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1第十八章脂类(Lipids)授课对象：应用化学、化学反应工程与工艺、制药工程专业、药学学时安排：0-2（化工专业可作为选学内容）教材：有机化学（第四版），高等教育出版社，高鸿宾主编，2005年一、教学目的和要求：1、掌握脂类的概念；脂肪酸的结构、分类和命名；三酰甘油以及甾族化合物的结构和化学性质；萜类化合物的异戊二烯规律和结构特征。2、熟悉软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸的结构。脂肪酸的共性：碳链、构型、熔点。必需脂肪酸。甘油磷脂的结构通式。α-卵磷脂、α-脑磷脂的结构与组成。判断简单萜类化合物的类型，薄荷烷、薄荷醇、樟脑的结构和系统命名。胆固醇、胆酸结构特征。3、熟悉各类萜的典型化合物的特性及重要用途，甾族化合物的基本结构和立体结构。4、了解鞘磷脂、糖脂，磷脂与细胞膜的生物学意义。了解重要甾族化合物的类型和用途。各种甾族化合物的生物学意义，肾上腺皮质激素和性激素。强心苷和甾体皂苷。辅酶A和乙酰辅酶A的结构特征及生物学的意义。5、识记脑磷脂、卵磷脂及鞘磷脂的结构组成的异同。二、教学重点：1、油脂和磷脂的命名、组成、结构和性质。2、甾族化合物的基本结构和性质，萜类化合物的异戊二烯规律和结构特征。三、教学难点：甾族化合物的基本结构与命名，萜类化合物的结构。四、教学方法：讲授法为主，辅以启发和讨论。1、复习一般酯类化合物的结构与性质，帮助学生掌握甘油三酯的结构特征。2、磷酯、糖酯和甾体化合物的结构复杂，学生常常望而生畏，注意充分利用多媒体的优势，突出组成或结构上的特点，以便学生掌握。3、针对肥皂、表面活性剂等性质和应用，本节要理论联系实际，多举些日常化工用品，使学生有感性认识，加深印象。18.1油脂脂类中的脂肪酸是一类具有长碳氢链的羧酸。在生物体内有两个方面的基本生物功能，即为构成生物膜的脂类（磷脂和糖脂）提供亲脂性的非极性尾部；为生物体储存或提供能量。一、油脂的组成、结构和命名（重点）1、脂肪酸的命名：通常采用俗名。2脂肪酸的系统命名法中碳原子有三种编码体系：Δ编码体系、ω编码体系和希腊字母编号。系统名称可用简写符号表示。强调脂肪酸系统名称的简写符号书写原则。要求记住：软脂酸、硬脂酸、油酸和亚油酸等几种脂肪酸的名称与结构。2、分类脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸又分为单烯脂肪酸和多烯脂肪酸。人体内和不饱和脂肪酸按ω体系可分为四族：ω-7、ω-9、ω-6、ω-3。注意：不同族的脂肪酸在体内不能相互转化。什么叫必需脂肪酸？有哪些必需脂肪酸？3、共性1）、脂肪酸的碳链：链长为14~20个碳原子，大多为偶数，很少带支链。2）、双键的位置和构型：绝大多数双键是顺式构型，极少数为反式构型。3）、熔点4）、分布4、多不饱和脂肪酸的生物活性简单介绍几种多不饱和脂肪酸（EPA和DHA）的生物活性。二、三酰甘油的结构、组成和物理性质复习三酰甘油的结构组成与命名，注意D/L构型，要求学生能写出几种三酰甘油的结构式并命名。三、化学性质1、水解和皂化什么是皂化？它与水解有何关系？强调皂化值的概念及其意义。2、加成含有不饱和脂肪酸的三酰甘油脂，分子中的碳碳双键可与氢、卤素等加成。什么叫油脂的硬化？强调碘值的概念及其意义。3、酸败简述油脂酸败的过程，强调油脂的酸值的概念及其意义。进一步强调油脂的皂化值、碘值和酸值是衡量油脂品质的重要理化指标。四、肥皂及合成表面活性剂（自学为主）（一）肥皂的组成油脂（一般以硬性油为主）在碱性条件下水解，得到的高级脂肪酸钠盐或钾盐，这种盐俗称肥皂。过去肥皂生产工业都是由天然油脂皂化制得，随着石油工业及石油化工的发展，常用高级烷烃催化氧化为高级脂肪酸，作为制备肥皂的原料，可节约大量的天然油脂。日常所用的肥皂（soaps）为长链脂肪酸的钠盐，因为是固体，质较硬，所以又叫硬肥皂。长链脂肪酸的钾盐叫钾肥皂，因为质软，所以又叫软肥皂。日常所用的肥皂一般都加入了一些添加成分，如加入香料及颜料就成为家庭用的香皂；加入甲苯酚或其他防腐剂就成为3药皂；洗涤肥皂通常加入松香酸钠来增加泡沫。软肥皂多用作洗发水。（二）肥皂的乳化作用长链脂肪酸钠盐（或钾盐）一头是具有极性的亲水基团——羧酸离子，另一头是非极性的憎水基团——链状烃基。解释多媒体肥皂的去污原理，见多媒体课件。肥皂具有优良的洗涤作用，但也有一些缺点，例如肥皂不宜在硬水或酸性水中使用。因为在硬水中使用时，能生成不溶于水的脂肪酸钙和镁盐，而使肥皂失效。在酸性水中肥皂能游离出难溶于水的脂肪酸，也使其去污力降低。（三）合成表面活性剂人们认识了肥皂分子的结构与去污原理后，合成了一系列与肥皂分子相类似结构的所谓合成表面活性剂。这些表面活性剂分子中同时具有亲水基团和憎水基团，具有很好的洗涤性能。合成表面活性剂按其分子结构的特点，分为阴离子型、阳离子型和非离子型三类表面活性剂。1．阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂是目前用得最多的一类合成表面活性剂，它起作用的有效部分都是阴离子（与肥皂分子一样），其中最具有代表性的是烷基硫酸盐和烷基苯磺酸盐等。举例说明。R一般在C12左右为好。过大油溶性太强，水溶性相应减弱；太小则油溶性减弱，水溶性增强。过大过小都直接影响洗涤剂的去污效果。2．阳离子表面活性剂阳离子型表面活性剂与阴离子表面活性剂相反，溶于水时其有效部分是阳离子。属于这一类的主要是季铵盐，其中必定含有一个长链烷基，其他可以是甲基或乙基或苄基，举例说明。“新洁而灭”是一种典型的阳离子型表面活性剂，性质稳定，无刺激性，具有广谱杀菌力较强，能杀灭多种细菌及真菌，主要用于手、皮肤粘膜、泌尿、妇产科、耳鼻喉各种消毒.2．非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂是中性化合物，在水溶液中不离解。非离子型表面活性剂中羟基和聚醚部分是亲水基团，取代烃基苯为憎水基团。它可由醇或酚与环氧乙烷反应而得。18.2磷脂和糖脂一、磷脂4简述磷脂的结构特点及生物学意义引出课题。磷脂的分类（甘油磷脂和鞘磷脂）。1、甘油磷脂（1）甘油磷脂的组成、结构和命名讲述磷脂酸的结构特点，甘油磷脂可看作是磷脂酸的衍生物。甘油磷脂的命名通常采用立体专一编号，用sn表示。举例说明甘油磷脂的立体专一编号的命名方法。磷脂酸中的磷酸基与胆碱、乙醇胺及丝氨酸分子中的醇羟基以磷酸酯键结合而构成的磷脂，是机体中存在的三种最重要的甘油磷脂。利用多媒体讲述三种磷脂的结构，要求学生记住胆碱、乙醇胺（也叫胆胺）和丝氨酸的结构。由磷脂的结构式，分析其结构特点与性质的关系，介绍甘油磷脂的重要的理化性质。（2）α-卵磷脂介绍α-卵磷脂的结构，强调其结构组成单元。简述理化性质。（3）α-脑磷脂介绍α-脑磷脂的结构，强调其结构组成单元，并对照α-卵磷脂的结构，帮助学生比较记忆。简述理化性质。2、鞘磷脂介绍α-鞘磷脂的结构及组成单元。简述生理功能。小结：α-卵磷脂、α-脑磷脂和鞘磷脂在结构上异同；列表比较几种磷脂的溶解性。二、糖脂介绍糖脂的结构特点与分类及其生理功能，简要分析脑苷脂的结构及组成单元。三、磷脂与细胞膜根据前面介绍的磷脂的结构，推出其重要性质：两性，可作乳化剂。讲述磷脂在细胞膜的结构与生理功能上的作用和细胞膜的的重要功能。18.3萜类一萜的涵义和异戊二烯规律1萜的涵义萜类亦称萜烯类，是香精油的主要成分。某些植物的叶，花或果实用水蒸汽蒸馏的方法，可以得到有香味的油状液体，称为香精油。原来把存于香精油中的脂环烃C10H16叫做萜。后来又发现了不少与萜具有类似构造的含氧衍生物，以及挥发性不大的含有15，20，30，40甚至50个碳的化合物。现在把存在于自然界的这一类化合物都叫萜。不管它们是烃类或是含氧衍生物。2异戊二烯规律对大量萜类分子式及其结构的测定表明，其共同点是分子中的碳原子数是5的整数倍。5而且是由异戊二烯的碳干骨骼相连构成的。即萜烯化合物的碳干骨骼可划分成若干个异戊二烯单位。这就是曾称之为的异戊二烯规则。大多数萜烯类分子构造都是由异戊二烯骨骼头尾相接而成，少数也有头头相连或尾尾相连的．异戊二烯异戊二烯单位如：月桂烯2个异戊二烯单位对薄荷烯2个异戊二烯单位松节烯(α-蒎烯)2个异戊二烯单位二萜的分类和命名1分类根据萜类的碳骼含有几个异戊二烯单位可分为：1单萜它含有两个异戊二烯单位（C10）62倍半萜它含有三个异戊二烯单位（C15）3双萜它含有四个异戊二烯单位（C20）4三萜它含有六个异戊二烯单位（C30）5四萜它含有八个异戊二烯单位（C40）根据分子中异戊二烯单位互相联结的方式，分为单环萜双环萜开链萜等2命名我国对萜类的命名规律一律按英文俗名意译，再接上“烷”，“烯”，“醇”等类名而成。如月桂烯（myrcene）,也叫香叶烯myrcia香叶松节烯（pinene）pine松树,松木三单萜1链状单萜：由两个异戊二烯连接构成的链状化合物。如月桂烯(香叶烯)存在于月桂子油等拢牛儿苗烯(香叶醇)具有显著的玫瑰香气.在香茅中含60％,在玫瑰油中约含50％橙花油醇香气比较温和,在香料制造中更有价值7柠檬酸a(拢牛儿苗醇或香叶醛)柠檬酸b（橙花醛）在柠檬草油，桔子油中。2单环单萜：由两个异戊二烯连接构成的具有一个六元环化合物。如对薄荷烯存在于柠檬油等中(±)-薄荷醇在医药上用作兴奋剂.薄荷醇具有芳香凉爽气味.又有杀菌功效83双环单萜：由两个异戊二烯单位连接构成的具有一个六元环并桥合而成三元环，四元环或者五元环的桥环结构。分为四族：如松节烯(α-蒎烯)β-蒎烯或shou烷jie烷蒎烷菠烷(Thujane)(Carane)(Pinane)(Bornane)α-和β-蒎烯为松节油的主要组分,蒎烯是工业上用来合成樟脑的原料.樟脑冰片(龙脑)四维生素A及胡萝卜色素9维生素A1为单环双萜醇，存在于牛乳，蛋黄及鱼肝油中。胡萝卜色素广泛存在于植物和动物的脂肪中，其中大多数化合物为四萜。β-胡萝卜素在动物肝脏中，在酶的作用下可以裂解成两分子维生素A1，是原维生素A1.β-胡萝卜素18.4甾族化合物一甾的基本结构和命名甾族化合物是广泛存在于动植物中的重要天然产物。在这类化合物的分子式中，都含有一个环戊烷并多氢菲的基本骨架，并且带有三个侧链，其通式可表示为：其中R1和R2一般为甲醛，通常把这种甲醛称为角甲醛。R3为具有2，4，5，8，9，10个碳原子的侧链。甾是个象形字。是根据这个结构而来，“田”表示四个环“”则表示为三个侧链。四个环用A,B,C,D编号，碳原子也按固定顺序用阿拉数字编号。10由于甾族化合物的结构比较复杂，一般常用于其来源或生理作用有关的俗名。如胆甾醇，多角甾醇等。二甾族化合物的主体结构甾族化合物的主体结构比较复杂。只就A,B,C,D四个环讲，就有六个手性碳原子，因此可能有主题异构体的数目为26=64个，但天然产甾族化合物现知只有两种构型，一种是A和B环以反式相并联。另一种是A和B环以顺式相并联。而B和C环，C和D环之间多是以反式相并联的。构象式为AB反式构象式为A.B顺式从构型看与甾所连接的醛团，可以在环平面之前，也可以在环平面之后，一般将甾族化合物分子中环平面之上的醛团称为β-构型，用实线表示；把在环平面之下的醛团称为α-构型，用虚线表示；未知构型者，称为ζ键，用波线（～～）表示。5α-胆甾烷-3-醇的两种异构体如下:115α-胆甾烷-3β-醇5α-胆甾烷-3α-醇甾族化合物结构式中所有环接合点,一定要用H或CH3表明三甾族的种类根据甾族化合物的存在和化学结构可以分为：甾醇、胆汁酸、甾族激素、甾族生物碱等1、甾醇甾醇为饱和或不饱和的仲醇，可以从脂肪中不能皂化的部分分离出来。天然甾醇中的醇羟醛都在3位上，并且与角甲醛在环平面的同一边，这样的取代醛常用β表示甾醇根据存在的地方分为动物甾醇和植物甾醇两类。胆甾醇和多角甾醇可以作为这两类甾醇的代表，它们的结构如下胆甾醇12多角甾醇最初从多角醇得到的多角甾醇在紫外光照射下，通常一系列中间产物最后产物生成维生素D2多角甾醇（一种植物甾醇）维生素D2缺乏维生素D2会引起佝偻病2、胆汁酸胆汁酸是用水解的方法从胆汁仲分离出来的一系列羧酸。从人和牛胆汁中所分离出来胆汁酸主要为胆酸及去氧胆酸：胆酸13去氧胆酸在胆汁中胆汁酸是以胆盐的形式