Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)

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

Общая формула этих спиртов C_nH_2n(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

 | |    ^-H₂^O    \

 OH H    H

этилен-   виниловый   уксусный

гликоль  спирт   альдегид

б) межмолекулярная дегидратация:

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

^-H₂^O  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.