Окисление липидов – является основной причиной повреждения клеточных мембран, например при лучевой болезни. Однако in vivo ПОЛ постоянно идет и без наличия радиактивного излучения. При окислении железа (Fe+2) образуются гидроксильные радикалы (Н-О)– и гидропероксидные радикалы (Н-О-О)–, которые инициируют окисление липидов. Реакция имеет цепной характер и идет с остатками ненасыщенных жирных кислот:
2) Гидролиз жиров в щелочной среде дает глицерин и растворимые соли карбоновых кислот:
3) В результате окисления жиров наряду с освобождением энергии образуется довольно много воды. При недостатке питьевой воды это позволяет легче переносить жажду:
4) Гидрирование жиров – превращение жидких растительных масел в твердые жиры – имеет большое значение для пищевых целей. Оно идет при высокой температуре или высоком давлении в присутствии специальных катализаторов. Так в промышленности получают маргарин.
Слайд 40 –
Предыдущая49505152535455565758596061626364Следующая
ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:
Поиск Лекций
Жиры – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот, общая формула которых изображена на слайде.
Жиры, как это не удивительно, относятся к сложным эфирам. В их образовании участвуют стеариновая кислота С17Н35СООН (или близкие к ней по составу и строению другие жирные кислоты) и трехатомный спирт глицерин С3Н5(ОН)3. Вот как выглядит схема молекулы такого эфира:
Н2С- О –С(О)С17Н35
НС- О –С(О)С17Н35
Н2С- О –С(О)С17Н35 тристеарин, эфир глицерина и стеариновой кислоты, тристеарат глицерина.
Жиры имеют сложное строение – это подтверждает модель молекулы тристеарата.
Химические свойства жиров: гидролиз и гидрирование жидких жиров.
Для жиров, содержащих остатки ненасыщенных карбоновых кислот, характерны все реакции непредельных соединений. Наиболее важная реакция присоединения, имеющая практическое значение – это гидрирование жидких жиров .
Эта реакция лежит в основе получения маргарина (твердого жира) из растительного масла.
Все жиры, как и другие сложные эфиры, подвергаются гидролизу .
Гидролиз жиров протекает и в нашем организме: когда в органы пищеварения поступают жиры, то под влиянием ферментов они гидролизуются с образованием глицерина и карбоновых кислот. Продукты гидролиза всасываются ворсинками кишечника, а затем синтезируется жир, но уже свойственный данному организму. В дальнейшем они гидролизуются и постепенно окисляются до углекислого газа и воды. При окислении жиров в организме выделяется большое количество энергии. Для людей, занятых тяжелым физическим трудом, затраченную энергию проще всего компенсировать жирной пищей. Жиры поставляют в ткани организма жирорастворимые витамины и другие биологические активные вещества.
В зависимости от условий гидролиз бывает:
¾ Водный (без катализатора, при высоких температуре и давлении).
¾ Кислотный (в присутствии кислоты в качестве катализатора).
¾ Ферментативный (происходит в живых организмах).
¾ Щелочной (под действием щелочей).
Гидролиз сложных эфиров – обратимая реакция. Для смещения равновесия в сторону продуктов реакции его проводят в щелочной среде (в присутствии щелочей или карбонатов щелочных металлов, например, карбоната натрия).
Гидролиз жиров в щелочной среде называют омылением жиров, т.к. образуются соли карбоновых кислот, которые называют мылами.
Применение жиров на основе свойств.
Применение жиров .
Многие жиры при стоянии на воздухе прогоркают
– приобретают неприятные запах и вкус, так как при этом образуются кетоны и альдегиды. Такой процесс стимулируется железом, поэтому нельзя оставлять масло в сковороде до следующего дня. Для предотвращения его применяют антиоксиданты.
Прокисание жира связано с гидролизом его. Кислый вкус обусловлен появлением карбоновых кислот.
Весьма важными являются реакции полимеризации масел. По этому признаку растительные масла делят на высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие. Высыхающие в тонком слое образуют блестящие тонкие пленки. На этом основано использование этих масел для приготовления лаков и красок (льняное). К полу высыхающим относятся, например, подсолнечное, а к невысыхающим относится оливковое, содержащее мало непредельных кислот.
Биологическая роль жиров.
Жиры имеют большое практическое значение и выполняют в нашем организме несколько функций:
¾ Энергетическая (при полном расщеплении 1 г жира до СО2 и Н2О освобождается 38,9 кДж энергии).
¾ Структурная (жиры – важный компонент каждой клетки).
¾ Защитная (жиры накапливаются в подкожных тканях и тканях, окружающих внутренние органы).
¾ Жиры обладают низкой теплопроводностью и предохраняют организм от переохлаждения. Поэтому северяне, употребляют много животных жиров.
Мыла.
Мыла – натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот. Натриевые соли высших карбоновых кислот имеют твердое агрегатное состояние, а калиевые – жидкое (жидкое мыло).
При изготовлении мыла в него добавляют душистые вещества, глицерин, красители, антисептики, растительные экстракты.
Исходным сырьем для получения мыла служат растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), животные жиры, а также гидроксид натрия или кальцинированная сода. Растительные масла предварительно подвергаются гидрогенизации, т. е. их превращают в твердые жиры. Применяются также заменители жиров - синтетические карбоновые жирные кислоты с большей молекулярной массой.
©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных
Жиры, масла. Формулы и свойства
Жиры – это сложные эфиры глицерина и высших жирных карбоновых кислот (тривиальное название — глицериды).
Твёрдые жиры (животные жиры) – содержат остатки предельных высших карбоновых кислот.
Жидкие жиры (масла ) – глицериды непредельных высших карбоновых кислот.
Высшие карбоновые кислоты, которые входят в состав жиров имеют всегда четное количество атомов углерода (С8 – С18) и неразветвленный углеводородный остаток.
Природные жиры и масла – это смеси глицеридов высших карбоновых кислот.
Общая формула жиров (масел)
В состав твёрдых жиров входят чаще всего следующие предельные кислоты:
С17 Н35 СООН — октадекановая, стеариновая кислота
С15 Н31 СООН — октагексановая, пальмитиновая кислота
Стеараты и пальмитаты являются основой сливочного масла, говяжьего, свиного жиров.
В состав масел или жидких жиров входят чаще всего глицериды следующих непредельных кислот:
Эти кислоты в виде глицеридов входят в состав оливкового, хлопкового, соевого, кукурузного и льняного масел.
Физические свойства
Жиры нерастворимы в воде, не имеют четкой температуры плавления и значительно увеличиваются в объеме при плавлении.
Твердое агрегатное состояние жиров связано с тем, что в состав этих жиров входят остатки предельных кислот и молекулы жиров способны к плотной упаковке. В состав масел входят остатки непредельных кислот в cis – конфигурации, плотная упаковка молекул невозможна, поэтому агрегатное состояние – жидкое.
Реакционная способность
Жиры (масла) являются сложными эфирами и для них характерны все реакции сложных эфиров.
Гидролиз жиров
Мы опишем только две промышленно важные реакции – щелочной гидролиз (омыление) жиров и гидрирование масел.
1. Омыление – щелочной гидролиз жиров, получение мыла.
Мыла – смеси натриевых (калиевых) солей высших предельных карбоновых кислот (натриевое мыло – твердое, калиевое — жидкое).
Мыла являются поверхностно-активными веществами (сокращенно: ПАВы, детергенты). Моющее действие мыла связано с тем, что мыла эмульгируют жиры. Мыла образуют мицеллы с загрязняющими веществами (практически — это жиры с различными включениями).
Липофильная часть молекулы мыла растворяется в загрязняющем веществе, а гидрофильная часть оказывается на поверхности мицеллы.
Мицеллы, заряженные одноименно, отталкиваются, при этом загрязняющее вещество и вода превращаются в эмульсию (практически – это грязная вода).
В воде также происходит гидролиз мыла, при этом создается щелочная среда:
С17 Н35 СООNa C17 H35 COOH + NaOH
Мыла нельзя использовать в жесткой и морской воде, так как образующиеся при этом стеараты кальция (магния) в воде нерастворимы.
Синтетические заменители мыл (синтетические моющие соединения — СМС).
СМС – вещества различных классов органических соединений, содержащие объемный неполярный остаток (липофильный участок) и полярный остаток (гидрофильный участок), содержащий сульфогруппу.
1. Алкилсульфаты – натриевые соли гидросульфатов высших спиртов (гидросульфаты – сложные эфиры спиртов и серной кислоты).
Лаурилгидросульфат в виде натриевой соли является основой шампуней и других жидких косметических средств.
2. Алкилбензолсульфонаты – натриевые соли алкилбензолсульфокислот (основа стирающих порошков).
Преимущества СМС:
а) можно использовать в жесткой воде, так как их кальциевые и магниевые соли растворимы в воде;
б) не гидролизуются, т.к. являются производными сильной кислоты. Щелочная среда, создаваемая при использовании мыла (соль слабой стеариновой кислоты при гидролизе дает щелочную среду) способствует частичному разрушению стираемых тканей.
Гидролиз жиров
Общие понятия о гидролизе жиров
С точки зрения химического строения жиры представляют собой сложные эфиры, образованные путем взаимодействия глицерина с высшими предельными и непредельными кислотами, т.е. производные высших карбоновых кислот, спиртов и других соединений.
Вопрос. Химические свойства и показатели жиров
Общая структурная формула и классификация жиров.
Гидролиз жиров
Гидролиз жиров - одно из самых важнейших свойств соединений этого класса. По-другому эта реакция называется омыление. Эта реакция может протекать в кислой, щелочной или спиртовой среде. В ходе гидролиза липиды распадаются на составляющие их вещества: глицерин и кислоты. Например, если жир образован глицерином и стеариновой кислотой, на выходе мы получим именно эти продукты:
Примеры решения задач
Гидролиз или омыление, жиров
Под гидролизом жиров подразумевают гидролитическое расщепление глицеридов.
Применяют четыре основных способа гидролиза жиров :
1) Омыление жиров водой ведут под влиянием ферментов или серной кислоты :
Гидролиз липидов, приводящий к образованию плохо пахнущих карбоновых кислот (например, масляной);
1) Прогоркани -перекисное окисление липидов
 |
Окисление липидов – является основной причиной повреждения клеточных мембран, например при лучевой болезни.
Справочник химика 21
Однако in vivo ПОЛ постоянно идет и без наличия радиактивного излучения. При окислении железа (Fe+2) образуются гидроксильные радикалы (Н-О)– и гидропероксидные радикалы (Н-О-О)–, которые инициируют окисление липидов. Реакция имеет цепной характер и идет с остатками ненасыщенных жирных кислот:
В результате образуются альдегиды и карбоновые кислоты, мембраны повреждаются, а радикальные метаболиты обладают мутагенными и канцерогенным действием. Защитой от окисления липидов являются антиоксиданты – например, витамин Е.
Глицерин, входящий в состав жира, подвергается окислению и дегидратации при нагревании жира с конц. серной кислотой. Ощущается неприятный запах акролеина. Это «акролеиновая проба», позволяющая отличить жиры от жироподобныхвеществ.
Слайд 37 — При щелочном гидролизе фосфолипидов образуются: глицерин, соли карбоновы кислот, фосфат натрия и спирт
Слайд 38 — Количественной характеристикой ненасыщенных липидов служит иодное число, которое соответствует массе йода (в граммах), которая может присоединиться к 100 г липида.
Слайд 40 –
Классификация жиров
Животные жиры содержат главным образом глицериды предельных кислот и являются твердыми веществами. Растительные жиры, часто называемые маслами, содержат глицериды непредельных карбоновых кислот. Это, например, жидкие подсолнечное, конопляное и льняное масла.
Природные жиры содержат следующие жирные кислоты
Физические свойства жиров
- Животные жиры (бараний, свиной, говяжий и т.п.), как правило, являются твердыми веществами с невысокой температурой плавления (исключение – рыбий жир). В твёрдых жирах преобладают остатки насыщенных кислот.
- Растительные жиры – масла (подсолнечное, соевое, хлопковое и др.) – жидкости (исключение – кокосовое масло, масло какао-бобов). Масла содержат в основном остатки ненасыщенных (непредельных) кислот.
Химические свойства жиров
1. Гидролиз, или омыление, жиров происходит под действием воды, с участием ферментов или кислотных катализаторов (обратимо) , при этом образуются спирт - глицерин и смесь карбоновых кислот:
При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами. Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:
Мыла - это калиевые и натриевые соли высших карбоновых кислот.
2.Гидрирование жиров – превращение жидких растительных масел в твердые жиры – имеет большое значение для пищевых целей. Продукт гидрогенизации масел – твердый жир (искусственное сало, саломас ). Маргарин – пищевой жир, состоит из смеси гидрогенизированных масел (подсолнечного, кукурузного, хлопкого и др.), животных жиров, молока и вкусовых добавок (соли, сахара, витаминов и др.).
Так в промышленности получают маргарин:
В условиях процесса гидрогенизации масел (высокая температура, металлический катализатор) происходит изомеризация части кислотных остатков, содержащих цис-связи С=С, в более устойчивые транс-изомеры. Повышенное содержание в маргарине (особенно, в дешевых сортах) остатков транс-ненасыщенных кислот увеличивает опасность атеросклероза, сердечно-сосудистых и других заболеваний.
Применение жиров
o Пищевая промышленность
o Фармацевтика
o Производство мыла и косметических изделий
o Производство смазочных материалов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Жиры – сложные эфиры высших карбоновых кислот и глицерина.
Жиры и масла (жидкие жиры) – важные природные соединения. Все жиры и масла растительного происхождения почти целиком состоят из сложных эфиров глицерина (триглицеридов). В этих соединениях глицерин этерифицирован высшими карбоновыми кислотами.
Жиры имеют общую формулу:
Здесь R, R’, R’’ – углеводородные радикалы.
Три гидроксогруппы глицерина могут быть этерифицированы либо только одной кислотой, например пальмитиновой или олеиновой, либо двумя или тремя различными кислотами:
Основные предельные кислоты, образующие жиры – пальмитиновая С 15 Н 31 СООН и стеариновая С 17 Н 35 СООН; основные непредельные кислоты – олеиновая С 17 Н 33 СООН и линолевая С 17 Н 31 СООН.
Физические свойства жиров
Жиры, образованные предельными кислотами, — твердые вещества, а непредельными – жидкие. Все жиры очень плохо растворимы в воде.
Получение жиров
Жиры получают по реакции этерификации, протекающей между трехатомным спиртом глицерином и высшими карбоновыми кислотами:
Химические свойства жиров
Среди реакций жиров особое место занимает гидролиз, который можно осуществить действием как кислот, так и оснований:
а) кислотный гидролиз
б) щелочной гидролиз
Для масел (жидких жиров) характерны реакции присоединения:
— гидрирование (реакция гидрирования (гидрогенизации) лежит в основе получения маргарина)
— бромирование
Мерой ненасыщенности остатков кислот, которые входят в состав жиров, служит йодное число, выражаемое массой йода (в граммах), который может присоединиться по двойным связям к 100г жира. Йодное число важно при оценке высыхающих масел.
Масла (жидкие жиры) также подвергаются реакциям окисления и полимеризации.
Применение жиров
Жиры нашли широкое применение в пищевой промышленности, фармацевтике, в производстве масел и различных косметических средств, в производстве смазочных материалов.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Растительное масло массой 17,56 г нагрели с 3,36 г гидроксида калия до полного исчезновения масляного слоя. При действии избытка бромной воды на полученный после гидролиза раствор образуется только одно тетрабромпроизводное. Установите возможную формулу жира. |
| Решение | Запишем в общем виде уравнение гидролиза жира:
На 1 моль жира при гидролизе приходится 3 моль гидроксида калия. Найдем количество вещества гидроксида калия и жира, причем, количество жира втрое меньше: Зная количество и массу жира, можно найти его молярную массу: На три углеводородных радикала R кислот приходится 705 г/моль: Зная, что тетрабромпроизводное получено только одно, можно сделать вывод, что все кислотные остатки одинаковы и содержат по 2 двойные связи. Тогда получаем, что в каждом радикале содержится 17 атомов углерода, это радикал линолевой кислоты: Возможная формула жира: |
| Ответ | Искомый жир — тилинолен |
ПРИМЕР 2
| Задание | Напишите две возможные формулы жира, имеющего в молекуле 57 атомов углерода и вступающего в реакцию с иодом в соотношении 1:2. В составе жира имеются остатки кислот с четным числом углеродных атомов. |
| Ответ | где R, R’, R» — углеводородные радикалы, содержащие нечетное число атомов углерода (еще один атом из кислотного остатка входит в состав группы -СО-). На долю трех углеводородных радикалов приходится 57- 6 = 51 атом углерода. Можно предположить, что каждый из радикалов содержит по 17 атомов углерода. |
Сложные эфиры. Жиры.
Раньше мы уже рассмотрели класс веществ, называемых простыми эфирами . Теперь рассмотрим эфиры сложные .
Между простыми и сложными эфирами есть общее.
Простые эфиры
И те и другие – это органические соединения, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов, связанных атомами кислорода.
Для простых эфиров верна формула: R-O-R или R1-O-R2 .
В простых эфирах в качестве углеводородных радикалов (R, R1, R2 ) всегда выступают остатки спиртов.
Пример простого эфира - диэтиловый эфир С 2 Н 5 -О-С 2 Н 5 , состоит из двух остатков этилового спирта, связанных атомом кислорода.
Сложные эфиры
В случае сложных эфиров, одним из радикалов также является остаток спирта (или фенола ). А вторым радикалом является остаток какой-либо кислоты . Кислота может быть как органической, так и минеральной.
Спирты и фенолы взаимодействуют с кислотами, образуя сложные эфиры :
Реакция образования сложного эфира из кислоты и спирта (или фенола) называется реакцией этерификации .
Сложные эфиры карбоновых кислот
Если в реакции этерификации в качестве кислоты учавствует какая-либо из карбоновых кислот, то в результате получаются сложные эфиры карбоновых кислот .
Или в общем виде:
Рекции образования эфиров являются исключительно важными для живой природы, потому что все природные жиры, масла и воски являются сложными эфирами карбоновых кислот и спиртов.
Жиры
Жиры представляют собой эфиры высших карбоновых (жирных) кислот и трёхатомного спирта глицерина.
Приведём схему образования сложного эфира глицерина и стеариновой кислоты:
В жирах, встречающихся в природе одна и та же молекула глицерина, как правило, этерифицирована двумя или тремя различными жирными кислотами. В образовании всех природных жиров принимает участие лишь несколько жирных кислот. Природные жиры – это всегда смеси.
Жиры являются твёрдыми , если образующие их кислоты - насыщеные (предельные), как, например, стеариновая, пальмитиновая или миристиновая кислота.
Чем больше в жирах содержится остатков ненасыщеных (непредельных) кислот, таких, как олеиновая, линолевая, леноленовая, тем ниже их температура плавления и тем более жидкой будет их консистенция.
Животные жиры богаты, в первую очередь, остатками насыщенных жирных кислот. Поэтому они более твёрдые, в сравнении с растительными маслами.
Растительные масла, в химическом отношении, также являются жирами , т.е. сложными эфирами жирных кислот и глицерина. Но в их составе присутствует сравнительно больше количество остатков ненасыщенных жирных кислот .
В этом правиле, конечно, достаточно исключений. Например, масло какао, масло ши, масло кокоса имеют скорее твёрдую консистенцию, но их, всё равно, традиционно называют маслами. При этом их твёрдость говорит о том, что, как правило, их состав богат остатками насыщенных жирных кислот. Однако и здесь не обходится без исключений. Например, в жидком растительном пальмовом масле («копра») преобладают остатки насыщеных кислот.
Гидрогенизация жиров
Ненасыщенные жирные кислоты содержат двойные связи между атомами углерода, они легче вступают в реакции, окисляются и поэтому быстрее портятся.
Для того, чтобы растительные масла и жидкие животные жиры обладали большей химической стойкостью и большим сроком хранения их подвергают гидрогенизации .
Гидрогенизация жиров - каталитическое присоединение водорода к сложным эфирам глицерина и ненасыщенных жирных кислот.
Жидкие жиры превращаются в твёрдые вследствие присоединения водорода по месту двойной связи между атомами углерода в этерифицированных молекулах непредельной кислоты. Непредельные кислоты после этой процедуры становятся предельными (насыщенными) .
Таким образом, из жидкого растительного масла получают твёрдый пищевой маргарин.
Получение из жиров мыла (омыление жиров).
Сложные эфиры нерастворимы (или почти нерастворимы) в воде. Они растворяются в органических растворителях.
В воде сложные эфиры могут быть подвержены гидролизу, т.е. распаду на ионы, с последующим образованием из этих ионов кислоты и спирта.
Скорость этой реакции решительно возрастёт при достаточном количестве в воде ионов гидроксила (ОН ).
При нагревании жиров со щелочами сложные эфиры расщепляются с образованием спирта и соли кислоты:
Реакция щелочного гидролиза сложных эфиров называется реакцией омыления . А получающиеся в результате натриевые и калиевые соли высших жирных кислот называют мылами .
Например: C 17 H 35 COONa – стеарат натрия, С 15 Н 31 СООК – пальмитат калия.
Натриевые мыла – твёрдые, калиевые – жидкие.
Мы часто наслаждаемся запахом цветов, фруктов, ароматами парфюмерии. Нам доставляет радость хороший запах. Приятные запахи содержат многие органические вещества, относящиеся к классу сложных эфиров. Со сложными эфирами мы встречаемся так же часто, как и с органическими кислотами. Они входят в состав душистых эфирных масел, фруктов, духов, лекарств (аспирин, салол, валидол). Благодаря сложным эфирам лаванда, маттиола, левкой, жасмин и другие цветы радуют нас своим благоуханием.
Сложные эфиры образуются при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами в присутствии катализатора – серной кислоты.
Как известно, серная кислота способствует отщеплению или присоединению воды. При образовании сложного эфира молекула воды отщепляется от гидроксильных групп спирта и кислоты. Оставшиеся радикалы связываются через атом кислорода.
· Реакции карбоновых кислот со спиртами называют реакциями этерификации.
Эти реакции обратимы.
Жиры
Сложными эфирами являются жиры. Жиры – это эфиры глицерина и карбоновых кислот, содержащих в молекуле от 4 до 26 атомов. Жиры, которые мы употребляем в пищу, образованы главным образом кислотами, в молекулах которых от 16 до 18 атомов углерода. Такие кислоты называют высшими. Например, в состав говяжьего жира входит сложный эфир (жир) глицерина и насыщенной стеариновой кислоты C17H35COOH:
глицерин + стеариновая кислота <=> триглицерид стеариновой кислоты + вода
Жиры при обычных условиях – жидкие или твёрдые бесцветные вещества почти без запаха. Жиры растительного происхождения являются сложными эфирами непредельных высших кислот. Они обычно жидкие. Их называют маслами. Животные жиры – твёрдые. Они образованы предельными высшими кислотами.
Жир плохо проводит тепло. Его скопление под кожей многих животных предохраняет их от переохлаждения.
Жидкие жиры (растительные масла), содержащие остатки непредельных кислот, необходимы для нормального развития организма человека. Треть жиров, поступающих с пищей, должны составлять растительные масла (подсолнечное, соевое, хлопковое, оливковое и другие). В них содержатся так называемые незаменимые жирные кислоты с несколькими двойными связями в молекуле (линолевая,линоленовая, арахидоновая), которые в организме не синтезируются.
Сложные эфиры подвергаются гидролизу – разложению водой. Эта реакция катализируется как кислотами, так и щелочами. При гидролизе образуются исходные спирт и кислота. Если же гидролиз идёт в щелочной среде, то образуется соль соответствующей кислоты. Например, при гидролизе жиров в щелочной среде образуется глицерин и соль высшей кислоты – мыло.