СПИРТИ ДВОАТОМНІ
.pdf
СПИРТИ ДВОАТОМНІ (ГЛІКОЛІ) ТА ТРИАТОМНІ (ГЛІЦЕРИНИ)
1.Ізомерія та номенклатура двоатомних спиртів.
2.Способи одержання.
3.Хімічні властивості двохатомних спиртів: утворення гліколятів, етерів, естерів, окислення.
4.Триатомні спиртів (гліцерини) ізомерія та номенклатура.
5.Способи одержання.
6.Хімічні властивості: утворення гліцератів, естерів, окислення та ін.
Двоатомні спирти (гліколі, або алкандіоли)
Двоатомні насичені спирти, або гліколі,– похідні алканів, в молекулах яких два атоми Гідрогену біля двох атомів Карбону заміщені на гідроксигрупи.
Гомологічний ряд
Загальна формула – СnН2n(ОН)2. Гомологічний ряд: СН2ОН-СН2ОН, СН2ОН-СН2-СН2ОН тощо.
Ізомерія і номенклатура
Для гліколів характерна ізомерія карбонового радикала і розміщення в карбоновому ланцюзі груп –ОН. За основу раціональної номенклатури гліколей беруть тривіальну назву алкену, до якої додають слово «гліколь». Наприклад, СН2ОН–СН2ОН – етиленгліколь.
За номенклатурою ІЮПАК до назви відповідного алкану додають суфікс - діол, перед назвою цифрами вказують місце розміщення спиртових груп у ланцюзі:
СН3 - СНОН - CH2 - СН2ОН. 1,3-бутандіол
Способи одержання
1. Гідроліз дигалогенопохідних алканів:
|
|
|
CH3 |
|
|
|
CHCl |
|
|
CH2 |
|
|
|
CHCl |
|
|
|
CH3 + 2HOH -2HCl |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
2,4-дихлорпентан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
CHOH |
|
|
|
CH2 |
|
|
|
CHOH |
|
|
|
|
CH3. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,4-пентадіол |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2. Гідроксилювання алкенів (реакція Вагнера): |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
CH3 |
|
|
CH |
|
|
|
CH2 + H2O + O(KMnO4) |
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
CHOH |
|
|
CH2OH. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
пропен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2-пропандіол |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3. Гідроліз галогеногідринів: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
CH2CI |
|
|
CH2OH + H2O |
|
|
|
|
CH2OH |
|
|
|
CH2OH + HCl. |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
хлорентанол |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2-етанол |
|
|||||||||||||||
Хімічні властивості
Вони переважно визначаються наявністю в молекулі спирту двох гідроксильних груп.
1. Утворення гліколятів. Як і одноатомні спирти, гліколі з лужними металами і навіть з лугами утворюють сполуки типу алканолятів:
CH2OH |
+ Na |
CH2ONA |
+ Na |
CH2ONa |
||||||
|
|
|
|
|
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
- H |
|
|
- H |
||||
CH2OH |
CH OH |
CH ONa |
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|||
|
етандіол |
мононатрійгліколят динатрійгліколят |
||||||||
Крім цього, гліколі легко вступають в реакцію заміщення Гідрогену з гідроксидами важких металів, оскільки наявність другої групи –ОН збільшує рухливість атомів Гідрогену в першій. Гліколі проявляють кислі властивості: рК для етандіолу– 14,7. Прикладом може бути реакція взаємодії з гідроксидом купруму (II):
|
CH2OH |
|
H C |
|
O |
O |
|
|
CH2 |
|||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
+ Cu(OH)2 |
-2H2O |
|
|
|
|
Cu |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH1 |
|
|
|
CH2OH |
H C |
|
O |
O |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
H
гліколят купруму
Дана реакція використовується в якісному аналізі органічних речовин для виявлення діольного фрагменту в їх молекулах – СН (ОН) СН (ОН)-.
2. Утворення естерів. Гліколі легко взаємодіють з органічними та мінеральними кислотами, утворюючи неповні і повні естери:
CH2OH |
|
CH2 |
|
O |
|
NO2 |
|
CH2 |
|
|
O |
|
|
|
NO2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
+ HONO2 |
-H O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2OH |
2 |
CH OH + HONO |
CH |
|
O |
|
|
NO2 |
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
2 -H O |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мононітроетандіол |
|
динітроетандіол |
||||||||||||
Динітроетандіол – використовується для виготовлення вибухових речовин.
3. Утворення продуктів дегідратації. Розрізняють внутрішньо-і
міжмолекулярну дегідратації. Тип дегідратації залежить від умов перебігу реакцій. Прикладом внутрішньомолекулярної дегідратації може бути утворення ацетону з пропандіолу:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
CHOH |
|
CH2OH |
-H2O |
CH3 |
|
C =CH2 |
CH3 |
|
C |
|
CH3 |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
O |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1,2-пропандіол |
|
пропен-1 -ол -2 |
|
ацетон |
|
||||||||||||
Приклад міжмолекулярної дегідратації – утворення етеру діоксану:
|
CH2OH |
HO |
|
|
|
CH2 H SO |
H2C |
|
O |
|
|
|
CH2 |
||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
+ |
|
|
2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
-2H2O |
|
|
|
|
|
|
. |
||
CH2OH |
HO |
|
|
|
H2C |
|
O |
|
|
|
|||||
|
|
CH |
|
|
|
CH |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
||||
|
етандіол |
|
|
|
|
|
діоксан |
|
|
|
|||||
4. Утворення етерів:
CH2ONa |
CH3I |
|
|
CH2 |
|
|
O |
|
|
CH3 |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
+ |
-2NaI |
|
|
|
|
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
CH2ONa |
CH3I |
|
CH2 |
|
|
|
O |
|
|
|
CH3 |
||
|
|
|
|
|
|
||||||||
динатрійетандіол |
іодістий |
|
|
диметиловий етер етандіолу |
|||||||||
|
|
метил |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Реакції окиснення. Гліколі, беручи участь у реакції окис-нення, можуть бути джерелом одержання низки важливих органічних речовин:
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2OH |
|
|
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|||
CH2OH |
(O) |
C |
(O) |
|
|
|
|
|
|
|
(O) |
C |
COOH |
||||
|
|
|
H |
|
O |
|
O |
|
|
H |
(O) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
CH2OH |
|
CH2OH |
|
|
C |
|
|
C |
|
|
COOH |
COOH |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
етандіол |
гліколевий альдегід |
|
H |
|
H |
|
гліоксилова |
оксалатна |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
гліколева кислота |
|
|
кислота |
кислота |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
гліоксаль
Триатомні спирти (гліцерини, або алкантріоли)
Алкантріоли – похідні алканів, у молекулах яких три атома Гідрогену біля різних атомів Карбону заміщені на гідроксигрупу – ОН.
Гомологічний ряд
Загальна формула – СnН2n-1(ОН)3. Гомологічний ряд: СН2ОНСНОНСН2ОН, СН2ОН- СНОН--СНОН- СН3, СН2ОНСНОНСН2- СН2ОН тощо.
Ізомерія і номенклатура
Для найменування спиртів найчастіше використовується номенклатура ІЮПАК. Називаючи спирт, до найменування вуглеводню додають суфікс - тріол, перед яким цифрами вказують місце розміщення спиртових груп у карбоновому ланцюзі. Згідно з цим наведені вище перші дві формули спиртів за номенклатурою ІЮПАК називаються так: 1,2,3-пропантріол, 1,2,3- бутантріол, 1,2,4-бутантріол.
Способи одержання
1. Гідроліз жирів (одержання гліцерину):
|
|
CH2 |
|
|
|
O |
|
|
|
CO |
|
|
|
R1 |
|
CH2OH |
R1 |
|
|
|
|
COOH |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|
|
|
|
O |
|
|
CO |
|
|
|
R2 |
+ 3H2O |
CHOH |
+ R |
|
|
|
|
COOH |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|
|
|
O |
|
|
CO |
|
|
|
R3 |
|
CH2OH |
R3 |
|
|
|
|
|
COOH |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
жир |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гліцерин |
вищі жирні |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кислоти |
||||||
2.Гліцеринове бродіння моносахаридів. Джерело – вуглеводи, виробники
–мікроорганізми, в яких синтезуються ферменти гліцеринового бродіння:
O
C6H12O6 |
CH2OH |
|
CHOH |
|
CH2OH + CH3 |
|
C |
+ CO2. |
|
|
|
H
3. Синтетичний спосіб. Вихідною речовиною є алкени крекінгу:
|
|
|
CH3 |
|
|
|
CH2Cl |
|
CH2OH + O + H2O |
CH2OH |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
+ Cl2 |
|
|
|
|
+NaOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
CH |
|
|
CH |
-NaCl |
|
CH |
CHOH |
||||
|
|
-HCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
CH2 |
|
CH2 |
CH2OH |
|||||||||
Процес йде при високих температурах і в присутності каталізаторів (Сu20). Спосіб простий, дешевий, заощадливий (по відношенню до витрат харчових жирів).
Хімічні властивості
Тріоли вступають у ті ж самі реакції, що й алкандіоли.
1. Утворення гліцератів. Гліцерин і всі триатомні спирти здатні утворювати гліцерати з лужними і лужноземельними металами:
CH2OH |
|
CHOH |
|
CH2OH + Cu(OH)2 |
|
CH2 |
|
|
|
CH |
|
CH2OH + H2O |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O O
Cu
гліцерат купруму
2. Утворення естерів. При взаємодії з жирними кислотами тріоли утворюють тригліцериди (жири, олії):
|
CH2OH |
CH2 |
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
CO |
|
|
C17H35 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CHOH + 3C17H35COOH |
CH |
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
CO |
|
|
C17H35 |
+ 3H2O. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2OH |
CH2 |
|
|
|
|
|
|
|
CO |
|
|
|
C17H35 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
стеаринова кислота |
|
|
тристеарин |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Вони можуть взаємодіяти з мінеральними кислотами. Наприклад, при взаємодії з нітратною кислотою утворюється три-нітрогліцерин – хімічна основа динаміту. В медицині та ветеринарії він застосовується для лікування серцево-судинних захворювань у вигляді спиртових розчинів:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2O |
H |
|
|
|
HO |
|
|
|
NO2 |
CH2 |
|
|
|
|
O |
|
|
NO2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
CHO |
|
H |
+ |
|
|
|
HO |
|
NO2 |
|
|
CH |
|
|
|
|
O |
|
|
|
NO2 + 3H2O |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
CH2O |
|
H |
|
|
|
|
|
HO |
|
NO2 |
CH2 |
|
|
O |
|
|
NO2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тринітрогліцерин |
|||||||||||
На особливу увагу заслуговують естери гліцерину і ортофосфорної кислоти – гліцерофосфати:
|
CH2 |
|
|
OH |
|
OH |
|
CH2 |
|
|
OH |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
OH + HO |
|
P |
|
O |
CH |
|
|
OH |
|
+ H2O |
||||||||||
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|
|
OH |
|
OH |
CH2 |
|
|
|
O |
|
|
|
O |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
ортофосфатна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
||||||
|
|
|
|
|
|
кислота |
|
|
гліцерофосфат |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Гліцерофосфати – продукти проміжного обміну вуглеводів і ліпідів у організмі людини і тварин. З них в тканинах і клітинах утворюються нейтральні жири, фосфатиди, глюкоза і глікоген. Гліцерофосфати – джерело хімічної енергії, що виділяється при реакціях окислювального фосфорилування у вигляді аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) та її структурних аналогів. Кальцієву сіль -гліцерофосфату – білий кристалічний порошок, розчинний у воді (1 : 40), в медицині та ветеринарії застосовують як серцево-судинний лікувальний засіб:
|
|
CH2 |
|
|
OH |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
|
OH |
|
|
|
O |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
|
O |
|
P |
|
O |
Ca . H O |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
Призначають також як загальностимулюючий лікарський засіб при депресії, перевтомі, виснаженні центральної нервової системи, рахіті та остеомеляції.
3. Окиснення. При дії окиснювачів (хромової суміші, бертолетової солі, перманганату калію) тріоли окиснюються:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
CH2OH |
|
CH2OH |
|
C |
|
|
H |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
CHOH + 2O |
C |
|
O + H |
|
C |
|
|
|
OH + H2O |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
CH2OH |
CH2OH |
|
CH2OH |
|||||||||
|
|
|
діоксиацетон |
гліцериновий альдегід |
||||||||
1. Утворення галогенопохідних. При взаємодії молекул спиртів з галогеноводнями утворюються моно- і дигалогенопохідні тріодів:
|
CH2OH |
+HCl |
|
|
CH2Cl |
+HCl |
CH2Cl |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
CHOH |
|
CHOH |
CHOH |
|||||
+H O |
|
-H O |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2OH |
|
CH2OH |
|
CH2Cl |
||||
|
|
|
монохлоргідрин |
дихлоргідрин |
||||
2. Завдання для перевірки знань студентів
1 .Отримайте: а) 1,2-етандіол (етиленгліколь) з етилену; б) гліцерин з пропілену Напишіть рівняння реакцій.
2.Отримайте з пропілену 2-метил-4-пентен-2ол. Напишіть рівняння необхідних реакцій.
3.Запропонуйте два способи синтезу 2,2,3-триметил-з-пентанолу з використанням реактиву Грин'яра (магнійорганічних сполук).
4.Напишіть рівняння реакцій взаємодії гліцерину з надлишком: а) ацетатної кислоти; б) нітратної кислоти
3.Виконання експериментальної роботи
Дослід . Взаємодія етиленгліколю та гліцерину з гідроксидом купруму
(ІІ)
У пробірку наливають 3-4 краплі 2%-го розчину CuSO4 і 2-3 мл 10%-
го розчину NaOH. До одержаного осаду доливають кілька крапель етиленгліколю і суміш перемішують.
Висновки, спостереження______________________________________
Дослід повторюють із гліцерином.
Висновки, спостереження______________________________________