Карбоновые кислоты Органические соединения содержащие карбоксильную группу СООН

Карбоновые кислоты Органические соединения, содержащие карбоксильную группу –СООН, относятся к классу кислот. Биологически важные карбоновые кислоты

Кислоты (тривиальное Название название) аниона Одноосновные Формула кислоты муравьиная формиат HCOOH уксусная ацетат CH 3 COOH масляная бутират CH 3(CH 2)2 COOH валериановая валерат CH 3(CH 2)3 COOH Акриловая акрилаты СН 2 = СН-СООН кротоновая кротонат СН 3 – СН = СН СООН Непредельные кислоты

Кислоты (тривиальное Название название) аниона Ароматические Формула кислоты бензойная бензоат C 6 H 5 COOH щавелевая кислота оксалат НООС - СООН малоновая малонат НООС-СН 2 -СООН янтарная сукцинат НООС-СН 2 СООН глутаровая глутарат НООС –(СН 2 ) - СООН фумарат НООС-СН=СН-СООН Дикарбоновые кислоты Непредельные дикарбоновые Фумаровая (цисизомер)

Строение карбоксильной группы Атомы водорода и кислорода в карбоксильной группе -СООН способны к образованию межмолекулярных водородных связей, что во многом определяет физические свойства карбоновых кислот. Вследствие ассоциации молекул карбоновые кислоты имеют высокие температуры кипения и плавления. При н. у. они существуют в жидком или твёрдом состоянии. Растворимость карбоновых кислот в воде обусловлена образованием межмолекулярных водородных связей с растворителем: Низшие гомологи С 1 -С 3 смешиваются с водой в любых соотношениях. С увеличением углеводородного радикала растворимость кислот в воде уменьшается.

Кислотные свойства карбоновых кислот. При диссоциации образуется карбоксилат анион, в котором отрицательный заряд равномерно распределяется между кислотродными атомами, что увеличивает стабильность этой частицы. Сила карбоновых кислот зависит от длины радикала (чем больше радикал, тем слабее кислота) и заместители (электроноакцепторные заместители усиливают кислотность). CI 3 COOH намного сильнее СН 3 СООН. Дикарбоновые кислоты сильнее одноосновных.

Функциональные производные карбоновых кислот Карбоновые кислоты проявляют высокую реакционную способность. Они вступают в реакции с различными веществами и образуют функциональные производные, т. е. соединения, полученные в результате реакций по карбоксильной группе.

Функциональные производные карбоновых кислот Образование солей происходит при действии на карбоновые кислоты: а) активных металлов 2 RCOOH + Mg (RCOO)2 Mg + H 2↑ б) аммиака RCOOH + NH 3 RCOONH 4 в) основных оксидов 2 RCOOH + Cu. O (RCOO)2 Cu + H 2 O г) гидроксидов металлов и аммония RCOOH + Na. OH RCOONa + H 2 O д) солей более слабых кислот 2 RCOOH + Na 2 CO 3 2 RCOONa + H 2 O + CO 2 Названия солей составляют из названий остатка RCOO– (карбоксилат-иона) и металла. Например, CH 3 COONa – ацетат натрия, (HCOO)2 Ca – формиат кальция, C 17 H 35 COOK – стеарат калия.

2. Образование сложных эфиров R–COOR': Реакция образования сложного эфира из кислоты и спирта называется реакцией этерификации 3. Образование амидов: Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (их галогенангидридов или ангидридов) с органическими производными аммиака (аминами):

4. ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ (элиминирование СО 2) из карбоксильной группы карбоновых к-т. Осуществляют обычно нагреванием в присут. к-т 5. Получение ангидридов. Ангидриды могут быть получены действием на к-ты водоотнимающими средствами, а также взаимодействием солей карбоновых к-т с их галогенагидридами.

формы уксусной кислоты. 6. Образование активной CH 3 COOH + HSКо. А СН 3 -С- SКо. А О ацетилкоэнзим А ацетил-Ко. А макроэргический продукт конденсации коэнзима А с уксусной кислотой. Ацетилкоэнзим А является исходным продуктом для цикла трикарбоновых кислот, где завершается его сгорание до воды и двуокиси углерода Некоторая часть ацетилкоэнзима А используется для образования холестерола, кетоновых тел, стероидных гормонов.

Кофермент А активирует карбоновые кислоты, превращая их в сложные эфиры тиолов (коэнзим А, HSКо. А).

7. Реакция замещения при альфауглеродном атоме: CH 3 -СН 2 - СООН + CI 2 + HCI CH 3 -CHCI-COOH 8. Дикарбоновые кислоты: 1)декарбоксилирование: НООС-СООН НСООН + СО 2 2) окисление путем дегидрирования: НООС-СН 2 -СООН + ФАД янтарная НООС-с=с-СООН + ФАДН 2 фумаровая

Природные высшие жирные кислоты Химическая формула Структура Насыщенные С 11 Н 23 СООН С 15 Н 31 СООН С 17 Н 35 СООН лауриновая пальмитиновая стеариновая Название 12: 0 16: 0 18: 0 Ненасыщенные С 15 Н 29 СООН пальмитоолеиновая 16: 1 С 17 Н 33 СООН олеиновая 18: 1(9 с) С 17 Н 31 СООН линолевая 18: 2 (9 с, 12 с) С 17 Н 29 СООН линоленовая 18: 3 (9 с, 12 с, 15 с) С 19 Н 35 СООН арахидоновая 20: 4(5 с, 8 с, 11 с, 14 с)

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ А. Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами. 1. Глицериды - сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Б. Сложные липиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы. 1. Фосфолипиды: липиды, содержащие, помимо жирных кислот и спирта, остаток фосфорной кислоты. а) глицерофосфолипиды (в роли спирта выступает глицерол); б) сфинголипиды (в роли спирта – сфингозин). 2. Гликолипиды (гликосфинголипиды). 3. Стероиды.

Жиры – сложные эфиры глицерина и высших одноосновных карбоновых кислот. Название– триглицериды или триацилглицерины, где ацил – остаток карбоновой кислоты -C(O)R. Природные триглицериды - остатки насыщенных (предельных) кислот (пальмитиновой C 15 H 31 COOH, стеариновой C 17 H 35 COOH и др. ) и ненасыщенных (непредельных) кислот (олеиновой C 17 H 33 COOH, линолевой C 17 H 31 COOH, линоленовой C 15 H 29 COOH).

Жиры -Животные жиры: бараний, свиной, говяжий и т. п -твердые вещества с невысокой температурой плавления (исключение – жидкий рыбий жир). В твёрдых жирах преобладают остатки насыщенных кислот. - Растительные жиры – масла (подсолнечное, соевое, хлопковое и др. ) – жидкости (исключение – кокосовое масло, масло какао-бобов). Масла содержат в основном остатки ненасыщенных (непредельных) кислот. Жидкие жиры превращают в твердые путем реакции гидрогенизации (гидрирования).

Свойства жиров В кишечнике под действием фермента липазы эмульгированные жиры гидролизуются по схеме: Гидролиз жиров

Фосфолипиды Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты. В их состав входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и обычно азотсодержащие соединения. Общая формула глицерофосфолипидов:

Фосфатидилхолины В организме фосфолипиды ионизированы. Фосфолипиды составляют основу бислоя мембран. Фосфорная кислота соединена эфирной связью с азотистым основанием – холином [НО—СН 2—N+(CH 3)3].

Фосфатидилэтаноламины Содержат азотистое основание этаноламин (HO—CH 2 —N+H 3):

Фосфатидилсерины В молекуле фосфатидилсерина азотистым соединением служит остаток аминокислоты серина

Фосфатидилинозитолы Содержат шестиуглеродный циклический спирт инозитол

Сфинголипиды (сфингофосфолипиды) В основном они находятся в мембранах клеток. Особенно богата ими нервная ткань. При гидролизе сфингомиелины образуют одну молекулу жирной кислоты, одну молекулу двухатомного ненасыщенного спирта сфингозина, одну молекулу азотистого основания (чаще это холин) и одну молекулу фосфорной кислоты. Общую формулу сфингомиелинов можно представить так:

ГЛИКОЛИПИДЫ (ГЛИКОСФИНГОЛИПИДЫ) Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды-содержат церамид, состоящий из спирта сфингозина и остатка жирной кислоты, и один или несколько остатков сахаров. Простейшими гликосфинголипидами являются галактозилцерамиды Галактозилцерамиды В состав галактозилцерамидов входит гексоза (обычно это D-галактоза), которая связана эфирной связью с гидроксильной группой аминоспирта сфингозина. Кроме того, в составе галактозилцерамида имеется жирная кислота.

СТЕРОИДЫ Все стероиды в своей структуре имеют ядро, образованное гидрированным фенантреном (кольца А, В и С) и циклопентаном (кольцо D): Холестерин – принадлежит к группе стеринов. Для стеринов характерно наличие гидроксильной группы в положении 3, а также боковой цепи в положении 17. Холестерин является ненасыщенным спиртом

Холестерин является ненасыщенным спиртом

Гидроксильная группа при С-3 может быть этерифицирована высшей жирной кислотой, при этом образуются эфиры холестерина (холестериды).

Общее содержание холестерина составляет 210 -250 г. Содержится: в головном и спинном мозге, в мембранах клетки. Биологическая роль: Из холестерина синтезируются: 1)желчные кислоты; 2) половые гормоны (стероидные гормоны) 3) кортикостероиды (гормоны коры надпочечников) 4) витамин Д 3