Über 10.000 verschiedene pflanzliche, tierische oder von Mikroorganismen produzierte Substanzen werden dieser Stoffgruppe zugeordnet. Der Begriff wurde 1819 zuerst für „alkaliähnliche“ Pflanzenstoffe wieMorphin,Strychnin undSolanin verwendet. Eine zufriedenstellende und allgemein akzeptierte Definition für den Begriff „Alkaloid“ existiert jedoch bis heute nicht.
Der Begriff Alkaloid war ursprünglich eine allgemeine Bezeichnung für aus Pflanzen isolierte basische Stoffe. Später wurden Alkaloide auch aus anderen Organismen, wie Pilzen (z. B.Mutterkornalkaloide) und Tieren (z. B. das KrötenalkaloidBufotenin) isoliert, sodass die Definition erweitert wurde. Des Weiteren wurde der Alkaloidbegriff teilweise auch auf einige nicht basischeNaturstoffe, wie dasHerbstzeitlosen-AlkaloidColchicin, dasCapsaicin desCayennepfeffers oder diePurin-AlkaloideCoffein,Theophyllin undTheobromin, ausgedehnt.
Alle Alkaloide wirken charakteristisch auf den tierischen und menschlichen Organismus. Die meisten sindgiftig und haben einen bitteren Geschmack. Die Basizität ist ein häufiges, aber nicht essenzielles Merkmal dieser Substanzgruppe. BasischeAntibiotika, wie beispielsweiseStreptomycin, die aufMikroorganismen wirken, werden in der Regel nicht als Alkaloide bezeichnet. Darüber hinaus sind alle Alkaloide Produkte des Sekundärstoffwechsels. Sie werden für den Grundstoffwechsel der sie bildenden Organismen nicht benötigt, sondern dienen häufig als Schutz vor Fressfeinden. BasischeAminosäuren oderPeptide, die Primärstoffwechselprodukte sind, werden daher nicht den Alkaloiden zugeordnet.[1]
„Ueberhaupt scheint es mir auch angemessen, die bis jetzt bekannten alkalischen Pflanzenstoffe nicht mit dem Namen Alkalien, sondern Alkaloide zu belegen, da sie doch in manchen Eigenschaften von den Alkalien sehr abweichen[.]“
Alkaloide können nach verschiedenen Kriterien unterteilt werden. Üblich sind Kategorisierungen nach chemischer Struktur, Herkunft,Biogenese und pharmakologischer Wirkung.
Die in der Literatur am häufigsten verwendete Einteilung der Alkaloide ist die Kategorisierung entsprechend ihrer chemischen Struktur. Namensgebend ist der Teil des Moleküls, der das Stickstoffatom enthält.
Roggenähre mitMutterkornSchlafmohn (Papaver somniferum) aus dessen Milch Opiate gewonnen werden
Alkaloide können auch nach charakteristischen Organismen, die sie produzieren, oder nachDrogen, in denen sie enthalten sind, benannt und eingeteilt werden.
Eine weitere Einteilung der Alkaloide kann anhand von Gemeinsamkeiten und Unterschieden derBiosynthese erfolgen. Dabei werden Alkaloide entsprechend denAminosäuren geordnet, die als Stickstoffquelle in der Biosynthese genutzt werden.
Demgegenüber weist der SammelbegriffTerpenalkaloide, zu denen beispielsweise das DiterpenalkaloidAconitin und dieSteroidalkaloide zählen, auf die biogenetische Herkunft des Kohlenstoffgrundgerüstes aus demTerpenstoffwechsel hin.
Die im biologischen Material hauptsächlich in Form ihrerEssig-,Oxal-,Milch-,Wein-,Aconit- oderChinasäure-Salze, seltener in Reinform oder alsEster vorliegenden Alkaloide werden auf klassische Weise durchExtraktion gewonnen. Das Verfahren der Extraktion hängt von den physikochemischen Eigenschaften der zu isolierenden Alkaloide ab. Für die meisten Alkaloide hat sich die Verwendung des polaren LösungsmittelsMethanol unter Zusatz von Essigsäure bewährt. NachEindampfen und Aufnahme in einem wässrigen sauren Medium (z. B. verdünnteSalzsäure) können Fremdbestandteile, wieFette und anderelipophile Stoffe, durch Extraktion mit dem lipophilen LösungsmittelEther entfernt werden. Für die Extraktion der Alkaloide aus der wässrigen Phase hat sichChloroform nach Alkalisierung mitNatronlauge oder einer anderen geeigneten Base bewährt. Aus der Chloroformphase geht nach Trocknen und Eindampfen in der Regel ein Alkaloidgemisch hervor, das bevorzugt durchChromatographie aufgetrennt werden kann. Zur Isolierung lipidunlöslicher Alkaloide mit einer quartären Ammoniumstruktur kann eine Fällung mitPikrin- oderReineckesäure dienen.[6]
Zudem ist für zahlreiche Alkaloide eine Partialsynthese oder chemischeTotalsynthese möglich. Diese wendet man insbesondere an, wenn sie preisgünstiger als die Extraktion sind. Ein Beispiel für üblicherweise synthetisch hergestellte Alkaloide istTheophyllin.
Als klassischesNachweisreagenz für Alkaloide wirdDragendorff-Reagenz verwendet. In Gegenwart von Alkaloiden bildet es einIonenpaar mit der Zusammensetzung [BiI4]−[NHR3]+, das, je nach Alkaloid, als gelboranges bis braunesPräzipitat zu erkennen ist. Alternativ dazu werden auchMayers Reagenz (Tetraiodomercurat),Silicowolframsäure,Wagners Reagenz (Iod-Kaliumiodid),Sonnenscheins Reagenz (Phosphomolybdänsäure),Iodoplatinat und weitere als Nachweisreagenz verwendet. Die Selektivität dieser Nachweisreagenzien variiert stark und ist innerhalb der Gruppe der Alkaloide begrenzt. Um die Selektivität zu erhöhen, kombiniert man sie in der Regel mit chromatographischen Verfahren wie derDünnschichtchromatographie.
Jürgen Müller:Die Konstitutionserforschung der Alkaloide: Die Pyridin-Piperidin-Gruppe. Deutscher Apotheker Verlag, 1998,ISBN 3-7692-0899-4.
Eberhard Breitmaier:Alkaloide. Betäubungsmittel, Halluzinogene und andere Wirkstoffe, Leitstrukturen aus der Natur. 3. Auflage. Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden 2008,ISBN 978-3-8348-0531-7.
Waltraud Stammel, Helmut Thomas:Endogene Alkaloide in Säugetieren. Ein Beitrag zur Pharmakologie von körpereigenen Neurotoxinen. In:Naturwissenschaftliche Rundschau. Band 60, Nr. 3, 2007, S. 117–124.
Manfred Hesse:Alkaloide. Fluch oder Segen der Natur? Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich 2000,ISBN 3-906390-19-5.
↑abGerhard Habermehl, Peter Hammann, Hans Christoph Krebs:Naturstoffchemie: Eine Einführung. 2. Auflage. Springer, Berlin 2002,ISBN 3-540-43952-8.
↑C. Friedrich, C. von Domarus:Carl Friedrich Wilhelm Meissner (1792–1853) – Apotheker und Alkaloidforscher. In:Pharmazie.Band53,Nr.1, Januar 1998,S.67–73,PMID 9476262.
↑August Wilhelm von Hofmann:Zur Kenntniss der Coniin-Gruppe. In:Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft.Band18, 1885,S.5,doi:10.1002/cber.18850180103.
↑Dr. W. Meißner:Ueber ein neues Pflanzenalkali (Alkaloid). In:Journal für Chemie und Physik. herausgegeben von J. S. C. Schweigger.BandXXV, Heft 4. Schrag’sche Buchhandlung, Nürnberg 1819,S.379–381, hier S. 381 (Digitalisat –Internet Archive).
↑Manfred Hesse:Alkaloide. Helvetica Chimica Acta, 2000,ISBN 3-906390-19-5, Strukturaufklärung von Alkaloiden,S.115–168.
