Алкало́иды (от — «щёлочь» или араб. al-qali — «растительная зола» и — «вид», «облик»)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 — группа азотсодержащих органических соединений природного происхождения (чаще всего растительного), преимущественно гетероциклических, большинство из которых обладает свойствами слабого основания; к ним также причисляются некоторые биогенетически связанные с основными алкалоидами нейтральные и даже слабокислотные соединенияR. H. F. Manske. The Alkaloids. Chemistry and Physiology. Volume VIII. — New York: Academic Press, 1965. — p. 673.. Аминокислоты, нуклеотиды, аминосахара и их полимеры к алкалоидам не относятся. Иногда алкалоидами называются и синтетические соединения аналогичного строенияRobert Alan Lewis. Lewis’ dictionary of toxicology. CRC, 1998. — p. 51..
Помимо углерода, водорода и азота в молекулы алкалоидов могут входить атомы серы, реже — хлора, брома или фосфора[www.xumuk.ru/encyklopedia/119.html Химическая энциклопедия: Алкалоиды]. Многие алкалоиды обладают выраженной физиологической активностьюManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 4.. К алкалоидам относятся, например, такие вещества, как морфин, кофеин, кокаин, стрихнин, хинин и никотин. Многие алкалоиды в малых дозах оказывают лечебное действие, а в больших — ядовиты. Алкалоиды различны по своему физиологическому действию: одни из них угнетают или возбуждают нервную систему, другие парализуют нервные окончания, расширяют или сужают сосуды, третьи обладают обезболивающим действием и т. д.
Граница между алкалоидами и другими азотсодержащими природными соединениями различными авторами проводится по-разномуRobert A. Meyers. Encyclopedia of Physical Science and Technology, Eighteen-Volume Set, Third Edition. — Alkaloids.. Иногда считается, что природные соединения, содержащие азот в экзоциклической позиции (мескалин, серотонин, дофамин и др.), относятся к биогенным аминам, но не к алкалоидамLeland J. Cseke et al. Natural Products from Plants. Second Edition. — CRC, 2006. — p. 30.. Другие же авторы, напротив, считают алкалоиды частным случаем аминовA. William Johnson. Invitation to Organic Chemistry. — Jones and Bartlett, 1999. — p. 433.Raj K Bansal. A Text Book of Organic Chemistry. 4th Edition. — New Age International, 2004. — p. 644. или причисляют биогенные амины к алкалоидамTadeusz Aniszewski. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — p. 110.
Название
Название «алкалоиды» () введено в 1819 году немецким аптекарем Карлом Мейсснером и образовано от — «щёлочь» (который, в свою очередь, происходит от арабского al qualja — «пепел растений») и — «похожий», «вид». В широкое употребление термин вошёл только после публикации обзорной статьи О. Якобсена в химическом словаре Альберта ЛаденбургаManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 1—3..
Названия отдельных алкалоидов Единого метода назначения алкалоидам тривиальных названий не существуетManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 5.. Во многих случаях алкалоидам присваивают названия, образуя индивидуальные названия алкалоидов присоединением суффикса «-ин» к видовым или родовым названиям алкалоидоносов. Например, атропин выделен из растения , стрихнин получен из рвотных орешков — семян дерева . При выделении нескольких алкалоидов из одного растения вместо суффикса «-ин» часто используются суффиксы «-идин», «-анин», «-алин», «-инин» и т. п. Такая практика привела к тому, что существует, например, не менее 86 алкалоидов, содержащих в названии корень «вин» (выделены из барвинка, )Manfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 7..
История
Растения, содержащие алкалоиды, использовались человеком с древнейших времён как в лечебных, так и в рекреационных целях. Так, в Месопотамии лекарственные растения были известны уже за 2000 лет до н. э.Tadeusz Aniszewski. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — p. 182 В «Одиссее» Гомера упоминается подаренное Елене египетской царицей снадобье, дарящее «забвенье бедствий». Считается, что речь шла о средстве, содержавшем опиумManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 338.. В I—III веках до н. э. в Китае была написана «Книга домашних растений», в которой упоминалось медицинское использование эфедры и опийного макаManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 304.. Листья коки использовались индейцами Южной Америки также с древних времёнManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 350..
Экстракты растений, содержащие ядовитые алкалоиды, такие как аконитин и тубокурарин, использовались в древности для изготовления отравленных стрел.
Изучение алкалоидов началось в XIX веке. В 1804 году немецкий аптекарь Фридрих Сертюрнер выделил из опиума «снотворный принцип» (), который он назвал «морфием» в честь Морфея, древнегреческого бога сновидений (современное название «морфин» принадлежит французскому физику Гей-Люссаку).
Значительный вклад в химию алкалоидов на заре её развития внесли французские исследователи Пьер Пеллетье и Жозеф Каванту, открывшие, в частности, хинин (1820) и стрихнин (1818). Также в течение нескольких последующих десятилетий были выделены ксантин (1817), атропин (1819), кофеин (1820), кониин (1827), никотин (1828), колхицин (1833), спартеин (1851), кокаин (1860) и другие алкалоидыManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 313—316..
Полный синтез алкалоида впервые осуществлён в 1886 г. для кониина немецким химиком Альбертом Ладенбургомпутём взаимодействия 2-метилпиридина с ацетальдегидом и восстановления получившегося 2-пропенилпиридина с помощью натрияManfred Hesse. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — p. 204..
Появление в XX веке спектроскопии и хроматографии послужило толчком к ускоренному развитию химии алкалоидов. По состоянию на 2008 год известно более 12000 алкалоидовTadhg P. Begley. Encyclopedia of Chemical Biology: Natural Products in Plants, Chemical Diversity of..
Классификация
По сравнению с большинством других классов природных соединений, класс алкалоидов отличается большим структурным многообразием. Единой классификации алкалоидов не существуетHesse M. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 11..
Исторически первые классификации алкалоидов объединяли алкалоиды в группы по признаку происхождения из общего природного источника, например, из растений одного рода. Это было оправдано недостаточностью знаний о химическом строении алкалоидов. В настоящее время такая классификация считается во многом устаревшейОрехов А. П. Химия алкалоидов. — 2-е изд. — М.: АН СССР, 1955. — С. 6..
Более современные классификации используют объединение алкалоидов в классы по признаку сходства строений углеродного скелета (индольные, изохинолиновые, пиридиновые алкалоиды и т. п.) или по биогенетическим предшественникам (орнитин, лизин, тирозин, триптофан и т. п.). Однако при использовании таких схем приходится идти на компромиссы в пограничных случаях: так, никотин содержит как пиридиновое ядро, происходящее от никотиновой кислоты, так и пирролидиновое ядро от орнитинаAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 109., и поэтому может быть отнесён к обоим классамDewick P. M. Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach. Second Edition. — Wiley, 2002. — P. 307..
Алкалоиды часто делят на следующие большие группыHesse M. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 12.: Алкалоиды с атомом азота в гетероцикле, биогенетическими предшественниками которых являются аминокислоты. Называются также истинными алкалоидамиПлеменков В. В. Введение в химию природных соединений. — Казань: 2001. — С. 223.. Примерами истинных алкалоидов являются атропин, никотин, морфин. К этой группе относят также некоторые алкалоиды, содержащие, кроме азотистых гетероциклов, терпеноидные фрагменты (как эвонинAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 108.) или имеющие пептидную структуру (как эрготаминHesse M. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 84.). Пиперидиновые алкалоиды кониин и коницеин часто относят также к этой группеHesse M. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 31., но их предшественники не являются аминокислотамиDewick P. M. Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach. Second Edition. — Wiley, 2002. — P. 381.. Алкалоиды с атомом азота в боковой цепи, биогенетическими предшественниками которых являются аминокислоты. Называются также протоалкалоидами. Примерами являются мескалин, адреналин и эфедрин. Полиаминные алкалоиды (производные путресцина, спермидина и спермина). Пептидные (циклопептидные) алкалоиды. Псевдоалкалоиды — соединения, похожие на алкалоиды, биогенетическими предшественниками которых не являются аминокислотыAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 11.. К этой группе относятся, в первую очередь, терпеноидные и стероидные алкалоидыПлеменков В. В. Введение в химию природных соединений. — Казань: 2001. — С. 246.. Пуриновые алкалоиды, такие как кофеин, теобромин и теофиллин, иногда относят к псевдоалкалоидам в связи со спецификой их биосинтезаAniszewski T. Alkaloids — secrets of life. — Amsterdam: 2007. — P. 12.. Некоторые авторы относят к псевдоалкалоидам такие соединения, как эфедрин и катинон, которые, хотя и происходят от аминокислоты фенилаланина, но атом азота приобретают не от неё, а в результате реакции трансаминацииDewick P. M. Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach. Second Edition. — Wiley, 2002. — P. 382..
Некоторые соединения, относимые по аналогии к тому или иному структурному классу, не имеют соответствующего элемента углеродного скелета. Так, галантамин и гомоапорфины не содержат изохинолинового ядра, но обычно относятся к изохинолиновым алкалоидамHesse M. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing. — Wiley-VCH, 2002. — P. 44, 53..
Основные классы мономерных алкалоидов перечислены в следующей таблице: