Upload
sapelka
View
91
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Hemija
Citation preview
8. ALKALOIDI
• kemijski vrloheterogena grupa prirodnih spojeva;nemaju zajedničke strukturne karakteristike
• strukturno najraznolikija grupa prirodnih organskih spojeva• do danas poznato preko 5000 spojeva• naziv: ljekarnik W.Meissner1819. god. – “alkalijama slični”
prirodni spojevi
• pobuñuju interes ljudi od pradavnih vremena
koriste se kao:
lijekovi (u humanoj i veterinarskoj medicini)
otrovi (lov, ubojstvo, eutanazija)
opojna sredstva za uživanje (droge)
8.1. DEFINICIJA
• ne postoji općenita, jednostavna i precizna definicija• teško je povući oštru granicu izmeñu alkaloida i drugih prirodnih
spojeva koji sadrže N
Opća, vrlo pojednostavljenadefinicija:
♦ bazični dušikoviorganski spojevi heterocikličkestrukture♦ pretežno biljnog porijekla (znatno rjeñe životinjskog)♦ izrazite fiziološke aktivnosti♦ biosintetski potječu od aminokiselina
PRAVI ALKALOIDI
PRAVI ALKALOIDI PSEUDO
ALKALOIDIPROTO
ALKALOIDI
sadrže N u heterocikličkoj
strukturi
odvode se od aminokiselina
sadrže N u heterocikličkoj
strukturi
ne odvode se od aminokiselina
nemaju heterociklički
prsten s N
odvode se od aminokiselina
Biološka rasprostranjenost i lokalizacija
• do danas poznato oko5000spojeva; od toga većina u biljkama
• sadrži ih oko 15% biljaka iz preko 150 biljnih porodica
• odreñene biljna porodica ili vrsta sadrži veći broj strukturno
sličnih alkaloida; jedan spoj je uvijek “glavni” - kvantitativno
najznačajniji
• obično vrijedi:
jednostavni alkaloidi - različite biljne vrste
složeni alkaloidi - karakteristika jedne biljne vrste ili roda unutar
biljne porodice
• lokalizacija:
- sjeme, listovi, kora, korijenje
- ukupan sadržaj alkaloida i njihov omjer varira u ovisnosti o:
dijelu biljkestupnju razvoja biljke i lokalitetu
• u biljkama se nalaze:u slobodnom stanju(npr. nikotin, anabazin)u oblikusoli organskih kiselina (npr. octene, oksalne, limunske,jabučne, vinske...)kaoesteriorganskih kiselina (npr. kokain, rezerpin)kaoglikozidi (npr. solanin)
• neki alkaloidi suneutralni spojevi (npr. amidi piperin i kolhicin)
Opća fizikalna svojstva
• najčešćegorkogokusa
• većinom
bijelekrutine (kristalinični spojevi)
nisu hlapljivi
netopljivi u vodi, topljivi u polarnim organskim otapalima
• izuzetci
nikotin - smeña, u vodi topljiva tekućina; koniin - tekućina
berberin - žuto obojen spoj
Funkcija u biljkama
- otrovi koji štite biljku od insekata i biljojeda
- rezerve dušika
- krajnji proizvodi reakcija detoksifikacije
- faktori rasta (slični hormonima)
- nusprodukti metabolizma biljke
H2N NH2COOH
8.2. KLASIFIKACIJA ALKALOIDA
Alkaloidi se najčešće dijele prema:
♦ farmakološkom djelovanju♦ biosintetskom porijeklu♦ kemijskoj strukturi
Klasifikacija prema biosintetskom porijeklu• tri grupe:
H2N H2NCOOH
ornitinlizin
I.
NH2
COOH
HO
NH2
COOH
NH
COOH
NH2
II.
fenilalanin tirozin
III.
triptofan
Kemijska klasifikacija – prema heterocikličkim spojevima koji čine osnovu njihove strukture
Heterociklički spoj Grupa alkaloida
1. N nije u heterocikličkom prstenu protoalkaloidi
NN
H
N
H
piridinpiperidin pirolidin
alkaloidi s piridinskim, piperidinskim i
pirolidinskim prstenom
2.
Heterociklički spoj Grupa alkaloida
CH3N
tropan (kondenzirani pirolidinski i piperidinski prsten)
tropanski alkaloidi3.
N
kinolin
4.alkaloidi s kinolinskim
prstenom
N
izokinolin
alkaloidi s izokinolinskimprstenom
5.
Heterociklički spoj Grupa alkaloida
N
H
indol
6.
alkaloidi s indolovimprstenom
purin
N
N N
N
H
purinski alkaloidi (pseudoalkaloidi)
7.
8.2.1. Protoalkaloidi
• ne sadrže N u heterocikličkoj strukturi
• biosintetiziraju se iz aminokiselina fenilalanina i tirozina
Efedrin- u različitim biljnim vrstama roda Ephedra (umjerena i
suptropska područja Azije, Amerike i Mediterana)
- prvi put izoliran 1887. godine
- vrlo aktivan spoj (oralno aktivan)
- povisuje krvni tlak, opušta glatke mišiće i srčani mišić
- djelovanje slično adrenalinu; stabilniji i djeluje duže
- bronhodilatator- koristi se u liječenju bronhijalne astme i raznih
alergijskih stanja
- upotrebljava se oralno, intravenozno i intramuskularno
OH
HNCH3
Meskalin
- psihodelični alkaloid iz jedne
vrste kaktusa (peyotekaktus -
Lophophora williamsii; pustinje
Meksika i južnih država SAD-a)
- halucinogenispoj, izaziva vizualne
(žarke boje) i audio halucinacije
- halucinogena svojstva opisana već u
16. stoljeću
- djelovanje slično djelovanju LSD-a
Adrenalin (epinefrin) i noradrenalin (norepinefrin)
- hormoni koje izlučuje medula (moždina) nadbubrežne žlijezde
sisavaca (u omjeru 17:3)
NH2
CH3O
OCH3
CH3O
OH
HNCH3
HO
HO
NH2
HO
HO
OH
adrenalin noradrenalin
Adrenalin:- regulira krvni tlak i nivo šećera u krvi
- hormon koji organizam koristi u stresnim situacijama
- srčani stimulansu hitnim slučajevima - povećava snagu i
frekvenciju kontrakcija srčanog mišića povišenje
krvnog tlaka, veći broj otkucaja srca…
- koristi se isključivo intravenozno; djelovanje trenutačno
Noradrenalin: glavni neurotransmiter u sisavaca
8.2.2. Alkaloidi s piridinskim, piperidinskim i pirol idinskimprstenom
• najvažniji alkaloidi iz skupine piridinskih alkaloida – alkaloidi
iz lišća duhana(vrsta Nicotiana, posebnoN. tabacum i N. rustica):
nikotin, nornikotin, anabazin, anatabin
Nikotin
- glavni alkaloid iz duhana (0,6-0,9%)
- toksičan i kancerogenspoj
N
N
CH3
- ne koristi se u medicini; koristio
se u poljoprivredi kao insekticid
- izaziva pojačano lučenje žlijezda,
kontrakcije crijeva i krvnih žila(povišenje krvnog tlaka)
N
N
HN
N
H
N
N
H
nornikotin anabazin anatabin
- protuotrov kod trovanja (letalna doza ∼ 60 mg) nikotinom - adrenalin
- tankoslojna kromatografija alkaloida iz duhana:
nikotin 93 %
anatabin 3,9 %
nornikotin 2,4 %
anabazin 0,5 %posjeduju insekticidna svojstva
Ricinin
- piridinski alkaloid iz
sjemena ricinusa
(Ricinus communis L.)
N O
CN
OCH3
CH3
Koniin- piperidinski alkaloid iz vrlo otrovne biljke
kukute (Conium maculatum)
- letalna doza za odraslog čovjeka 5-8 g
lišća biljke (uzrok Sokratove smrti)
- pseudoalkaloid
- hlapljiva tekućina (destilira s
vodenom parom)
N
H
Piperin
O
O
N
O
- piperidinski alkaloid iz raznih vrsta papra
- neutralan spoj (amid)
- 6-11 % u crnom papru (nezreli plod biljke
Piper nigrum)
- koristio se kao lijek protiv groznice
- ima insekticidna svojstva
- izaziva paralizu motornih živaca i mišića,u većim dozama i smrt
koja nastupa gušenjem
8.2.3. Tropanski alkaloidi
•••• karakteristika njihove strukture – biciklički spoj tropan:
dva kondenzirana prstena –pirolidinski i piperidinski
• najvažniji spojevi atropin i kokain
Atropin
- glavni alkaloid iz velebilja (Atropa belladonna)
- vrlo otrovan spoj (letalna doza ~ 0,1 g)
- spazmolitičko djelovanje na gastrointestinalni i urinarni trakt- midrijatik ; koristi se u oftalmologiji
- smanjuje lučenje sekretornih žlijezda
- djeluje direktno na centralni nervni sustav – izaziva grčeve,
stanja delirija, na kraju parezu funkcija velikog mozga
N CH3
CH2OH
O
O
N CH3
COCH3
O
O
O
Kokain
- dobiva se iz suhog lišća koke (Erythroxylon coca)
- najstariji lokalni anestetik
(1882. god.): 1-2 %-tna otopina
- stimulans centralnog nervnog
sustava
- veće doze i kontinuirano
korištenje narkotik
- predoziranje – smrt zbog paralize centra za disanje
- model za veliki broj sintetskih, manje toksičnih, lokalnih anestetika
8.2.4. Alkaloidi s kinolinskim prstenom
Kinin- najznačajniji alkaloid (uz cinhonin) iz kore debla, grančica i
korijena raznih vrsta roda Cinchona - kininovci ili “kina-drvo”
N
HO
H3CO
N
kinin cinhonin
N
HON
- koristio se u liječenjumalarije (prvi zapis datira iz 1633. god.)
- kinin i cinhonin izolirani 1820. god.
- struktura kinina potvrñena sintezom 1944. god.
- antipiretik i analgetik, sastojak mnogih lijekova za prehladu,
gripu...
8.2.5. Alkaloidi s izokinolinskim prstenom -- alkaloidi opijuma
N
OCH3
OCH3
H3CO
H3CO
Papaverin - primjer strukturekarakteristične zaizokinolinskealkaloide
• karakteristika strukture alkaloida opijuma -fenantrenska
jezgra
• intermedijer u biosintezi -izokinolin izokinolinski
alkaloidi
Opijum - suhi mliječni prah dobiven iz nezrelihčahura ploda
raznih vrsta maka (Papaver somniferum L.)
Najvažniji alkaloidi opijuma:
morfin 4-21 %
noskapin 4-8 %
kodein 0,8-4,5 %
papaverin 0,5-4,5 %
tebain 0,5-2 %
narcein 0,1-2 %
Morfin- najvažniji alkaloid opijuma
- izoliran 1806. god.; 1925. odreñena njegova struktura; potpuna
sinteza izvršena 1956. god.
O
N CH3
HO
HO
- djeluje na centralni nervni sustav
- analgetik, hipnotik i narkotik
- analgetik: doze 5-10 mg - umirenje i smanjenje osjećaja bola
- 50 mg - teška opijenost i cijanoza
- 60 mg - trovanje i smrt
- najveći nedostatak: izaziva ovisnost -narkotik
O
N CH3
CH3O
HO
O
N CH3
CH3O
CH3O
Kodein Tebain
- slabiji narkotik od morfina
- ne izaziva ovisnost
- antitusik
- najotrovniji od svih alkaloida
opijuma
Papaverin- slab narkotik; spazmolitik
O
N CH3
O
O
O
O
Heroin
- polusintetski alkaloid
- diacetil derivat morfina
- izaziva jaku ovisnost;
narkotik
- ne upotrebljava se u
medicini
8.2.6. Alkaloidi s indolovim prstenom
• najvažniji predstavnici: strihnin, brucin te ergot alkaloidi
Strihnin i brucin- strukturno slični, vrlo otrovni alkaloidi iz sjemena raznih
Strychnos vrsta (posebno S. nux-vomica L.; jugoistočna Azija)
- sjeme sadrži ∼ 1,5 % strihnina
- letalna doza strihnina 5-32 mg
- strihnin je izuzetno gorka tvar
- u vrlo malim dozama tonik za poboljšanje apetita i laksativ
- u većim dozama otrov za razne štetočina
N
O
N
O
N
O
N
O
CH3O
CH3O
strihnin brucin
Ergot alkaloidi- naziv potječe od engl. ergot– snijet, gljivična bolest žitarica
(posebno raži) koju izaziva parazitska gljivica Claviceps purpurea
- sklerocij gljivice (trajni stadij) proizvodi veliki broj alkaloida
Najvažniji ergot alkaloidi: ergonovinergotaminergotoksin (smjesa 3 spoja)
• svi ergot alkaloidi su amidi lizerginske kiseline
• karakteristika strukture ergot alkaloida –lizerginska kiselina
lizerginska kiselina
N
N
CH3
O
OH
H
• ergotizam- naziv za oboljenja ljudi usljed konzumiranja kruha
pripremljenog od zaraženog žita
simptomi:
prvi - halucinacije i pomućenje uma(mentalna dezorijentiranost)
slijedi - gangrenaekstremiteta (bolna upala koja rezultira
ukočenim, pocrnjelim i suhim udovima i ponekad spontanim
gubitkom u zglobu)
- prvi opisi datiraju oko 1000. godine;
epidemije sa smrtnim ishodima u Europi tijekom Srednjeg vijeka;
povremene epidemije do 19. stoljeća (sjeverna i istočna Europa)
• djeluju:
neurotoksično toksično na centralni nervni sustav
vazokonstriktivno sužuju krvne žile
• ergonovin - najjednostavniji ergot alkaloid
- amid lizerginske kiseline i 2-aminopropan-1-ola
N
NCH3
H
NOH
H
O
• vazokonstriktor od kliničkog značaja
- koristi se za prevenciju i kontrolu postporoñajnog krvarenja
(zapisi datiraju iz oko 1100 BC)
• ergotamin – glavni ergot alkaloid
- vazokonstriktor
- koristi se u liječenju migrene (u kombinaciji s kofeinom)
- izoliran 1918. god.(Arthur Stoll – Sandoz, Švicarska)
N
NCH3
H
NO
Polusintetski derivat lizerginske kiseline –dietilamid lizerginske
kiseline, LSD
- sintetiziran 1938. god. – Albert
Hofmann, Sandoz-Švicarska)
- halucinogenadroga (simptomi
kao kod šizofrenije)
- psihoaktivni efekt u dozi od 20-
30 µg
- eksperimentalno se koristi
u tretiranju raznih mentalnih
poremećaja i nekim oblicima
psihoterapije
8.2.7. Purinski alkaloidi
• pseudoalkaloidi
• karakteristika strukture –purinska jezgra
• purin - biciklički spoj; kondenzirani pirimidinski i imidazolni prsten
- ne nalazi se u prirodi
- derivati purina, purinske baze (adenin i gvanin) - biološki važni
spojevi
• farmakološki važni purinski spojevi -N-metil derivati 2,6-
dioksopurina (ksantina):
kofeinteofilinteobromin
HN
NH
N
HN
O
O
ksantin
Kofein
- izoliran 1820. godine- stimulanscentralnog nervnog sustava
- blagi diuretik
- veće količine – tahikardija, nervoza, nesanica
N
N N
N
O
O
CH3
H3C
CH3
- nalazi se u:
• zrnima kave (Coffea arabica L.)
1-2 %
• lišću čaja (Camellia sinensis L.)
2-4 %
• plodovima kole (Cola nitida)
1-3 %
• lišću biljke maté0,9-1,7 %
• plodovima guaraneoko 3,5 %
Teofilin Teobromin
- u malim količinama u lišću
čaja i plodovima kole
- diuretik (jači od kofeina)
- opušta glatke mišiće i
koristi se u liječenju bronhijalne
astme
- nalazi se u sjemenu kakaa
(Theobroma cacao; 1-3 %)
N
N N
HN
O
O
CH3
H3CHN
N N
N
O
O
CH3
CH3