Доклад. Доклад ХБАВ Бородавко В. Проверила
 Скачать 40.65 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ <<БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ>> БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Направление подготовки (специальность) 19.03.01 Биотехнология Направленность (профиль) образовательной программы Молекулярная биотехнология Химия биологически активных веществ Доклад на тему: <<Изохиниловый алкалоид папаверин, алкалоид опиума>> Проверила: Выполнила: Сотникова Ю.М студентка 1 курса заочной формы обучения группы <<Д>> Бородавко В.Н УФА – 2022 Оглавление 1. История открытия различных алкалоидов 2. Алкалоиды в растительном мире 3. Изохинолиновый алкалоид папаверин, алкалоид опиума 4. Список литературы 1. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАЗЛИЧНЫХ АЛКАЛОИДОВ 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) 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). 2. Алкалоиды в растительном мире Растения, содержащие алкалоиды составляют примерно 10 % всей мировой флоры. Профессор В. С. Соколов обобщил сведения об алкалоидоносных растениях и все семейства, содержащие алкалоидоносные виды, разделил на 3 группы: 1 группа - семейства, насчитывающие не менее 20 % родов, имеющих алкалоидоносные виды растений. Такие семейства Соколов предложил называть высокоалкалоидными. 2 группа - семейства, в которых обнаружены от 10 до 20 % родов, имеющих алкалоидоносные виды растений. Эти семейства - среднеалкалоидоносные. 3 группа - семейства, в которых имеются от 1 до 10 % родов с алкалоидоносными видами растений. Такие семейства называются малоалкалоидоносными. Согласно данным, берущим свои истоки из трудов академика А.П.Орехова (1955), алкалоиды находятся не во всех растениях и число последних невелико. Но из-за малого изучения растений в этой области можно ожидать определенных перемен в сторону увеличения числа видов алкалоидсодержащих растений. Распределение алкалоидов между ботаническими видами довольно неравномерно. Некоторые семейства богаты алкалоидоносными представителями, в других царит отсутствие таковых. Часто растения, стоящие близко одно к другому в системе ботанической классификации, заключают в себе ряд алкалоидов, весьма близких по своему строению и образующих естественную группу. Но известны случаи, когда из двух весьма близких между собой ботанических видов один богат алкалоидами, а другой или совершенно их не содержит, или же содержит алкалоиды другого строения. Раньше считалось, что определенные алкалоиды являются характерными и специфичными для определенных ботанических семейств или даже видов, и не встречаются ни в каких других растениях. Однако по мере рассмотрения этого вопроса выявился ряд случаев, когда один и тот же алкалоид был найден в растениях, стоящих очень далеко одно от другого в ботанической классификации и принадлежащих к совершенно разным свойствам. Поскольку число таких случаев довольно велико, их нельзя считать исключениями и не может идти речи о строгой ботанической специфичности алкалоидов. В растительном организме обычно распределение алкалоидов бывает довольно неравномерно. Локализация алкалоидов происходит преимущественно в определенных частях. Например, в видах Cincona алкалоиды находятся главным образом в коре, тогда как у аконитов главная их масса находится в клубнях. У ракитника алкалоиды сосредоточены главным образом в семенах, в кокаиновом кактусе в листьях. Известны случаи, когда одни части растений очень богаты алкалоидами, тогда как в других частях того же растения они полностью отсутствуют или содержаться в гораздо меньшем количестве. Различные части одного и того же растения могут отличаться между собой также и качественными содержанием алкалоидов, т.е. в различных частях растений могут находиться разные алкалоиды. Например, корень мачка бахромчатого содержит исключительно хелеретрин и сангвинарин, тогда как в надземных его частях находятся только протопин, коридин и аллокриптопин. Поэтому при изучении новых растений необходимо исследовать отдельно различные их части. Кроме того, как процентное содержание, так и качественный состав алкалоидной смеси могут меняться в течение года в зависимости от стадий развития растений. 3. Изохинолиновый алкалоид папаверин,алкалоид опиума Один из наиболее насыщенных разделов химии природных органических оснований охватывает производные изохинолина . К ним относят соединения различной структуры, объединяемые наличием в их молекулах упомянутого гетероцикла. Кроме того, сюда же причисляют ряд вешеств, в химическом смысле к производным изохинолина не относящихся, но тесно связанных с ними биогенетическим происхождением от изохинолиновых алкалоидов. Алкалоиды группы изохинолина. Представители изохинолиновых алкалоидов — папаверин, морфин — выделены из опия (млечного сока мака снотворного). Классификация алкалоидов установленного строения производится по принципу распределения их по группам на основе строения их основного углеродно-азотного скелета. В таком случае это будут производные пирролидина, пиридина, хинолина, изохинолина, индола, имидазола, хиноксалина и пурина. Девятая группа—ациклические алкалоиды и десятая— алкалоиды неизвестного строения. Алкалоиды, производные изохинолина, широко распространены в природе наиболее богаты ими сем. Рарауегасеае. Некоторые из алкалоидов этой группы получены синтетическим путем (сальсолин, папаверин и др.) Опий и опийные алкалоиды Опий представляет собой засохший млечный сок, вытекающий из искусственных надрезов не совсем зрелых головок снотворного мака Papaver somniferum L. (сем. маковых-Papaveraceae), культивируемого для этой цели в большом масштабе. Опий является сложной смесью, содержащей кроме алкалоидов белки, смолы, каучук, углеводы, минеральные соли и другие вещества. Алкалоиды находятся в опии в виде солей с меконовой, серной и молочной кислотами. Для сбора опия на почти созревших головках мака делаются один или несколько надрезов, причем стенка не должна быть прорезана насквозь, с тем чтобы семена могли дойти до стадии полного созревания. Млечный сок, вытекающий из надреза, тщательно собирается. Резку мака повторяют через несколько дней; иногда делают и третью резку, хотя опий, получаемый в последнем случае, считается худшего качества. Высохший опий представляет собой густую смолистую коричневую массу. Алкалоиды опия Процентное содержание алкалоидов в опии колеблется в широких пределах - от 2-3 до 15-20%. Ввиду того, что получение опийных алкалоидов является крупным производством, эти вещества были для исследователей легко доступны. Благодаря этому указанная группа алкалоидов исследована весьма полно, хотя возможно, конечно, что и не все имеющиеся в нем основания были выделены. По числу находящихся в опии алкалоидов (это число доходит до 22) мак занимает одно из первых мест между алкалоидоносными растениями. С химической точки зрения эта группа алкалоидов неоднородна, в ней имеются представители трех типов, а именно: а) производные 1-бензилизохинолина; б) производные типа морфина; в) производные типа протопина. Кроме того, в опии находятся еще 3 алкалоида неустановленного строения. Методы выделения алкалоидов из опия Алкалоиды находятся в опии в виде солей, растворимых в воде; поэтому для отделения их от части балластных веществ опий прежде всего подвергают экстракции теплой водой и отфильтровывают от нерастворившейся части. Наркотин, являющийся очень слабым основанием, соли которого сильно гидролизированы, при этой операции большей частью остается в нерастворимом остатке и может быть получен из него извлечением соляной кислотой. Водный раствор, в который перешли прочие алкалоиды, подвергается упариванию в вакууме при возможно низкой температуре. Для дальнейшей обработки этого сгущенного раствора предложен был ряд методов, из которых наиболее распространенными являются два, а именно: метод Грегори и метод Каневской и Клячкиной. Метод Грегори. По этому методу к сгущенному опийному экстракту прибавляется хлористый кальций; при стоянии выпадают кальциевые соли серной, молочной и меконовой кислот, которые отфильтровываются. Полученный маточник снова сгущают в вакууме до небольшого объема и оставляют на холоде. При этом постепенно выделяется смесь хлоргидратов морфина и кодеина (так называемая «соль Грегори»), которая отделяется от раствора отсасыванием; в маточнике же остаются прочие алкалоиды. Для разделения морфина и кодеина полученную соль Грегори сначала очищают кристаллизацией, а затем разлагают аммиаком. При этом морфин осаждается, а кодеин остается в растворе. Отфильтрованный морфин-основание переводится в хлоргидрат и очищается повторной кристаллизацией. Из аммиачного фильтрата кодеин получается осаждением едкой щелочью или извлечением бензолом и очищается кристаллизацией. Кодеин применяется в медицине главным образом в виде фосфата. Для выделения прочих алкалоидов (в производстве обычно ограничиваются выделением папаверина, тебаина, наркотина и нарцеина, тогда как прочие редкие алкалоиды выделяются только в исключительных случаях для научных целей) из маточника его разбавляют водой и осаждают аммиаком. При этом выпадают наркотин, тебаин и часть папаверина, а в маточнике остаются: нарцеин и часть папаверина (вместе с нейтральным меконином). Выпавший осадок извлекают горячим спиртом; при охлаждении раствора выпадает наркотин. Фильтрат от него упаривают и обрабатывают уксуснокислым свинцом, который осаждает наркотин и папаверин, тогда как тебаин остается в растворе. Раствор освобождают от избытка свинца, осаждают тебаин аммиаком и очищают переводом в труднорастворимый тартрат. Смеси папаверина и наркотина, получающиеся при упаривании маточников, разделяют обработкой разбавленной уксусной кислотой, в которой наркотин нерастворим. Из уксуснокислого фильтрата папаверин осаждают аммиаком и очищают переводом в трудно растворимый оксалат. Маточник, полученный после осаждения аммиаком и заключающий нарцеин и папаверин, очищают осаждением уксуснокислым свинцом (в осадок алкалоиды не переходят) и медленно упаривают до начала кристаллизации. Нарцеин медленно выкристаллизовывается при стоянии на холоду. Из маточника путем экстракции эфиром получается еще некоторое количество папаверина, загрязненного меконином. Его очищают растворением в разбавленной соляной кислоте (в которой меконин нерастворим), осаждением и переводом в оксалат. Метод Каневской - Клячкиной. По этому методу упаренный водный опийный экстракт разбавляется спиртом и осаждается, при сильном перемешивании, строго определенным количеством аммиака. В этих условиях осаждаются морфин и наркотин, а прочие алкалоиды остаются в растворе. Для разделения морфина и наркотина их смесь обрабатывается уксусной кислотой, в которой наркотин как очень слабое основание не растворяется. Из фильтрата от наркотина морфин осаждают аммиаком. Спиртово-аммиачный маточник, полученный после осаждения морфина и наркотина, извлекается бензолом. Бензольный раствор очищается взбалтыванием с 30%-ной едкой щелочью и обрабатывается 5%-ной уксусной кислотой (с добавлением уксуснокислого натрия), которая растворяет кодеин и тебаин, тогда как папаверин остается в бензольном растворе. Водный кислый раствор (заключающий тебаин и кодеин) подщелачивается аммиаком, который осаждает только тебаин. Последний очищается через тартрат. Из водно-аммиачного маточника кодеин может быть извлечен взбалтыванием с бензолом. Папаверин был открыт Мерном в 1898 г. в опии, который содержит его в количестве около 1%. Строение папаверина было выяснено многолетними работами Гольдшмидта (1876-1881). Первый синтез его осуществлен Пиктэ и Гамсом в 1910 г. Физические свойства Папаверин кристаллизуется из смеси спирта и эфира в призмах, темп. пл. 147°С. Оптически неактивен. Нерастворим в воде и щелочах. Трудно растворим в бензоле, спирте, легко растворим в хлороформе. Химические свойства и строение Папаверин является слабым третичным основанием. Метильной группы при азоте не содержит. Все четыре кислородных атома находятся в виде метоксильных групп. При сплавлении со щелочью папаверин распадается на диметоксиизохинолин и на диметиловый эфир гомопирокатехина, а также на продукты распада последнего: гомопирокатехин, вератровую и протокатеховую кислоты. Для папаверина, в ходе изучения процессов его окисления и распада, выведена следующая формула строения, объясняющая все его реакции:  Папаверин является алкалоидом незрелого мака; однако он не относится к соединениям класса морфина и не обладает обезболивающими свойствами. Он является периферическим сосудорасширяющим средством и оказывает прямое воздействие на сосуды. Он вызывает расширение коронарных, церебральных и легочных артерий. Способствует увеличению мозгового кровотока и снижению мозгового сосудистого сопротивления. В терапевтических дозах повышает артериальное давление. В больших дозах он может вызвать аритмию. Несмотря на отсутствие четкого терапевтического эффекта, он тем не менее продолжает широко применяться при нарушениях периферического и церебрального кровотока и как коронарное расширяющее средство в целом, а также при спазме периферических сосудов и сосудов головного мозга и бронхов. Синонимами этого препарата являются папвин, церебид, миобид, павацен, вазоспан и многие другие. Папаверина гидрохлорид представляет собой белый кристаллический порошок со слегка горьковатым вкусом, без запаха. Температура плавления - 225ºС. Хорошо растворяется в воде, плохо - в этиловом спирте, хлороформе, диэтиловом эфире. Химические свойства хинолина и изохинолина аналогичны свойствам пиридина. Они обладают основными и нуклеофильными свойствами и образуют соли при протонировании сильными кислотами и при алкилировании алкилгалогенидами. Реакции электрофильного замещения протекают по наименее электронодефицитному бензольному кольцу и направляются в хинолине в положения 6 и 8. Большинство реакций, подтверждающих подлинность папаверина, основаны на способности его окисляться, что обусловлено наличием в его молекуле метоксильных групп. В зависимости от характера окислителя продукты окисления окрашены в разные цвета. Так, например, при действии на препарат концентрированной азотной кислотой появляется желтое окрашивание, которое при нагревании на водяной бане переходит в оранжевое. Количественное содержание папаверина определяется методом кислотно-основного титрования в неводных средах, подобно другим галогеноводородным солям алкалоидов. Список литературы 1. Алкалоиды [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/ html. - Дата доступа: 13.04.2014 2. Алкалоиды и история их открытия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://studzona.com/referats/view/46299/html. - Дата доступа: 11.04.2014 3. Лекарственные растения, сырье и фитопрепараты - учеб. пособие. Под ред. С.Е. Дмитрука, Томск, 2004. |