Высшие жирные кислоты

Высшие жирные кислоты.

Высшие жирные кислоты –  натуральные (природные) и синтетические карбоновые кислоты алифатического ряда с числом атомов углерода в молекуле не менее 6.

Номенклатура.

Многие жирные кислоты с четным числом атомов углерода еще до установления их строения имели тривиальные названия, прочно утвердившиеся в литературе. В настоящее время тривиальные названия сохраняются для жирных кислот с четным числом атомов углерода. При этом не рекомендуется применять тривиальные названия к гексановой, октановой и декановой кислотам.

Некоторые высшие жирные кислоты

В соответствии с номенклатурой ИЮПАК в названии жирной кислоты должны быть отражены:

- длина цепи,

- положение и природа кратных связей,

- наличие заместителей в молекулах.

Названия кислот при этом образуются при добавлении к названию алкана, алкена, алкина окончания «-овая кислота».

В гидрокси - и кетокислотах группы –ОН и С=О являются младшими характеристическими группами и поэтому их местоположение обозначают цифрой, которая ставится перед префиксом «гидрокси-» или «кето-», а затем уже указывают положение двойной связи.

Например, С17Н32(ОН)СООН - рицинолевая кислота или 12-гидрокси-9-октадеценовая.

Химические свойства.

 1. Гидролиз, или омыление, жиров происходит под действием воды (обратимо) или щелочей (необратимо). При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами.

2. Гидрогенизацией жиров называется процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, при этом жиры из жидких превращаются в твердые.

Мыла — это соли высших карбоновых кислот. Обычные мыла состоят главным образом из смеси солей пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот. Натриевые соли образуют твердые мыла, калиевые соли — жидкие мыла.

Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:

Отсюда реакция, обратная этерификации, получила название реакции омыления. Омыление жиров может протекать и в присутствии серной кислоты (кислотное омыление). При этом получаются глицерин и высшие карбоновые кислоты. Последние действием щелочи или соды переводят в мыла. Исходным сырьем для получения мыла служат растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), животные жиры, а также гидроксид натрия или кальцинированная сода. Растительные масла предварительно подвергаются гидрогенизации, т. е. их превращают в твердые жиры. Применяются также заменители жиров — синтетические карбоновые жирные кислоты с большей молекулярной массой. Производство мыла требует большого количества сырья, поэтому поставлена задача получения мыла из непищевых продуктов. Необходимые для производства мыла карбоновые кислоты получают окислением парафина. Нейтрализацией кислот, содержащих от 10 до 16 углеродных атомов в молекуле, получают туалетное мыло, а из кислот, содержащих от 17 до 21атома углерода, — хозяйственное мыло и мыло для технических целей. Как синтетическое мыло, так и мыло, получаемое из жиров, плохо моет в жесткой воде. Поэтому наряду с мылом из синтетических кислот производят моющие средства из других видов сырья, например из алкилсульфатов — солей сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты. В общем виде образование таких солей можно изобразить уравнениями:

Применение.

Высшие жирные кислоты применяют в производстве:

 пластичных смазок (фракции С5—С6, С7—С9, С20 и выше);

 синтетических спиртов (С7—С9, С9—С10, С10—С16);

 лакокрасочных материалов - для улучшения смачиваемости и диспергирования пигментов, предотвращения их оседания, изменения вязкости красок (С8—С18);

 латексов и каучуков - как эмульгаторы при полимеризации бутадиенсодержащих мономеров (С10—С13, С12—C16);

 неионогенных ПАВ - моно-и диэтаноламидов (С10—С16 и С10—С13 соответственно);

 текстильно-вспомогательных веществ (С14—С16, С14—С18);

 в свечном производстве (С14—С20);

 алифатических аминов и амидов;

 добавок к ракетному топливу, увеличивающих противоизносные свойства (С17—С20);

 искусственной кожи;

 депрессорных присадок к дизельным топливам (С21—С25).

Важнейшие индивидуальные натуральные кислоты - линолевая, линоленовая и арахидоновая, принимающие участие в синтезе простагландинов в организме, рицинолевая кислота, олеиновая кислота, стеариновая кислота.

Натуральные высшие жирные кислоты.

Натуральные высшие жирные кислоты - преимущественно одноосновные кислоты нормального строения с четным числом атомов углерода в молекуле. Они могут быть насыщенными и ненасыщенными (с двойными связями, реже с тройными). Кроме карбоксильной группы, они могут содержать другие функциональные группы, например ОН. Натуральные высшие жирные кислоты содержатся в животных жирах и растительных маслах в виде сложных эфиров глицерина (глицеридов), а также в природных восках в виде эфиров высших жирных кислот. 

Получают натуральные высшие жирные кислоты из жиров и масел. В промышленности используют преимущественно высокотемпературный (200-225 оС) гидролиз под давлением (~ 2,50 МПа), реже -кислотный гидролиз в присутствии  контакта Петрова (сульфонатов).

В лабораторных условиях условиях высшие жирные кислоты синтезируют кислотным гидролизом в присутствии реактива Твитчеля (смесь олеиновой и серной кислотт с бензолом), ферментативным (липазным) гидролизом, омылением растворами  гидроксидов металлов I группы с последующим разложением образовавшихся солей (мыл) водными растврами H2SO4 или НС1.

Синтетические высшие жирные кислоты.

Синтетические высшие жирные кислоты, получаемые в промышленности из нефтехимического сырья, представляют собой, как правило, смеси насыщенных, преимущественно монокарбоновых кислот нормального и изостроения с четным и нечетным числом атомов углерода в молекуле, содержащие примеси дикарбоновых, гидрокси и кетокарбоновых кислот и других соединений.

Основный способ синтеза - окисление парафинов кислородом воздуха при 105-120°С и атмосферном давлении (катализаторы - MnSO4, MnO2, КМnО4). Продукты окисления нейтрализуют при 90-95оС 20%-ным раствором Na2CO3 и омыляют 30%-ным раствором NaOH. Из полученных мыл кислоты выделяют обработкой H2SO4 и фракционируют. Неомыляемые продукты удаляют термической обработкой в автоклаве при 160-180°С и 2,0 МПа, а затем в термической печи при 320-340°С. Недостатки процесса: невысокий выход целевой фракции С10-С20 (около 50% на сырье), низкое качествово кислот, обусловленное присутствием до 3% побочных продуктов (дикарбоновых, кето- и гидроксикарбоновых кислот и др.), большой объем сточных вод (до 8 м3 на 1 т кислот), загрязненных Na2SO4 и низкомолекулярными кислотами.