Dihidrični maščobni alkohol splošne formule. Alkoholi

Derivati ​​ogljikovodikov, katerih molekule vsebujejo eno ali več hidroksilne skupine OH.

Vsi alkoholi so razdeljeni na enoatomsko in poliatomski

Monohidrični alkoholi

Monohidrični alkoholi- alkoholi, ki imajo enega hidroksilno skupino.
Obstajajo primarni, sekundarni in terciarni alkoholi:

U primarni alkoholi hidroksilna skupina se nahaja pri prvem ogljikovem atomu, sekundarni ogljikov atom je pri drugem itd.

Lastnosti alkoholov, ki so izomerne, so si v marsičem podobne, vendar se v nekaterih reakcijah obnašajo drugače.

Primerjava relativne molekulske mase alkoholov (Mr) z relativ atomske mase ogljikovodikov, lahko opazimo, da imajo alkoholi več visoka temperatura vrenje. To je razloženo s prisotnostjo vodikove vezi med atomom H v skupini OH ene molekule in atomom O v skupini -OH druge molekule.

Ko se alkohol raztopi v vodi, se med molekulami alkohola in vode tvorijo vodikove vezi. To pojasnjuje zmanjšanje prostornine raztopine (vedno bo manjša od vsote prostornine vode in alkohola ločeno).

Najvidnejši predstavnik kemičnih spojin tega razreda je etanol. Njegovo kemijska formula C2H5-OH. Koncentrirano etanol(aka - vinsko žganje oz etanol) se pridobiva iz razredčenih raztopin z destilacijo; Deluje opojno, v velikih odmerkih pa je močan strup, ki uničuje živo jetrno tkivo in možganske celice.

Opozoriti je treba, da etanol uporaben kot topilo, konzervans in sredstvo za znižanje zmrziščne točke katerega koli zdravila. Eno več nič manj slavni predstavnik ta razred - metilni alkohol (imenuje se tudi - oz oleseneli metanol ). Za razliko od oleseneli etanol

smrtonosno že v najmanjših odmerkih! Najprej povzroči slepoto, potem pa enostavno “ubije”!

Polihidrični alkoholi Polihidrični alkoholi
- alkoholi z več hidroksilnimi skupinami OH. Dihidrični alkoholi se imenujejo alkoholi ki vsebuje dve hidroksilni skupini (OH skupina); alkoholi, ki vsebujejo tri hidroksilne skupine - trihidrični alkoholi

Polihidrični alkohol - glicerin Dihidrični alkoholi imenovan tudi, saj imajo sladek okus - to je značilno za vse polihidrični alkoholi

Polihidrični alkoholi z majhnim številom ogljikovih atomov - to so viskozne tekočine, višji alkoholi - trdne snovi. Polihidrični alkoholi je mogoče pridobiti z enakimi sintetičnimi metodami kot nasičenih polihidričnih alkoholov.

Priprava alkoholov

1. potrdilo o prejemu etilni alkohol (ali vinski alkohol) s fermentacijo ogljikovih hidratov:

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

Bistvo fermentacije je v tem, da eden najpreprostejših sladkorjev - glukoza, proizvedena tehnično iz škroba, pod vplivom gliv kvasovk razpade na etilni alkohol in ogljikov dioksid. Ugotovljeno je bilo, da proces fermentacije ne povzročajo sami mikroorganizmi, temveč snovi, ki jih izločajo - zime. Za pridobivanje etilnega alkohola se običajno uporabljajo rastlinske surovine, bogate s škrobom: gomolji krompirja, krušna zrna, riževa zrna itd.

2. Hidracija etilena v prisotnosti žveplove ali fosforne kisline

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

3. Ko haloalkani reagirajo z alkalijami:

4. Pri oksidaciji alkenov

5. Hidroliza maščob: pri tej reakciji dobimo dobro znani alkohol - glicerol

Mimogrede, glicerol Vključen je v številne kozmetične izdelke kot konzervans in kot sredstvo za preprečevanje zmrzovanja in izsuševanja!

Lastnosti alkoholov

1) zgorevanje: Kot večina organske snovi alkoholi gorijo, da nastanejo ogljikov dioksid in voda:

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

Pri njihovem gorenju se sprošča veliko toplote, ki se pogosto uporablja v laboratorijih (laboratorijski gorilniki). Nižji alkoholi gorijo s skoraj brezbarvnim plamenom, višji pa imajo rumenkast plamen zaradi nepopolnega zgorevanja ogljika.

2) Reakcija z alkalijskimi kovinami

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

Pri tej reakciji se sprosti vodik in nastane alkoholizirati natrij Alkoholati zelo podobno soli šibka kislina, in se zlahka hidrolizirajo. Alkoholati so izjemno nestabilni in ob stiku z vodo razpadejo na alkohol in alkalije. Iz tega sledi, da enohidrični alkoholi ne reagirajo z alkalijami!

3) Reakcija z vodikovim halogenidom
C 2 H 5 -OH + HBr --> CH 3 -CH 2 -Br + H 2 O
Pri tej reakciji nastane haloalkan (bromoetan in voda). To kemijsko reakcijo alkoholov ne povzroča samo vodikov atom v hidroksilni skupini, temveč celotna hidroksilna skupina! Toda ta reakcija je reverzibilna: da se pojavi, morate uporabiti sredstvo za odstranjevanje vode, kot je žveplova kislina.

4) Intramolekularna dehidracija (v prisotnosti katalizatorja H 2 SO 4)

Pri tej reakciji pod delovanjem koncentrirane žveplove kisline pride do segrevanja. Med reakcijo se tvori nenasičen ogljikovodik in vodo.
Abstrakcija vodikovega atoma iz alkohola se lahko zgodi v njegovi lastni molekuli (to pomeni, da pride do prerazporeditve atomov v molekuli). Ta reakcija je reakcija intermolekularne dehidracije. Na primer takole:

Med reakcijo nastaneta eter in voda.

Če ga dodamo alkoholu karboksilna kislina, na primer ocetne kisline, potem bo prišlo do tvorbe etra. Toda estri so manj stabilni kot etri. Če je reakcija tvorbe etra skoraj ireverzibilna, potem je tvorba estra reverzibilen proces. Estri zlahka hidrolizirajo in razpadejo na alkohol in karboksilno kislino.

6) Oksidacija alkoholov.

Alkoholi se ne oksidirajo z atmosferskim kisikom pri običajnih temperaturah, pri segrevanju v prisotnosti katalizatorjev pa pride do oksidacije. Primer je bakrov oksid (CuO), kalijev permanganat (KMnO 4), mešanica kroma. Delovanje oksidantov povzroči različne izdelke in je odvisen od strukture prvotnega alkohola. Tako se primarni alkoholi pretvorijo v aldehide (reakcija A), sekundarni alkoholi se pretvorijo v ketone (reakcija B), terciarni alkoholi pa so odporni na oksidante.

Glede polihidrični alkoholi so sladkastega okusa, nekateri pa so strupeni. Lastnosti polihidričnih alkoholov podobno kot monohidrični alkoholi, medtem ko je razlika v tem, da reakcija ne poteka ena za drugo do hidroksilne skupine, ampak več hkrati.
Ena glavnih razlik je polihidrični alkoholi zlahka reagira z bakrovim hidroksidom. Tako nastane prozorna raztopina svetle modro-vijolične barve. Prav ta reakcija lahko zazna prisotnost polihidričnega alkohola v kateri koli raztopini.

Medsebojno delovanje z dušikovo kislino:

Z vidika praktična uporaba Najbolj zanimiva je reakcija z dušikovo kislino. Nastajajoče nitroglicerin in dinitroetilen glikol uporabljajo kot eksploziv in trinitroglicerin- tudi v medicini, kot vazodilatator.

Etilen glikol

Etilen glikol- tipični predstavnik polihidrični alkoholi. Njegova kemijska formula je CH 2 OH - CH 2 OH. - dihidrični alkohol. To je sladka tekočina, ki se lahko popolnoma raztopi v vodi v vseh razmerjih. Kemične reakcije lahko vključujejo eno hidroksilno skupino (-OH) ali dve hkrati.

Etilen glikol- njegove raztopine se pogosto uporabljajo kot sredstvo proti zaledenitvi ( antifriz). Raztopina etilenglikola zamrzne pri temperaturi -34 0 C, ki lahko v hladni sezoni nadomesti vodo, na primer za hlajenje avtomobilov.

Z vsemi ugodnostmi etilen glikol Upoštevati je treba, da je to zelo močan strup!

Vsi smo videli glicerol. V lekarnah se prodaja v temnih vialah in je viskozna brezbarvna tekočina sladkastega okusa. - To trihidrični alkohol

. Je zelo topen v vodi in vre pri temperaturi 220 0 C. Kemijske lastnosti glicerol so v marsičem podobne lastnostim monohidrični alkoholi

, vendar lahko glicerol reagira s kovinskimi hidroksidi (na primer bakrov hidroksid Cu(OH) 2), kar povzroči nastanek kovinskih gliceratov - kemičnih spojin, podobnih soli. Za glicerin je značilna reakcija z bakrovim hidroksidom. Kemična reakcija povzroči svetlo modro raztopino

bakrov glicerat

Emulgatorji Emulgatorji višji alkoholi- To , estri in drugi kompleksni kemikalije

, ki v mešanici z drugimi snovmi, kot so maščobe, tvorijo stabilne emulzije. Mimogrede, vsa kozmetika je tudi emulzija! Kot emulgatorji se pogosto uporabljajo snovi, ki so umetni voski (pentol, sorbitan oleat), pa tudi trietanolamin in lecitin.

Topila Topila - To so snovi, ki se uporabljajo predvsem za pripravo lakov za lase in nohte. Predstavljeni so v majhnem obsegu, saj je večina teh snovi zelo vnetljivih in škodljivih za človeško telo. Najpogostejši predstavnik topila je aceton

, kot tudi amil acetat, butil acetat, izobutilat. Obstajajo tudi snovi, imenovane razredčila.

. Uporabljajo se predvsem skupaj s topili za pripravo različnih lakov. Najbolj znani in uporabljani v življenju in industriji snovi, ki spadata v kategorijo polihidričnih alkoholov, sta etilenglikol in glicerin. Njihovo raziskovanje in uporaba se je začela že pred nekaj stoletji, vendar so njihove lastnosti v veliki meri neponovljive in edinstvene, zaradi česar so nepogrešljivi še danes. Polihidrični alkoholi se uporabljajo v številnih kemijske sinteze

, panoge in področja človeške dejavnosti.

Leta 1859 je Charles Wurtz z dvostopenjskim postopkom reakcije dibromoetana s srebrovim acetatom in naknadno obdelavo etilen glikol diacetata, pridobljenega v prvi reakciji s kalijevim hidroksidom, prvič sintetiziral etilen glikol. Nekaj ​​​​časa kasneje je bila razvita metoda neposredne hidrolize dibromoetana, v industrijskem obsegu pa so v začetku dvajsetega stoletja v ZDA pridobili dihidrični alkohol 1,2-dioksietan, znan tudi kot monoetilen glikol ali preprosto glikol. s hidrolizo etilen klorohidrina.

Danes se tako v industriji kot v laboratoriju uporablja vrsta drugih metod, novih, bolj ekonomičnih s surovinskega in energetskega vidika ter okolju prijaznih, saj je uporaba reagentov, ki vsebujejo ali sproščajo klor, toksine, rakotvorne snovi in druge nevarne snovi okolju in človeških snovi, se z razvojem »zelene« kemije zmanjšuje.

Glicerin je leta 1779 odkril farmacevt Karl Wilhelm Scheele, sestavo spojine pa je leta 1836 proučeval Théophile Jules Pelouz. Dve desetletji pozneje so strukturo molekule tega trihidričnega alkohola ugotovili in utemeljili v delih Pierre Eugene Marcel Verthelot in Charles Wurtz. Končno, nadaljnjih dvajset let kasneje, je Charles Friedel izvedel popolno sintezo glicerola. Trenutno industrija uporablja dve metodi za njegovo proizvodnjo: preko alil klorida iz propilena in tudi preko akroleina. Kemične lastnosti etilenglikola, tako kot glicerina, se pogosto uporabljajo v različna področja kemična proizvodnja.

Struktura in struktura povezave

Molekula temelji na nenasičenem ogljikovodikovem ogrodju etilena, sestavljenem iz dveh ogljikovih atomov, v katerih je dvojna vez pretrgana. Na izpraznjena valenčna mesta na ogljikovih atomih smo dodali dve hidroksilni skupini. Formula etilena je C 2 H 4, po prekinitvi vezne vezi in dodajanju hidroksilnih skupin (skozi več stopenj) izgleda kot C 2 H 4 (OH) 2. To je etilen glikol.

Molekula etilena ima linearna struktura, medtem ko ima dihidrični alkohol nekaj trans konfiguracije pri postavitvi hidroksilnih skupin glede na ogljikovo ogrodje in med seboj (ta izraz v celoti velja za položaj relativne večkratne vezi). Takšna dislokacija ustreza najbolj oddaljeni lokaciji vodikov od funkcionalnih skupin, nižji energiji in s tem največji stabilnosti sistema. Preprosto povedano, ena OH skupina "gleda" navzgor, druga pa navzdol. Hkrati so spojine z dvema hidroksiloma nestabilne: z enim ogljikovim atomom, ko nastanejo v reakcijski mešanici, takoj dehidrirajo in se spremenijo v aldehide.

Razvrstitev

Kemijske lastnosti etilenglikola določa njegov izvor iz skupine polihidričnih alkoholov, in sicer podskupine diolov, to je spojin z dvema hidroksilnima fragmentoma na sosednjih ogljikovih atomih. Snov, ki vsebuje tudi več substituentov OH, je glicerol. Ima tri alkoholne funkcionalne skupine in je najpogostejši predstavnik svojega podrazreda.

Veliko spojin tega razreda se pridobiva in uporablja tudi v kemični proizvodnji za različne sinteze in druge namene, vendar ima uporaba etilenglikola resnejši obseg in je vključena v skoraj vse industrije. To vprašanje bo podrobneje obravnavano v nadaljevanju.

Fizične lastnosti

Uporaba etilenglikola je razložena s prisotnostjo številnih lastnosti, ki so lastne polihidričnim alkoholom. to značilne lastnosti, značilno samo za tega razreda organske spojine.

Najpomembnejša lastnost je neomejena zmožnost mešanja s H 2 O. Voda + etilenglikol daje raztopino z edinstveno lastnostjo: njena zmrziščna točka je, odvisno od koncentracije diola, 70 stopinj nižja kot pri čistem destilat. Pomembno je omeniti, da je ta odvisnost nelinearna in ko je dosežena določena kvantitativna vsebnost glikola, povratni učinek- Zmrzišče se zvišuje, ko se povečuje odstotek topljenca. Ta lastnost je našla uporabo pri proizvodnji različnih antifrizov, tekočin proti zmrzovanju, ki kristalizirajo pri izjemno nizkih toplotnih značilnostih okolja.

Razen v vodi proces raztapljanja poteka dobro v alkoholu in acetonu, ni pa ga opaziti v parafinih, benzenih, etrih in ogljikovem tetrakloridu. Za razliko od svojega alifatskega prednika – takega plinasta snov Tako kot etilen je tudi etilen glikol sirupu podobna prozorna tekočina z rahlim rumenim odtenkom, sladkastega okusa, neznačilnega vonja, praktično nehlapna. Zamrzovanje stoodstotnega etilenglikola se pojavi pri - 12,6 stopinjah Celzija, vrelišče pa pri +197,8. IN normalne razmere gostota je 1,11 g/cm 3 .

Načini prejema

Etilenglikol je mogoče pridobiti na več načinov, nekateri od njih imajo danes le zgodovinski ali preparativni pomen, druge pa ljudje aktivno uporabljajo v industrijskem obsegu in širše. Sledi v kronološki vrstni red, poglejmo najpomembnejše.

Prva metoda za proizvodnjo etilenglikola iz dibromoetana je bila že opisana zgoraj. formula etilena, dvojna vez ki je prekinjen, proste valence pa zasedejo halogeni, glavna izhodna snov v tej reakciji poleg ogljika in vodika vsebuje dva atoma broma. Tvorba vmesne spojine na prvi stopnji procesa je možna prav zaradi njihove eliminacije, to je zamenjave z acetatnimi skupinami, ki se ob nadaljnji hidrolizi pretvorijo v alkoholne skupine.

V teku nadaljnji razvoj V znanosti je postalo mogoče pridobiti etilen glikol z neposredno hidrolizo katerih koli etanov, substituiranih z dvema halogenoma pri sosednjih ogljikovih atomih, z uporabo vodnih raztopin kovinskih karbonatov iz alkalna skupina ali (manj okolju prijazen reagent) H 2 O in svinčev dioksid. Reakcija je precej »delovno intenzivna« in poteka le pri znatno povišanih temperaturah in tlaku, vendar to Nemcev ni ustavilo, da med svetovnima vojnama to metodo ne bi uporabili za industrijsko proizvodnjo etilen glikola.

Vaša vloga pri oblikovanju organska kemija Pomembna je bila tudi metoda pridobivanja etilen glikola iz etilen klorohidrina s hidrolizo z ogljikovimi solmi alkalnih kovin. Ko se je reakcijska temperatura povečala na 170 stopinj, je izkoristek ciljnega produkta dosegel 90%. Toda obstajala je pomembna pomanjkljivost - glikol je bilo treba nekako ekstrahirati iz raztopine soli, kar je neposredno vključevalo številne težave. Znanstveniki so to težavo rešili tako, da so razvili isto metodo začetni material, vendar je postopek razdeljen na dve stopnji.

Hidroliza etilen glikol acetatov, prej zadnja stopnja Wurtzove metode, je postala na ločen način, ko jim je uspelo pridobiti začetni reagent z oksidacijo etilena v ocetni kislini s kisikom, torej brez uporabe dragih in okolju povsem neškodljivih halogenskih spojin.

Znanih je tudi veliko metod za pridobivanje etilen glikola z oksidacijo etilena s hidroperoksidi, peroksidi, organskimi perkislinami v prisotnosti katalizatorjev (osmijeve spojine) itd. Obstajajo tudi elektrokemijske in radiacijsko-kemijske metode.

Značilnosti splošnih kemijskih lastnosti

Kemijske lastnosti etilenglikola določajo njegove funkcionalne skupine. Reakcije lahko vključujejo en hidroksilni substituent ali oba, odvisno od pogojev postopka. Glavna razlika je reaktivnost je, da je zaradi prisotnosti več hidroksilov v polihidričnem alkoholu in njihovih medsebojni vpliv zdijo močnejši od tistih svojih enoatomskih »bratov«. Zato so pri reakcijah z alkalijami produkti soli (za glikol - glikolate, za glicerol - glicerate).

Kemijske lastnosti etilenglikola, pa tudi glicerina, vključujejo vse reakcije monohidričnih alkoholov. Glikol daje popolne in delne estre v reakcijah z monobazičnimi kislinami; glikolati nastajajo z alkalijskimi kovinami in v kemičnem procesu z močne kisline ali njihove soli sproščajo aldehid ocetna kislina- zaradi odcepitve vodikovega atoma od molekule.

Reakcije z aktivnimi kovinami

Interakcija etilenglikola z aktivne kovine(ki stoji za vodikom v nizu kemijske napetosti) pri povišanih temperaturah daje etilen glikolat ustrezne kovine, poleg tega se sprosti vodik.

C 2 H 4 (OH) 2 + X → C 2 H 4 O 2 X, kjer je X aktivna dvovalentna kovina.

za etilen glikol

Polihidrični alkohol lahko ločite od katere koli druge tekočine z uporabo vizualne reakcije, ki je značilna le za ta razred spojin. Da bi to naredili, sveže oborjen alkohol (2), ki ima značilen modri odtenek, vlijemo v brezbarvno raztopino alkohola. Ko mešane komponente medsebojno delujejo, se oborina raztopi in raztopina postane nasičena modra- kot posledica tvorbe bakrovega glikolata (2).

Polimerizacija

Kemične lastnosti etilenglikola so velika vrednost za proizvodnjo topil. Intermolekularna dehidracija omenjene snovi, to je eliminacija vode iz vsake od obeh molekul glikola in njuno kasnejše povezovanje (ena hidroksilna skupina je popolnoma eliminirana, drugo zapusti le vodik), pa omogoča pridobitev edinstvenega organskega topila. - dioksan, ki se kljub visoki toksičnosti pogosto uporablja v organski kemiji.

Izmenjava hidroksila za halogen

Pri interakciji etilen glikola s halogenovodikovimi kislinami opazimo zamenjavo hidroksilnih skupin z ustreznim halogenom. Stopnja substitucije je odvisna od molske koncentracije vodikovega halida v reakcijski mešanici:

HO-CH 2 -CH 2 -OH + 2HX → X-CH 2 -CH 2 -X, kjer je X klor ali brom.

Pridobivanje etrov

Pri reakcijah etilenglikola z dušikovo kislino (določene koncentracije) in monobazičnim organske kisline(mravljinčna, ocetna, propionska, oljna, baldrijana itd.) pride do tvorbe kompleksnih in s tem preprostih monoestrov. V drugih koncentracijah dušikova kislina- di- in trinitroestri glikola. Uporablja se kot katalizator žveplova kislina dano koncentracijo.

Najpomembnejši derivati ​​etilenglikola

Dragocene snovi, ki jih lahko dobimo iz polihidričnih alkoholov z uporabo enostavnih (opisanih zgoraj), so etilen glikol etri. In sicer: monometil in monoetil, katerih formuli sta HO-CH 2 -CH 2 -O-CH 3 oziroma HO-CH 2 -CH 2 -O-C 2 H 5. Njihove kemijske lastnosti so v mnogih pogledih podobne glikolom, vendar imajo, tako kot vsak drug razred spojin, edinstvene reakcijske lastnosti, ki so edinstvene zanje:

• Monometiletilen glikol je brezbarvna tekočina, vendar z značilnim odvratnim vonjem, vre pri 124,6 stopinjah Celzija, dobro topen v etanolu, drugih organskih topilih in vodi, veliko bolj hlapljiv kot glikol, in ima manjšo gostoto kot voda (približno 0,965 g). /cm 3).
• Dimetiletilenglikol je prav tako tekočina, vendar z manj značilnim vonjem, gostoto 0,935 g/cm 3, vreliščem 134 stopinj nad ničlo in topnostjo, primerljivo s prejšnjim homologom.

Uporaba celosolvov, kot na splošno imenujemo monoestre etilen glikola, je precej pogosta. Uporabljajo se kot reagenti in topila v organska sinteza. Uporabljajo se tudi za antikorozijske in antikristalizacijske dodatke v antifrizu in motornih oljih.

Področja uporabe in cenovna politika palete izdelkov

Stroški v tovarnah in podjetjih, ki se ukvarjajo s proizvodnjo in prodajo takšnih reagentov, se v povprečju gibljejo okoli 100 rubljev na kilogram takih kemična spojina, kot je etilen glikol. Cena je odvisna od čistosti snovi in ​​največjega odstotka ciljnega izdelka.

Uporaba etilenglikola ni omejena na eno področje. Tako se uporablja kot surovina pri proizvodnji organskih topil, umetnih smol in vlaken ter tekočin, ki zmrznejo pri temperaturah pod ničlo. Vključen je v številne industrijske sektorje, kot so avtomobilski, letalski, farmacevtski, električni, usnjarski, tobačni. Njegov pomen za organsko sintezo je nedvomno pomemben.

Pomembno je vedeti, da je glikol strupena spojina, ki lahko povzroči nepopravljivo škodo zdravju ljudi. Zato se hrani v zaprtih posodah iz aluminija ali jekla z obveznim notranja plast, zaščito posode pred korozijo, samo v navpičnih legah in prostorih, ki niso opremljeni z ogrevalnimi sistemi, vendar z dobrim prezračevanjem. Mandat ni daljši od petih let.

Opredelitev in nomenklatura dihidričnih alkoholov

Organske spojine, ki vsebujejo dve hidroksilni skupini ($-OH-$), imenujemo dihidrični alkoholi ali dioli.

Splošna formula dihidričnih alkoholov je $CnH_(2n)(OH)_2$.

Pri označevanju dihidričnih alkoholov se po nomenklaturi IUPAC končnici -ol doda predpona di-, kar pomeni, da ima dihidrični alkohol končnico "diol". Številke označujejo, na katere atome ogljika so vezane hidroksilne skupine, na primer:

Slika 1.

1,2-propandiol trans-1,2-cikloheksandiol 1-cikloheksil-1,4-pentadiol

IN sistematična nomenklatura obstaja razlika med 1,2-, 1,3-, 1,4- itd. dioli.

Če spojina vsebuje hidroksilne skupine na sosednjih (vikalnih) ogljikovih atomih, potem dihidrični alkoholi imenovani glikoli.

Imena glikolov odražajo način njihove priprave s hidroksilacijo alkenov, na primer:

Slika 2.

Možen je obstoj stabilnih dihidričnih alkoholov, začenši z etanom, ki ustreza enemu diolu - etilen glikolu. Za propan sta možna dva alkohola: 1,2- in 1,3-propandioli.

Od alkoholov, ki ustrezajo običajnemu butanu, lahko obstajajo naslednje spojine:

• obe hidrokso skupini sta v bližini - ena v skupini $CH_3$, druga v skupini $CH_2$;
• oba hidroksila se nahajata v sosednjih skupinah $CH_2$;
• hidrokso skupine so sosednje nesosednjim atomom ogljika v skupinah $CH_3$ in $CH_2$;
• oba hidroksila se nahajata v skupinah $CH_3$.

Naslednji dioli ustrezajo izobutanu:

• hidrokso skupine se nahajajo v bližini - v skupinah $CH_3$ in $CH$;
• oba hidroksila se nahajata v skupinah $CH_3$:

Slika 3.

Dihidrične alkohole je mogoče razvrstiti glede na to, katere alkoholne skupine so vključene v njihovo sestavo delcev:

1. Diprimarni glikoli. Etilenglikol vsebuje dve primarni alkoholni skupini.
2. Disekundarni glikoli. Vsebuje dve sekundarni alkoholni skupini.
3. Dvoterciarni glikoli. Vsebuje tri sekundarne alkoholne skupine.
4. Mešani glikoli: primarni - sekundarni, primarni - terciarni, sekundarni - terciarni.

Na primer: izopentan ustreza sekundarno-terciarnemu glikolu

Slika 4.

Heksan (tetrametiletan) ustreza dvoterciarnemu glikolu:

Slika 5.

Če se v dihidričnem alkoholu oba hidroksila nahajata na sosednjih ogljikovih atomih, potem sta to $\alpha$-glikola. $\beta$-glikoli se pojavijo, ko so hidrokso skupine ločene z enim ogljikovim atomom. V $\gamma$-seriji diolov se hidroksili nahajajo čez dva ogljikova atoma. Z večjo razdaljo med hidroksili se pojavijo dioli $\delta$- in $\varepsilon$-serije.

Geminalni dioli

V prostem stanju lahko obstajajo le dioli, ki izvirajo iz ogljikovodikov kot posledica zamenjave dveh atomov vodika, ki se nahajata pri dveh različnih atomih ogljika, s hidroksilnimi skupinami. Ko hidrokso skupine zamenjajo dva atoma vodika pri istem atomu ogljika, nastanejo nestabilne spojine – geminalni dioli ali gem-dioli.

Geminalni dioli so dihidrični alkoholi, ki vsebujejo obe hidroksilni skupini na enem ogljikovem atomu. To so nestabilne spojine, ki zlahka razpadejo z izločanjem vode in tvorbo karbonilne spojine:

Slika 6.

Ravnotežje se premakne v smeri nastanka ketona, zato geminalne diole imenujemo tudi aldehidni ali ketonski hidrati.

Najenostavnejši predstavnik geminalnih diolov je metilen glikol. Ta spojina je relativno stabilna v vodne raztopine. Vendar poskusi, da bi ga izolirali, vodijo do pojava produkta dehidracije - formaldehida:

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

Na primer: Dihidrični alkohol, ki ustreza etanu, ne more obstajati v prostem stanju, če se obe hidroksilni skupini nahajata na istem ogljikovem atomu. Takoj se sprosti voda in nastane acetaldehid:

Slika 7.

Dva dihidrična alkohola, ki ustrezata propanu, prav tako nista sposobna neodvisnega obstoja, saj bosta zaradi hidroksilov, ki se nahajajo na enem ogljikovem atomu, sprostila vodo. V tem primeru bo v enem primeru nastal propionaldehid, v drugem pa aceton:

Slika 8.

Majhna količina hemediolov morda ne obstaja v raztopljenem stanju. To so spojine, ki vsebujejo močne substituente, ki odvzemajo elektrone, kot sta kloral hidrat in heksafotoraceton hidrat.

Slika 9.

Fizikalne lastnosti glikolov

Glikoli imajo naslednje fizikalne lastnosti:

• nižji glikoli so brezbarvne prozorne tekočine sladkastega okusa;
• visoka vrelišča in tališča (vrelišče etilenglikola 197$^\circ$С);
• visoka gostota in viskoznost;
• dobra topnost v vodi, etilnem alkoholu;
• slaba topnost v nepolarnih topilih (na primer etri in ogljikovodiki).

Splošni vzorec: z naraščajočo molekulsko maso dihidričnih alkoholov se vrelišče zvišuje. Hkrati se zmanjša topnost v vodi. Nižje alkohole mešamo z vodo v poljubnem razmerju. Višji dioli imajo večjo topnost v etru in manjšo topnost v vodi.

Dihidrični alkoholi za mnoge snovi delujejo kot dobra topila (izjema so aromatski in višji nasičeni ogljikovodiki).

Alkohole, katerih molekule vsebujejo dve hidroksilni skupini, imenujemo dihidrični ali glikoli. Splošna formula dihidričnih alkoholov je C n H 2n (OH) 2. Nastanejo dihidrični alkoholi homologne serije, ki ga je mogoče enostavno zapisati z uporabo homologne serije nasičenih ogljikovodikov, pri čemer dva vodikova atoma v njuni molekuli nadomestimo s hidroksilnimi skupinami.

Prvi in ​​najpomembnejši predstavnik dihidričnih alkoholov je etilen glikol HOCH 2 -CH 2 OH (vr. = 197 o C). Iz njega je narejen antifriz.

Stabilni so glikoli, v katerih molekulah se hidroksilne skupine nahajajo v bližini različnih ogljikovih atomov. Če se dve hidroksilni skupini nahajata blizu enega atoma ogljika, potem so takšni dihidrični alkoholi nestabilni, zlahka razpadejo, odstranijo vodo zaradi hidroksilnih skupin in se spremenijo v aldehide ali ketone:

NOMENKLATURA

Odvisno od medsebojni položaj hidroksilne skupine, ločimo α-glikole (njihove hidroksilne skupine se nahajajo v bližini sosednjih atomov ogljika, ki se nahajajo v bližini, na položaju 1,2), β-glikole (njihove OH skupine se nahajajo na položaju 1,3), γ-glikole. (OH -skupine – na položaju 1,4), δ-glikoli (OH-skupine – na položaju 1,5) itd.

Na primer: α-glikol - CH 2 OH-CHOH-CH 2 -CH 3

β-glikol - CH 2 OH-CH 2 -CHOH-CH 3

γ-glikol - CH 2 OH-CH 2 -CH 2 -CH 2 OH

Po racionalni nomenklaturi je ime α-glikoli sestavljeno iz imena ustreznega etilen ogljikovodika, ki mu je dodana beseda glikol. Na primer etilen glikol, propilen glikol itd.

Po sistematični nomenklaturi je ime glikolov sestavljeno iz imena nasičenega ogljikovodika, ki mu je dodana pripona –diol, ki označuje število ogljikovih atomov. V bližini katere so hidroksilne skupine. Na primer, etilen glikol CH 2 -OH-CH 2 OH po nomenklaturi IUPAC je etandiol-1,2, propilenglikol CH 3 -CHOH-CH 2 OH pa je propandiol-1,2.

IZOMERIJA

Izomerija dihidričnih alkoholov je odvisna od strukture ogljikove verige:

položaji hidroksilnih skupin v molekuli alkohola, na primer propandiol-1,2 in propandiol-1,3.

METODE PRIDOBIVANJA

Glikole je mogoče dobiti z uporabo naslednjih metod:

1. Hidroliza dihalogen derivatov nasičenih ogljikovodikov:

2.Hidroliza halogenskih alkoholov:

3. Oksidacija etilenskih ogljikovodikov s kalijevim permanganatom ali mravljinčno kislino:

4. Hidracija α-oksidov:

5. Bimolekularna redukcija karbonilnih spojin:

KEMIJSKE LASTNOSTI

Kemijske lastnosti glikolov so podobne lastnostim monohidričnih alkoholov in so določene s prisotnostjo dveh hidroksilnih skupin v njihovih molekulah. Poleg tega lahko v reakcijah sodeluje ena ali obe hidroksilni skupini. Zaradi medsebojnega vpliva ene hidroksilne skupine na drugo (predvsem v α-glikolih) pa so kislinsko-bazične lastnosti glikolov nekoliko drugačne od podobnih lastnosti monohidričnih alkoholov. Zaradi dejstva, da ima hidroksil negativen induktivni učinek, ena hidroksilna skupina odvzame elektronsko gostoto drugi na podoben način, kot to počne atom halogena v molekulah substituiranih monohidričnih alkoholov. Kot posledica tega vpliva kislinske lastnosti dihidrični alkoholi se povečajo v primerjavi z enohidričnimi:

H-O CH 2 CH 2 O N

Zato glikoli za razliko od monohidričnih alkoholov zlahka reagirajo ne le z alkalijskimi kovinami, temveč tudi z alkalijami in celo s hidroksidi. težke kovine. Z alkalijskimi kovinami in alkalijami tvorijo glikoli popolne in nepopolne alkoholate (glikolate):

S hidroksidi nekaterih težkih kovin, na primer z bakrovim hidroksidom, tvorijo glikoli kompleksne glikolate. V tem primeru se Cu(OH) 2, ki je netopen v vodi, zlahka raztopi v glikolu:

Baker v tem kompleksu tvori dva kovalentne vezi dva pa sta koordinacijska. Reakcija je kvalitativna za dihidrične alkohole.

Glikoli lahko tvorijo popolne in delne etre in estre. Tako med interakcijo nepopolnega glikolata alkalijska kovina delne etre dobimo z alkil halogenidi, popolni eter pa dobimo iz popolnega glikolata:

Metil in etilcelosolve uporabljamo kot topilo pri izdelavi lakov, brezdimni prah(piroksilin), acetatna svila itd.

Z organskimi in mineralne kisline dihidrični alkoholi tvorijo dve vrsti estri:

Etilen glikol mononitrat Etilen glikol dinitrat

Etilen glikol dinitrat – močan eksplozivno, ki se uporablja namesto nitroglicerina.

Oksidacija glikolov poteka postopoma s sodelovanjem ene ali obeh hidroksilnih skupin hkrati s tvorbo naslednjih produktov:

Dihidrični alkoholi so podvrženi reakciji dehidracije. Poleg tega α-, β- in γ-glikoli, odvisno od reakcijskih pogojev, odstranijo vodo na različne načine. Izločanje vode iz glikolov se lahko izvede intra- in intermolekularno. Na primer:

Intramolekularna eliminacija vode:

Medmolekularna eliminacija vode.

Leta 1906 je A. E. Favorsky z destilacijo etilen glikola z žveplovo kislino dobil ciklični eter-dioksan:

Dioksan je tekočina, ki vre pri 101 o C, meša se z vodo v poljubnem razmerju, uporablja se kot topilo in kot intermediat v nekaterih sintezah.

Med medmolekularno eliminacijo vode iz glikolov lahko nastanejo hidroksi estri (estri alkohola), kot je dietilen glikol:

Dietilen glikol

Dietilen glikol se pridobiva tudi z reakcijo etilen glikola z etilen oksidom:

Dietilen glikol je tekočina z vreliščem 245,5 o C; uporablja se kot topilo, za polnjenje hidravličnih naprav in tudi v tekstilni industriji.

Dimetil eter dietilen glikola (diglim) H 3 C-O-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -O-CH 3 je našel široko uporabo kot dobro topilo.

Polietilen glikol

Poliglikoli se uporabljajo kot sestavine različnih sintetičnih detergentov.

Široko se uporabljajo poliestri etilenglikola z dibazičnimi kislinami, ki se uporabljajo pri proizvodnji sintetičnih vlaken, na primer lavsan (ime "lavsan" izhaja iz začetnice naslednje besede – laboratorij spojine z visoko molekulsko maso Akademija znanosti):

Tereftalna kislina z metanolom tvori dimetil eter (dimetil tereftalat, vrelišče = 140 o C), ki se nato s preesterifikacijo pretvori v etilen glikol tereftalat. S polikondenzacijo etilen glikol tereftalata nastane polietilen tereftalat z molekulska masa 15000-20000. Dakronsko vlakno se ne mečka in je odporno na različne vremenske vplive.