生物碱的旋光性、溶解性和碱性演讲者：周诗灿2015.01.07生物碱的碱性1.碱性的产生2.生物碱的碱性生物碱分子中含有氮原子，氮原子最外层电子结构中有一对未共用电子，能与酸中的质子（H+）以配位键的形式结合成盐，所以具有碱性。生物碱的碱性强弱主要取决于分子结构中氮原子的电子云密度，若电子云密度升高，则碱性增强，反之碱性下降。3.碱性的强弱表示pKa的值越大，其碱性就越强。而pKb的值越大，则酸性就越强生物碱的碱性强弱不仅取决于生物碱本身接受质子的能力，同时也取决于溶剂释放质子的能力。因此比较各种生物碱的强度，必须固定溶剂。一般乙水（作为酸）为溶剂来比较各种生物碱接受质子的能力。HBBHBHBOH2生物碱在水中碱性强弱顺序的比较：胍基>季铵碱（pKa>11）>脂胺类、脂氮杂环类（pKa8~11）>芳胺类、芳氮杂化类（pKa3~7）>两个以上的氮杂化类（pKa<3）>酰胺基（1）胍基（最强碱）—NH—C—NH2NH2胍基极易接受质子生成亚胺共振稳定：对胍基而言，P—π共轭使胍基体系产生共振效应，使亚胺盐更趋于稳定。胍pKa13.4（2）季铵盐（3）SP3杂化的脂肪胺4.生物碱碱性的影响因素（1）氮的杂化方式：生物碱分子中氮原子孤电子对处于杂化轨道中，其碱性强弱随杂化度升高而增强。碱性由强到弱的顺序：N-NCCNSP3()>SP2()>SP()pKa10~5~60~1季胺碱>氮烷杂环>脂肪胺基>芳香胺>氮芳烯杂环>酰胺>吡咯>腈常见类型化合物的碱性比较：比较下列化合物的碱性大小SP，中性SP2，PKa5.17SP3,PKa9.5Pka>11.5CNNNH氰基吡啶四氢异喹啉季铵碱N+OH-（2）电子效应供电基团－－碱性增强吸电基团－－碱性降低A.诱导效应（通过碳链传递）氮原子附近取代基：比较碱性强弱特别之处：氮杂缩醛(酮)生物碱的碱性若结构易于质子化，呈强碱性，如醇胺型小檗碱NCORHXOH-,HORNC++H-ORX若氮原子处在稠环桥头，不易质子化，则碱性可能较弱。阿马林：pKa=8.15MeNORORNHHB.诱导—场效应生物碱分子中同时含有两个氮原子时，第一个氮原子质子化后产生一个强的吸电基团—+NHR2，此时对第二个氮原子产生两种碱度降低的效应，诱导效应和静电场效应。诱导效应通过碳链传递，链长，碱性降低小。场效应通过空间直接作用，又称为直接效应，距离远，降低小。NNCH3NCH3N12Pka=5.2Pka=10.4Pka1=8.2Pka2=3.4OMeOMeOMeOMeNHHHNNN吐根碱ΔpKa=0.89金雀花碱ΔpKa=8.1C.共轭效应氮原子孤电子电子基团氮原子孤电子对处于P—共轭体系时，通常碱性减弱。苯胺型、烯胺型、酰胺型常见P—共轭效应的三种类型：①苯胺型N1N2CH3CH3CH3H3CHNCOOPka1=1.76Pka2=7.88②烯胺型仲烯胺（A）：共轭酸B极不稳定，平衡向C进行，碱性较弱；叔烯胺(A)：共轭酸B较稳定，平衡向B进行，碱性较强。R'NRCCR'NRCC+NRCCR'A（生物碱）B（共轭酸）H+OH-C氮原子不处在桥头，碱性强氮原子处在桥头，碱性相对较弱新士的宁Pka=3.8士的宁Pka=8.2NNOOHHHHHNNOOHHHHH胍基生物碱呈强碱性。PKa＝13.6胍质子化后形成季铵离子，呈强共轭，体系稳定性大（共轭酸的高度共振稳定性，使共轭酸稳定，Ka小，Pka大，碱性强）H2NH2NCNHH2NH2NCNHH+③酰胺型NOOONNNNOOMeMeMe胡椒碱Pka=1.42咖啡因Pka=1.22NCOR（3）空间效应氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分子构象因素，使质子难于接近氮原子，碱性减弱。H3CPKa＝4.39PKa＝5.15PKa＝4.81PKa＝2.93小基团引入，只破环P—π共轭，碱性增强大基团：破坏共轭加空间阻碍空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使碱性降低（莨菪碱和东莨菪碱）。NCH3OCOCHOHph莨菪碱（pka9.65）东莨菪碱（pka7.50）（4）分子内氢键若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。（指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键）和钩藤碱Pka=6.32异和钩藤碱Pka=5.20碱性强弱小结①②供电——碱性↑诱导吸电——碱性↓共轭——碱性↓（胍基除外）立体因素——碱性增强、降低（视结构而定）Ar-NH2N+OHNHNH2NONH季铵仲胺伯胺叔胺芳胺酰胺->>>>>胍基>③空间效应与诱导效应共存，空间效应主导共轭效应与诱导效应共存，共轭效应主导比较下列化合物的碱性化合物pKa(25)℃熔点/℃比旋光度（+）扁桃酸3.37132.8+5.8°（-）扁桃酸3.371...
