Többértékű alkoholok előállítása. Egyértékű alkoholok előállítása

Többértékű alkoholok – olyan szerves vegyületek, amelyek molekulái több hidroxilcsoportot (-OH) tartalmaznak egy szénhidrogén gyökhöz kapcsolódóan

Glikolok (diolok)

• Szirupos, viszkózus, színtelen folyadék, alkoholos szagú, jól keveredik a vízzel, nagymértékben csökkenti a víz fagyáspontját (a 60%-os oldat -49 ˚C-on megfagy) - ezt használják motorhűtő rendszerekben - fagyálló.
• Az etilénglikol mérgező – erős méreg! Elnyomja a központi idegrendszert és hatással van a vesére.

Triolok

• Színtelen, viszkózus, szirupos folyadék, édes ízű. Nem mérgező. Szag nélkül. Jól keverhető vízzel.
• Vadon élő állatokban elterjedt. Fontos szerepet játszik az anyagcsere folyamatokban, mivel része az állati és növényi szövetek zsírjainak (lipidjei).

Elnevezéstan

A többértékű alkoholok nevében ( poliolok) a hidroxilcsoportok helyzetét és számát megfelelő számok és utótagok jelzik -diol(két OH csoport), -triol(három OH csoport) stb. Például:

Többértékű alkoholok előállítása

én. Kétértékű alkoholok előállítása

Az iparban

1. Az etilén-oxid katalitikus hidratálása (etilénglikol előállítása):

2. Alkánok dihalogén származékainak kölcsönhatása lúgok vizes oldataival:

3. Szintézis gázból:

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

A laboratóriumban

1. Alkének oxidációja:

II. Háromértékű alkoholok (glicerin) előállítása

Az iparban

Zsírok elszappanosítása (trigliceridek):

A többértékű alkoholok kémiai tulajdonságai

Savas tulajdonságok

1. Aktív fémekkel:

HO-CH2-CH2-OH + 2Na → H2 + NaO-CH2-CH2-ONa(nátrium-glikolát)

2. Réz-hidroxiddal ( II ) – minőségi reakció!

Egyszerűsített diagram

Alaptulajdonságok

1. Halogénhidrogénekkel

HO-CH2-CH2-OH + 2HCl H+↔ Cl-CH 2 -CH 2 -Cl + 2H 2 O

2. VAL VEL nitrogén sav

T rhinitroglicerin - a dinamit alapja

Alkalmazás

• Etilén-glikol lavsan gyártása , műanyagok, és főzéshez fagyálló - vizes oldatok, amelyek jóval 0°C alatt fagynak le (a motorok hűtésére való felhasználásuk lehetővé teszi az autók télen való működését); nyersanyagok a szerves szintézisben.
• Glicerin ben széles körben használják bőr, textilipar bőr és szövetek kidolgozására és a nemzetgazdaság más területein. szorbit (sexahydric alkohol) cukorhelyettesítőként használják cukorbetegek számára. A glicerint széles körben használják a kozmetikában , Élelmiszeripar , gyógyszertan , Termelés robbanóanyagok . A tiszta nitroglicerin enyhe ütés esetén is felrobban; megszerzéséhez alapanyagul szolgál füstmentes por és dinamit ― robbanóanyag, amely a nitroglicerinnel ellentétben biztonságosan eldobható. A dinamitot Nobel találta fel, ő alapította a világhírű Nobel-díjat a fizika, a kémia, az orvostudomány és a közgazdaságtan területén elért kiemelkedő tudományos eredményekért. A nitroglicerin mérgező, de kis mennyiségben gyógyszerként szolgál , mivel kitágítja a szívereket és ezáltal javítja a szívizom vérellátását.

4. TÉMA: SINGLE ÉS POLYHELLO ALKOHOLOK. ÉTEREK.

4.1. előadás: Egy- és többértékű alkoholok. Éterek.

Tanulmányi kérdések:

1. Az alkoholok általános osztályozása. Telített egyértékű alkoholok, homológ sorozataik, általános képlete, izoméria, nevezéktan.

2. Az alkoholok fizikai-kémiai és tűzveszélyes tulajdonságai;

3. Alapvető kémiai reakciók: oxidáció (égés, spontán égésre való hajlam, nem teljes oxidáció); szubsztitúció (alkoholátok, éterek és észterek, halogénszármazékok képződése); alkoholok dehidrogénezése és dehidratálása.

4. Ipari és laboratóriumi módszerek alkoholok előállítására szénhidrogénekből, természetes cukortartalmú anyagokból, alkil-halogenidekből, karbonilvegyületek redukálásával. Az alkoholok rövid jellemzői: metil, etil, propil, butil, benzil és ciklohekanol.

5. Többértékű alkoholok: izoméria, nómenklatúra, fizikai-kémiai és tűzveszélyes tulajdonságok (az etilénglikol és a glicerin példájával). Alapvető kémiai reakciók: oxidáció (égés, spontán égésre való hajlam, nem teljes oxidáció); szubsztitúció (észter-alkoholátok képződése); kiszáradás.

6. Ipari eljárások többértékű alkoholok előállítására polihalogénezett szénhidrogénekből alkének oxidálásával.

7. Éterek: nómenklatúra, izoméria, fizikai-kémiai és tűzveszélyes tulajdonságok. Alapvető kémiai reakciók: oxidáció (égés, spontán égésre való hajlam), autooxidáció. Módszerek észterek előállítására. Az éterek rövid jellemzői: dietil és dipropil.

Egyértékű alkoholok.

Az alkoholok szénhidrogének származékai, amelyek a szénhidrogén molekulában lévő hidrogénatom (atomok) hidroxilcsoporttal –OH-val történő helyettesítésének termékei.. Attól függően, hogy hány hidrogénatomot cserélnek ki, az alkoholok lehetnek egyértékűek vagy többértékűek. Azok. az alkoholmolekulában lévő –OH csoportok száma az utóbbi atomosságát jellemzi.

A telített egyértékű alkoholok a legfontosabbak. Számos telített egyértékű alkohol tagjának összetétele a - C n H 2n+1 OH vagy R-OH általános képlettel fejezhető ki.

Az alkoholok homológ sorozatának első néhány tagját és elnevezésüket a gyök-funkcionális, helyettesítő és racionális nómenklatúrák szerint az alábbiakban közöljük:

A radikális funkcionális nómenklatúra szerint az alkoholok neve a gyökök nevéből és az „alkohol” szóból alakul ki, kifejezve az osztály funkcionális nevét.

Nemzetközi helyettesítő nómenklatúra: az –ol (alkanolok) végződést adják annak a szénhidrogénnek a helyettesítő nevéhez, amelynek az alkohol származéka. A lokant jelzi annak a szénatomnak a számát, amelynél található. hidroxilcsoport. A fő szénláncot úgy választjuk meg, hogy tartalmazzon egy hidroxilcsoportot hordozó szenet. A láncszámozás kezdetét is a hidroxilcsoport határozza meg.

Racionális nómenklatúra: minden alkoholt a metanol (CH 3 OH) származékának tekintünk, amelyet ebben az esetben ún. karbinol: és amelyben a hidrogénatomokat egy vagy több gyök helyettesíti. Az alkohol neve ezen gyökök nevéből és a karbinol szóból áll.

Asztal 1

A butil-alkoholok (C 4 H 9 OH) izomerizmusa és nómenklatúrája

A telített egyértékű alkoholok izomériája a szénváz izomériájának és az OH-csoport helyzetének izomériájának köszönhető. A metil- és etil-alkoholoknak nincs izomerje. Attól függően, hogy a hidroxilcsoport az elsődleges, szekunder vagy tercier szénatomon van-e, az alkoholok lehetnek primerek, szekunderek, tercierek:

Két propil-alkohol:

A butanol esetében 4 izomer származtatható (lásd az 1. táblázatot);

Az alkoholok sorozatában az izomerek száma gyorsan növekszik: C 5 - nyolc izomer, C 6 - tizenhét, C 10 - ötszázhét.

Fizikai tulajdonságok

A homológ sorozatban nincsenek gázok. Ezek folyadékok. A C 12 H 25 OH-tól kezdve a C 20 H 41 OH-ig - olajos anyagok és a C 21 H 43 OH - szilárd anyagokig.

T bp CH 3 OH = 65 ° C, T bp C 2 H 5 OH = 78 ° C, r(C 2 H 5 OH) = 0,8 g/cm 3

Az izoszerkezetű primer alkoholok forráspontja alacsonyabb, mint a normál primer alkoholoké.

Az alkoholokban a molekulák hidrogénkötések kialakulása miatt kapcsolódnak egymáshoz. [A hidrogénkötés hossza hosszabb a szokásos –OH kötésnél, erőssége pedig jóval kisebb (10-szer).] Ezért a metanol folyadék, a metán pedig gáz. A hidrogénkötések megszakításához energiát kell felhasználni; ezt az alkohol melegítésével érhetjük el.

Az alkoholok könnyebbek, mint a víz: sűrűségük kisebb, mint 1. A metil-, etil- és propil-alkoholokat minden arányban vízzel keverik. Ahogy a szénhidrogén gyökök összetettebbé válnak, az alkoholok oldhatósága meredeken csökken. A butil-alkohol részben oldódik. A magasabb alkoholok nem oldódnak vízben, pl. kiszorulnak a vízből.

A fentiekből arra következtethetünk, hogy az oldható alkoholok hígítással (25%-nál kisebb koncentrációig) olthatók; A vízben nem oldódó alkoholokat nem ajánlott vízzel oltani, mert ilyenkor az alkoholok a víz felszínére úsznak, és az égési folyamat folytatódik. A 25% vagy több alkoholt tartalmazó vizes oldatok gyúlékony folyadékok. Megjegyzendő, hogy az alkoholok híg oldatai a nehezen gyúlékony anyagok kategóriájába tartoznak, pl. hajlamosak égni gyújtóforrás jelenlétében.

Kémiai tulajdonságok

1. Az alkoholok reakcióba lépnek alkálifémekkel (Na, K stb.) és keletkeznek alkoholátok:

2R-OH + 2Na® 2R-ONa + H2

A reakció nem olyan heves, mint víz használatakor. Ezenkívül az alkohol moláris tömegének növekedésével aktivitása ebben a reakcióban csökken. Az elsődleges alkoholok sokkal aktívabbak az alkálifémekkel való reakciókban, mint az izomer szekunder és különösen a tercier alkoholok.

Az alkoholok ebben a reakcióban a savak tulajdonságait mutatják, de még a víznél is gyengébb savak: K dis H 2 O = 10 -16 ; Kdis CH3OH = 10-17; K-dis C 2H 5OH = 10-18. Ez utóbbi a gyöknek az alkilcsoportra (R-donorok) gyakorolt ​​hatásával magyarázható.

A gyakorlatban az alkoholok semleges anyagok: nem mutatnak sem savas, sem lúgos reakciót a lakmuszra, és nem vezetnek elektromos áramot..

2. Az alkoholok hidroxilcsoportjának helyettesítése halogénnel:

Ahol a H2SO4 vízeltávolító szer.

3. Az alkoholok savakkal való kölcsönhatását reakciónak nevezzük észterezés. Ennek eredményeként észterek képződnek:

Az elsődleges alkoholok a legkönnyebben észtereződnek;

a szekunder és tercier alkoholok a legnehezebben észterezhetők.

4. Alkoholok dehidratálása vízeltávolító szerek (H 2 SO 4) hatására:

Intramolekuláris:

Látható, hogy a reakció eredménye a végrehajtás körülményeitől függ.

Intermolekuláris:

Az első esetben a H 2 SO 4 (feleslegben) alkohollal keverésekor kezdetben keletkező alkil-kénsav hevítés közben elbomlik, és ismét kénsavat és etilén-szénhidrogént szabadít fel.

A második esetben a kezdetben képződött alkil-kénsav reakcióba lép a második alkoholmolekulával, és étermolekulát képez:

5. Magas hőmérsékleten a légköri oxigén oxidálja az alkoholokat, és CO 2 vagy H 2 O keletkezik ( égési folyamat). A metanol és az etanol szinte nem világító lánggal, a magasabbak fényesebb, füstös lánggal égnek. Ennek oka a molekulában lévő szén relatív növekedése.

KMnO 4 és K 2 Cr 2 O 7 oldatok (savas) oxidálódik alkoholok. A KMnO 4 oldat elszíneződik, a K 2 Cr 2 O 7 oldat zöld színűvé válik.

A primer alkoholok aldehideket, a szekunder alkoholok ketonokat képeznek, az aldehidek és ketonok további oxidációja karbonsavak képződéséhez vezet:

A tercier alkoholok enyhe körülmények között ellenállnak az oxidálószereknek, zord körülmények között elpusztulnak, ketonok és karbonsavak keverékét képezve:

6. Amikor primer és szekunder alkoholok gőzeit a felhevített finomra zúzott fémek (Cu, Fe) felületén vezetik át, dehidrogénezés:

Megszerzési módszerek

Az alkoholok szabad formában ritkán találhatók meg a természetben.

1. Természetes cukros anyagokból erjedés eredményeként nagy mennyiségű etil-alkohol, valamint propil-, izobutil- és amil-alkoholok nyerhetők. Például:

2. Etilén szénhidrogénekből hidratáció:

3. Acetilénből készült hidratálás (Kucserov reakciója szerint):

4. A halogén-alkil hidrolízise során:

(az egyensúly eltolásához a reakciót lúgos közegben hajtjuk végre).

4. Az aldehidek redukálásakor hidrogén a felszabadulás időpontjában Primer alkoholok képződnek, és szekunder ketonok képződnek:

Egyéni képviselők.

Metil-alkohol. Meg kell jegyezni, hogy erősen mérgező CH3OH. Ugyanakkor oldószerként használják, formaldehidet nyernek belőle (a műanyagok előállításához szükséges), denaturálják vele az etil-alkoholt és üzemanyagként használják fel. Az iparban CO és H 2 keverékéből nyerik nyomás alatt fűtött katalizátor (ZnO stb.) felett, fa száraz desztillálásával (faszesz):

CO + 2H 2 ® CH 3 OH (metanol)

(Az alkoholgőz levegővel robbanásveszélyes elegyeket képez. gyúlékony folyadék, hőmérséklet = 8 o C).

A metanol spontán meggyullad erős oxidálószerekkel (füstölgő HNO 3), CrO 3 és Na 2 O 2 érintkezve.

Etanol(etanol, boralkohol). Színtelen, jellegzetes szagú és csípős ízű folyadék. Vízzel azeotrópot képez (96% C 2 H 5 OH + 4% H 2 O). Kémiai módszerrel (CaO, CuSO 4, Ca szárításával) abszolút alkoholt nyerhetünk. Használják gumigyártásban, valamint oldószerként, parfümökben (parfümök, kölnivizek), üzemanyagban, fertőtlenítőszerben, szeszes italban, és ennek alapján gyógyszereket készítenek. (gyúlékony folyadék, T ref. =13 o C). Mérgező, bűzös anyagok hozzáadásával denaturált alkoholnak nevezik. Az alkoholt a cukros anyagok cellulózból (hidrolitikus alkohol) történő fermentációja, az etilén kénsav jelenlétében történő hidratálása, az acetaldehid hidrogénnel történő redukciója eredményeként nyerik; az acetaldehidet pedig a Kucherov-reakció acetilén alkalmazásával (lásd az oldalt) 66). A motorüzemanyaghoz metil- és etil-alkohol hozzáadása elősegíti az üzemanyag teljes égését és megszünteti a légszennyezést.

Fiziológiailag az etil-alkohol úgy hat a szervezetre, mint egy drog, amelytől függőség jelentkezik, és amely tönkreteszi a pszichét.

Többértékű alkoholok.

A kétértékű alkoholokat nevezzük glikolok, háromatomos – glicerinek. A nemzetközi helyettesítési nómenklatúra szerint a kétértékű alkoholokat ún alkándiolok, háromatomos – alkántriolok. Alkoholok a két hidroxilcsoport egy szénatomon általában nem létezik szabad formában; amikor megpróbálják megszerezni őket, lebomlanak, vizet szabadítanak fel és karbonilcsoportot tartalmazó vegyületté alakulnak - aldehidek vagy ketonok:

Az egy szénatomon három hidroxilcsoportot tartalmazó háromértékű alkoholok még instabilabbak, mint a hasonló kétértékűek, és szabad formában nem ismertek:

Ezért a kétértékű alkoholok első képviselője a C 2 H 4 (OH) 2 összetételű, hidroxilcsoportokat tartalmazó etánszármazék. különbözőnél szénatomok - 1,2-etándiol vagy egyéb - etilénglikol (glikol). A propán már két kétatomos alkoholnak felel meg - 1,2-propadiolnak vagy propilénglikolnak és 1,3-propándiolnak vagy trimetilénglikolnak:

Azokat a glikolokat, amelyekben a láncban két alkohol-hidroxilcsoport található egymás mellett - a szomszédos szénatomoknál - a-glikoloknak nevezzük (például etilénglikol, propilénglikol). Az egy szénatomon keresztül elhelyezkedő alkoholcsoportokkal rendelkező glikolokat b-glikoloknak (trimetilénglikol) nevezzük. Stb.

A kétértékű alkoholok között etilén-glikol a legnagyobb érdeklődésre tart számot. Úgy használják, mint fagyálló gépjármű-, traktor- és repülőgépmotorok hengereinek hűtésére; lavsan (alkohol poliészter tereftálsavval) fogadásakor.

Színtelen, szirupos folyadék, szagtalan, édes ízű, mérgező. Vízzel és alkohollal keverhető. T kip. =197 o C, T pl. = -13 o C, d 20 4 = 1,114 g/cm3. Tűzveszélyes folyadék.

Megadja az egyértékű alkoholokra jellemző összes reakciót, és ezekben egy vagy mindkét alkoholcsoport részt vehet. Két OH-csoport jelenléte miatt a glikolok valamivel savasabb tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az egyértékű alkoholok, bár nem adnak savas reakciót a lakmuszra, és nem vezetnek elektromos áramot. De ellentétben az egyértékű alkoholokkal, azok oldja a nehézfém-hidroxidot. Például, ha etilénglikolt adunk a Cu(OH) 2 kék zselatinos csapadékához, kék rézglikolát oldat képződik:

PCl 5 hatására mindkét hidroxidcsoport helyébe klór, HCl hatására az egyik és az ún. klórhidrinek glikolok:

Nál nél kiszáradás 2 molekulából etilénglikol képződik dietilénglikol:

Ez utóbbi, intramolekulárisan egy molekula vizet felszabadítva, átalakulhat két étercsoportot tartalmazó ciklikus vegyületté - dioxán:

Másrészt a dietilénglikol reakcióba léphet a következő etilénglikol molekulával, két étercsoporttal is vegyületet képezve, de nyitott láncú - trietilénglikol. Számos glikolmolekula egymás utáni kölcsönhatása az ilyen típusú reakciókon keresztül vezet a képződéshez poliglikolok– nagy molekulatömegű vegyületek, amelyek sok étercsoportot tartalmaznak. A reakciók közé tartoznak a poliglikolok képzésére szolgáló reakciók polikondenzáció.

A poliglikolokat szintetikus mosószerek, nedvesítőszerek és habképző szerek előállításához használják.

Oxidáció

Az oxidáció során a glikolok primer csoportjai aldehidcsoportokká, a szekunder csoportok ketoncsoportokká alakulnak.

Megszerzési módszerek

Az etilénglikolt 1,2-diklór-etán lúgos hidrolízisével, az utóbbit pedig etilén klórozásával állítják elő:

Az etilénglikolt etilénből is elő lehet nyerni vizes oldatban végzett oxidációval ( E.E. reakciója. Wagner, 1886):

Szabad formában szinte soha nem fordul elő a természetben, de egyes magasabb szerves savakkal alkotott észterei - az úgynevezett zsírok és olajok - nagyon elterjedtek, és nagy biológiai és gyakorlati jelentőséggel bírnak.

Illatszeriparban, gyógyszerészetben, textiliparban, élelmiszeriparban használják, nitroglicerin előállítására stb. Színtelen, gyúlékony folyadék, szagtalan és édes ízű. (El kell mondani, hogy a molekulában az OH csoportok számának növekedésével az anyag édessége növekszik.) Nagyon higroszkópos, vízzel és alkohollal elegyedik. T kip. 290 o C (bomlással), d 20 4 = 1,26 g/cm 3. (Magasabb forráspont, mint az egyértékű alkoholoknál – több hidrogénkötés. Ez nagyobb higroxopicitáshoz és nagyobb oldhatósághoz vezet.)

A glicerint nem szabad erős oxidálószerekkel együtt tárolni: ezekkel az anyagokkal való érintkezés tüzet okozhat. (Pl. KMnO 4, Na 2 O 2, CaOCl 2 kölcsönhatás öngyulladáshoz vezet.) Javasolt vízzel és habbal oltani.

A glicerin alkoholcsoportjainak savassága még magasabb. A reakciók egy, két vagy három csoportot foglalhatnak magukban. A glicerin az etilénglikolhoz hasonlóan feloldja a Cu(OH) 2-t, és a réz-glicerát intenzív kék oldatát képezi. Az egy- és kétértékű alkoholokhoz hasonlóan azonban semleges a lakmuszra. A glicerin hidroxilcsoportjait halogének helyettesítik.

Vízeltávolító szerek hatásának kitéve vagy hevítéskor két vízmolekula válik le a glicerinről (dehidratáció). Ebben az esetben egy instabil telítetlen alkohol képződik a kettős kötéssel rendelkező szénnél egy hidroxilcsoporttal, amely telítetlen aldehiddé izomerizálódik. akrolein(irritáló szaga van, mint az égetett zsír füstje):

Amikor a glicerin salétromsavval reagál H 2 SO 4 jelenlétében, a következő reakció megy végbe:

A nitroglicerin egy nehézolaj (d 15 = 1,601 g/cm3), vízben nem oldódik, de jól oldódik alkoholban és más szerves oldószerekben. Lehűtve kikristályosodik (T pl. = 13 o C), nagyon mérgező.

A nitroglicerin erős robbanóanyag. [Alfred Nobel szintetizálta ezt a vegyületet. Ennek a vegyületnek az előállításából óriási vagyont teremtett magának. Az ebből a tőkéből származó kamatokat ma is Nobel-díjak bónuszalapjaként használják. Becsapódáskor és robbanáskor azonnal lebomlik, hatalmas mennyiségű gázt szabadítva fel:

4C 3 H 5 (ОNO 2) 3 ® 12СО 2 + 6N 2 + О 2 + 10Н 2 О

A robbantási munkák során a biztonság érdekében ún dinamit– 75% nitroglicerinből és 25% infuzorföldből álló keverék (kovamaradvány kovasav héjából készült kőzet). A nitroglicerin 1%-os alkoholos oldatát értágítóként használják, és nincs robbanásveszélyes.

A technológiában a glicerint természetes zsírok és olajok hidrolízisével (szappanosításával) nyerik:

A glicerin előállításának másik módja a glükóz fermentálása (amelyet a keményítő cukrosításával nyerünk) például nátrium-hidrogén-szulfit jelenlétében a következő séma szerint:

Ugyanakkor szinte nem képződik C 2 H 5 OH. A közelmúltban glicerint szintetikusan is előállítottak krakkolási gázokból származó propilénből vagy földgázokból nyert propilénből. Az egyik szintézis lehetőség szerint a propilént magas hőmérsékleten (400-500 o C) klórozzák, a keletkező allil-kloridot hidrolízissel allil-alkohollá alakítják. Ez utóbbit a hidrogén-peroxid befolyásolja, amely katalizátor jelenlétében és mérsékelt melegítéssel kettős kötésen keresztül az alkoholhoz glicerint képez:

Éterek

Éterek alkoholok származékai, amelyeket egy alkohol hidroxilcsoportjának hidrogénjének szénhidrogén-maradékkal való helyettesítésével hoznak létre.. Ezek a vegyületek a víz származékainak is tekinthetők, amelyek molekulájában mindkét hidrogénatomot szénhidrogén-maradékok helyettesítik:

Amint az a fenti általános képletből látható, egy étermolekulában két szénhidrogén-maradék kapcsolódik oxigénen (éter-oxigén) keresztül. Ezek a maradékok lehetnek azonosak vagy eltérőek; olyan észtereket nevezzük, amelyekben különféle szénhidrogén-maradékok oxigénnel vannak kombinálva vegyes egyszerű éterek.

Nomenklatúra és izoméria

Radikális funkcionális nevek leggyakrabban használt. Az oxigénnel rokon gyökök nevéből és az „éter” szóból (az osztály funkcionális neve) alkotják őket; a különböző gyökök neveit a bonyolultság növekedésének sorrendjében soroljuk fel (Az IUPAC-nómenklatúra a gyökök ábécé szerinti felsorolását ajánlja).

Izomerizmus

Könnyen észrevehető, hogy a dietil- és metil-propil-éterek azonos összetételűek: C 4 H 10 O, i.e. ezek izomerek. Molekuláikban az oxigénnel kombinált gyökök összetételükben különböznek. Az észterek a gyökök szerkezetében rejlő és közös izomériával rendelkeznek. Így a metil-propil-éter izomerje metil-izopropil-éter. Meg kell jegyezni, hogy az éterek egyértékű alkoholok izomerjei. Például a CH 3 -O-CH 3 dimetil-éter és a CH 3 -CH 2 -OH etil-alkohol azonos összetételű C 2 H 6 O. És a C 4 H 10 O összetétel nemcsak a dietil-, metil-propil- és metil-izopropil-étereknek, hanem a C 4 H 9 OH összetételű 4 butil-alkoholnak is megfelel.

Fizikai tulajdonságok

A dimetil-éter -23,7 o C-on, a metil-etil-éter - +10,8 o C-on forr. Ezért normál körülmények között ezek gázok. A dietil-éter már folyékony (forráspont = 35,6 o C). Az alacsonyabb éterek alacsonyabb forráspontúak, mint az alkoholok, amelyből nyerik, vagy mint a velük szemben izomer alkoholok. Például a dimetil-éter, amint már látható, gáz, míg a metil-alkohol, amelyből ez az éter keletkezik, forráspontú folyadék. = 64,7 o C, és az etil-alkohol izomerje dimetil-éterre folyékony, forráspontú. =78,3 °C; ezt magyarázza éter molekulák, nem tartalmaz hidroxilokat, ellentétben az alkoholmolekulákkal nem társul.

Az éterek vízben gyengén oldódnak; viszont a víz kis mennyiségben oldódik alacsonyabb éterekben.

Kémiai tulajdonságok

Az éterek fő jellemzője az kémiai tehetetlenség. Az észterekkel ellentétben ezek ne hidrolizáljaés vízzel nem bomlanak le szülőalkoholokká. Vízmentes (abszolút) éterek, szemben az alkoholokkal normál hőmérsékleten ne lépjen reakcióba nátrium-fémmel, mert molekuláiban nincs aktív hidrogén.

Az éterek hasítása bizonyos savak hatására megy végbe. Például a tömény (különösen füstölgő) kénsav elnyeli az étergőzöket, így kénsav-észtert (etil-kénsav) és alkoholt képez. Például:

dietil-éter etil-kénsav etil-alkohol

A hidrogén-jodid az étereket is lebontja, ami alkil-halogenideket és alkoholokat eredményez:

Ha melegítjük A fém-nátrium az étereket alkoholáttá és szerves nátriumvegyületté hasítja:

Megszerzési módszerek

Az alkoholok intermolekuláris dehidratációja(lásd 95. oldal).

Alkoholátok kölcsönhatása halogén-alkil-csoporttal. Ebben az esetben a hidrogén-halogenid sója szabadul fel, és éter képződik. Ez a Williamson (1850) által javasolt módszer különösen alkalmas vegyes éterek előállítására. Például:

Dietil (etil)-éter. Nagyon fontos, és általában egyszerűen hívják éter. Főleg etil-alkohol tömény H 2 SO 4 hatására dehidratálásával nyerik. A dietil-étert először 1540-ben nyerték ezzel a módszerrel. V. Cordus; A dietil-étert sokáig helytelenül hívták kénsav-éter, mert azt feltételezték, hogy ként kell tartalmaznia. Jelenleg a dietil-étert úgy állítják elő, hogy etil-alkohol gőzt vezetnek át 240-260 o C-ra melegített alumínium-oxid Al 2 O 3 felett.

Dietil-éter – színtelen, erősen illékony, jellegzetes szagú folyadék. T kip. =35,6 o C, T kristály. = -117,6 o C, d 20 4 = 0,714 g/cm 3, azaz. az éter könnyebb a víznél. Ha vízzel rázzuk fel, akkor állás közben az éter „lepelyhesedik”, és a víz felszínén lebeg, kialakítva a felső réteget. Bizonyos mennyiségű éter azonban oldódik vízben (100 rész vízben 6,5 rész 20 o C-on). Viszont ugyanezen a hőmérsékleten 100 rész éterben 1,25 rész víz oldódik fel. Az éter nagyon jól keverhető alkohollal.

Fontos szem előtt tartani, hogy az éterrel nagyon óvatosan kell bánni; nagyon gyúlékony, gőzei levegővel robbanásveszélyes - robbanásveszélyes keverékeket képeznek. Ezenkívül a tartós tárolás során, különösen fényben, az éter a légköri oxigén hatására oxidálódik és az ún. peroxid vegyületek; ez utóbbi hevítés hatására robbanásszerűen lebomlik. Ilyen robbanások a hosszú ideig álló éter desztillációja során lehetségesek.

Az éter nagyon jó oldószere zsíroknak, olajoknak, gyantáknak és más szerves anyagoknak, széles körben használják erre a célra, gyakran alkohollal keverve.

Az alaposan megtisztított étert az orvostudományban sebészeti beavatkozások során általános érzéstelenítésként használják.

Dipropil-éter C 6 H 14 O. T forr. 90,7 o C. Fokozottan tűzveszélyes színtelen folyadék. Vízben való oldhatóság 0,25 tömeg%, 25 o C-on, hőm. = -16 o C, T öngyulladó. =240 °C; minimum T öngyulladás =154 °C; gyulladási hőmérsékleti határok: alsó -14 o C, felső 18 o C.

IRODALOM

1. Pisarenko A.P., Khavin Z.Ya. Szerves kémia tanfolyam. M., Felsőiskola, 1975. 510 p.

2. Nechaev A.P. Szerves kémia. M., Felsőiskola, 1976. 288 p.

3. Artemenko A.I. Szerves kémia. M., Felsőiskola, 2000. 536 p.

4. Berezin B.D., Berezin D.B. Modern szerves kémia tanfolyam. M., Felsőiskola, 1999. 768 p.

5. Kim A.M. Szerves kémia. Novoszibirszk, Szibériai Egyetemi Kiadó, 2002. 972 p.

A többértékű alkoholok (polialkoholok, poliolok) az alkoholosztályba tartozó szerves vegyületek, amelyek egynél több -OH hidroxilcsoportot tartalmaznak.

Glükóz C 6 H 12 O 6 - monoszacharid (monóz) - többfunkciós vegyület, amely aldehid- vagy ketocsoportot és több hidroxilcsoportot, azaz polihidroxialdehideket és polihidroxiketonokat tartalmaz.

Többértékű alkoholok reakciója réz(II)-hidroxiddal

A réz(II)-hidroxiddal többértékű alkoholokon végzett kvalitatív reakciók azok gyenge savas tulajdonságainak meghatározását célozzák.

Amikor frissen kicsapott réz(II)-hidroxidot adunk erősen lúgos közegben glicerin (HOCH 2- CH(OH)-CH 2 OH) vizes oldatához, majd etilénglikol (etándiol) (HO CH 2) oldatához. - CH 2 OH), a réz hidroxidcsapadéka mindkét esetben feloldódik, és az oldat élénkkék színe jelenik meg (gazdag indigó szín). Ez a glicerin és az etilénglikol savas tulajdonságait jelzi.

СuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

A Cu(OH) 2-vel végzett reakció kvalitatív reakció a szomszédos OH-csoportokkal rendelkező többértékű alkoholokra, ami meghatározza azok gyenge savas tulajdonságait. A formalin és a réz-hidroxid ugyanazt a minőségi reakciót adják - az aldehidcsoport savas módon reagál.

A glükóz kvalitatív reakciója réz(II)-hidroxiddal

A glükóz reakciója réz(II)-hidroxiddal hevítés közben a glükóz redukáló tulajdonságait mutatja. Melegítéskor a glükóz reakciója réz(II)-hidroxiddal úgy megy végbe, hogy a kétértékű réz Cu(II) egyértékű réz Cu(I)-vé redukálódik. Kezdetben sárga réz-oxid CuO csapadék válik ki. A további hevítés során a CuO réz(I)-oxiddá – Cu 2 O-vá redukálódik, amely vörös csapadékként válik ki. A reakció során a glükóz glükonsavvá oxidálódik.

2 HOCH 2 - (CHOH) 4) - CH=O + Cu(OH) 2 = 2HOCH 2 - (CHOH) 4) - COOH + Cu 2 O↓ + 2 H 2 O

Ez a glükóz kvalitatív reakciója réz-hidroxiddal egy aldehidcsoporton.

Emlékezzünk vissza, hogy a többértékű alkoholok olyan szerves vegyületek, amelyek molekulái több hidroxilcsoportot tartalmaznak. A többértékű alkoholok általános képlete a CnH2n+1(OH)k, ahol n és k 2-nél nagyobb egész számok. Az alkoholok osztályozásáról, szerkezetéről, izomériájáról és nómenklatúrájáról korábban már volt szó. Ebben a részben megvizsgáljuk a többértékű alkoholok tulajdonságait és előállítását.

A többértékű alkoholok legfontosabb képviselői 2-6 hidroxilcsoportot tartalmaznak. Kétértékű alkoholok(glikolok) vagy alkándiolok, amelyek molekulájukban két hidroxilcsoportot tartalmaznak, háromértékű alkoholok(alkantriolok) – három hidroxilcsoport. Tetra-, penta- és hatértékű alkoholok(eritritek, pentitek és hexitek) 4, 5 és 6 OH csoportot tartalmaznak.

A többértékű alkoholok fizikai tulajdonságai

Többértékű alkoholok jól feloldódik vízben és alkoholokban, rosszabb egyéb szerves oldószerekben. A kis szénatomszámú alkoholok viszkózus, édes ízű folyadékok. A sorozat magasabb tagjai szilárd testek. Az egyértékű alkoholokhoz képest nagyobb sűrűségük és forráspontjuk van. Egyes alkoholok triviális nevei, nevei és fizikai tulajdonságai a táblázatban láthatók:

Többértékű alkoholok előállítása

Glikolok előállítása

A glikolokat szinte mindenki beszerezheti, emeljük ki a legfontosabbakat:

1. Alkánok dihalogén származékainak hidrolízise :
2. Klórhidrinek hidrolízise a következőképpen zajlik:
   
3. Az észterek csökkentése kétbázisú savak a Bouveau-módszerrel:
   
4. Wagner szerint:
   
5. A ketonok nem teljes redukciója magnézium hatására (jód jelenlétében). Így kapsz pinacont:
   

Glicerin beszerzése

1. Propilén klórozása Lvovban:
   
2. Beresh és Yakubovich módszere A propilén akroleinné oxidációjából áll, amely allil-alkohollá redukálódik, majd hidroxilezése következik be:
   
3. A glükóz katalitikus hidrogénezése az aldehidcsoport helyreállításához és egyidejűleg a C3-C4 kötés megszakadásához vezet:
   

A C2-C3 kötés felszakadása következtében kis mennyiségű etilénglikol és treitol (az eritrit sztereoizomerje) képződik.

A glükózon kívül más glükózegységeket tartalmazó poliszacharidok, például cellulóz is alávethetők katalitikus hidrogénezésnek.

4. Zsírok hidrolízise lúgokat használnak szappan előállítására (komplex karbonsavak kálium- vagy nátriumsói):
Ezt a folyamatot ún elszappanosítás.

Tetraértékű alkoholok (eritritolok) előállítása

A természetben eritrit (butántetraol-1,2,3,4) szabad formában és észterek formájában is megtalálható algákban és egyes penészgombákban.

Mesterségesen 1,4-butadiénből állítják elő több lépésben:

Pentaeritrit (tetraoxineopentán) nem találhatók meg a természetben. Szintetikusan úgy állítható elő, hogy formaldehidet lúgos közegben acetaldehid vizes oldatával reagáltatunk:

A többértékű alkoholok kémiai tulajdonságai

A többértékű alkoholok kémiai tulajdonságai hasonlóak a. Azonban több hidroxilcsoport jelenléte a többértékű alkoholok molekuláiban növeli azok mennyiségét savasság. Ezért reakcióba léphetnek lúgokkal és nehézfém-hidroxidokkal, sókat képezve.

Az etilénglikol második hidroxocsoportjának helyettesítése nehezebb (PCl5 vagy SOCl2 hatására a helyettesítés könnyebben megy végbe).

1. Kölcsönhatás savakkal észterek képződéséhez vezet:

Kölcsönhatás salétromsavval

Ezek a vegyületek robbanóanyagok. A trinitroglicerint a gyógyászatban gyógyszerként is használják.

Kölcsönhatás ecetsavval

Ha az etilénglikol észterezési reakciója magában foglalja disav, akkor lehetőség van poliészter beszerzésére (polikondenzációs reakció):

R jelentése jellemzően tereftálsav. Ennek a reakciónak a terméke az terilén, lavsan:

Nál nél etilénglikol dehidratáció olyan vegyületet kapunk, amelynek 2 tautomer formája van (keto-enol tautoméria):

Az etilénglikol kiszáradása egyidejű dimerizációval történhet:

Nál nél az 1,4-butándiol dehidratálása Kaphat tetrahidrofuránt (oxolán):

Más glikolok kiszáradását folyamat kíséri pinacolin átrendeződés:

• Többértékű alkoholok oxidációja aldehidek vagy ketonok képződéséhez vezet.

Nál nél etilénglikol oxidáció Először glikolaldehidet, majd glioxált kapnak, amely további oxidáció során dikarbonsavvá alakul:

Nál nél glicerin oxidáció a megfelelő aldehid és keton keveréke képződik: