В синтезе мочевой кислоты по Траубе также вначале строится пиримидиновый цикл, к которому затем пристраивается имидазольный цикл. Главное отличие синтеза Траубе от синтеза Фишера заключается в том, что уже на стадии построения гетероцикла пиримидина в положение 4 вводится аминогруппа, которая далее используется для формирования имидазольного цикла.
Итак, первая стадия синтеза – взаимодействие циануксусного эфира с мочевиной – типичный способ замыкания гетероцикла пиримидина. Далее осуществляют нитрозирование и восстановление нитрозогруппы или изомерной ей оксимной группы, что приводит к диаминопроизводному пиримидина (диаминоурацилу). Завершающая стадия синтеза – взаимодействие с мочевиной – является примером реакции переаминирования, типичной для производных мочевины и представляющей собой нуклеофильное замещение аминогруппы в молекуле мочевины на другую аминогруппу. Взаимодействие диаминоурацила, полученного по методу Траубе, с муравьиной кислотой приводит к образованию ксантина.
К пуриновым алкалоидам относятся метилированные производные ксантина. Все эти алкалоиды оказывают возбуждающее влияние на центральную нервную систему, наиболее выраженным действием обладает кофеин, в наименьшей степени – теобромин. Теофиллин сильнее стимулирует сердечную деятельность.
Синтез кофеина. Первая стадия процесса – взаимодействие мочевой кислоты с уксусным ангидридом. В результате сложной реакции происходит замещение гидроксильной группы в составе имидазольного цикла на метильную группу. Схема этой реакции включает размыкание имидазольного цикла и замену фрагмента муравьиной кислоты на фрагмент уксусной кислоты. Полученный таким образом 8-метилксантин алкилируют диметилсульфатом по обоим атомам азота в составе пиримидинового гетероцикла и одному из атомов азота имидазольного фрагмента с образованием тетраметилксантина. Для того чтобы убрать «лишнюю» метильную группу, тетраметилксантин хлорируют, причем реакция протекает селективно по метильной группе в положении 8. Образующееся трихлорметильное производное гидролизуют в карбоновую кислоту, которая при декарбоксилировании дает кофеин. Кофеин можно так же получать метилированием ксантина диметилсульфатом при рН среды 8,0 – 9,0. Ксантин получают по методу Траубе (см. выше) или действием формамида на мочевую кислоту.
Синтез теобромина. Теобромин получают метилированием ксантина диметилсульфатом в присутствии гидроксида калия и метанола при 60 - 70°С.
Синтез теофиллина. Теофиллин получают по методу Траубе с заменой, на первой стадии, мочевины на N,N – диметилмочевину.
Описание. Кофеин – белые шелковистые игольчатые кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха. Т.пл. 235 - 238°С. На воздухе выветривается, при нагревании возгоняется. Растворимость в холодной воде (1:60), легко растворим в горячей. В этаноле малорастворим.
Теобромин – белый кристаллический порошок без запаха. Практически не растворим в холодной воде, мало в горячей. В этаноле и хлороформе практически не растворим.
Теофиллин – белый или почти белый кристаллический порошок без запаха. Т.пл. 270 -274°С. Мало растворим в холодной воде, легко растворим в горячей. Мало растворим в этаноле и хлороформе.
Лекарственные растения и сырье, содержащие пуриновые алкалоиды.
Листья чая – Folia Theae
Растение. Чай китайский – Thea sinensis L. = Camellia sinensis (L.) O. Ktze., семейство чайные – Theaceae.
В условиях естественного произрастания виды чая могут достигать размера невысоких деревьев или крупных кустарников.
На промышленных плантациях чайному кусту не дают вырасти выше 1м.-
Его систематически подрезают, придавая ему полушаровидную форму. Систематическая обрезка способствует обилию ветвей и, следовательно, увеличению количества листьев. Листья у чая кожистые, эллиптические, зубчатые. Цветки правильные, белые, душистые, сидят по 1-3 в пазухах листьев. Плод – 3-гнездная коробочка с 3 крупными шаровидными семенами.
Производство чая. Сбор листьев начинается в апреле и кончают обычно в ноябре. для этой цели руками или с помощью чаеуборочных машин (худшие сорта чая) ощипывают молодые побеги (флеши) с первыми 2-3 –листьями; 4-й лист с пазушной почкой остается на ветке, и из почки развивается новый побег.
Свежее собранный чайный лист весьма далек по виду и вкусу от готового листа. Вкус у него горький, запах слабый, «травянистый», остающийся таким после высушивания в обычных условиях. Для получения основного сорта чая – так называемого черного – флеши на чайных фабриках проходят сложную обработку.
Флеши прежде всего завяливают. Передвигаясь на конвейерной ленте в потоке теплого воздуха (40 – 45º С), листья становятся мягкими и эластичными, пригодными для последующей обработки.
Вместе с тем в листьях начинают развиваться окислительные и другие процессы, формирующие его специфический вкус и запах.
Следующая стадия - скручивание листа. Оно проводится в роллерах – специальных машинах, представляющих собой вертикальные полые цилиндры. Во время скручивания клетки листьев раздавливаются, воздух получает более высокий доступ к содержащемуся в них соку; в более тесный контакт с клеточным содержимым вступают заключенные в оболочках клеток окислительные ферменты – пероксидазы и полифенолоксидазы. Скручивание производится 3 – 4 раза по 45 минут каждый раз с последующей сортировкой. Самые нежные части побега – почки и первый лист – скручиваются быстрее других и отрываются. Поэтому их отсеивают, чтобы они не стали слишком перетертыми и испорченными. Остаток вновь направляется в роллеры, после чего скрученная фракция вновь отделяется, а остаток вновь направляется в роллеры и еще 1 – 2 раза проходит аналогичную обработку.
Скрученные листья далее подвергаются ферментации. Последняя проводится в течении 3 – 5 часов в специальном помещении при комнатной температуре и хорошей вентиляции с притоком очень влажного воздуха (до 90%). Под влиянием окислительных ферментов из галловой кислоты образуются водорастворимые пигменты буро-красного цвета, а при окислении катехинов – медно-красные. Вкус чая в значительной мере зависит от соотношения окисленных и неокисленных дубильных веществ. При избытке неокисленных веществ чай становится терпким и горьковатым. Под влиянием полифенолоксидазы часть кахетинов и других фракций дубильных веществ окисляется до хинонов, которые сами действуют как активные окислители, способствуя образованию в чае душистых веществ. Окисляя, например, аминокислоты (лейцин, фенилаланин и др.), они образуют альдегиды с запахом розы и других цветков; получившийся фурфурол формирует медовый запах. Спирт гексенол и альдегид гексеналь, присутствующие в зеленых листьях, переходят в новые вещества, обладающие запахом апельсина и лимона. При ферментации происходят и другие процессы, влияющие на формирование аромата, вкуса и других свойств чая.
Предпоследний этап производства чая – сушка. Очень важно вовремя прервать протекающие при ферментации биохимические процессы и закрепить достигнутые желаемые качества чая. Сушку проводят в токе горячего воздуха в сушилках специальной конструкции.
Высушенная чайная масса не ординарна по величине и качеству отдельных чаинок, поэтому завершающей стадией является ее рассортирование на разные фракции и их купажирование (смешивание) по строгим рецептам с целью получения установленных сортов чая. Для высших сортов отбираются фракции, содержащие самые нежные верхушечные участки побегов. Купажирование проводится во вращающихся барабанах.
Из высевок и крошки путем прессования получают черный плиточный чай. При производстве зеленого чая ферменты инактивируются нагреванием. Следовательно, все фенольные соединения остаются в нативном состоянии.
Зеленый чай. Зеленый чай является наименее ферментированным из всех видов чая. В идеале он должен быть совершенно неферментированным — и именно к этому идеалу стремятся при производстве зеленого чая. Дело в том, что в процессе ферментации изначальный состав чайного листа утрачивается — разнообразные биохимические процессы своим результатом имеют разрушение одних компонентов и появление других. Эти другие тоже полезны, но в случае с зеленым чаем основной целью является сохранение изначального состава чайного листа и, соответственно, его изначальных свойств. Однако идеальная ферментация недостижима технически. Дело в том, что ферментация начинается в чайном листе сразу после того, как последний отделен от чайного куста. После сбора сырья для зеленого чая его как можно быстрее подвергают тепловой обработке — чайные технологи называют этот этап обработки чайных листьев фиксацией. Целью фиксации является замедление ферментации и максимально полная консервация всех компонентов чайного листа. Однако между моментом отделения чайных листочков от куста и началом фиксации проходит какое-то время. И даже если это время очень невелико, ферментация в чайных листьях успевает начаться. Другое дело, что развиться ей не дают и получить чай с минимальной степенью ферментации при качественной технологии удается. И зеленый чай, таким образом, можно назвать неферментированным или очень слабо ферментированным. В процессе производства зеленого чая, помимо фиксации, над чайным листом производятся такие действия как скручивание, сушка и сортировка. При производстве некоторых сортов зеленого чая фиксация совмещается со скручиванием — это ускоряет обработку сырья и обеспечивает меньшую степень ферментации готового продукта. Разнообразие способов, которыми могут быть реализованы означенные технологические процессы, приводит к появлению разных групп зеленого чая.
Основными производителями зеленого чая являются Китай и Япония. В Индии, на Цейлоне и в Индонезии также предпринимаются попытки производить этот вид чая. В Китае и в Японии зеленый чай пользуется значительно большей популярностью, нежели какой-либо другой вид чая. В Европе большей популярностью пользуется черный чай (в России, например, его, выпивается в три-четыре раза больше, чем зеленого). Причем изначально и Западная Европа, и Россия употребляли именно зеленый чай, но постепенно в чайных вкусах европейцев он был вытеснен чаем черным. Следствием специфической технологии производства зеленого чая является сохранение в чаинках почти всего объема катехинов и витаминов, содержащихся в свежем чайном листе. Катехинов и витаминов в зеленом чае, в среднем, содержится в 5-6 раз больше, чем в черном. При этом компоненты зеленого чая находятся в биологически более активном, неокисленном состоянии — и, соответственно, воздействуют на организм человека более активно. Принято считать, что для здоровья зеленый чай полезнее, нежели черный — но это утверждение, в общем, и целом, для каждого конкретного человека особенного смысла не имеет. Чай — субстанция индивидуальная — и если употреблять его в расчете на лечебный или профилактический эффект, то следует соотнести возможное действие чая с особенностями собственного организма.
