Masti: struktura, svojstva i primjeri. Polihidrični alkoholi
Esteri. Masti.
Ranije smo pogledali klasu supstanci tzv eteri. Sada razmotrimo esteri.
Postoje sličnosti između etera i estera.
Eteri
Obojica su organska jedinjenja, čije se molekule sastoje od ugljikovodičnih radikala povezanih atomima kisika.
Za etere ispravna formula je: R-O-R ili R1-O-R2.
U eterima kao ugljikovodični radikali ( R, R1, R2) uvijek se pojavljuju ostaci alkohola.
Primjer etera je dietil eter C 2 H 5 -O-C 2 H 5, sastoji se od dva ostatka etil alkohol, povezan atomom kiseonika.
Esteri
U slučaju estera, jedan od radikala je takođe ostatak alkohola(ili fenol). A drugi radikal je ostatak nekih kiseline. Kiselina može biti organska ili mineralna.
Alkoholi i fenoli reagiraju s kiselinama, stvarajući esteri:
Obrazovni odgovor ester napravljen od kiseline i alkohola (ili fenola) naziva se reakcija esterifikacije.
Esteri karboksilnih kiselina
Ako bilo koja od karboksilnih kiselina učestvuje u reakciji esterifikacije kao kiselina, rezultat je esteri karboksilne kiseline.
Ili u opšti pogled:
Reakcije na stvaranje estera izuzetno su važne za živu prirodu, jer su sve prirodne masti, ulja i voskovi estri karboksilnih kiselina i alkohola.
Masti
Masti predstavljaju estri viših karboksilnih (masnih) kiselina i trihidričnog alkohola glicerola .
Evo dijagrama formiranja estera glicerola i stearinske kiseline:
U prirodnim mastima, ista molekula glicerola je obično esterifikovana sa dve ili tri različite masne kiseline. Samo nekoliko masnih kiselina učestvuje u stvaranju svih prirodnih masti. Prirodne masti su uvek mešavine.
Masti su čvrste, ako su kiseline koje ih formiraju zasićen(marginalni), kao što je stearinska, palmitinska ili miristinska kiselina.
Što više ostataka nezasićenih (nezasićenih) kiselina sadrži mast, kao što su oleinska, linolna, lenolenska, to je niža tačka topljenja i tečnija će biti njena konzistencija.
Životinjske masti su bogate prvenstveno ostacima zasićenih masnih kiselina. Stoga su tvrđi od biljnih ulja.
Biljna ulja su, hemijski, takođe masti, tj. estri masnih kiselina i glicerola. Ali sadrže relativno veća količina ostaci nezasićene masne kiseline.
Naravno, postoji mnogo izuzetaka od ovog pravila. Na primjer, kakao maslac, shea maslac, kokosovo ulje imaju prilično čvrstu konzistenciju, ali se još uvijek tradicionalno nazivaju uljima. Štaviše, njihova tvrdoća ukazuje da je njihov sastav u pravilu bogat ostacima zasićenih masnih kiselina. Međutim, to nije bez izuzetaka. Na primjer, u tekućem biljnom palminom ulju ("copra"), prevladavaju zasićeni kiseli ostaci.
Hidrogenacija masti
Nezasićene masne kiseline sadrže dvostruke veze između atoma ugljika, lakše reagiraju, oksidiraju i stoga brže propadaju.
Da bi biljna ulja i tekuće životinjske masti imali veću hemijsku otpornost i duži rok trajanja, podvrgavaju se hidrogenacija.
Hidrogenizacija masti je katalitičko dodavanje vodonika esterima glicerola i nezasićenih masnih kiselina.
Tečne masti se pretvaraju u čvrste masti zbog dodavanja vodika na mjestu dvostruke veze između atoma ugljika u esterificiranim molekulima nezasićenih kiselina. Nezasićene kiseline nakon ovog postupka postaju zasićene (zasićene).
Tako se margarin za čvrstu hranu dobija iz tečnog biljnog ulja.
Priprema sapuna od masti (saponifikacija masti).
Esteri su nerastvorljivi (ili skoro nerastvorljivi) u vodi. Rastvaraju se u organskim rastvaračima.
U vodi se estri mogu hidrolizirati, tj. raspadanje na jone, praćeno stvaranjem kiseline i alkohola iz tih jona.
Brzina ove reakcije će se značajno povećati ako u vodi postoji dovoljna količina hidroksilnih jona ( HE).
Kada se masti zagriju sa alkalijama, estri se cijepaju i formiraju alkohol i kiselu sol:
Reakcija alkalne hidrolize estera naziva se reakcija saponifikacije. I nastale natrijeve i kalijeve soli viših masnih kiselina nazivaju se sapuni.
Na primjer: C 17 H 35 COONa– natrijum stearat, S 15 N 31 SOOK– kalijum palmitat.
Natrijum sapuni su čvrsti, a kalijum tečni.
DEFINICIJA
Masti– esteri viših karboksilnih kiselina i glicerola.
Masti i ulja (tečne masti) su važna prirodna jedinjenja. Sve masti i ulja biljnog porijekla gotovo u potpunosti se sastoje od estera glicerola (triglicerida). U ovim jedinjenjima, glicerol je esterifikovan sa višim karboksilnim kiselinama.
Masti imaju opštu formulu:
Ovdje su R, R’, R’’ ugljikovodični radikali.
Tri hidroksilne grupe glicerola mogu se esterificirati ili sa samo jednom kiselinom, kao što je palmitinska ili oleinska, ili s dvije ili tri različite kiseline:
Glavne zasićene kiseline koje formiraju masti su palmitinska kiselina C 15 H 31 COOH i stearinska kiselina C 17 H 35 COOH; glavne nezasićene kiseline su oleinska kiselina C 17 H 33 COOH i linolna kiselina C 17 H 31 COOH.
Fizička svojstva masti
Masti formirane zasićenim kiselinama - čvrste materije, a nezasićene – tečne. Sve masti su veoma slabo rastvorljive u vodi.
Dobijanje masti
Masti se dobijaju reakcijom esterifikacije koja se javlja između trihidričnog alkohola glicerola i viših karboksilnih kiselina:
Hemijska svojstva masti
Među reakcijama masti, posebno mjesto zauzima hidroliza, koja se može provesti djelovanjem i kiselina i baza:
a) kisela hidroliza
b) alkalna hidroliza
Ulja (tečne masti) karakteriziraju reakcije adicije:
- hidrogenacija (reakcija hidrogenacije je osnova za proizvodnju margarina)
- bromiranje
Mjera nezasićenosti kiselih ostataka koji su dio masti je jodni broj, izražen masom joda (u gramima) koji se može vezati dvostrukim vezama za 100 g masti. Jodna vrijednost je važna pri ocjenjivanju ulja za sušenje.
Ulja (tečne masti) takođe prolaze kroz reakcije oksidacije i polimerizacije.
Primena masti
Masti se široko koriste u Prehrambena industrija, farmaceutski proizvodi, u proizvodnji ulja i raznih kozmetičkih proizvoda, u proizvodnji maziva.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Biljno ulje težine 17,56 g zagrijavano je sa 3,36 g kalijevog hidroksida sve dok sloj ulja nije potpuno nestao. Kada se rastvor dobijen nakon hidrolize izloži višku bromne vode, formira se samo jedan tetrabromo derivat. Uspostavite moguću formulu masti. |
| Rješenje | Zapišimo jednačinu hidrolize masti u opštem obliku: Na 1 mol masti tokom hidrolize dolazi 3 mola kalijum hidroksida. Nađimo količinu kalijum hidroksida i masti, a količina masti je tri puta manja: Znajući količinu i masu masti, možete pronaći njenu molarnu masu: Tri ugljikovodična radikala R kiselina čine 705 g/mol: Znajući da je dobiven samo jedan tetrabromo derivat, možemo zaključiti da su svi kiseli ostaci identični i da sadrže 2 dvostruke veze. Tada nalazimo da svaki radikal sadrži 17 atoma ugljika, ovo je radikal linolne kiseline: Moguća formula masti: |
| Odgovori | Masnoća koju tražite je tilinolen. |
PRIMJER 2
| Vježbajte | Napišite dvije moguće formule za mast koja ima 57 atoma ugljika u svojoj molekuli i reaguje sa jodom u omjeru 1:2. Masnoća sadrži kiselinske ostatke s parnim brojem atoma ugljika. |
| Odgovori | gdje su R, R’, R” ugljikovodični radikali koji sadrže neparan broj ugljikovih atoma (drugi atom iz kiselog ostatka je dio -CO- grupe). Tri ugljikovodična radikala čine 57-6 = 51 atom ugljika. Može se pretpostaviti da svaki od radikala sadrži 17 atoma ugljika. |
Najvažniji predstavnici estera su masti.
Masti, ulja
Masti- to su estri glicerola i viši jednoatomni . Uobičajeno ime takvi spojevi su trigliceridi ili triacilgliceroli, gdje je acil ostatak karboksilne kiseline -C(O)R. Sastav prirodnih triglicerida uključuje ostatke zasićenih kiselina (palmitinska C 15 H 31 COOH, stearinska C 17 H 35 COOH) i nezasićenih (oleinska C 17 H 33 COOH, linolna C 17 H 31 COOH). Više karboksilne kiseline, koje su dio masti, uvijek imaju čak broj atoma ugljika (C 8 – C 18) i nerazgranati ugljikovodični ostatak. Prirodne masti i ulja su mješavine glicerida viših karboksilnih kiselina.
Sastav i struktura masti može se odraziti općom formulom:
Esterifikacija- reakcija stvaranja estera.
Sastav masti može uključivati ostatke i zasićenih i nezasićenih karboksilnih kiselina u različitim kombinacijama.
IN normalnim uslovima masti koje sadrže ostatke nezasićenih kiselina najčešće su tekuće. Oni se nazivaju ulja. U osnovi, to su masti biljnog porijekla - laneno, konopljino, suncokretovo i druga ulja (sa izuzetkom palminog i kokosovog ulja - čvrsta u normalnim uvjetima). Manje uobičajene su tečne masti životinjskog porekla, poput ribljeg ulja. Većina prirodnih masti životinjskog porijekla u normalnim uvjetima su čvrste (nisko topljive) tvari i sadrže uglavnom ostatke zasićenih karboksilnih kiselina, na primjer, jagnjeće masti.
Sastav masti određuje njihova fizička i hemijska svojstva.
Fizička svojstva masti
Masti su nerastvorljive u vodi, nemaju jasnu tačku topljenja i značajno povećavaju zapreminu kada se otape.
Agregatno stanje masti je čvrsto, to je zbog činjenice da masti sadrže ostatke zasićenih kiselina i molekule masti su sposobne za gusto pakovanje. Sastav ulja uključuje ostatke nezasićenih kiselina u cis konfiguraciji, stoga je gusto pakovanje molekula nemoguće, a agregacijsko stanje je tekuće.
Hemijska svojstva debeo
Masti (ulja) su estri i karakteriziraju ih esterske reakcije.
Jasno je da su za masti koje sadrže ostatke nezasićenih karboksilnih kiselina karakteristične sve reakcije nezasićenih spojeva. Oni obezbojavaju bromsku vodu i ulaze u druge reakcije adicije. Najvažnija reakcija u praktičnom smislu je hidrogenacija masti. Čvrsti estri se dobijaju hidrogenacijom tečnih masti. Upravo ta reakcija je u osnovi proizvodnje margarina - čvrste masti iz biljnih ulja. Konvencionalno, ovaj proces se može opisati jednadžbom reakcije:
Sve masti, kao i drugi estri, prolaze kroz hidrolizu:
Hidroliza estera je reverzibilna reakcija. Kako bi se osiguralo stvaranje produkata hidrolize, ona se provodi u alkalnoj sredini (u prisustvu lužina ili Na 2 CO 3). U tim uslovima hidroliza masti se odvija reverzibilno i dovodi do stvaranja soli karboksilnih kiselina, koje se tzv. masti u alkalnoj sredini se nazivaju saponifikacija masti.
Kada se masti saponificiraju, formiraju se glicerin i sapuni - natrijeve i kalijeve soli viših karboksilnih kiselina:
Saponifikacija– alkalna hidroliza masti, proizvodnja sapuna.
Sapun– mješavine natrijum (kalijum) soli viših zasićenih karboksilnih kiselina (natrijum sapun - čvrst, kalijum sapun - tečni).
Sapuni su tenzidi (skraćeno surfaktanti, deterdženti). Detergentni učinak sapuna je zbog činjenice da sapun emulgira masti. Sapuni formiraju micele sa zagađivačima (relativno, to su masti sa različitim inkluzijama).
Lipofilni dio molekule sapuna otapa se u kontaminantu, a hidrofilni dio završava na površini micele. Micele su nabijene na isti način, pa se odbijaju, a zagađivač i voda se pretvaraju u emulziju (praktično, to je prljava voda).
Sapun se također nalazi u vodi, što stvara alkalno okruženje.
Sapune ne treba koristiti u teškim ili morska voda, budući da su nastali kalcijum (magnezijum) stearati nerastvorljivi u vodi.
Masti su estri trihidričnog alkohola glicerola i viših karboksilnih kiselina, čija je opća formula prikazana na slajdu.
Masti, što nije iznenađujuće, su estri. Njihovo formiranje uključuje stearinsku kiselinu C 17 H 35 COOH (ili druge masne kiseline slične po sastavu i strukturi) i trihidrični alkohol glicerol C 3 H 5 (OH) 3. Ovako izgleda dijagram molekule takvog etera:
H 2 C-O –C(O)C 17 H 35
NS-O –C(O)C 17 N 35
H 2 C- O –C(O)C 17 H 35 tristearin, estar glicerola i stearinske kiseline, glicerol tristearat.
Masti imaju složena struktura– ovo potvrđuje model molekule tristearata.
Hemijska svojstva masti: hidroliza i hidrogenacija tečnih masti.
Za masti koje sadrže ostatke nezasićenih karboksilnih kiselina karakteristične su sve reakcije nezasićenih spojeva. Najvažnija reakcija dodavanja od praktične važnosti je hidrogenacija tečnih masti . Ova reakcija je u osnovi proizvodnje margarina (čvrste masti) iz biljnog ulja.
Sve masti, kao i drugi estri, podliježu hidroliza .
Hidroliza masti se dešava i u našem organizmu: kada masti uđu u probavne organe, pod uticajem enzima se hidroliziraju i formiraju glicerol i karboksilne kiseline. Produkte hidrolize apsorbiraju crijevne resice, a zatim se sintetizira mast, ali već karakteristična za određeni organizam. Nakon toga hidroliziraju i postepeno oksidiraju u ugljen-dioksid i vodu. Kada se masti oksidiraju u tijelu, one se oslobađaju veliki broj energije. Za ljude koji su zauzeti fizički rad Najlakši način da nadoknadite utrošenu energiju je masnom hranom. Masti opskrbljuju tjelesna tkiva vitaminima topivim u mastima i drugim biološki aktivnim tvarima.
U zavisnosti od uslova dolazi do hidrolize:
¾ Voda(bez katalizatora, sa visoke temperature i pritisak).
¾ Kiselina(u prisustvu kiseline kao katalizatora).
¾ Enzimski(javlja se u živim organizmima).
¾ Alkalne (pod uticajem alkalija).
Hidroliza estera je reverzibilna reakcija. Da bi se ravnoteža pomaknula prema produktima reakcije, provodi se u alkalnom okruženju (u prisustvu alkalija ili karbonata alkalnih metala, na primjer, natrijevog karbonata).
