Alkaloider (fra senlatinsk alkali - " alkali " eller arabisk al-qali - "vegetabilsk aske" og anden græsk εἶδος - "art", "udseende") [1] - en gruppe nitrogenholdige organiske forbindelser af naturlig oprindelse (de fleste ofte vegetabilsk), overvejende heterocyklisk , hvoraf de fleste har egenskaberne som en svag base ; de inkluderer også nogle neutrale [2] og endda svagt sure forbindelser [3] biogenetisk relateret til de vigtigste alkaloider . aminosyrer ,nukleotider , aminosukkere og deres polymerer er ikke alkaloider. Nogle gange kaldes syntetiske forbindelser med en lignende struktur også for alkaloider [4] .
Ud over kulstof , brint og nitrogen kan alkaloidmolekyler indeholde svovlatomer , sjældnere - klor , brom eller fosfor [5] . Mange alkaloider har en udtalt fysiologisk aktivitet [6] . Alkaloider omfatter for eksempel stoffer som morfin , koffein , kokain , stryknin , kinin og nikotin . Mange alkaloider i små doser virker helende, og i store doser er de giftige . Alkaloider er forskellige i deres fysiologiske virkning: nogle af dem undertrykker eller exciterer nervesystemet , andre lammer nerveender, udvider eller trækker blodkar sammen , andre har en smertestillende effekt osv. [7]
Grænsen mellem alkaloider og andre nitrogenholdige naturlige forbindelser er trukket forskelligt af forskellige forfattere [8] . Det menes nogle gange, at naturlige forbindelser, der indeholder nitrogen i den exocykliske position ( mescalin , serotonin , dopamin , osv.) tilhører biogene aminer , men ikke til alkaloider [9] . Andre forfattere anser tværtimod alkaloider for at være et særligt tilfælde af aminer [10] [11] eller klassificerer biogene aminer som alkaloider [12] .
Navnet "alkaloider" ( tysk: Alkaloide ) blev introduceret i 1819 af den tyske apoteker Karl Meissner og er afledt af sen lat. alkali - "alkali" (som igen kommer fra det arabiske al qualja - "aske af planter") og andet græsk. εἶδος - "lignende", "venlig". Udtrykket kom først i bred brug efter offentliggørelsen af en oversigtsartikel af O. Jacobsen i Albert Ladenburgs kemiske ordbog [13] .
Der er ingen enkelt metode til at tildele trivielle navne til alkaloider [14] . I mange tilfælde tildeles alkaloider navne, der danner individuelle navne på alkaloider ved at tilføje suffikset "-in" til alkaloidernes arter eller generiske navne. For eksempel isoleres atropin fra planten Belladonna ( Atropa belladonna L. ), stryknin fås fra brækmødre - frø af Chilibukha -træet ( Strychnos nux-vomica L. ) [5] . Ved isolering af flere alkaloider fra én plante anvendes ofte i stedet for endelsen "-in", endelsen "-idin", "-anin", "-alin", "-inin" osv. Denne praksis har ført til eksistensen, for eksempel, mindst 86 alkaloider indeholdende roden "vin" i navnet (isoleret fra periwinkle , lat. Vinca ) [15] .
Planter indeholdende alkaloider er blevet brugt af mennesker siden oldtiden til både medicinske og rekreative formål. Så i Mesopotamien var lægeplanter kendt allerede i 2000 f.Kr. e. [16] Homer 's Odyssey nævner en drik givet til Helen af den egyptiske dronning, som giver "glemsel af katastrofer". Det menes, at det var et stof indeholdende opium [17] . I I-III århundreder f.Kr. e. i Kina blev "Bogen om stueplanter" skrevet, som nævnte medicinsk brug af ephedra og opiumsvalmue [18] . Coca-blade er også blevet brugt af indianerne i Sydamerika siden oldtiden [19] .
Planteekstrakter indeholdende giftige alkaloider som aconitin og tubocurarin blev brugt i antikken til at lave forgiftede pile [16] .
Studiet af alkaloider begyndte i det 19. århundrede. I 1804 isolerede den tyske farmaceut Friedrich Sertürner det "hypnotiske princip" ( latin principium somniferum ) fra opium, som han kaldte " morfin " efter Morpheus , den gamle græske drømmegud (det moderne navn "morfin" tilhører den franske fysiker Gay -Lussac ).
Et væsentligt bidrag til alkaloidernes kemi ved begyndelsen af dets udvikling blev ydet af de franske forskere Pierre Pelletier og Joseph Kavantou , som især opdagede kinin (1820) og stryknin (1818). I løbet af de næste par årtier, xanthin (1817), atropin (1819), koffein (1820), koniin (1827), nikotin (1828), colchicin (1833), spartein (1851), kokain (1860) og andre alkaloider blev isoleret [20] .
Den fuldstændige syntese af alkaloidet blev først udført i 1886 for coniine af den tyske kemiker Albert Ladenburg ved at reagere 2-methylpyridin med acetaldehyd og reducere den resulterende 2-propenylpyridin med natrium [21] [22] .
Fremkomsten af spektroskopi og kromatografi i det 20. århundrede tjente som en fremdrift for den accelererede udvikling af alkaloidernes kemi. Fra 2008 kendes over 12.000 alkaloider [23] .
Sammenlignet med de fleste andre klasser af naturlige forbindelser er klassen af alkaloider kendetegnet ved en stor strukturel mangfoldighed. Der er ingen enkelt klassificering af alkaloider [24] .
Historisk set grupperede de første klassifikationer af alkaloider alkaloider efter deres oprindelse fra en fælles naturlig kilde, for eksempel fra planter af samme slægt. Dette blev begrundet med manglen på viden om den kemiske struktur af alkaloider. På nuværende tidspunkt anses en sådan klassifikation for stort set forældet [5] [25] .
Mere moderne klassifikationer bruger tilknytningen af alkaloider i klasser baseret på ligheden mellem strukturerne af kulstofskelettet ( indol , isoquinolin , pyridinalkaloider , etc.) eller på biogenetiske forstadier ( ornithin , lysin , tyrosin , tryptophan , etc.) [5 ] . Men når man bruger sådanne skemaer, er man nødt til at indgå kompromiser i grænsetilfælde [24] : for eksempel indeholder nikotin både en pyridinkerne afledt af nikotinsyre og en pyrrolidinkerne fra ornithin [26] og kan derfor henføres til begge klasser [27] .
Alkaloider er ofte opdelt i følgende store grupper [28] :
Nogle forbindelser, der analogt tilskrives en eller anden strukturel klasse, har ikke det tilsvarende element i kulstofskelettet . Galanthamin og homoaporfiner indeholder således ikke en isoquinolinkerne , men hører normalt til isoquinolinalkaloider [39] .
De vigtigste klasser af monomere alkaloider er anført i følgende tabel:
Klasse | Hovedgrupper | Vigtigste biosyntetiske veje | Repræsentanter |
---|---|---|---|
Alkaloider med nitrogenholdige heterocykler (ægte alkaloider) | |||
Pyrrolidinderivater [ 40] | Ornithin eller arginin → putrescin → N-methylputrescin → N-methyl-Δ 1 - pyrrolin [41] | Hygrin , hygrolin, kuskgigrin, stachydrin [40] [42] | |
Tropanderivater [ 43] | Atropingruppe Substituenter i position 3, 6 eller 7 |
Ornithin eller arginin → putrescin → N-methylputrescin → N-methyl-Δ 1 - pyrrolin [41] | Atropin , scopolamin , hyoscyamin [40] [43] [44] |
Kokaingruppe- substituenter i position 2 og 3 |
Kokain , ekgonin [43] [45] | ||
Pyrrolizidinderivater [ 46] | ikke-æterisk | Ornithin eller arginin → putrescin → homospermidin → retronecin [41] | Retronecin , heliotridin, laburnin [46] [47] |
Estere af monocarboxylsyrer | Indicin, Lindelofin, Sarracin [46] | ||
Makrocykliske diestere | Platifillin , senetionin , trichodesmin [46] | ||
Piperidinderivater [ 48] | Lysin → cadaverin → Δ 1 -piperidein [49] | Sedamin , lobelin , anaferin, piperin [32] [50] | |
Octansyre → conicein → koniin [ 33] | Coniin , conicein [33] | ||
Quinolizidinderivater [ 51] [52] | Lupinin gruppe | Lysin → cadaverin → Δ 1 -piperidein [53] | Lupinin , nufaridin [51] |
Cytisin gruppe | Cytisin [51] | ||
Sparteine- gruppen | Spartein , lupanin , anagirin , pachycarpin [51] | ||
matrin gruppe | Matrin, oxymatrin, allomatridin, soforanol [51] [54] [55] | ||
Ormozanin gruppe | Ormozanin, piptantin [51] [56] | ||
Gruppe 9b -azafenalen | Hippocasin, convergegin, cocinellin [57] | ||
Phenanthroquinolizidin gruppe | Kryptopleurin, kryptopleuridin | ||
Indolizidinderivater [ 58] | Lysin → α-aminoadipinsyre δ-semialdehyd → pipecolsyre → 1-indolizidinon [59] | Swansonin, castanospermin [60] | |
Pyridinderivater [ 61] [62] | Simple derivater af pyridin | Nikotinsyre → dihydronikotinsyre → 1,2-dihydropyridin [63] | Trigonelin, ricinin , arecoline [61] [64] |
Polycykliske ikke-fusionerede pyridinderivater | Nikotin , nornikotin, anabasin , anatabin [61] [64] | ||
Polycykliske fusionerede pyridinderivater | Actinidin, gentianin , pediculinin [65] | ||
Sesquiterpenoid- derivater af pyridin | Nikotinsyre , isoleucin [12] | Evonin, hippokratein, hypoglaunin, tryptonin [62] [63] | |
Isoquinolinderivater og relaterede alkaloider [66] | Simple isoquinolinderivater [67] | Tyrosin eller phenylalanin → dopamin eller tyramin (til amaryllis-alkaloider) [68] [69] | Koripallin, salsolin, lofocerin [66] [67] |
Derivater af 1- og 3-isoquinoloner [70] | N-methylcoridaldin, noroxyhydrastin [70] | ||
Derivater af 1- og 4-phenyltetrahydroisoquinoliner [67] | Cryptostylin, kherillin [67] [71] | ||
Derivater af 5-naphthylisoquinolin [72] | Ancistrocladin, gamatin [72] | ||
Derivater af 1- og 2-benzylisoquinoliner [73] | Papaverin , Laudanosin , Sendaverin | ||
Cularin gruppe [74] | Cularin, yagonine [74] | ||
Paviner og isopaviner [75] | Argemonin, amurensin [75] | ||
Benzopyrrocoliner [76] | Cryptoustolin [67] | ||
Protoberberiner [67] | Berberin , canadine , ophiocarpin, mecambridin, corydalin [77] | ||
Phthalidisoquinoliner [67] | Hydrastin , narkotin (noscapin) [78] | ||
Spirobenzylisoquinoliner [67] | Fumaricin, hotensin [75] | ||
Ipecac alkaloider [79] | Emetin, protoemetin, ipecoside [79] | ||
Benzophenanthridiner [67] g | Sanguinarin, oxynitidin, corinoloxin [80] | ||
Aporfiner [67] | Glaucin , Coridin, Liriodenin [81] | ||
Proaporfiner [67] | Pronuciferin, glaziovin [67] [76] | ||
Homoaporfiner [82] | Creysigin, multifloramin [82] | ||
Homoproaporfiner [82] | Bulbodin [74] | ||
Morfingruppe [ 83] | Morfin , kodein , thebain , sinomenin [84] | ||
Homomorfiner [85] | Creysiginin, androcymbine [83] | ||
Tropoisoquinoliner [67] | Imerubrine [67] | ||
Azofluoranthener [67] | Rufescin, imylutein [86] | ||
Amaryllis alkaloider [87] | Lycorin , ambelline, hippeastrin, tazettin, galantamin , montanin [88] | ||
Erythrine alkaloider [71] | Erisodin, erythroidin [71] | ||
Phenantrenderivater [ 67] | Atherosperminin, taliktuberin [67] [77] | ||
Protopiner [67] | Protopin, oxomuramin, korikavidin [80] | ||
Aristolactams [67] | Doriflavin [67] | ||
Oxazolderivater [ 89] | Tyrosin → tyramin [90] | Annulolin, halfordinol, texalin, texamin [91] | |
Thiazolderivater [ 92] | 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphat (DOXP), tyrosin , cystein [93] | Argochelin, nostocyclamid, thiostrepton [92] [94] | |
Quinazolinderivater [ 95] | 3,4-dihydro-4-quinazolon-derivater | Antranilsyre eller phenylalanin eller ornithin [96] | Febrifugin [97] |
Derivater af 1,4-dihydro-4-quinazolon | Glycorin, arborin (glycosin), glycosminin [97] | ||
Derivater af pyrrolidino- og piperidinoquinazoliner | Vasicin (peganin) [89] | ||
Acridinderivater [ 89] | Antranilsyre [98] | Rutacridon, acronicin , evoxanthin [99] [100] | |
Quinolinderivater [ 101] [102] | Simple quinolinderivater, 2 - quinolon- og 4-quinolonderivater | Antranilsyre → 3-carboxyquinolin [103] | Kusparin , echinopsin , evocarpin [102] [104] [105] |
Tricykliske terpenoider | Flindersin [102] [106] | ||
Furanoquinolin-derivater | Dictamnin , fagarin, skimmian [102] [107] [108] | ||
Kinin gruppe | Tryptofan → tryptamin → strictosidin (involverer secologanin ) → corynanteal → cinchoninon [69] [103] | Kinin , quinidin , cinchonin , cinchonidin [106] | |
Indolderivater [ 84] | Ikke-isoprenoid indolalkaloider | ||
Simple derivater af indol [109] | Tryptofan → tryptamin eller 5-hydroxytryptophan [110] | Serotonin , psilocybin , dimethyltryptamin (DMT), bufotenin [111] [112] | |
Simple derivater af β-carboline [113] | Harman , harmine , harmaline , elagnin [109] | ||
Pyrroloindolalkaloider [114] | Physostigmin (ezerin), ezeramin, physovenin, eptastigmin [114] | ||
Hemiterpenoid indol alkaloider | |||
Ergotalkaloider ( ergoalkaloider) [84] | Tryptofan → chanoclavin → agroclavin → elimoclavin → paspalinsyre → lyserginsyre [ 114 ] | Ergotamin , ergobazin, ergosin [115] | |
Monoterpenoid indol alkaloider | |||
Corynanthe- type alkaloider [110] | Tryptofan → tryptamin → strictosidin (med secologanin ) [110] | Aimalycin, Sarpagin, Wobazin, Aimaline, Aquamycin, Yohimbine , Reserpin , Mitragynin [116] [117] , Strychnin -gruppen ( Strychnine , brucine , Aquaamycin, Vomycin [118] ) | |
Alkaloider af Iboga -typen [110] | Ibogamin , ibogain , voakangin [110] | ||
Aspidosperma type alkaloider [110] | Vincamin, vinkotin, aspidospermin, quebrachamin [119] [120] | ||
Imidazolderivater [ 89] | Direkte fra histidin [121] | Histamin , pilocarpin, dolichothelin, pilosin, stevensine [89] [121] | |
Purinderivater [ 122] | Xanthosin (dannet under purinbiosyntese) → 7-methylxanthosin → 7-methylxanthin → theobromin → koffein [ 69] | Koffein , theobromin , theophyllin , saxitoksin [123] [124] | |
Alkaloider med nitrogen i sidekæden (protoalkaloider) | |||
β -phenylethylaminderivater [76] | Tyrosin eller phenylalanin → dihydroxyphenylalanin → dopamin → epinephrin og meskalin ; tyrosin → tyramin ; phenylalanin → 1-phenylpropan-1,2-dion → cathinon → efedrin og pseudoephedrin [12] [38] [125] | Tyramin , hordenin , efedrin , pseudoephedrin , meskalin , cathinon , katekolaminer ( epinephrin , noradrenalin , dopamin ) [12] [126] | |
Colchicin alkaloider [127] | Tyrosin eller phenylalanin → dopamin → automalin → colchicin [128] | Colchicin , colchamin [127] | |
Muscariner [129] | Glutaminsyre → 3-ketoglutaminsyre → muscariner (involverer pyrodruesyre ) [130] | Muscarin , allomuscarin, epimuscarin, epiallomuscarin [129] | |
Benzylaminer [131] | Phenylalanin , der involverer valin , leucin eller isoleucin [132] | Capsaicin , dihydrocapsaicin, nordihydrocapsaicin [131] [133] | |
Polyaminalkaloider | |||
Putrescin- derivater [134] | Ornithin → putrescin → spermidin → spermin [135] | Edderkop [134] | |
Spermidinderivater [ 134] | Inadenin-12-on, lunarin, codonocarpin [134] | ||
Sperminderivater [ 134] | Verbascenin, aphelandrin [134] | ||
Peptid (cyclopeptid) alkaloider | |||
Peptidalkaloider med en 13-leddet ring [34] [136] | Numularin Type C | Fra forskellige aminosyrer [34] | Numularin C, Numularin S [34] |
Type ziziphin A | Zizipin A, sativanin H [34] | ||
Peptidalkaloider med en 14-leddet ring [34] [136] | Type frangulanin | Frangulanin, Scutianin J [136] | |
Scutian type A | Scutianin A [34] | ||
Integerrin type | Integerrin, Discarin D [136] | ||
Padder type F | Amfibin F, spinanin A [34] | ||
Padder type B | Amfibin B, Lotusin C [34] | ||
Peptidalkaloider med en 15-leddet ring [136] | Mucronin Type A | Mucronin A [31] [136] | |
Pseudoalkaloider ( terpener og steroider ) | |||
Diterpener [31] | Type lyoktonin | Mevalonsyre → isopentenylpyrophosphat → geranylpyrophosphat [137] [138] | Aconitine , delphinine [31] [139] |
Heteratisin type | Heteratizin [31] | ||
Atisin type | Atizin [31] | ||
weatherin type | Vejret [31] | ||
Steroide alkaloider [140] | Kolesterol , arginin [141] | Solasodine, solanidin , veralkamin [142] |
Alkaloider, hvis molekyler indeholder oxygenatomer (hvilket er sandt for langt de fleste alkaloider) under standardbetingelser er som regel farveløse krystaller . Alkaloider, hvis molekyler ikke indeholder oxygenatomer, er oftest flygtige farveløse olieagtige væsker [143] (som nikotin [144] eller koniin [21] ). Nogle alkaloider er ikke farveløse: for eksempel er berberin gul, sanguinarin er orange [143] .
De fleste alkaloider er svage baser, men nogle er amfotere (som theobromin og theophyllin ) [145] .
Generelt er alkaloider dårligt opløselige i vand, men meget opløselige i mange organiske opløsningsmidler ( diethylether , chloroform og 1,2-dichlorethan ). En undtagelse er for eksempel koffein , som er meget opløseligt i kogende vand [145] . Når de interagerer med syrer , danner alkaloider salte af varierende styrke. Salte af alkaloider er som regel meget opløselige i vand og alkoholer og dårligt opløselige i de fleste organiske opløsningsmidler, selvom der kendes salte, der er dårligt opløselige i vand ( kininsulfat ) og godt opløselige i organiske opløsningsmidler ( scopolaminhydrobromid ) [143] .
De fleste alkaloider har en bitter smag . Det antages, at naturlig selektion på denne måde beskyttede dyr mod alkaloider produceret af planter, hvoraf mange er meget giftige [146] .
Alkaloider syntetiseres af forskellige levende organismer. De er mest udbredt i højere planter : det anslås, at 10 til 25% af højere plantearter indeholder alkaloider [147] [148] . Tidligere blev udtrykket "alkaloid" oftest kun brugt i forhold til stoffer af vegetabilsk oprindelse [6] .
De vigtigste alkaloidholdige planter, der har modtaget industriel brug, omfatter opiumsvalmue , cinchona , tobak , belladonna , scopolia , Datura vulgaris , anabasis , kakao , coca bush , pilocarpus , nåletræ , chilibuha , ragworh [ 1,49 ] .
Indholdet af alkaloider i planter overstiger som regel ikke et par procent. Normalt er koncentrationen lille og beløber sig til hundrededele og tiendedele af en procent. Ved et indhold på 1-3% anses planten for rig på alkaloider (højt alkaloidbærende). Kun få planter, for eksempel dyrkede former for cinchona, indeholder op til 15-20% alkaloider. Særligt rige på alkaloider er planter af familier som Valmue , Solanaceae , bælgplanter , Kutrovye , Rubiaceae , Ranunculaceae , Loganiaceae . Hos alger , svampe , mosser , bregner og gymnospermer er de relativt sjældne [150] . I de fleste planter er fordelingen af alkaloider i væv ujævn. Afhængigt af plantetypen kan det maksimale indhold af alkaloider opnås i blade ( sort hønebane ), frugter eller frø (chilibukha), rødder ( serpentine rauwolfia ) eller bark (cinchona) [151] . I planter findes alkaloider i form af salte af organiske og uorganiske syrer i aktivt voksende væv, epidermale og hypodermale celler , i foringen af de vaskulære bundter og latexpassager . De opløses i cellesaft [150] . Derudover kan forskellige væv fra den samme plante indeholde forskellige alkaloider [152] , for eksempel indeholder rose catharanthus mere end 60 alkaloider [150] ; adskillige alkaloider er indeholdt i cinchonabark, henbane, belladonna, scopolia [149] .
Ud over planter findes alkaloider i nogle typer svampe ( psilocybin , indeholdt i psilocybe -slægten ) og dyr ( bufotenin , indeholdt i huden på nogle tudser ) [14] . Biogene aminer , såsom adrenalin eller serotonin , som spiller en vigtig rolle i højere dyreorganismer, ligner alkaloider i struktur og biosyntetiske veje og kaldes nogle gange også alkaloider [153] .
Derudover findes alkaloider i mange marine organismer [154] .
I lyset af den store strukturelle mangfoldighed af alkaloider er der ingen enkelt metode til at isolere dem fra naturlige råmaterialer [155] . De fleste af metoderne er baseret på, at alkaloidbaser som regel er meget opløselige i organiske opløsningsmidler og dårligt opløselige i vand, mens salte er omvendt.
De fleste planter indeholder flere alkaloider. Ved isolering af alkaloider fra naturlige råmaterialer udvindes først en blanding af alkaloider, og derefter isoleres individuelle alkaloider fra blandingen [156] .
Før udvindingen af alkaloider knuses plantematerialer omhyggeligt [155] [157] .
Oftest findes alkaloider i plantematerialer i form af salte af organiske syrer [155] . I dette tilfælde kan alkaloider udvindes både i form af baser og i form af salte [156] .
Ved ekstraktion af alkaloider i form af baser behandles råmaterialet med alkaliske opløsninger for at omdanne alkaloidsalte til baser, hvorefter alkaloidbaserne ekstraheres med organiske opløsningsmidler ( 1,2-dichlorethan , chloroform , diethylether , benzen ). Derefter, for at fjerne urenheder, behandles den resulterende opløsning af alkaloidbaser med en svag syreopløsning, mens alkaloiderne danner salte, der er uopløselige i organiske opløsningsmidler og går over i vand. Om nødvendigt, en vandig opløsning af salte af alkaloider igen alkaliseret og behandlet med et organisk opløsningsmiddel. Processen fortsætter, indtil der opnås en opløsning af en blanding af alkaloider af tilstrækkelig renhed.
Ved udvinding af alkaloider i form af salte behandles råmaterialet med en svag opløsning af syre (f.eks. eddikesyre ) i vand , ethanol eller methanol . Den resulterende opløsning alkaliseres for at omdanne alkaloidsaltene til baser, som ekstraheres med et organisk opløsningsmiddel (hvis ekstraktionen er udført med alkohol, skal den først afdestilleres og resten opløses i vand). En opløsning af alkaloidbaser i et organisk opløsningsmiddel renses som beskrevet ovenfor [155] [158] .
Adskillelsen af en blanding af alkaloider i komponenter udføres ved hjælp af forskellen i deres fysiske og kemiske egenskaber. Dette kan gøres ved destillation , adskillelse baseret på forskellige opløseligheder af alkaloider i et bestemt opløsningsmiddel, adskillelse baseret på forskelle i styrke af basicitet og adskillelse ved derivatisering [159] .
De biogenetiske forløbere for de fleste alkaloider er aminosyrer : ornithin , lysin , phenylalanin , tyrosin , tryptofan , histidin , asparaginsyre og anthranilsyre . Alle disse aminosyrer, bortset fra anthranilsyre, er proteinogene [160] . Nikotinsyre kan syntetiseres fra tryptofan eller asparaginsyre. Alkaloidernes biosynteseveje er ikke mindre forskellige end deres strukturer, og de kan ikke kombineres i et generelt skema [69] . Imidlertid er der flere karakteristiske reaktioner involveret i biosyntesen af forskellige klasser af alkaloider [160] :
Schiff-baser kan opnås ved omsætning af aminer med ketoner eller aldehyder [161] . Denne reaktion er en almindelig måde at danne en C=N-binding [162] .
Under biosyntesen af alkaloider kan basedannelsesreaktionen også forløbe intramolekylært [160] . Et eksempel er reaktionen af dannelsen af Δ 1 -piperidein, som forekommer under syntesen af piperidin -cyklussen [27] :
Ud over aminen og carbonylforbindelsen involverer Mannich-reaktionen også carbanionen , som spiller rollen som en nukleofil i processen med tilsætning til ionen dannet ved interaktionen mellem aminen og carbonylforbindelsen [162] .
Mannich-reaktionen kan også udføres både intermolekylært og intramolekylært [163] . Et eksempel på en intramolekylær Mannich-reaktion er syntesen af pyrrolizidinkernen [ 164 ] :
En variation af den intramolekylære Mannich-reaktion er Pictet-Spengler-reaktionen - ringslutningen af Schiff-baser dannet ud fra β-phenylethylaminer med dannelsen af et tetrahydroisoquinolinsystem. I planter sker biosyntesen af alkaloider altid under påvirkning af enzymer, men hos dyr er der tilfælde af ikke-enzymatisk syntese af isoquinolinalkaloider, som omfatter to på hinanden følgende stadier - dannelsen af en Schiff-base fra katekolaminer og aldehyd og Pictet- Spengler reaktion. Begge disse reaktioner kan forløbe under fysiologiske forhold og i fravær af enzymer. Normalt forekommer ikke-enzymatisk syntese af alkaloider med metaboliske forstyrrelser eller forgiftninger, når der er et overskud af aminer eller aldehyder i kroppen. Så et højt niveau af katekolaminer i den menneskelige hjerne observeres i skizofreni, parkinsonisme. De psykiske lidelser forbundet med disse sygdomme er delvist forbundet med den ikke-enzymatiske syntese af isoquinolinalkaloider. Som et resultat af indtagelse af alkohol fra dopamin og acetaldehyd dannes alkaloidet salsolinol, som er en af faktorerne i udviklingen af alkoholafhængighed . [165]
Ud over de ovenfor beskrevne monomere alkaloider er der også en vis mængde dimere (mindre ofte - trimere, meget sjældnere - tetramere) alkaloider dannet i processen med kondensering af to (tre, fire) monomere alkaloider. Som regel er dimere alkaloider resultatet af kondenseringen af to alkaloider af samme type. De mest almindelige er bisindolalkaloider og dimere isoquinolinalkaloider . De vigtigste mekanismer for dimerisering af alkaloider [166] :
Voakamine
Villalstonin
Toxiferin
Dauricin
Karpain
Betydningen af alkaloider for levende organismer, der syntetiserer dem, er endnu ikke blevet tilstrækkeligt undersøgt [167] . Oprindeligt blev alkaloider anset for at være slutprodukterne af nitrogenmetabolisme i planter, som urinstof er i pattedyr . Senere blev det vist, at i mange planter kan indholdet af alkaloider enten stige eller falde over tid; således blev denne hypotese tilbagevist [8] .
De fleste af de kendte funktioner af alkaloider vedrører beskyttelse af planter mod ydre påvirkninger. For eksempel beskytter aporfinalkaloidet liriodenin , produceret af tulipan liriodendron , planten mod parasitære svampe. Derudover forhindrer plantens indhold af alkaloider dem i at blive spist af insekter og planteædende chordater , selvom dyr til gengæld har udviklet måder at modvirke de toksiske virkninger af alkaloiderne; nogle af dem bruger endda alkaloider i deres eget stofskifte [168] .
Alkaloider har også endogen betydning. Stoffer som serotonin , dopamin og histamin , nogle gange også omtalt som alkaloider, er vigtige neurotransmittere hos dyr. Alkaloidernes rolle i reguleringen af plantevækst er også kendt [169] .
Den medicinske brug af alkaloid-bærende planter har en lang historie. I det 19. århundrede, da de første alkaloider blev opnået i ren form, fandt de straks deres anvendelse i klinisk praksis som lægemiddel [170] . Mange alkaloider bruges stadig i medicin (oftere i form af salte), for eksempel [8] [171] :
Alkaloid | farmakologisk effekt |
---|---|
Aymalin | antiarytmisk |
Atropin , scopolamin , hyoscyamin | antikolinerge lægemidler |
Vinblastin , vincristin | antitumor |
Vincamine | vasodilator, antihypertensiv |
Kodein | hostestillende |
Kokain | bedøvelsesmiddel |
Colchicin | middel mod gigt |
Morfin | narkotisk analgetikum |
Reserpin | antihypertensive |
tubocurarin | muskelafslappende |
Fysiostigmin | acetylkolinesterasehæmmer |
Quinidin | antiarytmisk |
Kinin | febernedsættende, antimalariamiddel |
Emetine | brækmiddel, antiprotozoal |
Ergoalkaloider | sympatolytisk, vasodilaterende, antihypertensiv |
Mange syntetiske og semisyntetiske lægemidler er strukturelle modifikationer af alkaloider designet til at forstærke eller ændre lægemidlets hovedeffekt og reducere uønskede bivirkninger [172] . For eksempel er naloxon , en opioidreceptorantagonist , et derivat af thebain - alkaloid indeholdt i opium [173] :
Før udviklingen af en bred vifte af relativt lav-toksiske syntetiske pesticider , blev nogle alkaloider i vid udstrækning brugt som insekticider ( nikotin- og anabasinsalte ). Deres anvendelse er blevet begrænset af deres høje toksicitet for mennesker [174] .
Mange alkaloider er psykoaktive stoffer . Præparater af planter indeholdende alkaloider, deres ekstrakter og senere rene præparater af alkaloider blev brugt som stimulerende og/eller bedøvende middel . Kokain og cathinon er centralnervesystemstimulerende midler [175] [176] . Meskalin og mange indolalkaloider (såsom psilocybin , dimethyltryptamin , ibogain ) er hallucinogene [ 177 ] [178] . Morfin og kodein er stærke narkotiske smertestillende midler [179] .
Derudover er der alkaloider, som ikke har en stærk psykoaktiv effekt, men som er forløbere for semisyntetiske psykoaktive stoffer. For eksempel syntetiseres methcathinon (ephedron) og metamfetamin fra efedrin og pseudoephedrin [180] .
af alkaloider | Hovedtyper|
---|---|
pyrrolidin | Gigrin |
Tropan | |
Piperidin | |
Quinolizidin | |
pyridin | |
isoquinolin | |
Quinolin | |
Indol | |
Purin | |
Phenylethylamin | |
Terpener | |
Andet |
biokemiske molekyler | Hovedgrupper af|
---|---|
![]() |
|
---|---|
I bibliografiske kataloger |
|