Кіріспе

Кониин – уытты химиялық қосылыс, алкалоид, оның болуы маңызды экономикалық, медициналық және тарихи-мәдени қызығушылық тудырған, уытты макалоидтан (Conium maculatum) бөліп алынады; кониин сары құмыра гүлі (Sarracenia flava) және ақымақ петрушка (Aethusa cynapium) өсімдіктерінде де кездеседі. Оны жұтқанда және ұзақ уақыт бойы әсер еткенде адамдар мен малдың барлық түрлері үшін зиянды; оның улану механизмі орталық нерв жүйесінің жұмысын бұзуға және тыныс алу парализінен өлімге алып келеді. Кониин биосинтезінің соңғы сатысы – 5 оксооктиламиннің ферментсіз циклдануы γ-коницеинге, шиф базасына айналуы, ол конииннен тек сақинадағы көміртек-азот екі байланысымен ғана ерекшеленеді. Бұл жол табиғи кониинге әкеледі, ол – екі энантиомердің, (S) (+) кониин және (R) (-) кониин стереоизомерлерінен тұратын қоспа, рацемат, және сақинадан тармақталатын тізбектің бағытына байланысты өзгереді. Екі энантиомер де уытты, бірақ (R) энантиомері, әдетте, екеуінен де биологиялық белсенділігі және уыттылығы жоғары. Кониин органикалық химия тарихында 1886 жылы Альберт Ладенбург синтездеген маңызды алкалоидтар класының алғашқы өкілі ретінде танымал, және ол қазіргі заманға дейін зертханада әртүрлі ерекше тәсілдермен синтезделген. Уытты макалоидтан улану адамдар үшін мерзімік алаңдаушылық тудырады, ветеринарияда үнемі кездеседі, сондай-ақ адам және мәдениет тарихында маңызды оқиғалармен байланысты. Мысалы, б.з.д. 399 жылы Сократ уытты макалоид қоспасын ішкеннен кейін өлім жазасына кесілді.

Табиғи шығу тегі

Уытты гель (Conium maculatum) құрамында өте улы мөлшерде кониин бар. Оның егістік жерлерінде кездесуі мал шаруашылығымен айналысатын фермерлер үшін мәселе тудырады, себебі мал жақсы тамақтанбаса немесе гель жайылымдық шөппен араласып кетсе, оны жеп қояды. Кониин Conium maculatum-да R (−) және S (+) энантиомерлерінің қоспасы түрінде кездеседі. Кониин сары құмыра гүлінде (Sarracenia flava) да табылады. Сары құмыра гүлі – АҚШ-тың оңтүстік-шығысында өсетін ет жейтін өсімдік. Бұл өсімдік жәндіктерді бірден тарту және улау үшін қант пен кониин қоспасын пайдаланады, содан кейін жәндіктер ас қорыту түтігіне түседі. Кониин сондай-ақ Aethusa cynapium-да, көбінесе ақымақ петрушка деп аталатында да кездеседі.

Табиғи оқшаулаулардың тарихы

Конининнің тарихы түсінікті түрде уытты гемолок өсімдігімен байланысты, себебі табиғи зат 1880 жылдарға дейін синтезделмеген. Таяу Шығыстағы еврейлер, әдетте гемолок тұқымын жейтін аймақтағы бөдене жегеннен кейін кониинмен уланды, ал Лесбос аралында бөдене жеген гректер де осындай уланудан зардап шекті, бұл миоглобинурияға және жедел бүйрек зақымдануына әкелді. Ең әйгілі гемолок улануы б.з.д. 399 жылы болды, философ Сократ өлім жазасын орындау үшін гемолок қосылған сұйықтықты ішкен деп есептеледі, ол құдайларға қарсы шығу және жастарды тәлім-тәрбиелеуде бұрыс жолға салуы үшін айыпталған болатын. Ежелгі Грецияда қылмыскерлерді өлімге кесу үшін гемолок шырыны жиі қолданылған. Гемолоктың медициналық қолданылуы тарих бойында шектеулі болды. Гректер оны тек өлім жазасы ретінде ғана емес, сонымен қатар спазмды тоқтату және артритті емдеу үшін де пайдаланған. 10 ғасырға жататын кітаптар англосакстардың медицинада оны қолданғанын куәландырады. Орта ғасырларда гемолокпен қызыл ауруды емдеуге болады деп сенген, ал кейінгі еуропалық дәуірлерде ол әйелдердің сиқыршылықпен байланысты ұшқыш майлармен қатар аталған. Солтүстік Американың жергілікті тұрғындары гемолок экстрактысын жебе уы ретінде қолданған. Сары құмыра гүлді және ақымақ петрушка да кониин қамтиды, бірақ осы өсімдіктердің дәстүрлі қолданылуы туралы ешқандай мәлімет жоқ.

Фармакология және токсикология

Конииннің (R) (-) энантиомеры биологиялық тұрғыдан белсендірек, кем дегенде бір жүйеде (адамның ұрықтық никотинді нейромышекті рецепторларын экспресстейтін ТЕ 671 жасушалары) және егеуқұйрықтардағы сынауда, дәл сол энантиомер және рацемиялық қоспа (S) (+) энантиомерінен шамамен екі есеге зиянды (төменде қараңыз). Бұл жүйелік түрде денеді салқындатып, қозғалтқыш әрекетін жояды, бұл сукцинилхолинге ұқсас әсер, себебі екеуі де деполяризациялық нейромышекті блокаторлар. Паралич симптомдары әдетте жарты сағат ішінде пайда болады, бірақ өлім бірнеше сағатқа созылуы мүмкін. Орталық нерв жүйесіне әсер етпейді: адам тыныс алу парализі салдарынан тыныс алу тоқтағанға дейін есін сақтайды және айналадағы оқиғаларға құлақ қосады. Бұлшықеттердің салпынды параличі – жоғары қарай таралатын паралич, алдымен төменгі аяқ-қолдарға әсер етеді. Өлімге дейін адам гипоксиялық құрысуға ұшырауы мүмкін, бірақ бұлшықет парализі салдарынан оны байқау қиын, тек дене әлсіз дірілдейді. Өлімнің себебі – тыныс алу парализінен ми мен жүрекке оттегінің жетіспеуі, сондықтан уланған адам денесінен у пайдалы заттар шығарылғанша жасанды тыныс алу арқылы өмірін сақтап қалуы мүмкін. R (-) және S (+) энантиомерлерінің, сондай-ақ рацематтың мәндері (егеуқұйрықтарда, тамырға енгізілгенде) шамамен 7 және 12, ал 8 миллиграмм килограмға шамаластырылады. Алайда, формула Блайтпен ұсынылған, ал Хофман анықтап шығарған. D (S) кониині – түссіз, сілтілі сұйықтық, оның иісі өткір, ал дәмі ащы; D0° 0,8626 және D19° 0,8438, жарық сыну көрсеткіші n23°D 1,4505, және оң жаққа бұрылатын, [α]19°D +15,7° (қараңыз, төмендегі нақты айналу бөліміндегі қосымша мәліметтер). L (R) кониинінің [α]21°D 15° көрсеткіші бар және басқа жағынан оның D изомеріне ұқсас, бірақ тұздарының балқу температурасы сәл өзгеше; платинихлоридтің балқу температурасы 160 °C (Лёффлер мен Фридрих 175 °C деп хабарлайды), ал аурихлоридтің балқу температурасы 59 °C.

Ерігіштігі

Кониин суық суда аз еруге қабілетті (1:90), ал ыстық суда одан да аз ериді, сондықтан мөлдір суық ерітінді қыздырғанда бұршықтанады. Екінші жағынан, негіз бөлме температурасында судың шамамен 25% мөлшерін ерітеді. Ол спиртпен кез келген пропорцияда жақсы араласады, эфирде және көптеген органикалық еріткіштерде оңай ериді. Кониин көміртегі дисульфидінде еріп, күрделі тиокарбамат қосылысын түзетіндігі белгілі.

Кристалдану

Кониин -2 °C температурада жұмсақ кристалды массаға қатып қалады. Ол ауада баяу тотығады. Тұздар жақсы кристалданады және суда немесе спиртте ериді. Гидрохлорид, B•HCl, ромб пішіндес кристалдар түрінде судан кристалданады, балқу температурасы 220 °C, [α]20°D +10.1°; гидробромид, инелер түрінде, балқу температурасы 211 °C, ал D-тартар қышқылының тұзы, B•C4H6O6•2 H2O, ромб кристалдары түрінде, балқу температурасы 54 °C. Платина хлориді (B•HCl)2•PtCl4•H2O, концентрацияланған ерітіндіден май тәрізді бөлінеді, ол қызғылт сары кристалдардың массасына қатып қалады, балқу температурасы 175 °C (құрғақ). Аурихлорид, B•HAuCl4, тұрып тұрғанда кристалданады, балқу температурасы 77 °C. Пикрат ыстық судан алынғанда шағын сары инелер түрінде болады, балқу температурасы 75 °C. 2,4-динитробензоил және 3,5-динитробензоил туындыларының балқу температурасы сәйкесінше 139,0–139,5 °C және 108–9 °C. Калий-кадмий йодидінің ерітіндісімен түзілген тұнба кристалды, балқу температурасы 118 °C, ал никотинмен алынған тұнба аморфты.

Түс өзгеруі

Кониин күкірт немесе азот қышқылымен түс өзгертуге себеп болмайды. Натрий нитропруссиді терең қызыл түс береді, ол қыздырғанда жоғалады, бірақ салқындатқанда қайта пайда болады және альдегидтермен бірге көк немесе күлгін түске өзгереді.

Арнайы айналыс

"Конииннің" стереохимиялық құрамы маңызды, өйткені оның екі энантиомерінің бірдей биологиялық қасиеттері жоқ. Бұл авторлар Ладенбургтың мәні +15° "таза", яғни сұйылтылмаған, үлгі үшін екенін атап өтті. "Кониин" [α]D үшін +16°-дың осындай жоғары мәні Merck Index-те, дереккөз нақты көрсетілмей, берілген. Басқа химиктер синтетикалық S (+) конине үшін +7,7° (c = 4,0, CHCl3) және синтетикалық R (−) конине үшін 7,9° (c = 0,5, CHCl3) мәнін келтірген. Конииннің (S) (+) және (R) (-) энантиомерлерінің гидрохлорид тұздарының [α]D мәні +4,6° және 5,2° (метанолда c = 0,5) тең. Ладенбург N-метилпиридин йодидін 250 °C-қа дейін қыздырып, 2-метилпиридин алды. Содан кейін ол сусыз мырыш хлоридінің қатысуымен ацетальдегидпен Новевенагель конденсациясын жүргізіп, 2-пропенилпиридинді синтездеді. Шындығында, Ладенбург паральдегидті пайдаланды, ол ацетальдегидтің циклдік тримері және қыздыру кезінде ацетальдегидке тез ыдырайды. Соңында, 2-пропенилпиридинді этанолда металл натриймен тотықтырып, рацемиялық (±) кониин алды. Рацемиялық конийнмен (+) вин қышқылының фракциялық кристалдастыруы энантиотаза конийнге әкелді. Ладенбург ұсынған схеманың өнімділігі төмен болғандықтан, баламалы жолдарды іздеу қажет болды. 2-метилпиридин мен ацетальдегидті тұйық түтікшеде тұз қышқылымен 10 сағат бойы қыздырғанда өнімділік сәл жақсарады. 2-пропенилпиридин мен 2-хлоропропилпиридиннің қоспасы түзіледі, одан кейін рацемиялық конийн алу үшін натриймен этанолда тотықтырылады. Ескерту: төмендегі схемада конийннің бір ғана энантиомері көрсетілгенімен, соңғы реакция рацемиялық қоспаны береді, содан кейін ол бөлінеді. 1907 жылы өнімділігі жақсырақ басқа әдіс ұсынылды. Біріншіден, 2-(2'-гидроксипропил)пиридин фосформен және 125 °C температурада түтінді гидроиод қышқылымен тотықтырылады. Екіншіден, өнім мырыш ұнтағымен және сумен өңделеді. Соңында, екінші кезеңнің өнімі этанолда натриймен өңделеді. Ескерту: төмендегі суретте конийннің бір ғана энантиомері көрсетілгенімен, бұл реакция рацемиялық қоспаны береді, ол кейін тазартылып, бөлінеді. Конийннің көптеген басқа синтездері жасалды, олардың ішінде Дильс пен Альдердің синтезі ерекше қызығушылық тудырады. Пиридин мен диметилацетилендикарбоксилатының бастапқы аддукты – тетраметилхинолизин-1,2,3,4-тетракарбоксилаты, ол сұйылтылған азот қышқылымен тотықтырылғаннан кейін триметил индолизин трикарбоксилатына айналады. Гидролиз бен декарбоксилдеу нәтижесінде индолизин пайда болады, оның октагидро туындысы, октагидропирроколин деп те аталады, цианоген бромид әдісімен бромцианамидке, цианамидке және рацемиялық конийнге айналады. Очиаи мен Цуда индолизиннен (пирроколиннен) басталатын алкалоидты синтездеуді сипаттады. Лёффлер мен Фридрих Гесс және Эйхель L (R) конийнді β-коницинді (L-пропенилпиперидинді) тотықтыру арқылы дайындады және пеллетерин конийнге сәйкес келетін альдегид (β-2-пиперидилпропальдегид) екенін дұрыс емес айтты, оның гидразоны 156–170 °C температурада натрий этиоксидімен этанолда қыздырылғанда рацемиялық конийн берді. Осы авторлардың сөзіне сүйенсек, D (S) конині барий гидроксидімен және спиртпен 180–230 °C температурада қыздырылғанда оптикалық белсенділігінен айырылады. Лейте (+) пипеколь қышқылының (пиперидин-2-карбоксил қышқылы) және оның кейбір туындыларының оптикалық айналуын әртүрлі жағдайларда бақылап, оның D сериялы аминқышқылдарына жататынын көрсетті. Қазіргі уақытта конийн және көптеген басқа алкалоидтар стереоселективті түрде синтезделеді. Осылайша, (S) спиртінен бастап конийннің (S) энантиомері және керісінше алынады. Таңқаларлық жайт, рацемиялық спирттің әртүрлі энантиомерлері Candida antarctica липазасының көмегімен бөлінеді.

Биосинтез

Кониннің биосинтезі әлі де зерттеліп жатыр, бірақ оның көп бөлігі анықталды. Бастапқыда конин құрамындағы поликетид синтетазасының бастапқы заттары ретінде 4 ацетил тобы қолданылады деп есептелген, бірақ шындығында ол ацетил-КоА-дан әдеттегідей алынған екі малонил және бір бутирил-КоА-дан түзіледі. Бутирил-КоА 2 малонил-КоА-мен ұзартылып, 5-кетооктаналға айналады. Содан кейін кетооктанал аланин:5-кетооктанал аминотрансфераза арқылы трансаминацияланады. Амин спонтанды түрде циклға түсіп, сусызданып кониннің γ-коницеин прекурсорына айналады. Бұл NADPH-қа тәуелді γ-коницеин редуктаза арқылы конинге дейін тотықсыздандырылады.

Танымал мәдениетте

Кониин – Агата Кристидің «Бес кішкентай шошқа» романындағы қылмыс құралы. R және S 2-пропилпиперидин стереоизомерлері – «The Expanse» ғарыш сериалындағы ұлыстай жаратылыста кездесетін нейротоксин. Сериалда бұл токсин теріге тиген кезде дерлік бірден өлімге алып келеді.