Bài giảng Hoá học hữu cơ 2: Chương 27 - TS. Trần Hoàng Phương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá học hữu cơ 2 - Chương 27: Phân tử sinh học lipid, cung cấp cho người học những kiến thức như: Sáp, chất béo và dầu; phospholipid; xà phòng; prostaglandin và các eicosanoid khác; sinh tổng hợp steroid;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá học hữu cơ 2: Chương 27 - TS. Trần Hoàng Phương

Trường Đại Học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa Học – Bộ môn Hóa Học Hữu cơ HÓA HỌC HỮU CƠ 2 1
2
PHÂN TỬ SINH HỌC: LIPID 3
Chương 27 – PHÂN TỬ SINH HỌC: LIPID Ø Lipid là những phân tử hữu cơ thường thấy trong tự nhiên, có tính tan hạn chế trong nước và có thể cô lập từ cơ thể sống bằng cách chiết với những dung môi hữu cơ không phân cực. Ø Chất béo, dầu, sáp và nhiều loại vitamin hay hormone cũng như hầu hết các thành phần không phải protein của màng tế bào đều là những lipid. Ø Cần lưu ý rằng sự phân loại này khác với carbohydrate và protein bởi lipid được xác định bằng tính chất vật lý (tính tan) hơn là bởi cấu trúc. Ø Ở chương này chúng ta chỉ quan tâm đến một vài lipid như triacylglycerol, eicosanoid, terpenoid và steroid. 4
Ø Lipid được phân thành hai nhóm: Ø Một nhóm bao gồm chất béo và sáp, những loại hợp chất chứa nối ester và có thể bị thủy phân. Ø Nhóm thứ hai bao gồm cholesterol và những steroid khác, những hợp chất không có nối ester và không thể bị thủy phân. 5
27.1 SÁP, CHẤT BÉO VÀ DẦU: Ø Sáp là hỗn hợp ester của các acid carboxylic mạch dài với alcol mạch dài. Ø Acid carboxylic thường có số carbon chẵn từ 16 đến 36 nguyên tử carbon, trong khi alcol có số carbon chẵn từ 24 đến 36. Ø Ví dụ, một trong những thành phần chính của sáp ong là triacontyl hexadecanoate, một loại ester của alcol triacontanol 30 carbon và acid hexadecanoic 16 carbon. Ø Lớp sáp bao phủ bảo vệ của hầu hết trái cây, lá, quả và lớp da lông của động vật đều có cấu trúc tương tự. 6
Ø Chất béo động vật và dầu thực vật là những loại lipid phổ biến. Ø Mặc dù có những trạng thái khác nhau, chẳng hạn chất béo động vật như bơ và mỡ lợn là chất rắn, trong khi dầu thực vật như dầu bắp và dầu đậu phộng là chất lỏng, cấu trúc của chúng cũng khá tương đồng. Ø Về mặt hóa học, chất béo và dầu là triglyceride hay triacylglycerol, đây là một triester của glycerol với acid carboxylic mạch dài được gọi là acid béo. 7
Ø Động vật thường sử dụng chất béo để dự trữ năng lượng dài hạn do ít bị oxide hóa hơn carbohydrate và cung cấp lượng năng lượng gấp 6 lần một lượng tương đương của glycogen lưu trữ đã được hydrate hóa. 8
Ø Quá trình thủy phân chất béo hoặc dầu với dung dịch NaOH tạo thành glycerol và ba acid béo. Ø Các acid béo thường không phân nhánh và chứa số chẵn nguyên tử carbon giữa 12 và 20. Ø Nếu xuất hiện liên kết đôi, mặc dù không phải là tất cả nhưng thường có cấu hình Z hoặc cis. Ø Ba acid béo của một triacylglycerol cụ thể không nhất thiết phải giống nhau hoàn toàn, và chất béo hay dầu từ một nguồn cho ra có thể là hỗn hợp phức tạp của nhiều triacylglycerol khác nhau. 9
Bảng 27.1 Cấu trúc một số acid béo thông thường 10
Bảng 27.2 Thành phần của một số chất béo và dầu 11
Ø Acid oleic là acid béo đơn bất bão hòa (monounsaturated) do chỉ có một liên kết đôi, trong khi linoleic, linolenic và arachidonic là những acid béo đa bất bão hòa (polyunsaturated) do có nhiều hơn một liên kết đôi. Ø Linoleic và linolenic thường có trong kem và rất cần thiết trong chế độ ăn uống của con người, trẻ sơ sinh chậm phát triển và phát triển các tổn thương da nếu chế độ ăn uống không có chất béo trong sữa suốt thời gian dài. 12
Ø Đặc biệt, acid linolenic, một ví dụ về loại acid béo omega-3 đã được tìm thấy có tác dụng làm giảm nồng độ triglyceride trong máu và giảm nguy cơ đau tim. Tên gọi omega-3 có nghĩa là có ba carbon liên kết đôi ở cuối mạch. 13
Ø Dữ liệu trong bảng 27.1 chỉ ra rằng các acid béo bất bão hòa thường có điểm chảy thấp hơn acid béo bão hòa, xu hướng này cũng đúng với triacylglycerol. Ø Do dầu thực vật có tỷ lệ acid béo bất bão hòa đối với acid béo bão hòa cao hơn mỡ động vật (Bảng 27.2), nên có điểm chảy thấp hơn. Ø Chất béo bão hòa có hình dạng cố định cho phép chúng có thể xếp thành dạng mạng tinh thể. Ø Tuy nhiên đối với dầu thực vật bất bão hòa, liên kết C=C làm cho mạch hydrocarbon bị uốn cong và xoắn lại, làm cho sự tạo thành tinh thể trở nên khó khăn hơn. Ø Càng có nhiều liên kết đôi, thì càng khó để phân tử có thể tinh thể hóa và điểm chảy càng thấp. 14
Ø Liên kết đôi C=C trong dầu thực vật có thể bị hoàn nguyên bởi quá trình hydrogen hóa xúc tác đặc trưng diễn ra ở nhiệt độ cao sử dụng xúc tác nickel, tạo thành chất rắn bão hòa hoặc chất béo bán rắn. Ø Bơ thực vật (margarine) và chất làm ngắn (shortening) được sản xuất bằng quá trình hydrogen hóa dầu đậu nành, đậu phộng và dầu hạt bông vải đến khi thu được sản phẩm thích hợp. Ø Đáng tiếc là phản ứng hydrogen hóa thường đi kèm quá trình đồng phân hóa (isomerization) cis-trans của các liên kết đôi còn lại, tạo thành chất béo với khoảng 10% đến 15% acid béo bất bão hòa dạng trans. 15
Ø Sự hấp thu lượng acid béo dạng trans làm lượng cholesterol trong máu tăng cao, do đó làm tăng nguy cơ về vấn đề tim mạch. Ví dụ như quá trình biến đổi acid linoleic thành acid elaidic. 16
27.2 XÀ PHÒNG Ø Về mặt hóa học, xà phòng là hỗn hợp muối natri hoặc kali của acid béo mạch dài được tạo thành bằng quá trình thủy phân (xà phòng hóa) mỡ động vật với kiềm. Ø Tro gỗ được sử dụng làm tác nhân kiềm cho đến những năm 1800, khi đó LeBlanc phát triển quá trình tạo nên Na2CO3, tác nhân kiềm hóa giá trị, bằng cách đun nóng Na2SO4 với đá vôi. 17
Ø Xà phòng thô chứa glycerol và lượng kiềm dư cũng như xà phòng, tuy nhiên có thể tinh chế bằng cách đun sôi với nước và thêm NaCl hoặc KCl để làm kết tủa muối carboxylate. Ø Sau khi lắng, sấy khô, thêm mùi thơm, xà phòng được ép thành từng bánh để sử dụng. Ø Phẩm nhuộm được thêm vào để tạo màu sắc cho xà phòng, những chất khử trùng được thêm vào với mục đích sát khuẩn, đá bọt được thêm vào có tác dụng chà giặt, không khí được thổi vào để tạo sự nổi cho xà phòng. 18
Ø Xà phòng đóng vai trò một chất làm sạch do hai đầu phân tử xà phòng rất khác nhau. Ø Đầu carboxylate của phân tử mạch dài có tính ion và do đó ái nước (Mục 2.13) hoặc hút nước. Ø Tuy nhiên phần hydrocarbon mạch dài của phân tử lại không phân cực và kị nước, do đó tan nhiều trong dầu. Ø Kết quả là xà phòng có thể tan trong cả pha dầu và pha nước, do đó khá hữu dụng trong việc làm sạch. 19
Ø Khi xà phòng được phân tán trong nước, các đuôi hydrocarbon dài chụm lại với nhau trong phần kị nước, trong khi các đầu có tính ion hướng ra bề mặt của bó hình cầu và dính chặt vào các phân tử nước. Ø Các bó hình cầu này được gọi là micelle, được mô tả trên hình 27.1. Ø Mỡ và các giọt dầu sẽ dính vào đầu không phân cực ở tâm micelle của phân tử xà phòng và được hòa tan trong nước nhờ đầu ưa nước. Từ đó, dầu mỡ và chất bẩn có thể được giặt sạch 20