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Alkaloide

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Department of Pharmacy
LMU Munich
- Center for Drug Research Pharmaceutical Biology
Alkaloide
Einführungsseminar PBIII
Fabian Bischoff
Alkaloide
Alkaloide sind
9 pflanzliche Naturstoffe,
9 die meist basisch reagieren mit
9 mindestens einem (meist heterozyklisch gebundenen)
Stickstoff und
9 einer charakteristischen physiologischen Wirkung
auf den menschlichen/ tierischen Organismus.
2
Ionenfalle
Vakuole als Speicherkomponente
Æ sehr lipophile, ungeladene Alkaloidmoleküle gelangen
durch bloße Diffusion in die Vakuole
Æ Vakuole: pH von ca. 5 Æ Alkaloide liegen als Salze vor
Æ keine Diffusion durch Vakuolen-Membran möglich
Æ Verhinderung der pflanzlichen „Auto-Vergiftung“
3
Einteilungsmöglichkeiten
1. nach Vorkommen
Vincaalkaloide, Cinchonaalkaloide, Solanumalkaloide
2. nach Strukturtyp
Benzylisochinolinalkaloide, Indolalkaloide, Tropanalkaloide
3. nach Biogenese
Echte Alkaloide, Protoalkaloide, Pseudoalkaloide
4
Einteilung nach Vorkommen
Apocynaceae
Rauvolfia, Vinca
Fabaceae
Physostigma, Lupinus
Papaveraceae
Papaver, Chelidonium
Rubiaceae
Cinchona, Cephaelis, Coffea
Solanaceae
Atropa, Datura, Hyoscyamus, Scopolia, Solanum
darüber hinaus vereinzelt auch in wenigen Pilzen (Claviceps) und Tieren
(Bufo bufo) vorkommend
5
Einteilung nach Strukturtyp
6
Einteilung nach Biogenese
Protoalkaloide
Pseudoalkaloide
„Echte“ Alkaloide
Einfache Basen, die
direkt aus
Aminosäuren z.B.
durch
Decarboxylierung
entstanden sind
Alkaloide, die
strukturell mit
anderen Naturstoffen
verwandt und nicht
Produkte des
Aminosäurenstoffwechsels sind
leiten sich fast
ausschließlich
von folgenden
Aminosäuren
ab:
Tyramin, Cholin,
Ephedrin
Steroid-,
Terpenalkaloide
7
Ornithin, Lysin,
Phenylalanin,
Tyrosin,
Tryptophan
Isolierung + Gehaltsbestimmung
allgemein
Ausgangsdroge (gemahlen, pulverisiert)
Alkalisieren (mit Base mischen)
freie Base
mit organischem LM ausschütteln
Begleitstoffen abgetrennt
ansäuern
Salz
mit polarem LM ausschütteln
aufgereinigtes Alkaloid
8
umgekehrte Reihenfolge
ebenso möglich!
Isolierung + Gehaltsbestimmung
allgemein
aufgereinigtes Alkaloid
Gravimetrisch
Morphin, Coffein
Titration
Chinin, Atropin
HPLC
Morphin
direkte oder indirekte Bestimmung
9
Spektralphotometrisch
Chinin, Reserpin
Allgemeine Nachweise von
Alkaloiden
• Dragendorffs Reagenz
K(BiI4- )
orange
• Mayers Reagenz
2 R3N + 2H+ + K2[HgI4]
K2(HgI4)
[R3NH+ HgI3-]
+ R3N + H+ + I[(R3NH)22+ HgI42-] gelblich-weißer NS
• Reinecke-Salz
NH4[Cr(SCN)4(NH3)2]
10
rosafarbener NS
Spezifische Nachweise von
Alkaloiden
Name der Reaktion
Reaktion
Alkaloide
Murexid-Reaktion
H2O2, HCl, NH3
Xanthine (Coffein)
Van Urk-Reaktion
Dimethylaminobenzaldehyd, Fe3+, H2SO4
Mutterkornalkaloide
Marquis-Reaktion
H2SO4, HCHO
Morphin
Vitali-Morin-Reaktion
HNO3, OH
-
11
Tropanalkaloide
Tropanalkaloide I
Tollkirsche
Belladonnae folium
Atropa belladonna
Solanaceae
Anwendung:
Atropin als Parasympatholytikum
(kompetitive Antagonisten des Acetylcholins an
den Muscarinrezeptoren )
Inhaltsstoffe:
0,3-1,0% Tropanalkaloide (v.a. (S)-Hyoscyamin)
ca. 20:1 (Hyoscyamin:Scopolamin)
12
Tropanalkaloide II
Stechapfel
Stramonii folium
Datura stramonium
Solanaceae
Anwendung:
Atropin als Parasympatholytikum
Inhaltsstoffe:
0,1-0,65% Tropanalkaloide
4:1 (Hyoscyamin:Scopolamin)
Alkaloidmindestgehalt nach PhEur: 0,25%
13
Tropanalkaloide III
Bilsenkraut
Hyoscyami herba
Hyoscyamus niger
Solanaceae
Anwendung:
Atropin als Parasympatholytikum
Inhaltsstoffe:
< 0,1% Tropanalkaloide
2:1 bis 1:1 (Hyoscyamin:Scopolamin)
14
Tropanalkaloide IV
Glockenbilsenkraut (Tollkraut)
Scopoliae radix
Scopolia carniolica
Solanaceae
Anwendung:
krampfhafte Magenbeschwerden
Urtinktur der Pflanze wird in der Homöopathie
vielfach angewendet
Inhaltsstoffe:
0,3-0,8% Gesamtalkaloidgehalt
15
Tropanalkaloide
Scopin
Atropin: Racemat aus (R)- und (S)-Hyoscyamin
16
Tropasäure
Wirkungen von Atropin auf das
vegetative Nervensystem
Atropin ist „das“ Parasympatholytikum
belladonna = schöne Frau
9 Mydriasis (große Pupillen)
9 Reduzierung der Speichelsekretion
9 Verminderte Darmmotilität
9 Blasenatonie
9 Verminderte Schweißsekretion
9 Erschlaffung der Bronchienmuskulatur
9 Erhöhung der Körpertemperatur
9 Erhöhung der Herzfrequenz
9 ZNS: motorische Erregung
17
TropanalkaloideIdentitätsbestimmung I
→ Detektion mit weinsaurem Dragendorffs Reagenz
Scopolamin (Rf 0,4)
Hyoscyamin (Rf 0,25)
Bellad.
Stram.
Scopolia
Hyosc.
Referenz
Scopolamin (Rf 0,4)
Hyoscyamin (Rf 0,25)
Referenz: Hyoscyamin, Scopolamin
→ Nachbehandlung mit 5%iger NaNO2
18
TropanalkaloideIdentitätsbestimmung II
→ Detektion mit Naturstoff-PEG-Reagenz (UV365nm)
Kaffeesäure
Quercitrin
Hyperosid
Chlorogensäure
Rutin
Bellad. Hyosc. Scopolia Stram.
Ref. 1
Ref. 2
19
Ref. 1: Kaffeesäure, Chlorogensäure
Ref. 2: Quercitrin, Rutin, Hyperosid
TropanalkaloideGehaltsbestimmung Belladonna
Ausgangsdroge (pulverisiert)
Dauer: 2 Tage!
Mazeration mit NH3,
organ. LM
freie Base
1. Perkolation mit DCM und Ether, einengen
2. Ausschütteln mit 0,25 M H2SO4
Salz
alkalisieren
freie Base
1. Ausschütteln mit DCM, eindampfen
2. 15 min Erhitzen auf 100-105 °C
Entfernen flüchtiger Basen
Indirekte maßanalytische
Bestimmung
20
Chinolinalkaloide
Chinarinde
Cinchonae cortex
Cinchona pubescens (=succirubra)
C. calisaya, C. ledgeriana
Rubiaceae
Anwendung:
Chinin: Antimalariamittel
Chinidin: Antiarrhytmikum
Inhaltsstoffe:
5-15% Chinolinalkaloide, meist gebunden an
Chinasäure
21
Inhaltsstoffe der Chinarinde Chinaalkaloide
3
4
98
Chinintyp:
Cinchonintyp:
8S, 9R
8R, 9S
getrennte Erfassung der Chinaalkaloide ?
22
Chinaalkaloide –
Identitätsbestimmung Cinchona
→ Detektion mit wasserfreier Ameisensäure (UV365nm)
Cinchonin
Chinidin
Cinchonidin
Chinin
Ref. 1
Ref. 2
Chinarinde
23
Ref. 1: Chinin und Cinchonidin
Ref. 2: Chinidin und Cinchonin
Chinaalkaloide –
Gehaltsbestimmung Cinchona
Ausgangsdroge (pulverisiert)
ansäuern, Wasser,
Rückfluss
Salz
alkalisieren, DCM, Tragant
freie Base
eindampfen,
in HCl lösen
Salz
spektralphotometrische
Bestimmung
24
Chinaalkaloide –
Gehaltsbestimmung Cinchona
A(ges) = a · A(A) + b · A(B) + … + n · A(N)
a, b, …, n:
A(A), A(B), …, A(N):
Konzentrationen der Stoffe A, B, …, N
spezifische Absorptionen der Substanzen A, B, …, N
A316(ges) = c (c) · A316(c) + c (q) · A316(q)
A348(ges) = c (c) · A348(c) + c (q) · A348(q)
25
Chinaalkaloide –
Gehaltsbestimmung Cinchona
[A316(ges) · A348(c)] – [A316(c) · A348(ges)]
c (q) =
[A316(q) · A348(c)] – [A316(c) · A348(q)]
c (c) =
[A316(ges) · A348(q)] – [A316(q) · A348(ges)]
[A316(c) · A348(q)] – [A316(q) · A348(c)]
·
100
m
·
100
m
·
2
1000
·
2
1000
c … Cinchonin
q … Chinin (engl. Quinine)
26
Chinaalkaloide –
Gehaltsbestimmung Cinchona
9
Man misst jeweils bei 316 nm und 348 nm die Absorptionen A316 bzw.
A348
Diese entsprechen jeweils der Summe der Einzelabsorptionen von
Chinin (q) und Cinchonin (c) bei diesen Wellenlängen
Auf diese Weise lassen sich 2 Gleichungen mit je 2 Unbekannten
aufstellen (c[q] und c[c]):
I. A 316 (ges) = A 316 [q] + A 316 [c] = A (316) [q] ⋅ c[q] ⋅ d + A (316) [c] ⋅ c[c] ⋅ d
9
II. A 348
9
Durch Referenzlösungen der Reinstoffe werden die ”spezifischen”
Absorptionen beider Verbindungen bei 316nm und 348nm bestimmt.
9
9
9
(ges) = A 348 [q] + A 348 [c] = A (348) [q] ⋅ c[q] ⋅ d + A (348) [c] ⋅ c[c] ⋅ d
27
Chinaalkaloide –
Gehaltsbestimmung Cinchona
9
Es ergeben sich also 4 Werte:
A316(q)
A348(q)
A316(c)
A348(c)
A 316 (ges) = A 316 [q] + A 316 [c] = A (316) [q] ⋅ c[q] ⋅ d + A (316) [c] ⋅ c[c] ⋅ d
A 348 (ges) = A 348 [q] + A 348 [c] = A (348) [q] ⋅ c[q] ⋅ d + A (348) [c] ⋅ c[c] ⋅ d
9
Man löst die Gleichungen nach c[q] und c[c] auf und setzt sie
ineinander ein
28
Chinaalkaloide –
Gehaltsbestimmung Cinchona
[A316(ges) · A348(c)] – [A316(c) · A348(ges)]
c (q) =
[A316(q) · A348(c)] – [A316(c) · A348(q)]
c (c) =
[A316(ges) · A348(q)] – [A316(q) · A348(ges)]
[A316(c) · A348(q)] – [A316(q) · A348(c)]
·
100
m
·
100
m
·
2
1000
·
2
1000
c … Cinchonin
q … Chinin (engl. Quinine)
29
Indolalkaloide
Rauwolfiawurzel
Rauwolfiae radix
Rauvolfia serpentina
Rauvolfia obversa, Rauvolfia trifoliata
Apocynaceae
Anwendung:
Bei leichter essentieller Hypertonie
Beruhigungsmittel bei Angst- und Spannungszuständen
Inhaltsstoffe:
1-2 % Gesamtalkaloide (Reserpin, Ajmalin)
30
Indolalkaloide
Yohimberinde
Yohimbe cortex
Pausinystalia yohimbe
Rubiaceae
Anwendung:
pflanzliches Aphrodisiaka
Inhaltsstoffe:
1-2 % Gesamtalkaloide (v.a. Yohimbin)
31
Indolalkaloide
Quebrachorinde
Quebracho cortex
Aspidosperma quebracho blanco
Apocynaceae
Anwendung:
verschiedene Hustenmittel
spastische Bronchitis
Inhaltsstoffe:
1-2 % Gesamtalkaloide (v.a. Aspidospermin, Yohimbin)
32
Indolalkaloide
Ajmalin
Yohimbin
Reserpin
33
IndolalkaloideIdentitätsbestimmung Rauwolfia
→ Detektion direkt unter UV365nm
Reserpin
Yohimbe cortex+
Quebracho cortex:
Unterscheidung:
Fluoreszenzzone bei Rf ca. 0,7 (x)
x
Yohimbin-HCl
Auftragevolumen beachten!
Ref.
Rauvolfiae Yohimbe Quebracho
radix
cortex
cortex
34
Ref.: Reserpin,
Yohimbinhydrochlorid
IndolalkaloideGehaltsbestimmung Rauwolfia
Ausgangsdroge (pulverisiert)
alkalisieren, DCM
freie Base
Eriochromschwarz-TLösung
(Indikatorsäure)
Alkaloide bilden mit
sauren Indikatorfarbstoffen
Salze
Ausschütteln mit DCM
Photometrische
Bestimmung
35
Viel Erfolg im Praktikum!
36
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