Як із алкену отримати двоатомний спирт. Спирти – номенклатура, отримання, хімічні властивості

Похідні вуглеводнів, у молекулах яких є одна або декілька гідроксильних груп OH.

Усі спирти поділяються на одноатомніі багатоатомні

Одноатомні спирти

Одноатомні спирти- спирти, у яких є одна гідроксильна група.
Бувають первинні, вторинні та третинні спирти:

У первинних спиртівгідроксильна група знаходиться у першого атома вуглецю, у вторинних - у другого і т.д.

Властивості спиртів, Які є ізомерними, багато в чому схожі, але в деяких реакціях вони поводяться по-різному.

Порівнюючи відносну молекулярну масу спиртів (Mr) з відносними атомними масами вуглеводнів, можна побачити, що спирти мають вищу температуру кипіння. Це пояснюється наявністю водневого зв'язку між атомом H групи ОН однієї молекули і атомом O групи -ОН інший молекули.

При розчиненні спирту у воді утворюються водневі зв'язки між молекулами спирту та води. Цим пояснюється зменшення об'єму розчину (він завжди буде меншим, ніж сума об'ємів води та спирту окремо).

Найбільш яскравим представником хімічних сполук цього класу є етиловий спирт. Його хімічна формула C2H5-OH. Концентрований етиловий спирт(він же - винний спиртабо етанол) одержують з розведених його розчинів шляхом перегонки; діє п'яно, а у великих дозах - це сильна отрута, яка руйнує живі тканини печінки та клітини мозку.

При цьому слід зазначити, що етиловий спирткорисний як розчинник, консервант, засоби знижує температуру замерзання будь-якого препарату. Ще один не менш відомий представник цього класу метиловий спирт(його ще називають - дерев'янийабо метанол). На відміну від етанолу метанолсмертельно небезпечний навіть у найменших дозах! Спочатку він викликає сліпоту, потім просто "вбиває"!

Багатоатомні спирти

Багатоатомні спирти- спирти, що мають декілька гідроксильних груп OH.
Двохтомними спиртаминазиваються спиртимістять дві гідроксильні групи (група ВІН); спирти, що містять три гідроксильні групи - трихатомні спирти. В їх молекулах дві або три гідроксильні групи ніколи не виявляються приєднаними до одного й того атома вуглецю.

Двохтомні спиртище називають гліколями, оскільки вони мають солодкий смак, - це характерно для всіх багатоатомних спиртів

Багатоатомні спиртиз невеликим числом атомів вуглецю - це в'язкі рідини, вищі спирти- Тверді речовини. Багатоатомні спиртиможна отримувати тими ж синтетичними методами, що й граничні багатоатомні спирти.

Одержання спиртів

1. Одержання етилового спирту(або винний спирт) шляхом бродіння вуглеводів:

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

Суть бродіння полягає в тому, що один із найпростіших цукрів - глюкоза, одержуваний у техніці з крохмалю, під впливом дріжджових грибків розпадається на етиловий спирт та вуглекислий газ. Встановлено, що процес бродіння викликають не самі мікроорганізми, а речовини, що ними виділяються. зимази. Для отримання етилового спирту зазвичай використовують рослинну сировину, багату на крохмаль: бульби картоплі, хлібні зерна, зерна рису і т.д.

2. Гідратація етилену у присутності сірчаної чи фосфорної кислоти

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

3. При реакції галогеналканів із лугом:

4. При реакції окиснення алкенів

5. Гідроліз жирів: у цій реакції виходить всім відомий спирт. гліцерин

До речі, гліцеринвходить до складу багатьох косметичних засобів як консервант і як засіб, що запобігає замерзанню та висиханню!

Властивості спиртів

1) Горіння: Як і більшість органічних речовин спирти горять з утворенням вуглекислого газу та води:

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

При їхньому горінні виділяється багато теплоти, яку часто використовують у лабораторіях (лабораторні пальники). Нижчі спирти горять майже безбарвним полум'ям, а вищих спиртів полум'я має жовтуватий колір через неповного згоряння вуглецю.

2) Реакція із лужними металами

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

При цій реакції виділяється водень і утворюється алкоголятнатрію. Алкоголятисхожі на солі дуже слабкої кислоти, а також легко гідролізуються. Алкоголяти вкрай нестійкі і при дії води розкладаються на спирт і луг. Звідси випливає, що одноатомні спирти не реагують із лугами!

3) Реакція з галогеноводородом
C 2 H 5 -OH + HBr -> CH 3 -CH 2 -Br + H 2 O
У цій реакції утворюється галогеноалкан (брометан та вода). Така хімічна реакція спиртів обумовлена ​​як атомом водню в гидроксильной групі, а й всієї гидроксильной групою! Але ця реакція оборотна: для її протікання потрібно використовувати водовіднімний засіб, наприклад, сірчану кислоту.

4) Внутрішньомолекулярна дегідратація (у присутності каталізатора H 2 SO 4)

У цій реакції при дії концентрованої сірчаної кислоти та при нагріванні відбувається. У процесі реакції утворюється ненасичений вуглеводень і вода.
Відщеплення атома водню від спирту може відбуватися в його молекулі (тобто відбувається перерозподіл атомів в молекулі). Ця реакція є міжмолекулярною реакцією дегідратації. Наприклад, так:

У процесі реакції відбувається утворення простого ефіру та води.

Якщо додати до спирту карбонову кислоту, наприклад оцтову, відбудеться утворення простого ефіру. Але складні ефіри менш стійкі, ніж прості ефіри. Якщо реакція утворення простого ефіру майже необоротна, то утворення складного ефіру – оборотний процес. Складні ефіри легко піддаються гідролізу, розпадаючись на спирт та карбонову кислоту.

6) Окислення спиртів.

Кисень повітря при звичайній температурі спирти не окислюються, але при нагріванні в присутності каталізаторів йде окислення. Прикладом може бути оксид міді (CuO), марганцівка (KMnO 4), хромова суміш. При дії окислювачів виходять різні продукти і залежить від будови вихідного спирту. Так, первинні спирти перетворюються на альдегіди (реакція А), вторинні - на кетони (реакція Б), а третинні спирти стійкі до дії окислювачів.

Що стосується багатоатомних спиртів, то вони мають солодкуватий смак, але деякі з них отруйні. Властивості багатоатомних спиртівсхожі на одноатомні спирти, у своїй відмінність у цьому, що реакція йде за однією до гідроксильної групі, а, по кількох одночасно.
Одна з основних відмінностей - багатоатомні спиртилегко вступають у реакцію гідроксидом міді. При цьому виходить прозорий розчин яскраво-синьо-фіолетового кольору. Саме цією реакцією можна виявляти наявність багатоатомного спирту в будь-якому розчині.

Взаємодіють із азотною кислотою:

З погляду практичного застосування найбільший інтерес реакція з азотною кислотою. Той, хто утворюється нітрогліцерині динітроетиленглікольвикористовують як вибухові речовини, а тринітрогліцерин- ще й у медицині, як судинорозширювальний засіб.

Етиленгліколь

Етиленгліколь- типовий представник багатоатомних спиртів. Його хімічна формула CH 2 OH – CH 2 OH. - Двоатомний спирт. Це солодка рідина, яка здатна добре розчинятися у воді в будь-яких пропорціях. У хімічних реакціях може брати участь як одна гідроксильна група (-OH), і дві одночасно.

Етиленгліколь- його розчини - широко застосовуються як антиобмерзальний засіб ( антифризи). Розчин етиленгліколюзамерзає при температурі -34 0 C, що в холодну пору року може замінити воду, наприклад, для охолодження автомобілів.

При всій користі етиленгліколюпотрібно враховувати, це це дуже сильна отрута!

Усі ми бачили гліцерин. Він продається в аптеках у темних бульбашках і є в'язкою безбарвною рідиною, солодкуватою на смак. - це тритомний спирт. Він добре розчинний у воді, кипить при температурі 220 0 C.

Хімічні властивості гліцерину багато в чому подібні до властивостей одноатомних спиртів, але гліцерин може реагувати з гідроксидами металів (наприклад, гідроксидом міді Cu(OH) 2), при цьому утворюються гліцерати металів - хімічні сполуки, подібні до солей.

Реакція з гідроксидом міді – типова для гліцерину. У процесі хімічної реакції утворюється яскраво-синій розчин гліцерату міді

Емульгатори

Емульгатори- це вищі спирти, ефіри та інші складні хімічні речовини, які при змішуванні з іншими речовинами, наприклад жирами, утворюють стійкі емульсії. До речі, всі косметичні засоби також є емульсіями! Як емульгатори часто використовують речовини, що являють собою штучний віск (пентол, сорбітанолеат), а також триетаноламін, ліцетин.

Розчинники

Розчинники- це речовини, які використовуються в основному для приготування лаків для волосся та нігтів. Вони представлені в невеликій номенклатурі, тому що більшість таких речовин легко займисті і шкідливі для організму людини. Найбільш поширеним представником розчинниківє ацетона також амілацетат, бутилацетат, ізобутилат.

Є також речовини, які називають розріджувачі. Вони, в основному, застосовуються разом з розчинниками для приготування різних лаків..

Спирти, молекули яких містять дві гідроксильні групи, називають двоатомними чи гліколями. Загальна формула двоатомних спиртів CnH2n(OH)2. Двохатомні спирти утворюють гомологічний ряд, який можна легко написати, використовуючи гомологічний ряд насичених вуглеводнів, замінюючи в їх молекулі два атоми водню на гідроксильні групи.

Першим і найважливішим представником двоатомних спиртів є етиленгліколь НОСН 2 -СН 2 ОН (Т кип. =197 про З). З нього виготовляють антифриз.

Стійкими є гліколі, у молекулах яких гідроксильні групи розташовані біля різних вуглецевих атомів. Якщо дві гідроксильні групи знаходяться біля одного вуглецевого атома, такі двоатомні спирти нестійкі, легко розкладаються, відщеплюючи за рахунок гідроксильних груп воду і перетворюються на альдегіди або кетони:

НОМЕНКЛАТУРА

Залежно від взаємного становища гідроксильних груп розрізняють α-гліколі (у них гідроксильні групи розташовані біля сусідніх вуглецевих атомів, які стоять поряд, у положенні 1,2), β-гліколі (ОН-групи у них розташовані в положенні 1,3), γ-гліколі (ОН-групи – у положенні 1,4), δ-гліколі (ОН-групи – у положенні 1,5) тощо.

Наприклад: α-гліколь - CH 2 OH-CHOH-CH 2 -CH 3

β-гліколь - CH 2 OH-CH 2 -CHOH-CH 3

γ-гліколь - CH 2 OH-CH 2 -CH 2 -CH 2 OH

За раціональною номенклатурою назву α-гліколів утворюють від назви відповідного етиленового вуглеводню, до якого додають слово гликоль. Наприклад, етиленгліколь, пропіленгліколь і т.д.

За систематичною номенклатурою назва гліколів утворюються від назви насиченого вуглеводню, до якого додають суфікс-діол, вказуючи номери вуглецевих атомів. Біля яких знаходяться гідроксильні групи. Наприклад, етиленгліколь СН 2 -ОН-СН 2 ОН за номенклатурою ІЮПАК - етандіол-1,2, а пропіленгліколь СН 3 -СНОН-СН 2 ОН - пропандіол-1,2.

ІЗОМЕРІЯ

Ізомерія двоатомних спиртів залежить від будови вуглецевого ланцюга:

положення гідроксильних груп у молекулі спирту, наприклад, пропандіол-1,2 та пропандіол-1,3.

МЕТОДИ ОТРИМАННЯ

Гліколі можна одержати такими методами:

1.Гідроліз дигалогенопохідних насичених вуглеводнів:

2.Гідроліз галогеноспиртів:

3.Окислення етиленових вуглеводнів перманганатом калію або надмурашиною кислотою:

4.Гідратацією α-оксидів:

5.Бімолекулярним відновленням карбонільних сполук:

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Хімічні властивості гліколей аналогічні властивостям одноатомних спиртів та визначається присутністю в їх молекулах двох гідроксильних груп. Причому у реакціях можуть брати участь одна або обидві гідроксильні групи. Однак внаслідок взаємного впливу однієї гідроксильної групи на іншу (особливо у α-гліколів) кислотно-основні властивості гліколей дещо відрізняються від аналогічних властивостей одноатомних спиртів. У зв'язку з тим, що гідроксил виявляє негативний індукційний ефект, одна гідроксильна група відтягує електронну щільність від іншої аналогічно до того, як це робить атом галогену в молекулах заміщених одноатомних спиртів. Внаслідок такого впливу кислотні властивості двоатомних спиртів у порівнянні з одноатомними підвищуються:

Н-О СН 2 СН 2 Про Н

Тому гліколі, на відміну одноатомних спиртів, легко входять у реакцію як із лужними металами, а й із лугами і навіть із гідроксидами важких металів. З лужними металами, лугами гліколі утворюють повні та неповні алкоголяти (гліколяти):

З гідроксидами деяких важких металів, наприклад гідроксидом міді, гліколі утворюють комплексні гліколяти. При цьому нерозчинний у воді Cu(OH) 2 у гліколі легко розчиняється:

Мідь у цьому комплексі утворює з атомами кисню два ковалентні зв'язки та два – координаційні. Реакція є якісною на двоатомні спирти.

Гліколі можуть утворювати повні та неповні прості та складні ефіри. Так, при взаємодії неповного гліколяту лужного металу з галоїдними алкілами отримують неповні прості ефіри, а з повного гліколяту - повний ефір:

Метил- та етилцеллозольви застосовують як розчинник у виробництві лаків, бездимного пороху (піроксиліну), ацетатного шовку і т.д.

З органічними та мінеральними кислотами двоатомні спирти утворюють два ряди складних ефірів:

Мононітрат етиленгліколю Дінітрат етиленгліколю

Дінітрат етиленгліколю – сильна вибухова речовина, яку використовують замість нітрогліцерину.

Окислення гліколей здійснюється ступінчасто, за участю однієї або обох гідроксильних груп одночасно з утворенням таких продуктів:

Двохатомні спирти вступають у реакцію дегідратації. Причому -, - і -гліколі, залежно від умов реакцій, по-різному відщеплюють воду. Відщеплення води від гліколей може здійснюватися всередині та міжмолекулярно. Наприклад:

Внутрішньомолекулярне відщеплення води:

Міжмолекулярне відщеплення води.

У 1906 р. А. Є. Фаворський, переганяючи етиленгліколь із сірчаною кислотою, отримав циклічний простий ефір-діоксан:

Діоксан - рідина, яка кипить при 101 про С, змішується з водою в будь-яких співвідношеннях, застосовується як розчинник і напівпродукт в деяких синтезах.

При міжмолекулярному відщепленні води від гліколів можуть утворюватися оксиефіри (спиртоефіри), як, наприклад, діетиленгліколь:

Діетиленгліколь

Діетиленгліколь отримують також взаємодією етиленгліколю з оксидом етилену:

Діетиленгліколь – рідина з температурою кипіння 245,5 про; використовується як розчинник для заповнення гідравлічних приладів, а також у текстильній промисловості.

Широке застосування як хороший розчинник знайшов диметиловий ефір діетиленгліколю (диглим) Н3С-О-СН2-СН2-О-СН2-СН2-О-СН3.

Поліетиленгліколь

Полігліколі використовуються як компоненти різних синтетичних миючих засобів.

Широке застосування отримали поліефіри етиленгліколю з двоосновними кислотами, які використовуються у виробництві синтетичних волокон, наприклад лавсану (назва „лавсан” утворена з початкових літер наступних слів – лабораторія високомолекулярних сполук Академії наук):

З метанолом терефталієва кислота утворює диметиловий ефір (диметилтерефталат, Т кип. =140 про С), який далі шляхом переетерифікації перетворюється на етиленглікольтерефталат. При поліконденсації етиленглікольтерефталату утворюється поліетилентерефталат із молекулярною масою 15000-20000. Волокно лавсан не меніться, стійке до різних погодних умов.

Визначення та номенклатура двоатомних спиртів

Органічні сполуки, що містять дві гідроксильні групи ($-OH-$), називаються двоатомними спиртами або діолами.

Загальна формула двоатомних спиртів $CnH_(2n)(OH)_2$.

При позначенні двоатомних спиртів, згідно з номенклатурою ІЮПАК, до закінчення -ол додають приставку ді-, тобто двоатомний спирт має закінчення «діол». Цифри вказують, до яких вуглецевих атомів приєднані гідроксильні групи, наприклад:

Малюнок 1.

1,2-пропандіол транс-1,2-циклогександіол 1-циклогексил-1,4-пентадіол

У систематичній номенклатурі існує диференціація між 1,2-, 1,3-, 1,4-і т.д. діолами.

Якщо сполука містить гідроксильні групи у сусідніх (віціальних) атомів вуглецю, то двоатомні спирти називають гліколями.

У назвах гліколей відображається спосіб їх одержання шляхом гідроксилювання алкенів, наприклад:

Малюнок 2.

Існування стійких двоатомних спиртів можливе, починаючи з етану, якому відповідає один діол - етиленгліколь. Для пропану можливе існування двох спиртів: 1,2- та 1,3-пропандіолів.

Зі спиртів, що відповідають нормальному бутану, можливе існування наступних сполук:

• обидві гідроксогрупи знаходяться поряд - одна у групі $CH_3$, інша у групі $CH_2$;
• обидва гідроксили розташовані в сусідніх $CH_2$ групах;
• гідроксогрупи примикають до несусідних атомів вуглецю, в групах $CH_3$ і $CH_2$;
• обидва гідроксили розташовані в групах $CH_3$.

Вибуту відповідають наступні діоли:

• гідроксогрупи знаходяться поруч - у групах $CH_3$ та $CH$;
• обидва гідроксили розташовані в групах $CH_3$:

Малюнок 3.

Двохатомні спирти можна класифікувати на підставі того, які спиртові групи входять до складу їх частки:

1. Двопервинні гліколі. Етиленгліколь містить дві первинні спиртові групи.
2. Двовторинні гліколі. Містять дві вторинні спиртові групи.
3. Двотретинні гліколі. Містять три вторинні спиртові групи.
4. Змішані гліколі: первинно – вторинні, первинно – третинні, вдруге – третинні.

Наприклад: ізопентану відповідає вторинно-третинний гліколь

Малюнок 4.

Гексану (тетраметил-етану) відповідає двотретинний гліколь:

Малюнок 5.

Якщо двоатомному спирті обидва гидроксила розташовані в сусідніх атомів вуглецю, це $\alpha$-гликоли. $\beta$-гліколі з'являються, коли гідроксогрупи роз'єднані одним вуглецевим атомом. У діолів $\gamma$-ряду гідроксили розташовані через два вуглецеві атоми. При більшому віддаленні один від одного гідроксилів з'являються діоли $delta$- і $varepsilon$-ряду.

Гемінальні діоли

У вільному стані можуть існувати тільки такі діоли, які відбулися з вуглеводнів в результаті заміни гідроксильними групами двох атомів водню, що знаходяться при різних вуглецевих атомах. Коли гідроксогрупи заміщають два атоми водню при тому самому атомі вуглецю, виникають нестійкі сполуки - гемінальні діоли чи гем-диоли.

Гемінальні діоли - двоатомні спирти, що містять обидві гідроксильні групи одного атома вуглецю. Це нестабільні сполуки, що легко розкладаються з відщепленням води та утворенням карбонільного з'єднання:

Малюнок 6.

Рівнову зміщено у бік утворення кетону, тому гемінальні діоли також називають гідратами альдегідів або кетонів.

Найпростішим представником гемінальних діолів є метиленгліколь. Ця сполука порівняно стійка у водних розчинах. Однак спроби його виділення призводять до появи продукту дегідратації – формальдегіду:

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

Наприклад:Не може існувати у вільному стані двоатомний спирт, який відповідає етану, якщо обидві гідроксильні групи знаходяться при одному атомі вуглецю. Відразу виділяється вода і утворюється оцтовий альдегід:

Малюнок 7.

Два двоатомні спирти, що відповідають пропану, також не здатні до самостійного існування, оскільки виділятимуть воду за рахунок гідроксилів, розташованих при одному вуглецевому атомі. При цьому утворюватимуться, в одному випадку - пропіоновий альдегід, в іншому - ацетон:

Малюнок 8.

Незначна кількість гем-діолів можуть існувати не в розчиненому стані. Це сполуки, які містять сильні електроноакцепторні замісники, наприклад, хлоральгідрат і гідрат гексафотрацетон.

Малюнок 9.

Фізичні властивості гліколей

Для гліколей характерні такі фізичні властивості:

• нижчі гліколі - безбарвні прозорі рідини, що мають солодкуватий смак;
• висока температура кипіння та плавлення (tкіп етиленгліколю 197$^\circ$С);
• високі щільність та в'язкість;
• хороша розчинність у воді, етиловому спирті;
• погана розчинність у неполярних розчинниках (наприклад, в ефірах та вуглеводнях).

Загальна закономірність: із збільшенням молекулярної маси двоатомних спиртів зростає температура кипіння. При цьому розчинність у воді зменшується. Нижчі спирти змішуються з водою у будь-яких співвідношеннях. У вищих діолів розчинність в ефірі більша, а у воді - менша.

Для багатьох речовин двоатомні спирти виступають у ролі хороших розчинників (виняток - ароматичні та вищі граничні вуглеводні).

Гліколі.Гідроксильні групи в гліколях містяться у різних атомів вуглецю. Гліколі із двома гідроксилами в одного вуглецевого атома нестійкі. Вони відщеплюють воду з утворенням альдегідів чи кетонів.

Ізомерія гліколейвизначається взаємним розташуванням гідроксильних груп та ізомерією вуглецевого скелета. Залежно від взаємного розташування груп OH-розрізняють α-, β-, γ-, δ-, … гліколі. Залежно від характеру вуглецевих атомів, що несуть гідроксили, гліколі можуть бути первинно-вторинними, первинно-третинними, двопервинними, двовторинними тощо.

Назви гліколейможуть даватися двома способами. За номенклатурою ІЮПАК до назви основного вуглецевого ланцюга додають суфікс. -діолі вказують номери вуглецевих атомів найдовшого вуглецевого ланцюга, що несуть гідроксильні групи. Назви α- гліколів можуть вироблятися від назви відповідного етиленового вуглецю з додаванням слова гліколь. Класифікація та назви гліколей дано нижче на прикладі бутандіолів:

Способи одержання.В принципі, гліколі можуть бути одержані всіма звичайними синтетичними методами одержання спиртів.

Прикладом можуть бути наступні реакції.

- Гідроліз дигалогенпохідних насичених вуглеводнів і галогенгідринів:

- Гідратація α -окисей у кислому середовищі:

- Окислення олефінівперманганатом калію у розведеному водному слаболужному розчині (реакція Вагнера) або пероксидом водню в присутності каталізаторів (CrO 3):

Фізичні властивості.Нижчі гліколі добре розчиняються у воді. Щільність їх вища, ніж у одноатомних спиртів. Відповідно вище і температури кипіння через значну асоціацію молекул: наприклад, етиленгліколь кипить при температурі 197,2 °C; пропіленгліколь – при температурі 189 °C та бутандіол-1,4 – при температурі 230 °C.

Хімічні властивості.Все сказане раніше про властивості відповідних одноатомних спиртів можна застосувати і до гліколів. При цьому слід пам'ятати, що реакцію може вступати як один гідроксил, так і відразу обидва. - Окислення двопервинних гліколівдає альдегіди:

– При окисленні α- гліколей йодною кислотоювідбувається розрив зв'язку між вуглецевими атомами, що несуть гідроксили, та утворення відповідних альдегідів або кетонів:

Метод має велике значення для встановлення будівлі α- гліколі.

-Результати внутрішньомолекулярного відщеплення водивідгліколів значною мірою залежать від типу гліколю.

Дегідратація α-гліколівпротікає з утворенням альдегідів або кетонів, γ-гліколіза рахунок атомів гідроксильних груп відщеплюють воду з утворенням гетероциклічних сполук – тетрагідрофурану або його гомологів:

Перша реакція йде через утворення карбонієвого іона з наступним переміщенням атома водню з його електронною парою:

При парофазної дегідратації над Al 2 O 3 α- двотретинних гліколей, званих пінаконами, виходять дієнові вуглеводні:

– Міжмолекулярна дегідратаціяпризводить до утворення гідроксиефірів або циклічних простих ефірів:

Температура кипіння діетиленгліколю 245,5 °C. Його використовують як розчинник для заповнення гальмівних гідравлічних систем, при обробці та фарбуванні тканин.

Серед циклічних простих ефірів найбільшого поширення як розчинник отримав діоксан. Він отримано вперше А.Є. Фаворським нагріванням етиленгліколю із сірчаною кислотою:

Етиленгліколь– це в'язка безбарвна рідина, солодкувата на смак, t кип = 197,2 °C. У промислових масштабах виходить із етилену за трьома схемами.

У суміші з водою етиленгліколь сильно знижує температуру її замерзання. Наприклад, 60% водний розчин гліколю замерзає при температурі – 49 °C і з успіхом застосовується як антифриз. Велика гігроскопічність етиленгліколю використовується для виготовлення друкованих фарб. Велика кількість етиленгліколю йде на отримання плівкоутворювальних матеріалів, лаків, фарб, синтетичних волокон (наприклад, лавсану – поліетилентерефталату), діоксану, діетиленгліколю та інших продуктів.

Багатоатомні спирти

Багатоатомні спирти – спирти, що мають кілька гідроксильних груп OH.
Багатоатомні спирти з невеликим числом атомів вуглецю – це в'язкі рідини, вищі спирти – тверді речовини. Багатоатомні спирти можна отримувати тими ж синтетичними методами, що й граничні багатоатомні спирти.

1. Отримання етилового спирту (або винний спирт) шляхом бродіння вуглеводів:
C2H12O6 => C2H5-OH + CO2

Суть бродіння полягає в тому, що один із найпростіших цукрів - глюкоза, одержуваний у техніці з крохмалю, під впливом дріжджових грибків розпадається на етиловий спирт та вуглекислий газ. Встановлено, що процес бродіння викликають не самі мікроорганізми, а речовини, що виділяються ними, - зимази. Для отримання етилового спирту зазвичай використовують рослинну сировину, багату на крохмаль: бульби картоплі, хлібні зерна, зерна рису і т.д.

2. Гідратація етилену у присутності сірчаної чи фосфорної кислоти
CH2=CH2 + KOH => C2H5-OH

3. При реакції галогеналканів із лугом:

4. При реакції окиснення алкенів

5. Гідроліз жирів: у цій реакції виходить всім відомий спирт – гліцерин

Властивості спиртів

1) Горіння: Як і більшість органічних речовин спирти горять з утворенням вуглекислого газу та води:
C2H5-OH + 3O2 -->2CO2 + 3H2O
При їх горінні виділяється багато теплоти, яку часто використовують у лабораторіях. Нижчі спирти горять майже безбарвним полум'ям, а у вищих спиртів полум'я має жовтуватий колір через неповне згоряння вуглецю.

2) Реакція із лужними металами
C2H5-OH + 2Na --> 2C2H5-ONa + H2
При цій реакції виділяється водень та утворюється алкоголят натрію. Алкоголяти схожі на солі дуже слабкої кислоти, а також легко гідролізуються. Алкоголяти вкрай нестійкі і при дії води розкладаються на спирт і луг.

3) Реакція з галогеноводородом C2H5-OH + HBr --> CH3-CH2-Br + H2O
У цій реакції утворюється галогеноалкан (брометан та вода). Така хімічна реакція спиртів обумовлена ​​як атомом водню в гидроксильной групі, а й всієї гидроксильной групою! Але ця реакція оборотна: для її протікання потрібно використовувати водовіднімний засіб, наприклад, сірчану кислоту.

4) Внутрішньомолекулярна дегідратація (у присутності каталізатора H2SO4)

Відщеплення атома водню від спирту може відбуватися у його. Ця реакція є міжмолекулярною реакцією дегідратації. Наприклад, так:

У процесі реакції відбувається утворення простого ефіру та води.

5) реакція з карбоновими кислотами:

Якщо додати до спирту карбонову кислоту, наприклад оцтову, відбудеться утворення простого ефіру. Але складні ефіри менш стійкі, ніж прості ефіри. Якщо реакція утворення простого ефіру майже необоротна, то утворення складного ефіру – оборотний процес. Складні ефіри легко піддаються гідролізу, розпадаючись на спирт та карбонову кислоту.

6) Окислення спиртів. Кисень повітря при звичайній температурі спирти не окислюються, але при нагріванні в присутності каталізаторів йде окислення. Прикладом може бути оксид міді (CuO), марганцівка (KMnO4), хромова суміш. При дії окислювачів виходять різні продукти і залежить від будови вихідного спирту. Так, первинні спирти перетворюються на альдегіди (реакція А), вторинні - на кетони (реакція Б), а третинні спирти стійкі до дії окислювачів.
- a) для первинних спиртів

- б) для вторинних спиртів

- в) третинні спирти оксидом міді не окислюються!

Що стосується багатоатомних спиртів, то вони мають солодкуватий смак, але деякі з них отруйні. Властивості багатоатомних спиртів схожі на одноатомні спирти, при цьому відмінність у тому, що реакція йде не по одній до гідроксильної групи, а по кількох водночас.
Одна з основних відмінностей – багатоатомні спирти легко вступають у реакцію гідроксидом міді. При цьому виходить прозорий розчин яскраво-синьо-фіолетового кольору. Саме цією реакцією можна виявляти наявність багатоатомного спирту в будь-якому розчині.
Взаємодіють із азотною кислотою:

Етиленгліколь – типовий представник багатоатомних спиртів. Його хімічна формула CH2OH – CH2OH. - Двоатомний спирт. Це солодка рідина, яка здатна добре розчинятися у воді в будь-яких пропорціях. У хімічних реакціях може брати участь як одна гідроксильна група (-OH), так і дві одночасно. Розчин етиленгліколю замерзає при температурі -340 °C, що в холодну пору року може замінити воду, наприклад, для охолодження автомобілів.
При всій користі етиленгліколю потрібно враховувати, це дуже сильна отрута!

Мають загальну формулу C n H 2n (OH) 2 . Найпростішим гліколем є етиленгліколь НО-СН2-СН2-ОН.

Номенклатура

Назви гліколей утворені від назв відповідних вуглеводнів із суфіксами -діол або -гліколь:

H O - C H 2 - C H 2 - O H (\displaystyle (\mathsf (HO(\text(-))CH_(2)(\text(-))CH_(2)(\text(-))OH)))- 1,2-етандіол, етиленгліколь

H O - C H 2 - C H 2 - C H 2 - O H (\displaystyle (\mathsf (HO(\text(-))CH_(2)(\text(-))CH_(2)(\text(-))CH_ (2)(\text(-))OH)))- 1,3-пропандіол, 1,3-пропіленгліколь

Фізичні та хімічні властивості

Нижчі гліколі є безбарвними прозорими рідинами з солодкуватим смаком. Безводні гліколі гігроскопічні. Через наявність двох полярних OH-груп у молекулах гліколей у них високі в'язкість, щільність, температури плавлення та кипіння.

Нижчі гліколі добре розчиняються у воді та органічних розчинниках (спиртах, кетонах, кислотах та амінах). У той же час гліколі самі є хорошими розчинниками для багатьох речовин, за винятком ароматичних та вищих граничних вуглеводнів

Гліколі мають всі властивості спиртів (утворюють алкоголяти, прості і складні ефіри), при цьому гідроксильні групи реагують незалежно один від одного, утворюючи суміш продуктів.

З альдегідами та кетонами гліколі утворюють 1,3-діоксолани та 1,3-діоксани.

Отримання та застосування

Гліколі синтезують декількома основними способами:

• гідроліз відповідних дихлоралканів

• окислення алкенів перманганатом калію:
• гідратація оксиранів (епоксидів)

Гліколі служать як розчинники і пластифікатори. Етиленгліколь і пропіленгліколь використовуються як антифриз і гідравлічні рідини. Завдяки високій температурі кипіння (наприклад, 285°C у триетиленгліколю), гліколі знайшли застосування як гальмівну рідину. Гліколі застосовуються для отримання різних ефірів, поліуретанів та ін.