تعرف على علم الكيمياء
تعريف القلويدات Alkaloids
– القلويدات أو أشباه القلويات عبارة عن مركبات تحمل عنصر النيتروجين بشكل أمين وذات تركيب معقد وصفة قاعدية.
– ويمكن الحصول على القلويدات من مصادر نباتية، ولها تأثير على مناطق عديدة في الجهاز العصبي.
– معظم القلويدات تحتوي على حلقة أكثر غير متجانسة وغالباً ما يوجد النيتروجين فيها على هيئة أمين ثلاثي.
– القلويدات لها تأثير فسيولوجي واضح فمنها ما هو سام جداً، ومنها ما يستخدم كعلاج.
– معظم القلويدات مواد صلبة متبلورة ذات طعم شديد المرارة.
– تذوب في المذيبات العضوية إذا كانت على شكل قواعد حرة، أما التي توجد على هيئة أملاح فتذوب في الماء ولا تذوب في المذيبات العضوية غير القطبية.
– القلويدات من أقدم المركبات العضوية التي تم فصلها بصورة نقية وذلك لسببين كما يلي:
- لأهمية القلويدات في مجال الطب
- ولسهولة فصلها من النباتات
– وذلك لكونها مركبات قاعدية حيث يمكن معاملة النبات بحمض معدني مخفف لإذابتها على هيئة أملاح. يرشح المحلول ثم ترسب القلويدات بإضـافـة قاعـدة ومن ثم تستخلص بواسطة مذيبات عضوية.
سنتطرق في دراستنا لعدد قليل من القلويدات مقارنة بما هو معروف بحيث إن هناك أكثر من ثلاثة آلاف مركب معروف ومفصول من النباتات.
المورفين أقدم القلويدات المعروفة
– أقدم القلويدات التي تم فصلها في حالة نقية هو المورفين وذلك في عام 1805هـ والذي يتوافر في عصارة نبات الخشخاش.
– وقد تمكن العالم جيتز (Gates) عام 1952 م التـأكـد من الصيغة التي توقعها روبنسون Robinson) عام 1925 م .
– يستخدم المورفين في الطب كمسكن للألم ومخدر ولكن تكرار تناوله يؤدي إلى الإدمان.
– ومن ضمن أعضاء طائفة المورفين مركب الكودئين (Codeine) وهو عبارة عن أورثو ـ مثيل مورفين. وكذلك مركب الهيروين (Heroin) وهو عبارة عن ثنائي أسيتيل مورفين.
– الجدير بالذكر أن مشتقات المورفين هذه مواد مخدرة ومسببة للإدمان. ويعتبر الهيروين أخطر المخدرات على الإطلاق حيث يدمن عليه الشخص بعد استخدامه خمس مرات متتالية.
تصنيف القلويدات حسب وضع ذرة النيتروجين
يمكن تصنيف القلويدات حسب وضع ذرة النيتروجين في الصيغة البنائية كما يلي:
(1) قلويدات تقليدية
– تحتوي على ذرة نيتروجين على الأقل في حلقة غير متجانسة كما هو الحال في المركبات الحلقية غير المتجانسة.
– وكمثال على ذلك الهارامان والنيكوتين والأتروبين، كما سترد صيغهم البنائية فيها بعد.
(2) قلويدات غير تقليدية
– وهي تفتقر صفة أو أكثر من صفات القلويدات التقليدية وذرة النيتروجين فيها توجد خارج الحلقة كما هو الحال في الأمينات.
– وكمثال على ذلك الإفيدرين والأدرينالين وفينل إيثل أمين، كما سترد صيغهم البنائية فيها بعد.
تصنيف القلويدات تبعاً لتركيبها الكيميائي
كما يمكن تصنيف القلويدات تبعا لتركيبها الكيميائي إلى عدد من الأصناف يعتمد على تركيب الحلقة غير المتجانسة التي تتكون منها تلك القلويدات.
وأهم تلك الأصناف هي كما يلي:
(1) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة الإندول Indole alkaloids
(2) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة فينيل إيثيل أمين Phenyl ethylamine alkaloids
(3) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة بيريدين Pyridine alkaloids
(4) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة بيبريدين Piperidine alkaloids
(5) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة التروبان Tropane alkaloids
(6) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة الكينولين Quinoline alkaloids
(7) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة إيزوكينولين Isoquinoline alkaloids
(8) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة البيورين Purine alkaloids
(9) القلويـدات السترويدية Steroidal alkaloids
وسوف يتم ذكر نبذة مختصرة عن كل نوع من الأنواع التالية كما يلي:
(1) القلويدات التي تحتوي على مجموعة الإندول Indole alkaloids
– هناك ما يقارب ألف وأربعمائة من القلويـدات تحتوي على مجموعة الأندول أو مشتقة من مجموعة الأندول.
– مثل مجموعة أندولين وكذلك أوكسي أندول وكاربازول وبيتا ـ كاربولين، جميعها من مشتقات الإندول.
– ومن أمثلة قلويدات هذه المجموعة هارامان (Haraman) والذي يوجد في فصائل كثيرة من النباتات مثل أراريبا (Arariba).
(2) القلويدات التي تحتوي على مجموعة فينيل إيثيل أمين Phenyl ethylamine alkaloids
– توجد بعض أفراد هذه المجموعة في الطبيعة، ويشار إليها عموماً بأدوية الضغط (Pressure drugs) نظراً لما لها من أثر فسيولوجي مهم وهو رفع ضغط الدم.
– من أفراد هذه المجموعة المركب الأم بيتا فينيل إيثيل أمين والإفيدرين والأدرينالين كما يلي:
– الأدرينالين أول هرمون فصل على هيئة شكل بللوري (١٩٠١م). وله خاصية رفع ضغط الدم ويستخدم لوقف النزيف، ويشبه التأثير الفسيولوجي للإفيدرين التأثير نفسه للأدرينالين.
الإفيدرين Ephedrine
– يوجد الإفيدرين في جنس الإفيدرا (Ephedra).
– ولقد تمت معرفة التركيب البنائي له وفقاً للحقائق التالية:
– للإفيدرين الصيغة الإجمالية C10H15NO ، ويتأكسد إلى حمض بنزويك .
– تشير تجربة الأكسدة هذه إلى أن الإفيدرين يحوي في تركيبه البنائي حلقة عطرية مستبدلة في موضع واحد فقط.
– هذا ويتفاعل الإفيدرين مع حمض النيتروز ويعطي مركب نيتروزو الأمر الذي يشير إلى أن طبيعة ذرة النيتروجين هي ذرة نيتروجين ثانوية .
– ويعطي الإفيدرين مشتق ثنائي بنزويل وعليه فإن منشأ ذرة الأكسجين الموجودة بالصيغة هو مجموعة هيدروكسيلية (مجموعة البنزويل الثانية تدخل على ذرة نيتروجين مجموعة NH- )
– كما وجد أن الإفيدرين عندما يسخن مع حمض الهيدروكلوريك (HCl) ينتج ميثيل أمين وبروبيوفينون.
– ويمكن الاستنباط من هذه التجربة أن صيغة الإفيدرين تتمثل في إحدى الصيغتين التاليتين:
– تحوي الصيغة رقم (۲) ذرة كربون غير متماثلة واحدة، وعليه فعند استبدال مجموعة الهيدروكسيل بالهيدروجين في هذه الصيغة سيكون المركب الناتج غير فعال ضوئياً.
– ولكن عند استبدال مجموعة هيدروكسيل الإفيدرين بالهيدروجين بينت التجربة أن المركب الناتج لايزال يتصف بالفعالية الضوئية الأمر الذي يوافق الصيغة رقم (1) إذ تحوي ذرتي كربون غير متماثلتين.
– ولقد تم إثبات هذه الصيغة (١٩٢٩م) بواسطة التحضير المعملي للإفيدرين.
(3) القلويدات التي تحتوي على مجموعة بيريدين Pyridine alkaloids
من هذه المجموعة النيكوتين (Nicotine) والأنابسين (Anabasine)
حيث يوجد النيكوتين بصورة رئيسة في نيكوتينا تاباكم (Nicotiane tabacum) أما الأنابسين فيوجد فيها بشكل غير رئيس إلا أنه قد يكون أحد القلويدات الرئيسة في نباتات أخرى.
النيكوتين Nicotine
– يحفز النيكوتين الجهاز العصبي المركزي عند تعاطيه بكميات قليلة، ولكن تعاطيه بكميات كبيرة يؤدي إلى شلل عصبي. وهو يعتبر ساما جدا حيث تتراوح الجرعة القاتلة ما بين 40 إلى 60 مليجراماً.
– وهو سائل عديم اللون ويذوب في الماء ودرجة غليانه 246 مo.
– ويمكن تحضير النيكوتين من 3- سيانوبيريدين كما يلي:
ويتم في النبات بناء كل من حلقة البريدين والبيروليدين كل على حدة، يلي ذلك تكوين النيكوتين عن طريق اتحاد تلك الحلقتين كما يلي:
(4) القلويدات التي تحتوي على مجموعة بيبريدين Piperidine alkaloids
– أهمها مركب الـ (-)- كونين، وهو متوافر في نبات اللوف الأبقع ، وهو مادة سامة خطرة حيث إنها تشل نهايات الأعصاب الحركية والحسية.
– ويمكن تحضير الكونين كما يلي:
(5) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة التروبان Tropane alkaloids
– مجموعة التروبان عبارة عن حلقتين من البيبريدين والبيروليدين مشتركتين عن طريق ذرتي الكربون رقم (۱)، (۲) كما بالشكل التالي:
– هناك عدد كبير من القلويـدات التي لها أهمية طبية وتحتوي على مجموعة التروبان.
– من الأمثلة على ذلك، الأتروبين (Atropine) والذي يوجد في أوراق نبات البلاذونا. ويستخدم في جراحة وطب العيون حيث يعمل على توسعة حدقة العين.
– موضح الصيغة البنائية للأتروبين كما يلي:
(6) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة الكينولين Quinoline alkaloids
أهم قلويدات هذه المجمـوعـة الكينين حيث يوجـد في نبات السنكونا وهو يستخدم كعلاج وحيد مضاد للملاريا حتى عام ١٩٢٦م حيث صنع دواء آخر لعلاج الملاريا هو بلازموكين الذي يفوق في تأثيره الكينين.
(7) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة إيزوكينولين Isoquinoline alkaloids
– أهمها مركب بابافيرين (Papaverine) المتوافر في نبات الخشخاش ويستخدم كمضاد للتقلص العضلي اللاإرادي (التشنج). كما بالشكل التالي:
– کما أن مركب المورفين والذي تحدثنا عنه في بداية هذا الموضوع يصنف تحت القلويدات التي تحتوي على مجموعة أيزوكينولين.
(8) القلويـدات التي تحتوي على مجموعة البيورين Purine alkaloids
– مجموعة البيورين مكونة من حلقة ببريميدين (Pyrinidine) وحلقة إيميدازول(Imidazol)
– وأهم قلويدات هذه المجموعة هو الكافين الموجود في كل من والشاي كما بالشكل التالي:
(9) القلويـدات السترويدية Steroidal alkaloids
– تنتشر بوفرة في العائلة الباذنجانية وعلى الأخص في جنس سولانم (Solanum).
– وتعتبر الأنواع المختلفة من جنس سولانم المصدر الأساسي لمثل هذه القلويدات والتي تستخدم بصورة رئيسة كمواد بادئة لتحضير الكثير من المركبات السترويدية ذات الأهمية البيولوجية .
– وأكثر ما يستخدم لهذا الغرض هو القلويد سولاسودين والذي يتوافر في جميع أنواع السولانم على وجه التقريب وقد يكون في الصورة الحرة أو على هيئة جليكوسيدية.
– بالإضافة إلى المجموعات السابقة، توجد مجموعات أخرى أقل أهمية منها:
- ما هو منسوب إلى الحلقات غير المتجانسة مثل القلويدات التي تحتوي على مجموعة بيروليدين ، هيستامين، إيميدازول Imidazole) ومجموعة إزيدين (Izidine) وغيرها.
- ومنها ما هو منسوب إلى طوائف أخرى من المنتجات الطبيعية مثل القلويدات التربينية وكذلك القلويدات الببتيدية وغيرها.
عملية استخـلاص القلويدات
مراحل عملية استخلاص القلويـدات تتم كما يلي:
(1) يتم استخلاص القلويدات بأن تحول أجزاء النبات إلى مسحوق ناعم (دقيق).
(2) ومن ثم يستخلص هذا المسحوق بمذيب عضـوي غالباً ما يكون الإيثانول أو الكلوروفورم.
(3) يقطر المذيب ويعـامـل المتبقى بحمض معـدني مخفف، إذ تتحـول القلويدات إلى أملاح ذائبة،
(4) ويعـامـل هذا المحلول المائي بمذيب عضوي مثل الكلورفورم للتخلص من المواد الطبيعية الأخرى الموجودة بالنبات.
(5) أما المحلول المائي فيعـامـل بقاعدة لتخليص القلويدات في الحالة الحرة التي يتم استخلاصها عندئذ بالمذيبات العضوية (مثل الكلورفورم أو الإيش).
وهنا يمكن فصل بعضها عن بعض بطريقة أو أكثر كأن يتم فصل القلويدات الفينولية عن القلويدات غير الفينولية أو القلويدات القوية في قاعديتها عن تلك الضعيفة في القاعدية، وأحسن الطرق الفعالة لفصلها هي طرق الفصل اللوني (الكروماتوجرافي).
المراجع:
- كتاب المركبات الحلقية غير المتجانسة والحيوية للدكتور حمد بن عبدالله اللحيدان والدكتور محمد بن إبراهيم الحسن والدكتور سالم سليم الذياب – الطبعة الثانية – جامعة الملك سعود – المملكة العربية السعودية
- كتاب الكيمياء العضوية الأروماتية للدكتور محمد بن أبراهيم الحسن – الطبعة الأولى 1992م
