8.2. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин): Способы получения

Урок 20. Многоатомные спирты

Многоатомные спирты – это органические соединения, в молекулах которых содержатся две или более гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.
Группы ОН в многоатомных спиртах размещаются у разных атомов углерода:

Соединения с двумя группами ОН при одном атоме углерода неустойчивые. Они отщепляют воду и превращаются в альдегиды:

Соединения с двумя группами ОН при соседних атомах углерода называют гликолями (или диолами).

Получение

Гликоли получают окислением алкенов в водной среде. Например, при действии перманганата калия или кислорода воздуха в присутствии серебряного катализатора алкены превращаются в двухатомные спирты:

Другой способ получения многоатомных спиртов – гидролиз галогенпроизводных углеводородов:

На производстве глицерин получают по схеме:

Физические свойства

Этиленгликоль и глицерин – бесцветные вязкие жидкости со сладким вкусом (от греч. – сладкий). Растворимость в воде – неограниченная. Температуры кипения этиленгликоля – 197,2 °С, глицерина – 290 °С. Этиленгликоль – яд.

Химические свойства

Этиленгликоль и глицерин подобны одноатомным спиртам.
Так, они реагируют с активными металлами:

Многоатомные спирты в реакции с галогеноводородами обменивают одну или несколько гидроксильных групп ОН на атомы галогена:

Глицерин взаимодействует с азотной кислотой с образованием сложных эфиров. В зависимости от условий реакции (мольного соотношения реагентов, концентрации катализатора – серной кислоты и температуры) получаются моно-, ди- и тринитроглицериды:

Качественная реакция многоатомных спиртов, позволяющая отличить соединения этого класса, – взаимодействие со свежеприготовленным гидроксидом меди(II). В щелочной среде при достаточной концентрации глицерина голубой осадок Cu(OH)2 растворяется с образованием раствора ярко-синего цвета – гликолята меди(II):

Применение многоатомных спиртов

УПРАЖНЕНИЯ.

1. Подчеркните структурные формулы многоатомных спиртов:

СlСН2СН2Сl, НОС3Н7, НОСН2СН2ОН, С2Н6О2,

2. По названиям веществ составьте их структурные формулы:

а) этандиол-1,2; б) этиленгликоль; в) пропандиол-1,2, г) пропандиол-1,3;
д) глицерин; е) бутантриол-1,2,4.

3. Составьте уравнения реакций получения этиленгликоля из:
а) этилена; б) 1,2-дибромэтана.

4. Укажите пять областей применения многоатомных спиртов (этиленгликоля и глицерина).

5. Напишите уравнения реакций для цепочки химических превращений, назовите органические вещества:

6. Составьте цепочку химических превращений получения двухатомного спирта
СН3СНОНСН2ОН из алкана С3Н8. Используйте схему:
предельный углеводород моногалогенуглеводород непредельный углеводород дигалогенуглеводород двухатомный спирт.

Ответы на упражнения к теме 2

Урок 20

1. Подчеркнуты структурные формулы многоатомных спиртов:

2. Структурные формулы, составленные по названиям веществ:

3. Реакции получения этиленгликоля:

4. Пять областей применения многоатомных спиртов.

Этиленгликоль (ЭГ) – в антифризах, 66%-й ЭГ замерзает при –60 °C;
в синтезе лавсана [–СН2СН2О(О)СС(О)O–]n;
растворитель (tкип = 198 °С).

Читайте также:
5.3. Циклоалканы: Химические свойства

Глицерин – в парфюмерии, косметике, медицине – растворитель, компонент мазей;
для производства тринитроглицерина – взрывчатого вещества и лекарства, расширяющего сосуды.

5. Реакции для цепочки химических превращений:

6. Цепочка химических превращений алкана С3Н8 в пропиленгликоль СН3СНОНСН2ОН через промежуточные вещества заданных классов:

Свойства и получение многоатомных спиртов

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:

Читайте также:
9.2. Фенол: Способы получения

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:

Многоатомные спирты

Урок 23. Химия 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Многоатомные спирты”

Многоатомные спирты – это – производные углеводородов, в молекулах которых два и более атома водорода замещены на гидроксильные группы.

Простейшим представителем двухатомных спиртов (гликолей) является этиленгликоль, или этандиол-1, 2. Простейшим представителем трёхатомных спиртов является глицерин, или пропантриол-1, 2, 3.

Этиленгликоль и глицерин – бесцветные вязкие жидкости, тяжелее воды, неограниченно растворимы в воде, хорошо растворяются в этаноле.

Этиленгликоль является ядовитым веществом, входит в состав антифризов, так как его водные растворы его не кристаллизуются при низких температурах. Глицерин имеет сладковатый вкус, он гигроскопичен и нелетуч.

Читайте также:
2.3. Алкены: Химические свойства

Впервые глицерин получен из оливкового масла химиком и фармацевтом К. В. Шееле в 1783 году.

Так как в многоатомных спиртах гидроксильных групп больше, чем в одноатомных, число межмолекулярных водородных связей между молекулами спирта и воды будет больше, чем в одноатомных спиртах, поэтому и растворимость этиленгликоля и глицерина будет больше.

Однако температуры кипения этиленгликоля и глицерина будут значительно выше, чем одноатомных спиртов с тем же числом атомов углерода. Это также объясняется большим числом гидроксильных групп и, соответственно, большим числом водородных связей по сравнению с одноатомными спиртами. Например, температура кипения этанола +78 0 C, у этандиола-1, 2 – + 197 0 C, у пропанола – + 97 0 C, а у пропантриола-1, 2, 3 – +290 0 C.

Для многоатомных спиртов характерны свойства, обусловленные наличием функциональной гидроксильной группы, а также одновременным присутствием нескольких гидроксильных групп в молекуле.

Так, многоатомные спирты взаимодействуют со щелочными металлами также, как и одноатомные спирты. Например, в реакции этиленгликоля с натрием образуется динатрийгликолят, в реакции глицерина с натрием образуется тринатрийглицерат. Как видно, в этих реакциях многоатомные спирты проявляют кислотные свойства.

Кислотные свойства многоатомных спиртов выражены сильнее, чем одноатомных спиртов. Поэтому, в отличие от одноатомных спиртов, многоатомные спирты реагируют с нерастворимыми гидроксидами тяжёлых металлов. Например, если в стакан с раствором щёлочи добавить несколько капель сульфата меди (II) и к образовавшемуся осадку гидроксида меди (II) прилить многоатомный спирт глицерин, то образуется ярко-синий раствор. Данная реакция является качественной реакцией на многоатомные спирты.

Многоатомные спирты, также как и одноатомные, взаимодействуют с кислородсодержащими минеральными и карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров. Так, в реакции глицерина с азотной кислотой в присутствии серной кислоты образуется глицеринтринитрат, или нитроглицерин.

В реакции глицерина со стеариновой кислотой образуется сложный эфир – тристеарат.

Основным лабораторным способом получения гликолей является окисление алкенов раствором перманганата калия. Так, при окислении этилена раствором перманганата калия образуется этиленгликоль.

Этиленгликоль можно получить гидролизом дигалогеналкана. Так, при гидролизе 1, 2-дихлорэтана образуется этиленгликоль.

Промышленным способом получения глицерина является гидролиз жиров. В процессе гидролиза жиров образуется не только глицерин, но и карбоновые кислоты.

Глицерин можно получить и синтетическим путём из пропена, который образуется при крекинге нефтепродуктов.

Этиленгликоль в промышленных масштабах получают гидратацией эпоксида, который получают при окислении этилена в присутствии катализатора – серебра.

Многоатомные спирты имеют широкое применение. Этиленгликоль используют для синтеза полимерных материалов, синтетического волокна лавсана, в качестве антифризов, этиленгликоль применяют для получения пластификаторов, он используется в лакокрасочной промышленности.

Читайте также:
8.1. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин): Номенклатура, физические свойства

Глицерин используют для приготовления мазей, в кожевенной промышленности, в текстильной промышленности для отделки тканей. Глицерин используют в косметических средствах, как добавку в зубных пастах, при изготовлении клея, антифризов. Большое количество глицерина идёт на получение нитроглицерина, из которого получают бездымный порох и динамит. Нитроглицерин используют как лечебное средство, которое расширяет кровеносные сосуды сердечной мышцы и улучшает кровообращение сердца.

Динамит был изобретён Нобелем, который завещал часть прибыли своих заводов по производству динамита на выплату Нобелевских премий за выдающиеся достижения в науке и литературе.

Таким образом, многоатомные спирты являются производными углеводородов, в которых содержится несколько гидроксильных групп. Многоатомные спирты взаимодействуют с активными металлами, гидроксидами тяжёлых металлов, кислотами. Качественной реакцией на многоатомные спирты является реакция с гидроксидом меди (II). Многоатомные спирты имеют широкое применение во многих областях народного хозяйства.

§ 20. Многоатомные спирты

Какие вы знаете спирты и в чём сходство их строения?
Что вы знаете о многоатомных спиртах? (См. учебник химии для 9 класса, § 42.)
Напишите формулу этиленгликоля и дайте определение многоатомных спиртов. Встречались ли вы в быту с применением этиленгликоля и глицерина?

Строение и номенклатура многоатомных спиртов

К многоатомным спиртам относятся спирты, в молекулах которых содержатся две или более гидроксильные группы.

Спирты, в молекулах которых содержатся две группы, называются диолами, или гликолями (от греч. glykys — «сладкий»), три — триолами, если больше — полиолами. К природным многоатомным спиртам относятся: С5Н7(ОН)5ксилит; С6Н8(ОН)6сорбит, которые используют как заменители сахара при диабете.

Особенностью строения многоатомных спиртов является то, что гидроксильные группы в их молекулах связаны всегда с разными атомами углерода. Один атом углерода радикала не может удержать даже две гидроксильные группы, ибо такое соединение неустойчиво и быстро разлагается.

Названия многоатомных спиртов составляют следующим образом:

Важнейшие представители и физические свойства многоатомных спиртов

Важнейшими представителями многоатомных спиртов являются этиленгликоль и глицерин.

Этиленгликоль — сиропообразная, вязкая, бесцветная жидкость, tпл = 11,5 °С, tкип = 197,6 °С. Этиленгликоль гигроскопичен, смешивается с водой и этиловым спиртом в любых отношениях. Он сильно понижает температуру замерзания воды, поскольку раствор этиленгликоля в воде имеет низкую температуру замерзания (60%-й раствор замерзает при температуре -49 °С). Поэтому этиленгликоль широко используется в системах охлаждения двигателей в качестве антифриза (от англ, to freeze — «замерзать») — вещества с низкой температурой замерзания, заменяющего воду в радиаторах автомобильных и авиационных моторов в зимнее время. Это позволяет избежать замерзания охлаждающей их жидкости зимой. Антифризы также замедляют её испарение летом. Они знакомы каждому автомобилисту.

Читайте также:
10.1. Альдегиды и кетоны: Строение, номенклатура, изомерия

Этиленгликоль очень токсичен! Это сильный яд!

Этиленгликоль опасен тем, что вызывает длительное, угрожающее жизни угнетение центральной нервной системы и поражение почек. Продуктами его метаболизма в организме являются щавелевая кислота и другие не менее ядовитые соединения. Он имеет спиртовой запах, в связи с чем может быть принят за этиловый спирт и стать причиной тяжёлых отравлений. Этиленгликоль или другой антифриз ни в коем случае нельзя пробовать на вкус.

Глицерин — бесцветная, вязкая, сиропообразная жидкость, сладкая на вкус. Не ядовит. Глицерин не имеет запаха, его tпл = 18 °С, tкип = 290 °С. Глицерин гигроскопичен, хорошо смешивается с водой и этанолом. Абсолютно чистый безводный глицерин затвердевает при температуре 18 °С, но получить его в твёрдом виде чрезвычайно сложно. Глицерин широко распространён в живой природе. Он играет важную роль в процессах обмена в организмах животных, входит в состав большинства липидов, жиров и других веществ, содержащихся в животных и растительных тканях и выполняющих в живых организмах важнейшие функции. Благодаря своим свойствам глицерин является важным компонентом многих пищевых продуктов, кремов, косметических средств.

Химические свойства многоатомных спиртов

1. Многоатомные спирты вступают в реакции, характерные и для одноатомных спиртов.

Они реагируют с активными металлами (калием, натрием и др.), замещающими водород во всех гидроксильных группах многоатомного спирта, вступают в реакции с галогеноводородами (НСl, НВr и др.) в реакцию со щелочами и в реакции дегидратации, образуют различные эфиры.

Проблема. Запишите уравнения указанных выше реакций и укажите их условия на примере этиленгликоля. В каком случае реакции с натрием будут протекать с большей скоростью — у этанола или у этиленгликоля? Дайте аргументированный ответ.

2. Многоатомные предельные спирты имеют и специфические свойства, отличающие их от одноатомных спиртов: они вступают в реакцию с нерастворимыми основаниями, например с гидроксидом меди (II) Си(ОН)2. Рассмотрим эту реакцию на примере глицерина.

Свойства и получение многоатомных спиртов

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:

Видео

Получение

Полиолы получают лабораторным и промышленным путём:

    гидратацией оксида этилена (получение этиленгликоля):

С2Н4О + Н2О → HO-CH2-CH2-OH;

Читайте также:
10.2. Альдегиды и кетоны: Способы получения

взаимодействием галогеналканов с раствором щелочей:

R-CHCl-CH2Cl + 2NaOH → R-CHOH-CH2OH + 2NaCl;

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.

Структурная изомерия

Для спиртов характерна структурная изомерия – изомерия углеродного скелета, изомерия положения гидроксильной группы и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета характерна для спиртов, которые содержат не менее четырех атомов углерода.

Например. Ф ормуле С4Н9ОН соответствуют четыре структурных изомера, из них два различаются строением углеродного скелета
Бутанол-1 2-Метилпропанол-1

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Спирты являются межклассовыми изомерами с простыми эфирами. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — CnH2n+2О.

Например. Межклассовые изомеры с общей формулой С2Н6О этиловый спирт СН3–CH2–OH и диметиловый эфир CH3–O–CH3
Этиловый спирт Диметиловый эфир
СН3–CH2–OH CH3–O–CH3

Изомеры с различным положением группы ОН отличаются положением гидроксильной группы в молекуле. Такая изомерия характерна для спиртов, которые содержат три или больше атомов углерода.

Например. Пропанол-1 и пропанол-2
Пропанол-1 Пропанол-2

Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Химические реакции гидроксисоединений идут с разрывом одной из связей: либо С–ОН с отщеплением группы ОН, либо связи О–Н с отщеплением водорода. Это реакции замещения, либо реакции отщепления (элиминирования).

Свойства спиртов определяются строением связей С–О–Н. Связи С–О и О–Н — ковалентные полярные. При этом на атоме водорода образуется частичный положительный заряд δ+, на атоме углерода также частичный положительный заряд δ+, а на атоме кислорода — частичный отрицательный заряд δ–.

Такие связи разрываются по ионному механизму. Разрыв связи О–Н с отрывом иона Н + соответствует кислотным свойствам гидроксисоединения. Разрыв связи С–О соответствует основным свойствам и реакциям нуклеофильного замещения.

С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а с разрывом связи С–О — реакции восстановления.

1. Кислотные свойства

Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды.

Взаимо с раствором щелочей

При взаимодействии спиртов с растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующиеся алкоголяты почти полностью гидролизуются водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому спирты не взаимодействуют с растворами щелочей.

Читайте также:
1.4. Алканы: Решение цепочек

Многоатомные спирты также не реагируют с растворами щелочей.

Взаимо с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Спирты взаимодействуют с активными металлами (щелочными и щелочноземельными). При этом образуются алкоголяты. При взаимодействии с металлами спирты ведут себя, как кислоты.

Например, этанол взаимодействует с калием с образованием этилата калия и водорода .

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.

Например, этилат калия разлагается водой:

CH3OH > первичные спирты > вторичные спирты > третичные спирты

Многоатомные спирты также реагируют с активными металлами:

Взаимо с гидроксидом меди (II)

Многоатомные спирты взаимодействуют с раствором гидроксида меди (II) в присутствии щелочи, образуя комплексные соли (качественная реакция на многоатомные спирты).

Например, п ри взаимодействии этиленгликоля со свежеосажденным гидроксидом меди (II) образуется ярко-синий раствор гликолята меди:

Классификация по числу углеводородных радикалов у атома углерода при гидроксильной группе

  • Первичные спирты – группа ОН соединена с первичным атомом углерода. Например, этанол СН3–СН2–ОН.
  • Вторичные спирты – группа ОН соединена с вторичным атомом углерода. Например, пропанол-2: СН3–СН ( СН3)–ОН.
  • Третичные спирты – группа ОН соединена с третичным атомом углерода. Например, 2-метилпропанол-2: (СН3)3С–ОН.
  • Метанол не относится ни к первичным, ни к вторичным, ни к третичным спиртам.

Применение многоатомных спиртов

Этиленгликоль применяют при производстве лавсана, а также получения антифризов. Этиленгликоль может использоваться как сырье в процессе органического синтеза.

Глицерин применяют в области парфюмерии, фармацевтики, а также пищевой, текстильной промышленности.

Особенно широкое применение глицерин приобрел в производстве нитроглицерина, что является важным в процессе обмена. Это объясняется тем, что он находится в составе жиров животных, а также растительных тканей.

Получение этиленгликоля и глицерина.

1. Этиленгликоль добывают в промышленности гидратацией (присоединение воды) этиленоксида:

2. Как и одноатомные спирты, этиленгликоль можно получить гидролизом галагенопроизводных алканов водным раствором щелочей. Для этой реакции необходимы 1,2-дигалогенопроизводные этана:

3. Этиленгликоль образуется при пропускании этилена через раствор перманганата калия, при этом происхоит окисления и гидратация этилена:

4. Глицерин получают окислением пропилена кислородом воздуха (катализатор Сu, 370°С)

5. Перспективен способ получения глицерина из синтез-газа при нагревании под давлением в присутствии катализатора.

6. Получение глицерина гидролизом пищевых жиров помтепенно теряет значение:

Применение.

Этиленгликоль и глицерин используются в помыщленом органическом синтезе. Основное количество глицерина расходуется для получения производных – глифталевых смол, нитроглицерина.

Глицерин гигроскопичен, поэтому его используют в качестве увлажняющего средства при изготовлении фармацевтических препаратов и косметических средств. В пищевой промышленности глицерин используют для приготовления ликеров и безалкогольных напитков, в бумажной и кожевенной – для хранения материалов от высыхания.

Читайте также:
12.4. Анилин: Строение, химические свойства, способы получения

Водные растворы этиленгликоля и глицерина замерзают при низких температурах, поэтому их используют как антифризы – жидкости с низкой температурой замерзання, которые применяются для охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Глицерин широко распространен в природе, участвует в строении молекул различных групп липидов.

Фенолы

Важнейшим представителем фенолов является фенол (гидроксобензол) C6H5—OH.
Физические свойства: твердое бесцветное вещество с резким запахом; ядовит; при комнатной температуре заметно растворим в воде, водный раствор фенола называют карболовой кислотой.

Химические свойства

Кислотные свойства. Кислотные свойства фенола выражены сильнее, чем у воды и предельных спиртов, что связано с большей полярностью O—H связи и с большей устойчивостью образующегося при ее разрыве фенолят-иона. В отличие от спиртов, фенолы реагируют не только сщелочными и щелочноземельными металлами, но и с растворами щелочей, образуя феноляты:

2C6H5OH + 2Na 2C6H5ONa + H2
фенолят натрия

C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O

Однако кислотные свойства фенола выражены слабее, чем у карбоновыхкислот и, тем более, у сильных неорганических.

Замещение в бензольном кольце. Наличие гидроксильной группы в качестве заместителя в молекуле бензола приводит к перераспределению электронной плотности в сопряженной -системе бензольного кольца, при этом увеличивается электронная плотность у 2-го, 4-го и 6-го атомов углерода (орто- и пара-положения) и уменьшается у 3-го и 5-го атомов углерода (мета-положение).
а) Реакция с бромной водой (качественная реакция):

+ 3Br2 + 3HBr

Образуется 2,4,6-трибромфенол – осадок белого цвета.

б) Нитрование (при комнатной температуре):

+ 3HNO3(конц.) 3H2O +

2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота)

Поликонденсация фенола с формальдегидом (по этой реакции происходит образование фенолформальдегидной смолы:

Применение фенолов

1. Производство синтетических смол, пластмасс, полиамидов

2. Лекарственных препаратов

4. Поверхностно-активных веществ

7. Взрывчатых веществ

Вопросы для самоконтроля:

1.Дать понятие гомологического ряда алканолов

2. Првести примеры изомеров этилового спирта

3. Охарактеризовать физические свойства этанола

4. Охарактеризовать химические свойства этанола

5. Привести способы получение этанола

6. Каковы области применения этанола?

7. Привести примеры представителей многоатомных спиртов.

8. Какими физическими и химическими свойства обладают многоатомные спирты?

9. Дать определение фенолам.

10.Какие физические и химические свойства характерны для фенолов?

Задания для самостоятельного выполнения:

1. Какие вещества называются спиртами?

2. Продолжите определение: Фенолы – это производные ароматических углеводородов, в молекулах которых ___________________________

3. Запишите определения:

Функциональная группа – Предельные одноатомные спирты –

Многоатомные спирты – Водородная связь –

4. Напишите структурные формулы всех изомерных спиртов состава C4H9OH. Назовите эти спирты.

5. Объясните, почему в классе спиртов нет газообразных веществ?

6. Изобразите схему образования водородной связи между молекулами:

Читайте также:
11.1. Карбоновые кислоты: Строение, номенклатура, изомерия

а) воды б) спирта в) воды и спирта

7. Напишите структурные формулы изомерных ароматических соединений состава C7H8O и назовите их. Укажите, к каким классам органических соединений они относятся.

8. Перечислите химические свойства фенолов, обусловленные гидроксильной группой (А) и бензольным ядром (Б). Приведите примеры химических реакций.

9. С какими из перечисленных веществ будут реагировать фенол и метанол: 1) HBr, 2) Na, 3) NaOH? Напишите уравнения реакций.

10. Как с помощью качественных реакций различить водные растворы фенола, этанола, и глицерина. Приведите план распознавания веществ и напишите уравнения реакций.

11. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения, укажите условия реакций и назовите вещества, участвующие в реакциях:

Расчетные задачи:

1. При действии на раствор фенола в воде массой 400г избытком брома выпал осадок массой 3,31г. Вычислить массовую долю фенола в первоначальном растворе.

2. Какую массу этилата натрия можно получить во время взаимодействия этанола массой 11,5г с натрием массой 9,2г.14.

3. Рассчитайте массу алкоголята натрия, полученного при взаимодействии металлического натрия массой 4,6г с абсолютным этанолом объемом 40 мл (плотность 0,79 г/мл).

4. Массовые доли углерода, водорода и кислорода в веществе равны соответственно 40%, 6,67% и 53,33%. Плотность паров этого вещества по водороду равна 30. Установите молекулярную формулу вещества.

Тестирование по теме «Спирты, фенолы».

1. Выберите формулу этанола:

2. Укажите, с какой целью используют глицерин для обработки шкуры:

А) способствует высыханию;

Б) для смягчения и придания эластичности;

В) предотвращает размножению бактерий;

Г) хорошо растворимый в воде.

3. Укажите вещества, которые взаимодействуют между собой:

4. Расположите вещества в ряд увеличения кислотных свойств:

А) глицерин; Б) этанол;

В) этиленгликоль; Г) уксусная кислота.

5. Укажите вещество, которым необходимо подействовать на хлорбензол, чтобы образовался фенол:

А) водород; Б) натрий гидроксид;

В) натрий хлорид; Г) нитратная кислота.

6. Установите генетическую цепочку образования фенола:

А) С2Н2; Б) С6Н6; В) СН4; Г) С6Н5Сl.

7. Составьте уравнения реакций по данной схеме:

8.2. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин): Способы получения

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

Гликоли (диолы)

CH 2 CH 2

OH OH

Этиленгликоль

Этиленгликоль (этандиол)

  • 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.
Читайте также:
Разбор демо-варианта ЕГЭ-2018 по химии, вопросы 1-6

CH 2 OH

CH OH

(1,2,3 – пропантриол)

Глицерин (пропантриол-1,2,3)

  • 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:

R – CH – CH 2 + 2 NaOH водный раствор → R – CH – CH 2 + 2 NaCl

3. Из синтез-газа:

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

В лаборатории

1. Окисление алкенов:

R – CH = CH 2 + H 2 O + KMnO 4 → R – CH – CH 2 + MnO 2 + KOH

II . Получение трёхатомных спиртов (глицерина)

В промышленности

Омыление жиров (триглицеридов):

CH 2 – O – CO – R CH 2 – OH O

CH- O-CO-R + 3NaOH → CH-OH + 3 R – C- O – Na

│ │ ( натриевая соль карбоновой кислоты )

Химические свойства многоатомных спиртов

Кислотные свойства

1. С активными металлами:

(гликолят натрия)

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

CH –OH + Cu → CH – O + 2H2O

голубой ярко-синий раствор

осадок (глицерат меди( II ))

Основные свойства

1. С галогенводородными кислотами

2. С азотной кислотой

тринитроглицерин (основа динамита)

  • Этиленгликольпроизводства 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 тканейи 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.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: