药物化学基础知识——生物碱的碱性与分子结构关系 碱性与分子结构的关系:生物碱的碱性强弱与氮原子的杂化度、诱导效应、诱导-场效应、共轭效应、空间效应以及分子内氢键形成等有关。 1)氮原子的杂化度:生物碱分子中氮原子孤电子对处于杂化轨道中,其碱性强度随杂化度升高而增强,即sp3>sp2>sp。
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生物碱的碱性与分子结构关系思维导图模板大纲
药物化学基础知识——生物碱的碱性与分子结构关系
碱性与分子结构的关系:生物碱的碱性强弱与氮原子的杂化度、诱导效应、诱导-场效应、共轭效应、空间效应以及分子内氢键形成等有关。
1)氮原子的杂化度:生物碱分子中氮原子孤电子对处于杂化轨道中,其碱性强度随杂化度升高而增强,即sp3>sp2>sp。
如:碱性强弱次序是:二甲胺(pKa10.70)>甲胺(pKa10.64)>氨(pKa9.75)。
(显然,甲基的供电性使二甲胺碱性稍强些。)
。此时,它对第二个氮原子产生两种碱性降低效应:诱导效应和静电效应。前者通过碳链传递,且随碳链增长而渐降低。后者则通过空间直接作用,故又称为直接效应。二者可统称为诱导-场效应。
若此时强的吸电基和第二个氮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。若空间上相距较远,彼此受诱导-场效应的影响较小。
①苯胺型:苯胺氮原子上孤电子对与苯环p-电子成p-p共轭体系,碱性(pKa4.58)比相应的环己胺(pKa10.14)弱的多。
②烯胺型:通常烯胺化合物存在以下平衡:
③酰胺型:若氮原子处于酰胺结构中,由于氮原子孤电子对与酰胺羰基的p-p共轭效应,其碱性很弱。
注意:氮孤电子对和共轭体系中p电子产生p-p共轭的立体条件必须是二者的p-电子轴共平面。否则,这种共轭效应减弱或消失,都将使碱性增强。
5)空间效应:尽管质子的体积较小,但生物氮原子质子化时,仍受到空间效应的影响,使其碱性增强或减弱。
对具体化合物,上述几种影响生物碱碱性强度的因素,必须综合考察。一般来说,空间效应和诱导效应共存时,前者居于主导地位。医学教育|网收集整理诱导效应和共轭效应共存时,往往后者的影响为大。此外,除分子结构本身影响生物碱的碱性强度外,外界因素如溶剂、温度等也可影响其碱性强度。
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