生物碱的碱性、旋光性和溶解性.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,生物碱在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）,NH C NH,2,NH,2,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）SP,3,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,SP,2,，,PKa,5.17,SP,3,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,H,H,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,+,NHR,2,，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,。,Pka=5.2,Pka=10.4,Pka,1,=8.2,Pka,2,=3.4,吐根碱,pKa=0.89,金雀花碱,pKa=8.1,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,Pka,1,=1.76,Pka,2,=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,。,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,）,酰胺型,胡椒碱,Pka=1.42,咖啡因,Pka=1.22,（,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。,PKa,4.39,PKa,5.15,PKa,4.81,PKa,2.93,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,碱性强弱小结,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）,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,比较下列化合物的碱性,化合物,pKa(25),熔点/,比旋光度,（+）扁桃酸,3.37,132.8,+5.8,（-）扁桃酸,3.37,132.8,-5.8,（）扁桃酸,3.38,132.8,0,（+）-乳酸,3.79,53,+3.8,（-）-乳酸,3.79,53,-3.8,（）-乳酸,3.79,18,0,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：,（）伪麻黄碱,（）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（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,麻黄碱,水溶液,氯仿溶液,左旋体,右旋体,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。,氮原子的存在形式,极性基团的有无,、,数目,溶剂的极性,分子大小,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!,