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title: "查看分子在 pH 7.4 下以何种形式存在：pKa 与微观物种插件 | MolDraw 博客"
url: https://www.moldraw.com/zh/blog/pka-plugin-protonation-states-microspecies.html
description: "估算任意 pH 下的 pKa 值、主要带电形式以及各微观物种的占比。免费 MolDraw pKa 与微观物种插件实用指南。"
lang: zh-CN
publisher: Scidart Academy
generated: 2026-10-26
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# 用 pKa 与微观物种插件确定任意 pH 下的质子化状态

发布：2026年10月15日 · 作者：Scidart Academy · 阅读时间：约 5 分钟

![甘氨酸在 pH 0 至 14 范围内的物种分布曲线：阳离子、两性离子和阴离子，pH 7.4 处的虚线表示两性离子占主导](https://www.moldraw.com/blog/thumbs/pka-plugin.webp)

如物种分布曲线所示，在 pH 7.4 下甘氨酸主要以两性离子形式存在。

**简答：**在 Settings › Plugins 中安装 **pKa & Microspecies**，画出分子并打开 **pKa** 标签页。用滑块或 **Blood 7.4** 等预设值设定 pH。你会看到每个酸性或碱性基团的 pKa 估算值、主要带电形式、净电荷、等电点，以及 pH 0 至 14 范围内每种微观物种的分布图。一切都在浏览器中运行。

## 为什么质子化状态很重要

大多数药物分子都带有酸性或碱性基团。羧酸可以失去质子变成羧酸根。胺可以得到质子变成铵离子。具体是哪种形式，取决于溶液的 pH 和每个基团的 pKa。

pKa 是某个基团一半质子化、一半去质子化时的 pH。pH 每偏离 pKa 一个单位，两种形式的比例就变化十倍。这就是学生在普通化学中学到的 Henderson–Hasselbalch 关系。

含有多个可电离基团的分子可以同时存在几种质子化状态。每一种状态就是一个*微观物种*。各自的占比随 pH 变化。在血液 pH（约 7.4）下占主导的形式会影响溶解度、分子穿过细胞膜的难易以及它与蛋白质的结合方式。它通常也是你在分子对接或作图时想要的形式。插件可以在你绘图时快速估算所有这些内容。

## 插件显示的内容

![MolDraw pKa 与微观物种插件显示西替利嗪在 pH 7.4 下的情况：微观物种分布图、pH 滑块和预设值、摘要数值以及 Sites 表](https://www.moldraw.com/docs/img/plugin-pka-annotated-screenshot.webp)

西替利嗪在 pH 7.4 下。分布图覆盖 pH 0 至 14，在 Sites 表中可以输入实测的 pKa。

| 结构视图 | **pKa sites** 给每个酸性或碱性基团标上其估算值。**Major at pH** 画出主要带电形式。 |
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| 分布图 | 每种微观物种在 pH 0 至 14 范围内的百分比。点击图表可跳到该 pH。 |
| pH 控制 | 滑块、数值框和预设值：Stomach 1.5（胃）、Skin 5.5（皮肤）、Blood 7.4（血液）和 pH 9。 |
| 概述 | 主要物种的占比、所选 pH 下的净电荷、等电点和宏观 pKa 值。 |
| 标签页 | **Microspecies** 列出每种形式及其电荷和百分比。**Sites** 列出每个基团及其估算值，并提供一个输入你自己数值的框。**About** 介绍计算方法。 |

## 如何安装 pKa 插件

1. 打开 [MolDraw 编辑器](https://www.moldraw.com/zh/)并登录。免费账户即可。
2. 点击 **Settings**（齿轮图标），然后点击 **Plugins**。
3. 点击 pKa & Microspecies 旁边的 **Install**。右侧面板中会出现 **pKa** 标签页。

也可以在画布上右键点击分子，选择 **pKa & microspecies**。

## 如何找出给定 pH 下的主要物种

1. 画出分子。如果画布上有多个分子，选中你需要的那个。
2. 打开 **pKa** 标签页。勾选 **Live** 时，每当绘图改变，插件都会重新分析。否则请点击 **Analyse drawing**。
3. 用滑块设定 pH、输入数值，或点击 **Blood 7.4** 等预设值。
4. 阅读摘要：主要物种、它的占比和净电荷。
5. 把结构视图切换到 **Major at pH**，查看电荷所在的位置。
6. 打开 **Microspecies** 比较其他形式。把鼠标悬停在某一种上，可在图中高亮其曲线。
7. 点击 **Insert major species** 把带电形式添加到画布上，或点击 **Replace drawing** 用它替换你的结构。

## 课堂和实验室中的用法

- **讲解酸和碱：**画出甘氨酸。教科书数值约为羧酸 2.3、胺 9.6，因此在 pH 7.4 下应以两性离子为主。把插件的估算值与这些数值比较，并移动滑块，展示每种形式依次占据主导。
- **药物吸收：**先点击 Stomach 1.5，再点击 Blood 7.4，展示弱酸或弱碱在体内不同部位电荷如何变化。
- **对接和建模准备：**插入 pH 7.4 下的主要物种，导出这种形式而不是中性结构。要查看其电荷位置，可以[按静电势给插入的形式着色](https://www.moldraw.com/zh/blog/mep-plugin-electrostatic-potential-map.html)。
- **快速计算：**对于缓冲溶液和比值问题，可以把插件与 [pKa 计算器](https://www.moldraw.com/zh/tools/free-chem-tools/pka-calculator.html)和 [pH 计算器](https://www.moldraw.com/zh/tools/free-chem-tools/ph-calculator.html)配合使用。

## 技巧与局限

- 点击结构上的 pKa 标签，可跳到 Sites 表中对应的基团。
- 如果你有实测的 pKa，请在 **Your pKa** 框中输入。留空则保留估算值。实测值永远优于估算值。
- 画有反离子的盐会被视为两个分子。请选中药物部分，或改画中性母体化合物。
- 如果分子在 pH 0 至 14 之间没有可电离基团，插件会告诉你它保持中性。

所有数值都是估算值。插件会找出每个酸性或碱性基团，以该类基团的实测值为起点，再用 Hammett 和 Taft 方程根据邻近取代基进行校正。在约 2,000 个分子的留出测试集上，平均误差为 0.92 个 pKa 单位，71% 的数值误差在 1 个单位以内。常见药物的平均误差约为 0.45。某些环系、互变异构体、脒、烯醇和 C-H 酸可能偏差 2 个单位或更多。请把结果用于教学、快速检查和规划，而不是替代实测。

## 问题与解答

### 什么是微观物种？

微观物种是分子的一种特定质子化状态，其中每个酸性或碱性基团要么带着质子，要么不带。含有多个可电离基团的分子可以同时以几种微观物种存在，它们的占比随 pH 变化。

### pKa 值有多准确？

它们是估算值。在留出的测试集上，平均误差为 0.92 个 pKa 单位，71% 的数值误差在 1 个单位以内；常见药物的平均误差约为 0.45 个单位。不常见的环系和存在互变异构的杂环可能偏差 2 个单位或更多。

### 插件会把我的分子发送到服务器吗？

不会。计算在你的浏览器中运行，不使用服务器，也不使用 AI 模型。

### 可以使用我自己测得的 pKa 值吗？

可以。打开 Sites 标签页，在该基团的 Your pKa 框中输入你的数值。分布图、摘要和主要物种会立即更新。

## 更多 MolDraw 插件

[pKa 插件文档](https://www.moldraw.com/docs/plugins/pka-plugin-microspecies-protonation-states-at-any-ph/) [静电势图](https://www.moldraw.com/zh/blog/mep-plugin-electrostatic-potential-map.html) [ChEMBL 生物活性查询](https://www.moldraw.com/zh/blog/chembl-plugin-bioactivity-lookup.html) [蛋白质查看器](https://www.moldraw.com/zh/blog/protein-viewer-plugin-pdb-3d.html) [全部插件](https://www.moldraw.com/docs/plugins/moldraw-plugins-overview-and-how-to-install/)

最后更新：2026年10月15日