Алкалоиды

Алкалоиды представляют собой большое семейство азотсодержащих вторичных метаболитов растений, обычно основных, которые включают одни из самых известных и фармакологически мощных природных продуктов — среди них морфин, хинин, кофеин, атропин, а также противоопухолевые соединения винкаалкалоидов и таксанов. Их азот, обычно происходящий из аминокислоты, придает им основность и сильную тенденцию к взаимодействию с биологическими рецепторами.

Definition

Алкалоиды — это основные, азотсодержащие органические соединения преимущественно растительного происхождения, чаще всего биосинтезируемые из аминокислот, атом азота которых обычно является частью гетероциклического кольца и которые характерно проявляют выраженную физиологическую активность.

Scope

Эта тема охватывает определение алкалоидов, их аминокислотное происхождение, которое организует основные структурные группы, и причины их выдающейся роли в разработке лекарств. Это справочная химия в рамках фитохимии и не содержит рекомендаций по дозировке или лечению для каких-либо алкалоидных препаратов.

Core questions

• Какие химические особенности определяют алкалоид?
• Из каких аминокислотных предшественников образуются основные классы алкалоидов?
• Почему алкалоиды так широко представлены среди лекарств растительного происхождения?

Key concepts

• Основность и гетероциклический азот
• Биосинтез, происходящий из аминокислот
• Истинные, прото- и псевдоалкалоиды
• Классы тропана, изохинолина, индола и пиридина
• Взаимодействие с рецепторами и ферментами
• Кислотно-основная экстракция

Mechanisms

Большинство алкалоидов образуются из аминокислот — тирозина для бензилизохинолиновых алкалоидов, таких как морфин, триптофана для индольных алкалоидов, орнитина и лизина для тропановых и хинолизидиновых алкалоидов — с декарбоксилированием, окислительным сочетанием и замыканием кольца, формирующими характерные скелеты. Основной азот позволяет алкалоидам образовывать соли (основа классической кислотно-основной экстракции) и лежит в основе их частого сродства к нейротрансмиттерным рецепторам и ферментам, что объясняет их выраженную биологическую активность.

Clinical relevance

Алкалоиды составляют непропорционально большую долю лекарственных средств растительного происхождения в области анальгезии, анестезии, онкологии и противомалярийных препаратов, поэтому понимание этого класса имеет центральное значение для фармакогнозии природных продуктов. Эта статья описывает химию и происхождение алкалоидов в качестве справочной информации; она не является основанием для назначения, дозирования или принятия индивидуальных решений о лечении, и некоторые алкалоиды являются высокотоксичными.

Evidence & guidelines

Соответствующая литература носит химический и биосинтетический характер — выяснение структуры, исследования путей и тексты по фармакогнозии — наряду с обзорами, документирующими положение алкалоидов среди одобренных лекарств. Отдельные алкалоидные лекарства регулируются собственными клиническими и нормативными монографиями, что выходит за рамки данной химической статьи.

History

Выделение морфина из опиума в начале XIX века обычно считается рождением химии алкалоидов и, с последующим выделением хинина и других веществ, самой фитохимии. Эти очистки продемонстрировали, что определенные азотсодержащие молекулы несут активность неочищенных лекарств, а работы XX века картировали их аминокислотное биосинтетическое происхождение.

Seminal works

• ziegler-2008
• dewick-2009

Frequently asked questions

Что делает соединение алкалоидом, а не другим азотсодержащим метаболитом?

Алкалоиды характерно являются основными, содержат азот обычно в гетероциклическом кольце, как правило, происходят из аминокислот и проявляют выраженную физиологическую активность; эти особенности отличают их от аминокислот, пептидов и большинства других азотсодержащих метаболитов.

Почему алкалоиды часто экстрагируют кислотами и основаниями?

Их основной азот образует водорастворимые соли с кислотами и возвращается в свободное, растворимое в органических растворителях основание при нейтрализации, что позволяет осуществлять селективное кислотно-основное разделение во время выделения.