Bazicitatea alcaloizilor

- imprimata de prezenta atomului (lor) de N, respectiv de disponibilitatea perechii de electroni neparticipanti ai acestuia de a fixa un proton;

- se apreciaza cantitativ prin constanta de disociere a acidului conjugat pKa: cu cat aceasta are o valoare mai mica, cu atat vorbim de un caracter bazic slab; intr-un mediu cu pH slab acid, alcaloizii cu bazicitate ridicata vor forma saruri corespunzatoare, in timp ce alcaloizii - baze relativ slabe avand pKa mic, vor ramane sub forma de baza libera;

- chinina: pKa=5.07; - rezerpina: pKa=6.6;- morfina: pKa = 9.85;- berberina: pKa = 2.47.

- influentata de:

- substituentii prezenti in vecinatatea atomului de azot, prin modularea statusului electrostatic al acestuia. Astfel:

Grupele respingatoare de electroni (amino, NHR, NR2, O- , hidroxil, OR, NHCOR, alchil=slabi): cresc densitatea de electroni la atomul de azot, cresc probabilitatea de protonare, cresc bazicitatea moleculei;

Grupe atragatoare de electroni (nitro, amina cuaternara, CF3, CN, SO3H, COOH, COOR, CHO): scad densitatea de electroni la atomul de azot, destabilizeaza acidul conjugat, scade capacitatea de protonare, scade bazicitatea.

- electronegativitate: se refera la atractia atomilor ptr. electroni. Cu cat este mai mare, cu atat atomul isi retine mai puternic electronii si bazicitatea scade.

- Hibridizarea atomului de N: orbitalii s sunt mai apropiati de nucleu decat orbitalii p; cu cat exista un caracter s mai pronuntat al orbitalilor hibrizi, cu atat electronii sunt mai apropiati de nucleu, electronegativitatea este mai mare, atomul este mai putin predispus sa impartaseasca densitatea sa de electroni si caracterul bazic scade.

Un atom hibridizat sp2 retine mai aproape electronii decat un atom hibridizat sp3.

Amine sp3 sunt mai bazice decat cele sp2. (structuri saturate mai bazice decat cele nesaturate)

- de ex. in nucleul piridinic, chinolinic sau izochinolinic: perechea de electroni neparticipanti ai atomului de N nu participa la configurarea caracterului aromatic, atomul de N se afla in stare de hibridizare sp2, electronii sunt retinuti mai aproape de nucleul azotului si sunt mai putin disponibili pentru protonizare. Astfel, spre ex. piridina este o baza mai slaba decat analogul sau saturat, piperidina (sp3);

- in acelasi timp, piridina este mai bazica decat pirimidina, deoarece in cazul ultimei structuri, intervine caracterul inductiv al celui de al doilea atom de azot;

- efectul de rezonanta: delocalizarea densitatii electronice. Prezenta acestui efect

influenteaza in mod negativ bazicitatea. Spre ex. amidele sunt mai putin bazice decat aminele, deoarece perechea de electroni a atomului de azot este delocalizata la oxigenul carbonilic, oxigenul fiind mai electronegativ decat azotul.

- aminele aromatice sunt mai putin bazice decat analogii saturati, datorita delocalizarii electronilor neparticipanti ai azotului in pozitiile o si p ale nucleului aromatic.

- in nucleul indolic, perechea de electroni neparticipanti ai azotului este implicata in aromatizare, nu este disponibila pentru protonizare, si pentru indol vorbim de un caracter mai degraba slab acid.

- in nucleul pirolic, perechea de electroni neparticipanti ai azotului este delocalizata in nucleul aromatic, participand la determinarea caracterului aromatic. Ca urmare, este o baza slaba, iar daca are loc protonizarea, ea se intampla la carbon, fiind urmata de pierderea aromaticitatii moleculei. Pirolul este o baza mai slaba decat Py, deoarece in Py, electronii neparticipanti nu sunt implicati in aromatizare, norul electronic avand o dispozitie perpendiculara pe planul legaturilor.

- in nucleul imidazolic, perechea de electroni neparticipanti a atomului de N ce poarta un H, este implicata in aromatizare, comportandu-se ca in cazul pirolului, in timp ce perechea de electroni neparticipanti de la cel de al doilea atom este localizata in orbitalul sp2 al azotului, iar protonizarea este favorizata aici. Imidazolul este mai bazic decat pirolul, pirazol si piridina, ordinea fiind:

imidazol > pirazol > piridina > pirol

In pirazol, sunt de asemenea 2 atomi de azot, localizati (1,2) fata de 1,3 in imidazol, iar vecinatatea imediata slabeste caracterul bazic.

- sarurile cuaternare de amoniu nu sunt bazice, nu au o pereche de electroni neparticipanti la azot;

- in general structurile amino secundare mai bazice decat cele primare si tertiare, in solutie apoasa:

efedrina > nor-efedrina > atropina

Efectul de solvatare (formare de legaturi de hidrogen) este mai accentuat in primele 2 cazuri, astfel incat cresterea densitatii de electroni la atomul de azot este mai pronuntata decat cea determinata de grupele alchil din structura de amina tertiara.

- prezenta unor grupe cu caracter slab acid in molecula unui alcaloid poate sa-i determine per total un carcater amfoter: morfina, narceina;

- cafeina are un caracter slab bazic (saruri instabile), iar teofilina este neutra sau cu caracter slab acid

Teofilina – caracter acid favorizat prin tautomeria ceto-enolica, care permite transferul de atom de H si abilitatea de a dona protonul de pozitia 7.

- colchicina este neutra, datorita structurii amidice;

- in molecula chininei, chinidinei, azotul chinuclidinic (amina tertiara alifatica) este mai bazic decat cel chinoleinic (comportare asemanatoare piridinei).