МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ АЛКАЛОИДОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Щ SCIENCE TIME Щ

(jj II < 5л ' 1-1Ф -1 щг 1 - 4_W JT |Г1 1 r^g) МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ АЛКАЛОИДОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Максутова Вилена Олеговна, Башкирский государственный университет, г. Уфа E-mail:vilenka312@yandex.ru

Аннотация. Данная статья посвящена основным методам выделения алкалоидов из растительного сырья. Рассмотрены методы очистки извлечений и общие принципы разделения суммы алкалоидов.

Ключевые слова: алкалоиды, методы выделения, очистка извлечений, разделение суммы алкалоидов.

Алкалоиды - особая группа азотистых органических, преимущественно гетероциклических, соединений основного характера, обладающие ярко выраженным физиологическим действием на организм человека и животных. К настоящему моменту известно более 5000 алкалоидов, молекулярная структура установлена для 3000, большинство имеют довольно сложный состав и встречаются в основном в растениях. В основном алкалоиды синтезируются и накапливаются в значительных количествах у двудольных (Rubiaceae, Haraveraceae, Solanaceae, Leguminosae, Apocynaceae, Fumariaceae и др.).

Алкалоиды часто встречаются в виде солей органических кислот, таких как лимонной, яблочной, щавелевой и других. Одни из них присутствуют в растениях в соединениях с сахарами (например, соланин в картофеле Solanum tuberosum и томатах Lycopersicon esculentum), другие - в форме амидов (например, пиперин из черного перца) или сложных эфиров (кокаин из листьев Erythroxylum coca)., а третьи сохраняются в твердом состоянии в омертвевших тканях, таких, как клетки коры. Обычно в алкалоидосодержащем растении встречается сразу несколько алкалоидов, иногда до 50 [6].

В большинстве случаев процесс выделения (получения) алкалоидов из растительного сырья подразделяют на три основные стадии: а) извлечение алкалоидов из растительного сырья;

| SCIENCE TIME |

б) очистка полученных извлечений;

в) разделение суммы алкалоидов и очистка [7].

Для выделения алкалоидов в виде оснований измельченные части растения или его водный экстракт обрабатывают основанием (едкой щелочью или аммиаком). При подборе щелочи следует учитывать свойства алкалоидов: сильные щелочи, например NaOH, используют при выделении сильных оснований алкалоидов и алкалоидов, находящихся в растительном сырье в виде прочных соединений с дубильными веществами (кора хинного дерева, кора гранатового дерева), но не применяют при выделении алкалоидов, имеющих в молекуле фенольные гидроксилы. Такие алкалоиды, как, например, сальсолин, морфин, некоторые алкалоиды спорыньи, вследствие образования фенолятов органическим растворителем не извлекаются, так как феноляты хорошо растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителях. Для переведения их солей в основания используют обычно аммиак. При выделении алкалоидов, имеющих сложноэфирную группировку (атропин, гносциамин, скополамин и др.) также используют аммиак и другие слабые щелочи, так как сильные щелочи могут вызывать разложение алкалоидов. Не следует применять NaOH и при выделении алкалоидов из семян, содержащих жирные масла, так как едкие щелочи вызывают омыление жиров. Мыла же способствуют образованию эмульсий [4, 7].

Дальнейшее выделение возможно с помощью экстракции органическими растворителями (эфиром, хлороформом, дихлорэтаном, бензолом и т.д.). Для полного извлечения подбирают растворитель, обладающий хорошей растворяющей способностью по отношению к извлекаемым алкалоидам. В случае таких летучих алкалоидов, как никотин, следует провести перегонку с водяным паром. Вместе с алкалоидами в извлечение переходят сопутствующие вещества: жирные масла, смолы, хлорофилл и другие пигменты [1, 4, 7].

Многие алкалоиды образуют нерастворимые осадки или трудно растворимые соли с некоторыми характерными реактивами, как например, с таннином, ферроцианидом калия, пикриновой кислотой и другими сходными нитросоединениями, с хлорной платиной, хлорным золотом, йодидом калия, двойным йодидом калия и висмута, фосфовольфрамовой кислотой и фосфомолибденовой кислотой [4].

В настоящее время для выделения алкалоидов также пользуются методами противоточного распределения, электрофорезом и различными видами хроматографии, например, бумажной, колоночной или тонкослойной хроматографией [1].

Для извлечения алкалоидов в виде солей, растительное сырье обрабатывают разбавленным водным спиртом: этиловым, метиловым, изопропиловым, подкисленным 1-2%-ной какой-либо кислоты. Для подкисления

| SCIENCE TIME |

используют серную, соляную, уксусную, винную или другую кислоту, дающую с алкалоидами хорошо растворимые в воде или спирте соли. Извлечение проходит быстро и достаточно полно, но вместе с алкалоидами извлекается большое количество сопутствующих веществ: дубильные вещества, сапонины, слизи, белки и т.д. [2, 7].

Для очистки извлечение алкалоидов из растительного сырья, полученное щелочной (после подщелачивания) экстракцией органическим растворителем (несмешивающимся с водой), обрабатывают 1-5%-ной кислотой. Основания алкалоидов с кислотой образуют соответствующие соли, которые, растворяясь в воде, переходят в водный слой, а основная масса сопутствующих веществ остается в органическом растворителе. К водному раствору солей алкалоидов добавляют щелочь для переведения солей алкалоидов в основания. Если содержание алкалоидов высокое, основания алкалоидов выпадают в осадок, который можно собрать на фильтре. Но чаще водные извлечения после подщелачивания обрабатывают несмешивающимся с водой органическим растворителем. Алкалоиды в виде оснований переходят в органический растворитель. Если требуется, эти операции повторяют два раза или более, для того чтобы полнее отделить алкалоиды от сопутствующих веществ. Органический растворитель отгоняют. Остаток, полученный после отгонки растворителя, представляет смесь (сумму) алкалоидов.

Извлечение алкалоидов из растительного сырья, полученное экстракцией 1 -2%-ным раствором кислоты, подщелачивают и после основания алкалоидов извлекают органическим растворителем. Если алкалоиды извлекали спиртом (этиловый, метиловый), спирт отгоняют, а полученный остаток растворяют в воде. При этом соли алкалоидов растворятся в воде, а та часть сопутствующих веществ, которая в воде не растворилась, отделяется фильтрованием. Водный раствор солей алкалоидов подвергают дальнейшей очистке.

Возможна очистка извлечений хроматографическим методом (на колонке). Хроматографический метод очистки и разделения алкалоидов применим к водным растворам солей алкалоидов и к растворам оснований алкалоидов в органических растворителях. Адсорбционные процессы, применяемые в химико -фармацевтической промышленности, делят на две группы:

- процессы очистки, при которых поглощаются примеси (сопутствующие вещества), а алкалоиды остаются в растворе;

- процессы очистки, при которых поглощаются алкалоиды, а сопутствующие вещества остаются в растворе [7].

Различают два вида адсорбции: молекулярную и ионообменную. В первом случае происходит переход молекулы растворенного вещества из подвижной фазы в неподвижную - твердую. Адсорбция осуществляется на поверхности твердого сорбента без химической реакции. Во втором случае происходит обмен

| SCIENCE TIME |

ионов растворенного вещества с ионами сорбента. Таким образом, ионообменная хроматография является методом, при котором для очистки (разделения) используется процесс обмена ионов между растворенным веществом и ионообменными сорбентами. В ионообменных реакциях алкалоиды в водном растворе образуют катионы большого размера путем присоединения ионов водорода, которые в свою очередь могут подвергаться обмену. Чтобы удалить столь крупные катионы из массы ионита после того, как они адсорбированы, проводят избирательную экстракцию растворителем. По природе ионообменные сорбенты делятся на минеральные и органические, а по характеру обмениваемых ионов - на аниониты и катиониты [3, 7].

В качестве ионитов обычно используют ионообменные высокомолекулярные соединения - ионообменные смолы кислого или основного характера, нерастворимые в воде и органических растворителях, Полученные извлечения пропускают через колонку, заполненную сорбентом. Сорбент и условия адсорбции должны быть выбраны такие, чтобы адсорбция извлекаемого вещества (или веществ) была избирательной и максимальной. Десорбция (элюирование) алкалоидов проводится подходящим растворителем, обеспечивающим максимальное элюирование.

В растительном сырье обычно содержится не один, а несколько алкалоидов, и в большинстве случаев при обработке растительного сырья в извлечение переходят все или большинство алкалоидов (сумма). Отделить один необходимый алкалоид от остальных, а тем более разделить сумму алкалоидов на индивидуальные соединения очень сложно. Предложить единую схему разделения трудно, так как большинство алкалоидов обладает различными физическими и химическими свойствами. Описано большое число методов и их различных модификаций, позволяющих разделить сумму алкалоидов на отдельные алкалоиды [7].

Основные принципы разделения суммы алкалоидов: разделение на основании их различной растворимости в органических растворителях, разделение по различной силе основности, разделение путем получения солей или других производных, разделение хроматографическим методом, разделение по различной температуре кипения [5].

Литература:

1. Гауптман З. Органическая химия: пер. с нем. П.Б. Терентьева, С.С. Чуранова / З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане; под ред. В.М. Потапова. - М.: Химия, 1979. -831 с.

2. Майофис Л.С. Химия и технология химикофармацевтических препаратов / Л.С. Майофис. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1964. - 625 с.

I

SCIENCE TIME

I

3. Наход Ф.Н. Ионный обмен: пер. с англ. Б.Н. Лапскорин, В.В. Серпинский / Ф.Н. Наход; под ред. К.В. Чмутова. - М.: ИЛ, 1951. - 390 с.

4. Неницеску К.Д. Органическая химия: пер. с румын. Л. Бырлэдяну В 2-х т. Т 2 / К.Д. Неницеску; под ред. М.И. Кабачника. - М.: ИЛ, 1963. - 1048 с.

5. Орехов А.П. Химия алкалоидов / А.П. Орехов. - 2-е изд., исп. и перераб. - М.: АН СССР, 1955. - 856 с.

6. Распространенность алкалоидов в природе [Электронный ресурс]. - Режим доступа. - URL: http://biofile.ru/bio/17326.html

7. Химический анализ лекарственных растений: учебное пособие для фармацевтических вузов / Е.А. Ладыгина, Л.Н. Сафронич, В.Э. Отряшенкова [и др.]; под ред. Н.И. Гринкевич, Л.Н. Сафронич. - М.: Высш. школа, 1983. - 176 с.