有机化学16类脂化合物.ppt

基本要求 第十六章类脂化合物 1 掌握油脂的性质 掌握萜类的结构 2 了解表面活性剂的概念及用途 3 了解重要的甾体化合物 类脂化合物 或称脂类 包括一些由生物取得的 从化学结构上看毫不相干的物质 如油脂 蜡 磷脂 萜 甾体化合物等 只是由于这些物质都具有与油脂类似的物态及物理性质 例如不溶于水 易溶于非极性或弱极性有机溶剂 所以称为类脂化合物 16 1油脂 一 结构与命名 包括脂肪 fats 和油 oils 习惯上把室温下为固体或半固体的叫做脂肪 为液体的叫做油 油脂是甘油和脂肪酸所生成的酯 实际使用这两个名词时 并未严格区分 甘油与同一种脂肪酸所生成的甘油三羧酸酯称为简单甘油酯 与两种或三种羧酸所生成的甘油三羧酸酯称为混合甘油酯 天然油脂主要为混合甘油酯 组成甘油酯的脂肪酸绝大部分是含偶数碳原子的直链羧酸 仅在个别油脂中发现带有支链 脂环或羧基的脂肪酸 已经由油脂中分出的有C4至C26范围内的各种饱和脂肪酸 和C10至C24的各种不饱和脂肪酸 CH3CH2CH CHCH2CH CHCH2CH CH CH2 7COOH9 12 15 十八碳三烯酸 9 12 15 十八碳三烯酸 命名注意两个问题 1 高级烯酸的命名仍用系统命名 例亚麻酸 2 甘油脂的命名 二 物理性质 1 常温下呈液态为油 呈固态和半固态为脂 2 比水轻 15 时 比重在 0 9 0 98之间 3 不溶于水 易溶于有机溶剂 4 无固定的沸点和熔点 三 化学性质 1 皂化 水解 皂化值 指完全皂化1克油脂所需的KOH毫克数 将油脂用氢氧化钠 或氢氧化钾 水解 就得到脂肪酸的钠盐 或钾盐 和甘油 高级脂肪酸的钠盐就是肥皂 2 1氢化 油脂的硬化 含不饱和脂肪酸的油脂 在催化剂作用下可以加氢 从而转化为含饱和脂肪酸的油脂 加氢的结果是可以使液态的油转化为半固态的脂肪 即 油脂的硬化 2 加成 加碘通过一定量的油脂所能吸收的碘的数量 可以判断其中所含脂肪酸的不饱和程度 一般将100g油脂能吸收的碘的质量 叫做 碘值 碘值大 表示油脂中不饱和酸的含量高 或不饱和程度高 2 2加碘 3 干性某些油在空气中放置 能生成一层干燥而有韧性的薄膜 这种现象叫做干化 具有这种性质的油叫干性油 不具干性的油 叫做非干性油 有一定程度的干性 但干性不强 介于干性油与非干性油之间 这些油叫做半干性油 4 酸败油脂在空气中放置过久 便会产生难闻的气味 这种变化叫做酸败 酸败是由空气中氧 水分或霉菌的作用引起的 油脂在这些物质的作用下 能因水解 氧化等作用而产生一些羧酸 醛 酮等带刺激性气味的物质 16 2肥皂及合成表面活性剂 一 肥皂的组成及乳化作用 1 肥皂 70 高级脂肪酸钠 30 的水分 加入一些添加剂 2 去污原理 Ca2 aq 2C17H35COO aq Ca C17H35COO 2 s 钙肥皂Mg2 aq 2C17H35COO aq Mg C17H35COO 2 s 镁肥皂 二 合成表面活性剂举例 是一类具有表面活性的化合物 溶于液体 特别是水 后 能显著降低溶液的表面张力或界面张力 并能改进溶液的增溶 乳化 分散 渗透 润湿 发泡和洗净等能力 表面活性剂具有共同的特点 即分子中同时存在亲水基和亲油基 亲水基通常是溶于水后容易解离的基团 如羧酸盐 磺酸盐 硫酸酯盐等 以及在水中不解离的羟基或聚氧乙烯基 亲油基能与油类互相吸引 溶解 通常是长碳链的烃基 可以是脂肪烃 也可以是芳香烃 亲水基性能强 就溶解于水 反之 亲油基性能强 就溶于油 表面活性剂通常按离子类型分为离子型 溶于水后解离成离子 非离子型 溶于水不解离 1 阴离子型表面活性剂 阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子高级脂肪酸盐 肥皂类硫酸酯钠盐 通式为R O SO3 M 其中脂肪烃链R在C12 C18范围 高级脂肪醇硫酸酯类中常用的是十二烷基硫酸钠 SDS 十六烷基硫酸钠 鲸蜡醇硫酸钠 十八烷基硫酸钠 硬脂醇硫酸钠 等 它们的乳化性也很强 并较肥皂类稳定 较耐酸和钙 镁盐 但可与一些高分子阳离子药物发生作用而产生沉淀 对粘膜有一定的刺激性 主要用做外用软膏的乳化剂 有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂 磺酸盐 脂肪族磺酸钠和烷基芳基磺酸钠等R SO3Na它们的水溶性及耐酸 耐钙 镁盐性比硫酸化物稍差 但即使在酸性水溶液中也不易水解 十二烷基苯磺酸钠为目前广泛应用的洗涤剂 另外 甘胆酸钠 牛磺胆酸钠等胆酸盐也属此类 常用做胃肠道脂肪的乳化剂和单硬脂酸甘油酯的增溶剂 2 阳离子表面活性剂这类表面活性剂起作用的部分是阳离子 亦称阳性皂 其分子结构的主要部分是氮原子 所以也称为季铵化物 其特点是水溶性大 在酸性与碱性溶液中较稳定 具有良好的表面活性作用和杀菌作用 3 非离子型表面活性剂高级醇或烷基酚与多个环氧乙烷的聚合产物 水中不形成离子 一些表现出较强的表面活性同时具有一定的起泡 乳化 增溶等应用性能的水溶性高分子 称为高分子表面活性剂 如海藻酸钠 羧甲基纤维素钠 甲基纤维素 聚乙烯醇 聚维酮等 但与低分子表面活性剂相比 高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小 增溶力 渗透力弱 乳化力较强 常用做保护胶体 16 3蜡 一 存在 许多海生浮游生物中 某些动物羽毛 毛皮或植物的叶及果实的保护层 二 化学组成 是16个C原子以上的偶数C原子的羧酸和高级一元醇形成的酯 三 化学性质 较大稳定性 不易变质 难于皂化 四 用途 蜡纸 防水剂 光泽剂 香脂等 16 4磷脂 动物的脑 肝 蛋黄 植物的种子及微生物中 二 结构 是含磷的类脂化合物 例 卵磷脂 脑磷脂 神经鞘磷脂等等 三 结构特点 一 存在 磷脂类在结构上的共同点是 分子中同时具有亲油基与亲水基 16 5萜 萜 有机化合物的一类 多为有香味的液体 共同点是 分子中的碳原子数都是5的整数倍 因分子中含有双键 所以 萜类化合物又称为萜烯类化合物 萜类化合物分为 单萜 两个异戊二烯单位C10倍半萜 三个异戊二烯单位C15二萜 四个异戊二烯单位C20三萜 六个异戊二烯单位C30四萜 八个异戊二烯单位C40 上述化合物的碳干骨骼可以看成是由若干个异戊二烯单位主要以头尾相接而成的 一 单萜 1 开链单萜 是由两个异戊二烯单位结合成的开链化合物 当蜜蜂发现食物时 它便分泌出香叶醇以吸引其它蜜蜂 因此 香叶醇也是一种昆虫外激素 2 单环单萜 分子中含有一个六元碳环 m p43 b p213 5 存在于薄荷油中 低熔点固体 具有芳香凉爽气味 有杀菌 防腐作用 并有局部止痛的效力 用于医药 化妆品及食品工业中 如清凉油 牙膏 糖果 烟酒等 3 双环单萜 其骨架是由一个六元环分别和三元环 四元环或五元环共用两个或两个以上碳原子构成的 属桥环化合物 二 倍半萜 是三个异戊二烯单位的聚合 无色粘稠液体 b P125 66 5Pa 有铃兰气味 存在于玫瑰油 茉莉油 合金欢油及橙花油中 是一种珍贵的香料 用于配制高级香精 有保幼激素活性 用于抑制昆虫的变态和性成熟 即幼虫不能成蛹 蛹不能成蛾 蛾不产卵 其十万分之一浓度的水溶液即可阻止蚊的成虫出现 对虱子也有致死作用 是由山道年花蕾中提取出的无色结晶 m p170 不溶于水 易溶于有机溶剂 过去是医药上常用的驱蛔虫药 其作用是使蛔虫麻痹而被排除体外 但对人也有相当的毒性 三 双萜 叶绿醇是叶绿素的一个组成部分 用碱水解叶绿素可得到叶绿醇 叶绿醇是合成维生素K及维生素E的原料 维生素A 淡黄色晶体m p64 存在于动物的肝 奶油 蛋黄和鱼肝油中 不溶于水 易溶于有机溶剂 受紫外光照射后则失去活性 存在于松脂中 是松香的主要成分 松香是广泛用于造纸 制皂 制涂料等工业上的原料 四 三萜 角鲨烯是鲨鱼肝油的主要成分 可能存在于所有组织中 角鲨烯是羊毛甾醇生物合成的前身 而羊毛甾醇又是其它甾体化合物的前身 五 四萜 四萜类化合物的分子中都含有一个较长的碳碳双键的共轭体系 所以四萜都是有颜色的物质 多带有由黄至红的颜色 因此也常把四萜称为多烯色素 最早发现的四萜多烯色素是从胡萝卜素中来的 后来又发现很多结构与此相类似的色素 所以通常把四萜称为胡萝卜类色素 蕃茄红素是胡萝卜素的异构体 是开链萜 存在于蕃茄 西瓜及其他一些果实中 为洋红色结晶 叶黄素是存在植物体内一种黄色的色素 与叶绿素共存 只有在秋天叶绿素破坏后 方显其黄色 虾青素是广泛存在于甲壳类动物和空肠动物体中的一种多烯色素 最初是从龙虾壳中发现的 虾青素在动物体内与蛋白质结合存在 能因氧化作用而成虾红素 R1 R2一般为甲基 称为角甲基 R3为其它含有不同碳原子数的取代基 甾是个象形字 是根据这个结构而来的 田 表示四个环 表示为三个侧链 许多甾体化合物除这三个侧链外 甾核上还有双键 羟基和其他取代基 16 6甾族化合物 一 甾族化合物的结构 1 基本结构 2 甾核的立体结构构型及表示方法 天然产甾族化合物现知的只有两种构型 一种是A环和B环以反式相并联 另一种是A环和B环以顺式相并联 而B环和C环 C环和D环之间是以反式相并联的 构象式为 二 甾族化合物的分类和命名1 命名甾族化合物的命名相当复杂 通常用与其来源或生理作用有关的俗名 2 分类根据甾族化合物的存在和化学结构可分为 甾醇 胆汁酸 甾族激素 甾族生物碱等 三 重要的甾族化合物 1 甾醇1 胆甾醇 胆固醇 胆甾醇是最早发现的一个甾体化合物 存在于人及动物的血液 脂肪 脑髓及神经组织中 无色或略带黄色的结晶 m p148 5 在高真空度下可升华 微溶于水 溶于乙醇 乙醚 氯仿等有机溶剂 人体中胆固醇含量过高是有害的 它可以引起胆结石 动脉硬化等症 由于胆甾醇与脂肪酸都是醋源物质 食物中的油脂过多时会提高血液中的胆甾醇含量 因而食油量不能过多 2 7 脱氢胆甾醇 胆甾醇在酶催化下氧化成7 脱氢胆甾醇 7 脱氢胆甾醇存在于皮肤组织中 在日光照射下发生化学反应 转变为维生素D3 麦角甾醇是一种植物甾醇 最初是从麦角中得到的 但在酵母中更易得到 麦角甾醇经日光照射后 B环开环而成前钙化醇 前钙化醇加热后形成维生素D2 即钙化醇 3 麦角甾醇 维生素D2同维生素D3一样 也能抗软骨病 因此 可以将麦角甾醇用紫外光照射后加入牛奶和其他食品中 以保证儿童能得到足够的维生素D 2 胆酸 胆汁酸存在于动物的胆汁中 从人和牛的胆汁中所分离出来的胆汁酸主要为胆酸 胆酸是油脂的乳化剂 其生理作用是使脂肪乳化 促进它在肠中的水解和吸收 故胆酸被称为 生物肥皂 3 甾族激素 激素是由动物体内各种内分泌腺分泌的一类具有生理活性的化合物 它们直接进入血液或淋巴液中循环至体内不同组织和器官 对各种生理机能和代谢过程起着重要的协调作用 激素可根据化学结构分为两大类 一类为含氮激素 她包括胺 氨基酸 多肽和蛋白质 另一类即为甾族化合物 1 性激素 睾丸酮素是睾丸分泌的一种雄性激素 有促进肌肉生长 声音变低沉等第二性征的作用 它是由胆甾醇生成的 并且是雌二醇生物合成的前体 雌二醇为卵巢的分泌物 对雌性的第二性征的发育起主要作用 动物体内分泌的睾酮和雌二醇的量极少 为了进行科学研究 从4吨猪卵巢只提取到0 012g雌二醇 2 肾上腺皮质激素 肾上腺皮质激素是哺乳动物肾上腺皮质分泌的激素 皮质激素的重要功能是维持体液的电解质平衡和控制碳水化合物的代谢