Химия природных лекарственных веществ (стр. 10 )

Большое разнообразие строения углеродного скелета затрудняет их химическую классификацию, поэтому различные авторы предлагают разные варианты. Один подход - классификация по строению азотсодержащей части молекулы. В структурах всех типов алкалоидов, как уже отмечалось выше, общим является наличие первичного, вторичного или третичного атома азота и по этому признаку различают 11 основных и 5 смешанных групп.

В биохимии растений алкалоиды делят на группы по принадлежности к путям их биосинтеза:

истинные алкалоиды – основой структуры являются азотистые гетероциклы, которые образовались из аминокислот; протоалкалоиды – не содержат гетероциклов, но являются растительными аминами и образуются также из аминокислот; псевдоалкалоиды - образованы другими (не аминокислотными) биосинтетическими путями, например, терпеновые, стероидные, флавоалкалоиды.

Пригодным для производства препаратов считается растительное сырье с содержанием суммы алкалоидов не менее 0.35%. В качестве сырья могут быть использованы дикорастущие или специально выращиваемые на возделываемых почвах растения. Последние, как правило, содержат больше алкалоидов по сравнению с дикорастущими аналогами, поскольку при выращивании используются специальные приемы или селекционные культуры.

Алкалоиды в виде основания при энергичном перемешивании экстрагируют растворителем в определенных оптимальных условиях. Если алкалоиды находятся в виде солей (чаще всего в виде гидрохлорида), то исходное сырье в экстракторах предварительно обрабатывают водными 1-5 % растворами щелочей (NаОН, КОН, Nа2СО3 или NН3). Главная цель экстракции - максимальное извлечение целевого алкалоида из сырья при минимальном содержании в экстракте сопутствующих примесей. Эффективность процесса экстракции зависит от используемого на данной стадии растворителя, а выбор последнего зависит от свойств алкалоидов, от условий и параметров процесса экстракции. В общем случае необходимы растворители, несмешивающиеся с водой и хорошо растворяющие основания алкалоидов. Наиболее широко используются такие полярные растворители, как хлороформ, хлористый метилен, дихлорэтан, трихлорэтилен, диэтиловый эфир, этилацетат, бутилацетат и т. п. В качестве экстракторов применяют диффузионные батареи, перколяторы и экстракторы непрерывного действия с использованием принципа противотока. В последнее время для экстракции все шире применяют роторно-пульсационные и ультразвуковые установки, которые позволяют значительно повысить эффективность и скорость экстракции, сократить расход растворителей и ценного сырья.

После экстракции следует отделение нерастворимых остатков сырья (шрота). Это процесс обычно проводится одновременно с экстракцией в самих экстракторах (диффузорах, в перколяторах и т. п.). Отделенный от шрота экстракт основания-алкалоида может содержать значительное количество балластных веществ и примесей различного характера, и дальнейшие операции связаны с их отделением. Процесс отделения алкалоидов от балластных веществ опирается на основные свойства атомов азота в структуре алкалоидов, благодаря чему они способны образовывать соли в присутствии кислот, с обратным превращением в основания под воздействием щелочей.

Для разделения суммы алкалоидов можно использовать различия в растворимости отдельных алкалоидов в разных органических растворителях, различную степень основности (более слабые основания-алкалоиды будут в первых фракциях элюентов), возможность получения солей или производных, различия в температурах кипения, в адсорбционной способности и т. д.

6. Литература.

  Введение в химию природных соединений. –  Казань, 2001. – 376 с. . Химия и применение природной глицирризиновой кислоты и ее производных. Алматы, 2002, 287с. , , Егорова активные вещества растительного сырья. Бийск: ИИО БТИ АлтГТУ, 2010. Орехов алкалоидов. — Изд. 2. — М.: АН СССР, 1955. — с. 12.

7. Контроль:

Сопоставьте возможности химических методов в селективном выделении алкалоидных молекул. Сравните возможности физико-химических методов в выделении и разделении алкалоидов. Укажите подходы к классификации алкалоидов

Занятие №13

1. ТЕМА: Выделение и анализ алкалоидов

.

2. Цель: Ознакомить студента с основными методами выделения и анализа алкалоидов

3. Задачи обучения: Студент должен научиться выделять и проводить анализ растительных алкалоидов

4. Основные вопросы темы:

Получение никотина из табака Никотиновая кислота (витамин РР) из никотина Цитизин из термопсиса (аптека) Хинин из хинного коры (аптека) Кофеин из чая Теобромин из какао

5. Методы обучения и преподавания: лабораторная работа

Лабораторная работа

Опыт №1. Получение никотина из табака. Табак вместе с гашеной известью тщательно перетирают в ступке. Смесь загружают в колбу и перегоняют с водяным паром до тех пор, пока подкисленные соляной кислотой пробы погонов не перестанут давать осадка с 2%-ным раствором кремневольфрамовой кислоты. Дистиллят подкисляют кристаллической растертой щавелевой кислотой до кислой реакции по конго и упаривают на водяной бане до сиропа. Из охлажденного остатка выпадает оксалат никотина и соли других алкалоидов табака. Осадок фильтруют, отжимают и переносят в небольшую делительную воронку. Для выделения свободных оснований осадок обрабатывают 30%-ным раствором щелочи и извлекают 3—4 раза эфиром (объем каждой порции 30—40 мл). Эфир сушат над прокаленным поташом и отгоняют. Сумму оснований при помощи стеклянного баллончика переносят в воротничковую колбочку емкостью 2—3 мл и перегоняют в вакууме на парафиновой бане. Дистиллят собирают в предварительно взвешенный баллончик и определяют выход. Препарат сохраняют в запаянном баллончике. Температура кипения никотина 247,3°С при 760 мм рт. ст.; 120°С при 14 мм рт. ст.; 114°С при 10 мм рт. ст. Хорошо растворим и органических растворителях и воде. Свежеперегнанный никотин представляет собой бесцветное масло без запаха. При хранении становится вязким и постепенно темнеет, приобретая почти черный цвет.

Хроматография на бумаге. В делительную воронку наливают н-бутиловый спирт, ледяную уксусную кислоту (25 : 1) и насыщают раствор водой. Воду приливают небольшими порциями, каждый раз энергично перемешивают, а затем дают отстояться. Как только отделится вода в тонкий нижний слой, насыщение заканчивают. Полученный раствор выливают в сосуд для хроматографии.

Вырезают полосу хроматографической бумаги, намечают простым карандашом линию старта и на ней точки нанесения исследуемых веществ.

Одну каплю суммы оснований (полученной после отгонки эфира) и одну каплю чистого никотина вносят в пробирки и растворяют в десятикратном количестве метилового спирта. Растворы капиллярной трубкой наносят на подготовленную для анализа бумагу и хроматографируют по восходящему способу.

На другой день хроматограмму снимают, высушивают на воздухе и проявляют реактивом Драгендорфа. Этот реактив готовят предварительно из двух растворов:

1) 0,85 г основного нитрата висмута, 40 мл дистиллированной воды и 10 мл ледяной уксусной кислоты;

2) 8 г иодистого калия и 20 мл дистиллированной воды.

Растворы сохраняют раздельно в склянках из темного стекла. Реактив для проявления: 5 мл первого раствора, 5 мл второго раствора, 20 мл уксусной кислоты, 100 мл воды.

От реактива на хроматограмме появляются яркие оранжевые пятна в местах присутствия оснований. Rf никотина (в данном растворителе) 0,44.

Опыт №2. Никотиновая кислота (витамин РР) из никотина. Синтез препарата окислением никотина протекает по схеме

Смесь готовят, постепенно прибавляя при перемешивании и охлаждении к 160 мл 56%-ной азотной кислоты 15 г свежеперегнанного в вакууме никотина, поставляют ее на льду. Затем в трехгорлую колбу с нисходящим холодильником, термометром и капельной воронкой (все соединения на шлифах) приливают 35 мл 56%-ной азотной кислоты и нагревают на масляной бане. При появлении первых капель погона (110—115°) постепенно прибавляют холодный раствор никотина в азотной кислоте с той скоростью, с которой происходит отгонка разбавленной азотной кислоты. По окончании прибавления продолжают нагревание, упаривая реакционную массу до 18—20 мл, и охлаждают. Выпавший светло-желтый нитрат никотиновой кислоты около 15 г отфильтровывают. Его растворяют в 40 мл горячей воды и при 70—80°С выделяют никотиновую кислоту прибавлением соды до pH 3,1—3,7. Реакционную смесь выдерживают 1—2 ч при 10—15°С, продукт отфильтровывают и промывают ледяной водой (2 раза по 10 мл). Выход продукта около 12 г. Для очистки всю порцию никотиновой кислоты растворяют в пятнадцатикратном количестве воды и кипятят 1 ч с 1 г активированного угля. Горячий раствор фильтруют, остаток на фильтре промывают 15 мл горячей воды. Фильтрат упаривают до 50—60 мл и постепенно охлаждают до комнатной температуры. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают на фильтре охлажденной водой (2 раза по 10 мл) и высушивают при 90—100°С. Средний выход никотиновой кислоты 6-7 г. Белые кристаллы с температурой плавления 235—236°С. Очень плохо растворима в воде (1 : 15 в горячей и 1 : 70 в холодной) и в спирте (1 : 80).

В кислых растворах с солями меди образует почти нерастворимый осадок никотината меди небесно-голубого цвета.

Опыт №3. Цитизин из термопсиса. Измельчённые семена термопсиса (листья термопсиса или экстракт продающийся в аптеках) смачивают разом: 3—4 мл экстракта взбалтывают в пробирке с 0,5 мл разбавленной серной кислоты. После расслаивания к пробе прибавляют по каплям 2%-ный раствор кремневольфрамовой кислоты. Отсутствие осадка указывает на полноту извлечения. Объединенный дихлорэтановый экстракт переносят в делительную воронку и обрабатывают 3—4 раза небольшим количеством 5%-ной серной кислоты. Сернокислый раствор алкалоидов фильтруют через складчатый фильтр и подщелачивают 25%-ным водным аммиаком (до появле­ния запаха). Вновь переносят раствор в делительную воронку и экстрагируют алкалоиды хлороформом. Полноту извлечения следует контролировать кремневольфрамовой кислотой. Хлороформный экстракт сушат прокаленным сульфатом натрия. Растворитель полностью отгоняют на водяной бане из круглодонной колбы (емкость 100 мл), снабженной капельной воронкой. Колбу соединяют изогнутой трубкой с холодильником. Остатки хлороформа удаляют, продувая воздух. Выход суммы алкалоидов 2—2,5 г. Чтобы отделить цитизин от сопутствующих ему оснований, к полученной сумме приливают 40 мл ацетона и и 10—15 мин кипятят на водяной бане (присоединив к колбе обратный холодильник). Горячий раствор сливают с осадка в другую колбочку через воронку, в конус которой помещен тампончик ваты. Ацетон отгоняют. Остаток шестикратно извлекают эфиром. Объем одной порции эфира 15 мл. Нерастворившуюся часть (сырой цитизин) перекристаллизовывают из малого количества горячего ацетона. Цитизин — игольчатые кристаллы. Выход 0,3—0,35 г; т. пл. 153—154°С.