2) кислот
3) солей
4) оснований (+)
Алкалоиды представляют собой азотсодержащие органические соединения с основными свойствами. В тканях лекарственного растительного сырья они чаще находятся в виде солей с органическими кислотами: протонированный атом азота образует катион, связанный с анионом кислоты. При добавлении щёлочи повышается pH среды, происходит депротонирование алкалоида и его переход из ионной формы в свободное основание: R3NH+A− → R3N + H2O + A−.
Свободные основания обычно менее полярны и хуже растворяются в воде, поэтому могут извлекаться органическими растворителями, например хлороформом, эфиром или дихлорметаном. После подкисления органического извлечения алкалоиды вновь превращаются в водорастворимые соли; такой обратимый переход лежит в основе кислотно-основной экстракции и очистки алкалоидов. Следовательно, обработка сырья щёлочами обеспечивает выделение большинства алкалоидов именно в форме оснований, а не кислот или солей.
Результат зависит от химического строения конкретного соединения. Алкалоиды с четвертичным атомом азота постоянно сохраняют положительный заряд и не переходят в обычную форму свободного основания под действием щёлочи; аналогичные ограничения возможны для высокополярных соединений и алкалоидов-N-оксидов. Поэтому при технологическом анализе учитывают не только pH, но и растворимость, степень ионизации и устойчивость вещества.
| Форма алкалоида | Условия образования | Растворимость и распределение | Значение для выделения |
|---|---|---|---|
| Соль с органической кислотой | Кислая среда, протонированный атом азота | Хорошо растворяется в воде, плохо переходит в неполярную органическую фазу | Исходная форма алкалоида в растительном сырье |
| Свободное основание | Щелочная среда, удаление протона с атома азота | Сниженная полярность, преимущественное растворение в органических растворителях | Основная форма, в которой алкалоиды выделяют при щелочной обработке |
| Соль после подкисления | Обработка раствора кислотой | Повышенная водорастворимость, удерживается в водной фазе | Используется для обратного перевода алкалоида в ионную форму и очистки |
| Неионизированное основание | pH выше значения pKa сопряжённой кислоты | Лучше извлекается органической фазой | Благоприятствует количественной экстракции |
| Ионизированная форма | pH ниже значения pKa | Преимущественно находится в водной фазе | Снижает переход алкалоида в органический растворитель |
| Алкалоид с четвертичным атомом азота | Постоянный положительный заряд независимо от pH | Сохраняет высокую полярность и водорастворимость | Не выделяется обычной щелочно-органической экстракцией как свободное основание |
Таким образом, щелочная обработка является способом перевода солей алкалоидов в неионизированные свободные основания. Эффективность процесса контролируют подбором pH, растворителя и времени контакта с сырьём. Избыточная щёлочь или нагревание могут вызвать разрушение нестойких компонентов, поэтому условия экстракции стандартизуют. При последующем анализе идентификацию алкалоидов проводят с учётом их химических реакций, хроматографических характеристик и спектральных данных.