Глава 30. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. ЖИРЫ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Глава 30. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. ЖИРЫ



 

Номенклатура и изомерия

Среди функциональных производных карбоновых кислот особое место занимают сложные эфиры – соединения, представляющие карбоновые кислоты, у которых атом водорода в карбоксильной группе заменен углеводородным радикалом. Общая формула сложных эфиров

Молекула сложного эфира состоит из остатка кисло­ты (1) и остатка спирта (2).

Названия сложных эфиров произ­водят от названия углеводородного радикала и названия кислоты, в котором вместо окончания «-овая кислота» используют суффикс «ат», например:

Часто сложные эфиры называют по тем остаткам кислот и спир­тов, из которых они состоят. Так, рассмотренные выше сложные эфиры могут быть названы: уксусноэтиловый эфир, кротоновометиловый эфир.

Для сложных эфиров характерны три вида изомерии: 1. Изомерия углеродной цепи, начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку – с пропилового спирта, например:

2. Изомерия положения сложноэфирной группировки –СО–О–. Этот вид изомерии начинается сосложных эфиров, в молекулах ко­торых содержится не менее 4 атомов углерода, например:

3. Межклассовая изомерия, например:

Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: изомерия положения кратной связи и цис-транс- изомерия.

Физические свойства

Сложные эфиры низ­ших карбоновых кислот и спиртов представляют собой летучие, ма­лорастворимые или практически нерастворимые в воде жидкости. Многие из них имеют приятный запах. Так, например, HCOOC2H5 – запах рома, HCOOC5H11 – вишни, HCOOC5H11-изо – сливы, СН3СООС5Н11-изо – груши, С3Н7СООС2Н5 – абрикоса, С3Н7СООС4Н9 – ананаса, С4Н9СООС5Н11 – яблок и т.д

Сложные эфиры имеют, как правило, более низкую температуру кипения, чем соответствующие им кислоты. Например, стеариновая кислота кипит при 232 °С, а метилстеарат – при 215°С. Объясняется это тем, что между молеку­лами сложных эфиров отсутствуют водородные связи.

Сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов – воскооб­разные вещества, не имеют запаха, в воде не растворимы, хорошо растворимы в органических растворителях. Например, пчелиный воск представляет собой в основном мирицилпальмитат (С15Н31COOC31Н63)

Химические свойства

1. Реакция гидролиза или омыления.

Реакция этерификации является обратимой, поэтому в присутствии кислот будет проте­кать обратная реакция, называемая гидролизом, в результате кото­рой образуются исходные жирные кислоты и спирт:

Реакция гидролиза ускоряется под действием щелочей; в этом случае гидролиз необратим:

так как получающаяся карбоновая кислота со щелочью образует соль:

2. Реакция присоединения.

Сложные эфиры, имеющие в своем составе непредельную кисло­ту или спирт, способны к реакциям присоединения. Например, при каталитическом гидрировании они присоединяют водород.

3. Реакция восстановления.

Восстановление сложных эфиров водородом приводит к образо­ванию двух спиртов:

4. Реакция образования амидов.

Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот и спирты:

Механизм протекания реакции этерификации.Рассмотрим в качестве примера получение этилового эфи­ра бензойной кислоты:

Каталитическое действие серной кислоты состоит в том, что она активирует молекулу карбоновой кислоты. Бензойная кислота протонируется по атому кислорода карбонильной группы (атом ки­слорода имеет неподеленную пару электронов, за счет которой при­соединяется протон). Протонирование приводит к превращению частичного положительного заряда на атоме углерода карбоксиль­ной группы в полный, к увеличению его электрофильности. Резо­нансные структуры (в квадратных скобках) показывают делокализацию положительного заряда в образовавшемся катионе. Молекула спирта за счет своей неподеленной пары электронов присоединяется к активированной молекуле кислоты. Протон от остатка спирта пе­ремещается к гидроксильной группе, которая при этом превращает­ся в «хорошо уходящую» группу Н2О. После этого отщепляется молекула воды с одновременным выбросом протона (возврат ката­лизатора).

Этерификация обратимый процесс. Прямая реакция – обра­зование сложного эфира, обратная – его кислотный гидролиз. Для того чтобы сдвинуть равновесие вправо, необходимо удалять из ре­акционной смеси воду.

Жиры и масла

 

Среди сложных эфиров особое место занимают природные эфиры – жиры и масла, которые образованы трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами с неразветвленной уг­леродной цепью, содержащими четное число углеродных атомов. Жиры входят в состав растительных и животных организмов и иг­рают важную биологическую роль. Они служат одним из источни­ков энергии живых организмов, которая выделяется при окислении жиров. Общая формула жиров:

где R', R'', R''' - углеводородные радикалы.

Жиры бывают «простыми» и «смешанными». В состав простых жиров входят остатки одинаковых кислот (т.е. R' = R'' = R'''), в со­став смешанных – различных.

В жирах наиболее часто встречаются следующие жирные кисло­ты:

Алкановые кислоты

Масляная кислота СН3–(СН2)2–СООН

Капроновая кислота СН3–(СН2)4–СООН

Каприловая кислота СН3–(СН2)6–СООН

Каприновая кислота СН3–(СН2)8–СООН

Лауриновая кислота СН3–(СН2)10–СООН

Миристиновая кислота СН3–(СН2)12–СООН

Пальмитинования кислота СН3–(СН2)14–СООН

Стеариновая кислота СН3–(СН2)16–СООН

Арахиновая кислота СН3–(СН2)18–СООН

Алкеновые кислоты

Олеиновая кислота

Алкадиеновые кислоты

Линолевая кислота

Алкатриеновые кислоты

Линоленовая кислота

Природные жиры представляют собой смесь простых и смешан­ных эфиров.

По агрегатному состоянию при комнат­ной температуре жиры делятся на жидкие и твердые. Агрегатное со­стояние жиров определяется природой жирных кислот. Твердые жи­ры, как правило, образованы предельными кислотами, жидкие жиры (их часто называют маслами)– непредельными. Температура плав­ления жира тем выше, чем больше в нем содержание предельных кислот. Она также зависит от длины углеводородной цепи жирной кислоты; температура плавления растет с ростом длины углеводо­родного радикала.

В состав животных жиров преимущественно входят насыщенные кислоты, в состав растительных – ненасыщенные. Поэтому живот­ные жиры, как правило, твердые вещества, а растительные – чаще всего жидкие (растительные масла).

Жиры растворимы в неполярных органических растворителях (углеводороды, их галогенпроизводные, диэтиловый эфир) и нерас­творимы в воде.

1. Гидролиз, или омыление жиров про­исходит под действием воды (обратимо) или щелочей (необратимо):

При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами.

2. Гидрогенизацией жиров называют процесс присоединения во­дорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жиров. При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки пре­дельных кислот, и жиры из жидких превращаются в твердые:

3. Жидкие жиры (масла, содержащие олеиновую, линолевую и линоленовую кислоты), взаимодействуя с кислородом воздуха, спо­собны образовывать твердые пленки – «сшитые полимеры». Такие масла называют «высыхающими». Они служат основой для нату­ральной олифы и красок.

4. При длительном хранении под действием влаги, кислорода воздуха, света и тепла жиры приобретают неприятный запах и вкус. Этот процесс называется «прогорканием». Неприятные запах и вкус обусловлены появлением в жирах продуктов их превращения: свободных жирных кислот, гидроксикислот, альдегидов и кетонов.

Жиры играют важную роль в жизни человека и животных. Они являются одним из основных источников энергии для живых орга­низмов.

Жиры широко используются в пищевой, косметической и фар­мацевтической промышленности.

 

Глава 31. УГЛЕВОДЫ (САХАРА)

Углеводы – это природные органические соединения, имеющие общую формулу Сm2О)n (т, п > 3). Углеводы подразделяют на три большие группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахаридами называют такие углеводы, которые не могут гидролизоваться с образованием более простых углеводов.

Олигосахариды – это продукты конденсации небольшого числа моносахаридов, например сахароза – С12Н22О11. Полисахариды (крахмал, целлюлоза) образованы большим числом молекул моно­сахаридов.

Моносахариды

Номенклатура и изомерия

Про­стейший моносахарид – глицериновый альдегид, С3Н6О3:

Остальные моносахариды по числу атомов углерода подразделяют на тетрозы (С4Н8О4), пентозы (С5Н10O5) и гексозы (С6Н12О6). Важ­нейшие гексозы – глюкоза и фруктоза.Все моносахариды представляют собой бифункциональные со­единения, в состав которых входят неразветвленный углеродный скелет, несколько гидроксильных групп и одна карбонильная груп­па. Моносахариды с альдегидной группой называют альдозамиа с кетогруппой – кетозами. Ниже приведены структурные формулы важнейших моносахаридов:

Все эти вещества содержат три или четыре асимметрических атома углерода, поэтому они проявляют оптическую активность и могут существовать в виде оптических изомеров. Знак в скобках в названии углевода обозначает направление вращения плоскости по­ляризации света: (–) обозначает левое вращение, (+) – правое вра­щение. Буква D перед знаком вращения означает, что во всех этих веществах асимметрический атом углерода, наиболее удаленный от карбонильной группы, имеет такую же конфигурацию (т.е. направ­ление связей с заместителями), что и глицериновый альдегид, струк­тура которого приведена выше. Углеводы с противоположной кон­фигурацией относятся к L-ряду:

Обратите внимание на то, что углеводы D- и L-ряда являются зеркальными отражениями друг друга. Большинство природных уг­леводов относится к D-ряду.

Установлено, что в кристаллическом состоянии моносахариды существуют исключительно в циклических формах. Например, глюкоза в твердом виде обычно на­ходится в α-пиранозной форме. При растворении в воде α-глюкопираноза медленно превращается в другие таутомерные формы вплоть до установления рав­новесия. Это является своеобразной кольчатоцепной таутомерной системой.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-14; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.214.224 (0.01 с.)