Алкало́їди (з — луг; — рослинна зола; — вид, вигляд)Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. 2. Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг — складні органічні азотовмісні сполуки лужної реакції переважно рослинного походження, також є продуктом життєдіяльності грибів та деяких нижчих тварин (молюски, жаби). Назву — перекладається як «подібні до лугів» — отримали через лужну реакцію водних розчинів перших ізольованих представників.
Крім вуглецю (C), водню (H) і азоту (N) молекули алкалоїдів можуть містити атоми сірки (S), рідше — хлору (Cl), брому (Br) або фосфору (P). Майже всі алкалоїди мають високу біологічну активність, що обумовлено їхньою захисною функцією в рослинах. Це нелеткі, гіркі на смак, фізіологічноManfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 4. і фармакологічно дуже активні речовини, часом отруйні або діють як наркотики. До них також належать схожі за будовою сполуки, що не мають лужних властивостей, наприклад, кофеїн (кава, чай), теобромін (какао), ефедрин. При реакції з кислотами утворюють солі. Більшість алкалоїдів у чистому вигляді — кристали, а деякі — рідини.
Відомо понад 5000 різноманітних алкалоїдів.
Назва
Назва «алкалоїди» () введена в 1819 році німецьким фармацевтом , утворена від — «луг» (яка своєю чергою походить від — «попіл рослин») та — «схожий», «вид». В широке використання термін увійшов тільки після публікації оглядової статті Оскара Якобсена в хімічному словнику Альберта Ладенбурга (1880)Manfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 1—3.Oscar Jacobsen, «Alkaloide» in: Ladenburg, Handwörterbuch der Chemie (Breslau, Germany: Eduard Trewendt, 1882), vol. 1, pp. 213—422 ..
Назва окремих алкалоїдів Єдиного методу призначення алкалоїдам тривіальних назв не існуєManfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 5.. В багатьох випадках алкалоїдам привласнюють назви, утворюючи їх шляхом приєднання суфікса «-ін» до видових або родових назв алкалоїдоносів. Наприклад, атропін виділений із рослини Беладона звичайна ( L.), стрихнін отриманий із насіння дерева Чилібуха ( L.). При виділенні декількох алкалоїдів із однієї рослини замість суфікса «-ін» часто використовують суфікси «-ідін», «-анін», «-алін», «-інін» і т. п. Така практика призвела до того, що існує, наприклад, не менше 86 алкалоїдів, які містять в назві корінь «він» (виділені з барвінка, )Manfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 7..
Історія
Рослини, які містять алкалоїди, використовувалися людиною з давніх часів як в лікарських, так і в рекреаційних цілях. Так, в Месопотамії лікарські рослини були відомі уже за 2000 років до н. е.Tadeusz Aniszewski. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — p. 182 В «Одісеї» Гомера згадується подароване Єлені єгипетською царицею зілля, яке дарує «забуття лих». Вважається, що йшлося про засіб, який містив опіумManfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 338.. В I–III ст. до н. е. в Китаї була написана «Книга домашніх рослин», в якій згадувалося медичне використання ефедри і опійного макуManfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 304.. Також з давніх часів індійці Південної Америки використовували листки кокиManfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 350..
Екстракти рослин, які містять отруйні алкалоїди, такі як аконітин і , в минулому використовувалися для виготовлення отруйних стріл.
Вивчення алкалоїдів почалося в XIX ст. В 1804 році німецький фармацевт Фрідріх Сертюрнер виділив з опіуму «сонливий принцип» (), який він назвав «морфієм» на честь Морфея, давньогрецького бога снів (сучасна назва «морфін» належить французькому фізику Гей-Люссаку).
Значний доробок у хімію алкалоїдів на зорі її розвитку зробили французькі дослідники П'єр Жозеф Пельтьє і , які відкрили, зокрема, хінін (1820) і стрихнін (1818). Також протягом декількох наступних десятиліть були виділені (1817), атропін (1819), кофеїн (1820), коніїн (1827), нікотин (1828), колхіцин (1833), спартеїн (1851), кокаїн (1860) та іншіManfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 313—316..
Повний синтез алкалоїду вперше здійснений в 1886 р. для коніїну німецьким хіміком Альбертом Ладенбургом шляхом взаємодії з ацетальдегідом і відновлення отриманого 2-пропенилпіридину за допомогою натріюManfred Hesse. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 204..
Поява в XX столітті спектроскопії і хроматографії стало поштовхом до прискореного розвитку хімії алкалоїдів. Станом на 2008 рік відомо близько 12000 алкалоїдівTadhg P. Begley. Encyclopedia of Chemical Biology: Natural Products in Plants, Chemical Diversity of..
Класифікація
В порівнянні з більшістю інших класів природних сполук, клас алкалоїдів відрізняється великим структурним різноманіттям. Єдиної класифікації алкалоїдів не існуєHesse M. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 11..
Історично перша класифікація алкалоїдів об'єднувала їх в групи за ознакою походження зі спільного природного джерела, наприклад, із рослин одного роду. Це було виправдано недостатніми знаннями про хімічну будову алкалоїдів. В наш час така класифікація є застарілоюОрехов А. П. Химия алкалоидов. — 2-е изд. — М.: АН СССР, 1955. — С. 6..
Більш сучасні класифікації використовують об'єднання алкалоїдів в класи за ознакою будови вуглецево-азотного скелета молекули (хінолінові, пуринові, імідазольні, піридинові, піперидинові, піролідиновіпо індольні, тощо) або за біогенетичним попередником (орнітин, лізин, тирозин, триптофан, тощо). Однак, при використанні таких схем в деяких випадках доводиться йти на компроміси: так, нікотин містить як пиридинове ядро, яке походить від нікотинової кислоти, так і піролідинове ядро від орнітинаAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 109., і тому його можна віднести до обох класівDewick P. M. Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach. Second Edition. — Wiley, 2002. — P. 307..
Алкалоїди часто поділяють на наступні великі групиHesse M. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 12.: Справжні — мають атом азоту в гетероциклі і біосинтетично походять з амінокислот, або з кислот нікотинової чи антранілової Введение в химию природных соединений. — Казань: 2001. — С. 223.. Приклад: атропін, нікотин, морфін. До цієї групи також відносять деякі алкалоїди, які містять, крім азотистих гетероциклів, терпенінові частини (як евонінAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 108.) або мають пептидну будову (як Hesse M. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 84.). До цієї групи також часто відносять піперидинові алкалоїди коніїн і коніцеїнHesse M. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 31., але їх попередники не є амінокислотамиDewick P. M. Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach. Second Edition. — Wiley, 2002. — P. 381.. Протоалкалоїди (біогенні аміни) — містять азот поза циклом, але утворюються з амінокислот. Приклади мескалін, адреналін і ефедрин. Поліамінні алкалоїди (похідні путресцину, і . Пептидні (циклопептидні) алкалоїди. Псевдоалкалоїди (ізопреноїдні) — сполуки, подібні до алкалоїдів. Утворюються без участі амінокислотиAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 11., але за участю мевалонової кислоти і об'єднуються в групу незалежно від наявності гетероциклу. До цієї групи відносяться, в першу чергу, терпеноїдні і стероїдні алкалоїдиПлеменков В. В. Введение в химию природных соединений. — Казань: 2001. — С. 246.. Пуринові алкалоїди, такі як кофеїн, теобромін і теофілін, іноді відносять до псевдоалкалоїдів у зв'язку з особливостями їх біосинтезуAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 12.. Деякі автори до даної групи відносять такі сполуки, як ефедрин і катинон, які, хоч і походять від амінокислоти фенілаланін, але атом азоту вони отримують не від неї, а в результаті реакції амінотрансферазиDewick P. M. Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach. Second Edition. — Wiley, 2002. — P. 382..
Деякі сполуки, віднесені за аналогією до того або іншого класу, не мають відповідного елемента вуглецевого скелета. Так, галантамін і гомоапорфіни не містять ізохінолінового ядра, але зазвичай належать до ізохінолінових алкалоїдівHesse M. Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 44, 53..
Основні класи мономерних алкалоїдів перераховані в таблиці: