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脂类

难溶于水而易溶于亲脂溶剂的一大杂类生物物质,包含了许多在化学上彼此无关的化合物。通常将脂类分为两大类:一类是可以皂化的脂,称为复杂脂,包括酰基甘油脂类,磷酸甘油脂类、神经鞘脂类和蜡等;一类是不可皂化的脂,称为简单脂,包括萜类、甾类化合物、前列腺素类。脂的结构复杂脂的化学结构酰基甘油酯类是由脂肪酸和甘油所形成的酯。

难溶于水而易溶于亲脂溶剂的一大杂类生物物质,包含了许多在化学上彼此无关的化合物。通常将脂类分为两大类:一类是可以皂化的脂,称为复杂脂,包括酰基甘油脂类,磷酸甘油脂类、神经鞘脂类和蜡等;一类是不可皂化的脂,称为简单脂,包括萜类、甾类化合物、前列腺素类。

脂的结构

复杂脂的化学结构

酰基甘油酯类是由脂肪酸和甘油所形成的酯。三酰甘油酯是酰基甘油中的大类,其结构如下:

脂类

酰基甘油酯可皂化,形成甘油和脂酸的钠盐(肥皂)。在动物、植物体内三酰甘油是作为细胞贮脂的主要组分。在自然界也存在二酰甘油和单酰甘油,但含量极少。其他酰基甘油类有烷基醚酰基甘油及糖基酰基甘油二类,它们有烷基醚二酰甘油、半乳糖基酰基甘油以及鲨肝醇等。其结构如下:

脂类

磷酸甘油脂类是另一类含甘油的脂类。磷酸以酯键和甘油结合。最重要的是卵磷脂和脑磷脂。前者碱基为胆胺,后者碱基为乙醇胺,所以卵磷脂又称磷脂酰胆碱(胆碱磷酸甘油酯),脑磷脂又称磷酰乙醇胺。它们的化学结构式如下:

脂类

脂类

鞘脂类的主要成分是鞘氨醇或相应的碱。它又分碱性鞘脂、中性鞘脂、酸性鞘脂和糖鞘脂。主要有神经酰胺、唾半乳糖脑苷脂、液酸(N-乙酰神经氨酸),N-乙酰D-半乳糖胺。它们的结构如下:

脂类

脂类

蜡是由高级脂酸和高级一元醇所结合的脂。一般是固体,不溶于水,温度稍高时变软,温度低时变硬。按来源可分为:植物蜡和动物蜡。植物蜡如巴西棕榈蜡、糠蜡,动物蜡有蜂蜡、羊毛内蜡、虫蜡、鲸蜡。此外,尚有矿蜡、如石蜡、地蜡等。

简单脂类的化学结构

简单脂类的结构可以十分复杂,它们的特点是都不含脂酸。如萜类是异戊二烯()的衍生物。萜的分类主要根据异戊二烯的数目来决定。2个异戊二烯构成的萜叫单萜;3个异戊二烯构成的萜叫倍半萜;4个异戊二烯构成的萜叫二萜。三萜、四萜依此类推。萜类有线状、环状以及二者兼有形式。各类重要萜的化学结构如下:

脂类

脂类

脂类

甾类化合物的基本结构为环戊烷多氢菲。在生物体内,它可以游离状态或以与脂酸结合成酯的形式存在。重要的甾类化合物有胆固醇和麦角固醇;重要的衍生物有胆汁酸。它们的化学结构为:

脂类

前列腺素类的基本结构前列腺酸由二十碳不饱和脂酸衍生而来。

脂类

重要的前列腺素有:前列腺素A1(PGA1)、前列腺素B1(PGB1)、前列腺素E1(PGE1)、前列腺素F1α(PGF1α)、前列腺素F2α(PGF2α),它们的化学结构为:

脂类

所有的前列腺素可使血压降低和诱发平滑肌收缩。PGE1有抗某些激素的作用。PGF1·PGF2可诱发分娩和引起治疗性流产。

脂酸的类别及其分子结构

脂酸是复杂脂类的特有组分,从动物、植物和微生物中分离出100多种脂酸,绝大多数都是长烃链和一个末端羧基,少数有支链。脂酸可分饱和脂酸与不饱和脂酸二类。不饱和脂酸含一个或多个双键。多种脂酸的区别主要在于碳氢链的长度及不饱和双键数目和位置。体内脂酸的碳原子多为偶数。链长一般由C2至C38组成,但C16—C18的脂酸占多数。在农业作物中,最常见的重要饱和脂酸有月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸;不饱和脂酸有油酸,棕榈油酸、亚油酸、亚麻酸、桐酸、花生四烯酸和蓖麻酸等。它们的分子式如下:

CH3(CH210COOH 月桂酸(n=十二烷酸,12∶0)

CH3(CH212COOH 豆蔻酸(n=十四烷酸,14∶0)

CH3(CH214COOH 棕榈酸(n=十六烷酸,16∶0)

CH3(CH216COOH 硬脂酸(n=十八烷酸,18∶0)

CH3(CH218COOH 花生酸(n=二十烷酸,20∶0)

CH3(CH222COOH 掬焦油酸(n=二十四烷酸,24)

CH3(CH25CH=CH·(CH27COOH 棕榈油酸(16∶1△8)

CH3(CH27CH=CH(CH27COOH油酸(18∶1△9)

CH3(CH24CH=CH=CH2CH=CH(CH27COOH亚油酸(18∶2△9.12)

CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH27COOH亚麻酸(18∶3△9,12,1)

CH3(CH23CH=CH—CH=CH—CH=CH(CH27COOH桐酸(18∶3△9,11,13)

CH3(CH24CH=CHCH2CH=CHCH2—CH=CHCH2CH=CH

(CH23COOH 花生四烯酸(20∶4△5,8,11,14)

脂类

脂肪酸的特性

物理性质

脂酸均能溶于乙醚、氯仿、苯和酒精中。在水中的溶解度随分子量增加而减少。低碳数的脂酸是无色液体,易溶于水,有刺激气味;中碳数的脂酸是油状液体,微溶于水,在有乳化剂(如肥皂、胆汁酸盐)的存在下,可与水混合成乳状液;高碳数的脂酸是固体,不溶于水,其熔点则随碳原子数目的增加而上升。脂酸有折光性,不饱和脂酸的折光率一般比饱和脂酸的折光率高。

化学性质

①脂酸与碱(NaOH,NaHCO3)作用能生成盐。

RCOOH+NaOH→RCOONa+H2O

RCOOH+NaHCO3→RCOONa+H2O+CO2

②在有催化剂(Ni等)的影响下,不饱和脂酸上的双键上可加氢而成饱和脂酸。

脂类

③卤素元素中的碘、溴同样可加入不饱和脂酸的双键,从而产生饱和的卤化脂。从加碘数目的多少,可以推测油脂中不饱和的程度。油脂的不饱和度可用碘价表示,即100克脂类样品中所能吸收碘的克数。

脂类

④不饱和脂肪酸与氧作用可产生脂肪酸的过氧化物。工业上利用这一性质作油漆用。过氧化物可进一步分解产生醛及酸,放出臭味,即酸败。

⑤脂酸与醇作用可生成酯。如甘油醇与脂酸作用生成甘油酯。