Дикарбоновимі кислотами називають похідні вуглеводнів, які містять в своєму складі дві карбоксильні групи.

НО– –R– –OН

У номенклатурі дикарбонових кислот застосовують тривіальні назви. За номенклатурою ІЮПАК назви дикарбонових кислот утворюють з назв відповідних вуглеводнів з додаванням префікса – ди -, суфікса – ова і слова кислота.

COOH

½ етандіова кислота (щавлева кислота)

COOH

Ізомерія дикарбонових кислот обумовлена різною структурою вуглецевого скелету.

Одержують дикарбонові кислоти тими ж методами, що і монокарбонові, використовуючи як початкові речовини біфункціональні сполуки.

За хімічними властивостями дикарбонові кислоти схожі до монокарбонових, але утворюють два ряди похідних (дисоціюють ступінчасто – утворюють солі кислі і середні, естери повні і неповні, галогенангідриди та аміди). Крім того, дикарбонові кислоти проявляють ряд специфічних властивостей:

а) при нагріванні декарбоксилюються по одній карбоксильній групі і перетворюються на монокарбонові;

б) починаючи з янтарної кислоти при нагріванні утворюють циклічні ангідриди (янтарний та глутаровий, у випадку нагрівання гександіової кислоти - циклопентанон).

Ненасичені дикарбонові кислоти містять в своєму складі дві карбоксильні групи і кратний вуглець-вуглецевий зв'язок. Представниками даних кислот є малеїнова і фумарова кислоти, які є геометричними цис- і транс- ізомерами.

Так, малеїнова і фумарова кислоти відрізняються розташуванням карбоксильних груп відносно площини, яка проходить через середину π-звязку.

Геометричні ізомери:

а) малеїнові кислота (цис-ізомер), б) фумарола кислота (транс-ізомер)

За хімічними властивостями ці кислоти схожі до насичених мононокарбонових кислот і ненасичених вуглеводнів.

Ароматичні дикарбонові кислоти містять дві карбоксильні групи безпосередньо сполучені з ароматичним ядром. Найважливішими представниками є фталева кислота і її ізомери.

ЕСТЕРИ (СКЛАДНІ ЕФІРИ) – це сполуки, що складаються із залишку карбонової кислоти і спирту.

Загальна формула С_nH_2nO₂ – або , де залишок кислоти, залишок спирту.

Номенклатура

Естери можна розглядати як похідні кислот, в яких атом гідрогену заміщений на радикал.

Назву естеру записують одним словом:

• естери, утворені мінеральними кислотами

- етилнітр АТ

• естери, утворені спиртами та карбоновими кислотами

- метилетан ОАТ (метилацетат, метиловий естер оцтової кислоти)

Види ізомерії

1) Ізомерія карбонового скелету.

С4Н8О2
Метилпропаноат (метиловий естер пропанової кислоти)	Етилпропаноат (етиловий естер етанової кислоти)

2) Міжкласова ізомерія (з карбоновими кислотами).

С4Н8О2
Метилпропаноат (метиловий естер пропанової кислоти)	Бутанова кислота

Фізичні властивості

Естери нижчих карбонових кислот та спиртів – леткі рідини, мають приємний фруктовий запах, малорозчинні у воді, добре розчинні в органічних розчинниках, легкозаймисті, на повітрі горять з утворенням СО₂ і Н₂О. Між молекулами естерів відсутній водневий зв'язок.

Наприклад, метилпентаноат має запах вишень, метилетаноат – рому,

етилпентаноат – бананів, бутилетаноат – абрикосів,

бутилбутаноат – ананасів, ізопентилетаноат – яблук.

Естери вищих карбонових кислот та спиртів – високомолекулярні речовини. Наприклад, бджолиний віск складається з мірицилпальмітату С₁₅Н₃₁СООС₃₁Н₆₃.

Поширення в природі. Містяться у квітах, фруктах, ягодах, визначають їх специфічний запах. Бджолиний віск переважно складається із складних ефірів вищих жирних кислот і високомолекулярних одноатомних спиртів.

Одержання

Реакція ЕСТЕРИФІКАЦІЇ – кислота + спирт.

Хімічні властивості

1. ГІДРОЛІЗ (в кислому середовищі) або ОМИЛЕННЯ (в лужному середовищі). Ця реакція є зворотною до реакції ЕСТЕРИФІКАЦІЇ.

Гідроліз у кислому середовищі оборотний.

У лужному середовищі утворюється сіль і гідроліз стає необоротним.

2. ГІДРУВАННЯ - взаємодія з воднем:

Застосування

1. Як розчинник для лаків і фарб.

2. Для виготовлення штучних фруктових есенцій та ароматизаторів.

3. У виробництві парфумів.

4. У виробництві вибухових речовин.

ЛІПІДИ (ЖИРИ)

 

	ЖИРИ – це естери, утворені гліцерином і вищими карбоновими кислотами
де R1, R2, R3, - залишки вищих алкенових (ненасичених) або алканових (насичених) монокарбонових кислот з нерозгалуженим ланцюгом.

Класифікація

Ліпіди ділять на омилювані і неомилювані залежно від здатності до гідролізу. Утворюють в лужному середовищі (рН>7) солі вищих жирних кислот (ВЖК). НЕОМИЛЮВАНІ ліпіди однокомпонентні.

ОМИЛЮВАНІ ліпіди можуть бути дво компонентними (ПРОСТІ ліпіди) або складатися з трьох і більше компонентів (СКЛАДНІ ліпіди). Тобто при гідролізі вони утворюють органічні сполуки відповідно двох, трьох і більше класів.

ПРОСТІ ліпіди – це складні ефіри вищих жирних кислот і спиртів (гліцерину), які під час гідролізу (кислотного або ферментативного) утворюють спирт і вищі жирні кислоти (С₁₆-С₂₄).

Номенклатура

	ВИЩІ ЖИРНІ КИСЛОТИ
гліцерин	насичені (граничні)	ненасичені (неграничні)
	C15H31COOH – пальмітинова	C17H33COOH – олеїнова
C17H35COOH – стеаринова	C17H31COOH – лінолева
	C17H29COOH – ліноленова
		C19H30COOH– арахідонова

Насичені жирні кислоти входять до складу твердих (тваринних) жирів (баранячий, яловичий):

C₁₇H₃₅COOH (C_18:0) - стеаринова кислота:

С₁₅H₃₁COOH (C_16:0) - пальмітинова кислота

Ненасичені жирні кислоти входять до складу рідких (рослинних) жирів, які називають оліями, наприклад: оливкова, соєва, арахісова, соняшникова тощо.

C₁₇H₃₃COOH – олеїнова кислота C_18:1 CH₃-(CH₂)₇-CH=CH-(CH₂)₇-COOH

C₁₇H₃₁COOH – лінолева кислота C_18:2 CH₃-(CH₂)₄-(CH=CH-CH₂)₂-(CH₂)₆-COOH

C₁₉H₃₀COOH – арахідонова кислота C_20:4 CH₃-(CH₂)₄-(CH=CH-CH₂)₄-(CH₂)₂-COOH

У природних жирах залишки кислот містять у молекулі парне число атомів Карбону (від 12 до 18) і нерозгалужений ланцюг. Найчастіше зустрічаються кислоти з 16 і 18 атомами вуглецю в молекулі. Такі кислоти утворюють тверді жири.

Фізичні властивості ліпідів

Ліпіди (жири), утворені граничними кислотами – тверді речовини, а неграничними – рідкі. Всі жири є легшими за воду. У воді вони не розчинні, але можуть утворювати стійкі емульсії (молоко). Жири добре розчиняються в багатьох органічних розчинниках (бензолі).

Поширення в природі. Ліпіди широко поширені в природі і поряд з вуглеводами і білками є основним компонентом харчування людини. У рослинах вони накопичуються переважно в насіннях, у плодовій м'якоті, у тваринних організмах - у сполучній, підшкірній і жировій тканині. Головною складовою частиною рослинних і тваринних жирів є складні ефіри гліцерину і вищих жирних кислот

Жири - висококалорійні продукти. Деякі жири містять вітаміни A, D (наприклад, риб'ячий жир, особливо трісковий жир), Е (бавовняна, кукурудзяна олія).

Жири володіють рядом своєрідних специфічних властивостей.

1. Усі жири мають маслянисту консистенцію.

2. Температура плавлення жиру визначається процентним вмістом твердих граничних кислот.

3. Температура затвердіння жирів на 5-10°С нижча за їх температури плавлення.

4. Жири не розчинні у воді, але розчинні в ряді органічних розчинників (ефірі, бензині).

5. Жири погані провідники тепла.

6. Для жирів характерна здатність до емульгування, тобто утворенню з водою емульсій. Багато продуктів харчування є емульсіями: молоко, вершкова олія, маргарин, майонез, морозиво й ін. В організмі людини ліпіди містяться теж переважно у вигляді емульсій.

Одержання

Синтез жирів поки економічно не вигідний. Практично жири одержують із природної сировини. При цьому використовуються одним з наступних способів:

Перший синтез жиру здійснив Бертло (1854 р.) при нагріванні гліцерину і стеаринової кислоти:

		O II			O II
CH2–O	H HO–	C–C17H35		CH2–O–	C–C17H35
|		O II		|	O II
CH–O	H + HO–	C–C17H35	→	CH–O–	C–C17H35 + 3H2O
|		O II		|	O II
CH2–O	H HO–	C–C17H35		CH2–O–	C–C17H35
				тристеарин

Хімічні властивості

Найбільш важливими, що мають промислове значення хімічними властивостями жирів є здатність піддаватися гідролізу чи омиленню, гідрогенізації й окиснення.

1. ГІДРОЛІЗ (в кислому середовищі) або ОМИЛЕННЯ (в лужному середовищі), або під дією ферментів:

 

У лужному середовищі утворюється МИЛО – сіль вищих жирних кислот (натрієва сіль – тверде мило, калієве – рідке).

Звичне мило погано пере у твердій воді і зовсім не пере в морській воді, оскільки йони кальцію і магнію, які вона містить, дають з вищими кислотами нерозчинні у воді солі:

2RCOO^- + Ca → (RCOO)₂Ca↓

2. ГІДРУВАННЯ (ГІДРОГЕНІЗАЦІЯ) – процес приєднання водню до залишків ненасичених кислот, що входять до складу жиру. При цьому залишки неграничних кислот переходять в залишки граничних, і рідкі рослинні жири перетворюються на тверді (маргарин).

3. Рідкі жири містять залишки ненасичених кислот. Кількісною характеристикою ступеня ненасиченості жирів служить ЙОДНЕ ЧИСЛО, що показує скільки грам йоду може приєднатися по подвійних зв'язках до 100 г жиру.

4. При контакті з повітрям відбувається гіркнення жирів, в основі якого лежить ОКИСНЕННЯ по подвійних зв'язках (утворюються альдегіди і кислоти з коротким ланцюгом) і гідроліз під дією мікроорганізмів.

Застосування

1) Основні продукти харчування. Краще засвоюються рідкі жири і жири з більш низькою температурою плавлення.

Жири в організмі можуть утворюватися не тільки з жирів, що надходять з їжею, але й у результаті синтезу з вуглеводів і білків

2) Сировина для добування мила, стеарину, гліцерину.

3) Жирні кислоти, які входять до складу ліпідів визначають їх физико-хімічні і біологічні властивості. Складні ліпіди – основа подвійного шару біологічних мембран.

4) Жири мають велике значення в народному господарстві. Вони використовуються в парфумерії, шкіряної і лакофарбової промисловості, у виробництві мила, маргарину і т.п.