Diol

Dioler är organisk-kemiska föreningar som innehåller två hydroxigrupper (-OH-grupper). En alifatisk diol kallas också en glykol. Detta kan jämföras med de enkla alkoholer, som till exempel etanol, som bara har en hydroxigrupp. På motsvarande sätt är trioler föreningar som innehåller tre hydroxigrupper.

Den vanligaste industriella diolen är etylenglykol. Exempel på dioler där hydroxylfunktionella grupper är mer åtskilda inkluderar 1,4-Butandiol HO−(CH2)4−OH och propylen-1,3-diol eller betapropylenglykol, HO−CH−CH2−CH2−CH2−CH|||.

Framställning

Geminala dioler
En geminal diol har två hydroxylgrupper bundna till samma atom. Dessa arter uppstår genom hydrering av karbonylföreningarna. Hydreringen är vanligtvis ogynnsam, men ett anmärkningsvärt undantag är formaldehyd som i vatten existerar i jämvikt med metandiol, H2C(OH)2. Ett annat exempel är (F3C)2C(OH)2, den hydratiserade formen av hexafluoraceton. Många geminala dioler genomgår ytterligare kondensation för att ge dimeriska och oligomera derivat. Denna reaktion gäller glyoxal och relaterade aldehyder.

Vicinala dioler
I en vicinal diol upptar de två hydroxylgrupperna vicinala positioner, det vill säga de är fästa vid intilliggande atomer. Dessa föreningar kallas glykoler. Exempel är etan-1,2-diol eller etylenglykol HO−(CH2)2−OH, en vanlig ingrediens i frostskyddsprodukter. Ett annat exempel är propan-1,2-diol eller alfapropylenglykol, HO−CH−CH2−CH(OH)−CH3, som används inom livsmedels- och medicinindustrin, samt en relativt giftfri frostskyddsprodukt.

I kommersiell skala är huvudvägen till vicinala dioler hydrolys av epoxider. Epoxiderna framställs genom epoxidering av alkenen. Ett exempel är syntesen av transcyklohexanediol eller med mikroreaktor.

För akademisk forskning och farmaceutiska områden produceras vicinala dioler ofta genom oxidation av alkener, vanligtvis med utspätt surt kaliumpermanganat. Användning av alkaliskt kaliummanganat (VII) ger en färgförändring från klar djuplila till klargrön, medan surt kaliummanganat(VII) blir klart färglöst. Osmiumtetroxid kan på liknande sätt användas för att oxidera alkener till vicinala dioler. Den kemiska reaktionen som kallas Sharpless asymmetrisk dihydroxylering kan användas för att producera kirala dioler från alkener med hjälp av ett osmatereagens och en kiral katalysator. En annan metod är Woodward cis-hydroxylering (cisdiol) och den relaterade Prévostreaktionen (antidiol), avbildad nedan, som båda använder jod och silversaltet av en karboxylsyra.

Andra vägar till vicinala dioler är hydrering av acyloiner och pinacolkopplingsreaktionen.

1,3-dioler
1,3-dioler framställs ofta industriellt genom aldolkondensation av ketoner med formaldehyd. Den resulterande karbonylen reduceras med användning av Cannizzaroreaktionen eller genom katalytisk hydrering:
 RC(O)CH3  +  CH2O   →   RC(O)CH2CH2OH
 RC(O)CH2CH2OH  +  H2   →   RCH(OH)CH2CH2OH  

2,2-Disubstituted propan-1,3-dioler framställs på detta sätt. Exempel är 2-metyl-2-propyl-1,3-propandiol och neopentylglykol.

1,3-dioler kan framställas genom hydrering av α,β-omättade ketoner och aldehyder. Den resulterande ketoalkoholen hydreras. En annan väg är hydroformylering av epoxider följt av hydrering av aldehyden. Denna metod har använts för 1,3-propandiol från etylenoxid.

Mer specialiserade vägar till 1,3-dioler är reaktionen mellan en alken och formaldehyd, Prinsreaktionen. 1,3-dioler kan produceras diastereoselektivt från motsvarande β-hydroxiketoner med hjälp av Evans–Saksena-,Narasaka–Prasad- eller Evans–Tishchenko-reduktionsprotokollen.

1,3-dioler beskrivs som syn eller anti beroende på de relativa stereokemierna hos kolatomerna som bär hydroxylfunktionella grupper. Zinkoforin är en naturlig produkt som innehåller både syn och anti 1,3-dioler.

1,4-, 1,5- och längre dioler
Dioler där hydroxylgrupperna separeras av flera kolcentra framställs i allmänhet genom hydrering av diestrar av motsvarande dikarboxylsyror:
(CH2)n(CO2R)2  +  4 H2   →   (CH2)n(CH2OH)2  +  2 H2O  +  2 ROH

1,4-butandiol,1,5-pentandiol,1,6-hexanediol, 1,10-dekanediol är viktiga råämnen till polyuretaner.

Användning
Ur det industriella perspektivet är diolernas dominerande reaktioner vid framställning av polyuretaner och alkydhartser.

Dioler som etylenglykol används som sammonomerer i polymerisationsreaktioner som bildar polymerer inklusive vissa polyestrar och polyuretaner. Dioler kan också omvandlas till laktoner genom Fétizon-oxidationsreaktionen.

Se även
 Glykoler
 Geminal diol
 Etandiol

Referenser

Noter

Externa länkar

Alkoholer