В.В. Еремин, А.Я. Борщевский - Основы общей и физической химии (1113479), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Появление электроноакцепторных заместителей в углеводородном радикале способствует реакции декарбоксилирования: то'с СС!зСООН вЂ” н СНС1з7 + СОзТ Двухосновные карбоновые кислоты легко отщепляют СОз при нагревании даже в отсутствие щелочи; НООС вЂ” СНз — СООН вЂ” СНзСООН + СОз(. Так же легко декарбоксилируются ароматические кислоты: СзНзСООН н СзНз+ СОз(. 4. Ряд свойств карбоновых кислот обусловлен наличием углеводородного радикала.
Так, при действии галогенов на кислоты в присутствии красного фосфора образуются галогензамещенные кислоты, причем на галоген замещается атом водорода при соседнем с карбоксильной группой атоме углерода (а-атоме): рч СНз — СНз — СООН + Вгз — СНз — СНВг — СООН + НВг. Последующее замещение галогена на аминогруппу позволяет получать аминокислоты. 5. Окислительно-восстановительные реакции. Карбоновые кислоты при действии восстановителей способны превращаться в альдегиды, спирты и даже углеводороды: ЙСООН + 2[Н[ — ЙСНО+ НзО, ЙСООН + 4 [Н[ — н.
ЙСНзОН + НзО, ЙСООН + 6[Н] — н ЙСНз + 2НзО. Муравьиная кислота НСООН отличается рядом особенностей, поскольку в ее составе есть альдегидная группа: 01 !1 [ 1Н вЂ” С-;ОН 312 Гл. 10. Химия кислородсодержащих органических соединений В отличие от остальных карбоновых кислот муравьиная кислота — сильный восстановитель. Она легко окисляется хлором до СОз. НСООН + С!з — н СОз + 2НС1. Кроме того, она дает реакцию «серебряного зеркала«ч НСООН + АдзΠ— н 2АК + СОз + НзО. Выделяющийся СОз реагирует с )ч(Нз из раствора и превращается в карбонат аммония ()ч)Н«)зсоз.
Применение карбоновых кислот. Муравьиная кислота НСООН в лаборатории применяется как восстановитель. Ее используют при крашении тканей и выделке кож для создания кислой среды. Поскольку муравьиная кислота обладает сильным бактерицидным действием, в пищевой промышленности ее применяют как консервант, а также как дезинфицирующее средство для тары. Уксусная кислота СНзСООН известна с глубокой древности, ее 5 — 10% растворы («столовый уксус») используют как вкусовую приправу и консервант.
Для пищевых целей уксусную кислоту получают ферментативным брожением винного спирта: СНзСНзОН + Оз — н СНзСООН + НзО. Основную часть производимой уксусной кислоты используют для производства искусственных волокон на основе целлюлозы и синтеза лекарственных средств. Щавелевая кислота НООС вЂ” СООН широко распространена в растительном мире. В виде солей (оксалатов) содержится в листьях щавеля, кислицы, ревеня. Применяется в текстильной и кожевенной промышленности. Янтарная (бутандиовая) кислота НООССНзСНзСООН своим названием обязана тому, что содержится в янтаре.
Применяется в фармацевтической и текстильной промышленности, а также в производстве инсектицидов, смол, фотоматериалов. Характерной особенностью простейших карбоновых ненасыщенных кислот— акриловой СНз — — СН вЂ” СООН и метакриловой СНз — С(СНз) — СООН вЂ” является способность к полимеризации. При полимеризации эфиров или нитрилов этих кислот получают ценные полимеры, в частности, полиакрилонитрил — основу волокна нитрон. Бензойная кислота СзНзСООН содержится в различных растительных смолах, ягодах клюквы, брусники, черники.
Ее применяют в фармацевтической промышленности, для синтеза душистых веществ и красителей, а также в качестве консерванта для пищевых продуктов. Фталевые кислоты СзН«(СООН)з находят широкое применение в производстве полимеров. й 10.4. ЛИПИДЫ Многие кислородсодержашие органические соединения обладают биологической активностью. К ним, в частности, относятся жиры и жироподобные вещества, которые объединяют под общим названием липиды. В организме липиды выполняют две основные функции: они служат источником энергии и являются строительным материалом для клеточных мембран.
В молекулах липидов присутствуют одновременно полярные (гидрофильные) и неполярные (гидрофоб- Э 10.4. Лилиды 313 ные) группы. Благодаря этому липиды обладают сродством как к воде, так и к органической фазе и могут выполнять свои функции на границе раздела фаз. К липидам относят следующие классы соединений: ° жиры и масла — сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот 1жирных кислот); ° воска — сложные эфиры высокомолекулярных одноатомных спиртов и жирных кислот; ° фосфолиаидь» — замешенные жиры, в которых наряду с жирными кислотами присутствуют остатки фосфорной кислоты и других соединений; ° гликолипиды — соединения, содержащие жирную кислоту, углевод и сложный аминоспирт; ° слзерины — высокомолекулярные циклические спирты.
Мы подробно рассмотрим только сложные эфиры глицерина и карбоновых кислот. Твердые эфиры называют жирами, жидкие — маслами. Иногда и те, и другие объединяют под общим названием «жиры». Общая формула жиров: О Н СН,— Π— С вЂ” й' О СН вЂ” Π— С вЂ” й" СН,— Π— С вЂ” й" П О где й', й", йл' — углеводородные остатки, которые входили в состав карбоновых кислот. Если все углеводородные остатки одинаковые, й' = йл = й"', жир называют простым, если нет — смешанным. Таблица 10.5. Наиболее распространенные жирные кислоты йСООН Число атомов углерода в природных жирных кислотах всегда четно, оно колеблется от 4 до 22, однако чаще всего встречают кислоты, которые содержат 16 или 18 атомов углерода (табл.
10.5). Все они имеют неразветвленный углеродный скелет (рис. 10.1). Некоторые из них включают двойные связи, т.е. являются непредельными. Двойные связи в природных жирных кислотах обычно имеют аис-конфигурацию. Ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно расположена между 9-м и 10-м атомами углерода', остальные (если они есть) отделены от нее метиленовыми группами СНз. ' Исключение — арахидоновая кислота, в которой четыре двойные связи: Сз — — С«, Сз — — Сз, Сп — — См, Сн — — С1».
э /0.4. лиаиды 315 Жиры практически нерастворимы в воде, но в присутствии поверхностно-активных веществ могут образовывать с ней коллоидные растворы. Примером такого раствора является молоко: оно представляет собой эмульсию, стабилизированную белком. Жиры хорошо растворимы в неполярных органических растворителях— бензоле, тетрахлорметане, бензине.
Как и для любых сложных эфиров, для жиров характерна реакция гидролиза. Гидролиз жиров происходит под действием воды в присутствии кислот или щелочей, при этом образуются глицерин и жирные кислоты: СНз — ОН + ЗНзΠ— » СН вЂ” ОН + ЗВСООН. ! СН,— ОН При щелочном гидролизе образуются соли жирных кислот, называемые мылами. Эту реакцию называют омылением жиров. В организме жиры гидролизуются под действием ферментов в процессе пищеварения.
Гидролиз — первая стадия метаболизма жиров. Образующиеся жирные кислоты и глицерин проходят через стенки кишечника и затем снова реагируют друг с другом в разных сочетаниях, формируя резервные жиры. Жидкие жиры, в состав которых входят остатки непредельных кислот, могут присоединять водород. Этот процесс называют гидрогенизацией. Он протекает при температуре около 200'С, при повышенном давлении и в присутствии металлических катализаторов.
Под действием водорода остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных, а жиры из жидких превращаются в твердые: Из твердых жиров получают стеарин для свечей и производят маргарин. 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. Непредельные жиры могут вступать в реакции окисления. При мягком окислении раствором перманганата калия получаются гликоли, а при жестком происходит полный разрыв двойных связей и образуется смесь моно- и дикарбоновых кислот. О й СНз — Π— С вЂ” В О СН вЂ” Π— С вЂ” В СНз — Π— С вЂ” й й О О И СНз — Π— С вЂ” СпНзз О СН вЂ” Π— С вЂ” С!7 НЗЗ ! СНз — Π— С вЂ” СпНзз П О О СНз — Π— С вЂ” СпНзз О сю ~ й +ЗНз — » СН вЂ” Π— С вЂ” СпНзз ! СНз — Π— С вЂ” СпНзз О 316 Рл.
10. Химия кислородсодерясащих органических соединений Жиры способны окисляться и кислородом воздуха. Этот процесс, в котором интермедиатами служат перекисные соединения, является одним из важнейших окислительных процессов в организме. Перекиси образуются по схеме; й — Н+О, — «й — Π— Π— Н. Механизм их образования имеет свободнорадикальный характер. В результате последующих превращений перекисей углеродная цепь разрывается и образуется смесь карбоновых кислот: йСООН+ й СН,СООН йСН,СН=СНй' йСН,СООН+ й'СООН Пероксидное окисление приводит к разрушению клеточных мембран, нарушает нормальную работу клеток и может иметь тяжелые последствия для обмена веществ.
При длительном хранении под действием влаги, кислорода воздуха, света и тепла непредельные жиры приобретают неприятный запах и вкус. Этот процесс называется «прогорканием». Различают два типа прогоркания — гидролитическое и окислительное. При гидролизе жиры приобретают прогорклый запах и вкус, если в них присутствуют остатки карбоновых кислот с короткой цепью, например масляной.
Такой тип прогоркания характерен для коровьего масла. Окислительное прогоркание вызвано образованием альдегидов и кетонов с короткой цепью, которые имеют неприятный запах и вкус. Для предотвращения прогоркания к жирам добавляют антиоксиданты — вещества, замедляющие окисление. В энергетической системе организма жиры играют роль резервуара энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
