osnove kemije prirodnih organskih spojeva1].pdf · 2020. 6. 5. · 6/5/2020 2 alkaloidi •rane...
TRANSCRIPT
6/5/2020
1
Osnove kemije prirodnih organskih spojeva
doc. dr. sc. Đani Škalamera
7. Alkaloidi
Strukturne karakteristike. Dolaženje u prirodi. Izolacija i određivanje strukture. Biosinteza. Alkaloidi iz ornitina i lizina. Alkaloidi iz fenilalanina i tirozina. Alakaloidi
iz triptofana. Sinteze alkaloida.
Alkaloidi
Što je zajedničko svim ovim strukturama?
6/5/2020
2
Alkaloidi
• Rane definicije:
•19. st. Maissner – prirodni spojevi bazičnih svojstvara, koji se mogu ekstrahirati iz lužnate vodene otopine
•1982. Pelletier – sekundarni metaboliti, cikličke molekule koje sadrže barem jedan dušikov atom (ovdje ne spadaju jednostavni amini, nitro i nitrozo spojevi)
• Najopćenitije: svi sekundarni metaboliti koji sadrže dušik, a nisu peptidi ni nukleotidi
većina alkaloida ima bazična svojstva zbog dušika kojeg posjeduju, makar postoje i neutralni alkaloidi, u kojima je dušik dio amidne veze
Alkaloidi
• nekoliko klasifikacija (biogenetska, kemijska, farmakološka, taksonomska)
• kemijska klasifikacija – prema veličini prstena: pirolidinski, indolski,izokinolinski, ...)
• mogu sadržavati terpenske, steroidne ili peptidne fragmente
• pojavljuju se ponajviše u biljkama, ali i u manjim količinama i umikroorganizmima i životinjama te u gljivama (npr. psilocibin)
• >27000 poznatih struktura, od čega 21000 iz biljaka
• biljkama i mikroorganizmima služe kao obrana
• obično su gorkog okusa
• izuzetno jaki biološki učinak – otrovi, analgetici, psihoaktivni spojevi
6/5/2020
3
Alkaloidi – biosinteza
• biosinteza iz aminokiselina: ornitina, lizina, nikotinske kiseline, tirozina, triptofana, antranilne kiseline, histidina
• u strukturama alkaloida često su prisutni dijelovi koji potječu iz acetatnog, šikimatnog, metileritritol-fosfatnog sintetskog puta. Nekad je samo dušik iz aminokiseline (transaminacija), a ostatak molekule može biti npr. steroidnog ili terpenoidnog tipa
Solanacea alkaloidi
• rajčica, krumpir, patliđan, beladona
6/5/2020
4
Amino-alkaloidi
• biosinteza iz aminokiseline tirozina
• L-dopa ili levodopa – kod čovjeka, nekih životinja i biljaka• prekursor neurotransmitera dopamina, norepinefrina i epinefrina – zajedničkim se imenom zovu kateholamini
Amino-alkaloidi
• dušik kao amin ili amid (nije dio heterocikličkog sustava)
oksidaza
efedrin – snizuje krvni tlak, primjenjuje se kod astme, kod začepljenog nosa
iz Ephedra sinica
metamfetamin – vrlo jak stimulator CNS, droga
6/5/2020
5
Amino-alkaloidi
Podtipovi kolinergičnih receptora
nikotinskimuskarinski
OH
N
NH
OH
O
HO
N
Amanita muscaria
Vezanje acetilkolina
na receptor
O
HO
N
(+) Muscarine
NO
O
OH
ca. 5Å
(+)-muskarin
(−)-nikotin
Pirolidinski alkaloidi
• u strukturi sadrže pirolidinski prsten• biosinteza iz aminokiseline ornitina
6/5/2020
6
Biosinteza pirolidinskih alkaloida iz ornitina
iz acetata
iz SAM
Biosinteza pirolidinskih alkaloida iz ornitina
6/5/2020
7
Biosinteza pirolidinskih alkaloida iz ornitina
Biosinteza tropinona iz higrina
Robinson, 1917. – kemijska sinteza
6/5/2020
8
Piridinski i piperidinski alkaloidi
• pseudo-peletierin je izoliran iz korjenja šipka (nara)• aktivan je protiv ameba i crva
N NH
Pyridine Piperidine
iz Erythroxylon coca
N
tropane
(8-methyl- 8-azabicyclo[3.2.1]octane)tropan
Biosinteza
Piridinski i piperidinski alkaloidi
N NH
Pyridine Piperidine
iz Erythroxylon coca
N
tropane
(8-methyl- 8-azabicyclo[3.2.1]octane)tropan
N
O
O
OH
(±) Atropin
Base
N
O
O
OHH
til C=O
(-) Hyoscyamin
do C=O
baza
N
O
O
OH
(±) Atropin
Base
N
O
O
OHH
til C=O
(-) Hyoscyamin
Atropa belladonna
• relaksira mišiće (npr. crijeva, oka)
6/5/2020
9
Izokinolinski alkaloidi
Morfin• 1803. morfin izoliran iz opijuma
(Morpheus – grčki bog sna)• vrlo jak utjecaj na centralni živčani
sustav, smanjuje osjećaj boli• nuspojave – smanjena potreba za
disanjem, niski krvni tlak, stvara ovisnost
N
Isoquinoline
Kodein• manje količine u opijumskim
glavama maka, lako se sintetizira iz morfina
• kod boli, kašlja ili diareje• nuspojave – smanjena potreba za
disanjem, niski krvni tlak, stvara ovisnost
Me
kodein
morfin
Benzilizokinolinski alkaloidi iz tirozina
• jedna molekula tirozina gubi NH3, druga CO2
6/5/2020
10
Benzilizokinolinski alkaloidi iz tirozina - papaverin
Benzilizokinolinski alkaloidi iz tirozina - papaverin
6/5/2020
11
Benzilizokinolinski alkaloidi – kemijska sinteza
Složeniji benzilizokinolinski alkaloidi
6/5/2020
12
Složeniji benzilizokinolinski alkaloidi – biosinteza preko radikalskih reakcija
Složeniji benzilizokinolinski alkaloidi – biosinteza preko radikalskih reakcija
6/5/2020
13
Složeniji benzilizokinolinski alkaloidi – biosinteza preko radikalskih reakcija
Kinolinski alkaloidi
Cinhona alkaloidi - kinin
• alkaloid iz kore kininovca• antimalarik• u nekim pićima (tonik, bitter
lemon)
N
Quinoline
N
R
HO NH
R = OMe – kininR = H – kinidin
Cinchona succiruba - kininovac
6/5/2020
14
OR
NH
NHalucinogens from Psilocybe mushroms
R=H: Psilocin
R=PO3H: Psilocybin
Serotoninagonists,
not broken down in the body
strong, continuos nerve impulse
in vivo
Indolski alkaloidi
Halucinogeni iz gljiva Psilocybe
R = H: psilocinR = PO3H: psilocibin
• antagonisti serotonina• ne razgrađuju se u organizmu• jak, kontinuiran živčani impuls
Indole
NH
N H
HN
MelatoninHormone
MeOO
N H
CO2H
NH2
Tryptophan
Essential amino acid
N H
NH2
Serotonin
Neurotransmitter
HO
N H
CO2H
Auxine
Plant growth hormonetriptofanesencaijalna
aminokiselina
serotoninneurotransmiter
melatoninhormon
auksinhormon rasta
kod biljaka
in vivo
Indolski alkaloidi
Indole
NH
N H
N
HO
MeO 2C
MeON
R
N
H OCOMe
CO2MeOH
R=-Me: Vinblastin, Oncovin ®R=-CHO: Vinkristin, Velbe ®
Vinca alkaloids from Vinca roseaAnticancer comp.
Vinka alkaloidi
• iz Vinca rosea• antitumorska svojstva
6/5/2020
15
Kemijske modifikacije alkaloida
N
CO2Me
O
OCocaine
O
O
NNH2
Procaine (1905)
NH
N
Lidocaine/Xylocaine(1946)
O
Acid labile ester
KokainProkain(1905.)
Lidokain / ksilokain(1946.)
ZADATAKSvaki od sljedećih prirodnih spojeva svrstajte u odgovarajuću skupinu (metabolitaminokiselina, alkaloid, terpen, poliketid), a zatim i u specifičniju klasu (npr. tetraketid,seskviterpen).