アルカロイド の実験 （２）
注） これらは 純粋に化学的興味による実験であり、飲用・服用、また悪用等しないで下さい。 これらの実験は ご自身の責任において行なってください。
１． カフェインの 抽出実験：
カフェインは、プリン環を持つ プリンアルカロイドに属する。 １８１９年、ドイツでコーヒーからカフェインが抽出された。 近年では、医用も含めて、超臨界CO2で抽出して作られている。
前回、アルカロイドの実験の１．で、紅茶ティーバッグから溶剤抽出法によってカフェイン（Ｃ8Ｈ10Ｎ4Ｏ2、Ｍ＝１９４．２、ρ１．２３、ｍｐ．２３５－２３８℃）を抽出したが、収量が０．２ｇとかなり少なかった。 そこで、今回は カフェインが比較的多く含まれる加工食品の錠剤から、そこそこの量を抽出することにした。
● カフェイン加工食品の「カフェイン２００」(Amazon)は、カフェイン含有量が１錠あたり ２００ｍｇで、一袋１００錠入り ≒ ２０ｇ 入っている。 その他の成分は、デンプン、シリカなど有機溶剤に不溶性で、飲むとき滑りをよくするステアリン酸も カルシウム塩の形なので 溶剤に不溶性。 そこで、沸点の低い（蒸留しやすい）、溶解能力が大きい ジクロロメタン（塩化メチレン、 ｂｐ．３９．６℃）で抽出する。 １００錠を乳鉢やフードプロセッサーなどで砕いて粉末にし、三角フラスコに入れ ジクロロメタン ６０ｍｌ加えて、１０分ほど撹拌する。 これを 二重にしたコーヒーフィルター＋ガラス漏斗（プラ漏斗不可）でろ過し、フィルターに残ったものをもう一度三角フラスコに入れて、さらにジクロロメタン ６０ｍｌ加えて１０分ほど撹拌して 同様にろ過する。
ろ液をフラスコに入れて、湯浴で溶媒を留去すると、フラスコの内側に 粗カフェインが残る。（留去時のゴム栓は フッ素ゴム栓を用いる。あるいはガラスすり合わせ。） 必要最小限の（と言っても９０ｍｌ近くになるが）エタノールを加えて、ホットプレートで加温して溶かしきり、ビーカーに入れて放冷すると、カフェイン（無水塩）が再結晶する。引火注意 これをガラスフィルターで吸引ろ過し、シャーレに入れて風乾すると 純カフェインができる。（収量： 約７ｇ、 エタノールにまだ相当残っている。） 温水から再結晶すると、収率は上がるが、１水塩となる。
２． エフェドリンの確認実験：
エフェドリンは 例外的に、環外に窒素を持つ 芳香族アルカロイドに属する。 麻黄（マオウ、特に シナ麻黄）に０．７％程度含まれるアルカロイドで、１８８５年に長井長義によって単離された。植物体内においては、L‐フェニルアラニンから生合成される。 北米産の麻黄には含まれていない。
エフェドリンは２個の不斉炭素を持ち、不斉炭素上の立体配位が逆のもの（（１R、２S）、（２R、１S））が エフェドリン、同じもの（（１R、１S）、（２R、２S））が プソイド（偽）エフェドリンと呼ばれ、鏡像異性体を区別している。 市場に出荷されるエフェドリンは、－エフェドリン（＝（１R、２S）エフェドリン）。
エフェドリンは、気管支喘息に効果があり、プソイドエフェドリンは 鼻づまりに効果がある。 ただし、どちらも副作用として、食欲不振、血圧上昇、体温上昇、不眠などが挙げられる。 筆者も、ためしに麻黄紛 大さじ一杯に湯を注ぎ、コーヒーフィルターで濾して 飲んでみたが、確かにコーヒーよりも強い覚醒効果があった。（味は”クコ茶”のような風味） しかし、眠りが浅くなり血圧が上がった（１３０→１５０）ので、すぐに使用を中止した。 葛根湯（かっこんとう）にも含まれる 結構強い漢方薬である。
近年では より副作用の少ない ｄｌ‐塩酸メチルエフェドリンが風邪薬、鎮咳剤として用いられている。
● エフェドリン（C10H15NO、M=１６５．２、ｍｐ．３８．１℃、 溶解度０．５７％（水）、エタノール、クロロホルム、エーテルに可溶）、 塩酸エフェドリン（C10H15NO・HCl、Ｍ＝２０１．７、ｍｐ．２１８～２２２℃、溶解度５％（水）、エタノールに溶）、 ｄｌ‐塩酸メチルエフェドリン（ｍｐ．１８７～１８８℃）
エフェドリン（＝フェニル・２‐メチルアミノ・プロパノール）は、メタンフェタミン（＝フェニル・２‐メチルアミノ・プロパン）やアンフェタミンと構造が近く、覚せい剤の原料となりうるので、流通はエフェドリン含有量が １０％以下のものまでが許可されていて、それ以上では取り締まりを受ける。 エフェドリン剤服用や麻黄湯を飲んだ後の分解物が同じで、尿検査で 覚せい剤反応が出るので注意（擬陽性）。 スポーツの世界ではエフェドリン摂取はドーピングとみなされる。
そのため、法的規制の問題があるので、ここでは ペーパークロマトによるエフェドリンの確認実験をするのにとどめた。（結晶や １０％以上の溶液は作ってはいけない）
● 漢方薬の分析法（「マオウ」の項）により、麻黄粉末０．５ｇを メタノール１０ｍｌと振り混ぜ、ろ過したろ液を、ろ紙を四角に切ったものにスポットし、３００ｍｌトールビーカーで１ブタノール：水：酢酸 ＝ ７：２：１ の展開液で展開して（上にラップをかける）、乾燥後、ニンヒドリンをスプレーして 紙に挟んでアイロンで加熱した。 文献によると、紫色が エフェドリンであるが、他のアミノ酸の色が複数現れ区別がつかなかった。
（＊ ニンヒドリン液（０．１ｇ/エタノール５０ｍｌ）は、２週間程度しか日持ちしないので注意。）
● そこで、１００ｇに量を増やすと同時に、ろ液に６Ｍ ＮａＯＨ ５ｍｌを加えて エフェドリンを遊離させ、ジクロロメタンを加えて軽く振り、水溶性のアミノ酸や多糖類などを除き アルカロイドだけを溶かし込み、分離する。 それを２分し、それぞれ蒸発皿でジクロロメタンを自然蒸発させ、乾いたら一方には濃塩酸を３滴加えて塩酸塩とする。（塩酸を加えたものは、結晶化が見られる。） ただちに、それぞれエタノール３ｍｌに溶かし、ろ紙にスポットして同様に展開し、ニンヒドリンで発色させる。
結果は、今度は一点だけ濃い紫色が出て、７５ｍｍのうちの５０ｍｍの所、すなわち Ｒｆ 値 ＝ ０．６７ となった。 上記の０．５ｇのものは、上の方にある紫斑点（矢印）がエフェドリンであるということになった。 （文献（漢方薬の分析法）によると、薄層クロマトでは、Ｒｆ 値 ＝ ０．３５ となる。）
３． 漢方薬のアルカロイド・アルカロイド様物質：
（１） ビンロウジ・アルカロイド：
南アジア、東南アジアで採れる 檳榔（びんろう、小粒のヤシの実の一種）の種子、ビンロウジ（檳榔子）には、アレコリン（C8H13NO2、M=１５５．２）など ６種類のピリジン・アルカロイドが含まれる。 同じくアレコリンを含む実の方は、石灰を混ぜて噛むなどの方法により摂取され、たばこのニコチンと同様の作用をもたらし、原住民たちは伝統的に眠気ざましや嗜好品、結婚式の贈り物などに伝統的に用いてきた。 しかし、ニコチンと同様に依存性があり、また発がん物質を含む（喉頭がんなど）ので、最近では一部の漢方薬の用途以外では姿を消しつつある。
アレコリンは芳香のある揮発性油状物質で、水、アルコール、各種有機溶剤に易溶。 薬としては、条虫駆除に用いられる。 ・・・ たばこのような依存性があるので服用しない事！
● ビンロウジの粉末 ３ｇ ＋ ジエチルエーテル３０ｍｌ ＋ １０％ＮａＯＨ ５ｍｌ を加え、５分間振り混ぜ、静置し、エーテル層をスポイトで採取する。 ビーカーなどで自然蒸発させ、メタノール１．５ｍｌに溶かし（脂肪分などは溶けずに残る）、ろ過してろ液を取る。 薄層板（TLC、シリカゲル 孔径６０Å、８０×４０ｍｍ、ナリカ、モノタロウ）に ３点スポットし、 アセトン：水：酢酸 ＝ １０：６：１ で展開する。 乾燥後に、ヨウ素液（Ｉ2/５０％メタノール 飽和溶液）を均一にスプレーし、直ちに Ｒｆ 値を測定する。（ 注） 置いておくとヨウ素が揮発して色が消えていく） 文献より、Ｒｆ 値は、０．５４～０．５９。
測定値は、下の方の褐色斑点（矢印）で、Ｒｆ 値 ＝ ０．５８ であり、アレコリンであることを確認した。
（追記） 25' ２/１４
ドラーゲンドルフ試薬（解説ページ）（次硝酸ビスマス（Bi5O(OH)9(NO3)4）０．５ｇ ＋１Ｎ ＨＣｌ ２ｍｌ ＋ＫＩ １．５ｇ/７０％酢酸２３ｍｌ）を用いて、第３級、第４級アミンの呈色反応を見る。 アレコリンの窒素は第３級アミンなので、ビンロウジ・エキス２滴、ドラーゲンドルフ試薬２滴/水２ｍｌで黄色の沈殿が生じる。 また薄層板で展開したものに、ドラーゲンドルフ試薬を噴霧・乾燥して、２Ｎ亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ2）を噴霧すると、はっきりした紫色の斑点となる。 （ＮＯ2－ ＋ 第２級、３級、４級アミン → ニトロソアミン）
（＊ 同様に、第３級アミン（塩基性窒素）を含む ニコチン、アコニチンなども呈色する。 弱い塩基性窒素の カフェイン、ピペリンなどでは塩酸、硝酸等で酸性を強くすれば発色し、中性のリシニン、テオフィリンなどでは発色しない。）
（２） センブリの苦み成分：
センブリは、日本においても古くから 苦味健胃薬として用いられてきた。（・・・ うちの爺さんも愛用していました。） その苦み成分は、スウェルチアマリン（C16H22O10、M＝３７４．３）、他で、世界有数の苦み物質といわれる。 スウェルチアマリンは窒素を含まないのでアルカロイドではない。 センブリにはこの苦味以外にこれと言って薬理作用を持つ物質は含まれないので、”苦味”そのものが 脳に作用して、反射的に胃液の分泌を促進すると思われる。（・・・苦味が効きます（？））
● センブリ粉末 ２ｇ ＋ エタノール１０ｍｌと ５分間振り混ぜ、ろ過する。 ろ液を、それぞれ ろ紙と、薄層板にスポットし、 酸酸エチル ： １‐プロパノール ： 水 ＝ ６：４：３ で展開し、乾燥後、０．１％フルオレセイン溶液（フルオレセイン０．０５ｇを１Ｎ ＮａＯＨ１ｍｌに溶かし 水を加えて５０ｍｌにする）を噴霧し、広域紫外線（水銀灯）に当てて 蛍光の暗く成り具合（λ＝２３８ｎｍの吸収）を見る。 結果は、溶液の濃度が薄いためか 斑点は確認できず、全体が先に進み広がってしまった。 ただ、少なくとも吸光物質は含まれていることは分かった。
（３） ムクナ豆のL‐ドパ（レボドパ）：
ムクナ豆（ハッショウマメ、マメ科）には、L‐ドパ（レボドパ、レヴォドパ）が５％（３～６％）も含まれ、元気の出る栄養補助食品（サプリメント）として出回っている。 L‐ドパ（L‐３、４‐ジヒドロキシ・フェニルアラニン、C9H11NO4、M=１９７．２）は、チロシンから生体内合成され、カテコールアミン神経伝達物質である ドーパミン、ノルアドレナリン、アドレナリンの前駆物質として、健康食品のほか、錠剤としてパーキンソン病の治療に用いられている。 （ドーパミンやアドレナリン単体では、血液脳関門のため脳内に入らない。 L‐ドパの生体利用能は３０％、治療には一回１００㎎、５－６時間で効果を失う。） やる気を起こすサプリとしては、ムクナ豆に５％も含むので、一回２ｇ（小さじ一杯）も摂れば充分である。（煎じる、黄な粉に混ぜるなど）
● L‐ドパは、α‐アミノ酸（一つの炭素に －NH2と －COOH）としてニンヒドリン反応をすると同時に、２つのOH基（フェノール性水酸基）をもつフェノール類（カテコール）なので、４‐アミノアンチピリンと反応して 赤色に呈色する。（フェノール水溶液：赤色、 レゾルシノール水溶液：赤褐色）
日局の分析法： ムクナ豆粉末 ２ｇに、アセトニトリル：水：ギ酸＝５０：５０：１ を１０ｍｌ加えよく振ってＬ‐ドパを抽出する。 この上澄み５～１０滴を試験管に取り、水２ｍｌを加え、ｐＨ１０緩衝液（ＮＨ3（２８％）５７ｍｌ ＋ ＮＨ4Ｃｌ ７ｇ /１００ｍｌ）２滴と、ニンヒドリン液（０．１ｇ/エタノール５０ｍｌ）２滴加え、３分間加熱すると、アミノ酸と反応して 濃い紫色になる。
また、抽出液５～１０滴を試験管に取り、水２ｍｌ加え、４‐アミノアンチピリン液（１ｇ/エタノール５０ｍｌ）２滴と ０．１Mフェリシアン化カリウム（酸化剤）２滴を加えると、フェノール性水酸基と反応して赤橙色になり、これにさらに ｐＨ１０緩衝液２滴加えると、濃い赤色になる。 ムクナ豆には、多くのアミノ酸が含まれるが、他にフェノール性水酸基を持つアミノ酸としては唯一チロシンがあるが量が少なく 水に溶けにくいので、L‐ドパとしてほぼ確定。
・ ペーパークロマト（１ブタノール：水：酢酸 ＝ ７：２：１）の結果でも、他のアミノ酸は溶出せず、L‐ドパの１点だけ ニンヒドリン反応（紫色）、兼 ４‐アミノアンチピリン反応（赤褐色）が出た。 Rf値 ≒ ０．１５。
４． ブルシン法による硝酸イオンの定量実験：
ホミカの種子 馬銭子（まちんし）から、ストリキニーネ（毒物）と共に採れる ブルシン（C23H26N2O4、劇物）がある。（苦味健胃、強壮剤、 水溶液をなめると非常に苦い） どちらも インドール環を持つホミカ・アルカロイドで有毒。 前回（アルカロイドの実験 ４．）、漢方薬用に弱毒化した馬銭子粉末からの収量はよくなかったので、今回は、試薬のブルシン（ブルシン硫酸塩・７水和物）を用いて、JISで定められる NO3－の定量法に準じて分析実験をすることにした。
● ブルシンの確認実験：
ブルシン水溶液を作成する。 次の実験も兼ねて、ブルシン溶液（ブルシン硫酸塩・７水和物、(C23H26N2O4)2・H2SO4・７H2O、 M＝１０１３．１、１．２８４ｇ/１００ｍｌ水）として作成。 漢方薬の分析法により、このブルシン溶液 １ｍｌに 濃硫酸０．５ｍｌを加え、２Ｍ ＨＮＯ3 ２ｍｌを加えると、最初 赤色の溶液となり、次第に赤黄色に変化して、黄色で安定する。
もう一つの確認は、同じく１ｍｌに 二クロム酸ナトリウム溶液（７．５ｇ/１００ｍｌ）１ｍｌを加えると、黒褐色の溶液になり、（文献に書かれてある）赤褐色の沈殿はできなかった。
● ＮＯ3－の定量実験：
硝酸イオンの検出は、ブルシン法（論文・１９７０年）が昔から行なわれ、現在も 工場排水（JIS規格）や下水道、土壌、湖水・河川水などの正式な定量法となっている。
NO3－試験液（KNO3 水溶液） ２ｍｌ、上記のブルシン溶液０．３ｍｌ を試験管に入れ、試験管を氷水で冷やしながら、濃硫酸 ４ｍｌ（取扱注意）を 試験管の壁に沿って少しずつ入れてよく振り混ぜ、約６０℃で４０分間保持し、空冷後 室温で２０分放置し、作成した簡易光度計でλ＝４０５ｎｍの吸光の程度を測定する。
簡易光度計は 中心波長 ４０５ｎｍの紫外線ダイオード（φ５、近紫外線）からの光を試験管（φ１７×１６３ｍｍ）に通し、ＰＩＮフォトダイオード（Ｓ２５０６－０２、λ＝３２０～１１００ｎｍ、浜松ﾎﾄﾆｸｽ、秋月）で受けて、出力電圧をＰＩＣで処理し ＰＣグラフィックで表示、画面から読み取る。 発光ダイオードの周りは黒塗り。 出力が大きいので、途中のオペアンプは不要となりPICに直結し、PICのVref＋＝４．５６V、Vref－＝０Vでスケール調整する。 デジタルテスターのみでも、ＰＩＮフォトダイオード出力電圧は計測可能。 （＊ 近赤外線LEDは、モリブデン法による リン酸測定用に併設、λ＝８５０ｎｍ）
結果は、大体 ０．２５～４ｐｐｍで 直線の検量線が得られ、測定可能となった。 人の目では分かりにくい薄い黄色でも、機械ではよく区別する。（０．２５ｐｐｍで飽和したので、もう少し紫外線ＬＥＤの抵抗を増してもよいと思われる。）
回路図・PICソフト（．ｈｅｘ） PCソフト
５． リドカインの合成：
前回のベンゾカイン（アルカロイドの実験 ５．）に引き続いて、環や骨格に窒素を含み 薬理作用を持つ、アルカロイド様（よう）のもの（alkaloid-oid？）を（合法なものに限り、）合成してみようと思う。 （例えばストリキニーネは、発見されたのは１８１９年で、１９５４年に初めて全合成に成功したが、２８段階で収率は ０．００００６％しかなかったという。最近では６段階、１０％程度まで改善されている。）
２、６‐キシリジンを出発原料として、リドカイン（商品名：キシロカイン、M＝２３４．３、ｍｐ．６８℃）を合成する方法は、２段階で比較的簡単にでき、ウィキペディアでも報告されている。（キシリジンは 異性体が６種類もあるので、２、６‐キシリジンを作るのは大変である。） リドカインは、アミド型の麻酔薬で、塩酸塩などの水溶液の形で局所麻酔薬に用いられている。
● 氷酢酸（反応を穏やかにする 兼 溶媒、ｂｐ．１１７．９℃）６０ｍｌに ２、６‐キシリジン（(ＣＨ3)2・Ｃ6Ｈ3・ＮＨ2、＞９８％、Ｍ＝１２１．２、ρ＝０．９８、ｍｐ．１６℃、ｂｐ．２１６℃）１２ｍｌを溶かし、これを 氷冷・撹拌しながら クロロアセチルクロリド（Ｃｌ・ＣＯ・ＣＨ2・Ｃｌ、９８％、Ｍ＝１１２．９、ρ＝１．４２、ｂｐ．１０６℃）１０ｍｌ（過剰量）取扱注意をガラススポイトで少しずつ加え、３０分撹拌したのち、沸騰水浴で３０分撹拌する。冷却後、酢酸ナトリウム水溶液（ＣＨ3ＣＯＯＮａ・３Ｈ2Ｏ ５０ｇ/２００ｍｌ）に投入し撹拌すると、先に塩素の目印がついた中間生成物が得られるので、これを一昼夜風乾してよく乾燥させる。（N-(2,6-ジメチルフェニル)クロロアセトアミド、軽い粉末）
中間生成物が乾いたら、トルエン（溶媒、ｂｐ．１１０．６℃） ５０ｍｌに溶かし、オイルバス（流動パラフィン＋二クロム線）で１００～１１０℃で加熱・撹拌して、ジエチルアミン（Ｃ2Ｈ5・ＮＨ・Ｃ2Ｈ5、＞９８％、Ｍ＝７３．１、ρ＝０．７１、ｂｐ．５５．５℃）１２ｍｌ（＊過剰量） ＋ トルエン ２０ｍｌの混合液を 少しずつ加え、１時間撹拌する。（＊この時点で、ｐH試験紙でアルカリ性であることを確認した。） 副生するＨＣｌが過剰のジエチルアミンと結合したジエチルアミン塩酸塩が沈殿するので、ひだ濾紙でろ過して除く。 ろ液を分液漏斗に入れ、水で３回洗って（＊１回目の洗い水でジエチルアミン臭を確認した）、ジエチルアミンの残りを除き、それから３Ｍ ＨＣｌを加えて振り、塩酸塩として水層に抽出する。 抽出液を、濃水酸化ナトリウム液に入れて アルカリ性とし（ｐH確認）、粗リドカインを沈殿させる。 吸引ろ過し、軽く水洗して 乾燥させる。
（精製） 温ヘキサンに溶解させ、ひだ濾紙で熱時ろ過し引火注意、ろ液を冷却すると 針状の軽い結晶が析出するので、吸引ろ過し 乾燥させる。 収量： 約３ｇ、 （＊ ジエチルアミンが少ないためにリドカイン塩酸塩がトルエンから沈殿して 一緒に除かれた可能性は、低い。ゆえに、抽出時と精製時にかなり失われた？）
融点測定の結果は、６６℃で、純リドカインの融点６８℃よりも少し低かった。（誤差＋わずかに異性体の不純物？）
● このリドカイン ０．２ｇに 純水５ｍｌ、６Ｍ ＨＣｌ ２滴を加えて溶かすと、塩酸リドカイン４％水溶液となる。（ｐＨ＝３） これを、少し舐めると、前回のベンゾカインと同じく、苦味と共に、舌の感覚が麻痺する。
