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 (a-, b-, g-гликоли и т.д.):
Н3С—СНОН—СН2ОН HOCH2—CH2—CH2OH
пропандиол-1,2 пропандиол-1,3
(a-гликоль) (b-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 åO—CH2
2 | + Cu(OH)2 ® | Cu | + 2H2O
CH2OH H2C—Oä 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.