Липиды: жиры, фосфолипиды, терпены, стероиды
Жиры, мыла и фосфолипиды
linkОпора
- Урок 273. Жиры, мыла и воски — записывать гидролиз жиров и объяснять действие мыла
Липиды объединяет не общее строение, а общее свойство: они почти нерастворимы в воде и хорошо растворимы в неполярных растворителях. Самые распространённые из них — жиры, то есть сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот, которые мы уже встречали в уроке 273. В этой части мы научимся количественно характеризовать жиры и разберём, как липиды образуют мембраны.
Как работать с жирами
- Запишите строение жира: глицерин, этерифицированный тремя жирными кислотами (триацилглицерин). Жидкие растительные масла богаче цис-ненасыщенными кислотами: изгиб цепи у цис-двойной связи мешает плотной упаковке молекул.
- Число омыления — масса KOH в миллиграммах, которая расходуется на омыление 1 г жира. Моль жира реагирует с тремя молями щёлочи, поэтому число омыления равно \(3 \cdot 56{,}1 \cdot 1000 / M\).
- Иодное число — масса иода в граммах, которую присоединяют 100 г жира: \(n(\ce{C=C}) \cdot 253{,}8 \cdot 100 / M\). Оно показывает степень ненасыщенности жира.
- Гидрирование (\(\ce{H2}\), Ni) превращает жидкое масло в твёрдый жир; при частичном гидрировании часть цис-связей изомеризуется в транс-связи.
- Фосфолипиды имеют два гидрофобных хвоста и полярную фосфатную «голову» и образуют в воде двойной слой — основу клеточных мембран, а мыла с одним хвостом образуют мицеллы.
Примеры
1. Трибутирин. Трибутирин \(\ce{(C3H7COO)3C3H5}\) (M = 302) — жир с короткими кислотными остатками, который содержится в сливочном масле. Его число омыления равно \(3 \cdot 56{,}1 \cdot 1000 / 302 = 557\) — намного больше, чем у жиров с длинными цепями.
2. Иодное число смешанного жира. 1-Пальмитоил-2,3-диолеоилглицерин (M = 859) содержит две связи C=C, и его иодное число равно \(2 \cdot 253{,}8 \cdot 100 / 859 = 59{,}1\).
errorЧисло омыления зависит от длины цепей
Чем короче кислотные остатки жира, тем меньше его молярная масса и тем больше число омыления: у сливочного масла (в нём много коротких кислот) оно около 230, а у свиного жира — около 195.
edit_noteПопробуйте сами
На омыление 2,0 г жира ушло 0,40 г KOH. Каково число омыления этого жира?
expand_moreПоказать решение
200: на 1 г жира расходуется 200 мг KOH.
Терпены и стероиды
Терпены — самая многочисленная группа природных соединений: к ним относятся эфирные масла, смолы, пигменты, витамины и гормоны. При всём разнообразии их углеродные скелеты подчиняются одному правилу: они собраны из пятиуглеродных изопреновых звеньев. Стероиды по происхождению тоже связаны с терпенами: их скелет образуется при циклизации сквалена.
Как узнать терпен или стероид
- Посчитайте атомы углерода: если их число кратно пяти, вещество, вероятно, терпен. C10 — монотерпен, C15 — сесквитерпен, C20 — дитерпен, C30 — тритерпен, C40 — тетратерпен.
- Разбейте скелет на изопреновые звенья \(\ce{CH2=C(CH3)-CH=CH2}\): обычно они соединены «голова к хвосту», где «голова» — разветвлённый конец звена.
- Узнайте стероид по скелету из четырёх сочленённых колец (трёх шестичленных и одного пятичленного) с метильными группами при C10 и C13. Стероиды образуются из тритерпена сквалена через ланостерин.
- Биосинтез терпенов идёт из изопентенилдифосфата и диметилаллилдифосфата (мевалонатный путь).
Примеры
1. Гераниол. Гераниол \(\ce{C10H18O}\), которому роза обязана запахом, содержит десять атомов углерода. Его скелет делится на два изопреновых звена, соединённых «голова к хвосту», поэтому гераниол — монотерпен.
2. β-Каротин. Оранжевый пигмент моркови β-каротин \(\ce{C40H56}\) построен из восьми изопреновых звеньев и относится к тетратерпенам.
errorНе всякое соединение C10 — терпен
Правило изопрена проверяют по скелету, а не только по числу атомов углерода: у нафталина и декана десять атомов углерода, но их скелет на изопреновые звенья не делится.
edit_noteПопробуйте сами
Почему лимонен \(\ce{C10H16}\) — монотерпен, хотя в его молекуле есть цикл?
expand_moreПоказать решение
Цикл правилу не мешает: десять атомов углерода лимонена делятся на два изопреновых звена, одно из которых замкнуто в кольцо вместе с частью другого.
push_pinГлавное
Жиры — триацилглицерины: сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот (чётное число атомов C, двойные связи цис: олеиновая C18:1, линолевая C18:2, линоленовая C18:3; насыщенные — пальмитиновая C16, стеариновая C18). Омыление щёлочью даёт глицерин и мыла; число омыления = 3 · 56,1 · 1000 / M (мг KOH на 1 г жира), иодное число = n(C=C) · 253,8 · 100 / M (г \(\ce{I2}\) на 100 г жира). Гидрирование масел даёт твёрдые жиры (маргарин; побочно — транс-жиры). Фосфолипиды: глицерин, две жирные кислоты, фосфат и аминоспирт (холин — лецитин); амфифильные молекулы образуют бислои мембран. Терпены построены из изопреновых звеньев C5 «голова к хвосту»: монотерпены C10 (гераниол, лимонен, ментол), сесквитерпены C15, дитерпены C20 (ретинол), тритерпены C30 (сквален), тетратерпены C40 (β-каротин). Стероиды — четыре кольца 6-6-6-5; холестерин C27 образуется из сквалена.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.