ДВУХАТОМНЫЕ СПИРТЫ (АЛКАНДИОЛЫ, ИЛИ ГЛИКОЛИ)

 

Двухатомные спирты (гликоли) содержат в молекуле две гидроксильщ

группы при разных углеродных атомах.

<div style="height: 14px;overflow:hidden"><div style="margin-top: 14px;"><a href="http://chemistry.narod.ru/">Мир химии.</a></div></div>

Общая формула этих спиртов C_nH_2n(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_{\ е}O—CH₂
2 |            + Cu(OH)₂ ®     |        Cu        |      + 2H₂O
  CH₂OH                       H₂C—O^{д \}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
    |       |                ^-H₂^O                                                 \
   OH H                                                                    H
этилен-                     виниловый                уксусный
гликоль                       спирт                      альдегид

б) межмолекулярная дегидратация:

HOCH₂—CH₂OH + HOCH₂—CH₂OH ® HOCH₂—CH₂—O—CH₂—CH₂OH
                                                                               ^-H₂^O             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.

Органическая    Агрохимия    Геохимия    Термохимия   Радиохимия    Фотохимия    Аналитическая    Экохимия    Нефтехимия

Мир Химии. www.chemistry.narod.ru