Вещества, способы их выделения

Алкалоидами называются природные азотсодержащие соединения основного характера, образующиеся в растительных организмах. Их классифицируют на следующие группы:

1.Алкалоиды без гетероциклов в молекуле.

2.Пирролидиновые и пирролизидиновые алкалоиды.

3.Пиперидиновые и пиридиновые алкалоиды.

4.Алкалоиды с конденсированными пирролидиновыми и шшеридиновыми кольцами.

5.Хинолизидиновые алкалоиды.

6.Хинолиновые алкалоиды.

7.Изохинолиновые алкалоиды.

8.Индольные алкалоиды.

9.Пуриновые алкалоиды.

10.Дитерпеновые алкалоиды.

11.Стероидные алкалоиды (гликоалкалоиды).

Из природных биологически активных веществ алкалоиды являются основной группой, из которой современная медицина черпает наибольшее количество высокоэффективных лекарст­венных средств.

Поскольку алкалоиды являются основаниями, они образуют соли в растениях с органическими кислотами, а при переводе в лекарственное вещество с теми кислотами, которые обеспечивают хорошую кристаллизацию и легкую растворимость в воде. Чаще всего такими кислотами являются: из минеральных — хлористо­водородная, серная, азотная, а из органических — винная, сали­циловая и др.

Промышленные способы выделения алкалоидов можно разделить на две группы: экстракция в виде солей и экстракция в виде свободных оснований. В первом случае растительное сырье обрабатывают подходящим экстрагентом, к которому прибавля­ют небольшое количество кислоты (уксусной, хлористоводородной, винной, лимонной и др.). Экстракцию проводят по принципу противотока. Этим способом получают более концентрированные извлечения алкалоидов и с меньшими затратами экстрагента. На производстве устанавливают обычно экстракционные батареи, состоящие из 5 —10 перколяторов, или же противоточные аппараты.

Соли алкалоидов растворимы в воде и в спиртах (метиловом и этиловом) и нерастворимы в эфире, хлороформе, дихлорэтане и других органических растворителях. Поэтому при извлечении алкалоидов в виде солей в качестве растворителя обычно применяют спирт или воду. Однако способ экстракции алкалоидов в виде солей имеет недостаток, так как спирт, и особенно вода, извлекают из растений наряду с алкалоидами большое количество сопутствующих веществ (белки, смолы, дубильные вещества, слизи и др.), затрудняющих обработку таких извлечений.

Экстракция алкалоидов в виде оснований требует в технологии дополнительных операций. Применяя этот способ, необходимо предварительно выделить свободные алкалоиды, находящиеся в растительном сырье в виде солей, что достигается обработкой сырья раствором щелочи (аммиак, натрия гидрокарбонат, едкий натр), и лишь затем его экстрагировать. Так как свободные алкалоиды растворимы не только в воде и спирте, но и в большом числе органических растворителей, выбор экстрагента в этом слу­чае гораздо шире. Чаще всего применяют бензол, дихлорэтан, трихлорэтилен, реже — эфир, хлороформ, четыреххлористый угле­род, петролейный эфир и др. Сама экстракция ведется противоточным способом, как и в случае экстракции в кислой среде.

Выбор подходящей щелочи является очень важным моментом, так как, с одной стороны, многие алкалоиды очень чувствительны к действию сильных щелочей и могут при этом подвергаться неже­лательным изменениям, а с другой — некоторые алкалоиды пред­ставляют собой настолько сильное основание, что для его выделе­ния из солей недостаточно слабых оснований, вроде аммиака.

Кислые, водные или спиртовые извлечения подщелачивают и алкалоиды отделяют (если они труднорастворимы в воде и выпадают в осадок) или же извлекают подходящим растворителем (эфир, хлороформ, бензол, амиловый спирт или смесь хлороформа и фенола и др.), не смешивающимся с водой. Обычно одной такой обработки недостаточно, так как вместе с алкалоидами в органический растворитель переходит много сопутствующих ве­ществ (хлорофилл, воски, жиры, терпены, сложные эфиры и др.).

Для предварительной очистки его снова обрабатывают разбавленной (1—5%) хлористоводородной или серной кислотами, в которую алкалоиды переходят полностью, тогда как большая часть примесей остается в органическом растворителе. Очищен­ный кислый раствор снова подщелачивают и извлекают из него алкалоиды при помощи не смешивающегося с водой растворителя. Полученный раствор алкалоидного основания является более чистым и после отгонки растворителя дает так называемую «сум­му алкалоидов», которая и подвергается дальнейшей обработке. В случае использования спиртовых растворов, обладающих кислой реакцией, необходимо сначала удалить спирт при температуре 30—40 °С и разрежении не менее 59994,9 Н/м². Кубовый остаток в испарителе обрабатывают водой (или разбавленной кислотой), часть смолистых веществ все же остается нерастворимой, обычно отделяемой путем фильтрации. Эти смолы часто адсорбируют значительное количество алкалоидов, поэтому обрабатываются несколько раз горячей водой (или разбавленной кислотой) до полного выделения из них алкалоидов. Кислый водный раствор, полученный после удаления смол, обрабатывают эфиром, хлороформом, петролейным эфиром до полного освобождения его от других сопутствующих веществ.

Щелочные извлечения свободных алкалоидов, полученные путем щелочной экстракции растительного сырья, обычно содержат меньше сопутствующих веществ, чем водные и спиртовые извлечения. Для получения очищенных алкалоидов их сначала обрабатывают разбавленной хлористоводородной или серной кислотой (1—5%), в которую переходят все алкалоиды, затем концентрируют. Кислый раствор подвергают обычной очистке, как указано выше, подщелачивают и алкалоидную смесь в виде осадка отделяют или извлекают органическими растворителями.

Для разделения суммы алкалоидов и выделения из нее индивидуальных алкалоидов в промышленных условиях исполь­зуют сорбционные методы, основанные на различии их адсорб­ционной способности.

В качестве адсорбентов обычно применяют окись алюминия, силикагель и другие, а в качестве элюентов — петролейный эфир, бензол, спирт, хлороформ, гексан, этанол и др.

В последнее время более широко внедряется в практику производства алкалоидов ионный обмен.

Флавоноиды обнаружены почти во всех исследуемых органах растений. В надземной части они, в первую очередь, сосредоточены в листьях, цветках и плодах, а также в стеблях (в коре и древесине). Подземные органы содержат либо незначительные количества флавоноидов, либо отличаются высоким их содержанием, как, например, в корнях и корневищах солодки (до 6%), в корнях шлемника и др.

Флавоноидные соединения выделяют из сухого растительного сырья экстракцией этиловым спиртом, спиртоводными растворами, этилацетатом. Выбор экстрагента определяется числом гидроксильных групп и остатков углеводов в молекуле флавоноида. Экстрагирование проводят методами реперколяции, дробной мацерации по принципу противотока, методом противотока в батарее перколяторов, вихревой экстракции. Первичные извле­чения при получении новогаленовых флавоноидных препаратов и препаратов индивидуальных веществ концентрируют в вакуум-выпарных аппаратах типа «Симакс» и обрабатывают петролейным эфиром, хлороформом, гексаном, хлористым метиленом для удаления хлорофилла, воска, жиров, терпенов и других неполярных веществ.

Разделение и очистку флавоноидов проводят с применением адсорбционно-хромато-графических методов. В качестве сорбентов чаще всего используют окись алюминия, силикагель, целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и полиамид.

Колонки с силикагелем, предварительно обработанные раствором борной кислоты, аммиака или фосфатного буфера, элюируют смесью бутанола с разведенной уксусной кислотой, иногда содержащей бензол или хлороформ, либо смесью ацетона с бензолом (1:3). В колонках с порошком целлюлозы используют все проявители, используемые в бумажной хроматографии. Хорошей разделяющей способностью для многих флавоноидов являются смеси бутанол-уксусная кислота-вода (4:1:2, 4:1:5). Колонки с полиамидом и карбокоиметиленцеллюлозой элюируют сначала водой, затем водными растворами спирта.

С целью изучения возможности использования анионного обмена для разделения полифенольных соединений в Институте фармакохимии им К. Т. Кутателадзе (Грузия) была исследована кинетика сорбции флавоноидных агликонов (кемпферола, кверцетина и др.) на анионитах ЭДЕ-10П, ИА-1, АВ-17. Наибольшей емкостью по отношению к полифенольным соединениям обладает анионий ИА-1. Установлено также, что сорбция этих веществ на анионитах идет по механизму гелевой диффузии.

Разработан способ разделения флавоноидов с помощью сефадекса О-20, в качестве хроматографического носителя при подвижной фазе применяют смесь бутанол-хлороформ-вода в соотношении 9:4:9.

Кумарины -производные бензо-а-пирона широко распространены в мире растений и в настоящее время изолированных соединений природных кумаринов и хромонов более 200.

Для выделения кумаринов и хромонов из растительного сырья используются преимущественно органические растворители: этиловый спирт, хлористый метилен, хлороформ, диэтиловый и петролейный эфиры, а также сжиженные газы: жидкая двуокись углерода и хладон-12 (фреон).

Основные преимущества сжиженных газов как экстрагентов в сравнении с органическими растворителями: хорошая избирательная способность, позволяющая получать нативные экстракты с меньшим содержанием сопутствующих веществ; быстрое проникновение в клетки растительного материала и значительная интенсификация процесса экстракции вследствие низких значений вязкости и поверхностного натяжения сжиженных газов; возможность удаления растворителя при низких температурах и сохранения термолабильных веществ от разрушения; высокая чистота экстрактов и стабильность их при хранении вследствие инертности и химической однородности сжиженных газов. Процесс экстракции сжиженными газами проводится под избыточным давлением, что в технологическом отношении весьма важно, так как при снятии давления уже при комнатной температуре экстрагент быстро улетучивается из извлеченного продукта и отработанного сырья.

Из сконцентрированных экстрактов ацилкумарины выделяются индивидуально с применением кристаллизации, а оставшееся в маточном растворе вещество выделяют с применением адсорбционно-хроматографических методов. Этот способ в сочетании с качественным хроматографическим анализом позволяет разделять сложные смеси близких по свойствам веществ и выделять их в индивидуальном состоянии.

Сорбентами для выделения и очистки кумаринов и хромонов являются алюминия оксид I, II, III групп активности и силикагель.

Сердечные гликозиды -это особая группа стероидных веществ, обладающая уникальной специфичностью действия на сердце, получила название сердечных гликозидов.

В химическом отношении сердечные гликозиды представляют собой ненасыщенные стероидные лактоны. В зависимости от строе­ния лактонного кольца, содержащегося у С-17, эти соединения подразделяют на две группы: карденолиды и буфадиенолиды. Карденолиды имеют ненасыщенное пятичленное лактонное кольцо (лантозид и К-строфантин-Р). Буфадиенолиды содержат дважды ненасыщенное шестичленное кольцо (просцилларидин А).

Сердечные гликозиды, за редкими исключениями, являются нейтральными соединениями. В то же время они чувствительны к действию как кислот, так и щелочей. Поэтому эти свойства сердечных гликозидов необходимо учитывать при их выделении.

Технология препаратов сердечных гликозидов. Выделение и очистку сердечных гликозидовиз растений, учитывая их растворимость, обычно осуществляют органическими раствори­телями — спиртами, ацетоном, этилацетатом, чаще с добавками в них воды. Очистку от хлорофиллов и смол проводят, как прави­ло, адсорбцией на оксиде алюминия из водноспиртовых растворов.

Выделение гликозидов в индивидуальном состоянии основано, главным образом, на адсорбционно-хроматографических методах или противоточном распределении веществ в специально подоб­ранных системах растворителей — жидкостная экстракция.

Препарат сердечных гликозидов Адонизид получают из травы адониса весеннего (горицвета или черногорки). Измельченную траву адониса весеннего (активность не менее 50—66 ЛЕД в 1 г) экстрагируют циркуляционным способом в аппарате типа Сокслета. В качестве экстрагента используют смесь, состоящую из 95 частей хлороформа и 5 частей 96% этанола по объему. Указанный экстрагент получил название универсального, так как относительно хорошо извлекает все сердечные гликозиды. В то же время сопутствующие гидрофильные вещества переходят в эту смесь в незначительных количествах. Экстракцию растительного сырья проводят до полного извлечения гликозидов. В полученном извлечении наряду с гликозидами (адонитоксин, цимарин и др.) содержатся хлорофилл, органические кислоты, смолоподобные вещества и др. Отделение суммы гликозидов от основной массы гидрофобных сопутствующих веществ осуществля­ют путем смены растворителя. Для этого из полученного извлечения отгоняют экстрагент при температуре не выше 60 °С и разрежении не менее 59994,9 Н/м². Когда кубовый остаток в испарителе по массе приблизительно будет равен взятому сырью, к нему добавляют равное количество воды и продолжают упаривание до полного удаления хлороформа и этанола. При этом, в осадок выпадают нерастворимые в воде вещества (хлорофилл, смолы и др.). Водный раствор, содержащий сумму гликозидов, небольшое количество пигментов и других сопутствующих веществ, сливают с осадка и фильтруют на нутч-фильтре через двойной слой фильтровальной бумаги и слой алюминия оксида, толщиной 1—1,5 см. Эту операцию применяют для удаления оставшихся в растворе сопутствующих веществ, причем алюминия оксид практически не адсорбирует сердечные гликозиды и они переходят в фильтрат.

В фильтрате определяют биологическую активность. Из 275 кг травы горицвета (50—60 ЛЕД) получают около 100 кг концентрата адонизида (100—200 ЛЕД в 1 мл). К концентрату добавляют этанол, хлорбутанолгидрат и воду в таком количестве, чтобы в 1 мл конечного продукта содержалось 20% этанола, 0,5% хлор-бутанолгидрата.

Стероид­ные сапонины получают из наперстянки, диоскореи, аралии, сои и других растений путем экстракции их водой или водными растворами этанола. Индивидуальные соединения выделяют с помощью адсорбционно-хроматографических методов или методом противо-точного распределения.

Применяют для синтеза стероидных гормонов, для получения антиатеросклеротических и венотонизирующих препаратов. Многие настойки содержат сапонины, обладающие мочегонным и отхаркивающим действием.

Технология производства стероидных сапонинов. Сухой очищенный экстракт из корней и корневищ диоскореи кавказской (Диоспонин), содержит сумму водорастворимых стероидных сапонинов.

Сырье экстрагируют 8% этиловым спиртом в батарее по принципу противоточной мацерации. Извлечение упаривают под вакуумом до 1/10 объема вытяжки. К кубовому остатку добавляют алюмокалиевые квасцы для осаждения смолистых веществ. После фильтрации вытяжку направляют в адсорбционную колонку с окисью-алюминия. Реасорбцию проводят обессоленной водой. Вытяжку дополнительно очищают жидкостной экстракцией хлороформом. После этого следует экстракция суммы сапонинов селективным экстрагентом - хлороформно-спиртовой смесью. После удаления под вакуумом экстрагента получают препарат в виде порошка.

Поиск по сайту: