Что такое двухатомный спирт

Спирты

Классификация спиртов

Одноатомные спирты также подразделяются в зависимости от положения OH-группы: первичные (OH-группа у первичного атома углерода), вторичные (OH-группа у вторичного атома углерода) и третичные (OH-группа у третичного атома углерода).

Номенклатура и изомерия спиртов

Названия спиртов формируются путем добавления суффикса «ол» к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода: метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол и т.д.

Для спиртов характерна изомерия углеродного скелета (начиная с бутанола), положения функциональной группы и межклассовая изомерия с простыми эфирами, которых мы также коснемся в данной статье.

Получение спиртов

Присоединения молекулы воды (HOH) протекает по правилу Марковникова. Атом водорода направляется к наиболее гидрированному атому углерода, а гидроксогруппа идет к соседнему, наименее гидрированному, атому углерода.

В результате восстановления альдегидов и кетонов получаются соответственно первичные и вторичные спирты.

Синтез газом в промышленности называют смесь угарного газа и водорода, которая используется для синтеза различных химических соединений, в том числе и метанола.

В ходе брожения глюкозы выделяется углекислый газ и образуется этанол.

Химические свойства спиртов

Щелочные металлы (Li, Na, K) способны вытеснять водород из спиртов с образованием солей: метилатов, этилатов, пропилатов и т.д.

Необходимо особо заметить, что реакция с щелочами (NaOH, KOH, LiOH) для предельных одноатомных спиртов невозможна, так как образующиеся алкоголяты (соли спиртов) сразу же подвергаются гидролизу.

Реакция с галогеноводородами протекают как реакции обмена: атом галогена замещает гидроксогруппу, образуется молекула воды.

В результате реакций спиртов с кислотами образуются различные эфиры.

Дегидратация спиртов (отщепление воды) идет при повышенной температуре в присутствии серной кислоты (водоотнимающего) компонента.

Качественной реакцией на спирты является взаимодействие с оксидом меди II. В ходе такой реакции раствор приобретает характерное фиолетовое окрашивание.

Замечу, что в обычных условиях третичные спирты окислению не подвергаются. Для них необходимы очень жесткие условия, при которых углеродный скелет подвергается деструкции.

Вторичные и третичные спирты определяются другой качественной реакцией с хлоридом цинка II и соляной кислотой. В результате такой реакции выпадает маслянистый осадок.

Такой реакцией является взаимодействие многоатомного спирта со свежеприготовленным гидроксидом меди II. В результате реакции раствор окрашивается в характерный синий цвет.

Важным отличием многоатомных спиртов от одноатомных является их способность реагировать со щелочами (что невозможно для одноатомных спиртов). Это говорит об их более выраженных кислотных свойствах.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Реферат: Двухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)

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

По рациональной номенклатуре названия двухатомных спиртов можно составить из названий соответствующих алкеновых углеводородов с добавлением слова гликоль:

Изомерия этих спиртов зависит от строения углеродной цепи и расположения в ней двух гидроксильных групп (-,-, -гликоли и т.д.):

Получение. В методах получения двухатомных и одноатомных спиртов много общего. Так, двухатомные спирты можно получать:

1. Гидролизом дигалогенопроизводных:

2. Окислением этиленовых углеводородов:

3. Гидратацией оксида 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:

этилен- гликолят меди (комп-

-гликоль лексное соединение)

2. Реакции дегидратации. Эти реакции, как известно, могут быть внутримолекулярными и межмолекулярными:

а) внутримолекулярная дегидратация:

этилен- виниловый уксусный

гликоль спирт альдегид

б) межмолекулярная дегидратация:

-H ₂ O диэтилентликоль

В случае (б) процесс может идти и дальше — с образованием полимера:

При межмолекулярной дегидратации образуются не только линейные но и циклические продукты:

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:

4. Замена гидроксильных групп на галоген:

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.

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) H₂ C—CHOH—CH₂ OH — 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.

Источник

Двухатомные спирты

Вы будете перенаправлены на Автор24

Определение и номенклатура двухатомных спиртов

Органические соединения, содержащие две гидроксильные группы ($-OH-$) называются двухатомными спиртами или диолами.

1,2-пропандиол транс-1,2-циклогександиол 1-циклогексил-1,4-пентадиол

В систематической номенклатуре существует дифференциация между 1,2-, 1,3-, 1,4- и т.д. диолами.

Если соединение содержит гидроксильные группы у соседних (вициеальных) атомов углерода, то двухатомные спирты называют гликолями.

В названиях гликолей отображается способ их получения путем гидроксилирования алкенов, например:

Из спиртов, соответствующих нормальному бутану, возможно существование следующих соединений:

Готовые работы на аналогичную тему

Изобутану соответствуют следующие диолы:

Двухатомные спирты можно классифицировать на основании того, какие спиртовые группы входят с состав их частицы:

Например: изопентану соответствует вторично-третичный гликоль

Гексану (тетраметил-этану) соответствует двутретичный гликоль:

Геминальные диолы

Равновесие смещено в сторону образования кетона, поэтому геминальные диолы также называют гидратами альдегидов или кетонов.

$HO-CH_2-OH \leftrightarrow H_2C=O + H_2O$

Например: Не может существовать в свободном состоянии двухатомный спирт, соответствующий этану, если обе гидроксильные группы находятся при одном атоме углерода. Сразу выделяется вода и образуется уксусный альдегид:

Незначительное количество гем-диолов могут существовать не в растворенном состоянии. Это соединения, которые содержат сильные электроноакцепторные заместители, например хлоральгидрат и гидрат гексафотрацетон

Физические свойства гликолей

Для гликолей характерны следующие физические свойства:

Источник

Что такое двухатомный спирт

Спирты, содержащие две гидроксильные группы называются диолами. В номенклатуре ИЮПАК в их названии вместо окончания «ол» используют окончание «диол», цифровые локанты обозначают атомы углерода, к которым присоединены эти гидроксильные группы.

1,2-Диолы, содержащие ОН-группы у соседних (вицинальных) атомов углерода, называют также гликолями, Так как их часто получают гидроксилированием алкенов, то это отражается в их названии.

Геминальные диолы, содержащие две гидроксильные группы у одного атома углерода, нестабильны и разлагаются с отщеплением воды и образованием карбонильного соединения.

Равновесие в этом процессе смещено вправо, поэтому сами геминальные диолы называют гидратами карбонильных соединений.

I. ПОЛУЧЕНИЕ ДИОЛОВ

Наиболее известным методом получения 1,2-диолов являются реакции стереоселективного син- или анти-гидроксилирования алкенов (см. подробнее в главе «Алкены» в учебной литературе).

Поскольку диол, получаемый таким способом из ацетона, имеет тривиальное название пинакона, эта реакция получила название пинаконового восстановления.

Современные модификации пинаконового восстановления позволяют не только резко повысить выход продуктов восстановительной димеризации кетонов, но и распространить ее на ароматические и алифатические альдегиды. Эти реакции проводят в присутствии TiCL₄ (Э.Кори, 1976 г.).

Общим методом получения 1,3-диолов является восстановление соответствующих альдолей в мягких условиях. Выходы продуктов восстановления боргидридом натрия или алюмогидридом лития обычно довольно высокие.

Другой метод синтеза 1,3-диолов основан на реакции гидроксимеркурирования-демеркурирования сопряженных 1,3-диенов. Гидроксимеркурирование сначала осуществляется по более реакционноспособной концевой двойной связи с образованием аллилового спирта. Гидроксильная группа при С-2 аллилового спирта направляет вторую гидроксильную группу в положение 4.

Соотношение 1,3-диола и 1,3-диоксана зависит от структуры алкена. Для алкенов с концевой двойной связью в продуктах преобладает 1,3-диоксан. Симметричные дизамещенные алкены образуют, в основном, 1,3-диол. Выходы диолов в этой реакции невелики и ею чаще пользуются для получения 1,3-диоксанов.

Другие типы диолов обычно получают восстановлением соответствующих дикарбонильных соединений комплексными гидридами металлов.

Для диолов характерны те же реакции, что и для одноатомных спиртов. Кроме того, диолы обладают рядом специфических свойств, обусловленных наличием двух гидроксильных групп.

2. СВОЙСТВА ДИОЛОВ

В отличие от этого дегидратация дитретичных, дивторичных и первично-третичных 1,2-диолов, катализируемая серной кислотой, и-толуолсульфокислотой, кислотами Льюиса, сопровождается 1,2-миграцией алкильной или арильной группы или гидрид-иона (пинаколиновая перегруппировка). Продуктами этой перегруппировки являются кетоны или альдегиды.

Некоторые наиболее типичные примеры пинаколиновой перегруппировки диолов приведены ниже.

Наибольшее практическое значение для органического синтеза приобрела перегруппировка дитретичных и дивторичных 1,2-диолов, приводящая к кетонам, которая характеризуется высоким выходом карбонильных соединений.

Используя восстановительную димеризацию циклоалканонов и последующую пинаколиновую перегруппировку, можно достаточно простым способом получить спироциклические соединения, содержащие кетогруппу.

Механизм пинаколиновой перегруппировки очень подробно исследован. В простейшем случае в качестве промежуточной частицы при дегидратации 1,2-диола образуется карбокатион, в котором происходит 1,2-миграция алкильной или арильной групп с образованием протонированной формы карбонильного соединения. Перегруппировка завершается отщеплением протона из оксониевого катиона. Специальными опытами установлено, что конфигурация мигрирующей группы полностью сохраняется в продукте перегруппировки. Это указывает на внутримолекулярный характер 1,2-миграции алкильной группы. Во многих случаях реализуется согласованный процесс без образования карбокатиона в качестве промежуточной частицы. В этом случае отщепление воды происходит из протонированной формы диола с анхимерным содействием мигрирующей группы.

Легко заметить, что такой механизм не требует образования карбокатиона как необходимого условия для 1.2-миграции алкильной или арильной групп.

Для тетраарилзамещенных 1,2-диолов был установлен механизм перегруппировки, в котором в качестве промежуточного продукта образуется эпоксид.

Таким образом, в зависимости от структурных факторов механизм пинаколиновой перегруппировки 1,2-диолов может быть различным. Определен ряд мигрирующей способности групп:

2. Окислительное расщепление 1,2-диолов

Существуют два классических метода окислительного метода расщепления 1,2-диолов и полиолов с помощью параиодной кислоты H₅IO₆ и ее солей (Л.Малапрад, 1928 г.) и с помощью тетраацетата свинца Pb(OOCCH₃)₄ (Р.Криге, 1931 г.). тетраацетат свинца получают при взаимодействии сурика Pb₃O₄ и уксусного ангидрида в уксусной кислоте.

Образование циклических сложных эфиров объясняет более быстрое окисление цис-изомеров циклических диолов по сравнению с транс-изомерами.

Пространственные факторы, которые затрудняют образование циклического интермедиата, уменьшают и скорость окислительной деструкции. Однако тетраацетат свинца окисляет также и 1,2-диолы, не способные к образованию циклического эфира из-за большого расстояния между гидроксильными группами. Так например, транс-9,10-дигидроксидекалин окисляется тетрарацетатом свинца до циклодекадиона-1,6, хотя окисление транс-изомера протекает в 300 раз медленнее, чем цис-изомера, который может давать циклический интермедиат.

Другие реагенты для окислительного расщепления 1,2-диолов по селективности и доступности уступают иодной кислоте и тетраацетату свинца. Это относится к солям церия (IV), ванадия(V), фенилиодозоацетату C₆H₅I(OCOCH₃)₂. В некоторых случаях для окисления диолов в нейтральной среде применяют пероксид никеля NiO₂ и оксид марганца (IV):

Источник

Двухатомные спирты

Двухатомные спирты (гликоли, или диолы) — что это за соединения

Спирты представляют собой класс органических веществ, в состав которых входит одна или несколько гидроксильных групп (—OH), связанных с атомом углерода (C) в углеводородном радикале (R—OH).

Двухатомные спирты (диолы, или гликоли) — органические соединения, содержащие в структуре молекулы две гидроксильные группы.

Основные формулы с примерами

Основные формулы гликолей:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Диолы легко выстраиваются в гомологический ряд, сформулировать который можно с помощью гомологического ряда насыщенных углеводородов, заменяя в структуре их молекул два атома водорода на OH-группы.

Номенклатура гликолей

В номенклатуре ИЮПАК для названия двухатомных спиртов вместо окончания «-ол» используют «-диол» (пропандиол, этандиол и т. д.), а цифрами обозначают атомы углерода главной цепи, к которым присоединены две группы (OH).

1,2-этандиол (этиленгликоль), 1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол (пропиленгликоль), транс-1,2-циклогександиол и т. д.

Подобная систематическая номенклатура осуществляет дифференциацию 1,2-, 1,3-, 1,4-диол, т. к. от взаимного расположения OH-групп зависят химические и физические свойства веществ.

Пропиленгликоль представлен двумя изомерами:

При этом способность к вступлению в химическую реакцию и склонность к полимеризации у 1,2-пропиленгликоля выражены в меньшей степени, чем у 1,3-пропиленгликоля.

Гликоли, в структуре которых гидроксильные группы находятся возле разных атомов углерода, являются устойчивыми:

Геминальные диолы содержат две OH-группы возле одного углеродного атома, что обуславливает их неустойчивость. Такие гликоли легко разлагаются. В результате за счет гидроксильных групп отщепляется вода, и образуются альдегиды или кетоны:

Физические свойства гликолей

Гликоли чаще всего представляют собой густые, бесцветные, жидкости малой летучести, без запаха. Хорошо смешиваются с водой (особенно низшие диолы) и органическими растворителями (спиртами, кетонами, кислотами и аминами). Высокий показатель растворимости в воде объясняется образованием водородных связей между молекулами воды и спиртов — гидратацией:

Для всех спиртов характерно образование межмолекуляр ных водородных связей, вызывающих при тяжение и ассоциацию молекул спиртов:

Из-за наличия двух гидроксильных групп диолы имеют более высокую температуру кипения и плотность в сравнении с соответствующими им одноатомными.

Большинство диолов имеют сладкий, а некоторые — горьковатый вкус.

Химические свойства гликолей и их применение

Гликоли участвуют в тех же химических реакциях, что и одноатомные спирты, но отличаются тем, что в реакцию вводится либо одна, либо обе спиртовые группы. Поэтому у них бывают два ряда производных: полные и неполные.

При взаимодействии этиленгликоля с натрием (Na) получаются гликоляты:

При этом водород в диолах замещается легче, чем в одноатомных спиртах.

В результате межмолекулярного отсоединения воды в реакции по перегону этиленгликоля с серной кислотой \((<\mathrm H>_2<\mathrm>_4)\) получается циклический простой эфир — диоксан, применяемый затем как растворитель.

С помощью реакции гидратации получают этиленгликоль — самый простой двухатомный спирт и самое востребованное химическое соединение в промышленности и быту.

Этиленгликоль (1,2-этандиол, 1,2-диоксиэтан) — органическое соединение, простейший двухатомный спирт. Представляет собой жидкость без цвета и запаха, прозрачную и немного маслянистую со сладковатым вкусом. Легковоспламеняемый и токсичный (3-й класс опасности).

Химическая формула этиленгликоля:

Способность этиленгликоля понижать температуру замерзания воды нашла широкое применение в качестве охлаждающего реагента систем охлаждения двигателей и компьютеров, антифризов и тормозных жидкостей. Из-за коррозийной активности применяется с ингибиторами.

Благодаря высокой гигроскопичности этиленгликоль используется в растворении и изготовлении красок для печати, производстве чернил для шариковых ручек и т. д. Крайне популярен этиленгликоль в производстве пленкообразующих материалов, лаков, волокон (лавсана, например), в органическом синтезе простых и сложных эфиров.

Виды спиртов по характеру углеводородного радикала

По структуре углеводородного радикала, связанного с атомом кислорода, спирты бывают следующих видов: предельные (насыщенные), непредельные (ненасыщенные), ароматические.

Предельные спирты

Предельные (насыщенные, алканолы) спирты — органические вещества, производные предельных углеводородов, в структуре которых атом водорода замещен на гидроксильную группу.

Для предельных спиртов характерна:

Изомерия — явление различия химических и физических свойств веществ при идентичности их количественного и качественного состава.

Начиная с бутанола, прослеживается изомерия углеродного скелета (1-бутанол: \(<\mathrm<СН>>_3-<\mathrm<СН>>_2-<\mathrm<СН>>_2-<\mathrm<СН>>_2-\mathrm<ОН>\) ; 2-метилпропанол-1: \(<\mathrm<СН>>_3-\mathrm<СН>(<\mathrm<СН>>_3)-<\mathrm<СН>>_2\mathrm<ОН>\) ), при которой наименование спирта записывается с использованием двух цифр. Первая из них показывает положение метильной группы, вторая — гидроксильной.

Непредельные спирты

Непредельные (ненасыщенные) содержат кратные (двойные и тройные) межуглеродные связи:

Непредельные спирты подразделяются на два основных типа:

Спирты первого типа неустойчивы и сразу же превращаются в соответствующие изомерные карбонильные соединения.

Ароматические спирты

Ароматические спирты являются производными жирноароматических углеводородов, имеющими в структуре фенильный радикал (производную от бензола), иными словами — ароматическое кольцо и гидроксильную группу, не связанные напрямую, а через атомы углерода.

К ароматическим спиртам относятся фенилметанол (бензиловый спирт) и 2-фенилэтанол.

Ароматические спирты не следует путать с фенолами, у которых группа (OH) связана с бензольным кольцом без посредников.

Дополнительная (внутренняя) классификация

Спирты также дифференцируют по следующим признакам.

В зависимости от местонахождения OH-группы в молекуле:

По числу OH-групп в молекуле соединения:

По количеству углеродных атомов в структуре молекулы спирта:

Источник

• ← Что такое двухатомные молекулы
• Что такое двухбитная сцена →