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學習重點 區分弱酸、弱鹼的酸形與鹼形，正確套用 Henderson-Hasselbalch 方程式。 利用 pH 與 pKa 的差值，換算離子態與分子態的比值及百分比。 依藥物官能基與環境 pH，判斷胃中、血液中的主要電荷態及相對解離程度。 掌握弱酸鹽加強酸的中和計算，以及弱鹼鹽酸鹽水溶液的酸性比較。 核心觀念 一、先分酸鹼，再代入方程式 通式為pH＝pKa＋log（［鹼形］／［酸形］），亦即 pKa＝pH＋log（［酸形］／［鹼形］）。酸形是較多一個質子的形式，不一定是分子態。 類型酸形鹼形離子態／分子態 弱酸 HAHA，通常不帶電A⁻，帶負電［A⁻］／［HA］＝10 的（pH－pKa）次方 弱鹼 BBH⁺，帶正電B，通常不帶電［BH⁺］／［B］＝10 的（pKa－pH）次方 弱鹼標示的 pKa，通常是其共軛酸 BH⁺ 的 pKa。單一解離平衡中，pH＝pKa 時，兩型各占 50%。若離子態／分子態＝r，則離子態百分比＝100r／（1＋r），分子態百分比＝100／（1＋r）。 二、環境判斷與速算 弱酸：pH 高於 pKa，A⁻ 增加；pH 低於 pKa，HA 增加。 弱鹼：pH 低於 pKa，BH⁺ 增加；pH 高於 pKa，B 增加。 正常血液計算通常取pH 7.4；胃內為強酸性。小腸 pH 有變化，計算時依題目給值。 pH 與 pKa 的差值絕對值優勢型：劣勢型優勢型所占比例 01：150% 0.7約 5：1約 83% 0.9約 8：1約 89% 110：1約 91% 2100：1約 99% 2.3約 200：1約 99.5% 5100000：1約 99.999% 表中百分比代表優勢型，必須先判斷優勢型是否帶電，不能直接當成解離度。 三、代表藥物的定量計算 藥物與條件計算與判讀 弱酸 pKa 5.4；pH 7.4離子態：分子態＝100：1；離子態約 99%，非離子態約 1%。 Amobarbital，弱酸 pKa 8.0；pH 7.0離子態：分子態＝1：10；解離度約 9.1%，屬於 20% 以下。 Ezetimibe，弱酸 pKa 9.7；pH 7.4離子態：分子態約 1：200；離子態約 0.5%，小於 1%。 L-thyroxine，所給 pKa 6.7；pH 7.4以該酸性基團計算，去質子化型：質子化型約 5：1，約 83%；百分比選項以 90% 最接近。 Phenylpropanolamine，弱鹼 pKa 9.4；pH 7.4BH⁺：B＝100：1；離子態約 99%，超過 90%。 Clonidine，弱鹼 pKa 8.3；pH 7.4BH⁺：B 約 8：1；離子態約 89%，主要呈陽離子。若選項為 20%、40%、60%、80%，選最接近的 80%。 Diazepam，弱鹼 pKa 3；pH 8分子態：離子態＝10 的 5 次方：1，因此分子態／離子態＝100000。 多官能基藥物須分別考慮各基團。L-thyroxine 含多個可解離基團；以上百分比依所給 pKa 所對應的平衡計算，不宜把質子化型一概視為整個分子完全不帶電。 四、常見藥物的解離與主要電荷態 藥物酸鹼特性判斷重點 Aspirin羧酸類弱酸胃中以分子態為主；血液中高度解離。與 warfarin、acetaminophen、carbamazepine 比較時，解離比例最高。 Warfarin弱酸血液中大多解離，但解離比例低於 aspirin。 Phenobarbital、phenytoin弱酸胃中以分子態為主；phenytoin 在血液中仍以未解離態為主。 Acetaminophen酚類弱酸生理 pH 下主要未解離。 Carbamazepine、ethanol生理 pH 下幾乎不解離不能因含氧或含氮，就認定容易離子化。 Morphine含三級胺與酚基胃中胺高度質子化；血液中胺仍多帶正電、酚基多未解離，主要淨電荷為 +1。 Sildenafil具可質子化的鹼性部位相關 pKa 接近血液 pH；與 ethanol、phenytoin、aspirin 比較，離子態與未解離態比例最接近 1。 比較同一 pH 下的解離比例：單一弱酸的 pKa 越低，離子態越多；單一弱鹼的 pKa 越高，離子態越多。因此胃中比較 morphine 與 aspirin、phenobarbital、phenytoin 時，morphine 的離子態比例最高。 結構判讀時，先找可質子化的胺，再看酸性基團。若有一個主要可質子化的鹼性中心，且其他基團在胃酸中不帶電，主要淨電荷可為 +1。不能僅憑「含氮」就判定 +1；醯胺氮、鹼性中心數目及其他電荷均須考慮。 五、抗癲癇藥在鹼性溶液中的比較 Ethosuximide、phenytoin：含可解離的醯亞胺結構，呈弱酸性；環境越鹼，陰離子比例越高。 Pregabalin：含羧基與胺基，為兩性分子；可呈兩性離子，較高 pH 下逐漸以淨負電型為主。淨電荷為零不代表沒有帶電基團。 S-levetiracetam：主要含內醯胺與醯胺，在一般酸鹼條件下不易離子化，因此上述藥物中在鹼性溶液的解離度最小。 六、緩衝液：先中和，再算比例 弱酸鹽遇強酸，先依A⁻＋H⁺ → HA計算剩餘鹽與生成弱酸，再代入 pH＝pKa＋log（［A⁻］／［HA］）。 0.36 M sodium benzoate 與等體積 0.18 M HCl 混合，中和後 benzoate 與 benzoic acid 濃度均為 0.09 M。兩者比值為 1，因此pH＝pKa＝4.2。同一混合液中可直接使用莫耳數比；強酸恰好中和原有弱酸鹽的一半時，即為半中和點。 七、弱鹼鹽酸鹽的酸性 弱鹼鹽酸鹽溶於水後，BH⁺ 可釋出 H⁺，溶液呈酸性。比較相同濃度的鹽酸鹽時，BH⁺ 的 pKa 越小，酸性越強。因此 pKa 為 10.5、10.2、9.6、9.2 時，以 9.2 者的鹽酸鹽溶液酸性最強。 常考陷阱 把弱鹼酸形當成分子態：BH⁺ 是帶正電的酸形；弱鹼在酸性環境通常更容易離子化。 把比值直接當百分比：100：1 的少數型占 1／101，約 1%；多數型約 99%。 顛倒分子態與離子態：先寫出題目要求的分子與分母，再計算。100000 與 0.00001 互為倒數。 把近似選項當精確數值：Clonidine 計算約 89%，指定選項取 80%；L-thyroxine 依所給平衡約 83%，指定選項取 90%。 認為帶電必為陰離子：Morphine、clonidine 在血液中主要為陽離子；兩性離子則同時具有正、負電荷。 緩衝液未先中和：不能直接拿混合前弱酸鹽與 HCl 的濃度代入方程式。 以 pKa 最大判斷鹽酸鹽最酸：此處比較的是共軛酸 BH⁺，應選 pKa 最小者。 記憶口訣 「酸升鹼降，帶電增加」：弱酸隨 pH 升高更易帶電，弱鹼隨 pH 降低更易帶電。 「差一十倍，差二百倍；等於 pKa，各占一半。」 「緩衝先中和，半中和等 pKa；鹽酸鹽比酸，小 pKa 勝。」