Кислородсодержащие соединения. Липиды. 4.3.3 Кислородосодержащие соединения. Липиды. Тема кислородосодержащие соединения

• Название: Тема кислородосодержащие соединения
• Анкор: Кислородсодержащие соединения. Липиды
• Дата: 03.09.2021
• Размер: 1.19 Mb.
• Имя файла: 4.3.3 Кислородосодержащие соединения. Липиды.pdf
• Тип: Документы; #229295

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ТЕМА 4. КИСЛОРОДОСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ
4.3. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ
4.3.3. ЛИПИДЫ

ЖИРЫ
Жиры – это сложные эфиры , образованные трехатомным спиртом – глицерином и одноосновными карбоновыми кислотами
CH
2
O
C
R
CH
CH
2
O
C R
1
O
C R
2
O
O
O
Глицерин
Карбоновая
кислота

ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения.
По наличию двойных связей они делятся на
насыщенные
(только с одинарными связями между атомами углерода) и
ненасыщенные
(с одной двойной, их называют моноеновыми, или тройной связью между атомами углерод, две и более двойные связи —
полиненасыщенные).

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Функции
Сущность
Структурная
Липиды входят в состав структурных компонентов клетки (фосфо- и гликолипиды), ядра, цитоплазмы, мембрамы и в значительной степени определяют их свойства
Энергетическая
При окислении жиров высвобождается большое количество энергии,
которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. При полном распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно в 2 раза больше по сравнению с углеводами и белками.
Запасающая
Создание резервного источника энергии (капля жира в клетке, подкожная жировая клетчатка)
Защитная и теплоизоляционная
Накапливаясь в подкожной клетчатке и вокруг некоторых органов
(почек, кишечника), жировой слой защищает организм и его отдельные органы от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло.
Терморегуляторная
Тепловая изоляция (подкожный жир)
Источник эндогенной воды
Окисление 100г жира дает 107 мл воды
Транспортная
Переносчики жирорастворимых витаминов: А, D, E, K

ЛИПИДЫ
ПРОСТЫЕ
Нейтральные жиры;
Воски;
Стериды
СЛОЖНЫЕ
Фосфолипиды;
Гликолипиды;
Липопротеиды
ТЕРПЕНЫ
Эфирные масла;
Каротиноиды
СТЕРОИДЫ
Половые гормоны;
Желчные кислоты

ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ
Простые липиды
- сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами.
Ацилглицеролы (нейтральные жиры)
- сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.
Воска
- сложные эфиры одноатомных или двухатомных длиноцепочечных спиртов и высших жирных кислот.
Стериды
- сложные эфиры циклического спирта холестерола и высших жирных кислот.

СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ
Сложные липиды
- сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы.
Фосфолипиды
— сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты и соединённую с ней добавочную группу атомов различной химической природы.
Гликолипиды
— сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами.
Липопротеиды
– комплексы жиров и белков.

 Как правило, жиры не выдерживают перегонки и разлагаются, даже если их перегоняют при пониженном давлении.
 Температура плавления, а соответственно и консистенция жиров зависят от строения кислот, входящих в их состав. Твердые жиры, т. е. жиры, плавящиеся при сравнительно высокой температуре, состоят преимущественно из глицеридов предельных кислот (стеариновая, пальмитиновая), а в маслах, плавящихся при более низкой температуре и представляющих собой густые жидкости, содержатся значительные количества глицеридов непредельных кислот (олеиновая, линолевая, линоленовая).Так как природные жиры представляют собой сложные смеси смешанных глицеридов, они плавятся не при определенной температуре, а в определенном температурном интервале, причем предварительно они размягчаются.
 Для характеристики жиров применяется, как правило, температура затвердевания, которая не совпадает с температурой плавления — она несколько ниже. Некоторые природные жиры
— твердые вещества; другие же — жидкости (масла). Температура затвердевания изменяется в широких пределах: -27°С у льняного масла, -18°С у подсолнечного, 19-24°С у коровьего и
30-38°С у говяжьего сала. Температура затвердевания жира обусловлена характером составляющих его кислот: она тем выше, чем больше содержание предельных кислот.
 Жиры растворяются в эфире, полигалогенопроизводных, сероуглероде, ароматических углеводородах (бензоле, толуоле) и бензине. Твердые жиры трудно растворимы в петролейном эфире; нерастворимы в холодном спирте. Жиры нерастворимы в воде, однако они могут образовывать эмульсии, которые стабилизируются в присутствии таких поверхностно-ак- тивных веществ (эмульгаторов), как белки, мыла и некоторые сульфокислоты, главным образом в слабощелочной среде.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 Гидролиз
Гидролиз - первая стадия утилизации и метаболизма пищевых жиров в организме.
Под влиянием фермента липазы, кислот и щелочей триглицериды гидролизуются с образова- нием сначала ди-, затем моноглицеридов и в конечном итоге — жирных кислот и глицерина.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Многие жиры при хранении прогоркают — приобретают неприятный вкус и запах.
Различают два типа прогоркания — гидролитическое и окислительное.
Гидролитические изменения в жире происходят под действием ферментов или микроорганизмов, приводя к образованию свободных жирных кислот. Если эти кислоты обладают короткой цепью (например, если образуется масляная кислота), то жиры приобретают прогорклый запах и вкус. Этот тип прогоркания характерен для коровьего масла.
Наиболее распространен окислительный тип прогоркания. Окисление молекулы жира приводит к образованию ряда альдегидов и кетонов с короткой цепью, которые также имеют неприятный запах и вкус.для этого процесса необходимо присутствие кислорода.
CH
2
O C R
CH O
C R'
CH
2
O C R''
O
O
O
CH
2
OH
CH
OH
CH
2
OH
+ R COOH + R' COOH + R'' COOH
+ R COONa + R' COONa + R'' COONa
CH
2
OH
CH
OH
CH
2
OH
3NaOH
3H
2
O
H
+
глицерин
мыла

Многие жиры при хранении прогоркают — приобретают неприятный вкус и запах.
Различают два типа прогоркания — гидролитическое и окислительное.
Гидролитические изменения в жире происходят под действием ферментов или микроорганизмов, приводя к образованию свободных жирных кислот. Если эти кислоты обладают короткой цепью (например, если образуется масляная кислота), то жиры приобретают прогорклый запах и вкус. Этот тип прогорка- ния характерен для коровьего масла.
Наиболее распространен окислительный тип прогоркания. Окисление молекулы жира приводит к образованию ряда альдегидов и кетонов с короткой цепью, которые также имеют неприятный запах и вкус. Для этого процесса необходимо присутствие кислорода. Повышение температуры, свет, влажность и воздух ускоряют процесс.
Растительные комбижиры, поступающие в продажу, не прогоркают благодаря присутствию в них антиоксидантов.
 Прогоркание

 Алкоголиз
К реакциям алкоголиза относят реакции между сложным эфиром и спиртом, в результате которой образуются новые сложные эфиры, в состав которых входит спирт и остаток кислоты исходного эфира – происходит переход ацильных радикалов эфира к молекуле спирта.
CH
2
O C
R
CH
CH
2
O C R
1
O C R
2
O
O
O
+ 3CH
3
OH
CH
2
OH
CH
CH
2
OH
OH
+ RCOOCH
3
+ R
1
COOCH
3
+ R
2
COOCH
3

 Ацидолиз
При нагревании триглицеридов со свободными жирными кислотами до 250—300°С происходит обмен ацилов. Реакция протекает в присутствии серной кислоты или воды. Процесс ускоряется с увеличением силы свободной жирной кислоты.
CH
2
O C (CH
2
)
14
CH
CH
2
O C (CH
2
)
14
O C
(CH
2
)
14
O
O
O
CH
3
CH
3
CH
3
+ 3
3CH
3
COOH
H
+
CH
2
O C
CH
3
CH
CH
2
O C
CH
3
O C
CH
3
O
O
O
CH
3
(CH
2
)
14
COOH
трипальмитин
триацетат глицерина
пальмитиновая
кислота

 Реакции присоединения
Липиды, содержащие в структуре остатки ненасыщенных кислот, присоединяют по двойным связям водород, галогены, галогеноводороды, воду в кислой среде.
Иодное число - это мера ненасыщенности триацилглицеринов. Оно соответствует числу граммов иода, которое может присоединиться к 100 г вещества.
Состав природных жиров и масел и их иодные числа варьируют в достаточно широких пределах.
Каталитическое гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных растительных масел - важный промышленный процесс. В этом случае водород насыщает двойные связи и жидкие масла превращаются в твердые жиры
CH
2
O C (CH
2
)
7
CH
CH
2
O C
C
17
H
35
O C
C
17
H
35
O
O
O
CH
CH
(CH
2
)
7
CH
3
+ I
2
CH
2
O C (CH
2
)
7
CH
CH
2
O C
C
17
H
35
O C
C
17
H
35
O
O
O
CH
CH
(CH
2
)
7
CH
3
I
I
1-олеоилдистеароилглицерин

 Гидрогенизация жиров
Гидрирования жиров — это процесс присоединения атомов водорода. В результате этой реакции ненасыщенная соединение превращается в насыщенную, а жидкий жир — на твердый.
Процесс гидрирования жиров лежит в основе производства маргарина.
Негидрированные жиры прогаркают, окисляясь за двойными связями, у них появляется неприятный запах и вкус. Гидрирования замедляет эти процессы, кроме того, позволяет из дешевых масел добывать более ценные твердые жиры.
+ 3H
2
CH
2
O C
C
17
H
33
CH
CH
2
O C
C
17
H
33
O C
C
17
H
33
O
O
O
t, p, Ni
CH
2
O C
C
17
H
35
CH
CH
2
O C
C
17
H
35
O C
C
17
H
35
O
O
O
триолеат
(жидкий)
тристерат
(твердый)

 Реакции окисления
Окислительные процессы с участием липидов и их структурных компонентов достаточно разнообразны. В частности, окисление кислородом воздуха ненасыщенных триацилглицеринов при хранении (автоокисление), сопровождаемое гидролизом, является частью процесса, известного как
прогоркание масла. Первичными продуктами взаимодействия липидов с молекулярным кислородом являются гидропероксиды, образующиеся в результате цепного свободнорадикального процесса.
Пероксидное окисление липидов - один из наиболее важных окислительных процессов в организме. Он является основной причиной повреждения клеточных мембран
(например, при лучевой болезни).

 Полимеризация масел
Весьма важными являются реакции автоокисления и полимеризации масел.
По этому признаку растительные масла делятся на три категории:
Высыхающие масла
в тонком слое обладают способностью образовывать на воздухе эластичные, блестящие, гибкие и прочные пленки, нерастворимые в органических растворителях, устойчивые к внешним воздействиям. На этом свойстве основано использование этих масел для приготовления лаков и красок. Основной характерной чертой высыхающих масел является высокое содержание непредельных кислот. Для оценки качества высыхающих масел применяют йодное число (оно должно быть не менее 140).
Полувысыхающие масла
(подсолнечное, хлопковое) отличаются от высыхающих меньшим содержанием непредельных кислот (йодное число
127—136).
Невысыхающие масла
(оливковое, миндальное) имеют йодное число ниже
90.