項(xiàng)目八生物堿類成分提取分離任務(wù)2理化性質(zhì)堿性

天然藥物化學(xué)課程項(xiàng)目八生物堿類成分提取分離任務(wù)2理化性質(zhì)-堿性堿性（一）生物堿堿性的產(chǎn)生及堿性強(qiáng)弱表示方法（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系（一）生物堿堿性的產(chǎn)生及堿性強(qiáng)弱表示方法（一）生物堿堿性的產(chǎn)生及堿性強(qiáng)弱表示方法Br?sted的質(zhì)子理論認(rèn)為，能提供質(zhì)子的物質(zhì)為酸，能接受質(zhì)子的物質(zhì)為堿。生物堿的分子中含有氮原子，最外層有5個(gè)電子，形成化合物時(shí)，氮原子最外層電子結(jié)構(gòu)中有一對(duì)2S2電子，能接受質(zhì)子成鹽，故生物堿具有堿性。（一）生物堿堿性的產(chǎn)生及堿性強(qiáng)弱表示方法生物堿的氮原子因獲得質(zhì)子的能力不同，堿性強(qiáng)弱有差異。生物堿的堿性強(qiáng)度一般用可用堿式離解指數(shù)pKb或其共軛酸的酸式離解指數(shù)pKa表示，由于多數(shù)游離生物堿的水溶性較小，很難用生物堿的pKb表示，故常用其共軛酸（鹽）的解離平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值pKa表示堿性強(qiáng)弱。pKa值越大，堿性越強(qiáng)；pKa值越小，堿性越弱。通常pKa<2為極弱堿，pKa2～7為弱堿，pKa7～11為中強(qiáng)堿，pKa>11為強(qiáng)堿（一）生物堿堿性的產(chǎn)生及堿性強(qiáng)弱表示方法（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系生物堿的堿性強(qiáng)弱主要與氮原子接受質(zhì)子的能力有關(guān)，若氮原子上電子云密度越高，接受質(zhì)子的能力越強(qiáng)，堿性越強(qiáng)；反之堿性越弱。影響氮原子電子云密度主要因素有：氮原子的雜化方式、誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、空間效應(yīng)以及分子內(nèi)氫鍵。（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．氮原子的雜化方式生物堿結(jié)構(gòu)中氮原子成鍵時(shí)有三種雜化方式：sp3、sp2、sp，在雜化軌道中，p軌道的成分越多，能量越高，接受質(zhì)子能力越強(qiáng)，即堿性越強(qiáng)。堿性由強(qiáng)到弱的順序：sp3雜化＞sp2雜化＞sp雜化。氮原子雜化的方式可根據(jù)與相鄰碳原子連接的情況簡(jiǎn)單判斷。如果氮原子與碳原子通過(guò)單鍵（C-N）相連，一般為sp3雜化；如果與碳原子通過(guò)雙鍵（－N=C＜或＞N－C=C＜）相連，一般為sp2雜化；如果通過(guò)三鍵（N≡C－）相連，則為sp雜化。（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系如吡啶（pKa=5.2）和異喹啉（pKa=5.4）的氮原子均為sp2雜化，堿性較弱；而六氫吡啶（pKa=11.2）和四氫異喹啉（pKa=9.5）均為sp3雜化，堿性較強(qiáng)。（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系2．誘導(dǎo)效應(yīng)如果生物堿分子結(jié)構(gòu)中氮原子附近存在供電子基團(tuán)時(shí)，使氮原子上的電子云密度升高，堿性增強(qiáng)。氮原子附近連有吸電子基團(tuán)時(shí)，使氮原子上的電子云密度降低，堿性降低。常見(jiàn)的供電子基團(tuán)有烷烴基（甲基、乙基等），吸電子基團(tuán)有羥基、羰基、醚氧原子、酯基、苯基及雙鍵等。（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系如麻黃堿（pKa=9.58）因氮原子上有供電子的甲基存在，故堿性強(qiáng)于去甲麻黃堿（pKa=9.01）。去甲麻黃堿有吸電子的羥基存在，故苯異丙胺（pKa=9.8）的堿性強(qiáng)于去甲麻黃堿。（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3．共軛效應(yīng)生物堿分子中氮原子的未共用電子對(duì)當(dāng)和供電子基或吸電子基處于同一共軛體系時(shí)，可形成p-π共軛效應(yīng)，形成吸電子共軛效應(yīng)，堿性減弱。如苯胺（pKa=4.58），環(huán)己胺（pKa=10.14），大馬士革寧堿（pKa=3.2）堿性更弱。（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系4．空間效應(yīng)在生物堿分子中氮原子的附近引入大的基團(tuán)，就會(huì)形成空間屏障，阻礙氮原子吸引質(zhì)子，而使堿性減弱。如莨菪堿（pKa=9.65）和東莨菪堿（pKa=7.5），在東莨菪堿分子結(jié)構(gòu)中，氮原子附近有三元氧環(huán)，對(duì)氮原子接受質(zhì)子形成的空間屏障，故其堿性弱于莨菪堿。（二）生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系5．氫鍵效應(yīng)如生物堿分子結(jié)構(gòu)中氮原子附近有羥基、羰基等取代基團(tuán)，除存在電效應(yīng)外，當(dāng)這些基團(tuán)處在有利于同生物堿共軛酸分子的質(zhì)子形成分子內(nèi)氫鍵締合的位置時(shí)，可使堿性增強(qiáng)。典型的例子是麻黃堿和偽麻黃堿，麻黃堿的堿性（pKa=9.58）小于偽麻黃堿（pKa=9.74），是因?yàn)槁辄S堿分子