Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)

Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли) 

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

Общая формула этих спиртов CnH2n(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 (-,-, -гликоли и т.д.):

Н3С—СНОН—СН2ОН  HOCH2—CH2—CH2OH

 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:

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\ O—CH2 

2 | + Cu(OH)2  |  Cu |  + 2H2O 

 CH2OH  H2C—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:

H2C—CH—OH  [H2C==CH—OH]  H3C—C==O

 | |    -H2O    \ 

 OH H    H 

этилен-   виниловый   уксусный 

гликоль  спирт   альдегид 

б) межмолекулярная дегидратация: 

HOCH2—CH2OH + HOCH2—CH2OH  HOCH2—CH2—O—CH2—CH2OH

  -H2O  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.