Алкалоиды
Термин алкалоид приложим к азотистым веществам, принадлежащим к одной из самых крупных и разнообразных групп природных соединений и содержащим азот, как правило, в гетероциклическом ядре. Эти вещества объединяют не по типу или размеру кольца, а по наличию в структуре основного атома азота. В природе найдено свыше 6000 соединений со свойствами алкалоидов, большинство из них встречается у представителен семейств покрытосеменных растений, лишь изредка алкалоиды находят у голосеменных растений. Большинство алкалоидов оказывает раздражающее действие на нервную систему животных, и многие действующие начала растительных вытяжек, которые на протяжении веков служили лекарствами, оказались алкалоидами. Предшественниками большинства алкалоидов служат несколько аминокислот, к их числу относятся лизин, орнитин, триптофан, фенилаланин и тирозин. Хотя известно множество алкалоидов, информация о синтезе большинства из них очень ограниченна.
Многие алкалоиды образуются непосредственно из ароматических аминокислот: тирозин и фенилаланин служат предшественниками большой группы алкалоидов, содержащих фенилэтиламиновое или изохинолиновое кольцо:
В образовании многих алкалоидов участвует реакция Манниха, в которой амин и альдегид (вероятно, через основание Шиффа) реагируют с нуклеофильным углеродом, например енольным ионом:
В результате аминокислоты поставляют оба основных субстрата для биосинтеза алкалоидов, поскольку и амины, и альдегиды образуются в ходе вышеописанных реакций из аминокислот. Нуклеофильный центр, необходимый для реакции Манниха, присутствует в ароматических кольцах в паре-положении по отношению к оксизаместигаым. Оказалось, что такие гидроксилированные ароматические соединения участвуют во многих реакциях синтеза алкалоидов, типичным примером которых может быть образование папаверина, алкалоида опийного мака. Это соединение возникает при конденсации дофамина и 3,4-диоксифенилацетальдегида (рис. 3.4). Примером более простой реакции Манниха может служить предполагаемый путь синтеза алкалоида пеллотина из тирозина и ацетальдегида:
В этой реакции оксифенилэтиламин (происходящий из тирозина) конденсируется с ацетальдегидом с образованием алкалоида пеллотина, содержащего изохинолиновое кольцо. В растениях ячменя тирозин может декарбоксилироваться в тирамин, который подвергается затем метилированию с использованием в качестве донора метильной группы метионина или его активированной формы S-аденозилметионина, в результате чего образуется алкалоид горденин:
Помимо реакции Манниха, в синтезе других, более сложных алкалоидов участвуют меж- и внутримолекулярные окислительные сопряжения ароматических кольцевых систем. Сначала тирамин и диоксифенил-ацетальдегид конденсируются в реакции типа Манниха, а затем происходит окислительное сопряжение двух колец с участием одной связи углерод—утлерод и одной эфирной связи, приводящее к образованию алкалоида морфина.
