Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)


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

Общая формула этих спиртов Cn H2n (OH)2 . Первым представителе двухатомных спиртов является этиленгликоль (этандиол) НОСН2 -СН2 ОН.

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

Н3 С-СН2 -СН-СН2 ОН

|

ОН

бутандиол-1,2

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

НОСН2 -СН2 ОН НОСН2 -СНОН-СН3

этиленгликоль пропиленгликоль

(этандиол) (пропандиол-1,2)

Изомерия этих спиртов зависит от строения углеродной цепи и расположения в ней двух гидроксильных групп (-,-, -гликоли и т. д.):

Н3 С-СНОН-СН2 ОН HOCH2 -CH2 -CH2 OH

пропандиол-1,2 пропандиол-1,3

(-гликоль) (-гликоль)

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

1. Гидролизом дигалогенопроизводных:

Н3 С-СН-СН2 Сl + 2 Н2 О  Н3 С-СН-СН2 ОН + 2 HСl

| |

Сl ОН

1,2-дихлорпропан пропандиол-1,2

2. Окислением этиленовых углеводородов:

Н2 С==СН2 + Н2 О + O  HOCH2 -CH2 OH

этилен этиленгликоль

3. Гидратацией оксида этилена:

Н2 С-CH2 +Н2 О  НОСН2 -СН2 ОН

\ /

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

|

CH2 OH H2 C-O\ O-CH2

2 | + Cu(OH)2  | Cu | + 2H2 O

CH2 OH H2 C-O\ 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:

H2 C-CH-OH  [H2 C==CH-OH]  H3 C-C==O

| | – H2O \

OH H H

Этилен – виниловый уксусный

Гликоль спирт альдегид

Б) межмолекулярная дегидратация:

HOCH2 -CH2 OH + HOCH2 -CH2 OH  HOCH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 OH

-H2O диэтилентликоль

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

NHOCH2 -CH2 OH  [-CH2 -CH2 -O-]n + nH2 O

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

/ O\

H2 C-OH HO-C H2 C CH2

| + |  | | + 2H2 O

H2 C-OH HO-CH2 H2 C 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 -CH2 OH + HO-C2 H5 - HOCH2 -CH2 -O-C2 H5 + H2 O

Этилцеллозольв

(простой эфир)

H2 C-OH H + H2 C-O-NO2

| + 2HNO3 - | + 2H2 O

H2 C-OH H2 C-O-NO2

Динитроэти –

ленгликоль

(сложный эфир)

4. Замена гидроксильных групп на галоген:

H2 C-OH H2 C-Cl

| + HCl  | + H2 O

H2 C-OH H2 C-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- CH2 OH – 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) H2 C-CHOH-CH2 OH – 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.



Зараз ви читаєте: Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)