Растительные алкалоиды и их применение¶

Растительные алкалоиды — это обширная группа азотсодержащих органических соединений основного характера, синтезируемых преимущественно растениями. Большинство из них обладает выраженной физиологической активностью и способно в малых дозах влиять на нервную систему, мышцы и внутренние органы человека и животных. Именно это свойство сделало алкалоиды основой многих лекарственных препаратов, а также источником сильнодействующих ядов.

¶Общая характеристика

Алкалоиды — вторичные метаболиты, то есть вещества, не участвующие напрямую в росте и развитии растения. Их биологическая роль до конца не выяснена; предполагается, что они служат защитой от травоядных животных и патогенов. Химически это чаще всего гетероциклические соединения, содержащие один или несколько атомов азота. В чистом виде алкалоиды обычно представляют собой кристаллические вещества, плохо растворимые в воде, но хорошо — в органических растворителях. Соли алкалоидов, напротив, легко растворяются в воде.

К настоящему времени из растений выделено несколько тысяч алкалоидов. Их содержание в растительном сырье обычно невелико — от сотых долей процента до нескольких процентов.

¶Классификация

Единой общепринятой классификации нет; чаще всего алкалоиды делят по химическому строению азотсодержащего цикла:

• Производные пиридина и пиперидина — никотин (табак), анабазин.
• Производные тропана — атропин и скополамин (белладонна, дурман), кокаин (кока).
• Производные хинолина — хинин (хинное дерево).
• Производные изохинолина — морфин, кодеин, папаверин (мак).
• Производные индола — резерпин (раувольфия), стрихнин (чилибуха), эргометрин (спорынья).
• Пуриновые алкалоиды — кофеин (кофе, чай), теобромин (какао).
• Стероидные и терпеноидные алкалоиды — соланин (картофель), аконитин (борец).

Отдельно выделяют так называемые протоалкалоиды — простые амины с азотом вне цикла.

¶Применение в медицине

Основная сфера практического использования алкалоидов — фармакология. Многие из них входят в список жизненно необходимых лекарственных средств.

Ряд алкалоидов применяется в анестезиологии, кардиологии, онкологии и психиатрии. Некоторые служат сырьём для полусинтетических препаратов: например, из морфина получают кодеин и героин (последний запрещён в РФ как наркотическое средство).

¶Токсикологическое значение

Высокая биологическая активность алкалоидов делает их опасными. Отравления возможны при употреблении ядовитых растений, передозировке препаратов или самолечении. Типичные токсины — аконитин, стрихнин, никотин, соланин. Симптомы зависят от механизма действия: одни блокируют нервно-мышечную передачу, другие угнетают дыхательный центр. Многие алкалоиды относятся к наркотическим средствам и психоактивным веществам, оборот которых в России ограничен или запрещён законодательством.

¶Другие области применения

Помимо медицины, алкалоиды используют в сельском хозяйстве как инсектициды (никотин, анабазин), в пищевой промышленности (кофеин в напитках), в биологии как инструменты для изучения рецепторов и ионных каналов. Некоторые соединения применяются в ветеринарии.

¶Получение

Алкалоиды получают двумя путями: экстракцией из растительного сырья и химическим синтезом. Экстракция включает обработку сырья кислотами или органическими растворителями с последующей очисткой. Полный синтез экономически оправдан лишь для сложных молекул, например для винкристина, который выделяют из растительного сырья. Биотехнологические методы, включая культивирование клеток растений, рассматриваются как перспективное направление.

¶Значение

Растительные алкалоиды остаются одним из важнейших источников лекарственных средств. Многие современные препараты либо представляют собой природные алкалоиды, либо созданы на их основе. Одновременно они требуют строгого контроля из-за токсичности и способности вызывать зависимость.