Физические свойства, применение

МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ

Многоатомные спирты – это органические соединения, содержащие в своем составе две или несколько гидроксогрупп связанных с углеводородам радикалом.

Двухатомные спирты называются гликолями или диолами.C_nH_2n(OH)₂

По систематической номенклатуре двухатомные спирты называют, добавляя к названию соответствующего алкана суффикс–диол. Цифрами указывают положение гидроксогрупп.

Трёхатомные спирты называют глицеринами.C_nH_2n-1(OH)₃

Названия образуются добавлением суффикса – триол к названию алкана.

этиленгликоль, этандиол-1,2.

глицерин, пропантриол-1,2,3.

Физические свойства, применение.

Этиленгликоль – бесцветная жидкость, вязкая, сладкая на вкус. Хорошо растворяется в воде (смешивается с водой в любых соотношениях). Кипит при 198°С. Используется в качестве антифриза (охлаждение автомобильных двигателей в зимних условиях), т.к. сильно понижает температуру замерзания воды. 60%-ный раствор замерзает при -49°С. Гигроскопичен, поэтому применяется для приготовления печатных красок, косметических препаратов. Применяется для производства взрывчатых веществ, полиэфиров, лаков, красок.

Глицерин – бесцветная сиропообразная жидкость, сладкая на вкус. Очень гигроскопичен, смешивается с водой в любых соотношениях. Трудно кристаллизуется. Т_кип. = 290⁰ С. Кипит с частичным разложением, поэтому для его очистки перегонку проводят в вакууме.

Глицерин нетоксичен. Глицерин в больших количествах используется в химической и пищевой промышленности (кондитерские изделия, ликёры, прохладительные напитки), текстильной и полиграфической промышленности. Его добавляют в печатную краску для предотвращения высыхания. Глицерин используют в производстве лаков, пластмасс, взрывчатых веществ, косметических и лекарственных препаратов.

Температура кипения многоатомных спиртов гораздо выше температуры кипения соответствующих алканов и даже одноатомных спиртов, что является следствием ещё большей ассоциации их молекул за счёт водородной связи (из-за наличия нескольких гидроксогрупп). Этим объясняется и очень хорошая растворимость низших многоатомных спиртов в воде.

Химические свойства.

Химические свойства многоатомных спиртов сходны со свойствами одноатомных спиртов. Вместе с тем, есть ряд особенностей из-за наличия нескольких гидроксогрупп.

I. Реакции, идущие с разрывом связи О-Н.

Кислотные свойства многоатомных спиртов выражены ярче, чем у одноатомных, что связано с взаимным влиянием гидроксогрупп. Электронные облака, образующие ковалентную связь О-Н, вследствие высокой электроотрицательности кислорода, смещены к нему. Если в молекуле имеются поблизости ещё электроотрицательные атомы, то они притягивают к себе электронные облака от соседних атомов, что имеет место в многоатомных спиртах, особенно с соседним расположением гидроксогрупп. Это взаимное влияние способствует ещё большему смещению электронной плотности от атомов водорода гидроксогрупп, что ослабляет связь О-Н. Поэтому атомы водорода легче замещаются на атомы металлов.

1. Взаимодействие с металлическим натрием.

неполный этиленгликолят натрия полный этиленгликолят натрия мононатрийгликолят динатрийгликолят

глицерат натрия

2. В отличие от одноатомных спиртов, многоатомные реагирует с гидроксидами меди, железа, кальция, бария с образованием глицератов (этиленгликолятов). Качественной реакцией на многоатомные спиртыявляется взаимодействие со свежеприготовленным гидроксидом меди (II). При этом образуется раствор ярко-синего цвета - глицерат меди (этиленгликолят меди). Такие соединения называются хелатными комплексами. Гликоляты образуются и с оксидами некоторых металлов.

этиленгликолят меди (прозрачный, ярко-синий)

глицерат меди (II) (прозрачный ярко-синий раствор)

Упрощенная форма записи:

3. Этерификация – взаимодействие с органическими и минеральными кислотами с образованием сложных эфиров.

Взаимодействие с азотной кислотой.

тринитроглицерин, взрывчатое вещество,

применяется для производства динамита.

взрыв

ТНГ

динитроэтиленгликоль, взрывчатое вещество

взрыв

Взаимодействие с органическими кислотами.

уксусная кислота моноацетат этиленгликоля

стеариновая кислота триглицерид стеариновой кислоты (тристеарат) жир

4. Окисление этиленгликоля происходит с образованием глиоксаля, а за тем щавелевой кислоты, глицерин окисляется с образованием ряда различных веществ.

глиоксаль, щавелевая кислота сильный яд.

II. Реакции, идущие с разрывом связи С-О.

1. Взаимодействие с галогеноводородами.

Здесь идёт последовательное замещение гидроксогрупп на атомы галогена, причём, сначала при первом и третьем атомах углерода, а потом при втором атоме углерода. Это связано с взаимным влиянием гидроксогрупп: гидроксогруппа при втором атоме углерода экранируется другими в пространстве, поэтому замещение здесь затруднено.

2. Взаимодействие с галогенопроизводными фосфора. (PCl₃, PCl₅)

фосфористая кислота

Дегидратация.

а) Внутримолекулярная.

виниловый спирт (енол) уксусный альдегид

б) Межмолекулярная.

диэтиленгликоль – жидкость, применяется как растворитель, в текстильной промышленности при отделке тканей.

Этот процесс может идти и дальше с образованием полимеров - полиэфиров, которые используются как пленкообразующие вещества для лаков и красок, а также для получения пластмасс, синтетических волокон (лавсан - Россия, терилен – Англия, дакрон – США).

Реакции поликонденсации - это такие реакции, при которых кроме высокомолекулярных соединений образуется низкомолекулярное вещество - вода.

полиэфир

При взаимодействии с терефталевой кислотой этиленгликоль образует полимер – полиэтиленгликольтерефталат (полиэфир). Применяют для изготовления синтетического волокна лавсан (дакрон, кримплен)

в) Циклическая дегидратация (Фаворский)

диоксан – жидкость, применяется в качестве растворителя эфиров, масел, жиров. Ядовит! При хранении образует взрывоопасные перекиси.

Способы получения

Получение этиленгликоля.

1. Окисление этилена:

окись этилена

2. Действием водного раствора щелочи на дигалоидопроизводные алканов.

Способы получения глицерина.

1. Раньше получали гидролизом жиров.

триглицерид, жир водный раствор мыло (стеарат натрия)

2. Из пропилена.

или

или

Решите задачи:

1. Из 30 г пропилового спирта в результате двух последовательных реакций получено соединение, при действии на которое гидроксида меди (II) появляется ярко-синее окрашивание. Какое количество этого соединения получено, если выход на первой стадии – 80 % , на второй – количественный?

2. При нагревании 23 г этанола с каталитическим количеством конц. р-ра серной кислоты образовалось два органических соединения. Одно из них – газообразное- может обесцветить 40 г 40%-ного раствора брома в четырёххлористом углероде. Второе соединение представляет собой легкокипящую жидкость. Какие соединения и в каком количестве получились, если считать, что этиловый спирт вступил в реакцию количественно?

3. Из этилового спирта в результате двух последовательных реакций получено соединение, которое имеет нейтральную реакцию на лакмус и растворяет свежеосаждённый гидроксид меди (II). При взаимодействии этого соединения с избытком металлического натрия выделяется 35,84 л водорода. Какое соединение получилось и сколько г этанола вступает в реакцию, если выход на каждой стадии синтеза – 80 %?

4. При дегидратации предельного первичного одноатомного спирта выделяется газообразный непредельный углеводород, объём которого в три раза меньше объёма углекислого газа, образующегося при сжигании того же количества спирта. Какой спирт был подвергнут превращениям? Какое минимальное количество 0,2 М раствора гидроксида калия потребуется для поглощения углекислого газа, если сжечь 3 г этого спирта ?

5. При гидролизе сложного эфира этиленгликоля получено 36,6 г ароматической одноосновной кислоты, на нейтрализацию которой пошло 108 мл 10 %-ного водного раствора гидроксида натрия (пл. 1,11) . Установить структурную формулу исходного сложного эфира, если известно, что полученный при его гидролизе этиленгликоль может прореагировать с осаждённым из 37,5 г медного купороса гидроксидом меди (II). Сколько и какого эфира подвергли гидролизу?