Алкалоиды

Азотсодержащие органические соединения преимущественно растительного происхождения, обладающие свойствами оснований. Алкалоиды - физиологически активные соединения.

Открытие алкалоидов в растениях имело большое значение, т. к. ещё в начале XIX в. считали, что растительные вещества, в отличие от веществ животного происхождения, не содержат азота. Первыми были открыты алкалоид опия (1803) в виде смеси кристаллических веществ, из которых в 1806 выделили индивидуальный алкалоид – морфин. В XIX в. были открыты также стрихнин, хинин, кофеин, атропин, эфедрин и др. К 60-м годам XX в. стало известно уже более 1000 алкалоидов как природных, так и полученных синтетическим путём.

Большинство алкалоидов - бесцветные кристаллические вещества, по химической природе представляющие собой гетероциклические соединения с атомами азота в цикле. Простейшие алкалоиды содержат до 10 атомов углерода, наиболее сложные - более 50. Алкалоиды образуют кристаллические соли с кислотами, например с серной, соляной, салициловой, щавелевой и др. Этот процесс используется для их выделения и очистки.

Установление строения алкалоидов - часто очень сложная задача, для решения которой обычно определяют природу групп, содержащих атомы кислорода и азота, а также расщепляют молекулу алкалоида до осколков уже известного строения. Правильность представлений о строении подтверждается синтезом. В определении строения алкалоидов достигнуты большие успехи. Установлена структура таких сложных веществ, как морфин, стрихнин, резерпин, предложены возможные формулы строения аконитина и родственных ему алкалоидов.

Большое разнообразие строения алкалоидов затрудняет их классификацию. Чаще всего основным признаком при классификации является строение азотсодержащей части молекулы алкалоида (например, производные пирролидина, пиридина, хинолина, индола и т.д.). Вещества неустановленного строения классифицируют по систематическому принципу, объединяя в одну группу все алкалоиды, выделенные из близких растений.

Во флоре земного шара алкалоиды распространены неравномерно: в одних семействах (маковые, паслёновые, лютиковые, бобовые и т.п.) они содержатся во многих видах растений, в других алкалоидов пока не обнаружены. В одном и том же растении обычно встречается несколько алкалоидов, близких по строению, число которых может доходить до 15-20 (опийный мак, кора хинного дерева) и меняться в зависимости от условий произрастания растения. Содержание алкалоидов колеблется от долей процента до нескольких процентов. Алкалоидоносность растений определяется характером почвы и её агротехнической обработкой, высотой местности над уровнем моря, водным режимом, продолжительностью дня, интенсивностью солнечной радиации и другими факторами.

Алкалоиды участвуют в химических реакциях обмена растительного организма. Так, в созревающих семенах табака наблюдается постепенное исчезновение никотина параллельно с накоплением белка.

Из высушенного измельченного растительного сырья выделяют смесь алкалоидов экстракцией разбавленными кислотами или спиртами. В некоторых случаях растительный материал обрабатывают смесью водного раствора щёлочи и бензола, дихлорэтана или других не смешивающимися с водой органическими растворителями. Для разделения смеси алкалоидов прибегают к различным приёмам: дробной кристаллизации солей, хроматографированию и др. Для производства различных тонизирующих и наркотизирующих препаратов (из табака, чая, кофе и др.), действие которых зависит от присутствия в них алкалоидов, созданы специальные отрасли сельского хозяйства и промышленности.

Ряд алкалоидов, например кофеин, теобромин, эфедрин, ареколин, получают синтетически. В некоторых случаях выделенные природные алкалоиды превращают в более эффективные лекарственные средства. В промышленности синтезируются близкие по строению к алкалоидам эффективные синтетические лекарственные средства, например новокоин (вместо кокаина), акрихин (вместо хинина) и др.

Большинство алкалоидов - ценные лекарственные препараты; многие из них сильнейшие яды. Некоторые алкалоиды обладают избирательным действием на различные отделы нервной системы, сосуды, мышцы и т. д. Например, стрихнин и кофеин возбуждают центральную нервную систему, морфин и скополамин действуют на неё успокаивающе; пилокарпин усиливает выделения желёз (противоположное действие оказывает атропин); хинин убивает малярийных плазмодиев; апоморфин вызывает рвоту; теобромин оказывает мочегонное действие; адреналин повышает кровяное давление и т.д. Алкалоиды оказывают действие либо на причину заболевания (например, хинин при малярии), либо только устраняют отдельные симптомы болезни (например, морфин, опий как снотворные и болеутоляющие, кофеин как возбуждающее). В медицине используют алкалоиды в чистом виде (кодеин), их соли (хлористоводородный хинин) и производные (апоморфин).

Кроме того, алкалоиды применяют в сельском хозяйстве как инсектициды.