ΟΡΙΣΜΟΙ Φαρμακογνωσία: Η επιστήμη που ασχολείται με πρώτες ύλες φυσικής προέλευσης (ανόργανες - φυτικές - ζωικές), οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή φαρμάκων Δρόγη: Κάθε φυσική πρώτη ύλη με την οποία παρασκευάζονται φάρμακα. Φαρμακευτικά φυτά: ολόκληρα ή τμήματά τους (δρόγες) Φυτοχημεία: Η μελέτη των μορίων που ενέχονται στη βιολογική δράση των φυτών, από πλευράς χημικής δομής.
ΦΑΡΜΑΚΟΓΝΩΣΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Ταυτοποίηση του φυτού Ανάλυση της χημικής του σύστασης Ταυτοποίηση της δομής των συστατικών του Μελέτη της φαρμακολογικής δράσης του φυτού ή των συστατικών του
ΦΥΣΙΚΑ ΠΡΟΙΟΝΤΑ Ορμόνες, βιταμίνες, προϊόντα βιοτεχνολογίας και γενετικής μηχανικής, τρόφιμα που περιέχουν βιολογικά δραστικά συστατικά (λάδι, σταφύλι, ντομάτα, σόγια, σταυρανθή λαχανικά κ.λ.π.),.), συμπληρώματα διατροφής, συστατικά καλλυντικών, εντομοκτόνα, δρόγες με παραισθησιογόνο δράση παρουσία συστατικών του δευτερογενούς μεταβολισμού: ελάσσονα μη δομικά συστατικά από τις χημικές κατηγορίες των φαινολικών, των τερπενίων, των στεροειδών και των αλκαλοειδών. Στη φαρμακογνωσία εντάσσεται και η μελέτη ημισυνθετικών παραγώγων φυσικών μορίων, τα οποία χρησιμοποιούνται θεραπευτικά αντί γι αυτά.
Αλκαλοειδή: αζωτούχα μόρια φυσικής προέλευσης - Το Νεντάσσεται μέσα σε ετεροκυκλικό σύστημα - Βιογενετικά προέρχονται από αμινοξέα - Απαντώνται αποκλειστικά στο φυτικό βασίλειο. Ισχύουν κατά κανόνα
ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 1803: εκχύλιση μίγματος μορφίνης και ναρκωτίνης από όπιο (DERSE) 1806-1816: 1816: απομόνωση μορφίνης (SERTURER) 1817-1818: 1818: απομόνωση αλκαλοειδών από γνωστές δρόγες -καφείνη, κινίνη, εμετίνη, στρυχνίνη- (PELLETIER, CAVETU) 1870. ταυτοποίηση της δομής τους και συνθετική παρασκευή
ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ: ΟΡΙΣΜΟΣ al kaly ( = σόδα) + eidos Αλκαλοειδή: μόρια φυσικής προέλευσης - περιέχουν υποχρεωτικά Ν -είναι υπόλευκα στερεά - έχουν πικρή γεύση - έχουν περιορισμένη εξάπλωση - διαθέτουν σημαντικές φαρμακολογικές ιδιότητες - αντιδρούν με μέταλλα - ανιχνεύονται με εξειδικευμένα αντιδραστήρια και δίνουν χαρακτηριστική χρώση ήίζημα - έχουν περισσότερο ήλιγότερο βασικό χαρακτήρα - είναι συνήθως οπτικώς ενεργά - είναι βάσεις σχηματίζουν άλατα - ταξινομούνται ανάλογα με τη δομή, τη βιολογική δράση ήτην βιογενετική προέλευση
Κόκα: Φύλλα του Erythroxylum coca (κοκαΐνη) Δρόγη: Κάθε φυσική πρώτη ύλη με την οποία παρασκευάζονται φάρμακα -προσδιορισμός του τμήματος του φυτού-
Belladona: Φύλλα του Atropa belladona (ατροπίνη)
Κώνειο: Οι καρποί του Conium maculatum (κωνεΐνη)
Φλοιός Camptotheca acuminata, yssaceae (καμπτοθεκίνη)
Όπιο: Pητίνη του Papaver somniferum (μορφίνη)
ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ: περιέχουν ετεροκυκλικό δακτύλιο με Ν ΠΡΩΤΟΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ: ΔΕΝ περιέχουν ετεροκυκλικό δακτύλιο με Ν Προέρχονται από αμινοξέα ΨΕΥΔΟΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ Περιέχουν ετεροκυκλικό δακτύλιο με Ν ΔΕΝ προέρχονται από αμινοξέα
Ψευδοαλκαλοειδή Coniine κωνεΐνη Έχουν τα χαρακτηριστικά των αλκαλοειδών,αλλά αλλά δεν προέρχονται από αμινοξέα
ΨΕΥΔΟΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ: C 3 κωνεΐνη Coniine (μεταβολισμός των πολυακετιδίων) C 3 β-σκυτανθίνη β-skytanthine (μονοτερπενικό) παραβαλλαρίνη Paravallarine (στεροειδικό)
ΠΡΩΤΟΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ: - Απλές αμίνες με βασικό χαρακτήρα - Βιογενετικά προέρχονται από αμινοξέα - Το Νδεν ανήκει σε ετεροκυκλικό δακτύλιο 2 C 3 C 3 2 C 3 Σεροτονίνη serotonine ενδογενής αμίνη θηλαστικών νευροδιαβιβαστής Δεν θεωρείται αλκαλοειδές Μεσκαλίνη mescaline Lophophora williamsii Cactaceae
Πρωτοαλκαλοειδή Απλές αμίνες, με βασικό χαρακτήρα, στις οποίες το Ν δεν ανήκει σε ετεροκυκλικό δακτύλιο και έχει αποδειχθεί ότι συντίθενται in vivo από αμινοξέα. Δεν θεωρούνται αλκαλοειδή: Απλές αμίνες, πεπτίδια, πορφυρίνες, αλκυλαμίνες και αρυλαλκυλαμίνες (εκτός της εφεδρίνης) ευρέως διαδεδομένες στη φύση BAΣΙΚΟ ΚΡΙΤΗΡΙΟ Η ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΚΑΙ Η ΜΙΚΡΗ ΕΞΑΠΛΩΣΗ
Κολχικίνη Colchiquine Καφεΐνη Caffeine θεωρούνται αλκαλοειδή Θεοφυλλίνη Theophylline
ΠΟΥ ΑΠΑΝΤΩΝΤΑΙ Σπάνια σε βακτήρια, μύκητες και γυμνόσπερμα, κυρίως στα Αγγειόσπερμα (στο 10-15% 15% περίπου). Μονοκοτυλήδονα (Liliaceae), Δικοτυλήδονα (Apocynaceae, Papaveraceae, Ranunculaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Solanaceae, κ.α.)..). Ωστόσο, στο εσωτερικό των οικογενειών αυτών άλλα γένη παράγουν αλκαλοειδή και άλλα όχι. Η περιεκτικότητα, ο αριθμός και η ποσότητα των αλκαλοειδών ποικίλλουν Εντοπίζονται σε περιφερειακούς ιστούς (φύλλα, ρίζες, φλοιός, σπέρματα)
ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ Προϊόντα του δευτερογενούς μεταβολισμού, με άγνωστο συνήθως ρόλο στο φυτό. Αμυντικοί παράγοντες Τελικά προϊόντα που αποβάλλονται Ενδιάμεσα προϊόντα του μεταβολισμού Αποθηκευτικά προϊόντα Αυξητικοί παράγοντες????
ΦΑΡΜΑΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ Στο ΚΝΣ - καταστολείς (μορφίνη, σκοπολαμίνη) - διεγέρτες (στρυχνίνη, καφεΐνη) Στο ΑΣ: -συμπαθομιμητικά (εφεδρίνη) - συμπαθολυτικά (υοχιμπίνη, αλκαλοειδή της ερυσιβώδους όλυρας) - παρασυμπαθομιμητικά (φυσοστιγμίνη, πιλοκαρπίνη) - παρασυμπαθολυτικά (ατροπίνη), - γαγγλιοπληγικά (νικοτίνη). - τοπικά αναισθητικά (κοκαΐνη) - αντιπυρετικά (κινιδίνη) - αντικαρκινικά (βινμπλαστίνη) - ανθελονοσιακά (κινίνη), - αντιαμοιβαδικά (εμετίνη)
ΧΡΗΣΕΙΣ - Αυτούσιες δρόγες (Belladonna), - Σαν πρώτη ύλη για την απομόνωση των δραστικών μορίων (μορφίνη - pium, βιvκαμίνη - ρίζες του Vinca, κινίνη - φλοιός της Quinquina). - Για παρασκευή αναλόγων ή παραγώγων (η κωδεΐνη παράγεται με μεθυλίωση της μορφίνης, η κινίνη μετατρέπεται σε κινιδίνη, τα αλκαλοειδή του τροπανίου μετατρέπονται σε τεταρτοταγή άλατα).
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Μοριακό Βάρος από 100-900 Κρυσταλλικά ή άμορφα στερεά, άχρωμα ή υπόλευκα Τα αλκαλοειδή που δεν περιέχουν οξυγόνο (νικοτίνη, κωνειΐνη), είναι υγρά σε θερμοκρασία περιβάλλοντος Διαθέτουν στροφική ικανότητα [α]d (στρέφουν το επίπεδο του πολωμένου φωτός κατά γωνία χαρακτηριστική του μορίου) Εχουν χαρακτηριστικό σημείο τήξης (κατά κανόνα <200 C).
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Ο βασικός χαρακτήρας καθιστά τα αλκαλοειδή ασταθή (ιδίως υπό μορφή διαλύματος) στη θέρμανση, το φως, την οξείδωση. Τα αλκαλοειδή είναι δυνατόν να σχηματίσουν άλατα με ανόργανα οξέα (υδροχλωρικό, θειικό, νιτρικό) ή με οργανικά οξέα (ταρτρικό). Υπό μορφή βάσεων διαλύονται σε οργανικούς διαλύτες και αλκοόλες, υπό μορφή αλάτων στο νερό και σε αραιές αλκοόλες.
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Ο βασικός χαρακτήρας ενός αλκαλοειδούς εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα του ασύζευκτου ζεύγους e- του Ν. Η παρουσία γειτονικών ηλεκτρονιόφιλων ομάδων ελαττώνει την βασικότητα (π.χ. κολχικίνη και η πιπερίνη είναι σχεδόν ουδέτερα μόρια λόγω της αμιδικής τους φύσης). Colchicine Piperine
Ετεροκυκλικοί δακτύλιοι αλκαλοειδών πυρρόλιο Ασύζευκτα e- μη διαθέσιμα αλκαλοειδή με ασθενή βασικό χαρακτήρα ινδόλιο
Ετεροκυκλικοί δακτύλιοι αλκαλοειδών πυριδίνη Ασύζευκτο ζεύγος e- διαθέσιμο αλκαλοειδή με βασικό χαρακτήρα κινολίνη ισοκινολίνη
ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ Τα αλκαλοειδή έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν με μέταλλα σε όξινο περιβάλλον Αντιδραστήριο Dragendorff (σε χρωματογράφημα) Bi 3 + 3 + KI ---> καστανό ίζημα ή καστανή χρώση Αντιδραστήριο Mayer (σε διάλυμα) ---> λευκό ίζημα Αντιδραστήριο Wagner KI + g 2 Cl 2 ---> καστανό ίζημα
Dragendorff Mayer
Παρασκευή εκχυλίσματος αλκαλοειδών Εκχύλιση σε αλκαλικό περιβάλλον Ηδρόγη αλκαλοποιείται - Παραλαβή του μίγματος των αλκαλοειδών με διαδοχικές εκχυλίσεις σε αλκαλικό / όξινο περιβάλλον
ΑΠΟΞΗΡΑΜΕΝΗ ΔΡΟΓΗ + οργανικός διαλύτης (C 2 CL 2, Et 2 ) + Βάση (ΝΗ 4 ΟΗ, Να 2 Cο 3 ) Υπόλειμμα + οργανικός διαλύτης + Βάση Όξινηυδατική Φάση Ολικό οργανικό εκχύλισμα + αραιό οξύ (ΗCL 0.1) Οργανική φάση Οργανική Φάση Υδατική Φάση Έκπλυση συμπύκνωση με νερό ΟΛΙΚΑ ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ με E 2, με C 2 CL 2, με ME
ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ Χρωματογραφικές Τεχνικές - Υγρή χρωματογραφία ανοιχτής στήλης υπό κενό ήυπό πίεση, - παρασκευαστική χρωματογραφία λεπτής στιβάδας -MPLC, PLC, GC-MS - κρυστάλλωση (τα μείζονα αλκαλοειδή)
ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ Φασματοσκοπικές μέθοδοι MR (Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού uclear Magnetic Resonance) MS ( Φασματομετρία Μάζας- Mass Spectrometry) IR ( Φασματοσκοπία υπερύθρου - Infrared Spectroscopy) UV-Vis (Φασματοσκοπία υπεριώδους Ορατού -Ultra Violet Visible)
Ετεροκυκλικά συστήματα και αλκαλοειδή που τα περιλαμβάνουν στο μόριο τους C 2 C 3 ινδόλιο C 3 CC 3 C 3 C 2 C 3 λευροσιδίνη
C 3 Πυρρολιδίνη Υγρίνη C 3 Πιπεριδίνη Ν-μεθυλκονεΐνη Πυρρολιζιδίνη Σενεκιφυλλίνη Κινολιζιδίνη Ματρίνη 3 C C 3 C 3 C3 C 3 Τροπάνιο Υοσκυαμίνη Ισοκινολίνη Αρμεπαβίνη Ισοκινολίνη Μορφίνη Ετεροκυκλικά συστήματα και αλκαλοειδή που τα περιλαμβάνουν στο μόριο τους
C 3 C 3 C 3 C 3 Κινολίνη Κινίνη Ισοκινολίνη Νιτιδίνη Ινδόλιο Αρμάνιο C 3 C 3 Ιμιδαζόλιο Πιλοκαρπίνη Κιναζολίνη Βασικίνη Κινολίνη Κουσπαρίνη Ετεροκυκλικά συστήματα και αλκαλοειδή που τα περιλαμβάνουν στο μόριο τους
C 2 C 3 C 3 C 3 CC 3 C 3 CC 3 C 3 C 3 C 3 C 2 C 3 Ινδόλιο Λευροσιδίνη Ακονιτίνη (τερπενικό αλκαλοειδές, ψευδοαλκαλοειδές δεν προέρχεται από αμινοξύ)
ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ Κάθε ομάδα αλκαλοειδών προέρχεται συνήθως από ένα αμινοξύ: ορνιθίνη, λυσίνη, φαινυλαλανίνη, τυροσίνη, τρυπτοφάνη, ιστιδίνη, ανθρανιλικό οξύ 2 2 C ορνιθίνη ατροπίνη τροπάνιο
C Πυρρολιδίνη Πυρρολιζιδίνη Τροπάνιο: Πυρρολιδίνη + Πιπεριδίνη Νικοτινικό οξύ (Νιασίνη, Β3) Ινδολιζιδίνη C C 2 2 2 C Κινολιζιδίνη Γλουταμικό οξύ Ορνιθίνη C C C C 2 Α-κετογλουταρικό οξύ C 2 C C 2 2 C 2 2 C [ ] Ασπαρτικό οξύ Λυσίνη Πιπεριδίνη (κώνειο)
C C C 2 Κινολίνη Σικιμμικό οξύ C C C Χορισμικό οξύ C Ανθρανιλικό οξύ Κιναζολίνη P Πρεφενικό οξύ Βενζοξαζόλη C C R 2 Φαινυλαλανίνη - τυροσίνη 2 Τρυπτοφάνη Ινδόλιο Ισοκινολίνη [nucleotides] Πουρινικές βάσεις 2 Ιστιδίνη C Ιμιδαζόλιο