Alkaloid

Az alkaloidok nitrogénbázisú molekulák, általában heterociklusosak , a növényi eredetű túlnyomó többségben . Lehetnek bázikus nitrogén heterociklusos szerves molekulák formájában . A gyógyszeripar fejlődésével társulva a XIX .  Század végétől megnyitották a "vegyi gyógyszerek" területét .

Számos természetes termékhez hasonlóan szinte minden szokásos alkaloidnévnek "-ine" végződése van, például nikotin , koffein , atropin , ibogaine , emetin , ergin vagy morfin . Általában a biológiai kémia területén az alkaloidok az aminosavak származékai . Komplex keverékek formájában találhatók, amelyek gyakran több, vagy akár több tucat különböző alkaloid molekulán alapulnak, prekurzorukként másodlagos metabolitokként , főleg növényekben , gombákban és néhány kis állatcsoportban. Van egy típusú alkaloid, amely két nitrogénatomot tartalmaz az aromás gyűrűben, és amely nem természetes eredetű, ez a pirazolok csoportja .

Tisztított formában ezek a molekulák nagyon gyakran mutatnak akut toxicitást , valamint alacsonyabb dózisok mellett nyugtató farmakológiai aktivitást , nem függőséget okozó vagy hosszú távú krónikus toxicitás nélkül. De abban a pillanatban arányait koffein a kávé , a kokain , száraz koka levél , nikotin a rágott vagy szétrágni dohány került elfogadásra a különböző emberi kultúrák, gyakran nagyon régi: ez néha nehéz megmondani, hogy annak ellenére, vagy amiatt, különböző pszichotróp , pszichoaktív , stimuláló , dopping , tonizáló , hánytató , nyugtató , szunnyadó és fájdalomcsillapító hatások .

Valóban, a legismertebb tiszta alkaloid molekulák gyakran erősen mérgezőek , mint például a sztrichin , az akonitin , az atropin , a kokain ... de néhányat erőteljes fiziológiai hatásuk miatt hatékonyan alkalmaznak a modern orvostudományban vagy terápiában mért és ellenőrzött dózisokban. Ezek, például a fájdalomcsillapító tulajdonságokat a morfin vagy kodein , keretében szedáció protokollok ( anesztézia ) gyakran kíséri hipnotikumok , vagy pedig a használat, mint egy maláriaellenes szer ( kinin , klorokvin ) vagy reagens. Rákellenes gyógyszerek ( vinblasztin , vinkrisztin ) , sőt opioid szedáció ibogainnal .

Az 1819 és 1827 között kémiai laboratóriumokból kiadott alkaloid szó eredetileg "egy lúghoz hasonló kémiai viselkedésre , azaz vizes közegben lévő bármely alaptestre" utal, az erős bázisú folyékony közegben végzett extrakció során, a szolubilizálva. alkaloidoknak nevezett bázikus oldott anyag (ok) . A következő évszázadban használták bármelyik Lewis-bázist, amely nitrogén-heterociklust vagy helytelenül aminfunkciót tartalmaz . A nitrogén nem kötődő elektronduplettje miatt az alkaloidokat Lewis-bázisoknak tekintjük.

Történelmi

Az 1827-ben franciául tanúsított „alkaloid” kifejezést az alkáli gyök * lebonthatja, jelentése „bázis vagy lúgos vagy bázikus jellegű”, és az –oïd * utótag , amely „hasonló formájú, ugyanaz a viselkedés ". A görög-római eredetű utótag a görög είδος "alakból" származik. A gyökér származik középkori latin alkálifém , önmagában kölcsönzött arab al-qétiyi által szokásos formájában al qate, al QALY القالي „szóda”, egy növény a nemzetség Salsola származó , amely egy nátrium-karbonát több vagy kevesebb már kivont sokáig . kevésbé tiszta, az úgynevezett „szóda”, ahonnan nátronlúg lehetne tenni . Az al qali kifejezés szintén megjelölte, például a szóda szót a francia nyelven, a sóüzem kétszeres használatával, és a kémiai szódát, az alapvető tulajdonságú kalcinált hamut.

A növényi alkaloidok, például az ópiummák vagy az aconit ismerete és használata nagyon régi, de hatóanyagaik ismerete csak a XIX .  Század elejéről származik . 1803-ban Charles Derosne francia gyógyszerész és iparos izolálta elsőként a növényi alkálit azáltal , hogy ópiumból kivont narkotin és morfin keveréket , de kivonatának lúgos jellegét az előállítási maradványoknak tulajdonította. A következő évben, 1804-ben, Armand Seguin arról számolt be, hogy megtalált egy folyamatot a morfin előállítására, eredményeit azonban csak 1814-ben teszi közzé. Végül 1805-ben Vesztfáliában Friedrich Sertürner gyógyszertári asszisztens felismeri az alvó természet lúgját . az ópium elve. Tíz évvel később nevezték el Morphium hivatkozva Morpheus , az istenség az álmok az ókori Görögországban. Annak idején észrevétlenül maradva, ezeket a Franciaországban és Németországban tett felfedezéseket csak 1817-ben ismerték el, Sertürner bizonyítékkal igazolta, hogy a morfin savval reagálva sót képez.

A francia-német rivalizálás továbbra is eredményes volt, mivel 1817 és 1820 között két francia gyógyszerész, Pelletier és Caventou , lenyűgöző hatóanyag-sorozatot fedezett fel: koffein , emetin (ipecac-ból), sztrichnin (a hányódióból), kinin és cinchonin (cinchona kéregből).

Az "alkaloid" kifejezést 1819-ben egy hallei gyógyszerész, Wilhelm Meissner  (de) (1792-1853) hozta létre .

Az alkaloidok kémiai szerkezetének felderítése 1870-ben kezdődik a legegyszerűbb Schiff koniinnal , és néhányuk nem fedi fel szerkezetüket a XX .  Század végén , amelynek során Maurice-Marie Janot és tanítványai izolálódtak, több mint százat elemzett és szintetizált, 1953-ban megalapozva a korinanthein szerkezetét, ami jelentős lépés az alkaloid kémia fejlődésében.

Alkaloid detektálás

Az alkaloidok tulajdonsága, hogy sókat képeznek és keserű ízűek .

Az alkaloid jelenlétének jellemzése kicsapással végezhető:

Sok más módszert, például kromatográfiát is alkalmaznak a molekula azonosítására és meghatározására.

Alkaloidok kivonása

Mivel az alkaloidokat leggyakrabban ásványi vagy szerves savak sói formájában találják meg, és néha ezek kombinációi (ideértve különösen a tanninokat), a növényeket lúggal permetezik. Extrakciós módszerük az alkaloid jellegétől függően nagyon változó, de jellemzően két extrakciós séma létezik: apoláris oldószerrel lúgos közegben vagy poláros oldószerrel savas közegben (de Brönsted).

Nem poláros oldószer lúgos közegben

Savas alkohol

Végül az alkaloid kicsapási reakciókat hajtjuk végre az ellenőrzés céljából.

Besorolások

Jelenleg a becslések szerint több mint 8000 természetben előforduló vegyületet azonosítottak alkaloidként. Évente körülbelül 100 új molekulát adnak hozzá a tudósok szerte a világon. E nagy lista jobb megértése érdekében az alábbiak szerint háromféle alkaloid osztályozást javasoltak:

  1. Biológiai és ökológiai tevékenységeik;
  2. Kémiai szerkezetük;
  3. Bioszintetikus útjaik.

Strukturális osztályozás

Régóta kategorizálták és elnevezték annak a növénynek, gombának vagy állatnak megfelelően, amelytől elkülönítették őket.

A XXI .  Századtól kezdve kémiai szerkezetük szerint osztályozzák őket:

  • purin csoport  :
  • terpenoidok csoportja  :
  • a betainok csoportja ( kvaterner ammóniumvegyületek , ezek nem a megfelelő értelemben alkaloidok, még akkor sem, ha rendszeresen ilyeneknek minősítik őket): muszkarin , kolin , neurin  ;
  • pirazol csoportok .

    • Biogenetikai osztályozás

    Az alkaloidok prekurzoruk szerint osztályozhatók, mielőtt szintetizálódnának egy biológiai úton. Három fő osztályt különböztetünk meg attól függően, hogy van-e aminosav közvetlen prekurzoruk, és hogy tartalmaznak-e nitrogénatomot egy heterociklusban.

    Aminosav-származék Nitrogén heterociklus
    Igaz alkaloidok Igen Igen
    Protoalkaloidok Igen nem
    Ál-alkaloidok nem

    Az igazi alkaloidok aminosavakból származnak, és nitrogénatomjuk heterociklusos rendszerben van. Olyan anyagok, amelyek nagy biológiai aktivitással rendelkeznek, még alacsony dózisokban is. A növényekben szabad formában, sóként vagy N-oxidként jelennek meg.

    A protoalkaloidok egyszerű aminok , amelyek nitrogénje nem szerepel a heterociklusban. Aminosavakból is származnak.

    Az álalkaloidok nem aminosavakból származnak. Közvetlenül azonban összekapcsolódhatnak az aminosav útvonallal az egyik prekurzorukon, vagy az egyik utóköveten (származékon) keresztül. Ezeket eredményezhetik aminálás vagy aminosavak prekurzoraihoz vagy utódtársaihoz kapcsolódó útvonalon végrehajtott transzaminációs reakció is.

    Tadeusz Aniszewski a következő osztályozást javasolja, a szintetikus biológiai útvonal prekurzorai alapján.

    Igaz alkaloidok
    Előd Alkaloidok csoportja Jellegzetes mag Példák
    L- ornitin L-ornitin szerkezet.png Pirrolidin alkaloidok Pirrolidin Pirrolidin szerkezet.svg Cuscohygrine , Hygrine
    Tropán-alkaloidok Tropane Tropan - Tropane.svg Atropin , kokain , Hyoscyamine , Scopolamine
    Pirrolizidin-alkaloidok Pirrolizidin Pyrrolizidine.svg Acetil-likopamin , Europin , Homospermidin ,
    Ilamin , Meteloidin , Retronecin
    L- lizin Lizin - Lizin.svg Piperidin-alkaloidok Piperidin Piperidin.svg Anaferine , conine , Lobélanine , Lobeline ,
    Pelletierine , Piperidin , Piperine , Sedamine
    Kinolizidin-alkaloidok Kinolizidin Quinolizidine.svg Citizin , lupinin , spartein
    Indolizidin-alkaloidok Indolizidin Indolizidine.svg Castanospermine , Swainsonine
    L- tirozin Tirozin - tirozin.svg
    Egyszerű tetrahidroizokinolin-alkaloidok    		 Benzil-tetrahidroizokinolin Kodein , morfin , Norcoclaurine , papaverin ,
    Tetrandine , tebain , tubokurarin
    L- tirozin vagy L- fenilalanin Feniletil-izokinolin-alkaloidok Amaryllidaceae alkaloidok Crinin , Floramultine , Galantamine , Lycorine
    L- triptofán

    L-triptofán - L-triptofán.svg     		Indol-alkaloidok IndolIndol szerkezet.png - Arundacine , Pszilocin , szerotonin , triptamin , Zolmitriptan
    - Elaeagnine , Harmine
    - Ajmalicine , katarantin , taberszonin
    Kinolin-alkaloidok Kinolin Kinolin szerkezet.png Klorokinin , cinkonidin , kinin , kinidin
    Pirroloindolos alkaloidok Indol A- yohimbin , Chimonantheine , Corynantheidin
    Rozsgomba alkaloidok Ergoline Ergoline.png Ergotamin , ergokriptin
    L- hisztidin L-hisztidin - L-hisztidin.svg Imidazol-alkaloidok Imidazol Imidazol szerkezet.svg Hisztamin , pilokarpin , pilozin
    Manzamin alkaloidok Xestomanzamine Xesztomanzamin A és B
    L- arginin Arginin - Arginin.svg Tengeri alkaloidok β-karbolin Beta-Carboline.svg Saxitoxin , Tetrodotoxin
    Antranilsav Antranilsav.svg Kinazolin-alkaloidok Kinazolin1,3-naftiridin-kinazolin.svg Peganin
    Kinolin-alkaloidok Kinolin Kinolin szerkezet.png Acutin , Bucharine , Dictamine , Foliodine ,
    Perforine , Skimmianine
    Akridon-alkaloidok Akridin Acridin.svg Acronycin , Rutacridone
    Nikotinsav Niacin szerkezete.svg Piridin-alkaloidok Piridin PirrolidinPyridine.svg
    Pyrrolidine svg.svg     		Anabazint , Cassinine , Evoline , nikotin , Wilforine

    A protoalkaloidok olyan vegyületek, amelyekben az aminosavból származó N nitrogénatom nem része a heterociklusnak.

    Protoalkaloidok
    Előd Alkaloidok csoportja Jellegzetes mag Példák
    L- tirozin
    Tirozin - tirozin.svg     		Feniletilamin-alkaloidok Fenil-etil-amin
    Fenyloetyloamina.svg     		Adrenalin , Anhalamine , dopamin , noradrenalin , Hordenine ,
    meszkalin  :meszkalin
    L- triptofán

    L-triptofán - L-triptofán.svg     		Indoloterpén alkaloidok IndolIndol szerkezet.png Yohimbine
    L- ornitin
    L-ornitin szerkezet.png     		Pirrolizidin-alkaloidok Pirrolizidin Pyrrolizidine.svg

    4-hidroxi-sztachidrin , sztachidrin

    Az álalkaloidok olyan vegyületek, amelyek bázikus szénváza nem aminosavakból származik.

    Ál-alkaloidok
    Előd Alkaloidok csoportja Jellegzetes mag Példák
    acetát Acetat-Ion.svg Piperidin-alkaloidok Piperidin Piperidin.svg Coniine , Conicein , Pinidine
    Szeszkviterpén alkaloidok Szeszkviterpén Cassinine , Évonine ,
    Maymyrsine , Wilforine
    pironsavPiroszav-2D-csontváz.png Ephedra alkaloidok Fenil-C Katin, katinon,
    efedrin , norefedrin
    ferulinsav Ferulinsav acsv.svg Aromás alkaloidok Henyl Általános szerkezetű fenilcsoport.svg Kapszaicin
    muskátli Geraniol szerkezet.png Terpén alkaloidok Terpenoidok Aconin , Aconitin , Metillycaconitin ,
    Actinidin , Atisine , Gentianine
    szaponinok Szteroidalkaloidok Kolesztán , Conessine , Jervine,
    Etioline, pregnenolon , Solanidine

    Jelenlegi érdeklődés az alkaloidok iránt

    Fiziológiai szerepük vagy specifikus biológiai aktivitásuk miatt az alkaloid molekulák továbbra is fontos biológiai reagensek. Jelenleg is a terápia iránt érdeklődnek. Ha a hatóanyagok keresése aktívan folytatódik a gyógy- és / vagy mérgező növények tekintetében, az ismert alkaloidok a gyógyszertár alapvető termékei. 1995-ben a gyógyszeriparban körülbelül 1,5 milliárd frankot értek el, ugyanolyan rangban, mint a hormonok, ezt az értéket meghaladva a vitaminok 1,8 milliárd frankkal, de az antibiotikumok értéke meghaladja az 1,2 milliárd frankot.

    A nikotin természetes növényi rovarölő szer. Hatásai megsokszorozódnak, ha a mérgező vegyületet hozzáadják egy fehérolaj nevű növényi olajemulzióhoz. Az egész elég gyorsan biológiailag lebontható. A ryanodint botanikus rovarölő szerként használták.

    Megjegyzések és hivatkozások

    1. A vegyész Maurice-Marie Janot meghatározott öt kritérium: 1. egy osztályába tartozó szerves molekulák, egy szerkezet, amelyet egy az atomok elrendezése a szén , hidrogén , oxigén. 2. jelenléte nitrogén a molekuláris szerkezete 3. képződését sók (a kolchicin figyelemre méltó kivételével, nem salifálhatók 4. Elismert fiziológiai aktivitás 5. Oldhatatlan származékok beszerzése számos alkaloid általános reagenssel. Más kémikusok szerint ennek a heterogén molekulacsoportnak a meghatározása következetesen elég nagy, nehéz, ha nem is lehetetlen, ha nem felejtjük el ezeknek a molekuláknak az összehasonlítható tulajdonságokkal rendelkező származékait. Valójában a molekuláris szerkezet és a kémiai tulajdonságok, valamint a megfigyelt biológiai hatások is nagyon változatosak. Az alkaloidok osztályozása, felfedezése és vizsgálata erőteljes kar volt. stimuláló szerepet játszott a természetes anyagok kémiájában.
    2. Az eredeti neve emlékeztet a növény vagy szervezet származási vagy kapcsolódó felfedezés: Nicot fű vagy a dohány, a kávé ital , a virág a Szépasszony vagy Atropa Belladona ... Kisebb mértékben emlékeztet arra a fiziológiai aktivitás vagy a farmakológiai szerep: emetin az emetikus funkcióhoz, morfin az elalváshoz "Morpheus karjaiban" ...
    3. A kezdetben a növényvilágra korlátozódó kutatási terület kiterjedt a szárazföldi és tengeri állatokra, valamint a különféle mikroorganizmusokra.
    4. Könnyebb dönteni, hogy a Datura , növényfajok okoz hallucinációkat és transzba, keresettek az ősi sámánisztikus kultúrák.
    5. Gyakran ugyanazok. Így a sztrichnin nagyon kis mennyiségben stimuláló tulajdonságai miatt a koffein ...
    6. "  Ibogainkezelés és mellékhatások | Kábítószer-méregtelenítő központ  ” , a www.desintoxicationdrogue.fr webhelyen (konzultáció 2015. szeptember 21-én )
    7. a Nagy Róbert szerint
    8. Bruneton J. Farmakognózis - Phytochemistry, gyógynövények, 4 -én kiadás, átdolgozott és kibővített. , Paris, Tec & Doc - International Medical Publishing,2009, 1288  p. ( ISBN  978-2-7430-1188-8 )
    9. (a) Paul Bernard Foley, bab, gyökerek, és a levelek: története a kémiai kezelés Parkinsonizmus , Tectum Verlag,2003
    10. (en) Tadeusz Aniszewski, Alkaloidok - Az élet titkai, Alkaloid kémia, Biológiai jelentőség, Alkalmazások és ökológiai szerep , Elsevier, 2007
    11. Quid 1998

    Bibliográfia