Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕМА: ХІМІКО-ТОКСИКОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ АЛКАЛОЇДІВ

План лекції

1. Застосування і фізико-хімічні властивості алкалоїдів

2. Токсична дія

3. Поводження в організмі і метаболізм

4. Спрямований хіміко-токсикологічний аналіз алкалоїдів

1. Застосування і фізико-хімічні властивості алкалоїдів

Алкалоїди - це азотовмісні речовини складної сполуки переважно рослинного походження, які володіють сильною фармакологічною дією.

В основі їхньої хімічної будови лежать найрізноманітніші гетероциклічні ядра: піридину і піперідину, тропану, хіноліну, ізохіноіну, пуріну, індолу й ін.

Похідні піридину і піперідину:

Головними алкалоїдами даної групи є:

Нікотин - міститься в тютюні, хвощі польовому, у плаунах.

Анабазін - міститься в ежовнике безлистяному, у тютюні.

Пахікарпин - міститься в софорі товстоплідній і термопсісі ланцетоподібному.



Похідні тропану:

Головними алкалоїдами даної групи є:

Атропін - міститься в беладоні, скополії.

Скопаламін - міститься в дурмані, скополії.

Кокаїн - міститься в листях кока.

Похідні хіноліну:



Головними алкалоїдами даної групи є:

Хінін - міститься в корі хінного дерева.

Похідні ізохіноліну:

Головними алкалоїдами даної групи є:

Морфін і кодеїн - містяться в опії, отриманому зі снодійного маку.

Морфін Кодеїн

Похідні індолу:



Головними алкалоїдами даної групи є:

Стрихнін і бруцін - містяться в блювотному горісі і бобах Ігнатія.

Резерпін - міститься в раувольфії зміїній.

Похідні пуріну:

Головними алкалоїдами даної групи є:

Кофеїн - міститься в каві, чаї і деяких інших рослинах.

Теобромін - міститься в плодах какао і листях чаю.

Теофілін - міститься в листях чаю.



Ациклічні алкалоїди.

Ефедрін - міститься в деяких видах ефедри.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фізико-хімічні властивості алкалоїдів. Алкалоїди у виді основ - це порошки, добре розчинні в органічних розчинниках (хлороформ, ефір, ізоаміловий спирт), але гірше розчинні або практично нерозчинні у воді. Алкалоїди у виді солей добре розчинні у воді, але гірше розчинні або практично нерозчинні в органічних розчинниках.

Похідні піридину і піперідину - ареколін, коніїн, нікотин, анабазин і пахикарпін - у вигляді основ є безбарвними маслянистими рідинами, які швидко засмолюються на повітрі; добре змішуються з водою й органічними розчинниками, що характеризуються леткістю.

Застосування. Похідні піридину і піперідину - нікотин застосовується в сільському господарстві для боротьби зі шкідниками рослин; анабазину гідрохлорид - для полегшення відвикання від паління, анабазин використовується у ветеренарії для боротьби з вошивістю тварин. Пахікарпіну гідройодид - для посилення пологової діяльності, при спазмах периферичних судин.

Похідні тропану - атропіну сульфат застосовується при виразковій хворобі шлунку і дванадцятипалої кишки, холіциститі, жовчокам'яній хворобі, в офтальмології. Скополамін входить до складу таблеток «аерон» у якості противорвотного і заспокійливого засобу при морській і повітряній хворобах. Кокаїну гідрохлорид володіє місцевоанестезуючою властивістю.

Похідні хіноліну - хінін (у вигляді солей - сульфату, гідрохлориду і дигідрохлориду) - діє на збудника малярії, застосовується при аритміях, в акушерській практиці для посилення пологової діяльності.

Похідні ізохіноліну - морфіну гідрохлорид застосовується як сильний болезаспокійливий засіб при шоці, онкозахворюваннях. Кодеїну фосфат - застосовується при головних болях; невралгіях; при кашлі; як болезаспокійливий засіб.

Похідні індолу - настій блювотного горіха і стрихніну нітрат застосовуються при гіпотонічній хворобі, зниженому обміні речовин, ослабленні серцевої діяльності, паралічах. Бруцину нітрат - аналогічний по дії стрихніну. Резерпін - для лікування гіпертонії, при серцевій недостатності, застосовується в психіатрії і неврології.

Ациклічні алкалоїди - ефедрину гідрохлорид застосовується при лікуванні бронхіальної астми, в очній практиці, входить до складу таблеток «теофедрин» і інших лікарських засобів..

Похідні піримідину - кофеїн застосовується у вигляді солей - кофеїну бензоат натрію, кофеїну саліцилат натрію й у вигляді лікарських форм (аскофен, пірамеїн, цитрамон) для лікування захворювань центральної нервової системи, для збудження дихального центру, при лікуванні мігрені. Теобромін - у вигляді лікарських форм (темісал, теоверин) стимулює серцеву діяльність, підсилює діурез, використовується при спазмах судин мозку. Теофіллін - застосовується у вигляді лікарських форм (еуфіллін, теофедрин) як диуретик, протиастматичний засіб, для лікування ішемічної хвороби серця.

2. Токсична дія алкалоїдів

Токсична дія й особливості клінічних проявів, характерні для алкалоїдів:

· анабазин - збудження, а потім параліч закінчень преганглионарних волокон вегетативної нервової системи (частіше дихання, підвищення кров'яного тиску), випадання волосся, пронос; нейролептичне;

· нікотин - нейролептичне; збудження, а потім гноблення Н-холінореактивних систем ЦНС, гангліїв наднирників (слиновиділення, диспептичні розлади, звуження зіниці, порушення зору, слуху, миофібрилляція), (смертельна доза - 0,01 0,08 г);

· атропін - блокада М-холінореактивних систем організму, парасимпатична денервація. Підвищення внутріочного тиску тахікардія, розширення зіниці, фотофобія, гіпотензія, сухість шкіри й ін. У великих дозах - психічне і рухове збудження (смертельна доза - 0,01 г - для дітей, 0.05-0,1 - для дорослих);

· кокаїн - нейротоксичне; звикання, пристрасть; галюцинації, марення, страх, притуплення або втрата відчуття, смаку, слуху, зору, розширення зіниць (смертельна доза - 0,1 - 1,2 г при підшкірних ін'єкціях);

· морфін - наркотичне; збудження центрів блукаючого нерву; кома, що супроводжується міозом з ослабленням реакції на світло, гіпертонія скелетних м'язів, пригнічення дихання, гіперемія шкіри, параліч дихання (смертельна доза - 0,1-0,4 г);

· кодеїн - те ж саме (смертельна доза - 0,8 г);

· хінін - дистрофія зорового нерву, неясність бачення, сліпота, розлад ритму і провідності серця; параліч дихання і серця (смертельна доза - близько 10 г);

· стрихнін - збудження ЦНС із переважним підвищенням рефлекторної збудливості; «судорожна» отрута; напруга в жувальних і потиличних м'язах, затруднення дихання, ковтання; раптові приступи тетанічних судорог рефлекторного характеру; гіркий смак у роті; почуття страху; параліч дихального центру з зупинкою дихання (смертельна доза - 0,05 г);

· ефедрин - нейротоксичне; головний біль, збудження серцебиття, тремтіння кінцівок, затруднення сечовипускання, безсоння. Підвищення артеріального тиску, послаблення серцевої діяльності, клоніко-тонічні судороги, різке зниження артеріального тиску; смерть від порушення дихання, послаблення серцевої діяльності і паралічу (смертельна доза - 0,2 г - для дітей, 2,0 г - для дорослих);

· кофеїн - збудливе на ЦНС; виснаження нервових клітин, клоніко-тонічні судороги, погіршення роботи серця (смертельна доза -1,0 г і більше);

· пахікарпін - нейротоксичне, зубумовлене блокуванням передачі збудження у вегетативних вузлах (пригнічує дію ацетилхоліну, пригнічує активний транспорт йонів), слухові і зорові галюцинації, судорожні реакції; збудження пам'яті, поліневрити (смертельна доза - 1,0 - 1,5 г).

3. Поведінка в організмі і метаболізм

алкалоїд хімічний метаболізм токсичний

Алкалоїди всмоктуються в тонкому кишковику, частково зв'язуються з білками, піддаються метаболічним змінам переважно в печінці, виводяться з організму в нативному вигляді й у вигляді метаболітів нирками і кишковиком. Нікотин і анабазин можуть виводитися через легені.

Основні шляхи і продукти метаболізму алкалоїдів:

· атропін - гідроліз по ефірній групі до тропіну; деметилування по -N -СН₃ - групі; кон'югація;

· морфін - норморфін (втрата - СН₃ - групи), псевдоморфін 2,2-біморфін; етерифікація із сульфатною кислотою; глюкуронід морфіну,

· кодеїн - деметилування - морфін; окислення (N - деметилування норкодеїн); глюкуронид морфіну; псевдоморфін;

· срихнін - 4 метаболіти (окси-2-стрихнін і ін.);

· ефедрин - дезметилювання, дезаминування, окислення, кон'югація;

· хінін - окислювання: 2-гідроксихинін, хінетин (окислювання в бічному ланцюзі), диоксихинін (-2-гідроксильні групи в хінуклидиновому ядрі);

· нікотин - конітин (окислювання);

· кофеїн - деметилювання й окислювання: 1 і 7 - метилксантини; 1 і 7 -диметилксантин; 1-метилсечова кислота і 1,3-диметилсечова колота.

4. Спрямований хіміко-токсикологічний аналіз алкалоїдів

Об'єкти дослідження - мозок, печінка, нирки, шлунок і кишиковик з вмістом, промивні води, легені, сеча.

Ізолювання препаратів проводиться по методу В.Ф.Крамаренко - з врахуванням фізико-хімічних властивостей алкалоїдів.

Метод характеризується використанням полярного розчинника - води, підкисленної сульфатною кислотою.

Сульфатна кислота застосовується для руйнування зв'язку отрута - білок (рН 2-3), для утворення стійких солей з алкалоїдами - сильними основами, які добре розчинні у воді. Для очищення витяжки від домішок використовуються: висолювання за допомогою (NH₄)₂SO₄, центрифугування й екстракція ефіром домішок.

Враховуючи, що алкалоїди - сильні основи, їхнє виділення з водного середовища в хлороформну фазу проводиться при рН 8,5-9, для чого водні витяжки подлужнюють розчином NaOH.

При ненаправленому аналізі алкалоїди - сильні основи й алкалоїди середньої основності попадають в «лужний» хлороформний витяг, а алкалоїди - слабкі основи (похідні пурину й індолу) - можуть попадати й у «кислий» витяг, тому що вони утворють із оксалатною (слабо органічною) кислотою легко гідролізуючі в кислому середовищі солі.

Основність алкалоїдів залежить від константи дисоціації. Чим більша константа дисоціації, тим алкалоїд являється сильною основою.

Алк.·ОН = алк.⁺ +ОН^-

К _дис=

Апоморфін К·10 -7

Атропін К·10 -^4,35

Бруцин К·10 -¹¹ - слабка основа - переходить в кислий екстракт

Кодеїн К·10 -^6,05

Кокаїн К·10 -^5,6

Коніїн К·10 -³

Кофеїн К·10 -¹³ - слабка основа - переходить в кислий екстракт

Морфін К·10 -^6,13

Наркотин К·10 -^7,8

Никотин К·10 -⁶

Папаверін К·10 -⁸

Стрихнін К·10 -¹¹ - слабка основа - переходить в кислий екстракт

Хінін К·10 -⁶

Якщо константа дисоціації більша, ніж 10 -⁷, то такі алкалоїди являються сильними основами.

Якщо константа дисоціації менша, ніж 10 -⁷, то такі алкалоїди являються слабкими основами і при екстракції кислого розчину вони переходять в перші кислі хлороформні витяжки - кофеїн, стрихнін, бруцин. Це пояснюється гідролізом їх солей.

ТСХ-скринінг алкалоїдів проводиться в загальній системі розчинників -хлороформ - диоксан - ацетон - 25 % розчин аміаку (45:47,5:5:2,5); сорбент - силікагель КСК; проявник - реактив Драгендорфа по Муньє, алкалоїди виявляються за наявністю плям оранжевого і оранжево-коричневого забарвлення в 1-4 зонах. Отруту із сорбенту силікагелю виділяють елюентом - метанол-диетиламін (9:1) з наступним проведенням підтверджуючого етапу в окремих системах розчинників - хлороформ - етанол(20:1); циклогексан-ацетон (5:1); хлороформ - диетиламін (9:1); хлороформ - ацетон (5:1).

В якості «свідків» використовуються хлороформні розчини препаратів даної групи. Для проведення наступного етапу аналізу алкалоїди елююють сумішшю розчинників - метанол - диетиламін (9:1).

Очищення. Етап скринінгу методом тонкошарової хроматографії дозволяє паралельно проводити якісне очищення від біогенних домішок, що локалізуються на хроматографічних пластинках в областях Rf < 0,2 і Rf > 0,8.

Однак, в елюаті можлива присутність залишків домішок, які віддаляються з використанням методів: екстракційного; хроматографії-гель-хроматографії; електрофорезу; сполучення екстракціного і ТСХ-методів.

Підтверджуючі дослідження елюату включають найбільш чутливі хімічні і фізико-хімічні методи аналізу алкалоїдів.

Хімічні реакції:

1. Реакції осадження з загальалкалоїдними осадовими реактивами (пікринова кислота; сіль Рейнеке; реактиви Драгендорфа; Марме; Майєра; Зонненшейна й ін.).

Аморфні або кристалічні осади з нехарактерною формою частинок вказують на наявність гетероциклічного атому азоту в препаратах. Реакції високочутливі, не специфічні.

2. Мікрокристалокопічні реакції.

Очищений хлороформний екстракт випарюють досуха, залишок розчиняють у 0,1 М розчині хлороводневої кислоти. По краплі розчину наносять на предметні скельця з заглибленнями, куди додають різні реактиви, результат спостерігають під мікроскопом.

Форма кристалів при проведенні реакцій на алкалоїди

Речовина	Реактив	Форма кристалів
1	2	3
Похідні піридину і піперідину
Нікотин	Драгендорфа	В вигляді літаючих птахів, букви К і Х
	Сіль Рейнеке	Зростки призматичних кристалів
	Р-н йоду в ефірі	Голчасті рубінові кристали
Анабазин	Драгендорфа	Зростки з голчастих кристалів в вигляді пік
	Сіль Рейнеке	Голчасті кристали
Пахікарпін	Бушарда	Золотисто-жовті або золотисто-зелені в формі дубових листків
	Роданідний комплекс кобальту	Зростки з голубих призматичних кристалів, при стоянні гілчасті дендрити
	Пікринова кислота	Зростки з жовто-зелених призматичних кристалів
Похідні тропану
Атропін	Пікринова кислота	Світло-жовті кристали в вигляді пластинок або зростків з них
Атропін, скополамін	Сіль Рейнеке	Зростки кристалів з ромбовидними кінцями
Атропін	Бромна вода	Жовті або червоно-бурі кристали рисоподібної форми
Скополамін	Золотобромистоводнева к-та	Світло-коричневі, жовті зубчасті дендрити
Кокаїн	Перманганат калію	Червоно-фіолетові прямокутники і зростки з них
Похідні ізохіноліну
Морфін	Йодид кадмію	Безбарвні голки, зібрані в пучки
	Хлорид ртуті	Зростки з голчастих кристалів у вигляді пучків
Кодеїн	Йодид кадмію	Призматичні одинокі і зібрані в пучки
Похідні хіноліну
Хінін	Роданід кобальту	Голчасті, зібрані в зростки в вигл. пучків
Похідні індолу
Стрихнін	Пікринова кислота	Дрібні голчасті кристали у вигл. Пластинок або зростки з них
Ациклічні алкалоїди
Ефедрін	Сіль Рейнеке	Тонкі пластини прямокутної форми
Похідні піримідину
Кофеїн, теобромін, теофелін	Реактив Несслера	Червоно-бурий осад

Реакції високочутливі і специфічні за певних умов (додаткове очищення, температура, вологість і тиск у лабораторії).

Реакції забарвлення на алкалоїди.

Для проведення кольорових реакцій на алкалоїди хлороформний екстракт або елюат вносять в декілька порцелянових чашок або тиглів, одержують сухі залишки, до яких додають по краплі різних реактивів і спостерігають забарвлення.

Можна провести кольорові реакції на хроматографічних пластинах:

* декілька крапель екстракту наносять на одну точку пластини за допомогою капіляра;

* після висихання плями на нього наносять різні реагенти.

Реакції чутливі, неспецифічні.

Результати реакцій забарвлення на алкалоїди.

Назва речовини	Реакція або реактив	Характер забарвлення
Похідні піридину і піперидину
Нікотин	Формальдегід, HNО3 конц.	Рожеве
	п-диметиламінобензальдегід	Рожеве, що переходить в фіолетове
Анабазин	Пергідроль, H2SO4 конц.	Коричневе
	Ванілін, HCl конц.	Вишнево-червоне
Похідні ізохіноліну
Морфін	Марки, Фреде, Манделіна	Фіолетове
	Хлорид заліза (ІІІ)	Фіолетове
	Реакція Пеллагри	Зелене
	Гексацианоферат (ІІІ) калію і хлорид окисного заліза	Синє
Кодеїн	Марки, Фреде, Манделіна	Зелене, що переходить в синьо-фіолетове
Ациклічні алкалоїди
Ефедрин	Реакції з солями купруму і сірководнем	Жовте або коричневе (бензольний шар)
	Розчин нінгідрину	Рожево-фіолетове
	Реакція з 2,4-динітрохлорбензолу	Жовте (хлороформний шар)
Похідні індолу
Стрихнін	Конц. H2SO4, кристалик біхромату калію	Фіолетові цівки
	Манделіна	Синьо-фіолетове, що переходить в червоне
	Віталі-Морена	Червоно-фіолетове
Похідні тропану
Атропін, скополамін	Віталі-Морена	Фіолетове,швидко зникаюче
	п-диметиламінобензальдегід, H2SO4 конц.	Вишнево-червоне, що переходить в фіолетове
Похідні хіноліну
Хінін	Флюоресценції	Блакитне
	Таллейохіна	Зелене
	Еритрохінна реакція	Рожеве (хлороформний шар)
Похідні піримідину
Кофеїн, теобромін, теофелін	Мурексидна проба	Червоне або фіолетове

Хімізми деяких реакцій забарвлення.

Реакція Вітаяі-Морена

Мурексидна проба

Кофеїн 1,3-диметилал- 1,3-диметилдиа- локсанлурова кислота

амонійна сіль тетраметилпурпурової к-ти

Реакція утворення таллейохіну:



Ідентифікація фізико-хімічними методами: за УФ- і ІЧ-спектрами, методами ТСХ, ГРХ, ВЕРХ.

Максимуми поглинання алкалоїдів

Речовина	Розчинник	л
1	2	3
Хінін	0,05М сульфатна кислота	250, 316, 346
Морфін	Етанол	287
	0,1М гідроксид натрію	250 і 296
	0,05М сульфатна кислота	284
Кодеїн	Етанол	286
Нікотин	Етанол	260
Атропін	0,05М сульфатна кислота	252, 258, 264
Кокаїн	Етанол	230, 274, 281
	0,05М сульфатна кислота	233, 275, (281-згин)
Стрихнін	Етанол	255
	0,05М сульфатна кислота	255
Ефедрін	0,05М сульфатна кислота	251, 256, 262
Хінін	Етанол	236, 278, 332
	0,05М сульфатна кислота	250, 316, 346

Ідентифікація за УФ-спектрами можлива тільки після ретельного очищення екстракційним методом і ТСХ- методом, або при їхньому сполученні. Кількісне визначення проводиться спектральними (УФ-спектрофотометрія, фотоелектроколориметрія, екстракційна фотометрія) і хроматографічними методами (тонкошарова хроматографія - планіметричний і денситометричний методи; газо-рідинна хроматографія і рідинна хроматографія).

Размещено на Allbest.ru

...