1、生物碱的旋光性、溶解性和碱性,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。,生物碱在
2、水中碱性强弱顺序的比较：,胍基季铵碱（pKa11）脂胺类、脂氮杂环类（pKa 811）芳胺类、芳氮杂化类（pKa 37）两个以上的氮杂化类（pKa酰胺基,（1）胍基（最强碱）,胍基极易接受质子生成亚胺,共振稳定：对胍基而言，P共轭使胍基体系产生共 振效应，使亚胺盐更趋于稳定。,胍 pKa 13.4,（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：,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,
3、SP2， PKa 5.17,SP3 , PKa 9.5 Pka11.5,氰基 吡啶 四氢异喹啉 季铵碱,（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,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=8.15,B.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
4、直接作用，又称为直接效应，距离远，降低小。,C.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：,苯胺型,Pka1=1.76 Pka2=7.88,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。,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=8.2,胍基生物碱呈强碱性。PKa13.6,胍质子化后形成季铵离子，呈强共轭，体系稳定性大（共轭酸
5、的高度共振稳定性，使共轭酸稳定，Ka小，Pka大，碱性强）, 酰胺型,（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。,小基团引入，只破环P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）。,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,胍基, 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,
6、比较下列化合物的碱性,天然产物往往具有旋光性 旋光性物质的物理性质除旋光性以外几乎相同；其化学性质除在生化反应或与旋光试剂作用以外几乎相同,旋光性,多巴的生理活性,没有活性,抗震颤麻痹作用，治疗帕金森氏症,（）麻黄碱：具有收缩血管、松驰支气管平滑肌、兴奋中枢的作用，活性强。,（）伪麻黄碱：有升压、利尿作用，且活性弱。,“反应停”事件: 1957年，德国，上市一种新药非巴比妥类镇静药-“反应停”（-苯肽茂二酰亚胺，塞利多米）。广泛用于妊娠反应，销往46个国家，8000多例海豹肢畸形婴儿。之后，美国FDA及其他国家逐渐以法律形式确定上市药物必须标明旋光性的相关说明。,镇静作用,强烈致畸作用,反应停
7、（halidomide，-苯肽茂二酰亚胺，塞利多米 ）,结构决定性能,生物碱旋光性小结,含有手性碳原子的生物碱，由于分子不对称性而具有旋光性。 生物碱的旋光性受PH、溶剂、温度、浓度等因素影响。 如：烟碱(尼古丁) 中性溶液左旋光性酸性溶液右旋光性,多数左旋体呈显著生理活性，右旋体无或很弱。,但也有少数生物碱与此相反，如：,（1）亲脂性生物碱大多数叔胺碱和仲胺碱，能溶于有机溶剂，特别易溶于氯仿，溶于酸水，不溶或难溶于水和碱水。,游离生物碱,溶解性,（2）亲水性生物碱季铵碱和某些含氮氧化合物的生物碱。可溶于水，甲醇、乙醇，难溶于有机溶剂。,（3）具特殊官能团的生物碱具酚羟基或羧基的生物碱称为两性
8、生物碱。既可溶于酸水，又可溶于碱水，但在PH89溶解性最差，易沉淀。具内酯或内酰胺结构的生物碱，在碱水溶液中溶于水中，加酸又复原。,生物碱盐1、多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂；2、无机酸盐水溶性大于有机酸盐；3、无机酸盐中含氧酸盐（如硫酸盐，磷酸盐）的水溶性大于卤代酸盐；4、小分子有机酸盐大于大分子有机酸盐。5、碱性很弱的生物碱只能与强酸结合成盐，而且这种盐往往不稳定，还可能表现出似游离生物碱的性质。,溶解度小结,（一）脂溶性生物碱 大多数游离的脂肪胺、芳胺、酰胺类为脂溶性生物碱。 （二）水溶性生物碱 （1）含有季铵、胍基或氮氧化物（如氧化苦参碱）的生物碱 （2）小分子、极性强的生物碱 （3）生物碱盐 （4）两性生物碱：既可溶于酸水又可溶于碱水 （5）液体生物碱,Thanks!,Thats all!,
