1

Analitika alkaloida

• bazne supst. biljnog porekla. • Baznost potiče najčešće od N koji je deo

heterociklusa

• Hemijski vrlo heterogene strukture

• Podela: prema poreklu

prema osnovnom heterociklusu

u obliku soli, estara ili amida. Soli: sa mlečnom, jabučnom, sirćetnom, sumpornom i fosfornom).

Osobine alkaloida

Alk. Sa “O” u strukt. su kristalne str., bez “O” su tečni, neprijatnog mirisa (nikotin).

kao baze slabo ili nerastvorni u vodi rastvorljivi u H+, OH- i org. rast.Soli - rastvorne u vodi i alkoholu

•U terapiji su soli SO42- Cl-, HCl

Ekstrakcija alkaloida• Ekstrakacija rastvaračima: tečno-tečna ekstrakcija alkaloida

farm. prep. ili biljni materijal (alkaloid so)

(NH4OH i NaHCO3 )

alkaloid baza

(hloroform, etar)

Organski sloj vodeni sloj(alkaloid baza)

uparavanje + vod. rast. vinske kiseline

Organski sloj vodeni sloj baza alkaloid baza + org.rast. (extr.)

(alkaloid so)

2

Hemijske reakcije alkaloida

• Nespecifične – R-je f. grupa

• Poluspecifične – R-je na osnovnu struk.

• ???Specifične – R-je karakteristične

za datu grupu jed.

Većina reakcije su : kolor-taložnemikroreakcije, veoma osetljive

• Neke služe u TLC - za detekciju mrlja ili za spektrofotometrijsku analizu

Opšte reakcije identifikacije - nespecifične

• Dragendorf-ov rg. - BiONO3 + KJ + g.CH3 COOH (kalijum jod bizmutat)

• Mayer – ov reagens - HgCl2 + 4KJ

• Vagner-ov reagens - J2 + KJ u HCl

• Hagers-ov reagens - r. pikrinske k. u NaOH

Izvode se ex tempore!

Dragendorfov reagens – 1º, 2º, 3º amini, ali i neka jedinjenja sa heterocikličnim N, (urotropin)

BiONO3 + KJ + g.CH3 COOH kalijum jod bizmutata, R(žut-narandž. rastvor)

narandžastrast. alk. + D.reag. crven

braon

(alk.- BiJ3)

precipitati tri jod bizmutata)

3

Mayer – ov reagens

• prisustvo N

• HgCl2 + 4KJ K2[HgJ4] + 2KCl

• R. alk. + M. reag. Beli, žuti ili braon talog tetrajodmerkurata

Ako se reakcija izvodi bez KJ ne daju je kvaternerna amonijumova

jedinjenja jer nisu dovoljno bazna da vezuju ClU reakciji nastaje crveni HgO.

(Atropin, hiosciamin,homatropin)

Vagner-ov reagens

• alk. + J2 + KJ u HCl narandžastocrventalog

• Reakciju daju svi alkaloidi!

Hagers-ov reagens

• Ar prsten. i kondenz. heterociklični prsten

• rastvor pikrinske kiseline

OH

NO2

NO2

O2N+ alk. + HCl

OH

NO2

O2NN

O

O alk.

žut talogpseudonitro kis.

U OH-

4

Poluspecifične r-je alkaloida

• 1. c. H2SO4 kao oksidaciono i dehidratacionosredstvo na 1º i 2º alkohol - brze kolor r-je.

• 2. Marquis-ov reagens (HCHO + H2SO4),

a) na fenolnu, enolnu i alkoholnu gr. - r-je kondenzacije. H2SO4 je dehidratacionosredstvo.

• b) na aromatični amin r-ja Shiff-ovih baza.

Liberman-ov test

• NaNO2 + c. H2SO4 , (100ºC)

• r-ja nitrovanja alkaloida koji sadrže benzenov prsten monosupstituisano,p – dirigujućom grupom

Mandelin-ov test

• NH4VO3 + c. H2SO4

• daju je alkaloidi sa N u heterociklusukoji nisu supstituisani nekom grupom koja sadrži O i N.

5

• Izvođenje reakcija: na pločici sa udubljenjem u koje se dodaje samo jedna kap reagensa.

• (+) poluspecifična r. specifična r.

Analitika tropanskihalkaloida

• 8-Metil-8-azabiciklo[3.2.1]okt-3-il -3-hidroksi-2-fenilpropionate.

• (±) 1R, 5S

• t.t. 114 -116 °C

• pKa 9.65-9.85

C HC

O CH2OH

N

H

HH

O

H3C

Atropin 1.Estar je Stabilan pri pH 3-4!

Atropin-je estar

nestabilan u H+!

N

H

HH

OH

H3C

α-Tropanol

C HC

O C H2O H

HO

Tropa kisel ina

6

Pri pH 3-4 dehidratacija alkohola!

Atropamin ili Apoatropin

+ H+

H2O

N

H

OC C

CH2O

H3C

245nm (necistoca)

Identifikacijaatropina /Ph.Eur.

• Vitali-Morin reakcija (oficinalna)!• IR spektri• T.t. Pikrata (174-179 ºC)• TLC metode

Ostale identifikacije

• R-ja termičkog cepanja estra i oksidacije sa KMnO4

• Opšte reakcije identifikacije alkaloida

• Vitali – Morin reakcija

NO2HCC

H2C

O

O

R

ONO2

cHNO3

t>100οCH

CH2OH

C

O

O

R

Uparavanje

7

• Deesterifikacija, dehidratacija i hidroliza

- HNO3

+ HNO3

NO2

C

CH2

C

O

O

R

+ H2O

- H2O

Estar Nitroatropa kiseline

NO2HC

CH2OH

C

O

O

R

- OH -, +H2O

OH -+ , - H2O

metanolni KOH

N

CC

O

O

CH2OH

O

O

R

Azaoksonol obojen ljubicasto

• r-ja je osetljivija

sa KOH u acetonu,

ali manje specifična!

N

H

CH3

R =

Homatropin u prisustvu anhidridasirćetne kiseline daje Vitali-Morin

reakciju.Homatropin: estar

Tropanola i bademove kiseline!

8

Termičko cepanje estra i oksidacija

1.N

H3C

H

O H

α Tropanol

+

H2SO4

C CH2HOO C

Atropa kiselina

C

O

H

Benzaldehid

KM

nO4

karakteristican miris

CH

CH2O H

HO

Tropa kiselina

C

O

UV spektar atropinamaks. na 251,257,263nm

IR spektar atropina

9

Test čistoće atropina

• L- hiosciamin (optička rotacija)

• Apoatropin ( UV, 245 nm)

• Beladonin – dimer, slabije rastvorljiv u vodi od atropina u obliku soli

• TLC metoda za strane alkaloide i degradacione proizvode. Detekcija mrlja

Dragendorfovim reagensom

Određivanje atropina: titracija.n.s.

+ CH3COOH

NH3C

KK

K

H + CH3COO-

KB

B

NH3C

HClO4 + CH3COOH ClO4

- +CH3COOH+2

• z.t.t. – potenciometrijski

Ph.Eur.off. Sulfat

• Dejstvo: midrijatik i spazmolitik

CH3COO- + CH3COOH+2 2CH3COOH

10

Kokain

• (-) metil estar 3-benzoiloksi-8-metil-8-azabiciklo[3,2,1]oktan-2-karbonske kis.

• (-) 1R,2R,3S• pKa HCl = 8.7

COO CH3

NH3C O C

O

Bisestar ekgonina, metanola i benz. kiseline

NH3C

COOH

OH

Ekgonin

COOH

Benzoeva kiselina

+ CH3OH

Idetifikacija

COOCH3

NH3C O C

O

+

COOCH3

Metil benzoat

hladjenje

COOH

Benzoeva kiselina

+ CH3OH

(talog)

t, H2SO4NH3C

COOH

OH

Ekgonin

1) hidrolitičko cepanje estra!

11

2) R-ja sa KMnO4 samo u otsustvutruksilina i ostalih kontaminata - test čistoće

COOCH3

NH3C O C

O+ KMnO4

COOCH3

NH3C O C

O

+ KMnO4

kokain permanganat-tamnobraon boje

Kiseli rastvor

Primese precipitiraju ili redukuju KMnO4!

• 3) Vodeni rastvor kokaina sa K2Cr2O7

daje žuti precipitat koji se mućkanjem rastvara a ponovo taloži sa HCl - samo čist kokain.

Primese precipitiraju ili redukuju K2Cr2O7 -Test čistoće.

• 4) UV aps. max. 233 nm i 273nm (estar benzoevekiseline). Ph. Eur.

• 5) IR spektri (Ph.Eur.)

• 6) T.t. Precipitata sa amonijakom koji se mućkanjem prevodi u kristalnu formu je 96-99 ºC (oslobođena baza) (Ph.Eur.)

• 7) R/ja na hloride• 8) r-ja sa opštim reagensima na alkaloide

• Određivanje kokaina:• Titracija u n. s. kao slaba baza sa HClO4

• Kokain hlorid – sa o.1M NaOH u alkoholno – vodenom rastvoru potenciometrijskom titraciom

12

Ispitivanje Srodnih supstanci

• RP HPLC metoda, C18 “end capped”,

Za ispitivanje cinamoilkokaina, alfa i beta truksilina

Ispituju se kao pojedinačne (0.1%), ukupne (0.5%) i limit za bilo koju drugu nečistoću je 0.05%

Analitika hina alkaloida

N

C H

H

H2C=H

N

C OHH

H3CO

Hinin

hinukl

hinolin

HININ

6' - metoksi - α − ( 3 - vinil - 8 - hinuklidinil)- 4' - hinolin - metanol

D-hinin 3R,4S,8R,9S (antimalarik)

•L-hinidin 3R,4S,8S,9R (antiaritmik)

Osobine:

• Fin,kristalan prašak,gorkog ukusa, rastvorljiv u etanolu i hloroformu, nerastvorljiv u vodi, dvovalentna baza, fotosenzitivan

• pKa1 = 4.2 (prot. hinolinskog N)

• pKa2 = 8.0 (prot. hinuklidinskog N)

13

“Bazne” i “neutralne” soli

• Sa kiselinama gradi dve vrste soli

• “Bazne” – reaguju neutralno (Cl-, SO42-),

Ph. Eur.

• “neutralne” – reaguju kiselo (2HCl), B.P.

Identifikacija

• Thalleioquin i Erythroquin reakcija (6'-metoksi hina alkaloidi)

• Plava fluorescencija vodenih rastvora soli kada se tretiraju kiselinama koje sadrže kiseonik (H2SO4, CH3COOH)

Thalleioquin reakcija

1 .

B r 2

2 N H 4O H

- H 2O

T a l le io q u inz e le n e b o je

H N

NH

C H = C H2

N

C O HH

H 3C O

N

C H

B r

N

C

O

O O

C H 2

B r

N H

O H O H

C H2

N

C H

N

C O

14

N

R

H3CO

N

RBr

H3CO

Br2 OH-N

R

H3CO

HO

N

R

H3CO

O

N

R

H

O

H3CO

OX Br2

Mehanizam Thalleioquin r-je

U reakciji prvo nastaje crveni dimer

Merocijanincrven

N

RO

H3CO

N

R O

H

OCH3

N

Br

BrO

R=

Erythroquin rakcija

• Izvodi se sa bromnom vodom i K-heksacijanoferatom(II) i (III) izaalkališe sa NaOH

• Reakcija je 10x osetljivija od Thalleioquin reakcije ali boja nije dugo stabilna, tj. nastalo jedinjenje

15

Određivanje hinina:

• Titracija.n.s. sa HClO4, z.t.t. potenciometrijski (baza i sulfat)

• U alkoholu i o.o1M HCl titrira se 0.1MNaOH. Z.t.t. potenciometrijski

RNRN++HH33 +OH+OH-- RNHRNH22 + H+ H22OO(protonovana baza se pona(protonovana baza se ponašša kao slaba kiselina kada se a kao slaba kiselina kada se titrira sa NaOH).titrira sa NaOH).

Mehanizam titracije

tο

Cl-2 R N

CH2

H

+ 2Hg CH3COO

+

K.B.

2 R N'H

K.K.

HgCl2 + 2CH3COO-CH2

2HClO4 + 2CH3COOH 2ClO4-

+ 2CH3COOH2+

K B KB KK

2CH3COOH2+

+ 2CH3COO- 4CH3COOH

N

C OHH

H

H3CO

R' = '

N

C OHH

H3CO

16

Hinidin• Od hinina se razlikuje optičkom

rotacijom i r-om sa AgNO3

(identifikacija)

• Oficinalan: sulfat

• Identifikacija: vodeni rastvor sa AgNO3 daje slabo rastvornu dvojnu so - precipitat, nastaje trljanjem staklenim štapićem

o zid epruvete, a rastvara se u HNO3

• Hinin sulfat pod ovim uslovima daje samo zamućenje!

• Određivanje: titracija sa HClO4 uz rastvaranje u hloroformu/anhidridusirćetne kis. titracija hinolinskog N a sulfatni ion se protonuje do hidrogensulfata

• Ako je u obliku hlorida dodaje se Hg(II) acetat

UV spektar hinin sulfata

Solvent Maksimumi aps.

Methanol: 234 nm 333 nm

0.1 M HCl: 346 nm, 250 nm

0.1 M NaOH: 330 nm, 280 nm

17

Ph. Eur VI

Identifikacija• TLC: siligagel G i detekcija sa jod-

platina reagensom• Thalleioquin r-ja• Ispitivanje fluorecencije na 366nm, po dodatku

H2SO4, koja se gasi nakon dodatka HCl• pH test• R-ja sulfata

• Ostali cinhona alkaloidi ispituju se RPHPLC metodom, na C18 stac. fazi