Алколоиды и история их открытия

Алкалоиды очень широко распространены в растительном мире. Некоторые семейства растений особенно богаты алкалоидами, например маковые, пасленовые и ряд других. В большин-стве случаев алкалоиды встречаются группами, причем представители такой группы часто имеют сходное химическое строение. В растениях алкалоиды обычно встречаются в виде солей органи-ческих кислот – щавелевой, яблочной, виннокаменной, лимонной и др. Свободные алкалоиды ( выделенные из солей) в связи с их основными свойствами часто называют алкалоидами-основаниями.

Для выделения алкалоидов измельченные растения непосредственно обрабатывают щело-чами, а затем извлекают выделенные алкалоиды-основания хлороформом, эфиром и др. Сущест-вуют и другие способы. Иногда из растворов солей алкалоидов последние для очистки выделяют путем осаждения различными реактивами ( см. ниже реакции осаждения алкалоидов ).

1. Образование нерастворимых простых солей. а) Реакция с танином. При добавлении к раствору соли алкалоида раствора танина выпада-ет осадок. При этой реакции образуется нерастворимая соль алкалоида и танина, имеющего ки-слотные свойства. Реакция имеет большое практическое значение: при отравлении алкалоидами пострадавшему дают пить раствор танина или просто крепкий чай, содержащий много дубильных веществ. б) Реакция с пикриновой кислотой. Растворы солей алкалоидов дают с пикриновой кисло-той желтый осадок. В данном случае сущность реакции точно так же сводится к образованию обычной соли алкалоида и пикриновой кислоты. в) Реакции с фосфорновольфрамовой и фосфорномолибденовой кислотами приводят к вы-падению в осадок нерастворимых солей алкалоидов и названных кислот.
2. Образование двойных (комплексных) солей. а) Реакция с хлоридом ртути (II) (сулемой) HgCl2. Алкалоиды дают нерастворимые в воде соли HgCl2. б) Реакция с раствором йода в растворе йодида калия. Указанный реактив (I2+KI?KI3) осаждает шоколадно-коричневый осадок двойной соли алкалоидов. в) Реакция с раствором йодида висмута в растворе йодида калия (BiI3+KI) протекает анало-гично предыдущей. Применяемый при этом реактив часто называют реактивом Драгендорфа. Реакции окрашивания. Помимо реакций осаждения, для обнаружения алкалоидов часто применяют реакции ок-рашивания. Окрашивание растворов, содержащих некоторые алкалоиды, происходит при действии серной, азотной кислоты и других реактивов.

В настоящее время в связи с выяснением строения алколоидов чаще пользуются химиче-ской классификацией. Большинство алколоидов, содержащих в своиз молекулах гетероциклы, де-лят на группы в зависимости от присутствующих гетероциклов. Так, например, различают алка-лоиды группы пиридина (в эту группу входит никотин), алкалоиды группы хинолина (в эту группу входит хинин) и т.д. К алкалоидым часто относят метлированные производные ксантина, напри-мер теобромин и кофеин, как производные пурина. Эту группу алкалоидов называют называют алкалоидами группы пурина.

Некоторые учёные относят к алкалоидам и некотрые другие азотосодержащие вещества, обладающие основными свойствами и сильным физиологическим действием, но не содержащие гетероциклы. Примером таких алкалоидов являются алкалоиды группы фкнилэтиламина C6H5-CH2-CH2-NH2. Представителем этой группы является адреналин C6H3(OH)2-CH(OH)-CH2-NH(CH3).

Изохинолиновые алкалоиды представляли для химиков, пытавшихся расшифровать их строение, высокий барьер. Здесь важен каждый шаг, как, например, доказательство того, что коде-ин 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 изохинолино-фенантреновая группировка. Синтезирован он был в 1952 году (Гейтс и Тшуди).

Алкалоид никотин, как видно из формулы также принадлежит к пиридиновой или, точнее, пиридин-пирролидиновой группе алкалоидов.

Он был открыт в табаке Вокленом (1809), установившим также принадлежность никотина к основаниям. Правильная структурная формула никотина предложена Пиннером (1891); она была подтверждена синтезом этого алкалоида, осуществленным Пикте (1903).

Окислением никотина Хуберт (1867) получил никотиновую кислоту. Скрауп и Лобенцль (1883) установили строение ?- и ?-пиридикарбоновых кисллот (пиколиновой и никотиновой) по-лучением их при окислении хинолина и изохинолина.

К алкалоидам пиперидин-пирролидиновой группы принадлежит алкалоид кокаин. После нескольких неудачных попыток выделить его из листьев колы это удалось Ниману (1860) в лабо-ратории Вёлера. Вёлер и Лоссен предложили (1862) эмпирическую формулу кокаина С16Н20О4N, допустив ошибку только в определение числа атомов водорода (должно быть Н21,а не Н20). Ли-берман и Гизель (1890) усовершенствовали способ получения кокаина из листьев колы и тем от-крыли путь к промышленному производству этого алкалоида.

Из продуктов своего разложения кокаин был вновь синтезирован независимо Мерком и Скраупом (1885). Впервые правильную структурную формулу кокаина предложил Вильштеттер (1897); он подтвердил её в 1923 году 18-ступенчатым синтезом этого алкалоида.

Достаточно взглянуть на формулы этих соединений, чтобы стало очевидным, почему химики при попытках уяснить их природу и взаимные отношения наталкивались на такие же труд-ности, как и при исследовании мочевой кислоты.

Если же не считать ксантина, открытого Мерсером в 1819 г., сначала химики познакоми-лись с алкалоидами этой группы. Кофеин был изолирован в 1821 г. несколькими химиками, но первая публикация принадлежит Рунге. Теобромин был выделен из бобов какао Воскресенским в 1840 г. Гуанин был получен в лаборатории Либиха Унгером в 1845 г. из гуано и поэтому первона-чально был назван “ксантином из гуано”, гипоксантин обнаружен в селезёнке Шерером в 1850 г., а аденин выделен из препаратов поджелудочной железы Косселем в 1885 г. В том же году Коссель открыл в чайных листьях и алкалоид теофиллин. В открытии новых алкалоидов и изучении их строения огромная роль принадлежит уче-ным нашей страны. Так, ещё на заре развития органической химии, в 1816г., харьковский профес-сор И. Гизе открыл алкалоид хинин. Огромную роль в химии алкалоидов сыграли работы А. Н. Вышнеградского – ученика А. М. Бутлерова. Особенно широко развернулась работа по алкалои-дам после Великой Октябрьской социалистической революции (исследования В.М. Родионова, А.М. Орехова, А.Г. Меньшиков, Н.А. Преображенского, Р. А. Коноваловой, С. И. Каневской и др.). Выдающаяся роль в этой области принадлежит А. П. Орехову и его школе.

Таким образом, можно заключить, что алкалоиды – весьма обширный класс органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм человека. В этом состоит их важная роль, которую играют алкалоиды в химической науке в целом и в повседневной жизни в частности.