Mastné kyseliny a estery a vše o nich

Úvodem Předem celé prezentace bych se chtěl omluvit panu profesoru Kuňákovi za to, že jsem včas neodevzdal všechny své laboratorní práce. Tato práce je rozdělena na dvě části. První část je o mastných kyselinách a druhá o esterech. V prezentaci jsou hypertextové odkazy, které jsou vyznačeny zelenou barvou a jsou podtrženy. Příjemnou prohlídku.

Mastné kyseliny Jako mastné kyseliny se v biochemii označují vyšší monokarboxylové kyseliny. Mastné kyseliny mají alespoň 8 uhlíkových atomů. První je izoloval roku 1818 francouzský chemik M. E. Chevreul. V přírodě se vyskytující mastné kyseliny mají většinou sudý počet uhlíkových atomů, protože jejich biosyntéza probíhá adicí acetátu, který má dva uhlíky. Průmyslově se vyrábí hydrolýzou esterových vazeb v tucích. Mastné kyseliny jsou součástí mnoha biologicky důležitých látek.

Základní zástupci Nasycené mastné kyseliny - kyselina palmitová ( C15H31COOH ) - kyselina stearová ( C17H35COH ) - kyselina kaprylová ( CH3(CH2)6COOH ) - kyselina laurová ( CH3(CH2)10COOH ) Nenasycené mastné kyseliny - kyselina olejová ( C17H33COOH ) - kyselina linolová ( C17H31COOH ) - kyselina eruková ( CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH ) - kyselina nervonová ( CH3(CH2)7CH=CH(CH2)13COOH ) *Zde si můžete prohlédnout některé kyseliny, přechodem na odkaz. Pokud nemáte zájem, na další stránku se dostanete kliknutím na šipku v pravo dole.

Kyselina palmitová Vlastnosti a využití: Je to vyšší mastná kyselina, je tudíž obsažena v tucích. Její chemický název zní kyselina hexadekanová. Za normálních podmínek je to bílá pevná látka, taje při 62,7°C, vře při 38°C. Její hustota je 854 kg/m3, molární hmotnost 256 g/mol. Jak její název napovídá, vyskytuje se v palmovém oleji. Je obsažena také v másle, sýrech, mléku a mase. Strukturní vzorec:

Kyselina stearová Vlastnosti a využití: Kyselina stearová je obsažena v přirozených tucích. Je bezbarvá. Její hustota je 941 kg/m3 a její molární hmotnost je 284 g/mol. Kyselina stearová je za normální teploty pevnou látkou, taje při 70,1 °C, vře při 358 °C. Její soli se nazývají stearany. Stearany se používají k výrobě mýdel a pracích prostředků. Kyselina stearová tvoří směs s kyselinou palmitovou. Tato směs se nazývá stearin. Je to látka podobná vosku a používá se k výrobě mýdla a svíček. Strukturní vzorec:

Kyselina olejová Vlastnosti a využití: Obsažená v různých zvířatech a rostlinných zdrojích. Vzhledem to je bledě žlutá až hnědá kapalina charakteristického zápachu. Je nerozpustná ve vodě. Teplota tání je asi 15°C, teplota varu 360°C. Její hustota je 0,895 g/cm3, molární hmotnost 282 g/mol. Tato kyselina tvoří 55-80% olivového oleje a 15-20% hroznového oleje. Strukturní vzorec:

Kyselina linolová Vlastnosti a využití: Nenasycená mastná kyselina se dvěma dvojnými vazbami v řetězci v konfiguraci cis, součást polárních lipidů biologických membrán a acylglycerolů obsažených např. ve lněném oleji. Je esenciální mastnou kyselinou; lidský organismus ji nedokáže syntetizovat a je odkázán na její přísun v potravě (srovnej vitaminy). Strukturní vzorec:

Estery Estery neboli Lipidy (z řeckého lipos tj. tučný) jsou přírodní látky živočišného i rostlinného původu, chemicky v základě biomolekuly sestávající se z uhlíku, vodíku a kyslíku a přesněji estery vyšších karboxylových kyselin (nasycených i nenasycených ). Přestože jsou lipidy funkčně i chemicky navzájem velice rozlišné látky, jejich společnou charakteristickou vlastností je hydrofobnost - tedy jsou nerozpustné ve vodě, nicméně dobře rozpustné v organických rozpouštědlech a jsou energeticky velmi bohaté (1 gram tuku obsahuje 39kJ = 9kcal.) V organizmu proto velice často slouží jako zdroj a zásoba energie. Mnohé druhy lipidů jsou však významné i z jiných hledisek, jsou součástí biomembrán nebo jiných stavebních složek, mají ochranné a izolační funkce a slouží i jako rozpouštědlo některých lipofilních látek. Tuky jsou estery vyšších mastných karboxylových kyselin a glycerolu.

Příprava esterů karboxylových kyselin Esterifikace probíhá pouze v kyselém prostředí, proto se tato reakce provádí za přídavku silné anorganické kyseliny, např. kyseliny sírové. Esterifikace je rovnovážná reakce; její výtěžek lze ovlivnit odstraňováním některého z reakčních produktů. Pokud je tato reakce katalyzována kyselinou sírovou, kyselina váže vznikající vodu. Prvním krokem esterifikace je protonace karboxylové kyseliny. Zachycení protonu kyslíkem karboxylové skupiny kyseliny. Zachycení protonu atomem kyslíku má za následek zvýšení elektronového deficitu na atomu uhlíku karboxylové skupiny a tím také usnadnění nukleofilního ataku molekulou alkoholu. V dalším kroku dochází k vytvoření vazby mezi atomem uhlíku v hydroxylové skupině a atomem uhlíku v karboxylové skupině. Poté následuje odštěpení molekuly vody a protonu (H+). Primární alkoholy tvoří estery snadněji než alkoholy sekundární. Estery terciálních alkoholů se tímto způsobem nepřipravují. Pro jejich syntézu se používá na místo karboxylové kyseliny příslušný acylchlorid. Vedlejším produktem této reakce je chlorovodík.

Vlastnosti esterů Estery v přítomnosti kyselin i hydroxidů podléhají hydrolýze.  Kyselou hydrolýzou vzniká alkohol a karboxylová kyselina. R1COOR2  +  H2O      R1COOH  +  R2OH Produktem alkalické hydrolýzy esterů jsou alkoholy a soli karboxylových kyselin. R1COOR2  +  MOH      R1COOM  +  R2OH Hydrolýza esterů patří mezi průmyslově významné rekce. Využívá se jí například při výrobě mýdel. Mýdla jsou sodné nebo draselné soli kyseliny palmitové a stearové. Sodné soli vyšších mastných kyselin jsou tuhé a vyrábějí se z nich čistící a prací prostředky. Draselné soli mají mazlavou konzistenci a využívají se na přípravu dezinfekčních prostředků. Při alkalické hydrolýze tuků vzniká mýdlo a glycerol. Kyselou hydrolýzou vznikají vyšší mastné kyseliny a glycerol. Další významná reakce je reesterifikace. Její mechanizmus se podobá hydrolýze esterů. Reakce je katalyzovaná silnou anorganickou kyselinou, na estery se však nepůsobí vodou, ale jiným alkoholem. Estery jsou kapalné, ojediněle pevné látky. Zpravidla rozpustné ve vodě. Estery vřou při nižší teplotě než karboxylové kyseliny. Na rozdíl od nich nedokáží estery tvořit vodíkové můstky, které by zvyšovali teplotu varu. Řada esterů má charakteristickou vůni.