5.1.3. Структура молекул жирных кислот

В молекулах жирных кислот – RСООН – различают две разные по структуре части, а именно: карбоксильную группу СООН и углеродный радикал R.

Карбоксильная группа характеризуется наличием гидроксильной (ОН) и карбоксильной (С = О) групп. Структура карбоксильной группы, обуславливающая электролитическую диссоциацию жирных кислот с отщеплением протона и наличие у них кислотных свойств, называется истинно кислотной. Остаток кислоты R–СОО^–, образующийся при отщеплении протона, представляет ее анион.

Остаток молекулы кислоты R– СО (или СН₃ – (СН₂)_n –СО) называют ацильной группой, или ацилом, а остаток СН₃ – (СН₂) – СО – углеводным радикалом кислоты.

Структуры углеводородных радикалов насыщенных и ненасыщенных жирных кислот неодинаковы. Различны и структуры углеводородных радикалов ненасыщенных жирных кислот, имеющих разные пространственные структуры молекул или характер ненасыщенности.

В углеводородных радикалах СН₃ – (СН₂)_n ненасыщенных жирных кислот нормального строения все атомы углерода расположены так, что прямые, соединяющие их центры, образуют лежащую в плоскости зигзагообразную линию однообразного характера. При этом центры всех атомов углерода располагаются на двух параллельных прямых. В углеродном радикале насыщенных жирных кислот расстояние между центрами двух соседних атомов углерода, т. е. длина связей С–С равна 0,154 нм. Расстояние между центрами двух атомов углерода, находящимся рядом на одной из указанных параллельных прямых, равно 0,26 нм, а угол между связями С–С–С равен 116.

Жирные кислоты представляют собой молекулы с длинными гидрофобными цепочками, заканчивающимися диссоциирующей карбоксильной группой. Поскольку углы между валентными связями метиленовых групп составляют 116, структурную формулу жирной кислоты более правильно записывать в виде ломаной линии:

Н₃С СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СН₂

\ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \

СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СООН

пальмитиновая кислота

Углеводородные радикалы ненасыщенных жирных кислот можно рассматривать как состоящие из насыщенных и ненасыщенных частей. Насыщенная часть углеводородного радикала ненасыщенных жирных кислот, состоящая в основном из связанных одна с другой метиленовых групп, имеет такое же строение, как и углеводородный радикал насыщенных жирных кислот.

Различие в структурах молекул насыщенных и ненасыщенных жирных кислот обуславливается наличием двойных или тройных связей. В олефиновых кислотах длина связей между ненасыщенными атомами углерода равны 0,134 нм, что меньше, чем между насыщенными (0,154 нм).

Углы между направлениями одинарной и двойной связей С–С = С равны 120°, а между направлениями ординарных связей С–С–С они составляют 116°.

При этом нужно иметь в виду, что части молекул цис-ненасыщенных жирных кислот, расположенные по обе стороны от двойной связи, повернуты в пространстве вокруг последней на 180° по сравнению с расположением их в транс-изомерах. В связи с этим в углеродной цепи цис-ненасыщенных жирных кислот в месте расположения двойной связи имеется резкий изгиб, как это изображено на схеме расположения центров атомов в олеиновой кислоте.

Изгиб углеродной цепи имеется в молекулах цис-ненасыщенных жирных кислот в месте расположения каждой двойной связи. Поэтому молекулы таких жирных кислот более или менее сильно изогнуты, в зависимости от степени ненасыщенности.

В углеродной цепи транс-изомеров ненасыщенных кислот в месте расположения двойной связи имеется лишь небольшой уступ, а молекулы их оказываются практически прямолинейными.

В жирных кислотах, содержащих ацетиленовую связь, угол, образуемый связями С – С и С ≡ С, равен 180°. Длина связи С ≡ С равна 0,12 нм. Молекулы ацетиленовых кислот можно считать практически прямолинейными.