Alcool gras dihydrique de formule générale. Alcools

Dérivés d'hydrocarbures dont les molécules contiennent un ou plusieurs groupes hydroxyles OH.

Tous les alcools sont divisés en monatomique Et polyatomique

Alcools monohydriques

Alcools monohydriques- les alcools qui en possèdent un groupe hydroxyle.
Il existe des alcools primaires, secondaires et tertiaires :

U alcools primaires le groupe hydroxyle est situé au premier atome de carbone, l'atome de carbone secondaire est au deuxième, etc.

Propriétés des alcools, qui sont isomères, sont similaires à bien des égards, mais ils se comportent différemment dans certaines réactions.

Comparaison du poids moléculaire relatif des alcools (Mr) avec le poids moléculaire relatif masses atomiques hydrocarbures, on peut noter que les alcools ont plus haute températureébullition. Ceci s'explique par la présence d'une liaison hydrogène entre l'atome H du groupe OH d'une molécule et l'atome O du groupe -OH d'une autre molécule.

Lorsque l’alcool est dissous dans l’eau, des liaisons hydrogène se forment entre les molécules d’alcool et d’eau. Ceci explique la diminution du volume de la solution (il sera toujours inférieur à la somme des volumes d'eau et d'alcool séparément).

Le représentant le plus éminent des composés chimiques de cette classe est éthanol. Son formule chimique C2H5-OH. Concentré éthanol(alias - alcool de vin ou éthanol) est obtenu à partir de solutions diluées par distillation ; Il a un effet intoxicant et, à fortes doses, c'est un poison puissant qui détruit les tissus hépatiques vivants et les cellules cérébrales.

Il convient de noter que éthanol utile comme solvant, conservateur et moyen d’abaisser le point de congélation de tout médicament. Un de plus, pas de moins représentant célèbre cette classe - alcool méthylique (on l'appelle aussi - ou boisé méthanol ). Contrairement à boisééthanol

mortel même à faible dose ! D’abord, cela provoque la cécité, puis cela « tue » simplement !

Alcools polyhydriques Alcools polyhydriques
- les alcools comportant plusieurs groupes hydroxyles OH. Alcools dihydriques sont appelés alcools contenant deux groupes hydroxyle (groupe OH); alcools contenant trois groupes hydroxyle - alcools trihydriques

Alcool polyhydrique - glycérine Alcools dihydriques aussi appelé, car ils ont un goût sucré - c'est typique de tous alcools polyhydriques

Alcools polyhydriques avec un petit nombre d'atomes de carbone - ce sont des liquides visqueux, alcools supérieurs - solides. Alcools polyhydriques peut être obtenu par les mêmes méthodes de synthèse que alcools polyhydriques saturés.

Préparation d'alcools

1. Reçu alcool éthylique (ou alcool de vin) par fermentation de glucides :

C 2 H 12 O 6 => C 2 H 5 -OH + CO 2

L'essence de la fermentation est que l'un des sucres les plus simples - le glucose, produit techniquement à partir d'amidon, sous l'influence de levures, se décompose en alcool éthylique et en dioxyde de carbone. Il a été établi que le processus de fermentation n'est pas provoqué par les micro-organismes eux-mêmes, mais par les substances qu'ils sécrètent - zymas. Pour obtenir de l'alcool éthylique, on utilise généralement des matières premières végétales riches en amidon : tubercules de pomme de terre, céréales panifiables, grains de riz, etc.

2. Hydratation de l'éthylène en présence d'acide sulfurique ou phosphorique

CH 2 =CH 2 + KOH => C 2 H 5 -OH

3. Lorsque les haloalcanes réagissent avec les alcalis :

4. Lors de l'oxydation des alcènes

5. Hydrolyse des graisses : dans cette réaction on obtient l'alcool bien connu - glycérol

D'ailleurs, glycérol Il est inclus dans de nombreux produits cosmétiques comme conservateur et comme moyen de prévenir le gel et le dessèchement !

Propriétés des alcools

1) Combustion: Comme la plupart matière organique les alcools brûlent pour se former dioxyde de carbone et de l'eau :

C 2 H 5 -OH + 3O 2 -->2CO 2 + 3H 2 O

Lorsqu'ils brûlent, ils dégagent beaucoup de chaleur, qui est souvent utilisée dans les laboratoires (brûleurs de laboratoire). Les alcools inférieurs brûlent avec une flamme presque incolore, tandis que les alcools supérieurs ont une flamme jaunâtre due à une combustion incomplète du carbone.

2) Réaction avec les métaux alcalins

C 2 H 5 -OH + 2Na --> 2C 2 H 5 -ONa + H 2

Cette réaction libère de l'hydrogène et produit alcooliser sodium Alcoolats très semblable au sel acide faible, et ils sont facilement hydrolysés. Les alcoolates sont extrêmement instables et lorsqu'ils sont exposés à l'eau, ils se décomposent en alcool et alcali. Il s'ensuit que les alcools monohydriques ne réagissent pas avec les alcalis !

3) Réaction avec l'halogénure d'hydrogène
C 2 H 5 -OH + HBr --> CH 3 -CH 2 -Br + H 2 O
Cette réaction produit un haloalcane (bromoéthane et eau). Cette réaction chimique des alcools est provoquée non seulement par l’atome d’hydrogène du groupe hydroxyle, mais par l’ensemble du groupe hydroxyle ! Mais cette réaction est réversible : pour qu’elle se produise, il faut utiliser un agent déshydratant, comme l’acide sulfurique.

4) Déshydratation intramoléculaire (en présence de catalyseur H 2 SO 4)

Dans cette réaction, sous l'action de l'acide sulfurique concentré, un chauffage se produit. Au cours de la réaction, il se forme hydrocarbure insaturé et de l'eau.
L'abstraction d'un atome d'hydrogène d'un alcool peut se produire dans sa propre molécule (c'est-à-dire qu'une redistribution des atomes dans la molécule se produit). Cette réaction est réaction de déshydratation intermoléculaire. Par exemple, comme ceci :

Au cours de la réaction, de l'éther et de l'eau se forment.

Si ajouté à l'alcool acide carboxylique, par exemple l'acide acétique, alors la formation d'un éther se produira. Mais les esters sont moins stables que éthers. Si la réaction de formation d'éther est quasiment irréversible, alors la formation d'ester est processus réversible. Les esters subissent facilement une hydrolyse et se décomposent en alcool et acide carboxylique.

6) Oxydation des alcools.

Les alcools ne sont pas oxydés par l'oxygène atmosphérique aux températures ordinaires, mais lorsqu'ils sont chauffés en présence de catalyseurs, une oxydation se produit. Un exemple est l'oxyde de cuivre (CuO), le permanganate de potassium (KMnO 4), le mélange de chrome. L'action des agents oxydants produit divers produits et dépendent de la structure de l'alcool d'origine. Ainsi, les alcools primaires sont transformés en aldéhydes (réaction A), les alcools secondaires sont transformés en cétones (réaction B) et les alcools tertiaires sont résistants aux agents oxydants.

Concernant alcools polyhydriques, ils ont un goût sucré, mais certains d'entre eux sont toxiques. Propriétés des alcools polyhydriques semblable à alcools monohydriques, alors que la différence est que la réaction ne se déroule pas un à la fois vers le groupe hydroxyle, mais plusieurs à la fois.
L'une des principales différences est alcools polyhydriques réagit facilement avec l'hydroxyde de cuivre. Cela produit une solution transparente d’une couleur bleu-violet vif. C'est cette réaction qui permet de détecter la présence d'un alcool polyhydrique dans n'importe quelle solution.

Interagir avec l'acide nitrique :

Du point de vue application pratique La réaction avec l'acide nitrique est du plus grand intérêt. Émergent nitroglycérine Et dinitroéthylène glycol utilisé comme explosif et trinitroglycérine- également en médecine, comme vasodilatateur.

Éthylène glycol

Éthylène glycol- représentant type alcools polyhydriques. Sa formule chimique est CH 2 OH - CH 2 OH. - alcool dihydrique. C'est un liquide sucré qui peut parfaitement se dissoudre dans l'eau dans toutes les proportions. Les réactions chimiques peuvent impliquer soit un groupe hydroxyle (-OH), soit deux simultanément.

Éthylène glycol- ses solutions sont largement utilisées comme agent anti-givrage ( antigel). Solution d'éthylène glycol gèle à une température de -34 0 C, ce qui pendant la saison froide peut remplacer l'eau, par exemple pour refroidir les voitures.

Avec tous les avantages éthylène glycol Il faut garder à l'esprit qu'il s'agit d'un poison très puissant !

Nous avons tous vu glycérol. Il est vendu en pharmacie dans des flacons foncés et se présente sous la forme d'un liquide visqueux et incolore au goût sucré. - Ce alcool trihydrique

. Il est très soluble dans l'eau et bout à une température de 220 0 C. Propriétés chimiques le glycérol sont à bien des égards similaires aux propriétés alcools monohydriques

, mais la glycérine peut réagir avec des hydroxydes métalliques (par exemple, l'hydroxyde de cuivre Cu(OH) 2), entraînant la formation de glycérates métalliques - des composés chimiques similaires aux sels. La réaction avec l'hydroxyde de cuivre est typique de la glycérine. La réaction chimique produit une solution bleu vif

glycérate de cuivre

ÉmulsifiantsÉmulsifiants alcools supérieurs- Ce , esters et autres complexes produits chimiques

, qui, lorsqu'ils sont mélangés à d'autres substances, telles que les graisses, forment des émulsions stables. D’ailleurs, tous les cosmétiques sont aussi des émulsions ! Les substances qui sont des cires artificielles (pentol, oléate de sorbitan), ainsi que la triéthanolamine et la lécithine sont souvent utilisées comme émulsifiants.

Solvants Solvants sont des substances utilisées principalement dans la préparation de vernis à cheveux et à ongles. Ils sont présentés dans une gamme restreinte, car la plupart de ces substances sont hautement inflammables et nocives pour le corps humain. Le représentant le plus courant solvants est acétone

, ainsi que l'acétate d'amyle, l'acétate de butyle, l'isobutylate. Il existe également des substances appelées diluants.

. Ils sont principalement utilisés avec des solvants pour la préparation de divers vernis. Les substances les plus connues et utilisées dans la vie humaine et dans l'industrie appartenant à la catégorie des alcools polyhydriques sont l'éthylène glycol et la glycérine. Leur recherche et leur utilisation ont commencé il y a plusieurs siècles, mais leurs propriétés sont largement inimitables et uniques, ce qui les rend indispensables encore aujourd'hui. Les alcools polyhydriques sont utilisés dans de nombreux synthèses chimiques

, industries et sphères de l’activité humaine.

En 1859, grâce à un processus en deux étapes consistant à faire réagir du dibromoéthane avec de l'acétate d'argent et à traiter ultérieurement le diacétate d'éthylène glycol obtenu lors de la première réaction avec l'hydroxyde de potassium, Charles Wurtz synthétisa pour la première fois l'éthylène glycol. Quelque temps plus tard, une méthode d'hydrolyse directe du dibromoéthane a été développée, mais à l'échelle industrielle au début du XXe siècle, l'alcool dihydrique 1,2-dioxyéthane, également connu sous le nom de monoéthylène glycol, ou simplement glycol, a été obtenu aux États-Unis. par hydrolyse de l'éthylène chlorhydrine.

Aujourd'hui, tant dans l'industrie qu'en laboratoire, de nombreuses autres méthodes sont utilisées, nouvelles, plus économiques du point de vue des matières premières et de l'énergie, et respectueuses de l'environnement, puisque l'utilisation de réactifs contenant ou libérant du chlore, des toxines, des substances cancérigènes et autres substances dangereuses environnement et des substances humaines, diminue à mesure que se développe la chimie « verte ».

La glycérine a été découverte par le pharmacien Karl Wilhelm Scheele en 1779 et la composition du composé a été étudiée par Théophile Jules Pelouz en 1836. Deux décennies plus tard, la structure de la molécule de cet alcool trihydrique a été établie et étayée dans les travaux de Pierre Eugène Marcel Verthelot et Charles Wurtz. Enfin, vingt ans plus tard, Charles Friedel réalise la synthèse complète du glycérol. Actuellement, l'industrie utilise deux méthodes pour sa production : par le chlorure d'allyle à partir du propylène, et également par l'acroléine. Les propriétés chimiques de l'éthylène glycol, comme la glycérine, sont largement utilisées dans divers domaines production chimique.

Structure et structure de la connexion

La molécule est basée sur le squelette hydrocarboné insaturé de l’éthylène, constitué de deux atomes de carbone, dans lequel la double liaison a été rompue. Deux groupes hydroxyle ont été ajoutés aux sites de valence libérés sur les atomes de carbone. La formule de l'éthylène est C 2 H 4, après avoir rompu la liaison de robinet et ajouté des groupes hydroxyle (en plusieurs étapes), elle ressemble à C 2 H 4 (OH) 2. C'est de l'éthylène glycol.

La molécule d'éthylène a structure linéaire, tandis qu'un alcool dihydrique a une sorte de configuration trans dans le placement des groupes hydroxyle par rapport au squelette carboné et les uns par rapport aux autres (ce terme s'applique pleinement à la position de la liaison multiple relative). Une telle dislocation correspond à la localisation la plus éloignée des hydrogènes des groupements fonctionnels, à une énergie plus faible, et donc à une stabilité maximale du système. En termes simples, un groupe OH « regarde » vers le haut et l’autre vers le bas. Dans le même temps, les composés à deux hydroxyles sont instables : avec un atome de carbone, lorsqu'ils se forment dans le mélange réactionnel, ils se déshydratent immédiatement et se transforment en aldéhydes.

Classification

Les propriétés chimiques de l'éthylène glycol sont déterminées par son origine dans le groupe des alcools polyhydriques, à savoir le sous-groupe des diols, c'est-à-dire les composés avec deux fragments hydroxyles sur les atomes de carbone adjacents. Le glycérol est une substance qui contient également plusieurs substituants OH. Il possède trois groupes fonctionnels alcool et est le représentant le plus courant de sa sous-classe.

De nombreux composés de cette classe sont également obtenus et utilisés dans la production chimique pour diverses synthèses et à d'autres fins, mais l'utilisation de l'éthylène glycol a une échelle plus sérieuse et est impliquée dans presque toutes les industries. Cette question sera abordée plus en détail ci-dessous.

Caractéristiques physiques

L'utilisation de l'éthylène glycol s'explique par la présence d'un certain nombre de propriétés inhérentes aux alcools polyhydriques. Ce traits distinctifs, caractéristique uniquement pour de cette classe composés organiques.

La plus importante des propriétés est la capacité illimitée de mélange avec H 2 O. L'eau + l'éthylène glycol donne une solution avec une caractéristique unique : son point de congélation, en fonction de la concentration du diol, est inférieur de 70 degrés à celui du pur. distiller. Il est important de noter que cette dépendance est non linéaire et qu'une fois atteinte une certaine teneur quantitative en glycol, effet inverse- Le point de congélation augmente à mesure que le pourcentage de soluté augmente. Cette caractéristique a trouvé une application dans la production de divers antigels, liquides « antigel », qui cristallisent à des caractéristiques thermiques extrêmement basses de l'environnement.

Sauf dans l'eau, le processus de dissolution se déroule bien dans l'alcool et l'acétone, mais n'est pas observé dans les paraffines, les benzènes, les éthers et le tétrachlorure de carbone. Contrairement à son ancêtre aliphatique - tel substance gazeuse Comme l'éthylène, l'éthylène glycol est un liquide transparent sirupeux avec une légère teinte jaune, un goût sucré, une odeur inhabituelle, pratiquement non volatile. La congélation de cent pour cent d'éthylène glycol se produit à - 12,6 degrés Celsius et l'ébullition à +197,8. DANS conditions normales la densité est de 1,11 g/cm3.

Méthodes de réception

L'éthylène glycol peut être obtenu de plusieurs manières, certaines d'entre elles n'ont aujourd'hui qu'une signification historique ou préparatoire, tandis que d'autres sont activement utilisées par l'homme à l'échelle industrielle et au-delà. Suite à ordre chronologique, regardons les plus importants.

Le premier procédé de production d'éthylène glycol à partir de dibromoéthane a déjà été décrit ci-dessus. Formule d'éthylène, double liaison qui est cassé et les valences libres sont occupées par des halogènes, le principal matériau de départ de cette réaction, en plus du carbone et de l'hydrogène, contient deux atomes de brome. La formation d'un composé intermédiaire dès la première étape du processus est possible précisément grâce à son élimination, c'est-à-dire son remplacement par des groupes acétate, qui, lors d'une hydrolyse ultérieure, sont convertis en groupes alcool.

En cours développement ultérieur science, il est devenu possible d'obtenir de l'éthylène glycol par hydrolyse directe de tout éthane substitué par deux halogènes au niveau des atomes de carbone voisins, en utilisant des solutions aqueuses de carbonates métalliques de groupe alcalin ou (réactif moins respectueux de l'environnement) H 2 O et dioxyde de plomb. La réaction demande beaucoup de main-d'œuvre et ne se produit qu'à des températures et des pressions considérablement élevées, mais cela n'a pas empêché les Allemands d'utiliser cette méthode pendant les guerres mondiales pour produire de l'éthylène glycol à l'échelle industrielle.

Votre rôle dans la formation chimie organique La méthode d'obtention de l'éthylène glycol à partir de la chlorhydrine d'éthylène par hydrolyse avec des sels de carbone de métaux alcalins a également joué un rôle. Lorsque la température de réaction a augmenté jusqu'à 170 degrés, le rendement en produit cible a atteint 90 %. Mais il y avait un inconvénient important : le glycol devait être extrait d'une manière ou d'une autre de la solution saline, ce qui impliquait directement un certain nombre de difficultés. Les scientifiques ont résolu ce problème en développant une méthode avec le même matière première, mais en divisant le processus en deux étapes.

L'hydrolyse des acétates d'éthylène glycol, auparavant étape finale de la méthode Wurtz, est devenue d'une manière distincte, lorsqu'ils ont réussi à obtenir le réactif initial en oxydant l'éthylène dans l'acide acétique avec de l'oxygène, c'est-à-dire sans utiliser de composés halogènes coûteux et totalement respectueux de l'environnement.

Il existe également de nombreuses méthodes connues pour produire de l'éthylène glycol par oxydation de l'éthylène avec des hydroperoxydes, des peroxydes, des peracides organiques en présence de catalyseurs (composés d'osmium), etc. Il existe également des méthodes électrochimiques et chimiques par rayonnement.

Caractéristiques des propriétés chimiques générales

Les propriétés chimiques de l'éthylène glycol sont déterminées par sa groupes fonctionnels. Les réactions peuvent impliquer un substituant hydroxyle ou les deux, selon les conditions du procédé. La principale différence est réactivité est-ce dû à la présence de plusieurs hydroxyles dans un alcool polyhydrique et à leur influence mutuelle semblent plus forts que ceux de leurs « frères » monoatomiques. Par conséquent, dans les réactions avec les alcalis, les produits sont des sels (pour le glycol - glycolates, pour le glycérol - glycérates).

Les propriétés chimiques de l'éthylène glycol, ainsi que de la glycérine, incluent toutes les réactions des alcools monohydriques. Le glycol donne des esters complets et partiels lors de réactions avec des acides monobasiques ; les glycolates se forment respectivement avec des métaux alcalins et dans un processus chimique avec acides forts ou leurs sels libèrent de l'aldéhyde acide acétique- en raison du détachement d'un atome d'hydrogène de la molécule.

Réactions avec des métaux actifs

Interaction de l'éthylène glycol avec métaux actifs(après l'hydrogène dans la série de tension chimique) à des températures élevées donne de l'éthylène glycolate du métal correspondant, et de l'hydrogène est libéré.

C 2 H 4 (OH) 2 + X → C 2 H 4 O 2 X, où X est un métal divalent actif.

pour l'éthylène glycol

Vous pouvez distinguer un alcool polyhydrique de tout autre liquide à l'aide d'une réaction visuelle caractéristique uniquement de cette classe de composés. Pour ce faire, de l'alcool fraîchement précipité (2), qui présente une teinte bleue caractéristique, est versé dans une solution d'alcool incolore. Lorsque les composants mélangés interagissent, le précipité se dissout et la solution devient saturée. bleu- du fait de la formation de glycolate de cuivre (2).

Polymérisation

Les propriétés chimiques de l'éthylène glycol sont grande valeur pour la production de solvants. La déshydratation intermoléculaire de la substance mentionnée, c'est-à-dire l'élimination de l'eau de chacune des deux molécules de glycol et leur association ultérieure (un groupe hydroxyle est complètement éliminé et seul l'hydrogène quitte l'autre), permet d'obtenir un solvant organique unique. - le dioxane, souvent utilisé en chimie organique, malgré sa forte toxicité.

Échange d'hydroxyle contre un halogène

Lorsque l'éthylène glycol interagit avec les acides halohydriques, on observe un remplacement des groupes hydroxyle par l'halogène correspondant. Le degré de substitution dépend de la concentration molaire en halogénure d'hydrogène dans le mélange réactionnel :

HO-CH 2 -CH 2 -OH + 2HX → X-CH 2 -CH 2 -X, où X est le chlore ou le brome.

Obtention d'éthers

Dans les réactions de l'éthylène glycol avec l'acide nitrique (d'une certaine concentration) et le monobasique acides organiques(formique, acétique, propionique, oléagineux, valériane, etc.) il se produit la formation de monoesters complexes et, par conséquent, simples. À d'autres concentrations acide nitrique- les di- et trinitroesters de glycol. Utilisé comme catalyseur acide sulfurique concentration donnée.

Les dérivés les plus importants de l'éthylène glycol

Les substances précieuses qui peuvent être obtenues à partir d'alcools polyhydriques en utilisant des alcools simples (décrits ci-dessus) sont les éthers d'éthylène glycol. A savoir : monométhyle et monoéthyle dont les formules sont respectivement HO-CH 2 -CH 2 -O-CH 3 et HO-CH 2 -CH 2 -O-C 2 H 5. Leurs propriétés chimiques sont similaires à bien des égards à celles des glycols, mais, comme toute autre classe de composés, ils possèdent des caractéristiques de réaction uniques qui leur sont propres :

• Le monométhyléthylène glycol est un liquide incolore, mais avec une odeur nauséabonde caractéristique, bouillant à 124,6 degrés Celsius, hautement soluble dans l'éthanol, d'autres solvants organiques et l'eau, beaucoup plus volatil que le glycol et avec une densité inférieure à celle de l'eau (environ 0,965 g /cm3).
• Le diméthyléthylène glycol est également un liquide, mais avec une odeur moins caractéristique, une densité de 0,935 g/cm 3, un point d'ébullition de 134 degrés au-dessus de zéro et une solubilité comparable à son homologue précédent.

L'utilisation de cellosolves, comme on appelle généralement les monoesters d'éthylène glycol, est assez courante. Ils sont utilisés comme réactifs et solvants dans synthèse organique. Ils sont également utilisés pour les additifs anticorrosion et anticristallisation dans les antigels et les huiles moteur.

Domaines d'application et politique tarifaire de la gamme de produits

Le coût dans les usines et les entreprises impliquées dans la production et la vente de tels réactifs fluctue en moyenne autour de 100 roubles par kilogramme de ces réactifs. composé chimique, comme l'éthylène glycol. Le prix dépend de la pureté de la substance et du pourcentage maximum du produit cible.

L’utilisation de l’éthylène glycol n’est limitée à aucun domaine. Ainsi, il est utilisé comme matière première dans la production de solvants organiques, de résines et fibres artificielles et de liquides qui gèlent à des températures inférieures à zéro. Elle intervient dans de nombreux secteurs industriels comme l'automobile, l'aéronautique, la pharmaceutique, l'électrique, le cuir, le tabac. Son importance pour la synthèse organique est indéniablement significative.

Il est important de se rappeler que le glycol est un composé toxique qui peut causer des dommages irréparables à la santé humaine. Par conséquent, il est stocké dans des conteneurs scellés en aluminium ou en acier avec couche intérieure, protégeant le conteneur de la corrosion, uniquement dans des positions verticales et dans des pièces non équipées de systèmes de chauffage, mais bien ventilées. La durée ne dépasse pas cinq ans.

Définition et nomenclature des alcools dihydriques

Les composés organiques contenant deux groupes hydroxyle ($-OH-$) sont appelés alcools dihydriques ou diols.

La formule générale des alcools dihydriques est $CnH_(2n)(OH)_2$.

Lors de la désignation des alcools dihydriques, selon la nomenclature IUPAC, le préfixe di- est ajouté à la terminaison -ol, c'est-à-dire qu'un alcool dihydrique a la terminaison « diol ». Les chiffres indiquent à quels atomes de carbone les groupes hydroxyle sont attachés, par exemple :

Graphique 1.

1,2-propanediol trans-1,2-cyclohexanediol 1-cyclohexyl-1,4-pentadiol

DANS nomenclature systématique il existe une différenciation entre 1,2-, 1,3-, 1,4-, etc. des diols.

Si un composé contient des groupes hydroxyle sur des atomes de carbone adjacents (viciaux), alors alcools dihydriques appelés glycols.

Les noms des glycols reflètent la méthode de leur préparation par hydroxylation des alcènes, par exemple :

Graphique 2.

L'existence d'alcools dihydriques stables est possible, à commencer par l'éthane, qui correspond à un diol - éthylène glycol. Pour le propane, deux alcools sont possibles : les 1,2- et 1,3-propanediols.

Parmi les alcools correspondant au butane normal, les composés suivants peuvent exister :

• les deux groupes hydroxo sont à proximité - l'un dans le groupe $CH_3$, l'autre dans le groupe $CH_2$ ;
• les deux hydroxyles sont situés dans des groupes $CH_2$ adjacents ;
• les groupes hydroxo sont adjacents à des atomes de carbone non adjacents, dans les groupes $CH_3$ et $CH_2$ ;
• les deux hydroxyles sont situés dans les groupes $CH_3$.

Les diols suivants correspondent à l'isobutane :

• les groupes hydroxo sont situés à proximité - dans les groupes $CH_3$ et $CH$ ;
• les deux hydroxyles sont situés dans les groupes $CH_3$ :

Graphique 3.

Les alcools dihydriques peuvent être classés en fonction des groupes d'alcool inclus dans leur composition particulaire :

1. Glycols diprimaires. L'éthylène glycol contient deux groupes d'alcool primaires.
2. Glycols disecondaires. Contient deux groupes d'alcool secondaires.
3. Glycols bi-tertiaires. Contient trois groupes d'alcool secondaires.
4. Glycols mixtes : primaire - secondaire, primaire - tertiaire, secondaire - tertiaire.

Par exemple : l'isopentane correspond au glycol secondaire-tertiaire

Graphique 4.

L'hexane (tétraméthyléthane) correspond au glycol bi-tertiaire :

Graphique 5.

Si dans un alcool dihydrique, les deux hydroxyles sont situés sur des atomes de carbone adjacents, alors ce sont des $\alpha$-glycols. Les $\beta$-glycols apparaissent lorsque les groupes hydroxo sont séparés par un atome de carbone. Dans les diols de la série $\gamma$, les hydroxyles sont situés entre deux atomes de carbone. Avec une plus grande distance entre les hydroxyles, des diols des séries $\delta$- et $\varepsilon$ apparaissent.

Diols géminaux

À l'état libre, il ne peut exister que des diols provenant d'hydrocarbures résultant du remplacement de deux atomes d'hydrogène situés sur deux atomes de carbone différents par des groupes hydroxyle. Lorsque des groupes hydroxo remplacent deux atomes d'hydrogène sur le même atome de carbone, des composés instables se forment - des diols géminaux ou des gem-diols.

Les diols géminaux sont des alcools dihydriques contenant les deux groupes hydroxyle sur un atome de carbone. Ce sont des composés instables qui se décomposent facilement avec élimination de l'eau et formation d'un composé carbonylé :

Graphique 6.

L'équilibre est déplacé vers la formation de la cétone, c'est pourquoi les diols géminaux sont également appelés aldéhydes ou hydrates de cétone.

Le représentant le plus simple des diols géminaux est le méthylène glycol. Ce composé est relativement stable dans solutions aqueuses. Cependant, les tentatives pour l'isoler conduisent à l'apparition d'un produit de déshydratation - le formaldéhyde :

$HO-CH_2-OH \leftrightarrow H_2C=O + H_2O$

Par exemple: Un alcool dihydrique correspondant à l'éthane ne peut pas exister à l'état libre si les deux groupes hydroxyle sont situés au même atome de carbone. L'eau est immédiatement libérée et de l'acétaldéhyde se forme :

Graphique 7.

Deux alcools dihydriques correspondant au propane ne sont pas non plus capables d'exister indépendamment, car ils libéreront de l'eau en raison des hydroxyles situés sur un atome de carbone. Dans ce cas, il se formera du propionaldéhyde dans un cas, et de l'acétone dans l'autre :

Graphique 8.

Une petite quantité d’hème-diols peut ne pas exister à l’état dissous. Ce sont des composés qui contiennent de puissants substituants attracteurs d'électrons, tels que l'hydrate de chloral et l'hydrate d'hexaphotoracétone.

Graphique 9.

Propriétés physiques des glycols

Les glycols ont les propriétés physiques suivantes :

• les glycols inférieurs sont des liquides transparents incolores au goût sucré ;
• points d'ébullition et de fusion élevés (point d'ébullition de l'éthylène glycol 197$^\circ$С) ;
• haute densité et viscosité;
• bonne solubilité dans l'eau, l'alcool éthylique ;
• mauvaise solubilité dans les solvants non polaires (par exemple, les éthers et les hydrocarbures).

Schéma général : avec l'augmentation du poids moléculaire des alcools dihydriques, le point d'ébullition augmente. Dans le même temps, la solubilité dans l’eau diminue. Les alcools inférieurs sont mélangés à de l'eau dans n'importe quelle proportion. Les diols supérieurs ont une plus grande solubilité dans l'éther et moins de solubilité dans l'eau.

Pour de nombreuses substances, les alcools dihydriques agissent comme de bons solvants (à l'exception des hydrocarbures aromatiques et hautement saturés).

Les alcools dont les molécules contiennent deux groupes hydroxyle sont appelés dihydriques ou glycols. La formule générale des alcools dihydriques est C n H 2n (OH) 2. Forme d'alcools dihydriques série homologue, qui peut être facilement écrit en utilisant la série homologue d'hydrocarbures saturés, en remplaçant deux atomes d'hydrogène dans leur molécule par des groupes hydroxyle.

Le premier et le plus important représentant des alcools dihydriques est l'éthylène glycol HOCH 2 -CH 2 OH (pb = 197 o C). De l'antigel en est fabriqué.

Les glycols sont stables dans les molécules desquelles les groupes hydroxyle sont situés à proximité de différents atomes de carbone. Si deux groupes hydroxyle sont situés à proximité d'un atome de carbone, alors ces alcools dihydriques sont instables, se décomposent facilement, éliminant l'eau due aux groupes hydroxyle et se transformant en aldéhydes ou cétones :

NOMENCLATURE

Selon position mutuelle on distingue les groupes hydroxyles, les α-glycols (leurs groupes hydroxyles sont situés à proximité des atomes de carbone voisins, situés à proximité, en position 1,2), les β-glycols (leurs groupes OH sont situés en position 1,3), les γ-glycols (Groupes OH – en position 1,4), δ-glycols (groupes OH – en position 1,5), etc.

Par exemple : α-glycol - CH 2 OH-CHOH-CH 2 -CH 3

β-glycol - CH 2 OH-CH 2 -CHOH-CH 3

γ-glycol - CH 2 OH-CH 2 -CH 2 -CH 2 OH

Selon la nomenclature rationnelle, le nom α-glycols est formé du nom de l'hydrocarbure éthylène correspondant, auquel est ajouté le mot glycol. Par exemple, l'éthylène glycol, le propylène glycol, etc.

Selon la nomenclature systématique, le nom des glycols est formé du nom d'un hydrocarbure saturé, auquel est ajouté le suffixe -diol, indiquant le nombre d'atomes de carbone. Près duquel se trouvent des groupes hydroxyles. Par exemple, l'éthylène glycol CH 2 -OH-CH 2 OH selon la nomenclature IUPAC est l'éthanediol-1,2, et le propylène glycol CH 3 -CHOH-CH 2 OH est le propanediol-1,2.

ISOMÉRIE

L'isomérie des alcools dihydriques dépend de la structure de la chaîne carbonée :

les positions des groupes hydroxyle dans la molécule d'alcool, par exemple propanediol-1,2 et propanediol-1,3.

METHODES D'OBTENTION

Les glycols peuvent être obtenus en utilisant les méthodes suivantes:

1. Hydrolyse des dérivés dihalogènes d'hydrocarbures saturés :

2.Hydrolyse des alcools halogènes :

3. Oxydation des hydrocarbures éthyléniques avec du permanganate de potassium ou de l'acide performique :

4.Hydratation des oxydes α :

5.Réduction bimoléculaire des composés carbonylés :

PROPRIÉTÉS CHIMIQUES

Les propriétés chimiques des glycols sont similaires aux propriétés des alcools monohydriques et sont déterminées par la présence de deux groupes hydroxyle dans leurs molécules. De plus, un ou les deux groupes hydroxyle peuvent participer aux réactions. Cependant, en raison de l'influence mutuelle d'un groupe hydroxyle sur un autre (en particulier dans les α-glycols), les propriétés acido-basiques des glycols sont quelque peu différentes des propriétés similaires des alcools monohydriques. En raison du fait que l'hydroxyle présente un effet inductif négatif, un groupe hydroxyle retire la densité électronique d'un autre de la même manière que le fait l'atome d'halogène dans les molécules d'alcools monohydriques substitués. En raison de cette influence propriétés acides les alcools dihydriques augmentent par rapport aux alcools monohydriques :

H-O CH 2 CH 2 O N

Par conséquent, les glycols, contrairement aux alcools monohydriques, réagissent facilement non seulement avec les métaux alcalins, mais également avec les alcalis et même les hydroxydes. métaux lourds. Avec les métaux alcalins et les alcalis, les glycols forment des alcoolates complets et incomplets (glycolates) :

Avec les hydroxydes de certains métaux lourds, par exemple l'hydroxyde de cuivre, les glycols forment des glycolates complexes. Dans ce cas, le Cu(OH) 2, insoluble dans l'eau, se dissout facilement dans le glycol :

Le cuivre dans ce complexe forme deux liaisons covalentes et deux sont des projets de coordination. La réaction est qualitative pour les alcools dihydriques.

Les glycols peuvent former des éthers et des esters complets et partiels. Ainsi, lors de l'interaction du glycolate incomplet métal alcalin des éthers partiels sont obtenus avec des halogénures d'alkyle, et un éther complet est obtenu à partir d'un glycolate complet :

Les cellosolves de méthyle et d'éthyle sont utilisés comme solvant dans la production de vernis, poudre sans fumée(pyroxyline), soie acétate, etc.

Avec du bio et acides minéraux les alcools dihydriques forment deux rangées esters:

Mononitrate d'éthylène glycol Dinitrate d'éthylène glycol

Dinitrate d'éthylène glycol – fort explosif, qui est utilisé à la place de la nitroglycérine.

L'oxydation des glycols s'effectue par étapes, avec la participation d'un ou des deux groupes hydroxyles simultanément avec la formation des produits suivants :

Les alcools dihydriques subissent une réaction de déshydratation. De plus, les α-, β- et γ-glycols, selon les conditions de réaction, éliminent l'eau de différentes manières. L'élimination de l'eau des glycols peut être réalisée de manière intra- et intermoléculaire. Par exemple:

Élimination intramoléculaire de l'eau :

Élimination intermoléculaire de l'eau.

En 1906, A.E. Favorsky, distillant de l'éthylène glycol avec de l'acide sulfurique, obtint un éther-dioxane cyclique :

Le dioxane est un liquide qui bout à 101 o C, se mélange à l'eau dans n'importe quel rapport, est utilisé comme solvant et comme intermédiaire dans certaines synthèses.

Lors de l'élimination intermoléculaire de l'eau des glycols, des hydroxyesters (esters d'alcool) peuvent se former, comme le diéthylèneglycol :

Diéthylèneglycol

Le diéthylèneglycol est également obtenu en faisant réagir de l'éthylèneglycol avec de l'oxyde d'éthylène :

Le diéthylèneglycol est un liquide dont le point d'ébullition est de 245,5 °C ; utilisé comme solvant, pour le remplissage d'appareils hydrauliques, ainsi que dans l'industrie textile.

L'éther diméthylique du diéthylèneglycol (diglyme) H 3 C-O-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -O-CH 3 a trouvé une large application en tant que bon solvant.

Polyéthylèneglycol

Les polyglycols sont utilisés comme composants de divers détergents synthétiques.

Les polyesters d'éthylène glycol avec des acides dibasiques sont largement utilisés, qui sont utilisés dans la production de fibres synthétiques, par exemple le lavsan (le nom « lavsan » est dérivé de lettres initiales les mots suivants – laboratoire composés de haut poids moléculaire Académie des Sciences) :

Avec le méthanol, l'acide téréphtalique forme de l'éther diméthylique (téréphtalate de diméthyle, point d'ébullition = 140 o C), qui est ensuite transformé en téréphtalate d'éthylène glycol par transestérification. La polycondensation du téréphtalate d'éthylène glycol produit du polyéthylène téréphtalate avec poids moléculaire 15 000-20 000. La fibre Dacron ne se froisse pas et résiste aux différentes conditions météorologiques.