Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)

Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)

Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)

Двухатомные спирты (гликоли) содержат в молекуле две гидроксильных группы при разных углеродных атомах.

Общая формула этих спиртов CnH2n(OH)2. Первым представителе двухатомных спиртов является этиленгликоль (этандиол) НОСН2—СН2ОН.

Номенклатура. Чтобы назвать эти спирты по систематической номенклатуре, к названию алкана добавляют суффикс -диол, а цифрам указывают место гидроксилов в углеродной цепи:

Н3С—СН2—СН—СН2ОН

  |

  ОН

 бутандиол-1,2

По рациональной номенклатуре названия двухатомных спиртов можно составить из названий соответствующих алкеновых углеводородов с добавлением слова гликоль:

НОСН2—СН2ОН  НОСН2—СНОН—СН3

 этиленгликоль  пропиленгликоль

 (этандиол)  (пропандиол-1,2)

Изомерия этих спиртов зависит от строения углеродной цепи и расположения в ней двух гидроксильных групп (a-, b-, g-гликоли и т.д.):

Н3С—СНОН—СН2ОН  HOCH2—CH2—CH2OH

 пропандиол-1,2  пропандиол-1,3

 (a-гликоль)  (b-гликоль)

Получение. В методах получения двухатомных и одноатомных спиртов много общего. Так, двухатомные спирты можно получать:

1. Гидролизом дигалогенопроизводных:

Н3С—СН—СН2Сl + 2Н2О ® Н3С—СН—СН2ОН + 2HСl

 |    |

 Сl   ОН

1,2-дихлорпропан  пропандиол-1,2

2. Окислением этиленовых углеводородов:

Н2С==СН2 + Н2О + O ® HOCH2—CH2OH

 этилен   этиленгликоль

3. Гидратацией оксида этилена:

Н2С—CH2 +Н2О ® НОСН2—СН2ОН

  /

 O

 оксид

этилена

Физические свойства. Низшие гликоли (от греч. glykys — сладкий) — сиропообразные, сладкие на вкус, растворимые в воде вещества. Гликоли кипят при более высокой температуре и имеют большую плотность, чем соответствующие им (с тем же числом углеродных атомов) одноатомные спирты. Это объясняется присутствием второй гидроксильной группы, что ведет к образованию дополнительных водородных связей.

Химические свойства. Двухатомные спирты в химических реакциях могут реагировать одной или двумя гидроксильными группами.

1. Образование гликолятов. В отличие от одноатомных спиртов двухатомные легко вступают во взаимодействие не только со щелочными металлами, но и с оксидами и гидроксидами тяжелых металлов. Образующиеся вещества называют гликолятами:

  H

   |

 CH2OH  H2C—O åO—CH2

2 | + Cu(OH)2 ® |  Cu |  + 2H2O

 CH2OH  H2C—Oä O—CH2

  |

  H 

этилен-  гликолят меди (комп-

-гликоль  лексное соединение)

2. Реакции дегидратации. Эти реакции, как известно, могут быть внутримолекулярными и межмолекулярными:

а) внутримолекулярная дегидратация:

H2C—CH—OH ® [H2C==CH—OH] ® H3C—C==O

 | |    -H2O   

 OH H    H

этилен-   виниловый   уксусный

гликоль  спирт   альдегид

б) межмолекулярная дегидратация:

HOCH2—CH2OH + HOCH2—CH2OH ® HOCH2—CH2—O—CH2—CH2OH

  -H2O  диэтилентликоль

В случае (б) процесс может идти и дальше — с образованием полимера:

nHOCH2—CH2OH ® [—CH2—CH2—O—]n + nH2O

При межмолекулярной дегидратации образуются не только линейные но и циклические продукты:

   /O

H2C—OH HO—C  H2C  CH2

  | +   |  ®  |  | + 2H2O

H2C—OH HO—CH2 H2C  CH2

  O/

 1,4-диоксан

Диоксан используют в качестве растворителя (осторожно: токсичен).

3. Образование простых и сложных эфиров. Взаимодействуя спиртами или кислотами (органическими или неорганическими), гликоли образуют простые и сложные эфиры:

  H+

HOCH2—CH2OH + HO—C2H5 —® HOCH2—CH2—O—C2H5 + H2O

 этилцеллозольв

 (простой эфир)

H2C—OH  H+ H2C—O—NO2

 | + 2HNO3 —® |  + 2H2O

H2C—OH  H2C—O—NO2

 динитроэти-

 ленгликоль

 (сложный эфир)

4. Замена гидроксильных групп на галоген:

H2C—OH  H2C—Cl

 | + HCl ® |  + H2O

H2C—OH  H2C—Cl

 этилен-

 хлоргидрин

5. Окисление. При окислении двухатомные спирты образуют ряд промежуточных продуктов. Например, при окислении этиленгликоля образуются: гликолевый альдегид (НОСН2—СНО), глиоксаль (ОНС—СНО), гликолевая кислота (НОСН2—СООН), глиоксалевая кислота (ОНС—СООН) и щавелевая кислота (HOOС—COOH). Щавелевая кислота обычно является предпоследним продуктом окисления многих органических соединений.

Отдельные представители.

Этиленгликоль (этандиол) HOCH2—CH2OH — вязкая бесцветная жидкость, сладкая на вкус, т. кип. 198 °С. Ядовит. Гигроскопичен. Сильно понижает температуру замерзания воды, поэтому этиленгликоль используют для приготовления антифриза (водный раствор, содержащий 25 % этиленгликоля, замерзает при -12 °С, а содержащий 60 % — при -49 °С).

Этиленгликоль широко используют в химической промышленности. Так, из этиленгликоля и терефталевой кислоты получают полимер, который идет на изготовление синтетического волокна лавсан.

Этиленгликольдинитрат — сильное взрывчатое вещество, заменяющее тринитрат глицерина (нитроглицерин).

1,2-Пропиленгликоль (пропандиол-1,2) H2C—CHOH—CH2OH — жидкость с т. кип. 187,4 °С, смешивается с водой и многими органическими растворителями. Гигроскопичен. Используют для получения некоторых полимеров, входит в состав антифризов, гидравлических тормозных жидкостей. Хладоагент.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://chemistry.narod.ru/