有机化学第十五章油脂和类脂化合物.ppt

油脂和类脂化合物广泛存在于生物体内，它们是维持生物体生命活动不可缺少的物质。油脂通常是指植物油和动物脂肪，例如，菜油、花生油、牛油、猪油等。它们大都不溶于水而易溶于非极性或弱极性的有机溶剂中。类脂化合物通常是指磷脂、蜡和甾体化合物等。虽然它们在化学组成和结构上同油有较大差别，但由于他们在某些物理性质上类似脂肪，且往往同油脂一起共存于生物体内，因此把它们称做类脂化合物。, 油脂,油脂羧酸和丙三醇生成的酯,一、油脂的定义,油脂是甘油与高级脂肪酸生成的三酸甘油酯：,主要成分一般是含偶数碳原子的高级脂肪酸的甘油酯。 在常温为液态的叫油（主要成分为高级不饱和脂肪酸的甘油酯），固态或半固态的叫脂（高级饱和脂肪酸的甘油酯）。,二、油脂的组成和结构,油脂中常见的饱和脂肪酸,油脂中常见的不饱和脂肪酸,三、油脂的命名,1、高级脂肪酸,2、甘油酯,1、 皂化酯的碱性水解叫皂化。如：,四、油脂的化学性质,皂化值：皂化1克油脂所需KOH的毫克数,2、 加成反应“油的氢化”或“油的加碘” 。 100克油脂与碘加成所需碘的质量(克),叫碘值.,3、 干性作用某些油（如桐油、亚麻油等）在空气中放置能生成一层干燥而有韧性的薄膜。油脂的这种结膜特性叫做干性作用,具有干性作用的油叫干性油，没有干性作用的有叫非干性油，介于二者之间的叫半干性油。这三类油可以用碘值来区分： 干性油 碘值在130以上，例如桐油。 半干性油 碘值在100130之间，例如棉籽油。 非干性油 碘值在100以下，例如花生油。,4、 氧化与聚合反应不饱和的酸易酸败变质.含有共轭双键的油类易聚合(桐油).,5、 酸值油脂中游离脂肪酸含量，可用KOH中和来测定。中和一克油脂所需KOH的量（mg）称为酸值。, 类脂,一、磷脂,磷脂是一类含有磷和氮的类脂化合物。它们广泛存在于动、植物的各种细胞膜中，特别是植物的种子、动物的脑、卵、肝和微生物体中含量较多。根据磷脂的组成和结构可把它分为磷酸苷油脂和神经鞘磷脂两类。磷脂甘油酯种类很多，最重要的有卵磷脂和脑磷脂：,L-卵磷脂 L-脑磷脂,卵磷脂水解得到甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱。 脑磷脂水解得到甘油、脂肪酸、磷酸和胆胺。,鞘磷脂主要存在于动物的脑、神经组织组织中，它与蛋白质、多糖构成神经纤维或轴索的保护层。,磷脂分子中同时存在着疏水基（脂肪烃基部分）和亲水基（偶极离子部分），因此，他们是良好的乳化剂，在细胞膜中起着重要的生理作用。磷脂可溶于水及某些有机溶剂，但不溶于丙酮，借此，可把它们同其他脂类分开。 磷脂分子中都含有酯键，因此，他们都能水解。如果磷脂分子中含有不饱和脂肪酸时，也能发生加成反应和氧化反应等。,二、腊,蜡广泛存在于动、植物界，它是高级脂肪酸与高级一元醇生成的酯。蜡按其来源分为植物蜡和动物蜡两类。植物蜡存在于植物的叶、茎和果实的表面，是防止细菌侵害和水分散失的保护层。动物蜡存在于动物的分泌腺、皮肤、毛皮、羽毛和昆虫外骨骼的表面，也是起保护作用的。 组成蜡的脂肪酸和醇都在十六个碳以上，且都含偶数碳原子。最常见的是软脂酸、二十六碳酸、十六醇、二十六醇、三十醇等。 白蜡又叫虫蜡，是寄生在女贞树上的白蜡虫的分泌物。白蜡是我国的特产，主要产地四川。羊毛脂是脂肪酸和羊毛甾醇形成的酯，它是羊毛上存在的油状物，由于它容易吸收水分，并有乳化作用，所以，常用于化妆品工业。,几种重要的蜡,蜡在常温下为固态，比脂肪硬而脆，不溶于水，可溶于非极性有机溶剂，化学性质稳定，不易皂化，不能被消化。蜡在工业上用作脂肪品的上光剂，是制造蜡纸、药膏基质、蜡烛和化妆品的原料。,三、甾族化合物,1、甾族化合物的结构 甾族化合物又叫类固醇化合物，这一类化合物的结构特点是,都有一个环戊烷并氢化菲的母环：,环戊烷并氢化菲,通常用A、B、C、D 四个大写英文字母标记结构中的四个环。绝大多数甾族化合物在C10、C13处连有甲基，通常叫做角甲基。不同的甾族化合物在C17上连有不同的取代基。“甾”字中的“田”表示四个环，“甾”表示C10、C13和C17上的三个取代基。,在甾环中C5，C8，C9，C10，C13，C14都是手性碳原子，按2n公式，应有64个旋光异构体，但由于这些手性碳原子都是两环共用的碳原子，限制了它们在空间的构型，所以它的衍生物的异构体数目大大减少。 甾族化合物都有四个并联的环，而每两个环都可以组成像十氢化萘的顺反两种构型。但天然甾体化合物中的B环及C环和D环之间基本上都是以反式相连的，只有A环和B环间存在顺反两种构型，于是就把A环和B环间存在顺反两种构型，于是就把A环和B环的并联类型作为环系分类的依据，把反式并联称作异系，把顺式并联称做正系。,（I）A，B反式 5系或异系 （II）A、B顺式 5系或正系,在（I）和（II）中，角甲基都位于环的上面，所以这两个角甲基常被用作环上其它取代基构象的参考标准，例如在（I）中，C5上的氢原子与角甲基处于环的异侧，用表示，故异系又称系；在（II）中，C5的氢原子与角甲基处于环的同侧，用表示，故正系又称系。 对A环和B环来讲，如果将一个环看成是另一个环上的取代基时，在A,B反式中，这两个取代基都处于e键，另一个处于键。因此（I）是优势构象。,书写甾族化合物结构式时，常用下列平面式，式中实楔形线、实线或黑点表示氢原子或取代基在环平面上方；而虚楔形线、虚线或圆圈表示氢原子或取代基在环平面下方，构型不明确时，以波形线（）表示：,A，B反式（5系）,A, B顺式（5系）,2、甾醇类 甾醇类是C3上连有羟基的甾族化合物。按其来源分为动物甾醇和植物甾醇两类。 动物甾醇中发现最早的是胆甾醇（俗称胆固醇），人胆中的胆结石几乎全是由胆甾醇组成的。胆固醇广泛存在于动物的细胞、血液、脂肪、脑及神经组织中。纯粹的胆固醇是无色无味或略带黄色的结晶，熔点148.5。C，在高真空下可以升华，微溶于水，易溶于热乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂中。其结构式如下：,另一个重要的动物甾醇是7-脱氢胆甾醇。它存在于动物的皮肤中，当受到紫外光照射时，它的B环开裂转变成维生素D3：,植物甾醇中最重要的是麦角甾醇，它存在于酵母、麦角中。它与7-脱氢胆甾醇相似，只是在C17的侧链上多一个双链和甲基。经紫外线照射，它的B环开裂转变成维生素D2：,维生素D广泛存在于动物体中，在鱼的肝脏、蛋黄和牛奶中含量较丰富。当缺乏维生素D时，儿童患佝偻病，成人患软骨症，因此，维生素D又叫做抗佝偻病维生素。维生素D有几种同功物，但以维生素D2和D3的生理作用最强。,3、甾体激素 甾体激素中最重要的有： 肾上腺皮质激素、 性激素、 昆虫蜕皮激素。, 肥皂和表面活性剂,肥皂及其乳化作用,肥皂就是高级脂肪酸的钠盐。日常使用的肥皂约含70左右的高级脂肪酸钠，30的水和少量的松香酸钠。 肥皂去垢功能是由高级脂肪酸钠的结构决定的。高级脂肪酸钠的分子结构可以分成两个部分：一是羧酸根负离子（COO），它是亲水基；另一部分是烃基（R），它是疏水基。如果把高级脂肪酸钠的分子放在水中时，它的烃基因受水分子的排斥作用而彼此间靠范德华力紧紧地交溶在一起，形成一个把亲水基（COO）露在表面的团粒，这种带负电荷的团粒叫做胶束。,因此，把肥皂分散在水中时，就得到了肥皂在水中的胶体溶液。如果将沾有油污的衣服放入此胶体溶液中，经搅动和揉搓，肥皂分子的疏水基（烃基）就会伸进小油珠中，把亲水基（羧酸根负离子）留在小油珠的表面，其情形如图15-1所示。这样油污就被悬浮于水中，形成一种乳液，这种现象叫做乳化。凡具有乳化作用的物质就叫做乳化剂，它是表面活性剂的一种。,肥皂是一种弱酸盐，遇强酸便会游离出高级脂肪酸，从而失去乳化功能，因此，肥皂不能在酸性溶液中使用。此外，肥皂也不能在硬水中使用，因为硬水中的Ca2+,Mg2+离子能使肥皂转化为不溶于水的高级脂肪酸钙盐或镁盐沉淀，失去了乳化功能。这是肥皂用作去垢剂的缺点。同时，制造肥皂还要消耗许多天然油脂，因此，现在广泛采用合成表面活性剂以替代肥皂。,合成表面活性剂,表面活性剂是指能够降低液体表面张力的物质。从结构上讲，它必须含有亲水基和疏水基。表面活性剂按用途可分为乳化剂、润湿剂、起泡剂、洗涤剂、分散剂等。按离子类型可以把它们分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。,1、离子型表面活性剂 离子型表面活性剂按生成离子的种类不同可以分为阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。 （1）阴离子表面活性剂 这一类表面活性剂在水中可以生成带有疏水基的阴离子。肥皂实际上就是一种阴离子表面活性剂，它是带有烃基的阴离子（RCOO-）。我们在日常生活中使用的合成洗涤剂，有烷基磺酸钠、烷基磺酸钠和、烷基丙磺酸钠和烷基硫酸钠（实际上是烷基硫酸酯的钠盐）等： 它们在水中都能生成带有疏水基的阴离子。它们可用作发泡剂、润湿剂、洗涤剂，也可用作制造牙膏、化妆品、洗发精和洗衣粉等的原料。由于它们都是强酸强碱盐，其钙盐和镁盐在水中的溶解度较大，所以它们既可在酸性溶液中使用，也可以在硬水中使用。,（二）阳离子表面活性剂 这一类表面活性剂在水中可以生成带有疏水基的阳离子，常用的主要是季铵盐。 它们除了用作乳化剂外，因为还有较强的杀菌作用，所以常用作消毒剂，例如新洁尔灭在外科手术时用于皮肤和器械的消毒。杜灭芬用做预防和治疗口腔炎和咽炎等的杀菌剂。,2、非离子型表面活性剂 这一类表面活性剂在水中不生成离子，它们的亲水基主要