Производные фенантренизохинолина

КУРСОВАЯ РАБОТА

По теме:

Производные фенантренизохинолина

 

Содержание

 

Введение

1.  Общая характеристика алкалоидов

2.  Свойства и способы получения алкалоидов

3.  Общие методы анализа алкалоидов

4.  Классификация препаратов алкалоидов

5.  Алкалоиды – производные фенантренизохинолина

6.  Морфин

7.  Кодеин

8.  Этилморфина гидрохлорид

Заключение

Список использованной литературы

 

Введение

 

СПИД, сахарный диабет, бронхиальная астма, рак – это неполный перечень заболеваний для которых так и не найдены альтернативные препараты, помогающие полностью излечить их. Задачей здравоохранения является найти лекарственные препараты для излечения этих болезней.

Фармацевтическая химия – наука, изучающая способы получения, физические и химические свойства, методы контроля качества лекарственных веществ, влияние отдельных особенностей строения молекул лекарственных веществ на характер действия их на организм, изменения, происходящие при их хранении.

Решение задач, стоящих перед фармацевтической химией поможет выявить новые свойства уже имеющихся лекарственных препаратов и открыть новые.

 
 

1. Общая характеристика алкалоидов

 

Алкалоиды – азотосодержащие органические основания, встречающиеся чаще всего в растениях и обладающие активным биологическим действием.

Получение и исследование индивидуальных алкалоидов начинает свою историю с 1804 года, когда французский фармацевт Сеген выделил из опия неочищенный морфин. Немецкий фармацевт Сертюрнер в 1806 году получил морфин в чистом виде и изучил его свойства.

Одним из первых русских был профессор Ф.И. Гизе, который в 1814-1815 году выделил хинин. В 1820 году этот алкалоид был изучен французскими химиками Пельтье и Кавенту, которыми в 1818 году открыты алкалоиды стрихнин и бруцин. Эти открытия положили начало широким исследованиям в области алкалоидов, в результате которых были выделены кофеин, никотин, конин, атропин, кодеин и другие.

В настоящее время известно более 1000 различных алкалоидов; некоторые из них представляют собой ценнейшие лекарственные средства или служат источниками их синтеза.

 

2. Свойства и способы получения алкалоидов

 

Наличие атома азота в молекуле обусловливает основные свойства алкалоидов. Большинство из них являются третичными (реже вторичными) аминами, способными образовывать четвертичные соли (подобно солям аммония).

Основания алкалоидов представляют собой бесцветные или слабо окрашенные в жёлто-бурый цвет твердые, иногда жидкие (никотин, анабазин идр.) и, как правило, практически не растворимы и мало растворимы в воде.

Соли алкалоидов – белые кристаллические вещества растворимые в воде, практически нерастворимы или малорастворимы в органических растворителях. Некоторые соли алкалоидов (например, папаверина гидрохлорид) растворимы в хлороформе, большинство растворимы в спирте.

Алкалоиды – довольно слабые основания. К числу наиболее сильных оснований относится кодеин (К=9*10-7), наиболее слабых кофеин (К=4,1*10-14).

Указанные свойства алкалоидов обусловливают способы их выделения из растений, разделения суммы алкалоидов на отдельные компоненты, а также способы качественного и количественного анализа.

Алкалоиды содержатся в растениях в относительно малых количествах (от 1—2% до тысячных долей процента). Очень редко, например, в коре хинного дерева, их количество достигает 10—15%. В растении алкалоиды находятся в виде солей различных органических кислот: лимонной, щавелевой, малоновой, янтарной, уксусной и других, реже неорганических кислот: серной, фосфорной.

Обычно в растении находится не один, а несколько сходных по химическому строению алкалоидов; число их может достигать 20 и более.

Для извлечения алкалоидов из предварительно высушенного и измельченного растительного сырья используют три способа. Первый из них основан на отгонке с водяным паром оснований алкалоидов, имеющих температуру кипения ниже 100 °С. В двух других способах алкалоиды извлекают путем экстракции либо в виде солей, либо в виде оснований.

Соли алкалоидов экстрагируют водой или спиртом после подкисления сырья органическими либо минеральными кислотами. Полученный экстракт сгущают в вакууме при температуре не выше 30—40 °С, чтобы не допустить разложения алкалоидов. Недостаток такого способа состоит в том, что вместе с алкалоидами извлекается большое количество сопутствующих веществ (углеводы, белки, смолы, дубильные вещества и т. д.).

Для извлечения алкалоидов в виде оснований сырье предварительно обрабатывают растворами аммиака, едкой или углекислой щелочи. Затем экстрагируют основания органическими растворителями (хлороформом, дихлорэтаном, бензолом и т. д.). Сопутствующих веществ в данном способе извлекается меньшее количество.

Очистку суммы алкалоидов, полученных в виде солей или оснований, производят путем последовательного перевода солей в основания, а оснований в соли. Эту операцию повторяют несколько раз, извлекая основания алкалоидов органическими растворителями, а соли — подкисленной водой.

Более современными методами выделения и очистки алкалоидов являются хроматографические методы, В качестве сорбентов применяют окись алюминия, силикагель, ионообменные смолы, целлюлозу и др. Через них пропускают растворы солей алкалоидов, а затем осуществляют десорбцию (выделяя основания алкалоидов).

Очень сложным этапом является разделение суммы алкалоидов на индивидуальные вещества, для этой цели используют различие в физических и химических свойствах самих алкалоидов или их производных (фенолятов, нитрозопроизводных, бензоильных производных, эфиров и т. д.). Отличие в растворимости, силе основности, адсорбционной способности позволяет отделить алкалоиды друг от друга. Применяют также адсорбционную и распределительную хроматографию, электрофорез, метод противоточного распределения и т. д.

Установление химической структуры алкалоидов позволило разработать способы их полного синтеза не только в условиях лабораторий, но и в промышленном масштабе (атропин, кофеин, пилокарпин, эфедрин и др.).

Некоторые алкалоиды служат исходным сырьем для полусинтеза препаратов. Так, из наркотина получают котарнина хлорид, из тебаина — текодин, а морфин не только является ценнейшим препаратом, но и исходным продуктом полусинтетического получения кодеина и этилморфина.

 

3. Общие методы анализа алкалоидов

 

Качественный анализ алкалоидов осуществляют с помощью физических методов (установление температуры плавления, удельного вращения, растворимости), химических методов (реакции осаждения, цветные реакции) и физико-химических методов.

Для идентификации алкалоидов в различных объектах очень широко используют осадительные или «общеалкалоидные реактивы». Известно более 200 таких реактивов, которые образуют с алкалоидами (и другими органическими основаниями) нерастворимые в воде простые или комплексные соли. Наиболее общеупотребительные осадительные реактивы, как правило, представляют собой комплексные неорганические соединения и органические соединения кислого характера.

 

Название реактива	Химический состав	Цвет образующегося осадка
Раствор йода в йодиде калия (реактив Вагнера – Бушарда)	К[I3]	Бурый
Раствор йодида висмута в йодиде калия (реактив Драгендорфа)	К[BiI4]	Оранжевый или красный
Раствор йодида ртути в йодиде калия (реактив Майера)	К2[HgI3]	Белый или светло-желтый
Раствор йодида кадмия в йодиде калия (реактив Марме)	К2[CdI4]	Белый или светло-желтый
Фосфорновольфрамовая кислота (реактив Шейблера)	H3PO4-12WO3-2H2O	Белый
Фосфорномолибденовая кислота (реактив Зонненштейна)	H3PO4-12MoO3-2H2O	Бурый или светло-желтый
Кремневольфрамовая кислота (реактив Бертрана)	SiO2-12WO3-2H2O	Белый
Хлорная ртуть (сулема)	HgCl2	Белый
Платинохлористоводородная кислота	H2[PtCl6]	Белый
Золотохлористоводородная кислота	H[AuCl4]-4H2O	Желтый

 
 

Осадительные реакции нередко используют для испытания подлинности препаратов алкалоидов. При выполнении этих реакций выпадают аморфные или кристаллические осадки. Последние нередко имеют характерную температуру плавления, которая также может быть использована для идентификации алкалоида. Чувствительность реактивов различна. Наименее чувствительна пикриновая кислота, наиболее чувствительны фосфорновольфрамовая, фосфорномолибденовая и кремневольфрамовая кислоты.

Осадительные реактивы неспецифичны для алкалоидов. Они дают положительные реакции не только с алкалоидами, но и с большинством азотсодержащих органических оснований. Поэтому для идентификации алкалоидов используют реактивы, которые не совсем точно называют специальными или специфичными. Эти реактивы образуют окрашенные продукты с рядом алкалоидов. К их числу относят концентрированную серную кислоту, концентрированную азотную кислоту, смесь этих двух кислот (известную под названием реактива Эрдмана), концентрированную серную кислоту, содержащую молибденовую кислоту (реактив Фреде), концентрированную серную кислоту, содержащую ванадиевую кислоту (реактив Манделина), концентрированную серную кислоту, содержащую формальдегид (реактив Марки).

В основе взаимодействия перечисленных реактивов с алкалоидами лежат такие химические процессы, как окислительное и дегидратирующее, действие концентрированной серной кислоты, окисление за счет действия азотной кислоты и других окислителей, конденсация при взаимодействии с формальдегидом. В результате происходит образование окрашенных продуктов взаимодействия или возникает флюоресценция.

Указанные реактивы являются общими для некоторых групп алкалоидов. Часть из них используется для испытания подлинности препаратов опийных и других алкалоидов.

Для более четкой идентификации необходимо пользоваться реакциями на отдельные функциональные группы, содержащиеся в молекуле алкалоида. К числу таких реакций относятся, например, таллейно - хинная проба» на хинин, мурексидная проба на пуриновые алкалоиды, реакция Витали - Морена на тропановые алкалоиды и т. д. Характерные цветные реакции на пилокарпин, теофиллин, пахикарпин, сферофизин дает нитропруссид натрия.

Большинство препаратов алкалоидов представляют собой соли, поэтому общим испытанием является обнаружение анионов связанных кислот. При действии на растворы солей растворами щелочей выпадают осадки оснований алкалоидов. Последние нередко имеют характерную температуру плавления.

При испытании подлинности препаратов алкалоидов используют реакции, основанные на образовании окрашенных продуктов окисления (сальсолин, резерпин, стрихнин, эфедрин), солей тяжелых металлов (пуриновые алкалоиды), комплексных солей (платифиллин, эфедрин). Для этого могут быть также применены реакции гидролиза (кокаин, физостигмин) или разрушения молекулы (лобелин, сферофизин).

Из физико-химических методов для идентификации алкалоидов применяют спектрофотомерию в УФ- и ПК-областях, используя различные характеристики спектров поглощения.

Количественный анализ алкалоидов может быть выполнен гравиметрическим методом путем взвешивания либо свободного от примесей основания алкалоида, либо осажденной и перекристаллизованной его соли (пикрата, пикралоната, кремневольфрамата, тетрафенилбората и т. д.). Ввиду длительности и трудоемкости этот метод имеет очень ограниченное применение в фармацевтическом анализе (по ГФ Х определяют только препараты хинина).

Для анализа алкалоидов широко используют объемные методы. Большинство фармакопейных препаратов определяют методом титрования в среде неводных растворителей (пахикарпин, тропановые алкалоиды, кокаин, платифиллин, сальсолин, алкалоиды опия, резерпин, кофеин, сферофизин, эфедрин).

Алкалоиды, являющиеся сильными основаниями, можно оттитровывать раствором соляной кислоты в водной (цитизин) или в водно-спиртовой (кодеин) среде до образования соответствующей соли:

 

R = N + HCl [R = N+]Cl-

H

 

Присутствие спирта снижает степень гидролиза солей алкалоидов.

Титрование солей алкалоидов представляет собой обратный процесс:

 

 

 

[R = N+]Cl- + NaOH R = N + NaCl + H2O

H

 

Являясь слабыми основаниями, большинство алкалоидов при выделении из солей в водно-спиртовой среде не оказывают влияния на рH среды и не изменяют окраски фенолфталеина. Изменение окраски индикатора происходит в точке эквивалентности за счет первой капли избытка титрованного раствора щелочи. При титровании солей алкалоидов, являющихся более сильными основаниями, необходимо добавлять хлороформ для удаления выделяющегося основания алкалоида из сферы реакции.

Ряд способов количественного определения основан на осаждении алкалоидов в виде нерастворимых соединений с последующим установлением избытка прибавленного раствора. Широко используют способы, основанные на осаждении полийодидов состава, [(R = N) *HI*In] оттитровывая избыток несвязавшегося йода (например, для определения препаратов кодеина и кофеина), на осаждении в виде солей серебра (теобромин, теофиллин) с последующим оттитровыванием выделившегося эквивалентного количества азотной кислоты и т. д.

Заслуживают внимания способы количественного анализа по функциональным группам, содержащимся в молекулах алкалоидов (фенольного гидроксила в молекуле морфина, сальсолина, непредельных связей у сферофизина и т. д.).

Для количественной оценки алкалоидов все более широкое применение находят физико-химические методы: спектрофотометрия в УФ- и ИК-областях (по светопоглощению растворов алкалоидов), фотоколориметрия, фотонефелометрия, хроматография, полярография и др.