Оксикислоты: особенности химических свойств. Явление оптической изомерии. Понятие о рацематах.

Оксикислоты (оксикарбоновые кислоты, гидроксикарбоновые кислоты) — карбоновые кислоты, в которых одновременно содержатся карбоксильная и гидроксильная группы, например молочная кислота: СН3-СН(ОН)-СООН.

Особенности химических свойств

Гидроксикислоты - химически активные вещества. Наличие в составе их молекул двух видов функциональных групп (- СООН и - ОН) позволяет им легко вступать в различные химические реакции, характерные для карбоновых кислот, спиртов и типичные для самых гидроксикислот.

Гидроксикислоты легко вступают в реакции окисления за спиртовыми группами, обуславливает образование оксикислот - альдегидо - и кетокислот.Например, молочная кислота, окисляясь, превращается в пировиноградную: СН3СН(ОН)СООН + [О] = СН3СН(О)СООН(Молочная кислота пировиноградная кислота) + Н2О

При нагревании с концентрированной серной кислотой лимонная кислота сначала разлагается на муравьиную и ацетондикарбонову кислоты:

НООС-СН2-С(ОН)(СООН)-СН2-СООН (Лимонная кислота) + Н2SО4 = НСООН (муравьиная кислота)+ HOOC-СН2-С(О)-Н2С-СООН (ацетондикарбоновая кислота)

Образование солей

Оксикислоты реагируют с гидроксидами или солями металлов, образуя кислые или средние соли. Например, образование кислой и средней солей тартратнои кислоты: На первой стадии образуется кислая соль тартратнои кислоты, которая практически не растворяется в воде: НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН(Тартратная кислота) + КОН = НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООК (Гидрогенкалий тартар)+ Н2О

На второй стадии образуется средняя соль, которая хорошо растворяется в воде:НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООК (Гидрогенкалий тартар) + КОН = КООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООК(калий тартар) + Н2О

Оптическая изомерия связана со способностью некоторых комплексных соединений существовать в виде двух форм, не совмещаемых в трехмерном пространстве и являющихся зеркальным отображением друг друга, как левая рука и правая. Поэтому оптическую изомерию называют иногда еще зеркальной изомерией.

Рацемат — эквимолярная смесь двух энантиомеров. Рацематы не обладают оптической активностью, а также отличаются по свойствам от индивидуальных энантиомеров. Являются продуктами нестереоселективных реакций.

Различают три типа рацематов:

1.Рацемический конгломерат представляет собой механическую смесь кристаллов двух энантиомеров соотношением 1:1, при этом каждый кристалл состоит из молекул только одного энантиомера.

2.Рацемическое соединение (истинный рацемат) состоит из кристаллов, в каждом из которых находятся молекулы обоих энантиомеров и их соотношение равно 1:1. Такое соотношение энантиомеров в рацемических соединениях сохраняется до уровня кристаллической решётки.

3.Псевдорацемат является твёрдым раствором двух энантиомерных соединений, то есть представляет собой гомогенную разупорядоченную смесь энантиомеров соотношением 1:1.

128. Нейтральные жиры, классификация, структура, химические свойства, биологические функции. Получение жиров и их промышленная переработка.

Жиры НЕЙТРАЛЬНЫЕ — природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов.

В живых организмах выполняют, прежде всего, структурную и энергетическую функции: они являются основным компонентом клеточной мембраны, а в жировых клетках сохраняется энергетический запас организма.

Наряду с углеводами и белками, жиры — один из главных компонентов питания. Жидкие жиры растительного происхождения обычно называют маслами.

Состав жиров отвечает общей формуле где R¹, R² и R³ — радикалы (одинаковых или различных) жирных кислот.

Химические свойства

Гидролиз жиров

Гидролиз жиров в живых организмах происходит под влиянием ферментов. Результат гидролиза — образование глицерина и соответствующих карбоновых кислот: С3H5(COO)3-R + 3H2O ↔ C3H5(OH)3 + 3RCOOH

Расщепление жиров на глицерин и соли высших карбоновых кислот проводится обработкой их щёлочью — (едким натром), перегретым паром, иногда — минеральными кислотами. Этот процесс называется омыление жиров (см. Мыло).
С3H5(COO)3-(C17H35)3 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3C17H35COONa
тристеарин (жир) + едкий натр → глицерин + стеарат натрия (мыло)

Гидрирование (гидрогенизация) жиров

В составе растительных масел содержатся остатки ненасыщенных карбоновых кислот, поэтому они могут подвергаться гидрированию. Через нагретую смесь масла с тонко измельченным никелевым катализатором пропускают водород, который присоединяется по месту двойных связей ненасыщенных углеводородных радикалов. В результате реакции жидкое масло превращается в твёрдый жир. Этот жир называется саломасом, или комбинированным жиром.

Получение жиров

Растительные масла обычно получают способом прессования. При горячем способе прессования удается отжать максимальное количество жирного масла, поскольку белки отчасти свертываются и масло легче освобождается из тканей, не говоря уже о том, что при этом масло становится более подвижным. Горячее прессование сопровождается, однако, и большим переходом сопутствующих веществ, а также высокоплавких фракций масла (например, тристеарина). Отжим семян в холодных прессах, естественно, приводит к меньшему выходу масел, но полученные при этом масла содержат меньше сопутствующих веществ и значительно менее окрашены.

Жирные масла получают также путем экстрагирования семян летучими органическими растворителями (чаще низкокипящими фракциями бензина). Экстракция проводится на заводах в установках, работающих по принципу аппарата Сокслета, с последующей отгонкой экстрагента.

Животные жиры получают путем вытапливания жировой ткани, снятой с внутренних органов животных (почек, брыжейки, большого сальника). Перед этим собранный жир очищают от остатков других тканей.