Химия и химические технологии/2. Теоретическая химия
Восточно-Казахстанский
Государственный Университет имени С. Аманжолова, г. Усть-Каменогорск, Казахстан
Алкалоиды как высокоэффективные
лекарственные препараты нового поколения
Если посчитать весь
период поиска человеком «лекарства от всех болезней», или другими словами
говоря «панацеи», то можно безошибочно утверждать то, что во время этого поиска
он неоднократно сталкивался с алкалоидами, даже и не зная об этом. Из поколения
в поколение передавалось ценнейшее знание о целительных свойствах
некоторых растений, которые
впоследствии будут определены как лекарственные.
Число открываемых
новых алкалоидов выросло за довольно короткие сроки, и на 2013 год их составляет
около 10000 алкалоидов (по некоторым данным – более 12000), природных
органических соединений, преимущественно растительного происхождения, но бывают
и «нерастительного» происхождения (алкалоиды, полученные из материалов грибов,
тканей животных, бактерий и даже насекомых, например, яд медоносных пчел).
Мощным толчком для развития химии алкалоидов послужило появление в XX
веке хроматографии и спектроскопии [1].
Необходимо отметить, что из всех
фармакологически активных веществ именно алкалоиды относятся к той категории
веществ, из которых современная медицина, фармакология, фитохимия и другие
науки черпают наибольшее количество высокоэффективных лекарственных препаратов
[1].
От других лекарственных препаратов алкалоидов
отличают:
1) Слабовыраженное побочное
действие (практически не причиняет вреда организму при лечении);
2) Действие алкалоидов
проявляется гораздо быстрее, что очень важно, например, при сердечно-сосудистых
заболеваниях, и заболеваниях, сопровождающихся спазмами и др.;
3) Отсутствует кумулятивный
эффект [2].
Алкалоиды применяются как в чистом виде, так и в
составе галеновых и новогаленовых препаратов также входят в состав комплексных
лекарственных средств. Препараты, изготовленные их алкалоидов, используются в
медицине как:
1) Гипотензивные средства
(резерпин, раунатин из раувольфии змеиной, винкамин из барвинка малого);
2) Гипертензивные (эфедрина
гидрохлорид из эфедры);
3) Возбуждающие
центрально-нервную систему (стрихнина нитрат из чилибухи и др.);
4) Обезболивающие средства
(морфина гидрохлорид из мака, атропина сульфат из белладонны);
5) Противоопухолевые
средства (винбластин, винкристин, розевин из катарантуса розового) и т.д. [3].
Лекарственные
растения и лекарственное сырье, содержащие алкалоиды: эфедра хвощевая (Ephedraequisetina Bunge), перец однолетний стручковый (CapsicumannuumL.), белладонна (Atropabelladonna L.), белена черная (Hyoscyamusniger L.), дурман обыкновенный (Daturastramonium L.), дурман индейский (Daturainnoxia Mill.), термопсис ланцетный (Thermopsislanceolata R.Br.), кубышка желтая (Nupharlutea |L| Smith.), паслен дольчатый (Solanumlaciniatum Alt.), чемерица Лобеля (Veratrumlobelianum Bernh.), мачок желтый (Glauciumflavum Grantz.), чистотел большой (Chelidoniummajus L.), барбарис обыкновенный (Berberis vulgaris L.), маклейя мелкоплодная (Macleayamicrocarpa |Maxim.| Fedde),
раувольфия змеиная (Rauwolfiaserpentine Benth.), барвинок малый (Vincaminor L.), спорынья (Clavicepspurpurea Tulasne) и др. [2].
Говоря о распространенности алкалоидов в
растениях следует отметить, что разные
части растения отличаются не только количественным содержанием алкалоидов, но и
качественным составом, а именно в различных частях растений может находиться
разные алкалоиды. Алкалоиды у некоторых
растений содержатся в значительном количестве во всех его частях (красавка,
обыкновенная, красавка кавказская), но у большинства растений они преобладают
или содержатся только в каком-либо одном органе или части растения. У одних
растений наибольшее количество алкалоидов накапливается в листьях (чай
китайский, белена черная, секуринега полукустарниковая); у других – в плодах
или семенах (дурман индейский, мордовик шароголовый, мордовник обыкновенный,
чилибуха); у третьих – в подземных органах (раувольфия змеиная, безвременник
великолепный, скополия карниолийская) или в коре (цинхона красносоковая,
цинхона Ледгера) [4].
А.П. Орехов
огромное значение придавал не только к сбору и заготовке алкалоидсодержащего
сырья, но и процессу выделения (извлечения) алкалоидов. Он отмечал, что если
содержание алкалоидов в исследуемом растении обычно невелико, то перед химиком
стоит «основная» задача по отделению этих веществ от «балластного материала»,
составляющего главную массу растительного сырья [5].
На точность
результатов при исследовании алкалоидсодержащего сырья (в нашем случае
растительного), особенно при количественном определении действующих веществ, а
также при определении содержания экстрактивных веществ, золы и влаги большое
влияние оказывает правильность подготовки образцов сырья для проведения
анализа. Это связано с тем, что содержание действующих веществ в лекарственном
сырье невелико: чаще всего от 0,1 до 5% (реже больше) [4].
Заготовка
дикорастущего лекарственного растительного сырья проводится при наличии
высокопродуктивных зарослей лекарственных растений и потребности
перерабатываемых предприятий под непосредственным контролем местных отделений
охраны природы. При заготовке учитываются биологические особенности, динамика
накопления действующих веществ в сырье, влияние сбора на состояние зарослей [3].
Качество
лекарственного растительного сырья зависит от соблюдения сроков заготовки,
правильной технологии сбора и режима сушки. Заготовка – процесс, включающий ряд
последовательных этапов: сбор, сушку, приведение в стандартное состояние,
упаковку и хранение. На всех этапах заготовительного процесса должна
преследоваться одна цель – сохранить в сырье комплекс биологически активных веществ
и получить стандартное сырье, отвечающее требованиям нормативных документов [3].
На образование и
содержание алкалоидов влияет фаза развития растений. В надземных частях
растения максимальное количество алкалоидов отмечается в фазу цветения – плодоношения,
в подземных органах – в фазу отмирания надземной части. Положительное влияние
на образование алкалоидов имеют повышенные температуры воздуха, дефицит влаги,
короткий световой день, увеличение высоты над уровнем моря, азотистые удобрения
[6].
Для того, чтобы
провести качественную реакцию, алкалоиды извлекают из сырья, обычно, 5%-ной
уксусной кислотой или хлористо-водородной кислотой (в соотношении 1:10 при
кипячении в течение 5 минут) [6].
Далее, с фильтратом проводят
качественные реакции, так сказать, с «общеалкалоидными» реактивами. Эти реакции
позволяют установить наличие алкалоидов даже при незначительном их содержании.
Они основаны на том, что при взаимодействии алкалоидов с этими реактивами
образуют нерастворимые в воде соединения (см. таблицу 1) [6].
|
Название реактива |
Состав реактива |
Эффект реакции |
|
|
Вагнера-Бушарда |
Раствор йода в
йодиде калия |
Бурый осадок |
|
|
Майера |
Раствор дихлорида
ртути и йодида калия |
Белый или
желтоватый осадок |
|
|
Драгендорфа |
Раствор основного
нитрата висмута и йодида калия с добавлением уксусной кислоты |
Оранжево-красный
или кирпично-красный осадок |
|
|
Марме |
Раствор йодида
кадмия в растворе йодида калия |
Белый или
желтоватый осадки, растворимые в избытке реактива |
|
|
Раствор
кремневольфрамовой кислоты |
Беловатый осадок |
||
|
Раствор фосфорномолибденовой
кислоты |
Желтоватый
осадок, через некотое время синеет или зеленеет |
||
|
Раствор
фосфорновольфрамовой кислоты |
Беловатый осадок |
||
|
Раствор
пикриновой кислоты |
Осадок желтого
цвета |
||
Таблица 1 – «Общеалкалоидные»
реактивы
В последнее время
для открытия и изучения алкалоидов используются хроматографические методы
анализа, УФ-спектроскопия, ИК-спектроскопия, ЯМР-спектроскопия.
Весь процесс
количественного определения алаклоидов в растительном сырье можно разделить на
три основные стадии:
1
Извлечение алкалоидов из сырья;
2
Очистка извлеченных алкалоидов от сопутствующих
веществ: смол, пигментов, жиров, пектиновых веществ и др.;
3
Количественное определение выделенных и очищенных
алкалоидов.
Извлечение
алкалоидов и их чистка основаны на том, что почти все основания алкалоидов
нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях. Соли
алкалоидов нерастворимы в органических растворителях, но растворимых в воде [6].
Извлечение
алкалоидов из растительного сырья чаще проводят в виде оснований (можно проводить
и в виде солей). Извлечение алкалоидов
в виде солей (метод Стасс-Отто) применяется в токсикологической химии [6].
Рисунок 1 – Схема
извлечения и очистки алкалоидов
Научный
интерес направлен на извлечение алкалоидов из растительного сырья, изучение их
фармакологических свойств, технологию извлечения с максимальным содержанием
алкалоидов, их применение в качестве лекарственных средств (биологически
активных добавок), чтобы впоследствии Республика Казахстан могла быть
конкурентоспособной страной по отношению к рядам других стран по производству высокоэффективных
лекарственных средств.
Литература:
1. Муравьева Д.А., Самылина
И.А., Яковлев Г.П. «Фармакогнозия»: Учебник. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:
Медицина, 2002. – 656 с.: ил. – (Учеб.лит. для студ. фарм. вузов);
2. Красильникова Л.А., Авксентьева О.А., Жмурко
В.В., Садовниченко Ю.А. «Биохимия растений» /под ред. к.б.н. Л.А.
Красильниковой. – Ростов н/Д: «Феникс», Харьков: Торсинг, 2004. – 224 с. Серия
«Учебные пособия»;
3. Карпук В.В.
«Фармакогнозия»: учебное пособие / В.В. Карпук. – Минск: БГУ, 2011. – 340 с. –
(Классическое университетское издание);
4. Н.И. Гринкевич,
И.А.Баландина, В.А. Ермакова и др. Лекарственные растения, Москва «Высшая
школа», - 1991;
5. Орехов А.П. «Химия
алкалоидов»: изд-е 2-е, исправленное и дополненное. – Издат-ство академии наук
СССР «Москва», 1955. -868 с.;
6. Яковлев Г.П.,
Белодубровская Г.А., Березина В.С., Гончаров М.Ю. и др. «Лекарственное сырье
растительного и животного происхождения. Фармакогнозия»: учебное пособие / по
ред. Г.П. Яковлева. – СПб.: СпецЛит 2006. – 845 с.: ил.