Alkaloid
Alkaloidisubazniazotniproizvodibiljakakoji imaju specifično dejstvo na organizam ljudi i životinja i uglavnom su otrovni. Naziv ukazuje da se radi ojedinjenjimabazne prirode (arapski halkali = baza,potaša,te grčki eidos = sličan). Do sada je otkriveno oko 5000 raznih alkaloida, a mnogima od njih, oko 3500, je određena ihemijskastruktura. Cvetnice sadrže najviše alkaloida, paprati male količine, dok ih alge i mahovine uopšte ne sadrže. U životinjskim ćelijama alkaloidima su srodniadrenalin,histamintiramin.Nazive alkaloidi najčešće dobijaju po imenu ili vrsti biljke u kojima se nalaze. Svaki alkaloid ima sistematski naziv sa sufiksom –in ili –inum (morfin,morfinum).
Naziv alkaloidi je 1819. g. uveo apotekarMeissnerkoji je otkrio i alkaloidveratrin.Prvi izolovani čisti alkaloid bio jemorfin.Izolovao ga je nemački apotekarSerturner1806. Desetak godina posle toga, 1817,Robiquetotkrivanarkotin,a samo godinu dana kasnijePelletieriCaventoupronalazestrihnin.
U hemijskom pogledu alkaloidi pripadaju raznim grupamaorganskih jedinjenja.Veći deo suheterocikličnaazotnajedinjenja, a manji deo sadrži azot u alifatičnom delu molekula. Prisustvo azota uslovljava bazni karakter. Pored azota, alkaloidi često sadrže ikiseonik.Alkaloidi sa kiselinama formiraju soli različite stabilnosti.
Alkaloidi su proizvodi metabolizmaaminokiselinakoje biljka ne izlučuje zbog toga što sadrže azot. Azotna jedinjenja, koje biljka upija iz zemljišta, mogu da budu ograničavajući faktor rasta pa se zato jedinjenja sa azotom ne izlučuju. Kada azota ima dovoljno, dolazi do sinteze aminokiselina u višku pa se taj višak pretvara u alkaloide. Smatra se da se u nedostatku azota neki alkaloidi opet mogu pretvoriti u aminokiseline. Treba naglasiti da biosinteza ovih jedinjenja kao i njihov značaj za biljke nisu sasvim razjašnjeni, osim ekološkog značaja za koji se pretpostavlja da je u tome što otrovne biljke životinje ne jedu.
U biljnim ćelijama se retko nalaze u slobodnoj formi već su u obliku soli, estara ili amida. Najčešći oblik alkaloida jesu soli koje su vezane za organske kiseline kao što su mlečna, jabučna, sirćetna i dr. ili za neorganske kiseline (najčešće sumporna i fosforna).
Metabolizamalkaloida i njihov značaj za život biljaka za sada nije tačno poznat. Alkaloidi se nalaze praktično u svim delovima biljaka (ucvetovima,plodovima,lišću,kori,korenju). Alkaloidi nastaju iz nekolikoaminokiselinakao polaznih jedinjenja (prolin,leucin,fenilalanin,triptofanihistidin). Niz alkaloida se može dobiti sintetski, ali su još uvek ekonomičniji izvori iz biljnog materijala.
Alkaloidi su nerastvorni uvodi,a dobro rastvorni u organskim rastvaračima (alkoholu,etru,hloroformu,benzenu). Obrnuto, soli alkaloida su rastvorne u vodi, a malo su rastvorne u organskim rastvaračima, osim u alkoholu, koji rastvara mnoge soli alkaloida.
Alkaloidi koji sadrže kiseonik su čvrste,kristalnesupstance, bele boje, bez mirisa i gorkog su ukusa. Mali broj alkaloida koji ne sadrži kiseonik su tečni i imaju neprijatan miris (nikotin).
Alkaloidi u biljkama se nalaze u obliku soli. Oni se zato moguekstrahovativodom i alkoholom. Ako se biljni materijal tretiraalkalijama,ekstrakcija se vrši organskim rastvaračima pri čemu se ekstrahuju alkaloidi kao takvi. U tom se slučaju često koristi idestilacijasa vodenom parom.
Sirovi ekstrakt alkaloida sadrži i strane primese pa se prečišćava ispiranjen razblaženim rastvorom kiseline pri čemu alkaloidi prelaze u kiselu vodenu fazu (pH8.5) i ekstrahuje sa organskim rastvaračem. Na kraju se vrši višestrukakristalizacijaalkaloida kao takvog ili u obliku soli. Uindustrijskimrazmerama često se koristejonski izmenjivačiza razdvajanje alkaloida.
Raspored alkaloida u biljnom telu nije ravnomeran već se oni nagomilavaju u pojedinim biljnim organima.
Količina i sadržaj alkaloida u biljkama zavisi od više faktora:
- faze ontogenetskog razvića
- geografskog položaja,
- zajedničkog dejstva faktora spoljašnje sredine (vlage, temperature, jačine osvetljenosti, nadmorske visine i dr.).
U toku ontogenetskog razvića biljke količina i sadržaj alkaloida se manja. Iz praktičnih razloga je veoma važno znati u kom periodu je sadržaj najveći da bi se tada vršilo prikupljanje sirovina. Što se uticaja geografskog položaja tiče on se svodi na to da je najveći broj biljaka sa alkaloidima rasprostranjen u žarkim i tropskim predelima sa vlažnom klimom. Svaka biljna vrsta zahteva određene uslove spoljašnje sredine koji, kada su optimalni doprinose da je količina alkaloida u biljci najveća.
Postoje podaci koji ukazuju na to da se količina alkaloida u biljci može menjati čak i u toku dana i noći sa razlikom i do 40%. Tako se iz nezrelog maka dobija više opijuma uveče nego preko dana.
Pošto se alkaloidi koriste kaolekoviili komponente lekova, treba ih izdvojiti u što je moguće čistijem obliku. Zbog različite strukture pojedinih alkaloida, teško ih je klasifikovati. S hemijske tačke gledišta, oni se posmatraju kao derivati nekog jedinjenja koje sadrži azot, pa se dele na sledećih devet grupa:
- Derivatitropana
- Derivatihinolina
- Derivatiizohinolina
- Derivatipiridinaipiperidina
- Derivatiindola
- Derivatiimidazola
- Derivatipurina
- Aciklični alkaloidi
- Steroidnialkaloidi
-
tropan -
hinolin
Ako bismo poređali klase prema broju alkaloida čija je struktura poznata i dokazana, onda bi klasa derivata indola došla na prvo mesto sa 902 različita alkaloida, za njom sledi klasa izohinolin alkaloida, koja broji 669 pa onda klasa steroidnih alkaloida sa 337 i tako redom sve do purinskih alkaloida kojih ima 11.
U tehnologiji alkaloida koristi se sledeća podela:
- Alkaloidi ražane glavice
- Alkaloidi maka
- Tropanski alkaloidi
- Alkaloidi derivati purina
- Karbociklični alkaloidi
- Ostali alkaloidi
Prema današnjim podacima biljke koje sadrže alkaloide čine oko 10% od ukupne svtske flore. U zavisnosti od stepana zastupljenosti alkaloidnih vrsta biljaka familije se dele u tri grupe:
1. klasu činevisokoalkaloidne familijekoje imaju preko 20% rodova sa alkaloidnim vrstama;
2. klasi pripadajusrednjealkaloidne familiječijih 10-20% rodova sadrži alkaloidne vrste;
3. klasa sumaloalkaloidne familiječijih 1-10% rodova ima vrste bogate alkaloidima.
Neke od najpoznatijih alkaloidnih familija prisutnih u flori Srbije su date su u narednoj tabeli zajedno sa podacima o procentu alkaloidnih rodova i broju različitih alkaloida koje te familije sadrže:
| Familija | % alkaloidnih rodova | broj alkaloida |
|---|---|---|
| Amaryllidaceae | 45% | 187 |
| Apocynaceae | 27,5% | 886 |
| Berberidaceae | 58,3% | 75 |
| Borraginaceae | 15% | 66 |
| Chenopodiaceae | 23 % | 50 |
| Euphorbiaceae | 8,3 % | 130 |
| Fabaceae | 17,6 % | 347 |
| Lamiaceae | 5,5 % | 17 |
| Ranunculaceae | 42, 2 % | 306 |
| Solanaceae | 31,8 % | 162 |
Obično filogenetski srodne biljke sadrže strukturno slične alkaloide, mada ima i slučajeva kada to pravilo ne važi. Tako npr. paprika, duvan i krompir, iako pripadaju istoj familiji Solanaceae (pomoćnice), sadrže strukturno potpuno različite alkaloide. Alkaloid duvana (Nicotiana), nikotin, pripada jedinjenjima piridina i prolina, dok su alkaloidi krompira (rod Solanum) steroidi.
Ranije je vladalo mišljenje da su alkaloidi specifični za samo određene biljke, ali se sada zna da jedan isti alkaloid može biti sastojak potpuno nesrodnih biljaka. Primeri za to su kofein i efedrin koji se, svaki ponaosob, nalaze u po šest različitih familija.
