生物碱alkloids21课件讲解.ppt

碱性基团的pKa值大小顺序一般为：胍基[-NH(C=NH)NH2]?季胺碱?脂肪胺~脂氮杂环?芳胺~芳氮杂环?酰胺基。氮原子的杂化度：电子效应：－诱导效应－共轭效应立体效应(空间效应)：诱导－场效应：分子内氢键缔合效应：（2）影响生物碱碱性的因素——氮原子的杂化度：生物碱的碱性强度随N原子杂化度的增加而增大，即SP3SP2SP1s2s2pP轨道离原子核远，被束缚的程度越弱，越易提供电子，碱性越强pKa值:脂肪胺类芳氮杂环——电子效应：无论是诱导效应还是共轭效应，究其实质是各因素最终影响了氮原子的电子云密度，从而影响了其接受质子并与之结合的能力，影响了其碱性。－诱导效应：诱导效应:是影响生物碱碱性强度的重要因素。供电子取代基，如：烷基等，使氮原子上的电荷密度增大，从而使碱性增强；吸电子基，如芳基、酰基、醚氧键、双键、羟基等，使氮原子上的电荷密度减少，使碱性减弱。pKa9.7510.6410.709.74甲基的供电性使电子云密度增多，碱性变强，因此，二甲胺碱性强，但三甲胺由于立体位阻大，碱性变小。吸电作用可卡因cocainepka8.31托哌可卡因tropococainepka9.88以氮杂缩醛形式存在的生物碱的碱性，氮原子所在的位置不同而有所不同。——通常易质子化，形成稳定的阳离子形式，呈现较强的碱性。——当氮原子位于稠环桥头时，不能发生此质子化反应，同时由于RO基的吸电作用使碱性减弱。－共轭效应：生物碱分子中氮原子上的孤对电子与双键形成p-?共轭时，使氮原子电子云密度降低，分子的碱性减弱。p-?共轭的类型：主要包括：（1）苯胺型:（2）烯胺型：（3）酰胺型：（1）苯胺型:苯胺N原子上孤电子对与苯环?－电子成p-?共轭体系，碱性比相应的环己胺弱的多。例如：pKa值:脂肪胺类芳氮杂环吡咯：是多?－N－芳杂环，N上孤电子对参与芳香电子的组成（p-?共轭），碱性极弱（pKa＝0.4）。（2）烯胺型（enamines）:吡啶：是缺?－N－芳杂环，未共享电子对与环共平面，不参与共轭。故，碱性较强（pKa＝5.25），可与强酸结合成盐。N原子处于稠环的桥头位置时，烯胺型体系不易发生质子化，而呈双键的诱导效应影响，碱性反而减弱。如：新士的宁碱性弱。桥头N烯胺（3）酰胺型（enamines）:由于N上孤电子对与酰胺羰基的p-?共轭效应，其碱性很弱。例如：胡椒碱并非所有的p-?共轭效应都减低碱性的强度。例如：胍由于接受质子后形成季铵离子，呈更强的p-?共轭，体系稳定性增大，而成为最强的碱（pKa13.6）氮孤对电子和共轭体系中?电子产生共轭的立体条件：是二者的P电子轴共平面。如果共轭效应减弱或消失，都将使碱性增强。如果太大的基团引入邻位后，因受空间位阻的影响，碱性反而变弱。——立体效应（空间效应）尽管质子的体积较小，但生物碱N原子质子化时，受到空间效应的影响，使其碱性增强或减弱。N原子附近取代基的构型、构象等立体因素，直接影响生物碱的碱性。例如：东莨菪碱和莨菪碱：三元氧环的存在，对N上孤电子对产生显著的立体效应，即增大了空间位阻，使N原子不易给出电子，所以，使碱性减弱。——诱导－场效应：生物碱分子中如同时含有2个N原子，即使其处境完全相同，碱度总是有差异的。一旦第一个N原子质子化后，就产生一个强的吸电基团（－＋NHR2）。此时，它对第二个N原子产生两种碱性降低的效应：诱导效应和静电场效应。诱导效应：通过C链传递，且随碳链增长而逐渐降低。静电场效应：通过空间直接作用，故又称为直接效应。因此，二者统称为诱导－场效应。若此时强的吸电基和第二个N原子在空间上接近时，则直接效应对其碱度的影响就更显著。例如：吐根碱、金雀花碱吐根碱△pka0.89中间相隔5个碳原子，空间相距较远，彼此受诱导－场效应的影响较小，故△pka较小（0.89）金雀花碱△pka8.1中间相隔3个碳原子，空间上相距较近，彼此受诱导－场效应的影响较大，故△pka较大（8.1）——分子内氢键缔合效应：分子内氢键形成对生物碱碱性强度的影响较大。例如：和钩滕碱（rhychophylline）和异钩滕碱（isorhychophylline）和钩滕碱rhychophylline盐的质子化N上氢可与酮基形成分子内氢键，使其更稳定，碱性强pka6.32无氢键形成，碱性弱pka5.20