Реферат: Алкалоиды рода Carex на Европейском северо-востоке России

Экстракты, полученные тем или иным способом, содержат алкалоиды (и балластные вещества), или в виде солей, или уже в свободном виде. Сообразно с этим дальнейшая обработка их несколько отличается.

Далее проводитсяобработка экстрактов. При этом для выделения алкалоидов из водных, кислых растворов их солей эти растворы подщелачиваются и алкалоиды отсасываются (если они труднорастворимы в воде и прямо выпадают в твердом виде) или же извлекаются подходящим растворителем (эфиром, хлороформом, бензолом, амиловым спиртом и др.), не смешивающимся с водой. Такую обработку часто проводят многократно.

В случае спиртовых кислых растворов необходимо сначала удалить спирт, что делается путем отгонки на водяной бане; остающаяся после этого густая масса обрабатывается водой (или разбавленной кислотой), причем часть смолистых веществ остается нерастворенной и отделяется путем фильтрации. Эти смолы часто адсорбируют значительное количество алкалоидов, так что приходиться обрабатывать их несколько раз горячей водой (или разбавленной кислотой) до полного выделения из них алкалоидов.

В последнее время для выделения алкалоидов из водных или кислых диффузионных

соков применяется более простой метод адсорбции.

В качестве адсорбента обычно применяются угли и ионообменные адсорбенты: природные глины или искусственные смолы.

Растворы свободных алкалоидов в не смешивающемся с водой растворителе, полученные путем щелочной экстракции растения, обычно значительно чище, чем водные и спиртовые экстракции, т.е. содержат меньше балластных веществ. Для получения из них алкалоидов эти растворы сначала взбалтываются с разбавленной кислотой (1-5 %), в которую переходят все алкалоиды. Последние, таким образом, сразу концентрируются в сравнительно небольшом объеме жидкости. Этот кислый раствор подвергается обычной очистке, подщелачивается и алкалоидная смесь или отсасывается или снова извлекается органическим растворителем.

Разделение алкалоидов.

Разделение алкалоидов на основании различных температур кипения . Этот метод используется в случае, когда алкалоиды, находящиеся в смеси, сильно отличаются один от другого по своей температуре кипения. Таким образом, возможно разделить их путем дробной перегонки.

Методы, основанные на различии растворимости.

Различие в растворимости алкалоидов и их солей в различных растворителях является основой наиболее часто применяемых методов их разделения и очистки.

Уже при извлечении “суммы алкалоидов” из первичного кислого раствора, полученного при экстракции, можно, путем применения различных несмешивающихся органических растворителей, достигнуть частичного разделения смеси. Так, например, при взбалтывании подщелоченного раствором эфиром в последний переходит часть алкалоидов, тогда как часть остается в водном растворе и извлекается из него только применением другого растворителя, например хлороформа или бензола. Такое частичное разделение алкалоидной смеси на две или более группы, применялось например, в случае алкалоидов кактуса - Anhalonium . Это разделение, конечно, никогда не бывает полным и представляет собой только грубую первую фракционировку.

Разделение на основании различной “силы основности”.

Метод основан на том, что различные алкалоиды обладают различной “силой основности”. Если к смеси таких алкалоидов прибавить количество кислоты, недостаточное для нейтрализации всей массы, то в первую очередь с кислотой свяжутся наиболее сильные основания, тогда как более слабые останутся свободными. Наоборот, если к раствору смеси алкалоидов в теоретическом количестве какой-либо кислоты прибавить количество щелочи, недостаточное для освобождения всей суммы алкалоидов, то в первую очередь разложатся соли наиболее слабых оснований, тогда как сильные останутся в связанном с кислотой виде. Разделение этим способом обычно бывает неполным, в особенности при сложных смесях, и в отдельных фракциях наблюдается обогащение одним из оснований. Для полного разделения и очистки этот метод комбинируют с другими способами, основанными на кристаллизации солей или свободных оснований.

Разделение на основании различной адсорбционной способности (хроматография).

Метод хроматографии состоит в том, что через колонку, наполненную адсорбентом, пропускается испытуемый раствор, содержащий несколько алкалоидов. После того как раствор полностью проникает в слой адсорбента, колонку промывают органическим растворителем или смесью нескольких растворителей и собирают отдельные фракции вытекающей из колонки жидкости. Дальнейшая обычная обработка отдельных фракций позволяет выделять индивидуальные соединения.

Разделение путем получения производных.

Он используется в случаях, когда алкалоиды, находящиеся в смеси, отличаются одни от других такими химическими особенностями, которые позволяют произвести их разделение путем получения каких-либо подходящих производных. Этот метод разделения основывается на том, что один из алкалоидов вступает в реакцию с каким-либо реактивом, тогда как другой остается неизменным. Свойства образовавшегося таким образом производного первого алкалоида (растворимость и пр.) часто сильно отличаются от свойств исходного вещества и позволяют провести разделение его обычным методом кристаллизации. Основным условием при этом является то, что алкалоид должен легко обратно получаться из полученного производного и не должен претерпевать при этом никаких существенных изменений.

Общие методы изучения структуры.

При изучении структуры алкалоидов особо важную роль играют реакции размыкания гетероциклических колец, так как они позволяют перейти от сложных полициклических структур к более простым. Наряду с этими реакциями большое значение имеют также реакции, ведущие к установлению основного азотно-углеродистого “скелета” изучаемого алкалоида, т.е. той упрощенной структуры, которая остается после удаления боковых групп и цепей.

Типичными примерами являются реакции раскрытия кольца, в частности одной из важнейших является “гофманский распад” и его модификация “распад по Эмде”. Это удается осуществить благодаря тому, что при нагревании четвертичных оснований, последние распадаются с образованием воды, третичного амина и ненасыщенного углеводорода.

При изучении алкалоидов, являющихся третичным основаниями с метильной труппой при азоте, бывает важно перейти к соответствующему вторичному основанию, лишенному этой группы, т.е. надо провести диметилирование. Эта реакция осуществляется: действием бромциана; сухой перегонкой хлор- или иодгидрата с отщеплением хлорметана или иодметана; действием хлоргидритов на основание, дающее сначала хлорамин, восстанавливающийся до вторичного амина (метод Вильштеттера); окислением основания перманганатом, дающее соответствующую N-карбоновую кислоту, самопроизвольно теряющую CO₂ ; действием азотной кислоты (при повышенной температуре) на третичное основание.

Наиболее часто применяются разнообразные методы окисления и восстановления, имеющие своей целью либо видоизменение тех или иных групп молекул, или провести распад молекулы на более простые части.

В качестве окислителей используют перманганат (в различных средах) и хромовую кислоту (в кислой среде). В качестве восстановителей применяют водород в момент выделения или же элементарный водород в присутствии металлических катализаторов.

§5. Растения - продуценты алкалоидов (краткая ботаническая характеристика. Биологические особенности – распространение в природе. Особенности культивирования).

CAREXL.-Осока. сем. Осоковые Cyperaceae

Краткое описание.

Осоки похожи на травы, и большинство их растут на болотистых местах и вдоль водоемов. С первого взгляда растения можно спутать со злаками, но есть одна особенность, которая позволяет "узнать их в лицо", - это трехгранный стебель, ребра которого могут быть острыми или закругленными. Большинство осок - многолетники с длинным или укороченным корневищем. Род Саrех охватывает множество видов, отличающихся друг от друга не только по облику и высоте, но и по экологическим требованиям. Среди них найдутся горные виды, арктические, а также низменные и болотные виды, растущие на мокрых кислых лугах, торфяниках, песчаниках. Одни образуют небольшие плотные подушки, другие — большие кустарники или зеленые ковры. Цветки однодомные или двудомные, состоящие из одного или двух колосков, которые могут быть двуполыми, мужскими или женскими. Плод — пушистая семянка. Осоки декоративны в период цветения своими пыльниками, повисающими на тонких нитях.

Род Carex - крупнейший род, включающий около 2000 видов. Представители Carex произрастают по всему земному шару – от высокой Арктики до самых южных пределов распространения покрытосеменных, встречаясь во всех климатических зонах, но наиболее характерен этот род для умеренных и холодных областей северного полушария.