Привет студент

 

КАФЕДРА ХИМИИ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

  

Курсовая работа

 

Методы анализа стероидных алкалоидов

 

 

Содержание

Список сокращений………………………………..………………..…….3

Введение…………………………………………..……………….…........4

1.Методы анализа стероидных алкалоидов и их производных……......6

1.1Определение подлинности

     стероидных алкалоидов…………………………………………........8

1.2Количественное определение стероидных алкалоидов…...…..…...10

1.3Анализ лекарственных веществ, производных

     стероидных алкалоидов………..…………………………….......….14

2.Лекарственные растения, содержащие стероидные

  алкалоиды (гликоалкалоиды)………..………………………..….....18

Заключение……………..……………………………..…………………19

Выводы……………………………..………………………….…………21

Литература……………………………..…………………………….......22

 

 

 

 

 

Список сокращений

араб. – от арабского языка

г. – год

греч. – от греческого языка

ГСО – государственный стандартный образец

др. – другое, другие

ИК – инфракрасная область спектра

КТТ – конечная точка титрования

нм – нанометр

рис. – рисунок

Т – титрант

Т пл. – температура плавления

УФ – ультрафиолетовая область спектра

ФС – фармакопейная статья

Alc-основания – алкалоиды-основания

Alc-соли – алкалоиды-соли

Ind - индикатор

 

 

 

Введение

Алкалоиды – (от араб.alkali – щелочь, греч. eidos – вид, образ) – большая группа природных азотсодержащих, преимущественно гетероциклических, соединений основного характера, обладающих высокой фармакологической активностью и способностью образовать соли с кислотами. В настоящее время из растений выделено свыше 10 тыс. алкалоидов, относящихся к таким группам, как ациклические, пиридиновые, пирролидиновые, пирролизидиновые, тропановые, хинолизидиновые, хинолиновые, изохинолиновые, пуриновые, индольные, стероидные и др. [5].

Широко распространены алкалоиды, обладающие ярко выраженным физиологическим действием на организм человека и животных. Большинство алкалоидов обладает сложным строением. Лечебные и ядовитые свойства экстрактов многих растений были известны еще в глубокой древности. Термин «алкалоид» был предложен в 1819 фармацевтом В. Мейснером. Строение первого алкалоида - кониина - было установлено в 1886г., и после этого развитие химии алкалоидов пошло вперед.

Появление в XX веке спектрофотометрии и хроматографии послужило толчком к ускоренному развитию изучения алкалоидов. По состоянию на 2010 год известно более 12000 алкалоидов [11].

В настоящее время данная группа соединений вызывает большой интерес среди ученых.

Изучение стероидных алкалоидов по сей день является актуальным, так как их строение и свойства до конца не изучены, в частности – их влияние на организм человека и животного.

Цель: систематизировать имеющиеся литературные данные и изучить методы анализа стероидных алкалоидов и их производных.

Задачи:

• обзор литературы по данной проблеме;
• изучить методы анализа стероидных алкалоидов и их производных;
• провести обзор лекарственных растений и сырья, содержащих стероидные алкалоиды ;
• проанализировать полученные результаты;
• сформулировать выводы.

 

 

1. Методы анализа стероидных алкалоидов и их производных

Алкалоиды — это азотсодержащие органические соединения основного характера. Они относятся преимущественно к гетероциклическим соединениям с азотом в кольце, реже азот заключен в боковую цепь. Вырабатываются в основном растениями и обладают сильным специфическим действием. Концентрируются в разных органах. Алкалоиды растворены в клеточном соке растений и образуют соли с органическими кислотами: щавелевой, яблочной, лимонной, винной [4].

Стероидные алкалоиды представляют собой стероидные соединения, в которых сочетаются свойства, как алкалоидов, так и стероидных сапонинов. Подобно сапонинам они расщепляются на сахар и агликон сапогенин. В основе их агликона лежит циклопентанпергидрофенантрен «рис. 1». Они токсичны и благодаря наличию атома азота в агликоне обладают основными свойствами [3].

 

Рис. 1. Циклопентанпергидрофенантрен

 

 

Наибольшее значение имеют стероидные алкалоиды чемерицы и паслена. Первые иногда делят на две группы в зависимости от числа атомов кислорода в их молекулах. Алкалоиды одной группы содержат 1-4 атома кислорода и обычно присутствуют в растениях в виде свободных аминов. Типичный представитель этого класса стероидных алкалоидов - йервин «рис. 2».

Рис. 2. Йервин

 

Молекулы алкалоидов другой группы содержат 7-9 атомов кислорода и находятся в растениях в виде сложных эфиров. Примерами могут служить протовератрины А и В «рис. 3».

Рис. 3. Протовератрин А

 

 

Алкалоиды паслена представляют интерес как потенциальные источники стероидов. Внутри этой группы различают алкалоиды типа томатидина из диких томатов (Solanum lycoperisicum) и алкалоиды типа соланидина «рис. 4», выделенные из растений рода паслен [3].

Рис. 4. Соланидин

 

 

 

1.1 Определение подлинности стероидных алкалоидов

• общие качественные реакции, с помощью которых доказывается присутствие алкалоидов в сырье или в извлечении из сырья;
• частные качественные реакции, с помощью которых доказывают или индивидуальный алкалоид, или определенную группу алкалоидов [12].

1) Общие реакции – это либо реакции осаждения, либо реакции окрашивания.

Реакции осаждения основаны на способности алкалоидов к комплексообразованию. Образующиеся комплексы нерастворимы или малорастворимы в воде.

Общеалкалоидные осадительные реактивы можно разделить на несколько групп [6]:

1 группа. Йод и его растворы. Образуют с алкалоидами перйодиды, плохо растворимые в воде:

• пары йода используют для открытия алкалоидов на хроматограммах;
• раствор йода в KJ (реактив Вагнера, реактив Бушарда). С алкалоидами образуют бурые, трудно растворимые в воде осадки.

2 группа. Комплексные йодиды металлов:

• Реактив Драгендорфа – тетрайодовисмутат калия (KBiJ₄) образует оранжевые или красно-бурые нерастворимые осадки.
• Реактив Майера - тетрайодомеркурат калия (K₂HgJ₄) - образует осадки белого или желтоватого цвета.

Реакцию с реактивом Майера широко используют для проверки полноты экстракции алкалоидов при их количественном определении в сырье.

3 группа. Реактивы комплексных неорганических кислот (высокомолекулярные органические вещества кислого характера):

• Реактив Бертрана - раствор кремневольфрамовой кислоты

(SiO₂ • 12 WO₃ • 4 H₂O ) - образует белый аморфный осадок. Реакцию с реактивом Бертрана используют:

- для подтверждения наличия алкалоидов в извлечении из листа барбариса и травы пассифлоры (качественные реакции);

- для проверки полноты экстракции алкалоидов при их количественном определении в траве плауна-баранца и чистотела, листьях и корнях барбариса;

• Реактив Шейблера - раствор фосфорно-вольфрамовой кислоты (НзРО₄12 WО₃ •2Н₂О) - образует белые аморфные осадки;
• Реактив Зоненштейна - раствор фосфорно-молибденовой кислоты (Н₃РО₄ 12МоО₃ •2Н₂О) - образует желтоватые аморфные осадки.

Все эти реактивы высокочувствительны и часто используются в исследовательских работах.

4 группа. Органические вещества кислотного характера:

• Раствор пикриновой кислоты - дает осадки желтого цвета.

Реакцию используют для осаждения алкалоидов при гравиметрическом определении;

• Раствор танина - образует беловатые или бурые осадки [8].

Танин используют в качестве противоядия при отравлении алкалоидами. Танин блокирует поступление и всасывание алкалоидов.

2) Частные реакции - реакции окрашивания. Основаны на окислении, конденсации, дегидратации алкалоидов концентрированными кислотами и другими окислителями.

Используют:

• конц. H₂SO₄ - качественная реакция на наличие стероидных алкалоидов в очищенном извлечении (сухой остаток) из корневищ с корнями чемерицы – образуется бурое окрашивание [7].

3) Инструментальные методы:

• УФ – спектрофотометрия в области 270 – 350 нм, имеет два максимума поглощения в 0,1М растворе хлороводородной кислоты (285 и 309 нм). Обоснование: основано на поглощении монохроматического излучения, обусловленном наличием хромофорных групп[1].
• По ИК – спектру в области 40000-400см^-1. Спектры исследуемого вещества должны соответствовать спектрам, приложенным к ФС. Обоснование: определение основано на поглощении монохроматического излучения, обусловленном колебательными переходами электронов в ядре молекулы [1].

 

1.2 Количественное определение стероидных алкалоидов

Все методики количественного определения стероидных алкалоидов в растительном сырье многоэтапные. Относительная точность их невелика.

В ходе анализа обычно выделяют следующие этапы (стадии):

1. Извлечение суммы алкалоидов из сырья.

Алкалоиды извлекают в виде солей или в виде оснований. Alk-соли - в этом случае сырье обрабатывают слабыми растворами органических или минеральных кислот, соли которых хорошо растворимы в воде или спирте. Используют винную, лимонную, уксусную, серную, соляную и другие кислоты.

Alk-основания – в этом случае сырье смачивают концентрированным раствором аммиака. Едкие щелочи не используют, так как они образуют феноляты, вызывают гидролиз, изомеризацию алкалоидов. Раствор аммиака вытесняет алкалоиды-основания из солей. Алкалоиды-основания извлекают органическим растворителем (эфиром, хлороформом, бензолом и др.).

Извлечение проводят многократно новыми порциями до полного истощения. Полученные порции объединяют [4].

2. Очистка извлечения от балластных веществ.

Обычно проводят путем двух- или трехкратной сменой растворителя. Реже используют ионообменную или адсорбционную хроматографию.

3. Разделение суммы алкалоидов и выделение индивидуальных алкалоидов. Выполняют в тех случаях, когда оценку качества сырья проводят не по сумме алкалоидов, а по содержанию индивидуального алкалоида, определяющего основное фармакологическое действие сырья [3]. Разделение основано на различных физико-химических свойствах алкалоидов, извлеченных из сырья:

- на способности перегоняться с водяным паром;

- на различной растворимости алкалоидов в органических растворителях;

- на различной растворимости полученных комплексов с общеалкалоидными реактивами, т.е. используют реакции осаждения.

4. Собственно количественное определение проводят различными методами:

1) Гравиметрический (весовой) метод. Алкалоиды переводят в весовую форму, фильтруют, осадок отделяют, высушивают, взвешивают [9].

Расчет содержания по формуле:

 

где b – масса остатка, полученного после высушивания, г;

а – величина навески испытуемого образца, взятая на анализ, г;

F – фактор пересчета (табличные данные).

Этим методом определяют алкалоиды-основания.

2) Титриметрические методы:

- ацидиметрического обратного титрования (стероидные алкалоиды корневищ с корнями чемерицы). Основано на титровании кислотой выделившегося эквивалентного количества щелочи [8].

Т – 0,1 моль/л хлороводородная кислота;

Ind – метиловый-оранжевый;

Переход окраски в КТТ – желтая→красная;

Химическая реакция:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Расчет содержания по формуле:

где V – объем титранта, затраченный на титрование, мл;

K – коэффициент пересчета;

T – титр по определяемому веществу, г/мл;

P - средняя масса таблетки, порошка, г;

а – навеска лекарственного препарата, г;

g – содержание вещества, % или г.

 

- титрование в неводных средах. Основано на усилении слабых основных или слабых кислотных свойств.

Т – раствор хлорной кислоты HClO₄;

Ind – кристаллический-фиолетовый;

Растворитель – ледяная уксусная кислота;

Переход окраски в КТТ - желтая→фиолетовая;

Точку эквивалентности определяют, используя индикатор или потенциометрически.

Расчет содержания по формуле:

где V – объем титранта, затраченный на титрование, мл;

K – коэффициент пересчета;

T – титр по определяемому веществу, г/мл;

P - средняя масса таблетки, порошка, г;

а – навеска лекарственного препарата, г;

g – содержание вещества, % или г.

 

3) Физико-химические (инструментальные) методы:

- метод спектрофотометрии. Обоснование: основано на поглощении монохроматического излучения, обусловленном наличием хромофорных групп. В соответствии с требованиями ФС в максимумах поглощения выполняют спектрофотометрическое определение лекарственных веществ, используя растворитель этанол, который служит также раствором сравнения. Определяют оптическую плотность раствора и рассчитывают содержание [8]. Расчет содержания выполняют по удельному показателю поглощения или по ГСО. Расчет содержания по формуле:

• По удельному показателю поглощения
• По оптической плотности стандартного вещества

 

где А_х; А_ст – соответственно оптическая плотность анализируемого и стандартного раствора;

W₁; W₂ – объемы мерных колб, использованных для приготовления анализируемого раствора, мл;

а – величина навески испытуемого образца, взятая на анализ, г;

V – объем аликвоты, взятый для приготовления фотометрируемого раствора,мл;

l – толщина кюветы, см;

Е _1см^1% - удельный показатель поглощения.

 

- поляриметрический метод. Измеряют величину угла вращения спиртового раствора навески и рассчитывают содержание по величине удельного вращения. Метод основан на способности вещества вращать плоскость поляризованного света. Это свойство называется оптической активностью, которая обусловлена наличием асимметрического атома углерода [7].

Расчет по формуле:

где α угол вращения вещества;

[α]^д₂₀ – удельное вращение;

l – длина поляриметрической кюветы, дм.

 

1.3 Анализ лекарственных веществ, производных стероидных алкалоидов

Производным стероидных алкалоидов является соласодин. В 1956 г. Н. Н. Суворовым была показана возможность использования соласодина – аглюкона глюкоалкалоида из паслена птичьего (Solanum aviculare), семейство пасленовые (Solanaceae) в качестве исходного продукта промышленного получения кортизона. Схема его состоит из нескольких этапов: выделения соласодина из растительного сырья; получения из него прегненолона, а затем прогестерона [8].

Схема синтеза кортизона из соласодина:

Кортизона ацетат (Cortizone Acetate).

Описание. Белый или белый со слабым желтоватым оттенком кристаллический порошок. Т. пл. 238-243ºС.

Свойства. Практически нерастворим в воде, очень мало растворим в этаноле, легко в хлороформе. Удельное вращение от +178 до +194º (0,5%-ный раствор в ацетоне). Химические свойства определяются наличием α,β-ненасыщенной кетонной группировки в кольце А и α-кетольной группировки в боковой цепи кольца D.

Определение подлинности.

1. При нагревании на водяной бане смеси спиртового раствора кортизона и реактива Фелинга выпадает красно-оранжевый осадок. Реакция обусловлена восстановительными свойствами α-кетольной группировки, которая легко окисляется до карбоксильной:

      

В присутствии реактива Фелинга:

            

2. Восстанавливающие свойства α-кетольной группы лежат в основе реакции «серебряного зеркала»:
3. Цветная реакция, основанная на окислении 0,5%-ным раствором хлорида трифенилтетразолия в этаноле в присутствии 10%-ного раствора гидроксида тетраметиламмония. Появляется красная окраска, обусловленная образованием формазана:

Реакцию используют для фотоколориметрического определения.

4. Реакция окисления с конц. H₂SO₄ - качественная реакция на наличие стероидных алкалоидов. Появляется оранжевая окраска раствора.
5. УФ – спектрофотометрия в области 270 – 350 нм, имеет два максимума поглощения в 0,1М растворе хлороводородной кислоты (254 и 345 нм). Обоснование: основано на поглощении монохроматического излучения, обусловленном наличием хромофорных групп.
6. По ИК – спектру в области 3700-400см^-1 в вазелиновом масле. Спектры исследуемого вещества должны соответствовать спектрам, приложенным к ФС. Обоснование: определение основано на поглощении монохроматического излучения, обусловленном колебательными переходами электронов в ядре молекулы.

Количественное определение.

Физико-химические (инструментальные) методы:

Метод спектрофотометрии. Обоснование: основано на поглощении монохроматического излучения, обусловленном наличием хромофорных групп. Максимум поглощения-238 нм. Удельный показатель поглощения-390. Определяют оптическую плотность раствора и рассчитывают содержание. Расчет содержания выполняют по удельному показателю поглощения или по ГСО [1].

Поляриметрический метод. Измеряют величину угла вращения 0,5%-ного раствора в ацетоне и рассчитывают содержание по величине удельного вращения. Метод основан на способности вещества вращать плоскость поляризованного света. Это свойство называется оптической активностью, которая обусловлена наличием асимметрического атома углерода [1].

Хранение. По списку Б, в хорошо укупоренной таре, предохраняя от действия света.

Применение. Оказывает противовоспалительное, десенсибилизирующее, антиаллергическое и антитоксическое действие. Применяют для лечения ревматизма, полиартрита, бронхиальной астмы. Назначают внутрь по 0,1-0,2 г в сутки.

 

 

 

2. Лекарственные растения, содержащие стероидные алкалоиды (гликоалкалоиды)

Паслена дольчатого трава

Herba solani laciniati concisa - трава паслена дольчатого резаная

Паслен дольчатый - Solanum laciniatum Forst.

Семейство Пасленовые – Solanaceae.

Химический состав. Листья и плоды паслена содержат стероидные алкалоиды соласонидин и соламаргин, агликоном которых является соласодин. Последний служит исходным сырьем для синтеза прогестерона, кортизона и других стероидных гормонов. В растении содержатся также стероидные сапонины. Содержание соласодина в сырье не менее 0,8% [10].

Фармакологические свойства. Соласодин принадлежит к производным циклопентанопергидрофенантрена, к которым относятся такие биологически активные природные вещества из растений, как сердечные гликозиды, стероидные сапонины, витамин К и др. Исследовано его влияние на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы, изучены противовоспалительные свойства [2].

Лекарственные средства. Паслен дольчатый является источником получения соласодина, на основе которого синтезируются гормональные препараты. Таблетки кортизона ацетата по 0,025 и по 0,05 г; суспензия кортизона ацетата во флаконах по 10 мл.

Применение. По заключениям клиник соласодин оказывает противовоспалительное действие, особенно в активной фазе ревматизма у лиц с первичной атакой, при хорее, инфекционном неспецифическом полиартрите [10].

 

 

 

 

Заключение

Стероидные алкалоиды — это природные соединения, обладающие сильным физиологическим действием на организм человека. Они имеют очень широкий спектр фармакологического действия, что связано с их сложным и разнообразным химическим составом. Стероидные алкалоиды сочетают свойства алкалоидов и стероидных сапонинов. Они характеризуются значительным терапевтическим эффектом, поэтому их относят к группе сильнодействующих веществ.

Согласно ФС подлинность стероидных алкалоидов определяют с помощью общих и частных качественных реакций, а также инструментальными способами. Таким образом, общие качественные реакции доказывают присутствие различных групп алкалоидов. В связи с тем они дают предварительное заключение о подлинности стероидных алкалоидов. Напротив, частные качественные реакции доказывают определенный алкалоид или определенную группу алкалоидов и являются подтверждающими.

В настоящее время все чаще используются инструментальные способы доказательности подлинности. Они имеют ряд достоинств, прежде всего это высокая чувствительность, специфичность, надежность. Недостатком является дороговизна соответствующего оборудования.

Содержание количества гликоалкалоидов определяют титриметрическими и физико-химическими методами. Все методики количественного определения стероидных алкалоидов в растительном сырье многоэтапные. Относительная точность их невелика, а также обязательно требуется очистка извлечения от балластных веществ. Тем не менее, физико-химические (инструментальные) методы дают более точные результаты, так как по сравнению с титриметрическими имеют преимущества: экспрессность, специфичность, высокочувствительность, универсальность, информативность. Однако необходима высокая степень чистоты применяемых реактивов.

Стероидные алкалоиды широко распространены в растениях семейства пасленовых, у различных видов паслена, особенно в траве паслена дольчатого. Эти травы при переработке могут дать агликон соласодин и другие стероиды, пригодные для синтеза кортизона.

Стероидные алкалоиды используют как спазмолитические, болеутоляющие, успокаивающие, противовоспалительные, антиаллергические средства.

 

 

 

Выводы

1. Подлинность стероидных алкалоидов определяют с помощью общих и частных качественных реакций, а также инструментальными способами.
2. Общие реакции – это либо реакции осаждения, либо реакции окрашивания. Реакции осаждения основаны на способности алкалоидов к комплексообразованию. Общие качественные реакции доказывают присутствие различных алкалоидов в сырье или в извлечении из сырья.
3. Частные качественные реакции доказывают или индивидуальный алкалоид, или определенную группу алкалоидов. Частные реакции - реакции окрашивания. Основаны на окислении, конденсации, дегидратации алкалоидов концентрированными кислотами и другими окислителями.
4. Количественное определение проводят титриметрическими и физико-химическими методами.
5. Физико-химические (инструментальные) методы используются как для качественного, так и для количественного анализа. Имеют достоинства: экспрессность, специфичность, высокочувствительность, универсальность, информативность. Недостатки: требуется высокая степень чистоты применяемых реактивов, дороговизна используемого оборудования.
6. Стероидные алкалоиды широко распространены в растениях семейства пасленовых. Стероидные алкалоиды используют для получения соласодина, пригодного для синтеза кортизона.

 

Литература

1. Государственная фармакопея Российской Федерации, - Xll издание. – Ч. 1. - М., 2008
2. Гринкевич Н.И., Баландина И.А., Ермакова В.А. и др. Лекарственные растения, Москва «Высшая школа», 1991. – 556 с.
3. Куркин В.А. ОСНОВЫ ФИТОТЕРАПИИ: учебное пособие / В.А. Куркин. – Самара: ООО «Офорт»; ГОУ ВПО «СамГМУ Росздрава», 2009. – 963 с.
4. Куркин В.А. «Фармакогонозия» :Учебник для студентов фармацевтических вузов. – Самара: ООО «Офорт», ГОУ ВПО «СамГМУ»,2004г.
5. Орехов А.П. химия алкалоидов растений СССР./А.П. Орехов. – М.: Наука, 1965. – 391 с.
6. Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии: Учеб. пособие/ Э.Н. Аксенова, О.П. Андрианова, А.П. Арзамасцев и др. – М.: Медицина, 2004. – 384 с.
7. Фармацевтическая химия: Учеб. пособие/Под ред. А.П. Арзамасцева. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. – 640 с.
8. Фармацевтическая химия. В 2ч: Учебн. пособие / В.Г. Беликов. – М.: МЕДпресс-информ, 2007. -624 с.
9. Харкевич Д.А. Фармакология: Учеб./ Д.А. Харкевич. – М.: Издательский дом ГЭОТАР-МЕД, 2001. – 664 с.
10. http://fitox.ru/health/encyclopedia-herb/163-solanum
11. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4217.html
12. http://www.9lc.com/alkaloidi-steroidnie.html

Скачать: himiya-kopiya.rar