Alkaloid
Alkaloidler, en az bir azot atomu içeren bazik, doğal olarak oluşan organik bileşikler sınıfıdır. Bu grup ayrıca nötr ve hatta zayıf asidik özelliklere sahip bazı ilgili bileşikleri de içerir. Benzer yapıdaki bazı sentetik bileşikler de alkaloid olarak adlandırılabilir. Karbon, hidrojen ve azota ek olarak alkaloidler oksijen, kükürt ve daha nadiren klor, brom ve fosfor gibi diğer elementleri de içerebilir. ⓘ
Alkaloidler bakteriler, mantarlar, bitkiler ve hayvanlar dahil olmak üzere çok çeşitli organizmalar tarafından üretilir. Bu organizmaların ham ekstraktlarından asit-baz ekstraksiyonu veya solvent ekstraksiyonları ve ardından silika-jel kolon kromatografisi ile saflaştırılabilirler. Alkaloidler, antimalaryal (örn. kinin), antiastım (örn. efedrin), antikanser (örn. homoharringtonin), kolinomimetik (örn. galantamin), damar genişletici (örn. vincamine), antiaritmik (örn. kinidin), analjezik (örn. morfin), antibakteriyel (örn. chelerythrine) ve antihiperglisemik aktiviteler (örn. piperine). Birçoğu geleneksel veya modern tıpta ya da ilaç keşfi için başlangıç noktası olarak kullanım alanı bulmuştur. Diğer alkaloidler psikotropik (örneğin psilosin) ve uyarıcı aktivitelere (örneğin kokain, kafein, nikotin, teobromin) sahiptir ve entheojenik ritüellerde veya eğlence amaçlı ilaçlar olarak kullanılmıştır. Alkaloidler toksik de olabilir (örn. atropin, tubokürarin). Alkaloidler insanlarda ve diğer hayvanlarda çeşitli metabolik sistemler üzerinde etkili olsalar da, neredeyse aynı şekilde acı bir tat uyandırırlar. ⓘ
Alkaloidler ve diğer azot içeren doğal bileşikler arasındaki sınır net değildir. Amino asit peptidleri, proteinler, nükleotidler, nükleik asit, aminler ve antibiyotikler gibi bileşikler genellikle alkaloid olarak adlandırılmaz. Ekzosiklik pozisyonda nitrojen içeren doğal bileşikler (meskalin, serotonin, dopamin, vb.) genellikle alkaloidlerden ziyade aminler olarak sınıflandırılır. Ancak bazı yazarlar alkaloidleri aminlerin özel bir durumu olarak görmektedir. ⓘ
Adlandırma
"Alkaloidler" (Almanca: Alkaloide) ismi 1819 yılında Alman kimyager Carl Friedrich Wilhelm Meißner tarafından ortaya atılmıştır ve geç Latince alkali kökünden ve -οειδής -('gibi') son ekinden türetilmiştir. Bununla birlikte, bu terim ancak 1880'lerde Albert Ladenburg'un kimyasal sözlüğünde Oscar Jacobsen tarafından bir inceleme makalesinin yayınlanmasından sonra yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. ⓘ
Alkaloidleri adlandırmak için tek bir yöntem yoktur. Birçok bireysel isim, tür veya cins ismine "ine" son ekinin eklenmesiyle oluşturulur. Örneğin, atropin Atropa belladonna bitkisinden izole edilir; striknin ise striknin ağacının (Strychnos nux-vomica L.) tohumundan elde edilir. Bir bitkiden birden fazla alkaloid elde edildiğinde, bunların isimleri genellikle son ekteki değişikliklerle ayırt edilir: "idine", "anine", "aline", "inine" vb. Ayrıca Vinca rosea (Catharanthus roseus) gibi vinca bitkilerinden elde edildikleri için isimleri "vin" kökü içeren en az 86 alkaloid vardır; bunlara vinca alkaloidleri denir. ⓘ
Tarihçe
Alkaloid içeren bitkiler insanlar tarafından eski çağlardan beri tedavi ve eğlence amaçlı kullanılmaktadır. Örneğin, Mezopotamya'da M.Ö. 2000'li yıllardan beri şifalı bitkiler bilinmektedir. Homeros'un Odysseia'sında Mısır kraliçesi tarafından Helen'e verilen bir hediyeden, unutkanlık getiren bir ilaçtan bahsedilir. Hediyenin afyon içeren bir ilaç olduğuna inanılmaktadır. MÖ 1.-3. yüzyıllarda ev bitkileri üzerine yazılmış bir Çin kitabında efedra ve afyon haşhaşının tıbbi kullanımından bahsedilmektedir. Ayrıca koka yaprakları Güney Amerika yerlileri tarafından çok eski zamanlardan beri kullanılmaktadır. ⓘ
Akonitin ve tubokürarin gibi toksik alkaloidler içeren bitkilerden elde edilen özler, antik çağlardan beri okları zehirlemek için kullanılmıştır. ⓘ
Alkaloidler üzerine çalışmalar 19. yüzyılda başlamıştır. Alman kimyager Friedrich Sertürner 1804 yılında afyondan, Yunan rüya tanrısı Morpheus'a atıfta bulunarak "morphium" adını verdiği bir "uyutucu prensip" (Latince: principium somniferum) izole etti; Almanca ve diğer bazı Orta Avrupa dillerinde ilacın adı hala budur. İngilizce ve Fransızca'da kullanılan "morfin" terimi Fransız fizikçi Joseph Louis Gay-Lussac tarafından verilmiştir. ⓘ
Alkaloitlerin kimyasına, gelişiminin ilk yıllarında önemli bir katkı, kinin (1820) ve striknini (1818) keşfeden Fransız araştırmacılar Pierre Joseph Pelletier ve Joseph Bienaimé Caventou tarafından yapılmıştır. O dönemde ksantin (1817), atropin (1819), kafein (1820), koniin (1827), nikotin (1828), kolşisin (1833), spartein (1851) ve kokain (1860) gibi başka alkaloidler de keşfedilmiştir. Alkaloidlerin kimyasının gelişimi, 20. yüzyılda spektroskopik ve kromatografik yöntemlerin ortaya çıkmasıyla hızlanmış, böylece 2008 yılına kadar 12.000'den fazla alkaloid tanımlanmıştır. ⓘ
Bir alkaloidin ilk tam sentezi 1886 yılında Alman kimyager Albert Ladenburg tarafından gerçekleştirilmiştir. Ladenburg, 2-metilpiridini asetaldehit ile reaksiyona sokarak ve elde edilen 2-propenil piridini sodyum ile indirgeyerek koniini üretmiştir. ⓘ
Sınıflandırmalar
Diğer doğal bileşik sınıflarının çoğuyla karşılaştırıldığında, alkaloidler büyük bir yapısal çeşitlilik ile karakterize edilir. Tek tip bir sınıflandırma yoktur. Başlangıçta, kimyasal yapılar hakkında bilgi eksik olduğunda, kaynak bitkilerin botanik sınıflandırmasına güvenilmiştir. Bu sınıflandırmanın artık geçerliliğini yitirdiği düşünülmektedir. ⓘ
Daha yeni sınıflandırmalar, karbon iskeletinin benzerliğine (örneğin, indol-, izokinolin- ve piridin benzeri) veya biyokimyasal öncüye (ornitin, lizin, tirozin, triptofan, vb.) dayanmaktadır. Bununla birlikte, sınırdaki durumlarda uzlaşma gerektirirler; örneğin nikotin, nikotinamidden bir piridin parçası ve ornitinden bir pirrolidin parçası içerir ve bu nedenle her iki sınıfa da atanabilir. ⓘ
Alkaloidler genellikle aşağıdaki ana gruplara ayrılır:
- "Gerçek alkaloidler" heterosiklde nitrojen içerir ve amino asitlerden kaynaklanır. Karakteristik örnekleri atropin, nikotin ve morfindir. Bu grup ayrıca azot heterosiklinin yanı sıra terpen (örn. evonin) veya peptit parçaları (örn. ergotamin) içeren bazı alkaloidleri de içerir. Piperidin alkaloidleri coniine ve coniceine, amino asitlerden kaynaklanmamalarına rağmen gerçek alkaloidler olarak kabul edilebilir (psödoalkaloidlerden ziyade: aşağıya bakınız).
- Azot içeren (ancak azot heterosiklusu içermeyen) ve aynı zamanda amino asitlerden kaynaklanan "protoalkaloidler". Örnekler arasında meskalin, adrenalin ve efedrin bulunmaktadır.
- Poliamin alkaloidleri - putresin, spermidin ve spermin türevleri.
- Peptit ve siklopeptit alkaloidler.
- Psödoalkaloidler - amino asitlerden kaynaklanmayan alkaloid benzeri bileşikler. Bu grup terpen benzeri ve steroid benzeri alkaloidlerin yanı sıra kafein, teobromin, teakrin ve teofilin gibi pürin benzeri alkaloidleri de içerir. Bazı yazarlar efedrin ve katinon gibi bileşikleri psödoalkaloidler olarak sınıflandırmaktadır. Bunlar fenilalanin amino asidinden kaynaklanır, ancak azot atomlarını amino asitten değil, transaminasyon yoluyla alırlar. ⓘ
Bazı alkaloidler kendi gruplarının karakteristik karbon iskeletine sahip değildir. Bu nedenle, galanthamin ve homoaporfinler izokinolin parçası içermezler, ancak genel olarak izokinolin alkaloidlerine atfedilirler. ⓘ
Monomerik alkaloidlerin ana sınıfları aşağıdaki tabloda listelenmiştir:
| Sınıf | Başlıca gruplar | Ana sentez adımları | Örnekler ⓘ |
|---|---|---|---|
| Azot heterosiklleri içeren alkaloidler (gerçek alkaloidler) | |||
Pirolidin türevleri
 |
Ornitin veya arginin → putresin → N-metilputresin → N-metil-Δ1-pirolin | Cuscohygrine, hygrine, hygroline, stachydrine | |
Tropan türevleri
 |
Atropin grubu 3, 6 veya 7 numaralı pozisyonlarda ikame |
Ornitin veya arginin → putresin → N-metilputresin → N-metil-Δ1-pirolin | Atropin, skopolamin, hiyosiyamin |
| Kokain grubu Pozisyon 2 ve 3'te yer değiştirme |
Kokain, ekgonin | ||
Pirolizidin türevleri
 |
Non-esters | Bitkilerde: ornitin veya arginin → putresin → homospermidin → retronecine | Retronecine, heliotridine, laburnine |
| Monokarboksilik asitlerin kompleks esterleri | Indicine, lindelophin, sarracine | ||
| Makrosiklik diesterler | Platyphylline, trichodesmine | ||
| 1-aminopirrolizidinler (lolinler) | Mantarlarda: L-prolin + L-homoserin → N-(3-amino-3-karboksipropil)prolin → norlolin | Loline, N-formylloline, N-acetylloline | |
Piperidin türevleri
 |
Lizin → kadaverin → Δ1-piperidin | Sedamin, lobelin, anaferin, piperin | |
| Oktanoik asit → coniceine → coniine | Coniine, coniceine | ||
Kinolizidin türevleri
 |
Lupinin grubu | Lizin → kadaverin → Δ1-piperidin | Lupinin, nupharidin |
| Cytisine grubu | Cytisine | ||
| Sparteine grubu | Sparteine, lupanine, anahygrine | ||
| Matrine grubu. | Matrine, oxymatrine, allomatridine | ||
| Ormosanin grubu | Ormosanine, piptantine | ||
İndolizidin türevleri
 |
Lizin → α-aminoadipik asitin δ-semialdehidi → pipekolik asit → 1 indolizidinon | Swainsonine, castanospermine | |
Piridin türevleri
 |
Piridinin basit türevleri | Nikotinik asit → dihidronikotinik asit → 1,2-dihidropiridin | Trigonelline, ricinine, arecoline |
| Polisiklik yoğuşmayan piridin türevleri | Nikotin, nornikotin, anabasin, anatabin | ||
| Polisiklik kondanse piridin türevleri | Aktinidin, gentianin, pediculinine | ||
| Seskiterpen piridin türevleri | Nikotinik asit, izolösin | Evonine, hippocrateine, triptonine | |
İzokinolin türevleri ve ilgili alkaloidler
 |
İzokinolinin basit türevleri | Tirozin veya fenilalanin → dopamin veya tiramin (Amarillis alkaloidleri için) | Salsolin, lophocerine |
| 1- ve 3-izokinolin türevleri | N-metilcoridaldine, noroxyhydrastinine | ||
| 1 ve 4-feniltetrahidroizokinolin türevleri | Kriptostilin | ||
| 5-naftil-izokinolin türevleri | Ancistrocladine | ||
| 1- ve 2-benzil-izokinolin türevleri | Papaverin, laudanosin, sendaverin | ||
| Cularine grubu | Cularine, yagonine | ||
| Pavinler ve izopavinler | Argemonine, amurensine | ||
| Benzopirosolinler | Cryptaustoline | ||
| Protoberberinler | Berberine, canadine, ophiocarpine, mecambridine, corydaline | ||
| Ftalidizokinolinler | Hidrastin, narkotin (Noscapine) | ||
| Spirobenzilizokinolinler | Fumaricine | ||
| Ipecacuanha alkaloidleri | Emetine, protoemetine, ipecoside | ||
| Benzofenantridinler | Sanguinarine, oxynitidine, corynoloxine | ||
| Aporfinler | Glaucine, coridine, liriodenine | ||
| Proaporfinler | Pronusiferin, glaziovin | ||
| Homoaporfinler | Kreysiginine, multifloramin | ||
| Homoproaporfinler | Bulbokodin | ||
| Morfinler | Morfin, kodein, thebaine, sinomenine | ||
| Homomorfinler | Kreysiginine, androcymbine | ||
| Tropoloizokinolinler | Imerubrine | ||
| Azofluorantenler | Rufescine, imeluteine | ||
| Amaryllis alkaloidleri | Lycorine, ambelline, tazettine, galantamine, montanine | ||
| Erythrina alkaloidleri | Erizodin, eritroidin | ||
| Fenantren türevleri | Atherosperminine | ||
| Protopinler | Protopine, oxomuramine, corycavidine | ||
| Aristolaktam | Doriflavin | ||
Oksazol türevleri
 |
Tirozin → tiramin | Annuloline, halfordinol, texaline, texamine | |
| İzoksazol türevleri | İbotenik asit → Muscimol | İbotenik asit, Muscimol | |
Tiyazol türevleri
 |
1-Deoksi-D-ksilüloz 5-fosfat (DOXP), tirozin, sistein | Nostosiklamid, tiyostrepton | |
Kinazolin türevleri
 |
3,4-Dihidro-4-kinazolon türevleri | Antranilik asit veya fenilalanin veya ornitin | Febrifugine |
| 1,4-Dihidro-4-kinazolon türevleri | Glycorine, arborine, glycosminine | ||
| Pirolidin ve piperidin kinazolin türevleri | Vazicine (peganine) | ||
Akridin türevleri
 |
Antranilik asit | Rutakridon, akronikin | |
Kinolin türevleri
 |
Kinolin türevlerinin basit türevleri 2-kinolonlar ve 4-kinolon | Antranilik asit → 3-karboksikinolin | Cusparine, echinopsine, evocarpine |
| Trisiklik terpenoidler | Flindersine | ||
| Furanoquinoline türevleri | Dictamnine, fagarine, skimmianine | ||
| Kininler | Triptofan → triptamin → strictosidin (sekologanin ile) → korinanteal → cinhoninon | Kinin, kinidin, cinchonine, cinhonidine | |
İndol türevleri
 |
İzopren olmayan indol alkaloidler | ||
| Basit indol türevleri | Triptofan → triptamin veya 5-Hidroksitriptofan | Serotonin, psilosibin, dimetiltriptamin (DMT), bufotenin | |
| β-karbolinin basit türevleri | Harman, harmine, harmaline, eleagnine | ||
| Pirolindol alkaloidleri | Fizostigmin (eserin), eteramin, fizoven, eptastigmin | ||
| Semiterpenoid indol alkaloidler | |||
| Ergot alkaloidleri | Triptofan → chanoclavine → agroclavine → elimoclavine → paspalic acid → lysergic acid | Ergotamin, ergobasin, ergosin | |
| Monoterpenoid indol alkaloidler | |||
| Corynanthe tipi alkaloidler | Triptofan → triptamin → strictosidin (sekologanin ile) | Ajmalicine, sarpagine, vobasine, ajmaline, yohimbine, reserpine, mitragynine, grup strychnine ve (Strychnine brucine, aquamicine, vomicine) | |
| Iboga tipi alkaloidler | İbogamin, ibogain, voacangine | ||
| Aspidosperma tipi alkaloidler | Vincamine, vinca alkaloidleri, vincotine, aspidospermine | ||
İmidazol türevleri
 |
Doğrudan histidinden | Histamin, pilokarpin, pilosin, stevensin | |
Pürin türevleri
 |
Ksantozin (pürin biyosentezinde oluşur) → 7 metilksantozin → 7-metil ksantin → teobromin → kafein | Kafein, teobromin, teofilin, saksitoksin | |
| Yan zincirinde azot bulunan alkaloidler (protoalkaloidler) | |||
β-Feniletilamin türevleri
 |
Tirozin veya fenilalanin → dioksifenilalanin → dopamin → adrenalin ve meskalin tirozin → tiramin fenilalanin → 1-fenilpropan-1,2-dion → katinon → efedrin ve psödoefedrin | Tiramin, efedrin, psödoefedrin, meskalin, katinon, katekolaminler (adrenalin, noradrenalin, dopamin) | |
Kolşisin alkaloidleri
 |
Tirozin veya fenilalanin → dopamin → otumnalin → kolşisin | Kolşisin, kolşamin | |
Muscarine
 |
Glutamik asit → 3-ketoglutamik asit → muskarin (pirüvik asit ile) | Muskarin, allomuskarin, epimuskarin, epiallomuskarin | |
Benzilamin
 |
Valin, lösin veya izolösin ile fenilalanin | Kapsaisin, dihidrokapsaisin, nordihidrokapsaisin, vanililamin | |
| Poliaminler alkaloidler | |||
Putresin türevleri
 |
ornitin → putresin → spermidin → spermin | Paucine | |
Spermidin türevleri
 |
Lunarine, codonocarpine | ||
Spermine türevleri
 |
Verbascenine, aphelandrine | ||
| Peptit (siklopeptit) alkaloidler | |||
| 13-üyeli döngüye sahip peptit alkaloidler | Nummularine C tipi | Farklı amino asitlerden | Nummularine C, Nummularine S |
| Ziziphine tipi | Ziziphine A, sativanine H | ||
| 14-üyeli döngüye sahip peptit alkaloidler | Frangulanin tipi | Frangulanine, scutianine J | |
| Scutianine A tipi | Scutianine A | ||
| Integerrine tipi | Integerrine, discarine D | ||
| Amfibin F tipi | Amfibin F, spinanin A | ||
| Amfibin B tipi | Amfibin B, lotusin C | ||
| 15-üyeli döngüye sahip peptit alkaloidler | Mukronin A tipi | Mukronin A | |
| Psödoalkaloidler (terpenler ve steroidler) | |||
Diterpenler
 |
Likoktonin tipi | Mevalonik asit → İzopentenil pirofosfat → geranil pirofosfat | Aconitine, delphinine |
Steroidal alkaloidler
 |
Kolesterol, arginin | Solanidin, siklopamin, batrakotoksin | |
Özellikler
Alkaloidlerin çoğu moleküler yapılarında oksijen içerir; bu bileşikler ortam koşullarında genellikle renksiz kristallerdir. Nikotin veya koniin gibi oksijensiz alkaloidler tipik olarak uçucu, renksiz, yağlı sıvılardır. Berberin (sarı) ve sanguinarin (turuncu) gibi bazı alkaloidler renklidir. ⓘ
Alkaloidlerin çoğu zayıf bazlardır, ancak teobromin ve teofilin gibi bazıları amfoteriktir. Birçok alkaloit suda az çözünür ancak dietil eter, kloroform veya 1,2-dikloroetan gibi organik çözücülerde kolayca çözünür. Kafein, kokain, kodein ve nikotin suda az çözünür (çözünürlükleri ≥1g/L), morfin ve yohimbin gibi diğerleri ise suda çok az çözünür (0.1-1 g/L). Alkaloidler ve asitler çeşitli güçlerde tuzlar oluşturur. Bu tuzlar genellikle su ve etanolde serbestçe çözünür ve çoğu organik çözücüde az çözünür. İstisnalar arasında organik çözücülerde çözünebilen skopolamin hidrobromür ve suda çözünebilen kinin sülfat yer alır. ⓘ
Çoğu alkaloid acı bir tada sahiptir veya yutulduğunda zehirlidir. Bitkilerdeki alkaloid üretimi, otçul hayvanların beslenmesine yanıt olarak evrimleşmiş gibi görünmektedir; ancak bazı hayvanlar alkaloidleri detoksifiye etme yeteneğini geliştirmiştir. Bazı alkaloidler, alkaloidleri tüketen ancak detoksifiye edemeyen hayvanların yavrularında gelişimsel kusurlara neden olabilir. Buna bir örnek, mısır zambağının yapraklarında üretilen siklopamin alkaloididir. 1950'lerde, mısır zambağı otlayan koyunlardan doğan kuzuların %25'inde ciddi yüz deformasyonları görülmüştür. Bunlar deforme olmuş çenelerden siklopiye kadar değişmekteydi (resme bakınız). Onlarca yıl süren araştırmalardan sonra, 1980'lerde, bu deformasyonlardan sorumlu bileşik, daha sonra siklopamin olarak yeniden adlandırılan alkaloid 11-deoksijervin olarak tanımlandı. ⓘ
Doğadaki dağılımı
Alkaloidler çeşitli canlı organizmalar tarafından, özellikle de yüksek bitkiler tarafından üretilir - bunların yaklaşık %10 ila 25'i alkaloid içerir. Bu nedenle, geçmişte "alkaloid" terimi bitkilerle ilişkilendirilmiştir. ⓘ
Bitkilerdeki alkaloid içeriği genellikle birkaç yüzde arasındadır ve bitki dokuları üzerinde homojen değildir. Bitkilerin türüne bağlı olarak, maksimum konsantrasyon yapraklarda (örneğin, siyah banotu), meyvelerde veya tohumlarda (Strychnine ağacı), kökte (Rauvolfia serpentina) veya kabukta (cinchona) görülür. Ayrıca, aynı bitkilerin farklı dokuları farklı alkaloidler içerebilir. ⓘ
Bitkilerin yanı sıra, Psilocybe cinsi mantardaki psilosibin gibi belirli mantar türlerinde ve bazı kurbağaların derisindeki bufotenin ve başta karıncalar olmak üzere bir dizi böcek gibi hayvanlarda da alkaloidler bulunur. Birçok deniz organizması da alkaloid içerir. Yüksek hayvanlarda önemli bir rol oynayan adrenalin ve serotonin gibi bazı aminler, yapıları ve biyosentezleri bakımından alkaloitlere benzer ve bazen alkaloit olarak adlandırılırlar. ⓘ
Ekstraksiyon
Alkaloidlerin yapısal çeşitliliği nedeniyle, doğal hammaddelerden ekstraksiyonları için tek bir yöntem yoktur. Çoğu yöntem, alkaloidlerin çoğunun organik çözücülerde çözünüp suda çözünmeme özelliğinden ve tuzlarının tersi eğiliminden yararlanır. ⓘ
Çoğu bitki birkaç alkaloid içerir. Bunların karışımı önce ekstrakte edilir ve daha sonra tek tek alkaloidler ayrılır. Bitkiler ekstraksiyondan önce iyice öğütülür. Alkaloidlerin çoğu ham bitkilerde organik asitlerin tuzları şeklinde bulunur. Ekstrakte edilen alkaloidler tuz olarak kalabilir veya bazlara dönüşebilir. Baz ekstraksiyonu, ham maddenin alkali çözeltilerle işlenmesi ve alkaloid bazların 1,2-dikloroetan, kloroform, dietil eter veya benzen gibi organik çözücülerle ekstrakte edilmesiyle elde edilir. Daha sonra safsızlıklar zayıf asitler tarafından çözülür; bu da alkaloid bazları su ile yıkanan tuzlara dönüştürür. Gerekirse, sulu bir alkaloid tuzları çözeltisi tekrar alkali hale getirilir ve organik bir çözücü ile muamele edilir. İşlem, istenen saflık elde edilene kadar tekrarlanır. ⓘ
Asidik ekstraksiyonda, ham bitki materyali zayıf asidik bir çözelti (örneğin, su, etanol veya metanol içinde asetik asit) ile işlenir. Daha sonra alkaloidleri organik çözücü ile ekstrakte edilen bazik formlara dönüştürmek için bir baz eklenir (ekstraksiyon alkol ile yapıldıysa, önce alkol çıkarılır ve geri kalanı suda çözülür). Çözelti yukarıda açıklandığı gibi saflaştırılır. ⓘ
Alkaloidler, belirli çözücülerdeki farklı çözünürlükleri ve belirli reaktiflerle farklı reaktiviteleri kullanılarak veya damıtma yoluyla karışımlarından ayrılır. ⓘ
Böceklerden bir dizi alkaloit tanımlanmıştır ve bunlar arasında solenopsinler olarak bilinen ateş karıncası zehiri alkaloitleri araştırmacılar tarafından daha fazla ilgi görmüştür. Bu böcek alkaloidleri, canlı ateş karıncalarının çözücüye daldırılması veya canlı karıncaların santrifüjlenmesi ve ardından silika-jel kromatografisi saflaştırması yoluyla verimli bir şekilde ekstrakte edilebilir. Ekstrakte edilen solenopsin karınca alkaloidlerinin izlenmesi ve dozlanması, 232 nanometre civarındaki absorbans piklerine dayanarak mümkün olarak tanımlanmıştır. ⓘ
Biyosentez
Çoğu alkaloidin biyolojik öncüleri ornitin, lizin, fenilalanin, tirozin, triptofan, histidin, aspartik asit ve antranilik asit gibi amino asitlerdir. Nikotinik asit triptofan veya aspartik asitten sentezlenebilir. Alkaloid biyosentez yolları çok fazladır ve kolayca sınıflandırılamaz. Bununla birlikte, Schiff bazlarının sentezi ve Mannich reaksiyonu da dahil olmak üzere çeşitli alkaloid sınıflarının biyosentezinde yer alan birkaç tipik reaksiyon vardır. ⓘ
Schiff bazlarının sentezi
Schiff bazları, aminlerin ketonlar veya aldehitlerle reaksiyona sokulmasıyla elde edilebilir. Bu reaksiyonlar C=N bağları üretmek için yaygın bir yöntemdir. ⓘ
Alkaloidlerin biyosentezinde, bu tür reaksiyonlar piperidin sentezinde olduğu gibi bir molekül içinde gerçekleşebilir:
Mannich reaksiyonu
Mannich reaksiyonunun ayrılmaz bir bileşeni, bir amin ve bir karbonil bileşiğine ek olarak, amin ve karbonilin reaksiyonuyla oluşan iyona nükleofilik katılmada nükleofil rolünü oynayan bir karbanyondur. ⓘ
Mannich reaksiyonu hem moleküller arası hem de molekül içi olarak ilerleyebilir:
Dimer alkaloidler
Yukarıda açıklanan monomerik alkaloidlere ek olarak, iki, üç ve dört monomerik alkaloidin yoğunlaşması sonucu oluşan dimerik ve hatta trimerik ve tetramerik alkaloidler de vardır. Dimerik alkaloidler genellikle aynı tipteki monomerlerden aşağıdaki mekanizmalarla oluşur:
- Örneğin voacamine ile sonuçlanan Mannich reaksiyonu
- Michael reaksiyonu (villalstonin)
- Aldehitlerin aminlerle kondenzasyonu (toksiferin)
- Fenollerin oksidatif eklenmesi (dauricine, tubocurarine)
- Laktonizasyon (karpain). ⓘ
Voacamine
Villalstonine
Toksiferin
Dauricine
Tubokürarin
Carpaine ⓘ
Katarantin ve vindolinin birleşmesinden oluşan vinca alkaloidleri vinblastin ve vinkristin gibi iki farklı monomerden oluşan dimerik alkaloidler de vardır. Yeni yarı sentetik kemoterapötik ajan vinorelbin, küçük hücreli olmayan akciğer kanserinin tedavisinde kullanılmaktadır. Bu, vindolin ve katarantinin bir başka türev dimeridir ve ya leurosinden ya da monomerlerin kendisinden başlayarak anhidrovinblastinden sentezlenir. ⓘ
Biyolojik rolü
Alkaloidler en önemli ve en iyi bilinen ikincil metabolitler arasındadır, yani organizmanın normal büyüme, gelişme veya üremesine doğrudan dahil olmayan biyojenik maddelerdir. Bunun yerine, genellikle ekolojik etkileşimlere aracılık ederler, bu da organizmanın hayatta kalmasını veya doğurganlığını artırarak organizma için seçici bir avantaj sağlayabilir. Bazı durumlarda, eğer varsa, işlevleri belirsiz kalmaktadır. Alkaloidlerin, memelilerde üre ve ürik asit gibi bitkilerde azot metabolizmasının son ürünleri olduğu şeklindeki erken bir hipotez, konsantrasyonlarının sürekli artmak yerine dalgalandığı bulgusuyla çürütülmüştür. ⓘ
Alkaloidlerin bilinen işlevlerinin çoğu koruma ile ilgilidir. Örneğin, lale ağacı tarafından üretilen aporfin alkaloidi liriodenine, onu parazit mantarlardan korur. Ayrıca bitkideki alkaloidlerin varlığı böceklerin ve kordalı hayvanların onu yemesini engeller. Bununla birlikte, bazı hayvanlar alkaloidlere adapte olmuşlardır ve hatta bunları kendi metabolizmalarında kullanırlar. Serotonin, dopamin ve histamin gibi alkaloidlerle ilişkili maddeler hayvanlarda önemli nörotransmitterlerdir. Alkaloidlerin bitki büyümesini düzenlediği de bilinmektedir. Alkaloidleri korunmak için kullanan bir organizma örneği, daha yaygın olarak süslü güve olarak bilinen Utetheisa ornatrix'tir. Pirolizidin alkaloidleri, bu larva ve yetişkin güveleri, koksinalid böcekleri, yeşil dantel kanatları, böcekçil hemiptera ve böcekçil yarasalar gibi doğal düşmanlarının çoğu için tatsız hale getirir. Alkaloidlerin kullanıldığı bir başka örnek de zehirli baldıran güvesinde (Agonopterix alstroemeriana) görülür. Bu güve, larva evresinde oldukça zehirli ve alkaloid bakımından zengin konakçı bitkisi zehirli baldıran otu (Conium maculatum) ile beslenir. A. alstroemeriana, doğal olarak oluşan alkaloidlerin toksisitesinden, hem türün yırtıcılar için tatsızlığı hem de A. alstroemeriana'nın Conium maculatum'u yumurtlama için doğru yer olarak tanıma yeteneği yoluyla iki kat fayda sağlayabilir. Solenopsin olarak bilinen bir ateş karıncası zehir alkaloidinin, yeni yuvaların kurulması sırasında istilacı ateş karıncalarının kraliçelerini koruduğu ve böylece bu zararlı karınca türünün dünya çapında yayılmasında merkezi bir rol oynadığı gösterilmiştir. ⓘ
Uygulamalar
Tıp alanında
Alkaloid içeren bitkilerin tıbbi kullanımı uzun bir geçmişe sahiptir ve bu nedenle, 19. yüzyılda ilk alkaloidler izole edildiğinde, hemen klinik uygulamada uygulama alanı bulmuşlardır. Birçok alkaloid halen tıpta, genellikle aşağıdakiler de dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılan tuzlar şeklinde kullanılmaktadır:
| Alkaloid | Eylem ⓘ |
|---|---|
| Ajmaline | antiaritmik |
| Emetine | antiprotozoal ajan,
Emesis |
| Ergot alkaloidleri | Vazokonstriksiyon, halüsinojenik, Uterotonik |
| Glaucine | Antitüsif |
| Morfin | Analjezik |
| Nikotin | Uyarıcı, nikotinik asetilkolin reseptör agonisti |
| Fizostigmin | asetilkolinesteraz inhibitörü |
| Kinidin | Antiaritmik |
| Kinin | Antipiretik, antimalaryal |
| Reserpine | antihipertansif |
| Tubokürarin | Kas gevşetici |
| Vinblastin, vinkristin | antitümör |
| Vincamine | damar genişletici, antihipertansif |
| Yohimbin | uyarıcı, afrodizyak |
Birçok sentetik ve yarı sentetik ilaç, ilacın birincil etkisini arttırmak veya değiştirmek ve istenmeyen yan etkileri azaltmak için tasarlanmış olan alkaloidlerin yapısal modifikasyonlarıdır. Örneğin, bir opioid reseptör antagonisti olan nalokson, afyonda bulunan thebaine'in bir türevidir. ⓘ
Thebaine
Nalokson ⓘ
Tarım alanında
Çok çeşitli nispeten düşük toksik sentetik pestisitlerin geliştirilmesinden önce, nikotin ve anabasin tuzları gibi bazı alkaloidler insektisit olarak kullanılmıştır. Bunların kullanımı, insanlar için yüksek toksisiteleri nedeniyle sınırlıydı. ⓘ
Psikoaktif ilaç olarak kullanım
Alkaloid içeren bitki preparatları ve bunların ekstreleri ve daha sonra saf alkaloidler uzun zamandır psikoaktif maddeler olarak kullanılmaktadır. Kokain, kafein ve katinon merkezi sinir sistemi uyarıcılarıdır. Meskalin ve birçok indol alkaloidi (psilosibin, dimetiltriptamin ve ibogain gibi) halüsinojenik etkiye sahiptir. Morfin ve kodein güçlü narkotik ağrı kesicilerdir. ⓘ
Kendileri güçlü psikoaktif etkiye sahip olmayan, ancak yarı sentetik psikoaktif ilaçlar için öncü olan alkaloidler vardır. Örneğin, efedrin ve psödoefedrin metkatinon ve metamfetamin üretmek için kullanılır. Thebaine, oksikodon gibi birçok ağrı kesicinin sentezinde kullanılır. ⓘ