Реферат: Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)

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

Общая формула этих спиртов C_n H_2n (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

| | ^-H ₂ ^O \

OH H H

этилен- виниловый уксусный

гликоль спирт альдегид

б) межмолекулярная дегидратация:

HOCH₂ —CH₂ OH + HOCH₂ —CH₂ OH  HOCH₂ —CH₂ —O—CH₂ —CH₂ OH

^-H ₂ ^O 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.