2.2　脂肪酸

脂肪酸的結(jié)構(gòu)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(shí)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(dòng)植物油脂、皂角及妥爾油制備。動(dòng)植物油脂作為一種天然可再生資源與石油化工產(chǎn)品相比顯示了良好的生態(tài)性，可獲得既無支鏈又無環(huán)狀結(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)見表2-3。

在合適的條件下，油脂與水反應(yīng)分解成脂肪酸和甘油，這個(gè)反應(yīng)稱為油脂的水解。油脂水解的反應(yīng)是逐步進(jìn)行的，同時(shí)又是可逆的。其反應(yīng)式如下：

水解反應(yīng)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(gè)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(yīng)的特點(diǎn)是第一步水解反應(yīng)速率緩慢，第二步反應(yīng)速率很快，而第三步反應(yīng)速率又降低。這是由于初級(jí)水解反應(yīng)時(shí)，水在油脂中溶解度較低，且在后期反應(yīng)過程中生成物脂肪酸對(duì)水解產(chǎn)生了抑制作用。

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

工業(yè)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(zhì)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(shù)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(gè)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(gè)雙鍵的不飽和酸，在動(dòng)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(gè)雙鍵的不飽和酸屬于亞麻酸組，多數(shù)為十八個(gè)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(shù)碳脂肪酸和支鏈脂肪酸　Weitkamp及其合作者于1947年第一次發(fā)現(xiàn)了天然存在的奇數(shù)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(gòu)酸（烴鏈末端是異丙基）和反異構(gòu)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(gòu)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(diǎn)難聞的臭味，且酸的餾分越低，臭味越重。在生產(chǎn)過程中有大量廢氣、廢水生成，需要進(jìn)行處理，否則會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境。

脂肪酸工業(yè)幾乎涉及脂肪酸化學(xué)的各個(gè)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(yīng)生成鈉皂或鉀皂。脂肪酸或其甲酯在催化劑和適當(dāng)壓力、溫度條件下與氫反應(yīng)生成脂肪醇。脂肪酸在催化劑存在下與氨反應(yīng)生成脂肪腈，然后經(jīng)氫化轉(zhuǎn)變成脂肪伯胺和仲胺。因此，脂肪酸是化學(xué)工業(yè)的重要原料之一。使用油脂和脂肪酸數(shù)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(nóng)業(yè)、藥物、皮革、造紙等部門。產(chǎn)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(chǎn)品品種多達(dá)3000多種，幾乎各個(gè)工業(yè)部門都不同程度地使用脂肪酸及其衍生物。