Трехатомные спирты (алкантриолы, или глицерины)

Трехатомные спирты (алкантриолы, или глицерины)

Трехатомиые спирты содержат три гидроксильные группы при разных углеродных атомах.

Общая формула СnН2n - 1(ОН)3.

Первый и основной представитель трехатомных спиртов — глицерин (пропантриол-1,2,3) HОСН2—СHOH—СН2ОН.

Номенклатура. Для названия трехатомных спиртов по систематической номенклатуре необходимо добавить к названию соответствующего алкана суффикс -триол. 

Изомерия трехатомных спиртов, как и двухатомных, определяется строением углеродной цепи и положением в ней трех гидроксильных групп.

Получение. 1. Глицерин можно получать гидролизом (омылением) растительных или животных жиров (в присутствии щелочей или кислот):

   O

H2C—O—C//—C17H35  H2C—OH  

 |  O   | 

HC—O—C//—C17H35 + 3H2O  HC—OH + 3C17H35COOH 

 |  О   | 

H2C—O—C//—C17H35  H2C—OH 

триглицерид (жир)  глицерин  стеариновая 

   кислота 

Гидролиз в присутствии щелочей приводит к образованию натриевой или калиевой солей высших кислот — мыла (поэтому этот процесс называется омылением).

2. Синтез из пропилена (промышленный способ):

 CH3    CH2Cl

 | Cl2, 450-500 oC  | H2O (гидролиз)

 CH ———— CH  ———— 

 || —HCl   ||    —HCl

 CH2    CH2

пропилен  хлористый

  аллил

  CH2OH HOCl (гипо- CH2OH    CH2OH

 |  хлорирование)   |  H2O (гидролиз) |

CH ————  CHOH ———— CHOH

  ||  —HCl  |    —HCl  |

  CH2    CH2CL    CH2OH

аллиловый  монохлор-  глицерин

 спирт   гидрин

  глицерина

Химические свойства. По химическим свойствам глицерин во многом напоминает этиленгликоль. Он может реагировать одной, двумя или тремя гидроксильными группами.

1. Образование глицератпов. Глицерин, вступая в реакции со щелочными металлами, а также с гидроксидами тяжелых металлов, образует глицераты:

  H

   | 

 H2С—OH   H2C—O /O— CH2

  |   |  Cu    | 

2 HC—OH + Cu(OH)2  HC—O/ O— CH +  2H2O

  |   |  H/   | 

 H2C—OH    H2C—OH HO—CH2 

  глицерат меди 

2. Образование сложных эфиров. С органическими и минеральными кислотами глицерин образует сложные эфиры: 

H2C—OH  HO—NO2  H2C—O—NO2 

 |   H+ |

HC—OH + HO—NO2 — HC—O—NO2 + 3H2O 

  |    | 

H2C—OH  HO—NO2  H2C—O—NO2 

глицерин азотная    тринитрат 

  кислота   глицерина 

  (нитроглицерин)

H2C—OH HO—OC—CH3  H2C—O—COCH3 

 |    H+ | 

HC—OH + HO—OC—CH3 — HC—O—COCH3 + 3H2O 

 |   | 

H2C—OH HO—OC—CH3  H2C—O—COCH3 

глицерин уксусная  триацетат 

   кислота  глицерина 

3. Замена гидроксильных групп на галогены. При взаимодействии глицерина с галогеноводородами (НС1, НВr) образуются моно- и дихлор- или бромгидрины:

  H2C—Cl  H2C—Cl

   |    | 

H2C—OH    HC—OH   HC—Cl   CH2\ 

 |   HCl  |    |   HCl |   |   |  KOH  | O 

HC—OH ——|  H2C—OH —— |   H2C—OH|——— CH/ 

 |  -H2O  |    -H2O |      | -KCl, -H2O | 

H2C—OH  H2C—OH   H2C—Cl     CH2Cl 

   |    | 

  HC—Cl   HC—OH 

   |    |

  H2C—OH   H2C—Cl 

  монохлор-  дихлор-  эпихлор- 

   гидрины  гидрины  гидрин 

4. Окисление. При окислении глицерина образуются различные продукты, состав которых зависит от природы окислителя. Начальными продуктами окисления являются: глицериновый альдегид HOCH2—CHOH—CHO, дигидроксиацетон НОСН2—СО—CН2ОН и конечный продукт (без разрыва углеродной цепи) — щавелевая кислота НООС—СООН. 

Отдельные представители. Глицерин (пропантриол-1,2,3) НОСН2—СНОН—СН2OН - вязкая гигроскопическая нетоксичная жидкость (т. кип. 290 °С с разл.), сладкая на вкус. Смешивается с водой во всех соотношениях. Используют для производства взрывчатых веществ, антифризов и полиэфирных полимеров. Находит применение в пищевой (для изготовления кондитерских изделий, ликеров и т.д.), текстильной, кожевенной и химической промышленности, в парфюмерии.