитонциды (первичные и вторичные) можно объединить в три большие группы: 1. Фитонциды сенсорного действия: аттрактанты — летучие вещества, привлекающие животных (эфирные масла, терпены — линея, лимонен и др.), и реппеленты — летучие вещества, отпугивающие животных. 2. Фитонциды, влияющие на рост и развитие организмов (непредельные углеводороды, органические кислоты, альдегиды и др.). 3. Фитонциды, участвующие в пищевых целях — атмовитамины, по Н. Г. Холодному (витамины, аминокислоты, сложные эфиры, спирты и др.).
В природе явление фитонцидов универсально. Вместе с тем существуют различия в фитонцидной активности у разных видов. Причем фитонциды листьев деревьев отличаются по своему противомикробному действию от плодов и т. д. Фитонцидная активность растения может изменяться в зависимости от времени года, от погоды, времени суток (утром до 8 часов и вечером после 19 часов количество фитонцидов, производимых растениями, в несколько раз меньше, чем днем). Деревья, оказывающиеся в тени, выделяют меньше фитонцидов. В березовом и сосновом лесах больше света и больше фитонцидов, чем, например, в смешанном. На количество продуцируемых летучих веществ может влиять также температура воздуха и его влажность: в жаркую погоду концентрация фитонцидов существенно возрастает (в 1,5– 1,8 раза), а при повышении влажности воздуха – уменьшается.
В технологии фитонцидов и биогенных стимуляторов для экстрагирования лекарственного сырья используют методы мацерации и ремацерации. 1.Экстракция. Грубо измельченные или неизмельченные цветки бессмертника песчаного экстрагируют 50% этиловым спиртом методом противоточной экстракции в батарее из шести перколяторов. Загруженное в головной экстрактор сырье настаивают 5 ч, затем вытяжку сливают со скоростью 1/5 полезного объёма экстрактора в час. 2.Выпарка. Выпарку осуществляют в вакууме на роторном испарителе до 1/5 первоначального объема, что приводит к отгонке этилового спирта и получению конц.водного остатка. В результате выпарки происходит замена растворителя (50% спирта водой), в результате балластные вещества (смолы, фитостерины) отделяются от флавоноидов (балластные вещества не растворимы в воде, а флавоноиды растворимы в теплой (50-60˚С) в воде). 3.Фильтрация. Теплый раствор отфильтровывают через обогреваемый нутч-фильтр и освобождают от осадка неполярных балластных веществ. 4.Экстракция ж-ж. Предварительно готовят экстрагент-смесь этилацетата и спирта в соотношении 9:1. Спирт увеличивает растворимость флавоноидов в этилацетате, поэтому увеличивается коэффициент распределения при сочетании фаз вода-этилацетат. 5.Выпарка. На роторной плёночной установке в вакууме отгоняют этилацетат до получения густого остатка, который передают в таблетный цех( если таблетки фламина изготавливают на этом же предприятии) или на сушку. 6.Сушка. Густой остаток сушат в полочной вакуум-сушилке до остаточной влажности не выше 5%.
Алкалоиды - это природные азотсодержащие органические соединения основного характера, имеющие сложный состав и обладающие сильным фармакологическим действием. Преимущественно гетероциклических, большинство из которых обладает свойствами слабого основания; к ним также причисляются некоторые биогенетически связанные с основными алкалоидами нейтральные и даже слабокислотные соединения. Аминокислоты, нуклеотиды, аминосахара и их полимеры к алкалоидам не относятся. Иногда алкалоидами называются и синтетические соединения аналогичного строения. Помимо углерода, водорода и азота в молекулы алкалоидов могут входить атомы серы, реже — хлора, брома или фосфора. Многие алкалоиды обладают выраженной физиологической активностью. К алкалоидам относятся, например, такие вещества, как морфин, кофеин, кокаин, стрихнин, хинин и никотин. Название "алкалоиды" было предложено Мейснером в 1819 г. Оно происходит от 2-х слов: арабского alcali - щелочь и греческого eidos - подобный. Таким образом, слово "алкалоид" означает "щелочеподобный".
В основе классификации алкалоидов лежит структура гетероцикла и положение азота в молекуле алкалоида. Большинство алкалоидов - гетероциклические соединения (с азотом в цикле) - истинные алкалоиды. Небольшое число алкалоидов содержат азот в боковой цепи или являются ациклическими соединениями - протоалкалоиды. I. Алкалоиды с азотом в боковой цепи и ациклические алкалоиды - протоалкалоиды Протоалкалоиды - низкомолекулярные относительно простые азотсодержащие соединения, имеющие генетическую связь с аминокислотами. Протоалкалоиды делят на три группы: 1. Алифатические. Сферофизин из сферофизы солонцовой 2. Фенилалкиламины, из которых самая большая группа - фенилэтиламиновые протоалкалоиды. К алкалоидам этой группы относится эфедрин из побегов эфедры хвощевой и капсаицин из плодов перца однолетнего. 3. Колхициновые алкалоиды - колхицин и колхамин из клубнелуковиц безвременника великолепного. II. Алкалоиды с азотом в составе гетероцикла - истинные алкалоиды Производные пирролидина подразделяются на: 1) простые производные пирролидина - гигрин, кускгигрин, которые содержатся в сырье белладонны 2) производные пирролизидина - это конденсированная система из двух циклов пирролидин. Производными пирролизидина являются платифиллин и саррацин, которые содержатся в траве крестовника плосколистного. III. Пиридиновые и пиперидиновые алкалоиды Эта группа алкалоидов подразделяется на: 1) простые производные пиридина и пиперидина. Представителем этой группы является кониин, который содержится в плодах болиголова пятнистого. 2) производные бициклической неконденсированной системы, состоящей из циклов пиридина и пирролидина. К этой группе относится никотин, который содержится в табаке. 3) производные бициклической неконденсированной системы колец пиридина и пиперидина. Представителем этой группы является анабазин, который содержится в анабазисе. IV. Тропановые алкалоиды - производные бициклической конденсированной системы пирролидина и пиперидина: ТРОПАН, ГИОСЦИАМИН (L), СКОПОЛАМИН, АТРОПИН (рацемат) V. Хинолизидиновые алкалоиды - производные бициклической конденсированной системы из двух циклов пиперидина: ХИНОЛДИИЗИН Различают 5 групп хинолизидиновых алкалоидов: 1. Группа лупинина. Лупинин впервые выделен из люпина. В медицинской практике представители этой группы не применяются. 2. Группа спартеина. К ней относятся пахикарпин, термопсин, анагирин, содержащиеся в траве софоры толстоплодной 3. Группа цитизина. Цитизин содержится в семенах термопсиса ланцетовидного и в траве термопсиса очередноцветкового 4. Группа матрина. Матрин найден в софоре желтоватой. 5. Группа нуфаридина. Алкалоиды этой группы обнаружены в представителях семейства нимфейных и в своем составе содержат серу, например, алкалоид нуфлеин, который содержится в корневищах кубышки желтой. VI. Производные хинолина Сюда относятся алкалоиды хинного дерева: хинин, хинидин, цинхонин. VII. Изохинолиновые алкалоиды: ИЗОХИНОЛИН В медицинской практике нашли применение представители следующих групп: 1. Группа фенантренизохинолина (морфина) - сюда относятся морфин, кодеин - алкалоиды мака снотворного. 2. Группа бензилизохинолина - куда входит алкалоид папаверин, также содержащийся в маке снотворном. 3. Группа бензофенантридина - сангвинарин и хелеритрин - алкалоиды травы чистотела большого: 4. Группа апоморфина - алкалоид глауцин, выделенный из травы мачка желтого: 5. Группа протоберберина - берберин, полученный из барбариса обыкновенного, алкалоид гиндарин - из стефании гладкой: 6. Группа бисбензилизохинолиновых алкалоидов, куда относятся алкалоиды кураре. VIII. Алкалоиды - производные индола: Это очень большая группа алкалоидов, имеющих сложное строение: ЛИЗЕРГИНОВАЯ КИСЛОТА, РЕЗЕРПИН Алкалоиды этой группы содержатся: в склероциях спорыньи - эргометрин, эрготамин, эргокристин - производные лизергиновой кислоты; в корнях раувольфии - резерпин; в траве барвинка малого - винкамин; в листьях катарантуса розового - винбластин, винкристин; в семенах чилибухи - стрихнин; в траве пассифлоры инкарнатной - гармин, гарман, гармол. XI. Алкалоиды дитерпеновые Они обнаружены в различных видах живокости (элатин, кондельфин, метилликаконитин и др.), аконита (аконитин, зонгорин). Структуры этих алкалоидов очень сложны.
Локализация алкалоидов по органам и тканям Алкалоиды могут накапливаться в различных органах и частях растений:
В растениях, как правило, накапливаются алкалоиды близкого строения, например, в листьях, траве и корнях белладонны - алкалоиды тропанового ряда; в спорынье - индольные алкалоиды. Различные части растения могут накапливать разные алкалоиды, например, в семенах термопсиса ланцетовидного преобладает цитизин, а в траве - термопсин. Иногда алкалоиды накапливаются в одном органе, а в других отсутствуют или содержатся в небольших количествах, например, у чемерицы наибольшее количество алкалоидов накапливается в подземных органах. В растениях алкалоиды находятся в виде солей и растворены в клеточном соке паренхимных клеток. Чаще встречаются соли органических кислот (щавелевой, яблочной, винной, лимонной, и др.); в некоторых растениях алкалоиды связаны со специфическими кислотами, например, хинная кислота характерна для хинного дерева, меконовая - для мака снотворного. Реже встречаются алкалоиды в виде солей неорганических кислот: серной, фосфорной (мак снотворный). Содержание алкалоидов в ЛРС колеблется в пределах от десятых (реже сотых) долей процента до 1-3%. Это количество считается значительным, т.к. алкалоиды обладают сильным физиологическим действием. Только у некоторых растений содержание алкалоидов достигает 10% и более, например, в коре хинного дерева содержание алкалоидов составляет 15-20%, в подземных органах стефании (клубни с корнями) 7,5-9%. Все алкалоиды содержат в своем составе С, H, N. Кроме того, большинство алкалоидов содержат еще и кислород. 1) Кислородсодержащие алкалоиды обычно твердые кристаллические вещества, чаще бесцветные и реже окрашенные (берберин, хелеритрин - желтые, сангвинарин - оранжевого цвета), без запаха, горького вкуса. Поэтому сырье, содержащее алкалоиды, также имеет горький вкус, но из-за ядовитости алкалоидов вкус его не определяют. 2) Алкалоиды, не содержащие кислорода, - летучие, маслянистые жидкости с неприятным запахом (никотин, кониин, пахикарпин, анабазин и др.). 3) Алкалоиды имеют четкую температуру плавления или кипения. 2. Некоторые алкалоиды флуоресцируют в УФ-свете (берберин, хинин). 3. Алкалоиды оптически активны. Причем левовращающие стереоизомеры обычно активнее правовращающих. 4. Растворимость алкалоидов-оснований и их солей различна. Алкалоиды-основания хорошо растворимы в органических растворителях (хлороформе, эфире, дихлорэтане, спиртах и др.) и практически нерастворимы в воде. Однако имеются алкалоиды, которые хорошо растворимы не только в органических растворителях, но и в воде. Например, цитизин, метилцитизин, кофеин, эфедрин, берберин и др. 5. Соли алкалоидов, как правило, хорошо растворимы в воде и спиртах (особенно разбавленных), но плохо или совсем нерастворимы в органических растворителях. Хотя и здесь имеются исключения - сульфат хинина слабо растворим в воде (1:700), а гидробромид скополамина и гидрохлорид папаверина растворяются в хлороформе. 6. Жидкие алкалоиды перегоняются с водяным паром. 7. Благодаря основному характеру алкалоиды при взаимодействии с кислотами образуют соли. Это свойство алкалоидов широко используется при выделении и очистке алкалоидов, их количественном определении, получении препаратов. 8. Общим химическим свойством всех алкалоидов является образование осадков: 1) с солями тяжелых металлов; 2) с комплексными йодидами; 3) с комплексными кислотами.
Процесс выделения подразделяют на три этапа: 1. Извлечение алкалоидов из ЛРС. 2. Очистка полученных извлечений. 3. Разделение суммы алкалоидов. Из ЛРС алкалоиды могут быть извлечены в виде оснований или в виде солей (схемы 16,17). Извлечение алкалоидов из лрс в виде оснований В этом случае соли алкалоидов, в виде которых они содержатся в растительном сырье, необходимо перевести в основания. Это достигается добавлением к измельченному сырью щелочей. Затем основания алкалоидов извлекают органическим растворителем (дихлорэтаном, хлороформом, диэтиловым эфиром и др.). При подборе щелочи учитывают свойства и строение алкалоидов. Сильные щелочи (NaOH, KOH) используют при выделении сильных оснований алкалоидов и алкалоидов, находящихся в ЛРС в виде прочных соединений с дубильными веществами (кора хинного дерева и др.). Извлечение алкалоидов из лрс в виде солей Выделение проводят путем экстрагирования измельченного сырья 1-5% раствором кислоты или подкисленным спиртом. Для подкисления используют НСl, H2SO4, винную, уксусную и др., т.е. те кислоты, которые дают с алкалоидами соли, хорошо растворимые в воде или спирте. Очистка полученных извлечений основана на различной растворимости алкалоидов-оснований и их солей, что дает возможность поочередного переведения алкалоидов из органического растворителя в воду. Разделение суммы алкалоидов Разделить сумму алкалоидов на индивидуальные соединения очень сложно. Отметим основные принципы разделения суммы алкалоидов. 1. Разделение суммы алкалоидов по различной растворимости в органических растворителях. 2. Разделение суммы алкалоидов по различной силе основности. 3. Разделение суммы алкалоидов хроматографическим методом. Этот метод используется как для очистки, так и для разделения алкалоидов. 4. Разделение суммы алкалоидов по различной температуре кипения. Используют фракционную перегонку при пониженном давлении. |