АЛКАЛОИДЫ Colchicum kesselringii

АННОТАЦИЯ

В статье представлены сведения об извлечении алкалоидов из растения безвременник (Colchicum kesselringii), произрастающего в Гиссарском районе Кашкадарьинской области, а также исследование динамики накопления алкалоидов в количественном и качественном отношении в различных органах растения.

ABSTRACT

The article presents information on the extraction of alkaloids from the Savrinjon plant (Colchicum kesselringii) growing in the Gissar district of the Kashkadarya region, as well as a study of the dynamics of the accumulation of alkaloids in quantitative and qualitative terms in various plant organs.

Ключевые слова: трополоновые алкалоиды, Colchicum kesselringii, кислотная экстракция, щелочная экстракция, колхицин, колхамин, кессельрингин.

Кеуwords: tropolonic alkaloids, Colchicum kesselringii, acidic extraction, alkaline extraction, colchicine, colchamin, kesselringii.

Введение. Алкалоиды – растительные основания, которые имеют совершенно разнообразное химическое строение и физиологическую активность, составляют один огромный класс органических соединений [14; 8; 1]. Глубокое исследование их строения и физиологической активности внесло огромный вклад в развитие теоретической органической химии и медицинской практики. В то же время интерес к их исследованию не ослабевает, внося в науку и практику все новые результаты.

К числу наиболее интересных групп алкалоидов относятся трополоновые, продуцентами которых являются безвременники (Colchicum K.) и близкие им растения семейства лилейных. Структурное разнообразие алкалоидов, важные физиологические свойства и получение все новых представителей остаются актуальными для дальнейшего исследования [10; 6].

Целью нашей работы является углубленное изучение суммы алкалоидов, извлеченных из растения безвременника (Colchicum kesselringii), встречающегося в степях Гиссарского района Республики Таджикистан.

Растение Colchicum kesselringii впервые изучено академиком А.С. Садыковым и его сотрудниками. Главным алкалоидом безвременника является кессельрингин [4; 7; 5].

Экспериментальная часть. 6 кг высушенных и измельченных листьев и стеблей Colchicum kesselringii, заготовленного в период цветения и после цветения (примерно апрель) в Гиссарском районе, помещали в стеклянный сосуд объемом 20 л и залили 7 л 3%-ной уксусной кислоты. Спустя сутки кислотный раствор из растения разделили, объем которого составил 3,6 л, и слили в другой сосуд. Далее это обработку повторили еще 4 раза, каждый раз заливали по 4 л 3%-ной уксусной кислоты с суточным настаиванием. Получили всего 23 л уксуснокислого раствора экстрактивных веществ.

Объединенный уксуснокислый экстракт подкисляли разбавленной (1:1) серной кислотой до рН=1 (израсходовано 0,4 л) и трехкратно извлекали эфиром. Сильнокислый водный экстракт далее экстрагировали пятикратно хлороформом, при котором получили сумму нейтральных и фенольных алкалоидов (экстракт А1).

Уксуснокислый раствор подщелачивали при охлаждении 25%-ным водным аммиаком до рН=8 и извлекали пятикратно хлороформом. При этом получили сумму основных и фенольно-основных веществ (экстракт Б1).

Хлороформные экстракты А1 и Б1 концентрировали отгонкой растворителя до 400 мл каждый и обработали ранее описанным способом. При этом впервые фракцию фенольно-кислых алкалоидов разделили на фенольные и кислые соединения. Это осуществлялось следующим образом: объединенные щелочные и водные экстракты, полученные из хлороформного экстракта A1, подкисляли при охлаждении разбавленной (1:1) серной кислотой до рН=1, вновь подщелачивали аммиаком до рН=8,5 и четырехкратно экстрагировали по 140 мл хлороформа, получив фракцию фенольных алкалоидов. Впоследствии водный раствор вновь подкислили серной кислотой до pH=1 и экстрагировали хлороформом, при этом получили фракцию кислых алкалоидов.

Количество фракций алкалоидов составляет:

алкалоиды нейтрального характера – 0,15 г (0,20%);

фенольные алкалоиды – 0,014 г (0,033%);

алкалоиды кислого характера – 0,016 г (0,03%);

щелочно-нерастворимые основания – 0,134 г (0,041%);

фенольно-основные алкалоиды – 0,5 г (0,265%);

сумма фракций алкалоидов – 0,68 г (0,567%).

Хроматографическим анализом определили качественный состав фракций алкалоидов (табл. 1).

Таблица 1.

Хроматографические данные о составе полученных алкалоидов

β-Люмиколхицин, колхицин. 48,5 г фракции алкалоидов нейтрального характера, полученных из растений, заготовленных в 2020 году в Гиссарском районе в период цветения и после цветения, хроматографировали на 1,0 кг окиси алюминия. Из элюатов эфир – хлороформ (4:1) выделили 0,85 г β-люмиколхицина с температурой плавления 184–185 °С (из этилацетата). Последующие элюаты эфир – хлороформ (1:1) содержали колхицин. Выделено 33,0 г алкалоида с температурой плавления 154–155 °C.

2-Деметил-β-люмиколхицин, 2-деметил-γ-люмиколхииин, 3-деметил-колхицин. Фракцию алкалоидов фенольного характера (6,0 г) хроматографировали на колонке с оксидом алюминия массой 200 г.

Из элюата эфира – хлороформ (1:1) выделили 0,60 г 2-деметил-β-люмиколхицина при температуре 234–235 °С (из ацетона). Хлороформный элюат содержал 1,17 г 2-деметил-γ-люмиколхицина с температурой плавления 291–293 °С (из ацетона).

Элюат из смеси хлороформа и метанола (99:1) дал 1,48 г 3-деметилколхицина с температурой плавления 180–183 °С.

3-Деметилколхицеин. 4,0 г фракции алкалоидов фенольно-кислого характера из растений заготовки 20 марта 2020 года хроматографировали на 315 г силикагеля. При элюировании эфиром выделили 0,16 г неизвестного соединения, окрашивающего водный раствор хлорного железа в коричневый цвет. Следующие элюаты эфир и эфир – хлороформ (99:1) дали 2 г 3-деметилколхицеина. При элюировании смеси эфир – хлороформ 97,3 г получилось 0,37 г колхицеина с температурой плавления 173–175 °С (из этилацетата).

Кессельрингин. Фракция алкалоидов основного характера из растений Гиссарского района состоит в основном из четырех нетрополоновых соединений — с R_f 0,36; 0,57; 0,54; 0,50 и 0,76. Хроматографическим разделением 4,6 г смеси основания на колонке 460 г целлюлозы выделено соединений:

1. Смесь оснований с R_f 0,36 и 0,54.

2. Регеколхин, с R_f 0,36, т.пл. 230–232 °С.

3. 12-деметилрегеколин. с R_f 0,50, т.п. 210–211 °С.

4. 12-деметиллутеин, с R_f 0,76, т.пл. 188–190 °С.

Основания кристаллизовали из ацетона.

При обработке 20,4 г смеси оснований растений из Гиссарского района (2020 г.) ацетоном выделено 10,6 г кристаллов кессельрингина (0,18% от веса воздушно-сухого растения). Ацетоновый маточный раствор содержит смесь оснований с R_f 0,21 (кессельрингин), 0,33 (регеколхин), 0,43 (12-деметилрегеколин), 7 (коллутин) и неидентифицированное соединение.

Коллутин – смесь оснований – в количестве 5,0 г из ацетонового маточного раствора лутеинина хроматографировали на 500 г целлюлозе. Первые фракции содержали смесь алкалоидов коллутина, кессельрингина, регеколхина и регеколина.

Это объясняется тем, что семена безвременника содержат значительно больше алкалоидов, чем другие органы растения. Содержанию колхицина в различных органах безвременника осеннего посвящен целый ряд работ [2]. Установлено, что наибольшее количество этого алкалоида содержится в семенах – 0,60–1,23%, меньшее – в листьях и стеблях – до 0,2%, а также в клубнелуковицах – 0,08–0,2% (рис. 1).

Рисунок 1. Количественное распределение главных алкалоидов в различных частях безвременника осеннего:

1 – колхицин; 2–3 – деметилколхицин; 4 – колхамин

Другие виды колхицинсодержащих растений также содержат больше алкалоидов в семенах (в основном колхицин). Однако распределены они в различных видах неодинаково (табл. 2), в одних накапливаются главным образом в семенах (безвременник осенний), в других – в клубнелуковицах (безвременник великолепный), в третьих – в семенах, листьях и стеблях (безвременник кессельринга.)

Таблица 2.

Содержание алкалоидов в органах растений безвременника, %

В этом отношении среднеазиатские виды безвременника более удобны для заготовки алкалоидного сырья; основное содержание алкалоидов в них находится в надземных частях.

Безвременники различаются также динамикой качественного и количественного содержания алкалоидов в их отдельных органах. Так, в отличие от безвременника осеннего в клубнелуковицах и семенах безвременника кессельринга доминируют колхицин и N-формилдезацетилколхицин, в оболочках клубнелуковиц – колхицин и кессельринг, в листьях и стеблях – кессельринг (рис. 2).

Рисунок 2. Количественное распределение алкалоидов безвременника кессельринга:

1 – колхицин; 2-N – формилдезацетилколхицин; 3-γ – люмиколхицин; 4 – кессельрингин; 5 – прочие алкалоиды

В результате изучения качественного состава суммы алкалоидов установлено, что фракция алкалоидов нейтрального характера во всех исследованных нами видах растений состоит в основном из трополоновых алкалоидов (колхицина и др.) и небольшого количества их фотохимических изомеров (7-люмихолхицина). Фракция алкалоидов фенольного характера из листьев и стеблей безвременника кессельринга включает в основном 3-деметилколхицин, 2-деметил-γ-люмиколхицин, 2-деметил-γ-люмиколхицин, а в клубнелуковицах преобладает 3-деметилколхицеин. Последний доминирует также в листьях и стеблях безвременника кессельринга. Во фракциях фенольных алкалоидов из клубнелуковиц и семян этого растения также содержится в основном 3-деметилколхицеин.

Фракция кислых веществ во всех растениях состоит исключительно из трополоновых соединений (колхицин и колхицеин), а фракции сильных оснований в основном состоят из гомопроапорфиновых и апорфиновых алкалоидов.

Таким образом, исследованное нами растение довольно сильно различается динамикой как количественно, так и качественно составов алкалоидов, что, несомненно, находится в тесной взаимосвязи с биогенезом алкалоидов этого растения.

Список литературы:

1. Аврамова Б., Иванов В. О содержании алкалоидов в дикорастущем Colchicum autumnal L. // Труд НИИ фармации. – 1961. – МЗ. – С. 75–86.
2. Аликулов Р.В. Алкалоиды Colchicum Kesselringii Rgl., и Merendera Robusta Bge. Строение новых гомопроапорфиновых и гомоапорфиновых алкалоидов :  дис. … канд. хим. наук. – 1993.
3. Белишева Е.Р. История открытий и перспективы применения алколоидов в современной медицине // Материалы международного научного форума обучающихся «Молодежь в науке и творчестве». – 2017. – С. 597–600.
4. Динамика содержания алкалоидов у безвременника кессельрингин / М.К. Юсупов [и др.] // Растительные ресурсы. – 1967. – Т. 3, № 1. – С. 61–63.
5. Исследование алкалоидов Colchicum kesselringii / М.К. Юсупов [и др.] // Научн. труды Ташкент. гос. ун-та им. В.И. Ленина. Естеств. науки. – 1962. – Вып. 203. – C. 3–14.
6. Лазурьевский Г.В., Масленникова В.А. Исследование колхицинсодержащих растений Средней Азии // Докл. АН СССР. Новая сер. – 1948. – Т. 63, № 4. – С. 449–450.
7. О составе суммы алкалоидов безвременника кессельрингин в разные фазы вегетации / Садыков [и др.] // Растительные ресурсы. – 1969. – Т. 5, № 3. – С. 441–444.
8. Позднякова В.Т. Количественное содержание колхицина в Colchicum autumnalt L. // Научные труды Львовск. гос. вет. зоотехн. ин-та. – Львов, 1995. – № 27. – С. 61–64.
9. Строение 12-деметилрегеколина / Р.В. Аликулов, Х.Х. Тураев, Д.М. Атамуродова, Б.Х. Алимназаров [и др.] // Universum: химия и биология. – 2019. – № 6 (60).
10. Строение йолантамина / А.М. Усманов [и др.]. // ХПС. – 1977. – № 3. – С. 422–423.
11. Строение нового гомопроапорфинового алкалоида регеколхина / Р.В. Аликулов, Б.Х. Алимназаров, Г.Т. Нуралиев, Ю.А. Гелдиев // Universum: химия и биология. – 2019. – № 2 (56).
12. Alkaloids from Leaves and Flowers of Colchicum autumnale L. 1 / V. Malichova [et al.] // Planta medica. – 1979. – Т. 36, № 06. – С. 119–127.
13. Hayashi T., Yoshida K., Sano K. Formation of alkaloids in suspension-cultured Colchicum autumnale // Phytochemistry. – 1988. – Т. 27, №. 5. – С. 1371–1374.
14. Šantavý F. Alkaloidy ocúnovitých rostlin a jejich deriváty. – SZdN, 1958.
15. Turdikulov K., Yusupov M.K., Sadykov A.S. The structure of the alkaloid K-13 from Colchicum kesselringii // Chemistry of Natural Compounds. – 1972. – Т. 8, № 4. – С. 494–496.
16. Yusupov M.K., Sadykov A.S. The structure of kesselringine // Chemistry of Natural Compounds. – 1976. – Т. 12, № 3. – С. 305–308.