Alkaloid

De alkaloider er molekyler med nitrogenholdige baser, sædvanligvis heterocykliske , at langt størstedelen af vegetabilsk oprindelse . De kan være i form af basiske nitrogenholdige heterocykliske organiske molekyler . Forbundet med udviklingen af den farmaceutiske industri, har de åbnet for området "kemiske stoffer" fra slutningen af det XIX th  århundrede .

Ligesom mange naturlige produkter, næsten alle almindelige navne for alkaloider er opsagt i "-ine", såsom nikotin , koffein , atropin , ibogain , emetin. , Ergin eller morfin . Normalt i biologisk kemi er alkaloider derivater af aminosyrer . De findes i form af komplekse blandinger, ofte baseret på flere eller endda snesevis af forskellige alkaloidmolekyler med deres forløbere som sekundære metabolitter , hovedsageligt i planter , svampe og nogle få små dyregrupper. Der er en type alkaloider, der indeholder to nitrogenatomer i den aromatiske ring, og som ikke er af naturlig oprindelse, det er gruppen af pyrazoler .

I oprenset form afslører disse molekyler meget ofte akut toksicitet såvel som ved lavere doser en beroligende farmakologisk aktivitet , ikke uden vanedannende virkninger eller kronisk langvarig toksicitet. Men de små proportioner koffein i kaffe , kokain i et tørt kokablad , nikotin i tygget eller tygget tobak er blevet accepteret i forskellige menneskelige kulturer, ofte meget ældgamle: det er undertiden svært at sige, om det er på trods af eller på grund af deres forskellige psykotrope , psykoaktive , stimulerende , doping , tonic , emetiske , beroligende , sovende og smertestillende handlinger .

Molekylerne af alkaloider i ren tilstand, den mest kendte, er ofte meget giftige som strychnin , aconitin , atropin , kokain ... men nogle på grund af deres kraftige fysiologiske virkning anvendes effektivt i målt og kontrolleret dosering i moderne medicin eller terapi. Disse er for eksempel analgetiske egenskaber med morfin eller kodein i sammenhæng med sedationsprotokoller ( anæstesi ) ofte ledsaget af hypnotika eller ellers til brug som et antimalariamiddel ( kinin , chloroquin ) eller middel. Anticancerlægemidler ( vinblastin , vincristin ) og endda opioid sedation med ibogaine .

Udgivet fra kemiske laboratorier mellem 1819 og 1827 henviste ordet alkaloid oprindeligt til "kemisk adfærd svarende til en alkali , det vil sige ethvert basisk legeme i et vandigt medium" under operationen af ​​ekstraktion i et stærkt basisk flydende medium, solubilisering af grundlæggende opløste stoffer kaldet alkaloider. Det blev brugt i det følgende århundrede til at beskrive en hvilken som helst Lewis-base indeholdende en nitrogenholdig heterocyklus eller forkert en aminfunktion . På grund af den ikke-bindende elektrondublett af nitrogen betragtes alkaloider som Lewis-baser.

Historisk

Udtrykket 'alkaloid', afsluttet på fransk i 1827, kan nedbrydes ved roden alkali * betyder "base eller basisk eller grundlæggende karakter" og endelsen -oïde * mening, "ligner, af samme form, af den samme adfærd ". Suffiket med græsk-romersk oprindelse stammer fra den græske είδος "form". Roden stammer fra middelalderlig latinsk alkali , selv lånt fra arabisk al-qétiyi ved sin almindelige form al qate, al qaly القالي "soda", en plante af slægten Salsola, hvorfra et natriumcarbonat mere eller mindre er blevet ekstraheret i lang tid . mindre rent, kaldet "soda", hvorfra kaustisk soda kunne foretages . Udtrykket al qali betegnede ligesom ordet soda på fransk med dobbelt anvendelse til saltplanten og den kemiske sodavand den kalcinerede aske med basale egenskaber.

Kendskab og anvendelse af plantebeskyttelsesmidler alkaloider, såsom opiumsvalmue eller erantis , er meget gamle, men viden om deres aktive stoffer datoer kun fra begyndelsen af det XIX th  århundrede . I 1803 var Charles Derosne , fransk farmaceut og industri, den første til at isolere en vegetabilsk alkali ved at udvinde en blanding af narkotin og morfin fra opium , men han tilskrev dets ekstrakts alkaliske natur til præparationsrester. Det følgende år, i 1804, rapporterer Armand Seguin at have fundet en proces til fremstilling af morfin, men han offentliggør ikke sine resultater før i 1814. Endelig anerkender en apoteksassistent, Friedrich Sertürner i 1805 i Westfalen, den sovende naturs alkaliske natur opiumprincippet. Ti år senere kaldte han det morphium med henvisning til Morpheus , drømmeguddommen i det antikke Grækenland. Går ubemærket hen på det tidspunkt, blev disse opdagelser i Frankrig og Tyskland først anerkendt i 1817 med bevis fra Sertürner om, at morfin reagerer med syre og danner et salt.

Den fransk-tyske rivalisering fortsatte med at være frugtbar, da to franske apotekere, Pelletier og Caventou , mellem 1817 og 1820 opdagede en imponerende serie af aktive forbindelser: koffein , emetin (fra ipecac), stryknin (fra opkastmøtrikken), kinin og cinchonine (fra cinchona bark).

Udtrykket "alkaloid" blev opfundet i 1819 af en farmaceut fra Halle, Wilhelm Meissner  (de) (1792-1853).

Den belysning af de kemiske strukturer af alkaloider begynder i 1870 med at af de enkleste, coniine af Schiff, og nogle ikke afsløre deres struktur i slutningen af det XX th  århundrede , hvor Maurice-Marie Janot og hans elever vil have isoleret, analyseret og syntetiseret mere end hundrede og etableret i 1953 strukturen af ​​corynantheine, et stort skridt i fremskridt inden for alkaloidkemi.

Alkaloid detektion

Alkaloider har egenskaben at danne salte og have en bitter smag .

Karakteriseringen af ​​tilstedeværelsen af ​​alkaloid kan udføres ved udfældning ved anvendelse af:

Mange andre metoder såsom kromatografi anvendes også til at identificere og analysere molekylet.

Ekstraktion af alkaloider

Da alkaloider oftest findes i form af salte af mineralske eller organiske syrer, og undertiden deres kombination (herunder især tanniner), sprøjtes planter med en alkali. Deres ekstraktionsmetode er meget variabel afhængigt af alkaloidets art, men der er typisk to ekstraktionsplaner: af et apolært opløsningsmiddel i et alkalisk medium eller af et polært opløsningsmiddel i et surt medium (de Brönsted).

Ikke-polært opløsningsmiddel i alkalisk medium

Syre alkohol

Endelig udføres alkaloidudfældningsreaktionerne til verifikation.

Klassifikationer

Det anslås i øjeblikket, at mere end 8.000 naturligt forekommende forbindelser er blevet identificeret som alkaloider. Hvert år tilføjes omkring 100 nye molekyler af forskere over hele verden. For bedre at forstå denne store liste er tre typer klassificering af alkaloider blevet foreslået som følger:

  1. Deres biologiske og økologiske aktiviteter
  2. Deres kemiske strukturer;
  3. Deres biosyntetiske veje.

Strukturel klassificering

De er længe blevet kategoriseret og navngivet efter planten, svampen eller dyret, hvorfra de blev isoleret.

Fra XXI th  århundrede, er de kategoriseret efter deres kemiske struktur:

Biogenetisk klassificering

Alkaloider kan klassificeres efter deres forløber, før de syntetiseres på en biologisk vej. Tre hovedklasser skelnes derefter afhængigt af, om de har en aminosyre som en direkte forløber, og om de indeholder et nitrogenatom i en heterocyklus eller ej.

Aminosyrederivat Nitrogen heterocyklus
Ægte alkaloider Ja Ja
Protoalkaloider Ja ingen
Pseudo-alkaloider ingen

Ægte alkaloider stammer fra aminosyrer og har et nitrogenatom i et heterocyklisk system. De er stoffer udstyret med en stor biologisk aktivitet, selv ved lave doser. De vises i planter, enten i fri form eller som et salt eller som N-oxid.

Protoalkaloider er enkle aminer , hvis kvælstof ikke er inkluderet i en heterocyklus. De stammer også fra aminosyrer.

Pseudo-alkaloider stammer ikke fra aminosyrer. De kan dog være indirekte knyttet til aminosyrevejen gennem en af ​​deres forløbere eller en af ​​deres postmarkører (derivater). De kan også være resultatet af aminering eller fra en transamineringsreaktion i en vej, der er forbundet med forløberne eller postmarkørerne af aminosyrer.

Tadeusz Aniszewski foreslår følgende klassificering baseret på forløberne i den syntetiske biologiske vej.

Ægte alkaloider
Forløber Gruppe af alkaloider Karakteristisk kerne Eksempler
L- ornitin L-Ornithine structure.png Pyrrolidinalkaloider Pyrrolidin Pyrrolidinstruktur.svg Cuscohygrine , hygrine
Tropiske alkaloider Tropane Tropan - Tropane.svg Atropin , kokain , hyoscyamin , scopolamin
Pyrrolizidinalkaloider Pyrrolizidin Pyrrolizidine.svg Acetyl-lycopsamin , Europin , Homospermidin ,
Ilamin , Meteloidin , Retronecin
L- lysin Lysin - Lysine.svg Piperidinalkaloider Piperidin Piperidin.svg Anaferin , konin , Lobélanin , Lobeline ,
Pelletierine , Piperidin , Piperin , Sedamin
Quinolizidinalkaloider Quinolizidin Quinolizidine.svg Cytisin , lupinin , sparteine
Indolizidinalkaloider Indolizidin Indolizidine.svg Castanospermine , Swainsonine
L- tyrosin Tyrosin - Tyrosine.svg
Enkle tetrahydroisoquinolinske alkaloider		 Benzyltetrahydroisoquinolin Kodein , morfin , norcoclaurin , papaverin ,
tetrandine , thebaine , tubocurarin
L- tyrosin eller L- phenylalanin Phenylethylisoquinolinalkaloider Amaryllidaceae alkaloider Crinin , Floramultine , Galantamine , Lycorine
L- tryptophan

L-Tryptophan - L-Tryptophan.svg 		Indolalkaloider IndolIndol struktur.png - Arundacine , Psilocin , Serotonin , Tryptamin , Zolmitriptan
- Elaeagnine , Harmin
- Ajmalicine , Catharantine , Tabersonine
Quinolinalkaloider Quinoline Quinoline struktur.png Klorquinin , cinchonidin , kinin , kinidin
Pyrroloindoliske alkaloider Indol A- yohimbin , Chimonantheine , Corynantheidine
Rug ergot alkaloider Ergolin Ergoline.png Ergotamin , Ergokryptin
L- histidin L-Histidin - L-Histidine.svg Imidazolalkaloider Imidazol Imidazole structure.svg Histamin , pilocarpin , pilosin
Manzaminalkaloider Xestomanzamin Xestomanzamin A og B
L- arginin Arginin - Arginine.svg Marine alkaloider β-carbolin Beta-Carboline.svg Saxitoksin , Tetrodotoxin
Anthranilinsyre Anthranilic acid.svg Quinazoliniske alkaloider Quinazoline1,3-naphthyridin quinazoline.svg Peganin
Quinolinalkaloider Quinoline Quinoline struktur.png Acutin , Bucharine , Dictamine , Foliodine ,
Perforine , Skimmianine
Akridoniske alkaloider Acridin Acridin.svg Acronycin , Rutacridon
Nikotinsyre Niacin structure.svg Pyridinalkaloider Pyridin PyrrolidinPyridine.svg
Pyrrolidin svg.svg 		Anabasine , Cassinine , Evoline , Nikotin , Wilforine

Protoalkaloider er forbindelser, hvor nitrogenatomet N afledt af en aminosyre ikke er en del af en heterocyklus.

Protoalkaloider
Forløber Gruppe af alkaloider Karakteristisk kerne Eksempler
L- tyrosin
Tyrosin - Tyrosine.svg 		Phenylethylaminalkaloider Phenylethylamin
Fenyloetyloamina.svg 		Adrenalin , Anhalamine , dopamin , noradrenalin , Hordenine ,
Mescalin  :mescaline
L- tryptophan

L-Tryptophan - L-Tryptophan.svg 		Indoloterpenalkaloider IndolIndol struktur.png Yohimbine
L- ornitin
L-Ornithine structure.png 		Pyrrolizidinalkaloider Pyrrolizidin Pyrrolizidine.svg

4-hydroxy-stachydrin , Stachydrine

Pseudo-alkaloider er forbindelser, hvis basiske carbonskelet ikke stammer fra aminosyrer.

Pseudo-alkaloider
Forløber Gruppe af alkaloider Karakteristisk kerne Eksempler
acetat Acetat-Ion.svg Piperidinalkaloider Piperidin Piperidin.svg Coniine , Conicein , Pinidine
Sesquiterpenalkaloider Sesquiterpene Cassinine , Évonine ,
Maymyrsine , Wilforine
pyruvinsyrePyruvinsyre-2D-skelet.png Efedraalkaloider Phenyl C Cathine, Cathinone,
Efedrin , Norephedrin
ferulinsyre Ferulinsyre acsv.svg Aromatiske alkaloider Henyl Generel strukturphenylgruppe.svg Capsaicin
geraniol Geraniol struktur.png Terpenalkaloider Terpenoider Aconin , Aconitine , Methyllycaconitine ,
Actinidin , Atisine , Gentianin
saponiner Steroidale alkaloider Cholestane , Conessine , Jervine,
Etioline, Pregnenolone , Solanidine

Nuværende interesse for alkaloider

På grund af deres fysiologiske roller eller deres specifikke biologiske aktiviteter forbliver alkaloidmolekyler vigtige biologiske reaktanter. De er stadig af nuværende interesse for terapi. Hvis søgningen efter aktive ingredienser fortsætter aktivt med hensyn til medicinske og / eller giftige planter, er de kendte alkaloider apotekets basisprodukter. I 1995 repræsenterede de i værdi i medicinalindustrien cirka 1,5 milliarder franc, samme rang som hormoner, et tal overskredet med vitaminer med 1,8 milliarder franc, men mere end værdi af antibiotika svarende til 1,2 milliarder franc.

Nikotin er et naturligt planteinsekticid. Dens virkninger ganges, hvis den giftige forbindelse tilsættes til en vegetabilsk olieemulsion, kaldet hvid olie. Det hele er ret hurtigt biologisk nedbrydeligt. Den ryanodin blev anvendt som botanisk insekticid.

Noter og referencer

  1. Kemikeren Maurice-Marie Janot definerede fem kriterier: 1. Tilhører en klasse af organiske molekyler med en struktur dannet af et arrangement af atomer af kulstof , brint , ilt 2. Tilstedeværelse af nitrogen i molekylstrukturen 3. dannelse af salte (med den bemærkelsesværdige undtagelse af colchicin, ikke salificerbar 4. Anerkendt fysiologisk aktivitet 5. Opnåelse af uopløselige derivater med en række generelle reagenser af alkaloider. Andre kemikere finder, at definitionen af ​​denne heterogene gruppe af molekyler er konsekvent stor nok størrelse er vanskelig, hvis ikke umuligt, hvis vi ikke glemmer derivaterne af disse molekyler med sammenlignelige egenskaber. Faktisk er de molekylære strukturer og de kemiske egenskaber, men også de observerede biologiske virkninger meget varierede. klassifikationer, opdagelser og undersøgelser af alkaloider har været en stærk løftestang og spillet en stimulerende rolle i kemien af ​​naturlige stoffer.
  2. Det oprindelige navn minder om planten eller oprindelsesorganismen eller forbundet med opdagelsen: Nicot græs eller tobak, kaffedrikken , den smukke dames blomst eller Atropa belladona ... I mindre grad minder den om den fysiologiske aktivitet eller farmakologisk rolle: emetin til den emetiske funktion, morfin til at falde i søvn "i armene på Morpheus" ...
  3. Undersøgelsesområdet, der oprindeligt var begrænset til planteriget, har strakt sig til landdyr og havdyr såvel som til forskellige mikroorganismer.
  4. Det er lettere at beslutte for Datura , plantearter, der forårsager hallucinationer og trance, efterspurgt i gamle shamankulturer.
  5. De er ofte de samme. Således stryknin i meget små mængder på grund af dets stimulerende egenskaber, koffein ...
  6. "  ibogain behandling og bivirkninger | Center for afgiftning af stoffer  ” , på www.desintoxicationdrogue.fr (hørt 21. september 2015 )
  7. ifølge den Store Robert
  8. Bruneton, J. Farmakognosi - Phytochemistry, lægeplanter, 4 th udgave, revideret og udvidet. , Paris, Tec & Doc - International Medical Publishing,2009, 1288  s. ( ISBN  978-2-7430-1188-8 )
  9. (i) Paul Bernard Foley, bønner, rødder og blade: en historie af den kemiske behandling af parkinsonisme , Tectum Verlag,2003
  10. (en) Tadeusz Aniszewski, Alkaloids - Secrets of Life, Alkaloid Chemistry, Biological significant, Applications and Ecological Roll , Elsevier, 2007
  11. Quid 1998

Bibliografi