Алкалоиды — это класс основных , встречающихся в природе органических соединений , которые содержат по крайней мере один атом азота . В эту группу также входят некоторые родственные соединения с нейтральными [2] и даже слабокислотными свойствами . [3] Некоторые синтетические соединения со схожей структурой также могут быть названы алкалоидами. [4] Помимо углерода , водорода и азота , алкалоиды могут также содержать кислород или серу . Еще реже они могут содержать такие элементы, как фосфор , хлор и бром . [5]
Алкалоиды вырабатываются большим количеством разнообразных организмов, включая бактерии , грибы , растения и животных . [6] Их можно очистить из сырых экстрактов этих организмов путем кислотно-щелочной экстракции или экстракции растворителем с последующей колоночной хроматографией на силикагеле . [7] Алкалоиды обладают широким спектром фармакологической активности, включая противомалярийную (например, хинин ), противоастматическую (например, эфедрин ), противораковую (например, гомохаррингтонин ), [8] холиномиметическую (например, галантамин ), [9] сосудорасширяющую (например, винкамин ), антиаритмическую (например, хинидин ), анальгезирующую (например, морфин ), [10] антибактериальную (например, хелеритрин ), [11] и антигипергликемическую активность (например, берберин ). [12] [13] Многие из них нашли применение в традиционной или современной медицине или в качестве отправных точек для открытия новых лекарств . Другие алкалоиды обладают психотропными (например, псилоцин ) и стимулирующими свойствами (например, кокаин , кофеин , никотин , теобромин ), [14] и использовались в энтеогенных ритуалах или в качестве рекреационных наркотиков . Алкалоиды также могут быть токсичными (например, атропин , тубокурарин ). [15] Хотя алкалоиды действуют на различные метаболические системы у людей и других животных, они почти всегда вызывают горький вкус . [16]
Граница между алкалоидами и другими азотсодержащими природными соединениями не является четкой. [17] Такие соединения, как аминокислотные пептиды , белки , нуклеотиды , нуклеиновые кислоты , амины и антибиотики , обычно не называются алкалоидами. [2] Природные соединения, содержащие азот в экзоциклическом положении ( мескалин , серотонин , дофамин и т. д.), обычно классифицируются как амины, а не как алкалоиды. [18] Некоторые авторы, однако, считают алкалоиды особым случаем аминов. [19] [20] [21]
Название «алкалоиды» (нем. Alkaloide ) было введено в 1819 году немецким химиком Карлом Фридрихом Вильгельмом Мейсснером и происходит от позднелатинского корня alkali и греческого суффикса -οειδής -('подобный'). [nb 1] Однако этот термин получил широкое распространение только после публикации обзорной статьи Оскара Якобсена в химическом словаре Альберта Ладенбурга в 1880-х годах. [22] [23]
Не существует единого метода наименования алкалоидов. [24] Многие индивидуальные названия образованы путем добавления суффикса «ine» к названию вида или рода. [25] Например, атропин выделяют из растения Atropa belladonna ; стрихнин получают из семян дерева стрихнин ( Strychnos nux-vomica L.). [5] Когда несколько алкалоидов извлекают из одного растения, их названия часто различаются вариациями в суффиксе: «idine», «anine», «aline», «inine» и т. д. Существует также по крайней мере 86 алкалоидов, названия которых содержат корень «vin», поскольку они извлекаются из растений барвинка , таких как Vinca rosea ( Catharanthus roseus ); [26] их называют алкалоидами барвинка . [27] [28] [29]
Растения, содержащие алкалоиды, использовались людьми с древних времен в терапевтических и рекреационных целях. Например, лекарственные растения были известны в Месопотамии примерно с 2000 г. до н. э. [30] В « Одиссее » Гомера упоминается подарок, который египетская царица преподнесла Елене, — наркотик, приносящий забвение. Считается, что этот подарок был наркотиком, содержащим опиум. [31] В китайской книге о комнатных растениях, написанной в 1–3 вв. до н. э., упоминается медицинское использование эфедры и опиумного мака . [32] Кроме того, листья коки использовались коренными жителями Южной Америки с древних времен. [33]
Экстракты из растений, содержащих токсичные алкалоиды, такие как аконитин и тубокурарин , использовались с древних времен для отравления стрел. [30]
Исследования алкалоидов начались в 19 веке. В 1804 году немецкий химик Фридрих Сертюрнер выделил из опиума «снотворное начало» (лат. principium somniferum ), которое он назвал «морфием», имея в виду Морфея , греческого бога сновидений; в немецком и некоторых других центральноевропейских языках это название препарата сохранилось до сих пор. Термин «морфин», используемый в английском и французском языках, был дан французским физиком Жозефом Луи Гей-Люссаком .
Значительный вклад в химию алкалоидов в первые годы ее развития внесли французские исследователи Пьер Жозеф Пеллетье и Жозеф Бьенеме Каванту , которые открыли хинин (1820) и стрихнин (1818). В то же время было открыто несколько других алкалоидов, включая ксантин (1817), атропин (1819), кофеин (1820), кониин (1827), никотин (1828), колхицин (1833), спартеин (1851) и кокаин (1860). [34] Развитие химии алкалоидов ускорилось с появлением спектроскопических и хроматографических методов в 20 веке, так что к 2008 году было идентифицировано более 12 000 алкалоидов. [35]
Первый полный синтез алкалоида был осуществлен в 1886 году немецким химиком Альбертом Ладенбургом . Он получил кониин путем реакции 2-метилпиридина с ацетальдегидом и восстановления полученного 2-пропенилпиридина натрием. [36] [37]
По сравнению с большинством других классов природных соединений, алкалоиды характеризуются большим структурным разнообразием. Единой классификации не существует. [38] Первоначально, когда не хватало знаний о химических структурах, полагались на ботаническую классификацию исходных растений. Сейчас эта классификация считается устаревшей. [5] [39]
Более поздние классификации основаны на сходстве углеродного скелета ( например , индол- , изохинолин- и пиридин -подобные) или биохимического предшественника ( орнитин , лизин , тирозин , триптофан и т. д.). [5] Однако они требуют компромиссов в пограничных случаях; [38] например, никотин содержит пиридиновый фрагмент из никотинамида и пирролидиновую часть из орнитина [40] и поэтому может быть отнесен к обоим классам. [41]
Алкалоиды часто делят на следующие основные группы: [42]
Некоторые алкалоиды не имеют углеродного скелета, характерного для их группы. Так, галантамин и гомоапорфины не содержат изохинолиновый фрагмент, но, в целом, относятся к изохинолиновым алкалоидам. [53]
Основные классы мономерных алкалоидов перечислены в таблице ниже:
Сорт | Основные группы | Основные этапы синтеза | Примеры |
---|---|---|---|
Алкалоиды с азотистыми гетероциклами (истинные алкалоиды) | |||
Производные пирролидина [54] | Орнитин или аргинин → путресцин → N-метилпутресцин → N-метил-Δ 1 -пирролин [55] | Кускогигрин , гигрин , гигролин, стахидрин [54] [56] | |
Производные тропана [57] | Группа атропина Замена в положениях 3, 6 или 7 | Орнитин или аргинин → путресцин → N-метилпутресцин → N-метил-Δ 1 -пирролин [55] | Атропин , скополамин , гиосциамин [54] [57] [58] |
Кокаиновая группа Замена в позициях 2 и 3 | Кокаин , экгонин [57] [59] | ||
Производные пирролизидина [60] | Неэфиры | В растениях: орнитин или аргинин → путресцин → гомоспермидин → ретронецин [55] | Ретронецин , гелиотридин, лабурнин [60] [61] |
Сложные эфиры монокарбоновых кислот | Индицин, линделофин, саррацин [60] | ||
Макроциклические диэфиры | Платифиллин, триходесмин [60] | ||
1-аминопирролизидины ( лолины ) | У грибов : L -пролин + L -гомосерин → N- (3-амино-3-карбоксипропил)пролин → норлолин [62] [63] | Лолин, N -формиллолин, N -ацетиллолин [64] | |
Производные пиперидина [65] | Лизин → кадаверин → Δ 1 -пиперидин [66] | Седамин, лобелин, анаферин, пиперин [46] [67] | |
Октановая кислота → коницеин → кониин [47] | Кониин , коницеин [47] | ||
Производные хинолизидина [68] [69] | Группа люпинина | Лизин → кадаверин → Δ 1 -пиперидин [70] | Люпинин , нуфаридин [68] |
Группа цитизина | Цитизин [68] | ||
Группа спартеина | Спартеин , лупанин, анагигрин [68] | ||
Группа Матрин . | Матрин, оксиматрин, алломатридин [68] [71] [72] | ||
Группа ормозанина | Ормосанин, пиптантин [68] [73] | ||
Производные индолизидина [74] | Лизин → δ-полуальдегид α-аминоадипиновой кислоты → пипеколиновая кислота → 1-индолизидинон [75] | Свайнсонин , кастаноспермин [76] | |
Производные пиридина [77] [78] | Простые производные пиридина | Никотиновая кислота → дигидроникотиновая кислота → 1,2-дигидропиридин [79] | Тригонеллин , рицинин , ареколин [77] [80] |
Полициклические неконденсирующиеся производные пиридина | Никотин , норникотин , анабазин , анатабин [77] [80] | ||
Полициклические конденсированные производные пиридина | Актинидин , генцианин , педикулинин [81] | ||
Сесквитерпеновые производные пиридина | Никотиновая кислота , изолейцин [21] | Эвонин, гиппократеин, триптонин [78] [79] | |
Производные изохинолина и родственные алкалоиды [82] | Простые производные изохинолина [83] | Тирозин или фенилаланин → дофамин или тирамин (для алкалоидов Amarillis) [84] [85] | Сальсолин , лофоцерин [82] [83] |
Производные 1- и 3-изохинолинов [86] | N-метилкоридальдин, нороксигидрастинин [86] | ||
Производные 1- и 4-фенилтетрагидроизохинолинов [83] | Криптостилин [83] [87] | ||
Производные 5-нафтил-изохинолина [88] | Анцистрокладин [88] | ||
Производные 1- и 2-бензил-изохинолинов [89] | Папаверин , лауданозин , сандаверин | ||
Группа куларина [90] | Куларин, ягонин [90] | ||
Павины и изопавины [91] | Аргемонин, амурензин [91] | ||
Бензопирроколины [92] | Криптаустолин [83] | ||
Протоберберины [83] | Берберин , канадин , офиокарпин, мекамбридин, коридалин [93] | ||
Фталидизохинолины [83] | Гидрастин , наркотин (носкапин) [94] | ||
Спиробензилизохинолины [83] | Фумарицин [91] | ||
Алкалоиды ипекакуаны [95] | Эметин, протоэметин, ипекозид [95] | ||
Бензофенантридины [83] | Сангвинарин, оксинитидин, коринолоксин [96] | ||
Апорфины [83] | Глауцин , коридин, лириоденин [97] | ||
Проапорфины [83] | Пронуциферин, глазиовин [83] [92] | ||
Гомоапорфины [98] | Крейсигинин, мультифлорамин [98] | ||
Гомопроапорфины [98] | Бульбокодин [90] | ||
Морфины [99] | Морфин , кодеин , тебаин , синоменин [100] | ||
Гомоморфины [101] | Крейсигинин, андроцимбин [99] | ||
Трополоизохинолины [83] | Имерубрин [83] | ||
Азофлуорантены [83] | Руфесцин, имелютеин [102] | ||
Алкалоиды амариллиса [103] | Ликорин , амбеллин, тазеттин, галантамин , монтанин [104] | ||
Эритриновые алкалоиды [87] | Эризодин, эритроидин [87] | ||
Производные фенантрена [83] | Атероспермин [83] [93] | ||
Протопины [83] | Протопин , оксомурамин, корикавидин [96] | ||
Аристолактам [83] | Дорифлавин [83] | ||
Производные оксазола [105] | Тирозин → тирамин [106] | Аннулолин, халординол, тексалин, тексамин [107] | |
Производные изоксазола | Иботеновая кислота → Мусцимол | Иботеновая кислота, Мусцимол | |
Производные тиазола [108] | 1-Дезокси-D-ксилулозо-5-фосфат (DOXP), тирозин , цистеин [109] | Ностоцикламид, тиострептон [108] [110] | |
Производные хиназолина [111] | Производные 3,4-дигидро-4-хиназолона | Антраниловая кислота или фенилаланин или орнитин [112] | Фебрифугин [113] |
Производные 1,4-дигидро-4-хиназолона | Гликорин, арборин, гликосминиин [113] | ||
Производные пирролидина и пиперидина хиназолина | Вазицин (пеганин) [105] | ||
Производные акридина [105] | Антраниловая кислота [114] | Рутакридон, акроницин [115] [116] | |
Производные хинолина [117] [118] | Простые производные хинолина, производные 2-хинолонов и 4-хинолона | Антраниловая кислота → 3-карбоксихинолин [119] | Куспарин, эхинопсин, эвокарпин [118] [120] [121] |
Трициклические терпеноиды | Флиндерсайн [118] [122] | ||
Производные фуранохинолина | Диктамнин, фагарин, скиммианин [118] [123] [124] | ||
Хинины | Триптофан → триптамин → стриктозидин (с секологанином ) → коринантеал → цинхонинон [85] [119] | Хинин , хинидин , цинхонин , цинхонидин [122] | |
Производные индола [100] | Неизопреновые индольные алкалоиды | ||
Простые производные индола [125] | Триптофан → триптамин или 5-гидрокситриптофан [126] | Серотонин , псилоцибин , диметилтриптамин (ДМТ), буфотенин [127] [128] | |
Простые производные β-карболина [129] | Гарман, гармин , гармалин , элеагнин [125] | ||
Пирролоиндольные алкалоиды [130] | Физостигмин (эзерин), эфирамин, физовенин, эптастигмин [130] | ||
Семитерпеноидные индольные алкалоиды | |||
Алкалоиды спорыньи [100] | Триптофан → ханоклавин → агроклавин → элимоклавин → паспаловая кислота → лизергиновая кислота [130] | Эрготамин , эргобазин, эргозин [131] | |
Монотерпеноидные индольные алкалоиды | |||
Алкалоиды типа Corynanthe [126] | Триптофан → триптамин → стриктозидин (с секологанином ) [126] | Аймалицин, сарпагин, вобазин, аймалин , йохимбин , резерпин , митрагинин , [132] [133] группа стрихнина и ( Стрихнин бруцин , аквамицин, вомицин [134] ) | |
Алкалоиды рода ибога [126] | Ибогамин , ибогаин , воакангин [126] | ||
Алкалоиды рода Aspidosperma [126] | Винкамин , алкалоиды барвинка , [27] [135] винкотин, аспидоспермин [136] [137] | ||
Производные имидазола [105] | Непосредственно из гистидина [138] | Гистамин , пилокарпин , пилозин, стевензин [105] [138] | |
Производные пурина [139] | Ксантозин (образуется в процессе биосинтеза пуринов) → 7-метилксантозин → 7-метилксантин → теобромин → кофеин [85] | Кофеин , теобромин , теофиллин , сакситоксин [140] [141] | |
Алкалоиды с азотом в боковой цепи (протоалкалоиды) | |||
Производные β- фенилэтиламина [92] | Тирозин или фенилаланин → диоксифенилаланин → дофамин → адреналин и мескалин тирозин → тирамин фенилаланин → 1-фенилпропан-1,2-дион → катинон → эфедрин и псевдоэфедрин [21] [52] [142] | Тирамин , эфедрин , псевдоэфедрин , мескалин , катинон , катехоламины ( адреналин , норадреналин , дофамин ) [21] [143] | |
Колхициновые алкалоиды [144] | Тирозин или фенилаланин → дофамин → отумналин → колхицин [145] | Колхицин , колхамин [144] | |
Мускарин [146] | Глутаминовая кислота → 3-кетоглутаминовая кислота → мускарин (с пировиноградной кислотой ) [147] | Мускарин , алломускарин, эпимускарин, эпиалломускарин [146] | |
Бензиламин [148] | Фенилаланин с валином , лейцином или изолейцином [149] | Капсаицин , дигидрокапсаицин , нордигидрокапсаицин, ванилиламин [148] [150] | |
Полиамины алкалоиды | |||
Производные путресцина [151] | орнитин → путресцин → спермидин → спермин [152] | Пауцин [151] | |
Производные спермидина [151] | Лунарин, кодонокарпин [151] | ||
Производные спермина [151] | Вербасценин, афеландрин [151] | ||
Пептидные (циклопептидные) алкалоиды | |||
Пептидные алкалоиды с 13-членным циклом [48] [153] | Нуммуларин тип С | Из разных аминокислот [48] | Нумулярин С, Нумулярин S [48] |
Тип зизифина | Зизифин А, сативанин Н [48] | ||
Пептидные алкалоиды с 14-членным циклом [48] [153] | Тип франгуланин | Франгуланин, скутианин J [153] | |
Скутианин типа А | Скутианин А [48] | ||
Целочисленный тип | Целочисленный, дискриминовый D [153] | ||
Амфибина типа F | Амфибин F, спинанин A [48] | ||
Амфибин типа В | Амфибин B, лотузин C [48] | ||
Пептидные алкалоиды с 15-членным циклом [153] | Мукронин типа А | Мукронин А [45] [153] | |
Псевдоалкалоиды ( терпены и стероиды ) | |||
Дитерпены [45] | Ликоктониновый тип | Мевалоновая кислота → Изопентенилпирофосфат → геранилпирофосфат [154] [155] | Аконитин , дельфинин [45] [156] |
Стероидные алкалоиды [157] | Холестерин , аргинин [158] | Соланидин , циклопамин , батрахотоксин [159] |
Большинство алкалоидов содержат кислород в своей молекулярной структуре; эти соединения обычно представляют собой бесцветные кристаллы в условиях окружающей среды. Бескислородные алкалоиды, такие как никотин [160] или кониин [36] , обычно представляют собой летучие, бесцветные, маслянистые жидкости. [161] Некоторые алкалоиды окрашены, например, берберин (желтый) и сангвинарин (оранжевый). [161]
Большинство алкалоидов являются слабыми основаниями, но некоторые, такие как теобромин и теофиллин , являются амфотерными . [162] Многие алкалоиды плохо растворяются в воде, но легко растворяются в органических растворителях , таких как диэтиловый эфир , хлороформ или 1,2-дихлорэтан . Кофеин , [163] кокаин , [164] кодеин [165] и никотин [166] слабо растворимы в воде (с растворимостью ≥1 г/л), тогда как другие, включая морфин [167] и йохимбин [168], очень слабо растворимы в воде (0,1–1 г/л). Алкалоиды и кислоты образуют соли различной крепости. Эти соли обычно легко растворимы в воде и этаноле и плохо растворимы в большинстве органических растворителей. Исключения включают гидробромид скополамина , который растворим в органических растворителях, и водорастворимый сульфат хинина. [161]
Большинство алкалоидов имеют горький вкус или ядовиты при попадании в организм. Производство алкалоидов в растениях, по-видимому, развилось в ответ на питание травоядными животными; однако некоторые животные развили способность детоксицировать алкалоиды. [169] Некоторые алкалоиды могут вызывать дефекты развития у потомства животных, которые потребляют, но не могут детоксицировать алкалоиды. Одним из примеров является алкалоид циклопамин , вырабатываемый в листьях кукурузной лилии . В 1950-х годах до 25% ягнят, рожденных овцами, которые паслись на кукурузной лилии, имели серьезные деформации лица. Они варьировались от деформированных челюстей до циклопии (см. рисунок). После десятилетий исследований, в 1980-х годах, соединение, ответственное за эти деформации, было идентифицировано как алкалоид 11-дезоксиджервин, позже переименованный в циклопамин. [170]
Алкалоиды вырабатываются различными живыми организмами, особенно высшими растениями – около 10–25 % из них содержат алкалоиды. [171] [172] Поэтому в прошлом термин «алкалоид» ассоциировался с растениями. [173]
Содержание алкалоидов в растениях обычно находится в пределах нескольких процентов и неоднородно по тканям растений. В зависимости от вида растений максимальная концентрация наблюдается в листьях (например, белена черная ), плодах или семенах ( дерево стрихнин ), корнях ( раувольфия змеиная ) или коре ( хинное дерево ). [174] Кроме того, различные ткани одних и тех же растений могут содержать различные алкалоиды. [175]
Помимо растений, алкалоиды обнаружены в некоторых типах грибов , например, псилоцибин в плодовых телах рода Psilocybe , и у животных, например, буфотенин в коже некоторых жаб [24] и ряда насекомых, особенно муравьев. [176] Многие морские организмы также содержат алкалоиды. [177] Некоторые амины , например, адреналин и серотонин , которые играют важную роль в высших животных, похожи на алкалоиды по своей структуре и биосинтезу и иногда называются алкалоидами. [178]
Из-за структурного разнообразия алкалоидов не существует единого метода их извлечения из природного сырья. [179] Большинство методов используют свойство большинства алкалоидов растворяться в органических растворителях [7], но не в воде, и противоположную тенденцию их солей.
Большинство растений содержат несколько алкалоидов. Сначала извлекается их смесь, а затем разделяются отдельные алкалоиды. [180] Растения тщательно измельчаются перед экстракцией. [179] [181] Большинство алкалоидов присутствуют в сырых растениях в виде солей органических кислот. [179] Извлеченные алкалоиды могут оставаться солями или превращаться в основания. [180] Извлечение оснований достигается путем обработки сырья щелочными растворами и экстракции оснований алкалоидов органическими растворителями, такими как 1,2-дихлорэтан, хлороформ, диэтиловый эфир или бензол. Затем примеси растворяются слабыми кислотами; это превращает основания алкалоидов в соли, которые смываются водой. При необходимости водный раствор солей алкалоидов снова подщелачивают и обрабатывают органическим растворителем. Процесс повторяют до достижения желаемой чистоты.
При кислотной экстракции сырой растительный материал обрабатывается слабым кислым раствором ( например , уксусной кислотой в воде, этанолом или метаноле). Затем добавляется основание для преобразования алкалоидов в основные формы, которые экстрагируются органическим растворителем (если экстракция проводилась спиртом, его сначала удаляют, а остаток растворяют в воде). Раствор очищают, как описано выше. [179] [182]
Алкалоиды выделяются из их смеси, используя их различную растворимость в определенных растворителях и различную реакционную способность с определенными реагентами или путем перегонки . [183]
Ряд алкалоидов идентифицирован из насекомых , среди которых алкалоиды яда огненных муравьев , известные как соленопсины, привлекли большее внимание исследователей. [184] Эти алкалоиды насекомых могут быть эффективно извлечены путем погружения живых огненных муравьев в растворитель [7] или центрифугированием живых муравьев [185] с последующей очисткой с помощью хроматографии на силикагеле. [186] Отслеживание и дозирование извлеченных алкалоидов соленопсинов муравьев было описано как возможное на основе их пика поглощения около 232 нанометров. [187]
Биологическими предшественниками большинства алкалоидов являются аминокислоты , такие как орнитин , лизин , фенилаланин , тирозин , триптофан , гистидин , аспарагиновая кислота и антраниловая кислота . [188] Никотиновая кислота может быть синтезирована из триптофана или аспарагиновой кислоты. Пути биосинтеза алкалоидов слишком многочисленны и не могут быть легко классифицированы. [85] Однако существует несколько типичных реакций, участвующих в биосинтезе различных классов алкалоидов, включая синтез оснований Шиффа и реакцию Манниха . [188]
Основания Шиффа могут быть получены путем взаимодействия аминов с кетонами или альдегидами. [189] Эти реакции являются распространенным методом получения связей C=N. [190]
В биосинтезе алкалоидов такие реакции могут происходить внутри молекулы, [188] например, в синтезе пиперидина: [41]
Неотъемлемым компонентом реакции Манниха, помимо амина и карбонильного соединения, является карбанион , который играет роль нуклеофила в нуклеофильном присоединении к иону, образованному в результате реакции амина и карбонила. [190]
Реакция Манниха может протекать как межмолекулярно, так и внутримолекулярно: [191] [192]
Помимо описанных выше мономерных алкалоидов существуют также димерные , и даже тримерные и тетрамерные алкалоиды, образующиеся при конденсации двух, трех и четырех мономерных алкалоидов. Димерные алкалоиды обычно образуются из мономеров одного типа посредством следующих механизмов: [193]
Существуют также димерные алкалоиды, образованные из двух различных мономеров, такие как алкалоиды барвинка винбластин и винкристин, [27] [135] , которые образуются в результате соединения катарантина и виндолина . [194] [195] Более новый полусинтетический химиотерапевтический агент винорелбин используется при лечении немелкоклеточного рака легких . [135] [196] Это еще один производный димер виндолина и катарантина, который синтезируется из ангидровинбластина , [197] начиная либо с лейрозина [198] [199] , либо с самих мономеров. [135] [195]
Алкалоиды являются одними из самых важных и известных вторичных метаболитов , т. е. биогенных веществ, которые не участвуют напрямую в нормальном росте , развитии или воспроизводстве организма. Вместо этого они обычно опосредуют экологические взаимодействия , которые могут создавать селективное преимущество для организма, увеличивая его выживаемость или плодовитость . В некоторых случаях их функция, если таковая имеется, остается неясной. [200] Ранняя гипотеза о том, что алкалоиды являются конечными продуктами метаболизма азота в растениях, как мочевина и мочевая кислота у млекопитающих, была опровергнута открытием того, что их концентрация колеблется, а не постоянно увеличивается. [17]
Большинство известных функций алкалоидов связаны с защитой. Например, апорфиновый алкалоид лириоденин, вырабатываемый тюльпановым деревом, защищает его от паразитических грибов. Кроме того, наличие алкалоидов в растении не позволяет насекомым и хордовым животным есть его. Однако некоторые животные адаптированы к алкалоидам и даже используют их в своем собственном метаболизме. [201] Такие связанные с алкалоидами вещества, как серотонин , дофамин и гистамин, являются важными нейромедиаторами у животных. Известно также, что алкалоиды регулируют рост растений. [202] Одним из примеров организма, который использует алкалоиды для защиты, является Utetheisa ornatrix , более известная как декоративная моль. Пирролизидиновые алкалоиды делают этих личинок и взрослых молей несъедобными для многих их естественных врагов, таких как жуки-божки, зеленые златоглазки, насекомоядные полужесткокрылые и насекомоядные летучие мыши. [203] Другой пример использования алкалоидов происходит у ядовитой моли болиголова ( Agonopterix alstroemeriana). Эта моль питается своим высокотоксичным и богатым алкалоидами растением-хозяином ядовитым болиголовом ( Conium maculatum ) во время своей личиночной стадии. A. alstroemeriana может извлекать двойную выгоду из токсичности встречающихся в природе алкалоидов, как из-за невкусности вида для хищников, так и из-за способности A. alstroemeriana распознавать Conium maculatum как правильное место для откладки яиц. [204] Было показано, что алкалоид яда огненных муравьев , известный как соленопсин, защищает королев инвазивных огненных муравьев во время основания новых гнезд, таким образом, играя центральную роль в распространении этого вида муравьев-вредителей по всему миру. [205]
Медицинское использование растений, содержащих алкалоиды, имеет долгую историю, и, таким образом, когда в 19 веке были выделены первые алкалоиды, они сразу же нашли применение в клинической практике. [206] Многие алкалоиды до сих пор используются в медицине, обычно в форме солей, широко используемых, включая следующие: [17] [207]
Многие синтетические и полусинтетические препараты представляют собой структурные модификации алкалоидов, которые были разработаны для усиления или изменения основного эффекта препарата и уменьшения нежелательных побочных эффектов. [208] Например, налоксон , антагонист опиоидных рецепторов , является производным тебаина , который присутствует в опиуме . [209]
До разработки широкого спектра относительно малотоксичных синтетических пестицидов некоторые алкалоиды, такие как соли никотина и анабазина , использовались в качестве инсектицидов . Их использование было ограничено их высокой токсичностью для человека. [210]
Препараты растений и грибов, содержащие алкалоиды и их экстракты, а позднее и чистые алкалоиды, издавна использовались в качестве психоактивных веществ . Кокаин , кофеин и катинон являются стимуляторами центральной нервной системы . [211] [212] Мескалин и многие индольные алкалоиды (такие как псилоцибин , диметилтриптамин и ибогаин ) обладают галлюциногенным эффектом. [213] [214] Морфин и кодеин являются сильными наркотическими обезболивающими. [215]
Существуют алкалоиды, которые сами по себе не обладают сильным психоактивным эффектом, но являются предшественниками полусинтетических психоактивных препаратов. Например, эфедрин и псевдоэфедрин используются для производства меткатинона и метамфетамина . [216] Тебаин используется в синтезе многих обезболивающих, таких как оксикодон .
В предпоследнем предложении своей статьи Мейснер написал: «Überhaupt scheint es mir auch angemessen, die bis jetzt bekannten Pflanzenstoffe nicht mit dem Namen Alkalien, sondern Alkaloide zu belegen, da sie doch in manchen Eigenschaften Фон алкалиена должен быть сокращен, это значит, что в дем Abschnitt der Pflanzenchemie vor den Pflanzensäuren ihre Stelle finden." ["Вообще, мне кажется целесообразным налагать на известные в настоящее время растительные вещества не название "щелочи", а "алкалоиды", так как они по некоторым свойствам сильно отличаются от щелочей; среди разделов химии растений они поэтому находят свое место перед растительными кислотами (поскольку «Alkaloid» предшествует «Säure» (кислота), но следует за «Alkalien»)».]
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )