44. Многоатомные спирты

Урок №32. Многоатомные спирты. Этиленгликоль, глицерин. Свойства, применение. – ХиМуЛя.com

44. Многоатомные спирты

Многоатомные спирты– органические соединения, в молекулах которых содержится несколькогидроксильных групп (-ОН), соединённых с углеводородным радикалом

Гликоли (диолы)

Этиленгликоль (этандиол)
ФормулаМодели молекулы
шаростержневаяполусферическая
HO-CH2CH2-OH
  •  Сиропообразная, вязкая бесцветная жидкость,имеет спиртовой запах, хорошо смешивается с водой, сильно понижает температурузамерзания воды          (60%-ый растворзамерзает при -49 ˚С) –это используется в системах охлаждения двигателей –антифризы.
  • Этиленгликоль токсичен – сильный Яд!Угнетает ЦНС и поражает почки.

Триолы

Глицерин (пропантриол-1,2,3)
ФормулаМодели молекулы
шаростержневаяполусферическая
HOCH2-СH(OH)-CH2OH
  • Бесцветная,вязкая сиропообразная жидкость, сладкая на вкус. Не ядовит. Без запаха. Хорошосмешивается с водой.
  • Распространён вживой природе. Играет важную роль в обменных процессах, так как входит в составжиров (липидов) животных и растительных тканей.     

Номенклатура

В названияхмногоатомных спиртов (полиолов) положение и число гидроксильных группуказывают 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 алкановс водными растворами щелочей:

3.Из синтез-газа:               

2CO + 3H2 250°,200МПа,kat →  CH2(OH)-CH2(OH)

Влаборатории

1.Окисление алкенов:

II. Получение трёхатомных спиртов(глицерина)

В промышленности

Омыление жиров(триглицеридов):

Химические свойства многоатомных спиртов

Кислотные свойства

1. С активными металлами: 

HO-CH2-CH2-OH+ 2Na → H2↑+ NaO-CH2-CH2-ONa    (гликолят натрия) 

2. С гидроксидом меди(II) – качественная реакция!

Упрощённаясхема

Основные свойства 

1. С галогенводородными кислотами                                             

HO-CH2-CH2-OH+ 2HCl  H+↔ Cl-CH2-CH2-Cl + 2H2O

2. Сазотнойкислотой

Тринитроглицерин – основадинамита

Применение

  • Этиленгликольпроизводствалавсана, пластмасс, и для приготовления антифризов— водных растворов, замерзающих значительно ниже 0°С (использование их дляохлаждения двигателей позволяет автомобилям работать в зимнее время); сырьё ворганическом синтезе.
  • Глицерин широкоиспользуется в кожевенной, текстильной промышленности при отделке кож и тканейи в других областях народного хозяйства. Сорбит (шестиатомныйспирт) используется как заменитель сахара для больных диабетом. Глицерин находит широкое применение вкосметике, пищевой промышленности, фармакологии,производстве взрывчатых веществ. Чистый нитроглицерин взрываетсядаже при слабом ударе; он служит сырьем для получения бездымных порохов идинамита ― взрывчатого вещества, которое в отличие отнитроглицерина можно безопасно бросать. Динамит был изобретен Нобелем, которыйосновал известную всему миру Нобелевскую премию за выдающиеся научныедостижения в области физики, химии, медицины и экономики. Нитроглицеринтоксичен, но в малых количествах служит лекарством, так как расширяетсердечные сосуды и тем самым улучшает кровоснабжение сердечной мышцы. 

-опыты:

Изучение физических свойст глицерина

Взаимодействие глицерина с металлическим натрием

Взаимодействие многоатомных спиртов с гидроксидом меди (II)

Взаимодействие глицерина с перманганатом калия

               Дополнительно 

Источник: https://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/10-klass---tretij-god-obucenia/urok-no32-mnogoatomnye-spirty-etilenglikol-glicerin-svojstva-primenenie

Тема №21 «Характерные свойства предельных спиртов» | CHEM-MIND.com

44. Многоатомные спирты

Прежде чем приступить к изучению спиртов необходимо разобраться с природой -OH группы и ее влияние на соседние атомы.

Функциональными груп­пами называются группы ато­мов, которые обуславливают характерные химические свой­ства данного класса веществ.

Строение молекул спир­тов R—OH. Атом кислорода, входящий в гидроксильную группу молекул спиртов, резко отличается от атомов водорода и углерода по способности притяги­вать и удерживать электронные пары. В молекулах спиртов имеются полярные связи C—O и O—H.

Учитывая полярность связи O—H и значительный положительный заряд на атоме водорода, говорят, что водород гидроксильной группы имеет «кислотный» характер.

Этим он резко отли­чается от атомов водорода, вхо­дящих в углеводородный ради­кал.

Атом кислорода гидро­ксильной группы имеет части­чный отрицательный заряд и две неподеленные электрон­ные пары, что дает возмож­ность молекулам спирта обра­зовывать водородные связи.

По химическим свойствам фенолы отличаются от спиртов, что вызвано взаимным влиянием в молекуле фенола гидроксильной группы и бензольного ядра (фенил — C6H5).

Это влияние сводится к тому, что π-электроны бензольного ядра частично вовлекают в свою сферу неподеленные электронные пары атома кислорода гидроксильной группы, в результате чего уменьшается электронная плотность у атома кислорода.

Это сни­жение компенсируется за счет большей поляризации связи О—Н, что в свою очередь приводит к увеличе­нию положительного заряда на атоме водорода:

Следовательно, водород гидроксильной группы в молекуле фенола имеет кислотный характер.

Влияние атомов в молекулах фенола и его про­изводных взаимно. Гидроксильная группа оказы­вает влияние на плотность π-электронного облака в бензольном кольце. Она понижается у атома угле­рода, связанного с ОН-группой (т. е. у 1-го и 3-го атомов углерода, метаположение) и повышается у соседних атомов углерода — 2, 4, 6-го — орто— и пара-положения.

Водородные атомы бензола в орто- и парапо­ложениях становятся более подвижными и легко замещаются на другие атомы и радикалы.

Альдегиды имеют общую формулу , где карбонильная группа

Атом углерода в кар­бонильной группе sр3-гибридизорован. Атомы, не­посредственно с ним связанные, находятся в одной плоскости. Вследствие большой электроотрицательности атома кислорода по сравнению с угле­родным атомом связь C=O сильно поляризована за счет смещения электронной плотности π-связи к кислороду:

Под влиянием карбонильного атома углеро­да в альдегидах увеличивается полярность связи C—H, что повышает реакционноспособность этого атома H.

Карбоновые кислоты содержат функциональ­ноную группу

, называемую карбоксильной группой, или карбоксилом. Так она названа потому, что состоит из карбонильной группы

и гидроксильной —OH.

В карбоновых кислотах гидроксильная группа связана с углеводородным радикалом и карбониль­ной группой. Ослабление свя­зи между кислородом и водо­родом в гидроксильной группе объясняется разностью элек­троотрицательностей атомов углерода, кислорода и водоро­да. Атом углерода приобрета­ет некоторый положительный заряд.

Этот атом углерода притягивает к себе электронное облако от атома кис­лорода гидроксильной группы. Компенсируя сме­щенную электронную плотность, атом кислорода гидроксильной группы оттягивает к себе электрон­ное облако соседнего атома водорода.

Связь O—H в гидроксильной группе становится более полярной, и атом водорода приобретает большую подвижность.

Предельные одноатомные и многоатомные спирты

Спиртами (или алканолами) называются орга­нические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (групп —ОН), соединенных с углеводородным радикалом.

По числу гидроксильных групп (атомности) спир­ты делятся на:

· Одноатомные, например:

· Двухатомные (гликоли), например:

· Трехатомные, например:

По характеру углеводородного радикала выде­ляют следующие спирты:

· Предельные, содержащие в молекуле лишь пре­дельные углеводородные радикалы, например:

· Непредельные, содержащие в молекуле крат­ные (двойные и тройные) связи между атомами углерода, например:

· Ароматические, т. е. спирты, содержащие в мо­лекуле бензольное кольцо и гидроксильную группу, связанные друг с другом не непосред­ственно, а через атомы углерода, например:

Органические вещества, содержащие в моле­куле гидроксильные группы, связанные непосред­ственно с атомом углерода бензольного кольца, су­щественно отличаются по химическим свойствам от спиртов и поэтому выделяются в самостоятель­ный класс органических соединений — фенолы. Например:

Существуют и полиатомные (многоатомные) спирты, содержащие более трех гидроксильных групп в молекуле. Например, простейший шести­атомный спирт гексанол (сорбит):

Изомерия и номенклатура спиртов

При образовании названий спиртов к назва­нию углеводорода, соответствующего спирту, до­бавляют (родовой) суффикс -ол. Цифрами после суффикса указывают положение гидроксильной группы в главной цепи, а префиксами ди-, три-, тетра- и т. д. — их число:

В нумерации атомов углерода в главной цепи положение гидроксильной группы приоритетно перед положением кратных связей:

Начиная с третьего члена гомологического ря­да, у спиртов появляется изомерия положения функциональной группы (пропанол-1 и пропа­нол-2), а с четвертого — изомерия углеродного скелета (бутанол-1, 2-метилпропанол-1). Для них характерна и межклассовая изомерия — спирты изомерны простым эфирам:

Физические свойства спиртов

Спирты могут образовывать водородные связи как между молекулами спирта, так и между моле­кулами спирта и воды.

Водородные связи возникают при взаимодей­ствии частично положительно заряженного атома водорода одной молекулы спирта и частично отри­цательно заряженного атома кислорода другой молекулы.

Именно благодаря водородным связям между молекулами спирты имеют аномально высо­кие для своей молекулярной массы температуры кипения.

Так, пропан с относительной молекуляр­ной массой 44 при обычных условиях является га­зом, а простейший из спир­тов — метанол, имея отно­сительную молекулярную мас­су 32, в обычных условиях — жидкость.

Химические свойства спиртов

Свойства органических веществ определяются их составом и строением. Спирты подтверждают общее правило. Их молекулы включают в себя угле­водородные и гидроксильные радикалы, поэтому химические свойства спиртов определяются взаи­модействием и влиянием друг на друга этих групп.

Характерные для данного класса соединений свойства обусловлены наличием гидроксильной группы.

1. Взаимодействие спиртов со щелочными и щелочноземельными металлами.

Для выявления влияния углеводородного радикала на гидроксиль­ную группу необходимо сравнить свойства веще­ства, содержащего гидроксильную группу и угле­водородный радикал, с одной стороны, и вещества, содержащего гидроксильную группу и не содержа­щего углеводородный радикал, — с другой.

Таки­ми веществами могут быть, например, этанол (или другой спирт) и вода. Водород гидроксильной груп­пы молекул спиртов и молекул воды способен вос­станавливаться щелочными и щелочноземельными металлами (замещаться на них):

2. Взаимодействие спиртов с галогеноводоро­дами. Замещение гидроксильной группы на гало­ген приводит к образованию галогеналканов. На­пример:

Данная реакция обратима.

3. Межмолекулярная дегидратация спиртов — отщепление молекулы воды от двух молекул спир­та при нагревании в присутствии водоотнимающих средств:

В результате межмолекулярной дегидратации спиртов образуются простые эфиры. Так, при на­гревании этилового спирта с серной кислотой до температуры от 100 до 140 °С образуется диэтило­вый (серный) эфир.

4. Взаимодействие спиртов с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации):

Реакция этерификации катализируется силь­ными неорганическими кислотами.

Например, при взаимодействии этилового спир­та и уксусной кислоты образуется уксусноэтило­вый эфир — этилацетат:

5. Внутримолекулярная дегидратация спир­товпроисходит при нагревании спиртов в присут­ствии водоотнимающих средств до более высокой температуры, чем температура межмолекулярной дегидратации. В результате образуются алкены.

Эта реакция обусловлена наличием атома водоро­да и гидроксильной группы при соседних атомах углерода.

В качестве примера можно привести ре­акцию получения этена (этилена) при нагревании этанола выше 140 °С в присутствии концентриро­ванной серной кислоты:

6. Окисление спиртов обычно проводят силь­ными окислителями, например, дихроматом ка­лия или перманганатом калия в кислой среде.

При этом действие окислителя направляется на тот атом углерода, который уже связан с гидро­ксильной группой. В зависимости от природы спирта и условий проведения реакции могут обра­зовываться различные продукты.

Так, первичные спирты окисляются сначала в альдегиды, а затем в карбоновые кислоты:

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны:

Третичные спирты достаточно устойчивы к окислению. Однако в жестких условиях (силь­ный окислитель, высокая температура) возможно окисление третичных спиртов, которое происходит с разрывом углерод-углеродных связей, ближай­ших к гидроксильной группе.

7. Дегидрирование спиртов. При пропускании паров спирта при 200-300 °С над металлическим катализатором, например медью, серебром или платиной, первичные спирты превращаются в аль­дегиды, а вторичные — в кетоны:

8. Присутствием в молекуле спирта одновремен­но нескольких гидроксильных группобусловлены специфические свойства многоатомных спиртов, которые способны образовывать растворимые в во­де ярко-синие комплексные соединения при взаимодействии со свежеполученным осадком гидроксида меди (II). Для этиленгликоля можно записать:

Одноатомные спирты не способны вступать в эту реакцию. Поэтому она является качествен­ной реакцией на многоатомные спирты.

Химические свойства спиртов – конспект

Отдельные представители спиртов и их значение

Метанол (метиловый спирт CH3OH) — бесцветная жид­кость с характерным запа­хом и температурой кипения 64,7 °С. Горит чуть голубова­тым пламенем. Историческое название метанола — дре­весный спирт объясняется одним из путей его полу­чения способом перегонки твердых пород дерева (греч. methy — вино, опьянеть; hule — вещество, древесина).

Метанол требует осторожного обращения при работе с ним. Под действием фермента алкогольдегидрогеназы он превращает­ся в организме в формальде­гид и муравьиную кислоту, которые повреждают сетчат­ку глаза, вызывают гибель зрительного нерва и полную потерю зрения. Попадание в организм более 50 мл метанола вызывает смерть.

Этанол (этиловый спирт C2H5OH) — бесцветная жидкость с характерным запахом и температу­рой кипения 78,3 °С. Горюч. Смешивается с водой в любых соотношениях. Концентрацию (крепость) спирта обычно выражают в объемных процентах.

«Чистым» (медицинским) спиртом называют про­дукт, полученный из пищевого сырья и содержа­щий 96 % (по объему) этанола и 4 % (по объему) воды.

Для получения безводного этанола — «аб­солютного спирта» этот продукт обрабатывают ве­ществами, химически связывающими воду (оксид кальция, безводный сульфат меди (II) и др.).

Для того чтобы сделать спирт, используемый в технических целях, непригодным для питья, в него добавляют небольшие количества трудноот­делимых ядовитых, плохо пахнущих и имеющих отвратительный вкус веществ и подкрашивают. Содержащий такие добавки спирт называют дена­турированным, или денатуратом.

Этанол широко используется в промышленности для производства синтетического каучука, лекар­ственных препаратов, применяется как раствори­тель, входит в состав лаков и красок, парфюмерных средств. В медицине этиловый спирт — важнейшее дезинфицирующее средство. Используется для при­готовления алкогольных напитков.

Небольшие количества этилового спирта при попадании в организм человека снижают болевую чувствительность и блокируют процессы торможе­ния в коре головного мозга, вызывая состояние опьянения. На этой стадии действия этанола увели­чивается водоотделение в клетках и, следователь­но, ускоряется мочеобразование, в результате чего происходит обезвоживание организма.

Кроме того, этанол вызывает расширение крове­носных сосудов. Усиление потока крови в кожных капиллярах приводит к покраснению кожи и ощу­щению теплоты.

В больших количествах этанол угнетает дея­тельность головного мозга (стадия торможения), вызывает нарушение координации движений. Про­межуточный продукт окисления этанола в организ­ме — ацетальдегид — крайне ядовит и вызывает тяжелое отравление.

Систематическое употребление этилового спир­та и содержащих его напитков приводит к стой­кому снижению продуктивности работы головного мозга, гибели клеток печени и замене их соедини­тельной тканью — циррозу печени.

Этандиол-1,2 (этиленгликоль) — бесцветная вязкая жидкость. Ядовит. Неограниченно раство­рим в воде. Водные растворы не кристаллизуются при температурах значительно ниже 0 °С, что по­зволяет применять его как компонент незамерзаю­щих охлаждающих жидкостей — антифризов для двигателей внутреннего сгорания.

Пролактриол-1,2,3 (глицерин) — вязкая сиропо­образная жидкость, сладкая на вкус. Неограниченно растворим в воде. Нелетуч. В качестве составной ча­сти сложных эфиров входит в состав жиров и масел.

Широко используется в косметике, фармацевтиче­ской и пищевой промышленностях. В косметических средствах глицерин играет роль смягчающего и успо­каивающего средства. Его до­бавляют к зубной пасте, чтобы предотвратить ее высыхание.

К кондитерским изделиям глицерин добавляют для пре­дотвращения их кристаллиза­ции. Им опрыскивают табак, в этом случае он действует как увлажнитель, предотвращаю­щий высыхание табачных листьев и их раскрошива- ние до переработки.

Его добавляют к клеям, чтобы предохранить их от слишком быстрого высыхания, и к пластикам, особенно к целлофану.

В последнем случае глицерин выполняет функции пластификато­ра, действуя наподобие смазки между полимерными молекулами и, таким образом, придавая пластмассам необходимую гибкость и эластичность.

Низшие и средние члены ряда предельных одноатом­ных спиртов, содержащих от 1 до 11 атомов углерода, — жидкости. Высшие спирты (начиная с С12Н25ОН) при комнатной температуре — твердые вещества.

Низшие спирты имеют характерный алкогольный запах и жгучий вкус, они хорошо растворимы в во­де.

По мере увеличения углеводородного радикала растворимость спиртов в воде понижается, а окта- нол уже не смешивается с водой.

Шпаргалка

Справочный материал для прохождения тестирования:

Таблица Менделеева Таблица растворимости

Источник: https://www.chem-mind.com/2017/04/04/%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0-%E2%84%9621-%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0-%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB/

Спирты

44. Многоатомные спирты

Спирты – производные углеводородов, в молекулах которых есть одна или несколько гидроксильных групп OH.

Все спирты делятся на одноатомные и многоатомные

Одноатомные спирты

Одноатомные спирты – спирты, у которых имеется одна гидроксильная группа.
Бывают первичные, вторичные и третичные спирты:

– у первичных спиртов гидроксильная группа находится у первого атома углерода, у вторичных – у второго, и т.д.

Свойства спиртов, которые являются изомерными, во многом похожи, но в некоторых реакциях они ведут себя по-разному.

Спирт этиловый

Сравнивая относительную молекулярную массу спиртов (Mr) c относительными атомными массами углеводородов, можно заметить, что спирты имеют более высокую температуру кипения. Это объясняется наличием водородной связи между атомом H в группе ОН одной молекулы и атомом O в группе -ОН другой молекулы.

При растворении спирта в воде образуются водородные связи между молекулами спирта и воды. Этим объясняется уменьшение объёма раствора (он всегда будет меньше, чем сумма объёмов воды и спирта по отдельности).

Наиболее ярким представителем химических соединений этого класса является этиловый спирт. Его химическая формула C2H5-OH. Концентрированный этиловый спирт (он же – винный спирт или этанол) получают из разбавленных его растворов путём перегонки; действует опьяняюще, а в больших доза – это сильный яд, который разрушает живые ткани печени и клетки мозга.

Муравьиный спирт (метиловый)

При этом нужно отметить, что этиловый спирт полезен в качестве растворителя, консерванта, средства понижающего температуру замерзания какого-либо препарата.

Ещё один не менее известный представитель этого класса – метиловый спирт (его ещё называют – древесный или метанол).

В отличии от этаноламетанол смертельно опасен даже в самых малых дозах! Сначала он вызывает слепоту, затем просто “убивает”!

Многоатомные спирты

Многоатомные спирты – спирты, имеющие несколько гидроксильных групп OH.
Двухатомными спиртами называются спирты,содержащие две гидроксильные группы (группа ОН); спирты содержащие три гидроксильные группы – трёхатомные спирты. В их молекулах две или три гидроксильные группы никогда не оказываются присоединёнными к одному и тому же атому углерода.

Многоатомный спирт – глицерин

Двухатомные спирты ещё называют гликолями, так как они обладают сладким вкусом, – это характерно для всех многоатомных спиртов

Многоатомные спирты с небольшим числом атомов углерода – это вязкие жидкости, высшие спирты – твёрдые вещества. Многоатомные спирты можно получать теми же синтетическими методами, что и предельные многоатомные спирты.

Получение спиртов

1. Получение этилового спирта (или винный спирт) путём брожения углеводов:

C2H12O6 => C2H5-OH + CO2

Суть брожения заключается в том, что один из простейших сахаров – глюкоза, получаемый в технике из крахмала, под влиянием дрожжевых грибков распадается на этиловый спирт и углекислый газ.

Установлено, что процесс брожения вызывают не сами микроорганизмы, а выделяемые ими вещества – зимазы.

Для получения этилового спирта обычно используют растительное сырьё, богатое крахмалом: клубни картофеля, хлебные зёрна, зёрна риса и т.д.

2. Гидратация этилена в присутствии серной или фосфорной кислоты

CH2=CH2 + KOH => C2H5-OH

3. При реакции галогеналканов со щёлочью:

4. При реакции окисления алкенов

5. Гидролиз жиров: в этой реакции получается всем известный спирт – глицерин

Кстати, глицерин входит в состав многих косметических средств как консервант и как средство, предотвращающее замерзание и высыхание!

Свойства спиртов

1) Горение: Как и большинство органических веществ спирты горят с образованием углекислого газа и воды:

C2H5-OH + 3O2 –>2CO2 + 3H2O

При их горении выделяется много теплоты, которую часто используют в лабораториях (лабораторные горелки). Низшие спирты горят почти бесцветным пламенем, а у высших спиртов пламя имеет желтоватый цвет из-за неполного сгорания углерода.

2) Реакция со щелочными металлами

C2H5-OH + 2Na –> 2C2H5-ONa + H2

При этой реакции выделяется водород и образуется алкоголят натрия. Алкоголяты похожи на соли очень слабой кислоты, а также они легко гидролизуются. Алкоголяты крайне неустойчивы и при действии воды – разлагаются на спирт и щелочь. Отсюда следует вывод, что одноатомные спирты не реагируют со щелочами!

3) Реакция с галогеноводородом
C2H5-OH + HBr –> CH3-CH2-Br + H2O
В этой реакции образуется галогеноалкан (бромэтан и вода). Такая химическая реакция спиртов обусловлена не только атомом водорода в гидроксильной группе, но и всей гидроксильной группой! Но эта реакция обратима: для её протекания нужно использовать водоотнимающее средство, например серную кислоту.

4) Внутримолекулярная дегидратация (в присутствии катализатора H2SO4)

В этой реакции при действии концентрированной серной кислоты и при нагревании происходит дегидратация спиртов. В процессе реакции образуется непредельный углеводород и вода.

Отщепление атома водорода от спирта может происходить в его же молекуле (то есть происходит перераспределение атомов в молекуле). Эта реакция является межмолекулярной реакцией дегидратации.

Например, так:

В процессе реакции происходит образование простого эфира и воды.

5) реакция с карбоновыми кислотами:

Если добавить к спирту карбоновую кислоту, например уксусную, то произойдёт образование простого эфира. Но сложные эфиры менее устойчивы, чем простые эфиры. Если реакция образования простого эфира почти необратима, то образование сложного эфира – обратимый процесс. Сложные эфиры легко подвергаются гидролизу, распадаясь на спирт и карбоновую кислоту.

6) Окисление спиртов.

Кислородом воздуха при обычной температуре спирты не окисляются, но при нагревании в присутствии катализаторов идёт окисление. Примером может служить оксид меди (CuO), марганцовка (KMnO4), хромовая смесь.

При действии окислителей получаются различные продукты и зависят от строения исходного спирта.

Так, первичные спирты превращаются в альдегиды (реакция А), вторичные – в кетоны (реакция Б), а третичные спирты устойчивы к действию окислителей.

  • – a) для первичных спиртов
  • – б) для вторичных спиртов
  • – в) третичные спирты оксидом меди не окисляются!

Что касается многоатомных спиртов, то они имеют сладковатый вкус, но некоторые из них ядовиты.

Свойства многоатомных спиртов похожи на одноатомные спирты, при этом различие в том, что реакция идёт не по одной к гидроксильной группе, а по нескольким сразу.

Одно из основных отличий – многоатомные спирты легко вступают в реакцию гидроксидом меди. При этом получается прозрачный раствор ярко сине-фиолетового цвета. Именно этой реакцией можно выявлять наличие многоатомного спирта в каком-либо растворе.

Взаимодействуют с азотной кислотой:

С точки зрения практического применения наибольший интерес представляет реакция с азотной кислотой. Образующийся нитроглицерин и динитроэтиленгликоль используют в качестве взрывчатых веществ, а тринитроглицерин – ещё и в медицине, как сосудорасширяющее средство.

Этиленгликоль

Этиленгликоль – типичный представитель многоатомных спиртов. Его химическая формула CH2OH – CH2OH. – двухатомный спирт. Это сладкая жидкость, которая способно отлично растворяться в воде в любых пропорциях. В химических реакциях может участвовать как одна гидроксильная группа (-OH), так и две одновременно.

этиленгликоль

Этиленгликоль – его растворы – широко применяются как антиобледенительное средство (антифризы). Раствор этиленгликоля замерзает при температуре -340C, что в холодное время года может заменить воду, например для охлаждения автомобилей.

При всей пользе этиленгликоля нужно учитывать, это это очень сильный яд!

Глицерин

Все мы видели глицерин. Он продаётся в аптеках в тёмных пузырьках и представляет собой вязкую бесцветную жидкость, сладковатую на вкус. Глицерин – это трёхатомный спирт. Он очень хорошо растворим в воде, кипит при температуре 220 0C.

Химические свойства глицерина во многом сходны со свойствами одноатомных спиртов, но глицерин может реагировать с гидроксидами металлов (например, гидроксидом меди Cu(OH)2), при этом образуются глицераты металлов – химические соединения, подобные солям.

Реакция с гидроксидом меди – типовая для глицерина. В процессе химической реакции образуетс ярко-синий раствор глицерата меди

Эмульгаторы

Эмульгаторы – это высшие спирты, эфиры и другие сложные химические вещества, которые при смешивании с другими веществами, например жирами, образуют стойкие эмульсии.

Кстати, все косметические средства также являются эмульсиями! В качестве эмульгаторов часто используют вещества, представляющие собой искусственный воск (пентол, сорбитанолеат), а также триэтаноламин, лицетин.

Растворители

Растворители – это вещества, используемые в основном для приготовления лаков для волос и ногтей. Они представлены в небольшой номенклатуре, так как большинство таких веществ легко воспламенимо и вредно для организма человека. Наиболее распространённым представителем растворителей является ацетон, а также амилацетат, бутилацетат, изобутилат.

Есть также вещества, называемые разбавители. Они, в основном применяются вместе с растворителями для приготовления различных лаков.

Источник: https://www.kristallikov.net/page44.html

Многоатомные спирты

44. Многоатомные спирты
Органические углеводороды, в молекулярной структуре которых находится две и более группы -ОН, называются многоатомными спиртами. По-другому соединения называются полиспиртами или полиолами.

В зависимости от строения выделяют двухатомные, трёхатомные, четырёхатомные и т.д. спирты. Они отличаются на одну гидроксильную группу -ОН.

Общую формулу многоатомных спиртов можно записать как CnH2n+2(OH)n. Однако количество атомов углерода не всегда соответствует количеству гидроксильных групп. Такое несоответствие объясняется разной структурой углеродного скелета.

Например, пентаэритрит содержит пять атомов углерода и четыре группы -ОН (один углерод посередине), а сорбит – по шесть атомов углерода и групп -ОН.

Рис. 1. Структурные формулы пентаэритрита и сорбита.

В таблице описаны наиболее известные представители полиолов.

Вид спиртаНазваниеФормулаФизические свойства
Двухатомные (диолы)ЭтиленгликольHO-CH2-CH2-OHПрозрачная маслянистая сильно токсичная жидкость без запаха, со сладким привкусом
Трёхатомные (триолы)ГлицеринC3H5(OH)3Вязкая прозрачная жидкость. Смешивается с водой в любых пропорциях. Имеет сладкий вкус
ЧетырёхатомныеПентаэритритC(CH2OH)4Кристаллический белый порошок со сладким вкусом. Растворяется в воде и органических растворителях
ПятиатомныеКсилитCH2OH(CHOH)3CH2OHКристаллическое бесцветное вещество сладкое на вкус. Хорошо растворяется в воде, спиртах, органических кислотах
ШестиатомныеСорбит (глюцит)C6H8(HO)6Сладкое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, но плохо растворимое в этаноле

Некоторые кристаллические многоатомные спирты, например, ксилит, сорбит, используют в качестве сахарозаменителя и пищевой добавки.

Рис. 2. Ксилит.

Полиолы получают лабораторным и промышленным путём:

  • гидратацией оксида этилена (получение этиленгликоля):С2Н4О + Н2О → HO-CH2-CH2-OH;
  • взаимодействием галогеналканов с раствором щелочей:R-CHCl-CH2Cl + 2NaOH → R-CHOH-CH2OH + 2NaCl;
  • окислением алкенов:R-CH=CH2 + H2O + KMnO4 → R-CHOH-CH2OH + MnO2 + KOH;
  • омылением жиров (получение глицерина):C3H5(COO)3-R + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3R-COONa

Рис. 3. Молекула глицерина.

Химические свойства многоатомных спиртов обусловлены нахождением в молекуле нескольких гидроксильных групп. Их близкое положение способствует более лёгким разрывам водородных связей, чем у одноатомных спиртов. Многоатомные спирты проявляют кислотные и основные свойства.

Основные химические свойства описаны в таблице.

РеакцияОписаниеУравнение
Со щелочными металламиЗамещая атом водорода в группе -ОН атомом металла, образуют соли с активными металлами и их щелочами
  • HO-CH2-CH2-OH + 2Na → NaO-CH2-CH2-ONa + H2;
  • HO-CH2-CH2-OH + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2H2O
С галогеноводородамиОдна из групп -ОН замещается на галогенHO-CH2-CH2-OH + HCl → Cl-CH2-CH2-OH (этиленхлоргидрин) + H2O
ЭтерификацияРеагируют с органическими и минеральными кислотами с образованием жиров – сложных эфировC3H8O3 + 3HNO3 → C3H5O3(NO2)3 (нитроглицерин) + 3H2O
Качественная реакцияПри взаимодействии с гидроксидом меди (II) в щелочной среде образуется тёмно-синий растворHO-CH2-CH2-OH + Cu(OH)2 → C4H10O4 + 2H2O

Соли двухатомных спиртов называются гликолятами, трёхатомных – глицератами.

Из урока химии узнали, что такое многоатомные спирты или полиолы. Это углеводороды, содержащие несколько гидроксильных групп.

В зависимости от количества -ОН различают двухатомные, трёхатомные, четырёхатомные, пятиатомные и т.д. спирты. Наиболее простой двухатомный спирт – этиленгликоль.

Полиолы обладают сладким вкусом и хорошо растворяются в воде. Диолы и триолы – вязкие жидкости. Высшие спирты – кристаллические вещества.

Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 180.

Источник: https://obrazovaka.ru/himiya/mnogoatomnye-spirty-formula-stroenie.html

Свойства и получение многоатомных спиртов

44. Многоатомные спирты

Напомним, что многоатомные спирты – это органические соединения, в молекулах которых содержится несколько гидроксильных групп.

Общая формула многоатомных спиртов — CnH2n+1(OH)k, где n и k – целые числа более 2.

Классификация, строение, изомерия и номенклатура спиртов рассмотрены раннее в соответствующем разделе. В настоящем разделе рассмотрим свойства и получение многоатомных спиртов.

Важнейшие представители многоатомных спиртов содержат от двух до шести  гидроксильных групп.

Двухатомные спирты (гликоли) или алкандиолы, содержащие две гидроксильные группы в своей молекуле, трехатомные спирты (алкантриолы) – три гидроксильные группы.

Четырех-, пяти- и шестиатомные спирты (эритриты, пентиты и гекситы) содержат 4, 5 и 6 ОН-групп соответственно.

Физические свойства многоатомных спиртов

Многоатомные спирты хорошо растворяются в воде и спиртах, хуже в других органических растворителях. Спирты с небольшим числом углеродных атомов представляют собой вязкие сладковатые на вкус жидкости.

Высшие члены ряда — твердые вещества. По сравнению с одноатомными спиртами они имеют более высокие плотности и температуры кипения.

Тривиальные названия, названия по систематической номенклатуре и физические свойства некоторых спиртов представлены в таблице:

Получение многоатомных спиртов

Получение гликолей

Гликоли могут быть получены практически всеми способами получения одноатомных спиртов. Выделим основные:

  1. Гидролиз дигалогенпроизводных алканов
  2. Гидролиз хлоргидринов протекает следующим образом: 
  3. Восстановление сложных эфиров двухосновных кислот по методу Буво: 
  4. Окисление алкенов по Вагнеру: 
  5. Неполное восстановление кетонов под действием магния (в присутствии йода). Таким образом получают пинаконы: 

Получение глицерина

  1. Хлорирование пропилена по Львову: 
  2. Способ Береша и Якубовича состоит в окислении пропилена в акролеин, который затем восстанавливают до аллилового спирта с последующим его гидроксилированием: 
  3. Каталитическое гидрирование глюкозы приводит к восстановлению альдегидной группы и одновременно разрыв С3-С4 связи: 

За счет разрыва С2-С3 связи образуется небольшое количество этиленгликоля и треита (стереоизомер эритрита).

Помимо глюкозы каталитическому гидрированию можно подвергнуть и другие полисахариды, содержащие глюкозные звенья, например, целлюлозу.

4.Гидролиз жиров щелочью проводят с целью получения мыла (калиевые или натриевые соли сложных карбоновых кислот): Такой процесс называется омылением.

Получение четырехатомных спиртов (эритритов)

В природе эритрит (бутантетраол-1,2,3,4) содержится как в свободном виде, так и виде сложных эфиров в водорослях и некоторых плесневых грибах.

Искусственно его получают из бутадиена-1,4 в несколько стадий: 

Пентаэритрит (тетраоксинеопентан) в природе не встречаются. Синтетически можно получить при взаимодействии формальдегида с водным раствором ацетальдегида в щелочной среде: 

Химические свойства многоатомных спиртов

Химические свойства многоатомных спиртов сходны со свойствами одноатомных спиртов. Однако наличие в молекулах многоатомных спиртов нескольких  гидроксильных групп увеличивает их кислотность.  Поэтому они могут вступать в реакции с щелочами и с гидроксидами тяжелых металлов, образуя соли.

  • Взаимодействие с гидроксидом меди Cu(OH)2 является качественной реакцией на многоатомные спирты. В результате реакции образуется раствор гликолята или глицерата меди, окрашенного в синий цвет: 
  • Взаимодействие с натрием и гидроксидом натрия: 
  • Взаимодействие с галогенводородами происходит довольно легко. При этом образуются соответствующие хлоргидрины: 

Замещение второй гидроксогруппы этиленгликоля происходит труднее (под действием РСl5 или SOCl2 – замещение происходит легче).

  1. Взаимодействие с кислотами ведет к образованию сложных эфиров:

Взаимодействие с азотной кислотой 

Данные соединения являются взрывчатыми веществами. Тринитроглицерин, кроме этого, используют в медицине в качестве лечебного препарата.

Взаимодействие с уксусной кислотой

Если в реакции этерификации этиленгликоля участвует двухосновная кислота, то возможно получение полиэфира (реакция поликонденсации):

Обычно в качестве R выступает терефталевая кислота. Продуктом такой реакции является терилен, лавсан:

  • Реакции дегидратации многоатомных спиртов:

При дегидратации этиленгликоля получается соединение, имеющее 2 таутомерные формы (кето-енольная таутомерия):

Дегидратация этиленгликоля может происходить с одновременной его димеризацией:

Диэтиленгликоль далее может опять вступить в реакцию с этиленгликолем, в результате чего образуется 1,4-диоксан (сильнейший печеночный яд!):

При дегидратации 1,4-бутандиола можно получить тетрагидрофуран (оксолан):

Дегидратация других гликолей сопровождается процессом пинаколиновой перегруппировки:

  • Окисление многоатомных спиртов приводит к образованию альдегидов или кетонов.

При окислении этиленгликоля вначале получается гликолевый альдегид, далее глиоксаль, который при дальнейшем окислении переходит в дикарбоновую кислоту:

При окислении глицерина образуется смесь соответствующего альдегида и кетона:

Источник: http://zadachi-po-khimii.ru/organic-chemistry/svojstva-i-poluchenie-mnogoatomnyx-spirtov.html

Book for ucheba
Добавить комментарий