2.2　脂肪酸

脂肪酸的結構通式為RCOOH，其中R代表烴鏈，鏈長可為C₁～C₂₂，作為表面活性劑的原料，以C₁₂～C₁₈的脂肪酸最為重要。烴鏈也可分為飽和的和不飽和的兩種，同時烴鏈的排列也可分為直鏈的和支鏈的。

按來源，脂肪酸分為天然脂肪酸和合成脂肪酸。天然脂肪酸通常以酯的形式廣泛存在于油脂和蠟中，主要由動植物油脂、皂角及妥爾油制備。動植物油脂作為一種天然可再生資源與石油化工產品相比顯示了良好的生態性，可獲得既無支鏈又無環狀結構的直鏈脂肪酸，是制取脂肪酸的主要原料。常用脂肪酸的物理化學性質見表2-3。

在合適的條件下，油脂與水反應分解成脂肪酸和甘油，這個反應稱為油脂的水解。油脂水解的反應是逐步進行的，同時又是可逆的。其反應式如下：

水解反應分三步，首先是甘油三酸酯脫去一分子酰基生成甘油二酸酯，第二步是甘油二酸酯脫去一個酰基生成甘油一酸酯，最后由甘油一酸酯再脫酰基生成甘油和脂肪酸。其反應的特點是第一步水解反應速率緩慢，第二步反應速率很快，而第三步反應速率又降低。這是由于初級水解反應時，水在油脂中溶解度較低，且在后期反應過程中生成物脂肪酸對水解產生了抑制作用。

由于水解反應是可逆的，反應常需在高溫高壓及催化劑存在下進行。常用的催化劑有無機酸、堿、金屬氧化物（ZnO，MgO）以及從動植物體中提取的脂肪酶等。

工業上油脂水解工藝有常壓法、中壓法、高壓法和酶法等，其中中壓法和高壓法油脂水解率高、甘油濃度高，脂肪酸質量好，是目前普遍采用的方法。油脂水解得到的天然脂肪酸有飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、羥基脂肪酸等。

（1）飽和脂肪酸　為偶碳數脂肪酸，如癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸等。

（2）不飽和脂肪酸　有油酸、亞油酸、亞麻酸及其同系物。①油酸組：含有一個雙鍵，雙鍵的位置多在9位，此類不飽和酸在脂肪中分布甚廣，如油酸、癸烯酸（羊油酸）。②亞油酸組：含有兩個雙鍵的不飽和酸，在動植物油中的含量較多，分布較廣的是十八碳原子的亞油酸。③亞麻酸組：含有三個雙鍵的不飽和酸屬于亞麻酸組，多數為十八個碳原子，代表性的是亞麻酸和桐酸。

（3）含有羥基的脂肪酸　自然界存在較多的是蓖麻油酸（12-羥基-9-十八烯酸）：

（4）奇數碳脂肪酸和支鏈脂肪酸　Weitkamp及其合作者于1947年第一次發現了天然存在的奇數碳脂肪酸。某些天然脂肪如羊毛脂中含有支鏈脂肪酸。可分為兩組：異構酸（烴鏈末端是異丙基）和反異構酸（烴鏈末端是仲丁基）。

（5）其他天然羧酸　如松香酸：

合成脂肪酸主要是由石蠟氧化法，醇、醛的堿氧化法，烯烴羧基化法，α-烯烴羰基化法等工藝制取。石蠟氧化法所得的脂肪酸與天然脂肪酸相比，異構酸和不皂化物含量較高。不皂化物為醇、醛、酮等化合物，這些化合物臭味較大。因此，合成脂肪酸及其制品總帶有一點難聞的臭味，且酸的餾分越低，臭味越重。在生產過程中有大量廢氣、廢水生成，需要進行處理，否則會嚴重影響環境。

脂肪酸工業幾乎涉及脂肪酸化學的各個方面，如脂肪酸容易與鈉或鉀的氧化物、氫氧化物、碳酸化物等起反應生成鈉皂或鉀皂。脂肪酸或其甲酯在催化劑和適當壓力、溫度條件下與氫反應生成脂肪醇。脂肪酸在催化劑存在下與氨反應生成脂肪腈，然后經氫化轉變成脂肪伯胺和仲胺。因此，脂肪酸是化學工業的重要原料之一。使用油脂和脂肪酸數量最多的是：表面活性劑、油漆和增塑劑，其次是橡膠、紡織、化妝品、潤滑、食品、礦物浮選、金屬洗削和加工，分布于石油、塑料、農業、藥物、皮革、造紙等部門。產量最大、用途最廣的脂肪酸有硬脂酸、油酸、亞油酸、月桂酸、棕櫚酸。脂肪酸（衍生物）產品品種多達3000多種，幾乎各個工業部門都不同程度地使用脂肪酸及其衍生物。