Таблица сравнительная характеристика многоатомных спиртов. Химические свойства спиртов одноатомных и многоатомных
Важнейшие из многоатомных спиртов — этиленгликоль и глицерин:
Этиленгликоль глицерин
Это - вязкие жидкости, сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде и плохо растворимые в органических растворителях.
Получение. />
1. Гидролиз алкилгалогенидов (аналогично одноатомным спиртам):
ClCH 2 — CH 2 Cl + 2 NaOH → НОСН 2 -СН 2 ОН + 2 NaCl .
2. Этиленгликоль образуется при окислении этилена водным раствором перманганата калия:
СН 2 =СН 2 + [О] + Н 2 О → Н O СН 2 -СН 2 ОН.
3. Глицерин получают гидролизом жиров.
Химические свойства. />Для двух- и трехатомных спиртов характерны основные реакции одноатомных спиртов. В реакциях могут участвовать одна или две гидроксильные группы. Взаимное влияние гидроксильных групп проявляется в том, что многоатомные спирты - более сильные кислоты, чем одноатомныеспирты. Поэтому многоатомные спирты, в отличие от одноатомных, реагируют со щелочами, образуя соли. По аналогии с алкоголятями соли двухатомных спиртов называют гликолятами, а трехатомных - глицератами.
Качественной реакцией на многоатомные спирты, содержащие группы ОН при соседних атомах углерода, является ярко, синее окрашивание при действии свежеосажденного гидроксида меди (II ). Цвет раствора обусловлен образованием комплексного гликолята меди:
Для многоатомных спиртов характерно образование сложных эфиров. В частности, при реакции глицерина с азотной кислотой в присутствии каталитических количеств серной кислоты образуется тринитрат глицерина, известный под названием нитроглицерин (последнее название неверно с химической точки зрения, поскольку в нитросоединениях группа — NO 2 непосредственно связана с атомом углерода):
Применение . Этиленгликоль применяют для синтеза полимерных материалов и в качестве антифриза. В больших количествах он используется также для получения диоксана, важного (хотя и токсичного) лабораторного растворителя. Диоксан получают межмолекулярной дегидратацией этиленгликоля:
диоксан
Глицерин находит широкое применение в косметике, пищевой промышленности, фармакологии, производстве взрывчатых веществ. Чистый нитроглицерин взрывается даже при слабом ударе; он служит сырьем для получения бездымных порохов и динамита ― взрывчатого вещества, которое в отличие от нитроглицерина можно безопасно бросать. Динамит был изобретен Нобелем, который основал известную всему миру Нобелевскую премию за выдающиеся научные достижения в области физики, химии, медицины и экономики. Нитроглицерин токсичен, но в малых количествах служит лекарством, так как расширяет сердечные сосуды и тем самым улучшает кровоснабжение сердечной мышцы.
Представители многоатомных спиртов - этиленгликоль и глицерин. Двухатомные спирты, содержащие две гидроксильные группы-ОН, называются гликолями, или диолами, трехатомные спирты, содержащие три гидроксильные группы, - глицеринами, или триолами.
Положение гидроксильных групп указывается цифрами, на-
Многоатомные спирты - бесцветные сиропообразные жидкости сладковатого вкуса, хорошо растворимы в воде, плохо - в органических растворителях; имеют высокие температуры кипения. Например, t кип этиленгликоля 198°С, плотность (r) 1,11 г/см 3 ; t кип (глицерин) = 290°С, r глицерин = 1,26 г/см 3 .
Получение
Двух- и трехатомные спирты получают теми же способами, что и одноатомные. В качестве исходных соединений могут быть использованы алкены, галогенопроизводные и другие соединения. Например:
Глицерин получают из жиров, а также синтетическим путем из газов крекинга нефти (пропилена), т.е. из непищевого сырья.
Химические свойства
Многоатомные спирты по химическим свойствам сходны с одноатомными спиртами. Однако в химических свойствах многоатомных спиртов есть особенности, обусловленные присутствием в молекуле двух и более гидроксильных групп.
Кислотность многоатомных спиртов выше, чем одноатомных, что объясняется наличием в молекуле дополнительных гидроксильных групп, обладающих отрицательным индуктивным эффектом. Поэтому многоатомные спирты, в отличие от одноатомных, реагируют со щелочами, образуя соли. Например, этиленгликоль реагирует не только с щелочными металлами, но и с гидроксидами тяжелых металлов.
По аналогии с алкоголятами соли двухатомных спиртов называются гликолятами, а трехатомных - глицератами.
При взаимодействии этиленгликоля с галогеноводородами (НСl, HBr) одна гидроксильная группа замещается на галоген:
Вторая гидроксогруппа замещается труднее, под действием РСl 5 .
При взаимодействии гидроксида меди (II) с глицерином и другими многоатомными спиртами происходит растворение гидроксида и образуется комплексное соединение ярко-синего цвета.
Юта реакция используется для обнаружения многоатомных спиртов, имеющих гидроксильные группы при соседних атомах углерода -СH(ОН)-СН(ОН)-:
В отсутствие щелочи многоатомные спирты не реагируют с |гидроксидом меди (II) - их кислотность для этого недостаточна.
Многоатомные спирты взаимодействуют с кислотами, образуя сложные эфиры (см. §7). При взаимодействии глицерина с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты образуется нитроглицерин (тринитрат глицерина):
Для спиртов характерны реакции, в результате которых образуются циклические структуры:
Применение
Этиленгликоль используется главным образом для производства лавсана и для приготовления антифризов - водных растворов, замерзающих значительно ниже 0°С (использование их для охлаждения двигателей позволяет автомобилям работать в зимнее время).
Лекция № 3.
Многоатомные спирты, их строение и свойства.
Представители многоатомных спиртов - этиленгликоль и глицерин. Двухатомные спирты, содержащие две гидроксильные группы-ОН, называются гликолями, или диолами, трехатомные спирты, содержащие три гидроксильные группы, - глицеринами, или триолами.
Положение гидроксильных групп указывается цифрами в конце названия.
Физические свойства
Многоатомные спирты - бесцветные сиропообразные жидкости сладковатого вкуса, хорошо растворимы в воде, плохо - в органических растворителях; имеют высокие температуры кипения. Например, tкип этиленгликоля 198°С, плотность () 1,11 г/см3; tкип (глицерин) = 290°С, глицерин = 1,26 г/см3.
Получение
Двух- и трехатомные спирты получают теми же способами, что и одноатомные. В качестве исходных соединений могут быть использованы алкены, галогенопроизводные и другие соединения.
1. Этиленгликоль (этандиол-1,2) синтезируют из этилена различными способами:
3CH 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O ® 3HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2MnO 2 + 2KOH
2. Глицерин (пропантриол -1,2,3) получают из жиров, а также синтетическим путем из газов крекинга нефти (пропилена), т.е. из непищевого сырья.
Химические свойства
Многоатомные спирты по химическим свойствам сходны с одноатомными спиртами. Однако в химических свойствах многоатомных спиртов есть особенности, обусловленные присутствием в молекуле двух и более гидроксильных групп.
Кислотность многоатомных спиртов выше, чем одноатомных, что объясняется наличием в молекуле дополнительных гидроксильных групп, обладающих отрицательным индуктивным эффектом. Поэтому многоатомные спирты, в отличие от одноатомных, реагируют со щелочами, образуя соли. Например, этиленгликоль реагирует не только с щелочными металлами, но и с гидроксидами тяжелых металлов.
По аналогии с алкоголятами соли двухатомных спиртов называются гликолятами, а трехатомных - глицератами.
При взаимодействии этиленгликоля с галогеноводородами (НСl, HBr) одна гидроксильная группа замещается на галоген:
Вторая гидроксогруппа замещается труднее, под действием РСl5.
При взаимодействии гидроксида меди (II) с глицерином и другими многоатомными спиртами происходит растворение гидроксида и образуется комплексное соединение ярко-синего цвета.
Эта реакция используется для обнаружения многоатомных спиртов, имеющих гидроксильные группы при соседних атомах углерода -СH(ОН)-СН(ОН)-:
В отсутствие щелочи многоатомные спирты не реагируют с |гидроксидом меди (II) - их кислотность для этого недостаточна.
Многоатомные спирты взаимодействуют с кислотами, образуя сложные эфиры (см. §7). При взаимодействии глицерина с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты образуется нитроглицерин (тринитрат глицерина):
Для спиртов характерны реакции, в результате которых образуются циклические структуры:
Применение
Этиленгликоль используется главным образом для производства лавсана и для приготовления антифризов - водных растворов, замерзающих значительно ниже 0°С (использование их для охлаждения двигателей позволяет автомобилям работать в зимнее время).
Глицерин широко используется в кожевенной, текстильной промышленности при отделке кож и тканей и в других областях народного хозяйства. Наиболее важной областью применения глицерина является производство тринитрата глицерина (неверно называемого нитроглицерином) - это сильное взрывчатое вещество, которое взрывается от удара, а также лекарство (сосудорасширяющее средство). Сорбит (шестиатомный спирт) используется как заменитель сахара для больных диабетом.
Тест № 4.
Свойства многоатомных спиртов
1. С какими из перечисленных ниже веществ будет реагировать глицерин?
1) HBr 2) HNO 3 3) H 2 4) H 2 O 5)Cu(OH) 2 6) Ag 2 O/NH 3
2. Глицерин не реагирует с 1)HNO 3 2)NaOH 3)CH 3 COOH 4)Cu(OH) 2
3. Этиленгликоль не реагирует с 1)HNO 3 2)NaOH 3)CH 3 COOH 4)Cu(OH) 2
4. Со свежеосажденным гидроксидом меди (II) не будет взаимодействовать: 1) глицерин;
2) бутанон 3) пропаналь 4) пропандиол-1,2
5. Свежеприготовленный осадок Сu(ОН) 2 растворится, если к нему добавить
1)пропандиол-1,2 2)пропанол-1 3) пропен4)пропанол-2
6. Глицерин в водном растворе можно обнаружить с помощью
1) хлорной извести 2) хлорида железа (III) 3) гидроксида меди (II) 4) гидроксида натрия
7. Какой из спиртов реагирует с гидроксидом меди (II)?
1)СН 3 ОН 2) СН 3 СН 2 ОН 3) С 6 Н 5 ОН 4)НО-СН 2 СН 2 -ОН
8. Характерной реакцией для многоатомных спиртов является взаимодействие с
1) H 2 2) Сu 3) Ag 2 O (NH 3 р-р) 4) Cu(OH) 2
9. Вещество, реагирующее с Na и Cu(OH) 2 – это:
1) фенол; 2) одноатомный спирт; 3) многоатомный спирт 4) алкен
10. Этандиол-1,2 может реагировать с
1) гидроксидом меди (II)
2) оксидом железа (II)
3) хлороводородом
4)водородом
6) фосфором
Лекция № 4.
Фенолы, их строение. Свойства фенола, взаимное влияние атомов в молекуле фенола. Орто-, паро-ориентирующее действие гидроксильной группы. Получение и применение фенола
ФЕНОЛЫ – класс органических соединений. Содержат одну или несколько группировок С–ОН, при этом атом углерода входит в состав ароматического (например, бензольного) кольца.
Классификация фенолов . Различают одно-, двух-, трехатомные фенолы в зависимости от количества ОН-групп в молекуле (рис.1)
Рис. 1. ОДНО-, ДВУХ- И ТРЕХАТОМНЫЕ ФЕНОЛЫ
В соответствии с количеством конденсированных ароматических циклов в молекуле различают (рис. 2) сами фенолы (одно ароматическое ядро – производные бензола), нафтолы (2 конденсированных ядра – производные нафталина), антранолы (3 конденсированных ядра – производные антрацена) и фенантролы (рис. 2).
Рис. 2. МОНО- И ПОЛИЯДЕРНЫЕ ФЕНОЛЫ
Номенклатура фенолов
Для фенолов широко используют тривиальные названия, сложившиеся исторически. В названиях замещенных моноядерных фенолов используются также приставки орто-, мета- и пара -, употребляемые в номенклатуре ароматических соединений. Для более сложных соединений нумеруют атомы, входящие в состав ароматических циклов и с помощью цифровых индексов указывают положение заместителей (рис. 3).
Рис. 3. НОМЕНКЛАТУРА ФЕНОЛОВ. Замещающие группы и соответствующие цифровые индексы для наглядности выделены различными цветами.
Химические свойства фенолов
Бензольное ядро и ОН-группа, объединенные в молекуле фенола, влияют друг на друга, существенно повышая реакционную способность друг друга. Фенильная группа оттягивает на себя неподеленную электронную пару от атома кислорода в ОН-группе (рис. 4). В результате на атоме Н этой группы увеличивается частичный положительный заряд (обозначен значком d+), полярность связи О–Н возрастает, что проявляется в увеличении кислотных свойств этой группы. Таким образом, в сравнении со спиртами, фенолы представляют собой более сильные кислоты. Частичный отрицательный заряд (обозначен через d–), переходя на фенильную группу, сосредотачивается в положениях орто- и пара- (по отношению к ОН-группе). Эти реакционные точки могут атаковаться реагентами, тяготеющими к электроотрицательным центрам, так называемыми электрофильными («любящими электроны») реагентами.
Рис. 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ В ФЕНОЛЕ
В итоге для фенолов возможны два типа превращений: замещение атома водорода в ОН-группе и замещение Н-атомобензольном ядре. Пара электронов атома О, оттянутая к бензольному кольцу, увеличивает прочность связи С–О, поэтому реакции, протекающие с разрывом этой связи, характерные для спиртов, для фенолов не типичны.
1. Обладает слабыми кислотными свойствами, при действии щелочей образует соли - феноляты (например, фенолят натрия - C6H6ONa):
C 6 H 5 OH + NaOH = C 6 H 5 ONa + H 2 O
Вступает в реакции электрофильного замещения по ароматическому кольцу. Гидрокси-группа, являясь одной из самых сильных донорных групп, увеличивает реакционную способность кольца к этим реакциям, и направляет замещение в орто- и пара-положения. Фенол с лёгкостью алкилируется, ацилируется, галогенируется, нитруется и сульфируется.
Реакция Кольбе-Шмидта.
2. Взаимодействие с металлическим натрием:
C 6 H 5 OH + Na = C 6 H 5 ONa + H 2
3. Взаимодействие с бромной водой (качественная реакция на фенол):
C 6 H 5 OH + 3Br 2 (водн.) → C 6 H 2 (Br) 3 OH + 3HBr образуется 2,4,6 трибромфенол
4. Взаимодействие с концентрированной азотной кислотой:
C 6 H 5 OH + 3HNO 3 конц → C 6 H 2 (NO 2) 3 OH + 3H 2 О образуется 2,4,6 тринитрофенол
5. Взаимодействие с хлоридом железа (III)(качественная реакция на фенол):
C 6 H 5 OH + FeCl 3 → 2 +(Cl)2- + HCl образуется дихлоридфенолят железа (III)(фиолетовое окрашивание)
Способы получения фенолов.
Фенолы выделяют из каменноугольной смолы, а также из продуктов пиролиза бурых углей и древесины (деготь). Промышленный способ получения самого фенола С6Н5ОН основан на окислении ароматического углеводорода кумола (изопропилбензол) кислородом воздуха с последующим разложением получающейся гидроперекиси, разбавленной H3SO4 (рис. 8А). Реакция проходит с высоким выходом и привлекательна тем, что позволяет получить сразу два технически ценных продукта – фенол и ацетон. Другой способ – каталитический гидролиз галогензамещенных бензолов (рис. 8Б).
Рис. 8. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА
Применение фенолов.
Раствор фенола используют в качестве дезинфицирующего средства (карболовая кислота). Двухатомные фенолы – пирокатехин, резорцин (рис. 3), а также гидрохинон (пара-дигидроксибензол) применяют как антисептики (антибактериальные обеззараживающие вещества), вводят в состав дубителей для кожи и меха, как стабилизаторы смазочных масел и резины, а также для обработки фотоматериалов и как реагенты в аналитической химии.
В виде отдельных соединений фенолы используются ограниченно, зато их различные производные применяют широко. Фенолы служат исходными соединениями для получения разнообразных полимерных продуктов – феноло-альдегидных смол (рис. 7), полиамидов, полиэпоксидов. На основе фенолов получают многочисленные лекарственные препараты, например, аспирин, салол, фенолфталеин, кроме того, красители, парфюмерные продукты, пластификаторы для полимеров и средства защиты растений.
Тест № 5 Фенолы
1. Сколько существует фенолов состава С 7 Н 8 О? 1)Один 2) Четыре 3) Три 4) два
2. Атом кислорода в молекуле фенола образует
1) одну σ-связь 2) две σ-связи 3) одну σ- и одну π-связи 4) две π-связи
3. Фенолы - более сильные кислоты, чем алифатические спирты потому, что...
1) между молекулами спирта образуется прочная водородная связь
2) в молекуле фенола больше массовая доля ионов водорода
3) в фенолах электронная система смещена в сторону атома кислорода, что приводит к большей подвижности атомов водорода бензольного кольца
4) в фенолах электронная плотность связи О-Н уменьшается из-за взаимодействия неподеленной электронной пары атома кислорода с бензольным кольцом
4. Выберите верное утверждение:
1) фенолы диссоциируют в большей степени, чем спирты;
2) фенолы проявляют основные свойства;
3) фенолы и их производные не обладают токсическим действием;
4) атом водорода в гидроксильной группе фенола не может быть замещен на катион металла под действием оснований.
Свойства
5. Фенол в водном растворе является
1) сильной кислотой 2) слабой кислотой 3) слабым основанием 4) сильным основанием
1. Вещество, реагирующее с Na и NaOH, дающее фиолетовое окрашивание с FeCl 3 – это:
1) фенол; 2) спирт 3) простой эфир; 4) алкан
6. Влияние бензольного кольца на гидроксильную группу в молекуле фенола доказывает реакция фенола с
1) гидроксидом натрия 2) формальдегидом 3) бромной водой 4) азотной кислотой
7. Химическое взаимодействие возможно между веществами, формулы которых:
1) С 6 Н 5 OH и NaCl 2) С 6 Н 5 OH и HCl 3) С 6 Н 5 OH и NaOH 4) С 6 Н 5 ONa и NaOH.
8. Фенол не взаимодействует с
1) метаналем 2) метаном 3) азотной кислотой 4) бромной водой
9. Фенол взаимодействует c
1) соляной кислотой 2) этиленом 3) гидроксидом натрия 4) метаном
10. Фенол не взаимодействует с веществом, формула которого
1)HBr 2)Br 2 3)HNO 3 4)NaOH
11. Фенол не реагирует с 1) НNO 3 2) KОН 3) Вr 2 4) Сu(OH) 2
12. Кислотные свойства наиболее выражены у 1)фенола 2)метанола 3)этанола 4)глицерина
13. При взаимодействии фенола с натрием образуются
1) фенолят натрия и вода 2) фенолят натрия и водород
3) бензол и гидроксид натрия 4) бензоат натрия и водород
14. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами, которые преимущественно образуются при их взаимодействии.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
А) С 6 Н 5 ОН + К 1) 2,4,6-трибромфенол + НВr
Б) С 6 Н 5 ОН + КОН 2) 3,5-дибромфенол + НВr
В) С 6 Н 5 ОН + НNО3 3) фенолят калия + Н 2
Г) С 6 Н 5 ОН + Вr 2 (р-р) 4) 2,4,6-тринитрофенол + H 2 O
5) 3,5-динитрофенол + НNO 3
6) фенолят калия + Н 2 О
15. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ
А) С 6 Н 5 ОН + Н 2 1) С 6 Н 6 + Н 2 О
Б) С 6 Н 5 ОН + К 2) С 6 Н 5 ОК + Н 2 О
В) С 6 Н 5 ОН + КОН 3) С 6 Н 5 ОН + КНСО 3
Г) С 6 Н 5 ОК + Н 2 О + СО 2 4) С 6 Н 11 ОН
5) С 6 Н 5 ОК + Н 2
6) С 6 Н 5 СООН + КОН
16. Фенол взаимодействует с растворами
3) [Аg(NH 3) 2 ]OH
17. Фенол реагирует с
1) кислородом
2)бензолом
3) гидроксидом натрия
4) хлороводородом
5) натрием
6) оксидом кремния (IV)
Получение
18. При замещении водорода в ароматическом кольце на гидроксильную группу образуется:
1) сложный эфир; 2) простой эфир; 3) предельный спирт; 4) фенол.
19. Фенол может быть получен в реакции
1) дегидратации бензойной кислоты 2) гидрирования бензальдегида
3) гидратации стирола 4) хлорбензола с гидроксидом калия
Взаимосвязь, качественные реакции.
20. Метанол. этиленгликоль и глицерин являются:
1)гомологами; 2)первичным, вторичным и третичным спиртами;
32)изомерами; 4) одноатомным, двухатомным, трехатомным спиртами
21. Вещество, не реагирующее ни с Na, ни с NaOH, получаемое при межмолекулярной дегидратации спиртов - это: 1) фенол 2) спирт 3) простой эфир; 4) алкен
22.Взаимодействуют между собой
1)этанол и водород 2)уксусная кислота и хлор
3)фенол и оксид меди (II) 4)этиленгликоль и хлорид натрия
23.Вещество Х может реагировать с фенолом, но не реагирует с этанолом. Это вещество:
1)Na 2) O 2 3)HNO 3 4)бромная вода
24. Ярко-синий раствор образуется при взаимодействии гидроксида меди (II) с
1)этанолом 2) глицерином 3) этаналем 4) толуолом
25. Гидроксид меди (II) может быть использован для обнаружения
1) ионов Аl 3+ 2)этанола 3) ионов NO 3 - 4) этиленгликоля
26. В схеме превращений C 6 H 12 O 6 à X à C 2 H 5 -O- C 2 H 5 веществом «Х» является
1) C 2 H 5 OH 2) C 2 H 5 COOH 3) CH 3 COOH 4) C 6 H 11 OH
27.В схеме превращений этанол à Х à бутан веществом Х является
1)бутанол-1 2)бромэтан 3)этан 4)этилен
28. В схеме превращений пропанол-1 à Х à пропанол-2 веществом Х является
1) 2-хлорпропан 2) пропановая кислота 3) пропин 4) пропен
29.Водные растворы этанола и глицерина можно различить с помощью:
1)бромной воды 2)аммиачного раствора оксида серебра
4) металлического натрия 3)свежеприготовленного осадка гидроксида меди (II);
30. Отличить этанол от этиленгликоля можно с помощью:
31. Отличить фенол от метанола можно с помощью:
1) натрия; 2) NaOH; 3) Cu(OH) 2 4) FeCl 3
32. Отличить фенол от простого эфира можно с помощью:
1) Cl 2 2) NaOH 3) Cu(OH) 2 4) FeCl 3
33. Отличить глицерин от пропанола-1 можно с помощью:
1) натрия 2)NaOH 3) Cu(OH) 2 4) FeCl 3
34. Какое вещество надо использовать для того, чтобы в лабораторных условиях отличить друг от друга этанол и этиленгликоль?
1) Натрий 2) Соляную кислоту 3) Гидроксид меди (II) 4) Гидроксид натрия
Многоатомные спирты – органические соединения, в молекулах которых содержится несколько гидроксильных групп (-ОН), соединённых с углеводородным радикалом
Гликоли (диолы)
- Сиропообразная, вязкая бесцветная жидкость, имеет спиртовой запах, хорошо смешивается с водой, сильно понижает температуру замерзания воды(60%-ый раствор замерзает при -49 ˚С) –это используется в системах охлаждения двигателей – антифризы.
- Этиленгликоль токсичен – сильный Яд! Угнетает ЦНС и поражает почки.
Триолы
- Бесцветная, вязкая сиропообразная жидкость, сладкая на вкус. Не ядовит. Без запаха. Хорошо смешивается с водой.
- Распространён в живой природе. Играет важную роль в обменных процессах, так как входит в состав жиров (липидов) животных и растительных тканей.
Номенклатура
В названиях многоатомных спиртов (полиолов ) положение и число гидроксильных групп указывают соответствующими цифрами и суффиксами -диол (две ОН-группы), -триол (три ОН-группы) и т.д. Например:
Получение многоатомных спиртов
I . Получение двухатомных спиртов
В промышленности
1. Каталитическая гидратация оксида этилена (получение этиленгликоля):
2. Взаимодействие дигалогенпроизводных алканов с водными растворами щелочей :
3. Из синтез-газа :
2CO + 3H 2 250°,200 МПа ,kat →CH 2 (OH)-CH 2 (OH)
В лаборатории
1. Окисление алкенов :
II . Получение трёхатомных спиртов (глицерина)
В промышленности
Омыление жиров (триглицеридов):
Химические свойства многоатомных спиртов
Кислотные свойства
1. С активными металлами:
HO-CH 2 -CH 2 -OH + 2Na → H 2 + NaO-CH 2 -CH 2 -ONa (гликолят натрия)
2. С гидроксидом меди( II ) – качественная реакция!
Упрощённая схема
Основные свойства
1. С галогенводородными кислотами
HO-CH 2 -CH 2 -OH + 2HCl H+ ↔ Cl-CH 2 -CH 2 -Cl + 2H 2 O
2. С азотной кислотой
Т ринитроглицерин - основа динамита
Применение
- Этиленгликоль производства лавсана , пластмасс , и для приготовления антифризов - водных растворов, замерзающих значительно ниже 0°С (использование их для охлаждения двигателей позволяет автомобилям работать в зимнее время); сырьё в органическом синтезе.
- Глицерин широко используется в кожевенной, текстильной промышленности при отделке кож и тканей и в других областях народного хозяйства. Сорбит (шестиатомный спирт) используется как заменитель сахара для больных диабетом. Глицерин находит широкое применение в косметике , пищевой промышленности , фармакологии , производстве взрывчатых веществ . Чистый нитроглицерин взрывается даже при слабом ударе; он служит сырьем для получения бездымных порохов и динамита ― взрывчатого вещества, которое в отличие от нитроглицерина можно безопасно бросать. Динамит был изобретен Нобелем, который основал известную всему миру Нобелевскую премию за выдающиеся научные достижения в области физики, химии, медицины и экономики. Нитроглицерин токсичен, но в малых количествах служит лекарством , так как расширяет сердечные сосуды и тем самым улучшает кровоснабжение сердечной мышцы.
Одноатомные спирты.
Спиртами называются производные углеводородов, представляющие собой продукты замещения атома (атомов) водорода в углеводородной молекуле гидроксильной группой -ОН. В зависимости от того, какое количество атомов водорода замещено, спирты бывают одноатомными и многоатомными. Т.е. число групп -ОН в молекуле спирта характеризует атомность последнего.
Наибольшее значение имеют предельные одноатомные спирты. Состав членов ряда предельных одноатомных спиртов может быть выражен общей формулой -- СnH2n+1ОН или R-OH.
Несколько первых членов гомологического ряда спиртов и их названия по радикально-функциональной, заместительной и рациональной номенклатурам соответственно приведены ниже:
По радикально-функциональной номенклатуре название спиртов образуется из названия радикалов и слова «спирт», выражающего функциональное название класса.
Химические свойства
- 1. Спирты реагируют со щелочными металлами (Na, K и т.д.) с образованием алкоголятов:
- 2R--OH + 2Na ® 2R--ONa + H2
- 2. Замещение гидроксильной группы спиртов на галоген
R--ОН + Н--X « R--X + H2O
3. Взаимодействие спиртов с кислотами называют реакцией этерификации. В результате ее образуются сложные эфиры:
R--OH + HO--C--R1 « R--O--C--R1 + H2O
4. При высокой температуре кислород воздуха окисляет спирты с образованием СО2 или Н2О (процесс горения). Метанол и этанол горят почти несветящимся пламенем, высшие - более ярким коптящим. Это связано с увеличением относительного увеличением углерода в молекуле.
Растворы KMnO4 и K2Cr2O7 (кислые) окисляют спирты. Раствор KMnO4 обесцвечивается, раствор K2Cr2O7 становится зеленым .
Первичные спирты при этом образуют альдегиды, вторичные - кетоны, дальнейшее окисление альдегидов и кетонов приводит к получению карбоновых кислот.
5. При пропускании паров первичных и вторичных спиртов над поверхностью наколенных мелкораздробленных металлов (Cu, Fe) происходит их дегидрирование:
СН3--СН--Н CH3--C--H
Многоатомные спирты.
Двухатомные спирты называются гликолями, трехатомные - глицеринами. По международной заместительной номенклатуре двухатомные спирты называются алкандиолами, трехатомные - алкантриолами. Спирты с двумя гидроксилами при одном углеродном атоме обычно в свободном виде не существуют; при попытках получить их они разлагаются, выделяя воду и превращаясь в соединение с карбонильной группой - альдегиды или кетоны
Трехатомные спирты с тремя гидроксилами при одном углеродном атоме еще более неустойчивы, чем аналогичные двухатомные, и в свободном виде неизвестны:
Поэтому первым представителем двухатомных спиртов является производное этана состава С2Н4(ОН)2 с гидроксильными группами при различных углеродных атомах - 1,2-этандиол, или иначе - этиленгликоль (гликоль). Пропану соответствует уже два двухатомных спирта - 1,2-пропадиол, или пропиленгликоль, и 1,3-пропандиол, или триметиленгликоль:
Гликоли, в которых две спиртовые гидроксильные группы расположены в цепи рядом - при соседних атомах углерода, называются a-гликолями (например, этиленгликоль, пропиленгликоль). Гликоли со спиртовыми группами, расположенными через один углеродный атом, называются b-гликолями (триметиленгликоль). И так далее.
Среди двухатомных спиртов этиленгликоль представляет наибольший интерес. Он используется в качестве антифриза для охлаждения цилиндров автомобильных, тракторных и авиационных двигателей; при получении лавсана (полиэфир спирта с терефталевой кислотой).
Это бесцветная сиропообразная жидкость, не имеющая запаха, сладкая на вкус, ядовита. Смешивается с водой и спиртом. Ткип.=197 оС, Тпл.= --13 оС, d204=1,114 г/см3. Горючая жидкость.
Дает все реакции, характерные для одноатомных спиртов, причем в них может участвовать одна или обе спиртовые группы. Вследствие наличия двух ОН-групп гликоли обладают несколько более кислыми свойствами, чем одноатомные спирты, хотя и не дают кислой реакции на лакмус, не проводят электрического тока. Но в отличие от одноатомных спиртов они растворяют гидроксиды тяжелых металлов. Например, при приливании этиленгликоля к голубому студенистому осадку Cu(OH)2 образуется синий раствор гликолята меди:
При действии PCl5 хлором замещаются обе гидроксидьные группы, при действии HCl - одна и образуются так называемые хлоргидрины гликолей:
При дегидратации из 2-х молекул этиленгликоля образуется диэтиленгликоль:
Последний, может, выделяя внутримолекулярно одну молекулу воды, превращаться в циклическое соединение с двумя группами простого эфира - диоксан:
С другой сторон, диэтиленгликоль может реагировать со следующей молекулой этиленгликоля, образуя соединение тоже с двумя группами простого эфира, но с открытой цепью - триэтиленгликоль. Последовательное взаимодействие по такого рода реакции многих молекул гликоля приводит к образованию полигликолей - высокомелекулярных соединений, содержащих множество группировок простого эфира. Реакции образования полигликолей относятся к реакциям поликонденсации.
Полигликоли используются в производстве синтетических моющих средств, смачивателей, пенообразователей.
Химические свойства
Главной особенностью простых эфиров является их химическая инертность. В отличие от сложных эфиров они не гидролизуются и не разлагаются водой на исходные спирты. Безводные (абсолютные) эфиры в отличие от спиртов при обычных температурах не реагируют с металлическим натрием, т.к. в их молекулах нет активного водорода.
Расщепление простых эфиров происходит под действием некоторых кислот. Например, концентрированная (особенно дымящая) серная кислота поглощает пары простых эфиров, и при этом образуется сложный эфир серной кислоты (этилсерная кислота) и спирт.
Иодистоводородная кислота также разлагает простые эфиры, в результате получаются галогеналкил и спирт.
При нагревании металлический натрий расщепляет простые эфиры с образованием алкоголята и натрийорганического соединения.