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UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTE Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

CONTENIDO         

Introducción. Naturaleza de los lípidos. Funciones de los lípidos. Propiedades físicas de los lípidos. Propiedades químicas de los lípidos Clasificación. Cefalinas. Glicolipidos . Esteroides .

Los lípidos Concepto: son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría son biomoléculas, compuestas principalmente por C, H y O (en menor medida); aunque también pueden contener P, S y N. Características: son hidrofóbicas o insolubles en agua, pero sí en solventes orgánicos, como la bencina, el benceno y el cloroformo.

NATURALEZA DE LOS LÍPIDOS Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes:  Reserva energética (triglicéridos),  Función estructural (fosfolípidos de las bicapas) y,  Función reguladora (esteroides).

 Algunos de los lípidos son reservas a largo plazo que las células metabolizan para producir energía.

 Las cubiertas protectoras de las hojas de las plantas y la piel de los animales están compuestas de varios lípidos.  Otros lípidos se clasifican como hormonas o vitaminas.

FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS

Función de reserva

Función estructural

Función biocatalizadora.

Función transportadora.

 Solubilidad: Son moléculas bipolares o anfipáticas (del griego amphi, doble). La cabeza de la molécula es polar o iónica y, por tanto, hidrófila (-COOH). La cadena es apolar o hidrófoba (grupos -CH2- y -CH3 terminal).

Punto de fusión:  En los saturados, el punto de fusión aumenta debido al nº de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces de Van der Waals entre las cadenas carbonadas.

Puentes de Hidrogeno O

HO

CH3

O

H3C OH

Fuerzas de van der waals

Fuerzas de van der waals

HO

O

CH3

H3C

OH

O

 Los insaturados tienen menos interacciones de este tipo debido al codo de su cadena.

Carácter Anfipatico : Ya que el acido graso esta formado por un grupo carboxilo y una cadena hidrocarbonada, esta ultima es la que posee la característica hidrófoba por lo cual es responsable de su insolubilidad en agua.

Punto de Fusión: Depende de la longitud de la cadena y de su numero de instauraciones, siendo los ácidos grasos insaturados los que requieren menor energía para fundirse.

Esterificación : Los ácidos grasos pueden formar esteres con grupos alcohol de otras moléculas.

Saponificación :

Autooxidacion:

Por hidrólisis alcalina los ésteres formados anteriormente dan lugares a jabones (sal del acido graso).

Los ácidos grasos insaturados pueden oxidarse espontáneamente, dando como resultado aldehídos donde existían los dobles enlaces covalentes

• Saponificación • Halogenación • Hidrogenación • Esterificación

PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS LÍPIDOS

Hidrólisis alcalina de los triglicéridos : jabones.  La principal causa es la disociación de las grasas en un medio alcalino, separándose glicerina y ácidos grasos.  Se denomina también desdoblamiento hidrolítico  Es una reacción exotérmica.  La reacción típica es: 

ácidos grasos + solución alcalina = jabón + glicerina

SAPONIFICACIÓN El aporte de jabones favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos.

SAPONIFICACIÓN

SAPONIFICACIÓN  los jabones se disuelven en agua (debido al comportamiento anfipático) dando lugar a micelas monocapas, o bicapas si poseen agua en su interior.

SAPONIFICACIÓN El efecto limpiador de jabones y detergentes se debe a que en su molécula existe una parte lipofílica por medio de la cual se unen a la grasa o aceite, mientras que la otra parte de la molécula es hidrofílica, tiene afinidad por el agua, por lo que se une con ella; así, el jabón toma la grasa y la lleva al agua formando una emulsión

SAPONIFICACIÓN  También tienen un efecto espumante cuando la monocapa atrapa aire y detergente o emulsionante si contienen pequeñas gotas de lípido.

SAPONIFICACIÓN

Índice de saponificación: Numero de miligramos de hidróxido de potasio que se requiere para saponificar 1 gramo de una grasa o aceite.

Tienen las mismas dos características estructurales de los jabones: 1. Poseen una cadena hidrocarbonada larga, no polar e hidrofóbica que es soluble en grasas y aceites. 2. Posee un extremo polar hidrofílico que es soluble en agua.

Pueden ser : • Detergentes anicónicos. • Detergentes catiónicos. •Detergente no iónico .

SAPONIFICACIÓN

Una desventaja de los jabones es su escasa eficacia en aguas duras. Cuando se usa jabón en este tipo de aguas se forman las sales de los ácidos grasos con cationes como : magnesio, calcio…

Las sales de calcio y magnesio son insolubles y precipitan formando grumos.

PROPIEDADES QUÍMICA DE LOS LÍPIDOS

Es la reacción química que se produce entre un acido orgánico y un alcohol para dar Ester mas agua .

El Ester obtenido puede reaccionar posteriormente para dar una reacción de saponificación.

PROPIEDADES QUÍMICA DE LOS LÍPIDOS

Las grasas o aceites sufren reacciones de adición características a las de los alquenos. • Adición de hidrógenos. • Adición de halógenos.

Proceso químico mediante el cual los aceites se transforman en grasas sólidas mediante la adición de hidrógeno a altas presiones y temperaturas, y en presencia de un catalizador.

• Consiste en el aumento del punto de fusión de los aceites comestibles insaturados.

HIDROGENACIÓN

Los ácidos grasos insaturados, en forma libre o combinada como esteres en grasas y aceites, reaccionan con los halógenos adicionándose a los dobles enlaces.

índice de yodo , se define como el número de gramos de yodo (o equivalentes de yodo) que se adicionan a una grasa o aceite. Sobre este valor influyen varios factores, entre ellos el porcentaje de ácido insaturado en la molécula de triacilglicerol y el grado de instauración de cada ácido graso.

HALOGENACION

LÍPIDOS LÍPIDOS SAPONIFICABLES

ÁCIDOS GRASOS

Saturados

LÍPIDOS NO SAPONIFICABLES

Lipidos complejos

Simples

Insaturados

Triacilgliceroles

ceras

Fosfolípidos

Glucolípidos

Terpenos Esteroides eicosanoides

Son generalmente ácidos carboxílicos no ramificados, con un número par de átomos de carbono entre 12 y 24.

ÁCIDOS GRASOS

 Son aquellos con la cadena hidrocarbonada repleta de hidrógenos, por lo que todos los enlaces entre sus átomos de carbono son simples, sin ningún doble enlace, son generalmente de cadena lineal y tienen un número par de átomos de carbono; por ejemplo, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido margárico, ácido esteárico, ácido araquídico y ácido lignocérico.

ÁCIDOS GRASOS SATURADOS

Nombre común

Nombre UIQPA

Abreviatura

Láurino

Dodecanoico

C12

Fórmula Abreviada

C11H23COOH

Tetradecanoico

C14

Fórmula Abreviada

C13H27COOH

Hexadecanoico

C16

Fórmula Abreviada

C15H31COOH

Octadecanoico

C18

Fórmula Abreviada

C17H35COOH

Eicosanoico

C20

Fórmula Abreviada

C19H38COOH

Mirístico

Palmítico

Esteárico

Araquídico

ÁCIDOS GRASOS

 Los ácidos grasos insaturados poseen dobles enlaces C=C.

 Se encuentran en general en la configuración cis.  Por ejemplo, ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido elaídico, ácido linoleico, ácido linolénico y ácido araquidónico.

ÁCIDOS GRASOS

Nombre común

Nombre UIQPA

Abreviatura

palmitoleico

9-cis- hexadecenoico

C16:1

fórmula abreviada

C15H29COOH

9-cis- octadecenoico

C18:1

Fórmula abreviada

C17H33COOH

9, 12 todo-cisoctadecadienoico

C18:2

Fórmula abreviada

C17H31COOH

9,12,15 todo-cisoctadecatrienoico

C18:3

Fórmula abreviada

C17H29COOH

5,8,11,14 todo-ciseicosatetraenoico

C20:4

Fórmula abreviada

C19H31COOH

Oleico ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS

Linoleico

Linolénico

Araquidónico

SIMPLES

 Los acilglicéridos son ésteres de ácidos grasos con glicerol (glicerina).  Una molécula de glicerol puede reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo.

ACILGLICÉRIDOS

 Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:

 Monogliceridos : Solo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina

Diacilgliceridos : La molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos .

Triacilgliceridos : La glicerina está unida a tres ácidos grasos

ACILGLICÉRIDOS

Son triésteres del glicerol y de tres ácidos grasos, Cuando se combinan 3 moles de ácido graso con 1 mol de glicerol, en presencia de un catalizador ácido, se produce 1 mol de triacilglicérido :

TRIACILGLICERIDOS

Los triacilglicéridos se subdividen en simples y mixtos:

 Los triacilglicéridos simples tienen el mismo ácido graso enlazado a cada uno de los tres átomos de carbono del glicerol. La triestearina y la trioleina (nombres comunes) son ejemplos de triacilglicéridos simples.  Los triacilglicéridos mixtos son compuestos que tienen dos o tres ácidos grasos diferentes enlazados al glicerol.

SIMPLES

Las ceras son moléculas que se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Son sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan sólidas y duras; esta característica permite que la función típica de las ceras consista en servir de impermeabilizante. Por ejemplo la cera de abeja.

COMPLEJOS

 Contienen un grupo fosfato o más.  Lípidos complejos, saponificables y polares.  Hay dos clases principales de estos: los fosfogliceridos y los esfingolipidos. * Fosfogliceridos  Contiene un grupo fosfato.  Son una variante de la estructura de los triacilgliceroles.  El fosfórico es un ácido triprótico, tiene tres grupos ácido reactivos y puede formar un segundo éster con un alcohol adicional.  Molécula anfipática.

•Los fosfogliceridos mas importantes son la lecitina y la cefalina

•Tienen una larga cola hidrocarbonada no polar y que se encuentra unida a una cabeza iónica polar. • Las membranas celulares están compuestas principalmente de fosfogliceridods organizados en una bicapa lipidica.

 Es el más común de los fosfolípidos.  Contiene la importante sal de amonio cuaternaria, colina, unida a un residuo de ácido fosfórico mediante un enlace éster.  La lecitina existe como sal interna o ion interno (zwitterion).  La lecitina pura es un sólido ceroso de color blanco que de inmediato se ennegrece cuando se expone al aire.  En contraste con las grasas y aceites, se dispersa en el agua en forma coloidal y es insoluble en acetona.  Es especialmente abundante en la yema de huevo y en el frijol de soya.

•Los diferentes fosfolípidos se forman según sea la naturaleza del segundo alcohol. • En el caso de la fosfatidiletanolamina el segundo alcohol es etanolamina.

Fosfatidil serina, el grupo fosfato está sustituido por el aminoácido serina.

El segundo alcohol puede ser asimismo otra molécula de glicerol, en cuyo caso tenemos el Fosfatidil glicerol.

 Compuestos que contienen estructuras tanto de lípidos como de carbohidratos.  Aquellos que son solubles en agua reciben el nombre de liposacáridos  Aquellos que son solubles en disolventes orgánicos no polares se clasifican como glicolípidos.

Glicolípidos

 Son compuestos derivados de la esfingosina.  Son una clase de fosfolípidos que no tienen glicerol en su estructura.  La esfingosina consta de una cadena hidrocarbonada en la cual hay un doble enlace en trans-, y está sustituida por un grupo amino y un grupo hidroxi. Los distintos glicolípidos se diferencian en la naturaleza del amino alcohol.

Glicolípidos Entre los esfingolípidos se encuentran los siguientes tipos de compuestos:

 Químicamente los aceites esenciales de plantas consisten principalmente en mezclas de lípidos llamados terpenos.  Son moléculas orgánicas pequeñas con una gran diversidad de estructuras.

TERPENOS Todos los terpenos están relacionados de acuerdo con la regla del isopreno propuesta por Leopold Ruzicka.

limoneno

TERPENOS Los terpenos se clasifican de acuerdo con el numero de unidades del isopropeno.

TERPENOS

En general se utilizan dos equivalentes de isopreno : pirofosfato de isopentilo y el pirofosfato de dimetilalil.

El pirofosfato de dimetilalil es un agente alquilante efectivo en reacciones semejantes a la SN2. este con ayuda del pirofosfato de isopentilo forma el pirofosfato de geranilo, el cual es el precursor de todos los mono terpenos.

La reacción de pirofosfato de geranilo con pirofosfato de isopentilo produce el pirofosfato de farnesilo.

La reacciones posteriores del pirofosfato de farnesilo con otras moléculas de isopentil pirofosfato dan carbonos que sirven como precursores de los diterpenos y los sesterterpenos. Los triterpenos no provienen de una reacción anterior con pirofosfato de isopentilo.

 Los extractos lipidicos de plantas y animales contienen estas moléculas.  Estas moléculas están basadas en el sistema tetraciclico :

C A

B

D

ESTEROIDES

Dos anillos de ciclo hexano pueden unirse de modo cis o trans.

En el hombre la mayor parte de los esteroides funcionan como hormonas. Hay dos clases principales :  Las sexuales.  Adrenocorticales.  Masculinas : Las mas importantes son la testosterona y la androsterona. La androstenodiona es una hormona usada principalmente por los atletas.

 Femeninas: Las mas importantes son la estrona y el estradiol. Hay otra hormona llamada progestina, en donde la progesterona es la mas importante.

 Son secretadas por las glándulas adrenales.  Hay dos tipos de estos: los mineralocorticoides y los glucocorticoides.

ESTEROIDES

La biosíntesis de esteroides se efectúa por epoxidación catalizada por enzimas del escualeno para producir oxido de escualeno seguida de la ciclación catalizada por acido y una cascada extraordinaria de nueve reacciones secuenciales de carbocation para producir el lanosterol. El lanosterol se degrada por otras enzimas para producir colesterol, el cual es convertido por varias enzimas que forman un conjunto de diferentes esteroides.