Вступна глава Алкалоїди - їх значення в природі та для життя людини IntechOpen

Джоанна Курек

Відгук: 25 лютого 2019 р. Опубліковано: 13 листопада 2019 р

інформація про главу та автора

Автор

Джоанна Курек *

Хімічний факультет Університету Адама Міцкевича, Познань, Польща

* Надішліть усі листування за адресою: [email protected]

З редагованого тому

За редакцією Джоанни Курек

1. Вступ

У природі існує багато природних сполук. Серед багатьох класів природних органічних сполук, таких як вуглеводи, ліпіди, білки, амінокислоти, антоціани, флавоноїди та стероїди, цілком особливим є алкалоїди. Що робить їх особливими? Вони походять з амінокислот і можуть бути синтезовані як вторинні метаболіти рослинами та деякими тваринами. Ці сполуки відіграють важливу роль у живих організмах. Алкалоїди ставали надзвичайно важливими для людини протягом століть, крім того, що вони є вторинними метаболітами, що може припустити, що вони марні. Алкалоїди виявляли сильний біологічний вплив на організми тварин і людини в дуже малих дозах. Алкалоїди присутні не тільки в повсякденному житті людини в їжі та напоях, але і як стимулюючі препарати. Вони показали протизапальну, протипухлинну, знеболюючу, місцеву анестезію та знеболення, нейрофармакологічну, протимікробну, протигрибкову та багато інших активностей. Алкалоїди корисні як дієтичні інгредієнти, добавки та фармацевтичні препарати, в медицині та інших сферах застосування в житті людини. Алкалоїди також є важливими сполуками в органічному синтезі для пошуку нових напівсинтетичних та синтетичних сполук з можливо кращою біологічною активністю, ніж вихідні сполуки.

2. Про алкалоїди

Алкалоїди - це величезна група природних органічних сполук, що містять у своїх структурах атом або атоми азоту (в деяких випадках аміно- або амідо). Ці атоми азоту викликають лужність цих сполук. Ці атоми азоту зазвичай знаходяться в якійсь кільцевій (циклічній) системі. Наприклад, алколоїди індолу - це ті, що містять атом азоту в індольній кільцевій системі. Як правило, за структурою алкалоїди можна розділити на класи, такі як індоли, хіноліни, ізохіноліни, піролідини, піридини, піролізидини, тропани, а також терпеноїди та стероїди. Інша система класифікації пов'язана з сімейством видів рослин, що вони зустрічаються. Одним із прикладів є алкалоїди опію, що містяться в опійному маку (Papaver somniferum) [1]. Ці дві різні класифікаційні системи викликають плутанину між їх біологічним розподілом та хімічними типами алкалоїдів, оскільки не існує безпомилкової кореляції.

Алкалоїди (назва яких спочатку походить від "лугоподібних") можуть реагувати з кислотами, а потім утворювати солі, як і неорганічні луги. Ці атоми азоту можуть поводитися як основи в кислотно-лужних реакціях. Загалом алкалоїди, які розглядаються як аміни, так само, як аміни в їх назвах, мають суфікс -ін. Алкалоїди в чистому вигляді, як правило, являють собою безбарвні кристалічні речовини без запаху, але іноді це можуть бути жовтуваті рідини. Досить часто вони мають гіркий смак. Зараз понад 3000 алкалоїдів відомі у понад 4000 видах рослин.

Ці сполуки виробляються, як правило, багатьма видами рослин, переважно квітучими рослинами, а також деякими тваринами. Рослини виробляють і зберігають багато органічних сполук, таких як амінокислоти, білки, вуглеводи, жири та алкалоїди, які зазвичай розглядаються як вторинні метаболіти. Вони зберігаються в кожній частині рослини - листі, стеблі, корені та плодах рослин, - але в різній кількості. Було припущено, що вони є відходами рослин, але тепер факти свідчать, що вони відіграють важливу біологічну функцію в рослинах.

Деякі групи структурно споріднених алкалоїдів присутні в рослинах від декількох до навіть 30. Ці алкалоїди належать до одного класу, але мають деякі відмінності у своїй структурі, і один із них, як правило, зустрічається в більшості. Деякі родини рослин дуже багаті алкалоїдами. Наприклад, у таких рослин, як опійний мак (Papaver somniferum) та гриб ріжків (Claviceps), існує близько 30 різних типів алкалоїдів. У рослин їх функція досі в основному невідома. Алкалоїди через гіркий смак є природною сполукою для стримування рослиноїдних організмів. У деяких рослинах їх використовують як природні пестициди. Було висловлено припущення, що алкалоїди в рослинах виконують функцію захисту від руйнівної діяльності деяких видів комах. Алкалоїди також присутні в деяких видах тварин, таких як жаби (жаби-отруйні дротики (філобати)), бобер Нового Світу (Castor canadensis) та ящірки, і їх виробляють види грибів та ріжків.

Окрім того, що мають однакову загальну назву - алкалоїди - вони мають надзвичайно різноманітну хімічну структуру. Здається, у деяких із цих сполук є люди, відомі століттями через їх широкий спектр дії на організми людини, а також інших тварин. Протягом тисячі років екстракти з рослин, що містять алкалоїди, використовувались як лікарські засоби, і вони своїм сильним ефектом зобов’язані присутності алкалоїдів. Морфін був першим алкалоїдом, який був виділений приблизно в 1804 році з опійного маку в кристалічній формі. Алкалоїди - цікава група сполук із широким спектром дії, небажаних та бажаних, на організми тварин та людини. Алкалоїди мають різноманітний фізіологічний ефект: антибактеріальну, антимітотичну, протизапальну, знеболювальну, місцевоанестезуючу, снодійну, психотропну та протипухлинну активність та багато інших. У наш час алкалоїди, як правило, з рослин, а не від тварин, все ще представляють великий інтерес для хіміків-органіків, біологів, біохіміків, фармакологів та фармацевтів. До добре відомих алкалоїдів належать морфін, стрихнін, хінін, атропін, кофеїн, ефедрин та нікотин [1].