الأحماض الدهنية Fatty Acids

– الأحماض الدهنية Fatty acids هي أحماض كربوكسيلية اليفاتية (بارافينية أو أوليفينة) مشبعة أو غير مشبعة ذات أوزان جزيئية عالية لذا تكون عديمة الذوبان في الماء لكنها سهلة الذوبان في المذيبات العضوية مثل الكحول والايثر والكلوروفورم والبنزين.

– لا يمكن الحصول على هذه الأحماض بشكل مستقل بل تكون متحدة مع الزيوت والدهون وهي أسترات ثلاثية لمركب الجليسرول (لبيدات الجليسرول) توجد في الشحوم والدهون والزيوت الحيوانية والنباتية.

– هذه الأحماض التي يطلق عليها الأحماض الدهنية هي جزيئات ذات سلسلة مستقيمة تحتوي عادة على ذرات كربون C₂₂-C₁₄ تحتوي على عدد زوجي من ذرات الكربون سواءاً كانت مشبعة أو غير مشبعة.

– توجد هذه الأحماض في الجليسريدات الثلاثية لحمض واحد أو لأحماض مختلفة ويعتمد ذلك على نوع الزيت أو الدهن.

– أما طريقة تحضيرها أو الحصول عليها فيكون بواسطة التحلل المائي للدهون والزيوت التي تحتويها.

تصنيف الأحماض الدهنية

– تصنف الأحماض الدهنية إلى:

أحماض دهنية مشبعة (saturated).
أحماض دهنية غير مشبعة (unsaturated): تحتوي على روابط مزدوجة (أحادية أو ثنائية أو ثلاثية … الخ).

– كما تحتوي الحوامض الدهنية على مركبات البروستاكلاندين وهي أحماض دهنية غير مشبعة يمكن تحضيرها من حمض الأركيدونيك. وتحتوي على حلقة خماسية (بنتان حلقي) مع مجموعتي كربونيل وهيدروكسيل وذات أهمية كبيرة في النظام البيولوجي.

– الجدول التالي يوضح أهم الأحماض الدهنية المشبعة المعروفة كما يلي:

– أما الأحماض الدهنية غير المشبعة والتي تتضمن رابطة مزدوجة واحدة أو أكثر فأنها توجد في الزيوت الحيوانية والبحرية والدهون ويكون تركيبها الكيميائي الفراغي من النوع المتجاور (Cis).

– الجدول التالي يوضح أهم الأحماض الدهنية غير المشبعة (رابطة مزدوجة أو أكثر) كما يلي:

– أما البروستاكلاندينات فهي أحماض دهنية غير مشبعة تشتق من حمض الأركيدونيك. وتحتوي على حلقة خماسية بين ذرة كربون 8 ، 12 مع وجود مجموعتين فعالتين هما الكربونيل والهيدروكسيل على الحلقة.

– لهذه المركبات فوائد كثيرة أهمها منع تجلط الدم وعلاج ضغط الدم العالي والربو القصبي وتنشيط تكوين الهرمونات الستيرويدية.

أحماض دهنية تحتوى على مجموعات هيدروكسيل

– هنالك أنواع من الأحماض الدهنية الحاوية على مجاميع هيدروكسيل تزيد من ذوبان الحمض مثل:

حمض ثنائي هيدروكسي ستياريك: والذي يوجد في زيت الخروع.

حمض الريسينولييك: الموجود في زيت الخروع والفول السوداني.

أحماض دهنية تحتوى على تراكيب حلقية

– كما أن هذه الأحماض قد يكون لها تراكيب حلقية مثل:

حمض شولكريك: الذي يوجد في بعض الأشجار الأفريقية ويستخدم لعلاج بعض الأمراض الجلدية.

حمض اللاكتوباسليك: الذي يوجد في بعض الكائنات المجهرية

وحمض ستيركوليك: المتواجد في الزيوت النباتية.

حمض المالفاليك: الموجود في بذور النباتات.

صفات الأحماض الدهنية Properties of fatty acids

– تتميز الأحماض الدهنية بسلاسلها المستقيمة ذات الأعداد الزوجية من ذرات الكربون وبقلة ذوبانها في الماء إذا زادت ذرات الكربون فيها عن C₆ ولكن أملاحها تذوب في الماء.

– تكون هذه المواد سائلة أو صلبة ذات درجة انصهار قليلة وتتطاير مع بخار الماء.

– كما أن رائحتها كريهة سيما إذا تركت في الهواء.

– الملاحظ أن درجات إنصهار الأحماض الزوجية تكون أعلى من درجات إنصهار الأحماض الفردية والذي يرجع إلى تقارب مجموعة الميثيل الأولى من مجموعة الكربوكسيل مما يؤدي إلى زيادة التجاذب وانتظام التركيب البلوري للجزيئة وزيادة درجة الانصهار الأمر الذي تفتقده جزيئة الحمض الفردية.

– على العموم فأن الأحماض الدهنية المشبعة تنصهر في درجات أعلى من الأحماض غير المشبعة ويزداد الفرق كلما ازداد عدد الروابط المزدوجة في الحمض.

تفاعلات الأحماض الدهنية Reactions of fatty acids

(1) الأسترة Esterification

– أهم تفاعل للأحماض الدهنية هو تفاعل الأسترة حيث تتفاعل الحوامض الدهنية المشبعة وغير المشبعة مع الكحولات الأحادية لتكوين الشمع.

– أو تتفاعل الأحماض الدهنية مع الكحولات الثلاثية (الجليسرول) لتكوين الزيوت أو الدهون.

(2) الهدرجة Hydrogenation

(أ) بشكل عام فإن الأحماض الدهنية المشبعة لا تدخل في تفاعلات اختزال أو هدرجة في الظروف المخففة لكنها وتحت ظروف حرارة شديدة وبوجود العامل الحفاز تتحول إلى:

(1) بوجود النيكل وبفعل الحرارة تتحول الحوامض الدهنية إلى الألكانات المقابلة.

(2) عند وجود النحاس كعامل مساعد أو مباشرة مع هيدريد المنيوم الليثيوم LiAlH₄ المذاب في الأيثر فأن ناتج الهدرجة للأحماض الدهنية يكون الكحول المقابل.

(3) الهدرجة الجزيئية المحفزة بغاز البلاديوم يؤدي أيضاً تكوين الألدهيدات المقابلة.

(ب) أما الأحماض الدهنية غير المشبعة فأنها تتفاعل مع الهيدروجين المحفز لإعطاء الأحماض المشبعة التي تتحول فيما بعد إلى الألدهيد المقابل أو الكحول المقابل كما ورد في أ ، ب.

(3) التفاعل مع الفلزات Metals

– في تفاعل مشابه للأحماض الكربوكسيلية فأن الأحماض الدهنية تتفاعل مع الفلزات مثل الصوديوم لتكوين الأملاح وغاز الهيدروجين.

– إذا زاد عدد ذرات الكربون الحمض عن 10 ذرات كان الناتج زيتاً أو صابوناً.

(4) مع المحلول المائي القاعدي Alkali

– تتفاعل الأحماض مع القواعد القلوية لتكوين ملح الحمض الدهني.

– في حالة الأحماض الدهنية ذات السلسلة الطويلة فأن الناتج سيكون صابوناً صلباً إذا كانت القاعدة القلوية هي هيدروكسيد الصوديوم إما إذا تم استخدام هيدروكسيد البوتاسيوم فأن الصابون الناتج سيكون طرياً (صابون الحلاقة والشامبو).

(5) الهلجنة Halogination

– نظراً لوجود مجموعة الكربوكسيل الساحبة للالكترونات فان ذرات الهيدروجين على ذرة الكربون المجاورة (الفا – α) تكون مهيئة الاستبدال من قبل الهالوجينات وبوجود كميات قليلة من الفسفور الأحمر لتكوين α – هاليد الحمض الدهني (تفاعل هيل – فولهارد – زيلنسكي) ويحدث هذا التفاعل في الأحماض المشبعة.

– أما الأحماض الدهنية غير المشبعة فأنها تتفاعل مع الهالوجين تفاعل إضافة لإشباع الرابطة أو الروابط المزدوجة.

– يعتبر إضافة اليود تفاعلاً تشخيصياً لعدد الروابط المزدوجة في الحوامض الدهنية غير المشبعة.

(6) الأكسدة Oxidation

– تحت ظروف شديدة من الحرارة والتسخين وطبيعة العامل المؤكسد فأن الأحماض الدهنية المشبعة تتحلل (تتفكك) في تفاعل باعث للحرارة إلى ثاني أوكسيد الكربون والماء (تتشابه مع الألكانات المشبعة).

– أما الأحماض الدهنية غير المشبعة فأنها تتأكسد بالمحلول القلوي لبرمنجنات البوتاسيوم لتكوين ثنائي الهيدروكسيل عند موقع الرابطة المزدوجة (كلايكول).

– أما إذا تم استخدام عامل مؤكسد قوي (فوق الحمض أو البيروكسيد) فأن الحمض يشطر عند موقع الرابطة المزدوجة لتكوين حمضين دهنيين. وبذلك يعتبر هذا التفاعل تشخيصياً لمعرفة الحمض الأصلي وتحديد موقع الرابطة المزدوجة.

(7) التحلل الحراري Pyrolysis

– تؤثر الحرارة بوجود مزيج من أكسيد الكالسيوم وهيدروكسيد الصوديوم (الصودا الحمضي Soda – lime) على الأحماض بشكل عام والأحماض الدهنية بشكل خاص حيث تحذف جزيئة CO₂ لتعيد الحمض إلى الألكان أو الألكين المقابل منقوصاً منه ذرة كربون واحدة (decarboxylation).

الأحماض الدهنية الأساسية Essential Fatty Acids:

– هي الأحماض التي لا يمكن لجسم الإنسان تصنيعها وعليه لابد من تناولها من مصادر خارجية حيوانية أو نباتية، حيث يتكون معظمها من أحماض دهنية غير مشبعة يكون دورها الأساسي في تفادي الكثير من الأمراض والأعراض المرضية المتزامنة مثل العقم عند الرجال وقلة التبويض عند النساء، ونقصان الوزن وجفاف الجلد.

– كما ثبت أن لها تأثيراً كبيراً في زيادة التمثيل الغذائي (Metabolism) وزيادة نشاط الأنزيمات وبناء الأنسجة الجديدة وحماية الكبد من التشمع ومنع
تراكم الدهون فيه إضافة إلى منع تراكم الكوليسترول في الشرايين وتصلبها.

– وقد أثبت العلماء أن الجسم البشري له القدرة على تخليق حمض الاراكيدونيك C₁₉H₃₁COOH والذي يحتوي على أربع روابط مزدوجة بمساعدة فيتامين B₆ ولا يحدث هذا التخليق إلا بوجود حمض اللينولييك (C₁₈H₃₁COOH مع رابطتين مزدوجة) وحمض اللينولينك (C₁₈H₂₄COOH مع ثلاث روابط مزدوجة) لذا فأن وجود هذين الحمضين يكون أساسياً في وجود حمض الأراكيدونيك.

– أن وجود حمض الأراكيدونيك في الجسم يقي من الكثير من الأعراض المرضية المتزامنة ويكون بذلك من الأحماض الدهنية الأساسية كما أن وجود حمض اللينولييك هو الحمض الأساسي والضروري في جسم الإنسان.

– تكثر هذه الأحماض في زيت الزيتون وزيت الذرة وبذور الكتان وعباد الشمس وزيت كبد السمك التي تلعب دوراً أساسياً في النمو والتمثيل الغذائي وغير ذلك.

– بالرغم من أن الأحماض الدهنية الأساسية ليست من مولدات الطاقة الأساسية إلا أن وجودها ضروري للأفعال الحيوية للجسم. وتعطى الأهمية للزيوت النباتية التي تحتوي على نسبة عالية من حمض اللينوليك. وتأتي في مقدمة الزيوت النباتية زيت الزيتون والسمسم وفول الصويا والذرة. أما الدهون الصلبة فأن الزبدة والمارجرين وزيت الخنزير.

– كما أن لحوم الأبقار والعجول والدجاج والسمك تتضمن نسب معينة من هذه الحوامض الدهنية والتي يمكن الاستفادة منها اعتماداً على سهولة الامتصاص وتمثيلها.

المراجع

الكيمياء العضوية الإليفاتية – د/ عادل شاكر الطائي – دار المسيرة للنشر والتوزيع – عمان – الأردن – 2009
Organic chemistry / L.G. Wade, Jr / 8th ed, 2013 / Pearson Education, Inc. USA
Unergraduate Organic Chemistry /Dr. Jagdamba Singh, Dr. L.D.S Yadav / 1st ed, 2010/ Pragati prakashan Educational Publishers, India.
Organic chemistry / William H. Brown , Christopher S. Foote , Brent L. Iverson , Eric V. Anslyn , Bruce M. Novak . ( sixth edition ) . United States