生物碱化学性质思维导图

叹黄昏

2023-02-21

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中药/药学理论

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中药化学

生物碱化学性质

生物碱

中药化学

生物碱化学性质： 1.碱性：（1）是生物碱重要的性质，也是提取、分离和结构鉴定的重要理论依据。（2）氮原子上的孤电子对，能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性。（3）生物碱碱性强弱用pKa表示，pKa越大，碱性越强。

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思维导图大纲

1.碱性：

（1）是生物碱重要的性质，也是提取、分离和结构鉴定的重要理论依据。

（2）氮原子上的孤电子对，能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性。

（3）生物碱碱性强弱用pKa表示，pKa越大，碱性越强。

（4）生物碱的碱性强弱与pKa的关系：

pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱，pKa7～11为中强碱，pKa＞11为强碱。

（5）生物碱分子中碱性基团的pKa值大小顺序：

胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯。

（6）影响生物碱碱性强弱的因素有：

1）氮原子的杂化方式

氮原子杂化程度的升高，碱性增强，即sp3＞sp2＞sp.

如四氢异喹啉（pKa9.5）为sp3杂化；吡啶（pKa5.17）和异喹啉（pKa5.4）均为sp2杂化；氰基呈中性，因其为sp杂化。季铵碱的碱性强（pKa11.5以上）则是因羟基以负离子形式存在，类似无机碱。

2）诱导效应

生物碱分子中的氮原子上的电子云密度可受氮原子附近供电基（如烷基）或/和吸电基（如各类含氧基团、芳环、双键）诱导效应的影响。

供电诱导使氮原子上电子云密度增加，碱性增强；吸电诱导使氮原子上电子云密度减小，碱性降低。

如麻黄碱的碱性强于去甲麻黄碱，即是由于麻黄碱氮原子上的甲基供电诱导的结果。而二者的碱性弱于苯异丙胺，则因前二者氨基碳原子的邻位碳上羟基吸电诱导的结果。

3）共轭效应

①苯胺型：氮原子上的孤电子对与苯环π-电子形成p-π共轭体系后碱性减弱。如毒扁豆碱的两个氮原子碱性的差别系由共轭效应引起。

②酰胺型：酰胺中的氮原子与羰基形成p-π共轭效应，使其碱性极弱。如胡椒碱秋水仙碱、咖啡因。

③胍类：胍接受质子后形成季铵离子，呈更强的p-π共轭，体系具有高度共振稳定性，而显强碱性。

4）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，医|学教育网搜集整理而使质子难于接近氮原子，碱性减弱。如东莨菪碱、利血平等。

5）氢键效应

当生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰基，并处于有利于形成稳定的共轭酸分子内氢键时，氮上的质子不易离去，则碱性强。如10-羟基可待因。

一般来说，空间效应与诱导效应共存，空间效应居主导地位；共轭效应与诱导效应共存，共轭效应居主导地位。

2.沉淀反应

（1）生物碱沉淀反应：生物碱在酸性水或稀醇中（苦味酸试剂可在中性条件下进行），与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应。

（2）应用：

①检查生物碱的有无；

②试管定性反应和色谱的显色剂；

③在生物碱的提取分离中指示提取、分离终点；

④分离纯化生物碱，如雷氏铵盐可用于沉淀分离季铵碱。

（3）常用的生物碱沉淀试剂有：

①碘化铋钾（Dragendorff，KBiI4）试剂：橘红色↓；

②碘化汞钾（Mayer，K2HgI4）试剂：类白色↓；

③硅钨酸（Bertrad，SiO2·l2WO3·nH2O）试剂：类白色或淡黄色↓；

④碘-碘化钾（Wagner，KI-I2）试剂：红棕色↓；

⑤苦味酸（Hager，2，4，6-三硝基苯酚）试剂：黄色↓；

⑥雷氏铵盐（硫氰酸铬铵，NH4【Cr（NH3）2（SCN）4】）试剂：季铵生物碱——红色↓或结晶。

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