1
โครงการจดตงสายวชาเคม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร
มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน
เคมอนทรย 01403221 สารชวโมเลกล
กรดอะมโนและโปรตน หนา 2-29 คารโบไฮเดรต หนา 30-84
ลปด หนา 85-107
โครงการจดตงสายวชาเคม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร
มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน
เคมอนทรย 01403221 กรดอะมโนและโปรตน
2
3
กรดอะมโนและโปรตน (Amino acids and Proteins)
เปนสารชวโมเลกลทพบในสงมชวต ประกอบดวยธาต คารบอน, ไฮโดรเจน, ออกซเจน และไนโตรเจน
หนวยทเลกทสดของโปรตน คอ กรดอะมโน
4
กรดอะมโน (amino acids)
กรดอะมโนหรอ -amino acid คอ โมเลกลของกรดอนทรย (carboxylic acid) ทม amino group เกาะอยท -carbon
สตรทวไป R-CH-COOH (R=H, alkyl, aryl)
NH2
ถา R ไมใช H จะท าให -carbon เปน chiral carbon
2 configuration: D-form and L-form
3
5
COOH NH2 H
R D--amino acid
COOH NH2 H
R L--amino acid
กรดอะมโนในธรรมชาต สวนใหญเปน L-form
กรดอะมโนโมเลกลเลกทสด คอ
Glycine = H-CH-COOH
NH2
symmetric carbon, optically inactive
Fisher projection
6
ประเภทของกรดอะมโน
กรดอะมโนทพบในโปรตนม 20 ชนด แบงประเภทตามคณสมบตทางเคม คอ
1. Polar amino acids
2. Non polar amino acids
3. Electrically charged amino acids
4
7
1. Polar amino acids
โมเลกลประกอบดวยหม -NH2 และหม -COOH อยางละ 1 หม และมหมแทนทมสมบตมขว
8
2. Non polar amino acids โมเลกลประกอบดวยหม -NH2 และหม -COOH อยางละ 1 หม และมหมแทนทมสมบตไมมขว
5
9
Electrically charged amino acid Basic amino acids:โมเลกลประกอบดวยหม -
NH2 มากกวา 1 หม จงมสมบตเปนเบส
Acidic amino acids:โมเลกลมหม -COOH มากกวา 1 หม จงมสมบตเปนกรด
10
สมบตของกรดอะมโน
ละลายน าไดด ไมละลายในตวท าละลายทไมมขว สมบตเปน dipolar เพราะในโมเลกลมทงหม ทเปนกรด COOH และหม NH2 ซงเปนเบส
H-atom เคลอนทไปมาระหวางหมทงสองเปน internal acid-base reaction เกด dipolar ion
(ไอออน 2 ขว) หรอเรยกวา Zwitterion NH2-CH-COOH +NH3-CH-COO
R R
6
11
คา pH มผลตอสภาพ dipolar ของกรดอะมโน
+NH3-CH-COOH R
Cation (low pH)
+NH3-CH-COO
R Zwitterion (pH=pI)
NH2-CH-COO
R anion (high pH)
OH
H
OH H
12
Isoelectric point (pI)
เมอ Zwitterion อยในน า อาจแตกตวใหโปรตอนแกน า
+NH3-CH-COO
R + H2O NH2-CH-COO
R + H3O+
หรอ Zwitterion รบโปรตอนจากน า
+NH3-CH-COO
R + H2O +NH3-CH-COOH
R + OH
7
13
ดงนนถาตองการใหกรดอะมโนเปนกลาง ตองเตมกรด หรอเบสลงไป
pH ทท าใหโมเลกลของกรดอะมโนเปนกลางคอมทงประจบวกและลบเรยกวา isoelectric point (pI)
Neutral amino acid pI 5.5-6.3
Basic amino acid pI 10
Acidic amino acid pI 3
14
กรดอะมโน มสมบตเปน amphoteric คอ เปนไดทงกรด
และเบส -ในสารละลายเบส กรดอะมโนมประจลบ +NH3-CH-COO
R + OH NH2-CH-COO
R + H2O
- ในสารละลายกรด กรดอะมโนมประจบวก
+NH3-CH-COO
R + H3O
+ NH3+-CH-COOH R
+ H2O
สมบต dipolar molecule ท าใหกรดอะมโนมจดหลอมเหลวสง
8
15
การสงเคราะหกรดอะมโน 1. Reaction of -bromoacid with ammonia -bromoacid + ammonia ปฏกรยาเปน
Nucleophilic Substitution (SN2
R-CH-C-OH O
Br
NH3 excess R-CH-C-OH
O
NH2
+ HBr
-bromo acid -amimo acid
CH3CHCH2CH2CH-COOH CH3 Br
NH3 excess CH3CHCH2CH2CH-COOH
CH3 NH2 + HBr
16
ปฏกรยาเกด 2 ขนตอน คอ
1. Aldehyde ท าปฏกรยากบ NaCNหรอ KCN และ aq. NH3 เกด intermediate คอ -amino nitrile
2. -amino nitrile เกด hydrolysis ให amino acid
2. The Strecker synthesis
R-C-H O
NH3 KCN
R-CH-CN NH2 H3O+
R-CH-COOH NH2
-amino nitrile -amino acid
9
17
+ CN + OH
R-C-H O
+ NH3 -H2O
R-C-H OH
NH2
R-C-H NH
R-C-H NH
R-C-H NH
CN
H2O
R-C-H NH2
CN
+ H3O+
R-C-H NH2
COOH -amino acid
-amino nitrile
∙∙
∙∙
18
CH2CH O
H2O KCN/NH4Cl
H3O+
NH2
CH2CHCN
CH2CHCOH O
NH2
phenylacetaldehyde
ตวอยาง
phenylalanine
10
19
ปฏกรยาของกรดอะมโน
1. Reaction with nitrous acid เปนปฏกรยาทใชทดสอบจ านวน free amino group ในสารตวอยาง ทเปนกรดอะมโน โดยกรดอะมโนท าปฏกรยากบสารละลาย nitrous acid จะถกเปลยนเปน hydroxyl และ N2
R-CH-C-OH O
NH2
+ N2 HNO2 H2O R-CH-C-OH
O
OH
N2 ทเกดขน = จ านวน amino group ในกรดอะมโน
20
ปฏกรยาของ กรดอะมโนกบ ninhydrin จะไดสารประกอบสมวง แอลดไฮด และ แกสคารบอนไดออกไซด
ปฏกรยานใชหาปรมาณกรดอะมโนไดโดยการวดความเขมของส
2. Reaction with ninhydrin
11
21
OH O
O OH + 2 + CO2
OH R-C-H
O NH2-CH-C-OH
O
R
Purple color
+ N
O
O
O
O
Ninhydrin ∆
22
เปปไทด (Peptide)
ผลตภณฑทเกดจากกรดอะมโนท าปฏกรยากนโดย -COOH ของ amino acid ตวหนง ท าปฏกรยากบ -NH2 ของอกโมเลกลหนง
เปปไทดทเกดจาก 2 โมเลกลของกรดอะมโน เรยก dipeptide
เปปไทดทเกดจาก 3 โมเลกลของกรดอะมโน เรยก tripeptide
หลายๆ โมเลกลตอกน เรยก polypeptide นนคอ โปรตน
12
23
พนธะทเกดขน เรยกวา พนธะเอไมด หรอ พนธะเปปไทด ตวอยาง dipeptide
Alanine (Ala) + H2N-CH-COOH
CH2OH
Serine (Ser)
Alanylserine (H-Ala-Ser-OH)
H2N-CH-C-OH CH3 O
H2N-CH-C-NH-CH-COOH CH3
O CH2OH
H2O
Peptide bond
C-Terminal N-Terminal
24
ในสายเปปไทดหนงๆ จะมกรดอะมโนทม free amino group (-NH2)อยทปลายสดดานหนง เรยกวา N-terminal residue
และม free acid group (-COOH) อยทปลายอกดานหนง เรยกวา
C-terminal residue
• สาย polypeptide ประกอบดวย amino acid ทง 20 ชนด เรยงตอกนเปนอสระ สาย polypeptide จงสามารถมรปแบบทไมเหมอนกนนบหมนชนดได
13
25
การเรยกชอเปปไทด
เรยกชอกรดอะมโนทเปน N-terminal residue กอน ตามดวยกรดอะมโนถดมาทาง C-terminal และจบดวยกรดอะมโนของ C-terminal residue
กรดอะมโนทลงทายดวย “ine” ใหแทนดวย “yl” ยกเวนกรดอะมโนท C-terminal ใหเรยกชอตามปกต
26
H2N-CH-COOH CH3
H2NCH2COOH + + H2NCH2COOH Glycine Glycine Alanine
H2NCH2C-NHCHC-NHCH2C-OH O O
Glycylalanylglycine
CH3 O
14
27
โปรตน (Polypeptides) เปนสารชวโมเลกล ประกอบดวยกรดอะมโนตอกนมากกวา
100 หนวยขนไปเกดเปน polypeptide
มพฤตกรรมเหมอนกรดอะมโน แตโมเลกลใหญกวา ท าใหเกดการเสยสภาพธรรมชาตได (denaturation)
สมบตของโปรตน
โปรตนบรสทธอยในรปของแขง ลกษณะเปนผลก
ละลายในตวท าละลายมขว เชน น า กรด เบส เอทานอล
มสมบต amphoteric และ มคาisoelectric point เฉพาะ
มสมบต optically active
28
โปรตนทส าคญ 1. keratins พบใน ผม เลบ ผวหนง ขนสตว ม
glycine และ alanine
2. Collagen พบในกลามเนอตอเนอง ในกระดก ฟน ม glycine และ proline
3. Hemoglobin และ myoglobin พบในเลอด
15
29
Denaturation คอ การทโมเลกลของโปรตนเปลยนแปลงสมบตทงทางกายภาพ และทางเคม เชน ละลายลดลง หรอ ตกตะกอน หรอ สญเสยชวกจกรรม เพราะเกดการคลายตวของสายโซโพลเปปไทด โดยทพนธะเปปไทดไมถกท าลาย
การทโมเลกลของโปรตนทเสยสภาพ
สามารถผนกลบได เรยก “renaturation”
สาเหต เชน ความรอน ตวท าละลาย การเปลยนpH แคตไอออน แอนไอออน เกลอโลหะหนก
และรงส UV
คารโบไฮเดรท (Carbohydrate)
โครงการจดตงสายวชาเคม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร
มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน
เคมอนทรย 01403221
16
31
เปนสารชวโมเลกล หรอสารประกอบอนทรยทส าคญ
ของพช ประกอบดวยธาต C, H และ O มหม -OH,
-CHO, -C=O เปนองคประกอบทส าคญ
เปน polyhydroxy aldehyde
หรอ
polyhydroxy ketone
คารโบไฮเดรท (Carbohydrates)
32
คารโบไฮเดรททพบในพชอยในรปของกลโคส
เกดจากการสงเคราะหแสง
6 CO2+ 6 H2O light 6 O2 + C6H12O6
กลโคส
เซลลโลส, แปง
17
33
ประเภทของคารโบไฮเดรท 1. Monosaccharides
เปนคารโบไฮเดรทโมเลกลเลกทสด ไมสามารถถก hydrolyzed ตอไปไดอก
ประกอบดวยคารบอน 3-10 อะตอม เชน กลโคส (C6H12O6), ฟรคโตส (C6H12O6), อะราบโนส (C5H10O5)
34
2. Oligosaccharides เปนคารโบไฮเดรททถก hydrolyzed แลวจะได
monosaccharide 2-10 หนวย disaccharide เมอถก hydrolyzed แลวได
monosaccharide 2 โมเลกล
C12H22O11 glucose + fructose (sucrose) trisaccharide เมอถก hydrolyzed แลวได
monosaccharide 3 โมเลกล
18
35
3. Polysaccharides
เปนคารโบไฮเดรททถก hydrolyzed แลวได monosaccharide มากกวา 10 หนวย เชน เซลลโลส, แปง, ไกลโคเจน
การแบงคารโบไฮเดรทตามสมบตทางกายภาพ
1. sugars เปนผลก มรสหวาน ละลายน า เชน
น าตาลตาง ๆ
2. nonsugars ไมเปนผลก ไมมรสหวาน ไมละลายน า
เชน แปง
36
Monosaccharides
เปนผลกสขาว ละลายน าไดด มรสหวาน ตวทพบมาก คอ กลโคส
โครงสรางประกอบดวยคารบอนตอกนเปนโซยาว ไมมกงกาน แตละคารบอนมหมไฮดรอกซ (-OH) เกาะอย และแตละโมเลกลประกอบดวยหม aldehyde (-CHO) หรอหม keto (-CO) อก 1 หม
19
37
CHO CHOH CH2OH
glyceraldehyde
CO CH2OH
CH2OH
dihydroxyacetone
หมฟงกชนเปน -CHO เรยกวา อลโดส หมฟงกชนเปน -CO เรยกวา คโตส
ตวอยาง
38
การเรยกชอ 1. เรยกตามจ านวน C- atom ในโมเลกล
และลงทายดวย - ose
C 3 อะตอม เรยกวา triose
C 4 อะตอม เรยกวา tetrose
C 5 อะตอม เรยกวา pentose
C 6 อะตอม เรยกวา hexose
C 7 อะตอม เรยกวา heptose
20
39
2. การแสดงหมฟงกชน ถาเปน aldehyde น าหนาดวย อลโด (aldo) ถาเปนหม keto น าหนาดวย คโต(keto) เชน
- monosaccharide ทม C 3 อะตอม และมหมฟงกชนคอ aldehyde เรยกวา อลโดไตรโอส (aldotriose)
- monosaccharide ทม C 5 อะตอม และมหม keto เรยกวา คโตเพนโตส (ketopentose)
40
The D Aldose Family
21
41
Fisher projection
42
เมอพจารณาโครงสรางของ monosaccharide พบวา C ในโมเลกลจะเปน asymmetric carbon ท าใหเกด isomer
หลายชนด ไดแก 1. อพเมอร (Epimer) เปน diastereomers ทม configuration ตางกนตรง chiral
carbon 1 ต าแหนง เมอสลบต าแหนง -OH กบ -H ของ C ตวท 2 ในกลโคส
เรยก แมนโนส (Mannose) สลบต าแหนง -OH กบ - H ของ C ตวท 4 ในกลโคสเรยก แกแลคโตส (Galactose)
22
43
Epimers
เรยกแมนโนส และกาแลคโตส วาเปน epimer ของกลโคส
44
2. Enantiomer
เปน stereoisomer ซงมการจดเรยงตว 2 แบบคอ
D-isomer ม -OH ตวรองสดทายอยทางขวามอ
L-isomer ม -OH ตวรองสดทายอยทางซายมอ
CHO HCOH
CH2OH D-glyceraldehyde
CHO HOCH
CH2OH L-glyceraldehyde
23
45
โมเลกลเหลานยงหมนระนาบแสง polarized light โดย หมนตามเขมนาฬกา ใช + หมนทวนเขมนาฬกา ใช -
D-(+)-glucose L-(-)-glucose CHO CHO H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH HO-C-H H-C-OH HO-C-H CH2OH CH2OH
46
3. เกดโครงสรางทเปนวงของmonosaccharide เชน น าตาล pentose (C 5 อะตอม) และน าตาล hexose (C 6 อะตอม) โดยเกดปฏกรยากนเองภายในโมเลกลระหวาง C = O กบ -OH
เกดโครงสรางเปน cyclic hemiacetal จาก aldose
หรอ cyclic hemiketal จาก ketose
24
47
Monosaccharide ทเกดเปนวงขนาด 5 อะตอม เรยกวา โครงสรางแบบฟวราโนส
วงขนาด 6 อะตอม เรยกวา โครงสรางแบบไพราโนส
การเขยนโครงสรางลกษณะเปนวง เรยกวา
Harworth projection
O O furan pyran
48
Cyclic Structure for Glucose
D-glucopyranose
25
49
Cyclic Structure for Fructose
D-fructofuranose
50
1 2 3
4
5
6
C*
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H
OH 1 2 3
4
5
6
C*
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O OH
H
*anomeric carbon
เรยกวา -form
เชน -D-glucose
เรยกวา -form
-form เปลยนเปน -form ไดดวยปฏกรยาทเรยกวา มวตาโรเตชน (Mutarotation)
ทง และ form จะเปน epimer กน เรยก epimer แบบนวา anomers และ เรยก carbon ทเกด hemiacetal , hemiketal วา anomeric carbon
26
51
Anomers
52
Mutarotation
Glucose also called
dextrose; dextrorotatory.
27
53
1. Glycoside formation น าตาลโมเลกลเดยว monosaccharides ใช -OH ของ
anomeric carbon ในโครงสรางทเปน hemiacetal
ท าปฏกรยากบ alcohol ให anomeric alkoxy acetals หรอ glycosides (ไกลโคไซด)
ปฏกรยาของ Monosaccharides
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
H C
OR
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
OH
O R-OH
H+
54
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
H C
OCH3
-D-glucose -D-glycoside
ถาเรมจาก hemiketal จะได ketal หรอ glycoside เชน fructoside
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
OH
O CH3OH
HCl
28
55
2. Reduction การรดวซ aldoses (ketoses) ดวย H2 โดยมโลหะ เชน Pt, Ni เปนคะตะลสต ไดน าตาลแอลกอฮอล เรยกวา glykitol
CH2OH
CH (HCOH)n
O H2 / Ni
glykitol aldose CH2OH
HCH (HCOH)n
OH
56
H2 / Ni
glykitol ketose
CH2OH
CO (HCOH)n
CH2OH
CH2OH
CHOH (HCOH)n
CH2OH
3. Oxidation monosaccharides สามารถถกออกซไดซดวย
oxidizing agent หลายตว ไดแก
Glucose glucitol (sorbital)
Manose manitol
H2 / Ni
H2 / Ni
29
57
3.1 นาโบรมน (bromine water) เปนตวออกซไดสอยางออนททาใหหม aldehyde (-CHO)
เปลยนเปนcarboxyl group (-COOH) ไดกรดไกลโคนกเกดขน ไมเกดกบหม keto (ketose)
CH2OH
CH (HCOH)n
O
+ Br2 + H2O
glyconic acid aldose CH2OH
COH (HCOH)n
O
58
ketose
CH2OH
CO (HCOH)n
CH2OH
+ Br2 + H2O
สรป นาโบรมนใชเปนสารเพอทดสอบ
ความแตกตางระหวาง aldose กบ ketose
30
59
3.2 Tollen’s reagent, Fehling’s reagent และ Benedict
- monosaccharides ทกตว (reducing sugar) เกดปฏกรยาได
CH2OH
CH (HCOH)n
O
-hydroxyaldehyde CH2OH
CO
(HCOH)n
O
ตะกอนสแดงอฐ
Ag(NH3)2OH หรอ Cu (II) complex
Ag
หรอ Cu2O +
Glyconic acid (salt)
60
CH2OH
CO (HCOH)n
CH2OH
CH2OH
CHOH (HCOH)n
CO O
Ag
หรอ Cu2O
Ag(NH3)2OH หรอ Cu (II) complex
+
-hydroxyketone ถก oxidize ไดเพราะในสภาวะ ทเปนเบสจะเกด epimerization กลายเปน -hydroxyaldehyde กอน
-hydroxyketone glyconic acid
31
61
monosaccharides ทท าปฏกรยากบ น าโบรมน และ Tollen’s reagent แสดงวาเปนตวรดวซ
เรยกวา น าตาลรดวซ (reducing sugar)
ดงนน
carbohydrate ทท าปฏกรยานได reducing sugars
carbohydrate ทไมท าปฏกรยาน nonreducing sugars
Monosaccharides ทกโมเลกลเปน reducing sugars
62
3.3 กรดไนตรก
กรดไนตรก (HNO3) ออกซไดสหม aldehyde และ primary alcohol ไดหม -COOH เกด dicarboxylic acid เกดไดทง aldose และ ketose (ท alcohol, CH2OH)
โดย dicarboxylic acid ทเกดจาก aldose เรยก glycaric acid
และเกดจาก ketose เรยก –ketopolyhydroxy diacid
เชน
32
63
CH2OH
CH (HCOH)n
O
aldose
+ HNO3 COH
COH
(HCOH)n
O
O
CH2OH
CO (HCOH)n
CH2OH
ketose
+ HNO3 COH
CO (HCOH)n
COH O
O
glycaric acid
–ketopolyhydroxy diacid
64
O O C-H C-OH H OH H OH HO H HO H H OH H OH
H OH H OH CH2OH COOH
D-glucose D-glucaric acid
HNO3
เชน
33
65
น าตาลทม aldehyde หรอ ketone ในโมเลกล
เมอท าปฏกรยากบ phenylhydrazine
เกด phenylhydrazone และถาม phenylhydrazine
มากเกนพอ (3 โมล) จะเกดปฏกรยาอกครงตรง C ต าแหนงท 2 ได phenylosazone หรอ osazone
เชน
4. ปฏกรยาการเกดโอซาโซน
66
O H
C-H C=NNH(C6H5)
H-C-OH 3NH2NH(C6H5) C=NNH(C6H5)
(H-C-OH)n (H-C-OH)n CH2OH CH2OH
aldose phenylosazone
+ C6H5NH2 + NH3 + H2O
34
67
Disaccharides
เกดจาก monosaccharide 2 โมเลกลตอกนดวย glycosidic bond โดย -OH ของ monosaccharide
ตวหนงจะสรางพนธะกบ anomeric carbon ของอกตวหนง
Disaccharides ทส าคญ
1. Maltose
เกดจาก D-glucose 2 โมเลกลเกดพนธะไกลโคไซด แลวสญเสยน า 1 โมเลกล
68
กลโคสโมเลกลหนงใช -OH ท C ตาแหนงท 4 ตอกบ anomeric carbon ของอกตวหนง 1,4--glycoside (glucose-glucose)
maltose เปน reducing sugars
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
OH
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
OH
-D-glucose
maltose
+
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C
OH O
- H2O
35
69
70
2. Cellobiose มปฏกรยาคลาย maltose เพราะเกดจาก glucose 2
โมเลกลเหมอนกนแตเปน 1,4- - glycoside (glucose-glucose)
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O OH C H
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
OH
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O
C H
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C
OH
- H2O
+
cellobiose -D-glucose
D-glucose
36
71
Cellobiose
72
3. Sucrose
เปน disaccharide ทประกอบดวย D-glucose และ
D-fructose อยางละ 1 unit โดย ใช OH ท C1ของD-glucose และ OH ทC2 ของ fructose
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
OH
-D-fructose
-D-glucose
HOCH2 C H OH
C H
H C
OH
OH C
CH2OH
O +
- H2O
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C*
HOCH2 C H OH
C H
H C
OH
C*
CH2OH
O O
anomeric carbon
Sucrose
37
73
Sucrose
74
-OH ของคารบอนต าแหนงท 1 แทนทหม -OH ทต าแหนง 2 ของ -fructose เปน 1,2-(, )-glycoside (glucose-fructose)
anomeric carbon ไมม -OH จงไมท าปฏกรยากบ oxidizing agent ดงนน sucrose จงเปน nonreducing sugar
38
75
4. Lactose
เปน disaccharide ทพบในน านม เกดจาก glucose 1 โมเลกล รวม
กบ galactose 1 โมเลกล
D-glucose ใช -OH ต าแหนงท 4 แทนท -OH ของ D-galactose ต าแหนงท 1 เปน 1,4- - glycoside (galactose-glucose)
+ CH2OH C H OH C H
OH C H
H C
OH
O OH C H
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
OH CH2OH C H OH C H
OH C H
H C
OH
O
C H
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C* OH
-D-galactose
D-glucose
Lactose
- H2O
76
Lactose
39
77
Polysaccharides 1. Cellulose เปน polysaccharides ทเกดจาก D-glucose มาตอกน ประกอบดวยกลโคส 10,000-15,000 หนวย
โดย -OH ของ carbon ตวท 4 ตอกบ anomeric carbon ของอกโมเลกลหนง
78
เปน linear polysaccharide
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O
C H
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O C H
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C
OH
n
1,4--glycoside
40
79
Cellulose
80
2. Starch (แปง) เปน polymer ของกลโคส ตอกนดวย 1,4--glycoside bond แบงออกเปน 2 ชนด
2.1 amylose ม glucose ตอกนเปน linear polysaccharides
1,4--glycoside
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C O
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C
OH O
n
41
81
Amylose
=>
82
2.2 amylopectin มโซกงระหวาง anomeric carbon กบ
-OH ของคารบอนตวท 6 1,6--glycoside
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C O
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C O
CH2OH C H OH C H
H C
OH H C
OH
O H C
CH2 C H OH C H
H C
H C
OH
O H C O
CH2OH C H OH C H
H C
H C
OH
O H C
OH O
O
42
83
Amylopectin
=>
84
3. ไกลโคเจน (Glycogen)
เปน starch ชนดหนงแตเปนพวก amylopectin เปนสารซงเกบไวเปนพลงงานส ารองในสตว
43
เคมอนทรย 01403221 ลพด (Lipids)
โครงการจดตงสายวชาเคม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร
มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน
86
เปนสารชวโมเลกลทไมเปน polymer ไมละลายน าเนองจากโครงสรางของ lipids ประกอบดวย nonpolar covalent bonds เปนสวนมาก ละลายในตวท าละลาย อนทรย เชน อเทอร คลอโรฟอรม จ าแนกลพดตามสมบตทางกายภาพ โครงสรางของลพดแตกตางกนมาก เชน
ลพด (Lipids)
CHOCR2
CH2OCR3
O
O
CH2OCR1
O
Triglycerol หรอ triglyceride progesterone
44
87
หนาทของลพด 1. เปนโครงสรางของเยอเซลล
2. เปนสารทใชในการสะสมพลงงานในรางกาย และเปนแหลงพลงงาน (1 กรมใหพลงงาน 9 kcal.)
3. ปองกนอวยวะตาง ๆ ในรางกาย
4. เปนสวนประกอบของผนงเซลลแบคทเรย และพชชนสง
88
ชนดของลพด ไตรเอซลกลเซอรอล (triacyl glyceride), ไข (Wax) ฟอสโฟลพด เทอรพน, สเตอรอยด โพรสตาแกลนดน และองคประกอบส าคญของไขมนคอ กรดไขมน (fatty
acid)
45
89
กรดไขมน (Fatty acids) เปนกรดอนทรยทมคารบอนตอกนเปนโซยาวตงแต 12 อะตอมขนไป
สตรทวไป
เปนองคประกอบทส าคญในลพดเกอบทกชนด แตกตางกนทขนาดของโซและชนดของพนธะระหวาง C – C
RCOH
O
90
ชนดของกรดไขมน 1. กรดไขมนอมตว (saturated fatty acids)
คารบอนตอกนดวยพนธะเดยวเทานน
2. กรดไขมนไมอมตว (unsaturated fatty acids)
คารบอนตอกนดวยพนธะเดยวและมพนธะคอยางนอย 1 พนธะ
46
91
ตวอยาง saturated fatty acid สวนมากมจ านวนคารบอนเปนเลขค
lauric acid (C12) CH3(CH2)10COOH
palmitic acid (C16) CH3(CH2)14COOH
stearic acid (C18) CH3(CH2)16COOH
ตวอยาง กรดไขมนไมอมตว Oleic acid (C18) CH3(CH2) 7CHCH(CH2) 7COOH
Linoleic acid (C18) CH3(CH2)4CH CHCH2CH CH(CH2)6CH2COOH
92
พนธะคใน fatty acid สวนใหญจะม configuration เปน cis- หรอ (Z)- เชน Oleic acid หรอ (Z) -9-octadecenoic acid
CH3(CH2)7 (CH2)7COOH C = C H H
กรดไขมนบางชนดเปน trans-configuration
47
93
ไตรเอซลกลเซอรอล (Triacyl glycerol, triacyl glyceride, triglyceride)
เปนเอสเทอรทพบในไขมนสตวและน ามนพช
- จากสตว เชน น านม ครม เนย เนยเทยม น ามนหม
- จากพช เชน น ามนมะพราว น ามนถว น ามนร าขาว ขาวโพด
94
triglyceride อาจเกดจากกรดไขมน 3 โมเลกล ทเหมอนกนหรอตางกนกได
ถากรดไขมนเหมอนกน 3 โมเลกลเรยกวา
Simple triglycerides
ถากรดไขมนไมเหมอนกน เรยกวา Mixed triglycerides
Triglycerides เมอเกด hydrolysis อาจจะให
saturated หรอ unsaturated fatty acid กได ขนกบชนดของ กรดไขมน
48
95
Triacylglycerols เอสเทอรจากกรดไขมน 3 หนวย กบกลเซอรอล 1 หนวย
CH2OCR1
O
CHOCR2
O
CH2OCR3
O
R1 C OH O
R2 C OH O
R3 C OH O
HO CH2
HO CH2
HO CH2
+
Fatty acids glycerol Triglycerol
96
เชน
49
97
สมบตทางกายภาพของ triglyceride
ขนกบ fatty acid ทเปนองคประกอบ
1. จดหลอมเหลว
- m.p. เพมขน เมอจ านวนคารบอนเพมขน
- m.p. ลดลงเมอจ านวน unsaturated เพมขน
98
กรดไขมน จ านวน C จ านวนพนธะค m.p.(C)
Palmitic 16 - 63.1
Stearic 18 - 69.6
Oleic 18 1 13.4
Linoleic 18 2 -5
Linolenic 18 3 -11
จดหลอมเหลวของกรดไขมน
50
99
2. การละลายน า - กรดไขมนในไตรกลเซอไรด มขนาดโมเลกลใหญ ไมละลายน า - แตถาอยในรปของเกลอ Na, K ของกรดไขมน เชน สบ ละลายน าได
3. ไอโซเมอร ไตรกลเซอไรดทเกดจาก fatty acid ทมพนธะคม 2 isomer คอ cis-, trans- isomer
100
ปฏกรยา 1. Saponification (alkaline hydrolysis)
ไฮโดรไลซไตรกลเซอไรดดวยเบส เชน NaOH, KO
ไดกลเซอรอล และ เกลอของกรดไขมน (สบ)
CH2OCR
O
CHOCR
O
CH2OCR
O
+ 3 NaOH
CH2OH
CHOH
CH2OH
+ 3 RCOONa (สบ)
51
101
การค านวณขนาดของกรดไขมน ดจาก saponification value ซงค านวณจาก จ านวนมลลกรม
ของ KOH ทท าปฏกรยาพอดกบไขมนหรอน ามน 1 กรม
คาสง แสดงวา กรดไขมนมขนาดเลก
102
2. Hydrogenation unsaturated triglyceride ท าปฏกรยากบ H2 โดยมโลหะ เชน Ni เปนตวเรงปฏกรยา
ประโยชน ใชในการท าให m.p. ของน ามนสงขน หรอ การท าน ามนพชใหแขง
H2/Ni CH2-O-C(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3
CH O
CH2
saturated triglyceride
CH2-O-C(CH2)7CH2CH2(CH2)7CH3
CH O
CH2
52
103
3. Addition of halogen ไตรกลเซอไรดท าปฏกรยากบ halogen ได dihalide
I2 HgCl2
CH2-O-C(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3
O CH
CH2-O-C(CH2)7CHCH(CH2)7CH3
O CH I
I
CH2
CH2
104
-ปฏกรยาระหวาง unsaturated triglyceride กบ iodine ท าใหทราบจ านวนพนธะคได โดยดจากปรมาณของ iodine ทท าปฏกรยาไป โดยแสดงเปนคา iodine number
Iodine number = จ านวนกรมของ iodine ทท าปฏกรยาพอดกบน ามน หรอ ไขมน 100 กรม
คา iodine number สง แสดงวาม unsaturated fatty acid มาก
53
105
4. Reduction to alcohols triglycerides ท าปฏกรยากบ H2 ทอณหภมสง และความดนสง โดยม copper chromite (CuCr2O4) เปนคะตะลสต ท าใหเกดการแตกพนธะในโมเลกลได glycerol และ alcohol
CH2OCC11H23
O
CHOCC11H23
O
CH2OCC11H23
O
H2/CuCr2O4
pressure,
CH2OH
CHOH
CH2OH
+ 3 C12H25OH
106
5. Rancidity การมกลนหนของไขมน และน ามน เกดจาก unsaturated fatty acid ทมน าหนกโมเลกลต า
ถก oxidised ไดในอากาศเกดเปน volatile aldehyde, ketone และ acid ซงมกลนเหมน
การปองกน ใหใสสารจ าพวก antioxidants
54
107
ไข (Waxes) เปนเอสเทอรทเกดจาก carboxylic acid (กรดไขมน) กบ alcohol ซงมจ านวนคารบอนอยางละ 16-34 อะตอม
สตวและพชสามารถสราง Waxes ได เชน พบทใบ, กง, ล าตนของพช ท าหนาทปองกนการระเหยของน า
สมบตของไข แขง เปราะ ไมมนเทา fats ประโยชน ใชเปนสารขดเงา, ท าเครองส าอาง
และใชท ายาตางๆ