Методы анализа биологичеcки  активных веществ и их свойства.

1. Физические, химические и биологические свойства биологически активных веществ.

2. Качественный химический анализ биологически активных веществ.

3. Методы количественного определения биологически активных веществ.

В Государственный Реестр лекарственных средств (2001 г.) включено около 300 наименований лекарственного растительного сырья и около 600 препаратов растительного происхождения. Поэтому оценка качества лекарст­венного растительного сырья, т.е. установление возможности применения его как лекарственного средства (лекарства), является одной из задач специалиста-провизора. Определяют подлинность и доброкачественность лекарственного растительного сырья, т.е. соответствие тем требованиям, которые предъявляет к сырью нормативный документ.

Одним из важных показателей качества лекарственного растительного сырья является содержание основных биологически активных веществ (БАВ). Их определение проводится с помощью химических и физико-химических ме­тодов анализа, основанных на физических, химических и биологических свой­ствах БАВ.

Физические, химические и биологические свойства БАВ.

Физические свойства.

По агрегатному состоянию эфирные масла, жирные масла и безкисло- родные алкалоиды представляют собой жидкости.

Рекомендуемые материалы

Эфирные масла - летучие жидкости, представляющие собой смеси орга­нических веществ различной природы, вырабатываемые растениями и обу­словливающие их запах.

Жирные масла - сложные нелетучие органические вещества раститель­ного и животного происхождения, представляющие собой смеси различных глицеридов.

По цвету эфирные и жирные масла - чаще всего бесцветные или желто­ватые. Эфирные масла могут быть и окрашенными: например, красное - масло тимьяна, синее - от присутствия азуленов масло цветков ромашки и травы ты­сячелистника. Жирные масла при нагревании оставляют жирное пятно на бумаге, эфирные - испаряются без остатка.

    Запах масел, особенно эфирных, ароматный, характерный, плотность ко­леблется от 0,8 до 1,19, но большей частью меньше единицы.

Безкислородные алкалоиды (анабазин, кониин, пахикарпин, никотин) бесцветные или окрашенные маслянистые жидкости с неприятным запахом. Все указанные жидкости не растворимы в воде, но хорошо растворяют в спиртах, жирах, неполярных органических растворителях (хлороформ, ди-этиловый и петролейный эфиры), обладают оптической активностью, масла способны к рефракции.

При охлаждении, а иногда при комнатной температуре эфирные масла застывают в кристаллическую массу - стеароптен, оставшаяся жидкая часть на зывается элеоптеном. Эфирные масла и безкислородные алкалоиды способны перегоняться с водяным паром.

К твердым кристаллическим или аморфным веществам относятся: горечи, полисахариды, сердечные гликозиды, сапонины, простые фенольные соединения, кумарины, хромоны, лигнаны, флавоноиды, антраценпроизводные, дубильные веще­ства, кислородсодержащие алкалоиды, водорастворимые витамины.

Цвет.

 Бесцветные или слегка желтоватые - горечи (монотерпеноидные иридоиды), полисахариды, сердечные гликозиды, сапонины, простые фенольные соединения, кумарины, хромоны, лигнаны, флавоноиды группы флавана, аскорбиновая кислота, большинство кислородсодержащих алкалоидов. Флавоноиды, производные флавонов, витамин К - желтые; халконы, ауроны и каротиноиды - оранжевые; антоцианы - красного или синего цвета в зависимости от реакции среды (кислая или щелочная); антраценпроизводные - желтого, оранжевого или красного цвета; дубильные вещества - желтые или желто-бурые.

Вкус.

Большинство БАВ без запаха, горького вкуса: горечи, сердечные гликозиды, кумарины, хромоны, некоторые флавоноиды, антраценпроизвод­ные, алкалоиды. Гомогликозиды без запаха и вкуса. Дубильные вещества вя­жущего вкуса, аскорбиновая кислота - кислого.

Растворимость.

 БАВ в растениях встречаются в виде гликозидов и агликонов: иридоиды, полисахариды, сердечные гликозиды, сапонины, простые фенольные соединения, кумарины, хромоны, лигнаны, флавоноиды, антраценпроизводные, дубильные вещества.

Гликозиды растворимы в воде и водных растворах низших спиртов (метиловом и этиловом) и плохо растворимы в органических растворителях (бензоле, эфире хлороформе).

Полисахариды не растворяются в спирте и неполярных органических растворителях. Растворимость полисахаридов в воде варьирует: некоторые линейные гомополисахариды не растворяются в воде, сложные и разветвленные полисахариды либо растворяются в воде, либо образую гели.

Гидрофильные сердечные гликозиды хорошо растворяются в воде, плохо - в липидах, липофильные - легко растворяются в липидах, плохо - в воде.

Агликоны нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в неполярных органических растворителях (эфире, хлороформе), спиртах, ацетоне.

Катехины и лейкоантоцианидины растворимы в воде, спиртах и ацетоне, плохо растворяются в других органических растворителях.

Дубильные вещества хорошо растворяются в воде с образованием колло­идных растворов, растворимы также в этиловом и метиловом спирте, ацетоне, этилацетате, бутаноле, пиридине, не растворимы в хлороформе, бензоле, диэтиловом эфире и других неполярных растворителях.

Алкалоиды в растениях встречаются в виде солей и виде оснований.

Ал­калоиды-соли хорошо растворимы в воде и этиловом спирте (особенно в раз­бавленном), плохо или совсем не растворимы в органических растворителях (хлороформ, этиловый эфир, дихлорэтан и др.).

Исключения: хинина сульфат плохо растворяется в воде; скополамина гидробромид растворяется в хлоро­форме.

Алкалоиды-основания обычно плохо растворяются в воде, но легко рас­творяются в органических растворителях.

Исключения: цитизин, кофеин, коде­ин хорошо растворяются и в воде и в органических растворителях.

Все гликозиды и алкалоиды оптически активны.

Возгоняются при высокой температуре: кумарины, антраценпроизводные, отдельные алкалоиды (кофеин, никотин).

Флюоресцируют в УФ-свете:

- сердечные гликозиды - оттенками желтого, зеленого и голубого цветов;

- простые фенолы, кумарины - голубым, синим, фиолетовым, зеленым и жел­тым цветом;

- большинство хромонов и лигнанов - желтым или желто-зеленым цветом;

- флавоны, флавонол-3-гликозиды, флаваноны, халконы — коричневым цве­том;

- флавонолы и их 7-гликозиды - желтым или желто-зеленым цветом;

- ксантоны - оранжевым цветом;

- катехины - бесцветным и голубым цветом;

- антраценпроизводные - розовым, красным, оранжевым, желтым цветом;

- некоторые алкалоиды: цитизин - фиолетовым, берберин - желто-зеленым цветом;

- витамин К - красным, но под действием УФ-лучей быстро разрушается, флуоресценция переходит в зеленую.

Специфическим свойством сапонинов является их способность снижать поверхностное натяжение жидкостей (воды) и давать при встряхивании стой­кую обильную пену. Такая поверхностная активность связана с наличием в мо­лекулах сапонинов одновременно как гидрофильного, так и липофильного ос­татков.

Химические свойства        

Химические свойства гликозидов многообразны и обусловлены наличи­ем гликозидной связи и строением сахаров и агликона. Под действием ферментов при наличии воды гликозиды гидролизуются. Возможен гидролиз ферментативный, кислотный и щелочной. Оптимальной для ферментативного гидролиза является температура 30-50 °С, при температуре свыше 50°С ферменты денатурируют.

Химические свойства сердечных гликозидов обусловлены наличием стероидного ядра, лактонного кольца, углеводной цепи и присутствием гликозид­ной связи. Самыми нестойкими в молекулах сердечных гликозидов являются лактонное  кольцо и гликозидная связь.                        

В случае, когда на конце углеводной цепи находятся глюкоза или рамноза, сердечные гликозиды легко обрывают конечную молекулу моносахарида и образуют вторичные гликозиды.          

Реакции на стероидную структуру основаны на способности стероидного ядра сердечных гликозидов и стероидных сапонинов под­вергаться дегидратации под действием кислотных реагентов (уксусный ангид­рид, конц. серная кислота, трихлоруксусная кислота) с образованием ок­рашенных комплексных соединений (реакция Либермана-Бурхарда).

 Реакции на ненасыщенное лактонное кольцо сердечных гликозидов основаны на способности ненасыщенного лактонного кольца легко окисляться  полинитросоединениями (нитропруссид натрия, пикриновая кислота) в щелочной среде с образованием окрашенных в желтый или красный цвет продуктов реакции.

Реакции на углеводную часть молекулы гликозида основаны на способ­ности моносахаридов углеводной цепи образовывать окрашенные комплексы с различными реактивами. Моносахара, входящие в состав гликозида вступают во все цветные реакции, свойственные углеводам (с раствором Феллинга, серебряного зеркала).

Фенольные гликозиды дают:

-  растворимые в воде феноляты с гидроксидом натрия: флавоноиды и кумарины - желтого; антрагаикозиды - вишнево-красного цвета;

- окрашенные комплексные соли с хлоридом окисного железа или железоаммонийными квасцами от зеленой до фиолетовой окраски (простые фенолы,  кумарины, лигнаны, флавоноиды, дубильные вещества);

- с хлоридом алюминия -  желтую окраску с желто-зеленой флюоресценцией (флавоноиды);

- с ацетататом свинца и магния, солями меди, молибдена, циркония (все фенольные соединения);

-  реакцию азосочетания с солями диазония с образованием азокрасителя в

зависимости от структуры от желтого до вишнево-красного цвета.

Флавоноиды способны восстанавливаться (проба Синода),

Рекомендуем посмотреть лекцию "14 Культура первобытного общества".

 простые фенольные соединения – (гидрохинон) окисляться раствором йода.

Дубильные вещества легко окисляются кислородом воздуха, перманганатом калия и другими окислителями. Они способны образовывать прочные межмолекулярные связи с белками и другими полимерами (пектиновые веще­ства, целлюлоза), легко адсорбироваться на кожном порошке, целлюлозе, клетчатке.

Из водных растворов дубильные вещества осаждаются желатином, алкалоидами -  основным ацетатом свинца, бихроматом калия, сердечными гликозидами.

Алкалоиды образуют нерастворимые (или слабо растворимые) осадки с комплексными йодидами металлов, высокомолекулярными неорганическими кислотами, высокомолекулярными органическими веществами кислого харак­тера (общеалкалоидные осадочные реакции).

 Алкалоиды вступают в реакции, зависящие от наличия в их молекулах различных функциональных групп. Например, морфин содержит фенольный гидроксил, поэтому он со щелочами образует феноляты;

 дает реакции с хлоридом окисного железа и другими реактивами