Daudzvērtīgo spirtu iegūšana. Vienvērtīgo spirtu iegūšana

Polihidrogēnie spirti - organiskie savienojumi, kuru molekulas satur vairākas hidroksilgrupas (-OH), kas saistītas ar ogļūdeņraža radikāļu

Glikoli (dioli)

• Sīrupains, viskozs, bezkrāsains šķidrums, ar spirta smaržu, labi sajaucas ar ūdeni, ievērojami pazemina ūdens sasalšanas temperatūru (60% šķīdums sasalst pie -49 ˚С) - to izmanto motora dzesēšanas sistēmās - antifrīzus.
• Etilēnglikols ir toksisks - spēcīga inde! Tas nomāc centrālo nervu sistēmu un ietekmē nieres.

Triols

• Bezkrāsains, viskozs sīrupains šķidrums, salda garša. Nav indīgs. Bez smaržas. Labi sajaucas ar ūdeni.
• Izplatīts savvaļas dzīvniekiem. Ir svarīga loma vielmaiņas procesos, jo tā ir daļa no dzīvnieku un augu audu taukiem (lipīdiem).

Nomenklatūra

Daudzvērtīgo spirtu nosaukumos ( polioli) hidroksilgrupu atrašanās vietu un skaitu norāda ar atbilstošajiem skaitļiem un sufiksiem -diols (divas OH grupas), -triols (trīs OH grupas) utt. Piemēram:

Daudzvērtīgo spirtu iegūšana

Es... Dihidrīdu spirtu iegūšana

Rūpniecībā

1. Katalītiskā etilēna oksīda hidratācija (etilēnglikola ražošana):

2. Dihalogenēto alkāna atvasinājumu mijiedarbība ar sārmu ūdens šķīdumiem:

3. No sintēzes gāzes:

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

Laboratorijā

1. Alkēnu oksidēšana:

II... Trīsūdens spirtu (glicerīna) iegūšana

Rūpniecībā

Tauku (triglicerīdu) pārziepošana:

Daudzvērtīgo spirtu ķīmiskās īpašības

Skābes īpašības

1. Ar aktīviem metāliem:

HO-CH2-CH2-OH + 2Na → H2 + NaO-CH2-CH2-ONa(nātrija glikolāts)

2. Ar vara hidroksīdu ( II ) - kvalitatīva atbilde!

Vienkāršota diagramma

Pamata īpašības

1. Ar halogēnskābēm

HO-CH2-CH2-OH + 2HCl H +↔ Cl-CH2-CH2-Cl + 2H20

2. NO slāpeklis skābe

T rinitroglicerīns - dinamīta bāze

Pieteikums

• Etilēna glikols lavsan ražošana , plastmasas, un gatavošanai antifrīzs - ūdens šķīdumi, kas sasalst krietni zem 0 ° C (to izmantošana dzinēju atdzesēšanai ļauj automašīnām darboties ziemā); izejvielas organiskajā sintēzē.
• Glicerīns gadā plaši izmantots āda, tekstilrūpniecība ādas un audumu apdarei un citās valsts ekonomikas jomās. Sorbīts (heksahidrīdu spirtu) lieto kā cukura aizstājēju diabēta slimniekiem. Glicerīns tiek plaši izmantots kosmētikā , pārtikas rūpniecība , farmakoloģija , ražošana sprāgstvielas ... Tīrs nitroglicerīns eksplodē pat ar vāju triecienu; tas kalpo kā izejviela iegūšanai bezdūmu pulveris un dinamīts - sprāgstviela, kuru atšķirībā no nitroglicerīna var droši izmest. Dynamite izgudroja Nobels, kurš nodibināja pasaulslaveno Nobela prēmiju par izciliem zinātnes sasniegumiem fizikas, ķīmijas, medicīnas un ekonomikas jomā. Nitroglicerīns ir toksisks, bet mazos daudzumos tas kalpo kā zāles , jo tas paplašina sirds traukus un tādējādi uzlabo asins piegādi sirds muskuļiem.

TĒMA №4: VIENS UN DAUDZATOMA ALKOHOLI. ĒTERI.

4.1. Lekcija: Viens un daudzvērtīgie spirti. Ēteri.

Studiju jautājumi:

1. Vispārējā spirtu klasifikācija. Ierobežojiet vienvērtīgos spirtus, to homoloģiskās sērijas, vispārīgo formulu, izomēriju, nomenklatūru.

2. spirtu fizikāli ķīmiskās un ugunsbīstamās īpašības;

3. Pamata ķīmiskās reakcijas: oksidēšanās (sadegšana, tieksme uz spontānu degšanu, nepilnīga oksidēšanās); aizstāšana (alkoholātu, ēteru un esteru, halogēna atvasinājumu veidošanās); dehidrogenēšana un spirtu dehidrēšana.

4. Rūpnieciskās un laboratorijas metodes spirtu ražošanai no ogļūdeņražiem, dabīgām cukurvielām, alkilhalogenīdiem, reducējot karbonil savienojumus. Īss spirtu apraksts: metilgrupa, etilgrupa, propilgrupa, butilgrupa, benzilgrupa un ciklohekanols.

5. Polihidrogēnie spirti: izomērisms, nomenklatūra, fizikāli ķīmiskās un ugunsbīstamās īpašības (piemēram, etilēnglikols un glicerīns). Ķīmiskās pamatreakcijas: oksidēšanās (sadegšana, tieksme uz spontānu degšanu, nepilnīga oksidēšanās); aizstāšana (estera alkoholātu veidošanās); dehidratācija.

6. Rūpnieciskās metodes daudzvērtīgo spirtu iegūšanai no polihalogenētiem ogļūdeņražiem, oksidējot alkēnus.

7. Ēteri: nomenklatūra, izomērija, fizikāli ķīmiskās un ugunsbīstamības īpašības. Ķīmiskās pamatreakcijas: oksidēšanās (degšana, tieksme uz spontānu sadegšanu), autoksidācija. Ēteru iegūšanas metodes. Īss ēteru apraksts: dietil- un dipropilēteris.

Vienvērtīgie spirti.

Spirti ir ogļūdeņražu atvasinājumi, kas ir ogļūdeņraža molekulas ūdeņraža atoma (-u) aizvietošanas produkti ar hidroksilgrupu –OH... Atkarībā no tā, cik ūdeņraža atomu aizstāj, spirti ir vienvērtīgi un daudzatomiski. Tie. –OH grupu skaits alkohola molekulā raksturo pēdējās atomitāti.

Vissvarīgākie ir piesātinātie vienvērtīgie spirti. Vairāku piesātinātu vienvērtīgu spirtu sastāvu var izteikt ar vispārējo formulu - C n H 2n + 1 OH vai R-OH.

Pirmie daži homologās spirtu sērijas locekļi un to nosaukumi atbilstoši radikāli funkcionālajām, aizvietojošajām un racionālajām nomenklatūrām ir norādīti zemāk:

Saskaņā ar radikālo funkcionālo nomenklatūru spirtu nosaukums tiek veidots no radikāļu nosaukuma un vārda “alkohols”, kas izsaka klases funkcionālo nosaukumu.

Starptautiskā aizstājēju nomenklatūra: pievienojiet galotni -ol (alkanoli) ogļūdeņraža aizvietotāja nosaukumam, kas iegūts no spirta. Lokants norāda oglekļa atoma numuru, pie kura hidroksilgrupa... Oglekļa galvenā ķēde tiek izvēlēta tā, lai tajā būtu ogleklis ar hidroksilgrupu. Ķēdes numerācijas sākums nosaka arī hidroksilu.

Racionālā nomenklatūra: visi spirti tiek uzskatīti par metanola (CH 3OH) atvasinājumiem, kurus šajā gadījumā sauc karbinols: un kurā ūdeņraža atomus aizstāj viens vai vairāki radikāļi. Alkohola nosaukumu veido šo radikāļu nosaukumi un vārds - karbinols.

1. tabula

Butilspirtu (C 4 H 9 OH) izomerisms un nomenklatūra

Piesātināto vienvērtīgo spirtu izomerisms ir saistīts ar oglekļa skeleta izomēriju un OH grupas stāvokļa izomēriju. Metil- un etilspirtiem nav izomēru. Atkarībā no hidroksilgrupas stāvokļa pie primārā, sekundārā vai terciārā oglekļa atoma spirti var būt primāri, sekundāri, terciāri:

Ir divi propilspirts:

Butanolam var atvasināt 4 izomērus (sk. 1. tabulu);

Izomēru skaits spirtu sērijā strauji pieaug: C 5 - astoņi izomēri, C 6 - septiņpadsmit, C 10 - pieci simti septiņi.

Fizikālās īpašības

Homoloģiskajā sērijā nav gāzu. Tie ir šķidrumi. No C 12 H 25 OH līdz C 20 H 41 OH - eļļaina un no C 21 H 43 OH - cieta viela.

Viršanas temperatūra CH 3 OH \u003d 65 ° C, viršanas temperatūra C 2 H 5 OH \u003d 78 ° C, r (C 2 H 5 OH) \u003d 0,8 g / cm 3

Primārajiem izostroijas spirtiem ir zemākas viršanas temperatūras nekā parastajiem primārajiem spirtiem.

Spirtos molekulu asociācija savā starpā notiek ūdeņraža saites veidošanās dēļ. [Ūdeņraža saites garums ir garāks par parasto –OH saiti, un stiprums ir daudz mazāks (ik pēc 10).] Tāpēc metanols ir šķidrs, bet metāns ir gāze. Lai pārtrauktu ūdeņraža saites, ir vajadzīga enerģija; to var izdarīt, sildot spirtu.

Spirti ir vieglāki par ūdeni: to blīvums ir mazāks par 1. Metil-, etil- un propilspirti visās proporcijās sajaucas ar ūdeni. Palielinoties ogļūdeņraža radikāļu sarežģītībai, spirtu šķīdība strauji pazeminās. Butilspirts ir daļēji šķīstošs. Augstākie spirti nešķīst ūdenī, t.i. tiek izstumti no ūdens.

No iepriekš minētā var secināt, ka šķīstošos spirtus var nodzēst, atšķaidot (līdz koncentrācijai, kas mazāka par 25%); ūdenī nešķīstošos spirtus nav ieteicams dzēst ar ūdeni. kamēr spirti peld līdz ūdens virsmai un degšanas process turpinās. Ūdens šķīdumi, kas satur 25% vai vairāk alkohola, ir viegli uzliesmojoši šķidrumi. Jāatzīmē, ka atšķaidīti spirta šķīdumi pieder pie viegli uzliesmojošu vielu kategorijas, t.i. mēdz degt aizdegšanās avota klātbūtnē.

Ķīmiskās īpašības

1. Alkoholi reaģē ar sārmu metāliem (Na, K uc), veidojot alkoholāti:

2R-OH + 2Na ® 2R-ONa + H2

Reakcija nav tik vardarbīga kā lietojot ūdeni. Turklāt, palielinoties alkohola moliskajai masai, tā aktivitāte šajā reakcijā samazinās. Primārie spirti ir daudz aktīvāki reakcijās ar sārmu metāliem nekā izomēriskie sekundārie un, īpaši, terciārie spirti.

Šajā reakcijā esošajiem spirtiem piemīt skābju īpašības, taču tās ir pat vājākas skābes nekā ūdens: K dis H 2 O \u003d 10 -16; K dis CH30H \u003d 10-17; K dis C 2H 5OH \u003d 10-18. Pēdējo izskaidro ar radikāļa ietekmi uz alkilgrupu (R-donori).

Praksē spirti ir neitrālas vielas: tie neuzrāda ne skābu, ne sārmainu reakciju uz lakmusu, nevada elektrisko strāvu.

2. Spirtu hidroksilgrupas aizstāšana ar halogēnu:

Kur H2S04 ir dehidrējošs līdzeklis.

3. Spirtu mijiedarbību ar skābēm sauc par reakciju esterifikācija... Rezultātā veidojas esteri:

Primāros spirtus ir vieglāk esterificēt, un

sekundārie un visgrūtāk esterificētie terciārie spirti.

4. Spirtu dehidrēšana dehidratējošu vielu iedarbībā (H 2 SO 4):

Intramolekulāri:

Ir redzams, ka reakcijas rezultāts ir atkarīgs no tā īstenošanas apstākļiem.

Starpmolekulāri:

Pirmajā gadījumā alkilsērskābe, kas izveidojusies sākumā, sajaucot H2S04 (pārpalikumu) ar spirtu, sildot sadalās, atkal atbrīvojot sērskābi un etilēna ogļūdeņradi.

Otrajā gadījumā sākotnēji izveidotā alkilsērskābe reaģē ar otro spirta molekulu, veidojot ētera molekulu:

5. Augstās temperatūrās atmosfēras skābeklis oksidē spirtus, veidojot CO 2 vai H 2 O ( sadegšanas process). Metanols un etanols sadedzina gandrīz bez gaismas liesmas, augstākie - ar spilgtāku dūmu. Tas ir saistīts ar oglekļa relatīvā pieauguma palielināšanos molekulā.

KMnO 4 un K 2 Cr 2 O 7 šķīdumi (skābi) oksidēt spirti. KMnO 4 šķīduma krāsa mainās, K 2 Cr 2 O 7 šķīdums kļūst zaļš.

Šajā gadījumā primārie spirti veido aldehīdus, sekundārie spirti - ketoni, turpmāka aldehīdu un ketonu oksidēšana izraisa karbonskābju ražošanu:

Terciārie spirti vieglos apstākļos ir izturīgi pret oksidētāju iedarbību, smagos apstākļos tie tiek iznīcināti, veidojot ketonu un karbonskābju maisījumu:

6. Kad primāro un sekundāro spirtu tvaiki tiek izvadīti pa mīcīto smalki sasmalcināto metālu (Cu, Fe) virsmu, to dehidrogenēšana:

Ieguves metodes

Brīvie spirti dabā ir reti.

1. Fermentācijas rezultātā no dabīgām cukurvielām iegūst lielu daudzumu etilspirta, kā arī propil-, izobutil- un amilspirtu. Piemēram:

2. No etilēna ogļūdeņražiem mitrināšana:

3. No acetilēna hidratācija (pēc Kučerova reakcijas):

4. Halogenalkilgrupu hidrolīzē:

(lai mainītu līdzsvaru, reakcija tiek veikta sārmainā vidē).

4. Reducējot aldehīdus izdalīšanās laikā ūdeņradis veidojas primārie spirti, sekundārie ketoni:

Individuālie pārstāvji.

Metilspirts. Jāatzīmē spēcīga indīgums. CH30H... Tajā pašā laikā to izmanto kā šķīdinātāju, no tā iegūst formaldehīdu (nepieciešams plastmasas ražošanai), etilspirtu ar to denaturē un izmanto kā degvielu. Rūpniecībā to iegūst no CO un H2 maisījuma zem spiediena virs sakarsēta katalizatora (ZnO utt.), Sausā koka destilācijā (koksnes spirts):

CO + 2H 2 ® CH 3 OH (metanols)

(Alkohola tvaiki ar gaisu veido sprādzienbīstamus maisījumus. Uzliesmojoši šķidrumi, T vp. \u003d 8 о С).

Metanols spontāni aizdegas, nonākot saskarē ar spēcīgiem oksidētājiem (kūpošais HNO 3), CrO 3 un Na 2 O 2.

Etanols (etanols, vīna spirts). Bezkrāsains šķidrums ar raksturīgu smaržu un asu garšu. Ar ūdeni veido azeotropu (96% C 2 H 5 OH + 4% H 2 O). Ķīmiski (žāvējot CaO, CuSO 4, Ca) jūs varat iegūt absolūtu spirtu. To lieto gumiju ražošanā, kā arī kā šķīdinātāju parfimērijā (smaržas, odekoloni), uz tā pamata gatavo degvielu, dezinfekcijas līdzekļus, alkoholiskos dzērienus, un narkotikas. (Uzliesmojošs šķidrums, T aux. \u003d 13 o C). Pievienojot indīgas nepatīkamas smakas vielas, to sauc par denaturētu spirtu. Alkohols tiek iegūts saldo vielu fermentācijas rezultātā no celulozes (hidrolītiskā spirta), etilēnu hidratējot sērskābes klātbūtnē, acetaldehīdu reducējot ar ūdeņradi; savukārt acetaldehīdu iegūst Kucherova reakcijā, izmantojot acetilēnu. (skatiet 66. lpp.). Metil- un etilspirtu pievienošana motordegvielai veicina pilnīgu degvielas sadegšanu un novērš atmosfēras piesārņojumu.

Fizioloģiski etilspirts iedarbojas uz ķermeni kā narkotiku, no kuras parādās atkarība un kas iznīcina psihi.

Polihidrogēnie spirti.

Tiek saukti dihidrīdie spirti glikoli, triatomisks - glicerīni... Saskaņā ar starptautisko aizstājēju nomenklatūru tiek saukti dihidrogēnie spirti alkāndioli, triatomisks - alkantrioli. Spirti ar divi hidroksilgrupi pie viena oglekļa atoma brīvā formā parasti nepastāv; mēģinot tos iegūt, tie sadalās, atbrīvojot ūdeni un pārvēršoties par savienojumu ar karbonilgrupu - aldehīdiem vai ketoniem:

Trīsūdens spirti ar trim hidroksilgrupām pie viena oglekļa atoma ir vēl nestabilāki par analogiem diatomiskajiem spirtiem un brīvā formā nav zināmi:

Tāpēc pirmais divvērtīgo spirtu pārstāvis ir etāna atvasinājums no kompozīcijas C 2 H 4 (OH) 2 ar hidroksilgrupām ar dažādiem oglekļa atomi - 1,2-etāndiols vai citādi - etilēnglikols (glikols). Divi divvērtīgie spirti jau atbilst propānam - 1,2-propadiolam vai propilēnglikolam un 1,3-propāndiolam vai trimetilēnglikolam:

Glikolus, kuros divas spirta hidroksilgrupas atrodas blakus ķēdē - blakus esošajos oglekļa atomos, sauc par a-glikoliem (piemēram, etilēnglikolu, propilēnglikolu). Glikolus ar spirta grupām, kas atrodas caur vienu oglekļa atomu, sauc par b-glikoliem (trimetilēnglikolu). Utt

Starp divvērtīgajiem spirtiem etilēna glikols ir vislielākā interese. To lieto kā antifrīzs automobiļu, traktoru un lidmašīnu dzinēju dzesēšanas cilindriem; saņemot lavsānu (spirta poliesters ar tereftalskābi).

Tas ir bezkrāsains sīrupains šķidrums, bez smaržas, salds pēc garšas, indīgs... Sajaucams ar ūdeni un spirtu. T kip. \u003d 197 par C, T pl. \u003d -13 apmēram C, d204 \u003d 1,114 g / cm 3. Uzliesmojošs šķidrums.

Sniedz visas reakcijas, kas raksturīgas vienvērtīgiem spirtiem, un tajās var piedalīties viena vai abas alkohola grupas. Divu OH grupu klātbūtnes dēļ glikoliem ir nedaudz skābākas īpašības nekā vienvērtīgajiem spirtiem, lai gan tie nedod skābu reakciju uz lakmusu, tie nevada elektrisko strāvu. Bet atšķirībā no vienvērtīgajiem spirtiem viņi izšķīdina smago metālu hidroksīdus... Piemēram, kad zilajam želatīniskajam Cu (OH) 2 nogulsnējumam pievieno etilēnglikolu, veidojas zils vara glikolāta šķīdums:

PCl 5 iedarbībā ar hloru abas hidroksīdu grupas tiek aizstātas, darbojoties ar HCl, vienu un t.s. hlorhidrīni glikoli:

Kad dehidratācija no 2 etilēnglikola molekulām veidojas dietilēnglikols:

Varbūt pēdējais, intramolekulāri atbrīvojot vienu ūdens molekulu, pārveidojas par ciklisku savienojumu ar divām ētera grupām - dioksāns:

No otras puses, dietilēnglikols var reaģēt ar nākamo etilēnglikola molekulu, veidojot savienojumu arī ar divām vienkāršām ētera grupām, bet ar atvērtu ķēdi - trietilēnglikols... Daudzu glikola molekulu secīga mijiedarbība šāda veida reakcijās noved pie veidošanās poliglikoli - augstas molekulas savienojumi, kas satur daudzas vienkāršā ētera grupas. Poliglikola veidošanās reakcijas attiecas uz reakcijām polikondensācija.

Poliglikolus izmanto sintētisko mazgāšanas, mitrināšanas un putošanas līdzekļu ražošanā.

Oksidēšana

Oksidēšanas laikā primārās glikolu grupas tiek pārveidotas par aldehīda grupām, sekundārās - uz ketona grupām.

Ieguves metodes

Etilēnglikolu iegūst 1,2-dihloretāna sārmainā hidrolīzē, bet pēdējo - hlorējot etilēnu:

Etilēnglikolu var iegūt arī no etilēna, oksidējot ūdens šķīdumā ( e.E. reakcija Vāgners, 1886. gads):

Dabā tas gandrīz nekad nav atrodams brīvā formā, taču tā esteri ar dažām augstākām organiskām skābēm - tā sauktajiem taukiem un eļļām - ir ļoti plaši izplatīti un tiem ir liela bioloģiskā un praktiskā nozīme.

To lieto parfimērijā, farmācijā, tekstilrūpniecībā, pārtikas rūpniecībā, nitroglicerīna ražošanai utt. Tas ir bezkrāsains viegli uzliesmojošs šķidrums, bez smaržas, salds pēc garšas. (Jāsaka, ka, palielinoties OH grupu skaitam molekulā, vielas saldums palielinās.) Tas ir ļoti higroskopisks, viegli sajaucams ar ūdeni un spirtu. T kip. 290 par C (ar sadalīšanos), d204 \u003d 1,26 g / cm 3. (Viršanas punkti ir augstāki nekā vienvērtīgie spirti - vairāk ūdeņraža saišu. Tas noved pie augstākas hidroksopiskuma un augstākas šķīdības.)

Glicerīnu nedrīkst uzglabāt kopā ar spēcīgiem oksidētājiem: saskare ar šīm vielām izraisa ugunsgrēku. (Piemēram, mijiedarbība ar KMnO 4, Na 2 O 2, CaOCl 2 noved pie pašaizdegšanās.) Ieteicams dzēst ar ūdeni un putām.

Alkohola grupu skābums glicerīnā ir vēl lielāks. Viena, divas vai trīs grupas var piedalīties reakcijās. Glicerīns, tāpat kā etilēnglikols, izšķīdina Cu (OH) 2, veidojot intensīvu zilu vara glicerāta šķīdumu. Tomēr, tāpat kā vienvērtīgie un divvērtīgie spirti, tas ir neitrāls pret lakmusu. Glicerīna hidroksilgrupas aizstāj ar halogēniem.

Dehidratējošu līdzekļu iedarbībā vai karsējot, divas ūdens molekulas tiek sadalītas no glicerīna (dehidratācija). Tas veido nestabilu nepiesātinātu spirtu ar hidroksilu pie oglekļa ar dubulto saiti, kas tiek izomerizēts par nepiesātinātu aldehīdu akroleīns (ir kairinoša smarža, piemēram, sadedzinātu tauku izgarojumi):

Kad glicerīns mijiedarbojas ar slāpekļskābi H 2 SO 4 klātbūtnē, notiek šāda reakcija:

Nitroglicerīns ir smagā eļļa (d 15 \u003d 1,601 g / cm 3), nešķīst ūdenī, bet viegli šķīst spirtā un citos organiskos šķīdinātājos. Atdzesējot, tas kristalizējas (T pl. \u003d 13 apmēram C), ļoti indīgs.

Nitroglicerīns ir spēcīgs sprādzienbīstams spridzeklis. [Šo savienojumu sintezēja Alfrēds Nobels. Ražojot šo savienojumu, viņš radīja sev milzīgu laimi. Procenti no šī kapitāla joprojām tiek izmantoti kā Nobela prēmijas fonds]. Trieciena un detonācijas gadījumā tas uzreiz sadalās, izdalot milzīgu daudzumu gāzu:

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

Lai nodrošinātu drošību spridzināšanas operāciju laikā, to lieto tā sauktā veidā dinamīts - maisījums, kas sastāv no 75% nitroglicerīna un 25% infūzijas zemes (akmens no diatomu silīcija čaumalām). 1% nitroglicerīna spirta šķīdumu lieto kā vazodilatatoru, tam nav sprādzienbīstamu īpašību.

Šajā metodē glicerīnu iegūst, hidrolizējot (pārziepjojot) dabiskos taukus un eļļas:

Vēl viens veids, kā iegūt glicerīnu, ir fermentēt glikozi (kas iegūta, sacharējot cieti), piemēram, nātrija bisulfīta klātbūtnē saskaņā ar šādu shēmu:

Šajā gadījumā C 2 H 5 OH gandrīz neveidojas. Nesen glicerīnu sintētiski ražo arī no propilēna no krekinga gāzēm vai propilēna, kas iegūts no dabas gāzēm. Saskaņā ar vienu no sintēzes variantiem propilēnu hlorē augstā temperatūrā (400–500 o C), iegūtais alilhlorīds hidrolīzes ceļā tiek pārveidots par alilspirtu. Pēdējo iedarbojas ūdeņraža peroksīds, kas katalizatora klātbūtnē un ar mērenu karsēšanu savieno spirtu ar dubultu saiti, veidojot glicerīnu:

Ēteri

Vienkārši ēteri tiek saukti par spirtu atvasinājumiem, kas radušies alkohola hidroksilgrupas ūdeņraža aizstāšanas rezultātā ar ogļūdeņraža atlikumu... Šos savienojumus var uzskatīt arī par ūdens atvasinājumiem, kuru molekulā abi ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņraža atlikumiem:

Kā redzams no iepriekš minētās vispārējās formulas, ētera molekulā divi ogļūdeņraža atlikumi ir savienoti caur skābekli (ēterisko skābekli). Šīs atliekas var būt vienādas vai atšķirīgas; tiek saukti ēteri, kuros dažādi ogļūdeņražu atlikumi tiek apvienoti ar skābekli jaukts vienkārši ēteri.

Nomenklatūra un izomērija

Radikāli funkcionāli nosaukumi visbiežāk izmanto. Tie ir veidoti no radikāļu nosaukumiem, kas saistīti ar skābekli, un vārda "ēteris" (klases funkcionālais nosaukums); dažādu radikāļu nosaukumi ir uzskaitīti pieaugošās sarežģītības secībā (iUPAC nomenklatūrā ir ieteikts un alfabētiski uzskaitīt radikāļus).

Izomērija

Ir viegli redzēt, ka dietil- un metilpropilēteriem ir vienāds sastāvs C 4 H 10 O, t.i. tie ir izomēri. Savās molekulās radikāļi, kas apvienoti ar skābekli, atšķiras pēc sastāva. Ēteriem ir raksturīga un kopīga radikāļu struktūras izomērija. Tādējādi metilpropilētera metilizomērs ir metilizopropilēteris. Jāatzīmē, ka ēteri ir izomēri pret vienvērtīgiem spirtiem. Piemēram, dimetilēterim CH3-O-CH3 un etilspirtam CH3-CH2-OH ir vienāds sastāvs C2H6O. Kompozīcija С 4 Н 10 О atbilst ne tikai dietil-, metilpropil- un metilizopropilēteriem, bet arī 4 kompozīcijas С 4 Н 9 ОН butilspirtiem.

Fizikālās īpašības

Dimetilēteris vārās -23,7 ° C temperatūrā, metiletilēteris - +10,8 ° C temperatūrā. Tāpēc normālos apstākļos tās ir gāzes. Dietilēteris jau ir šķidrs (viršanas temperatūra \u003d 35,6 par C). Zemākie ēteri vārās zemāk nekā spirti, no kura tie iegūti, vai izomeriskie spirti. Piemēram, dimetilēteris, kā jau parādīts, ir gāze, bet metilspirts, no kura veidojas šis ēteris, ir šķidrums ar T vārīšanos. \u003d 64,7 par C, un etilspirta izomērs pret dimetilēteri ir šķidrs, ar T bp. \u003d 78,3 par C; to izskaidro ētera molekulaskas nesatur hidroksilus, atšķirībā no spirta molekulām nav saistīts.

Ēteri nedaudz šķīst ūdenī; savukārt ūdens nelielā daudzumā izšķīst zemāka līmeņa ēteros.

Ķīmiskās īpašības

Ēteru galvenā iezīme ir viņu ķīmiskā inertums... Atšķirībā no esteriem viņi nav hidrolizēts un nesadalās ar ūdeni sākuma spirtos. Bezūdens (absolūti) ēteri, atšķirībā no spirtiem normālā temperatūrā nereaģē ar nātrija metālukopš to molekulās nav aktīvā ūdeņraža.

Ēteru šķelšanās notiek noteiktu skābju iedarbībā. Piemēram, koncentrēta (īpaši kūpinoša) sērskābe absorbē ētera tvaikus, veidojot sērskābes esteri (etilsērskābi) un spirtu. Piemēram:

dietilēteres etilsērskābes etilspirts

Hidrodiodskābe noārda arī ēterus, kā rezultātā iegūst halogēnalkilu un spirtu:

Sildot metālisks nātrijs sašķeļ ēterus, veidojot alkoholātu un nātrija organisko savienojumu:

Ieguves metodes

Starpmolekulārā spirtu dehidratācija (skat. 95. lpp.).

Alkoholātu mijiedarbība ar halogēnalkiliem... Tas atdala hidrogēnskābes sāli un veido ēteri. Šī Viljamsona (1850) ierosinātā metode ir īpaši ērta jauktu ēteru pagatavošanai. Piemēram:

Dietilēteris... Tas ir ļoti svarīgi, to parasti sauc vienkārši ēteris... To iegūst galvenokārt dehidratējot etilspirtu koncentrēta H 2 SO 4 iedarbībā. Šo metodi dietilētera iegūšanai pirmo reizi izmantoja 1540. gadā. V. Korduss; ilgu laiku dietilēteri sauca nepareizi sērskābes ēteriskopš tika pieņemts, ka tajā jābūt sēram. Pašlaik dietilēteri ražo, izlaižot etilspirta tvaikus virs alumīnija oksīda Al 2 O 3, kas uzkarsēts līdz 240-260 ° C.

Dietilēteris - bezkrāsains ļoti gaistošs šķidrums ar raksturīgu smaržu. T kip. \u003d 35,6 par C, T kristālu. \u003d -117,6 par C, d204 \u003d 0,714 g / cm 3, t.i. ēteris ir vieglāks par ūdeni. Ja to sakrata ar ūdeni, tad, stāvot, ēteris "atslāņojas" un peld uz ūdens virsmas, veidojot augšējo slāni. Tomēr šajā gadījumā noteikts daudzums ētera tiek izšķīdināts ūdenī (6,5 stundas 100 stundās ūdens 20 ° C temperatūrā). Savukārt tajā pašā temperatūrā 100 stundu ēterī izšķīdina 1,25 stundas ūdens. Ēteris ļoti labi sajaucas ar alkoholu.

Ir svarīgi paturēt prātā, ka ar ēteri jābūt ļoti uzmanīgam; tas ir ļoti viegli uzliesmojošs, un tā tvaiki ar gaisu veido sprādzienbīstamus - sprādzienbīstamus maisījumus. Turklāt ilgstošas \u200b\u200buzglabāšanas laikā, it īpaši gaismā, ēteri oksidē atmosfēras skābeklis un t.s. peroksīda savienojumi; pēdējais no karsēšanas var eksplozīvi sadalīties. Šādi sprādzieni ir iespējami ilgstoši ētera destilācijas laikā.

Ēteris ir ļoti labs šķīdinātājs taukiem, eļļām, sveķiem un citām organiskām vielām, un to plaši izmanto šim nolūkam, bieži sajaucot ar spirtu.

Rūpīgi attīrīts ēteris tiek izmantots medicīnā kā līdzeklis vispārējai anestēzijai ķirurģiskās operācijās.

Dipropilēteris C 6 H 14 O. T ķīpa. 90,7 apmēram C. Viegli uzliesmojošs, bezkrāsains šķidrums. Šķīdība ūdenī 0,25% no svara 25 ° C temperatūrā, T spl. \u003d -16 par C, T pašaizdegšanos. \u003d 240 par C; minimālā T pašaizdegšanās \u003d 154 par C; aizdegšanās temperatūras robežas: apakšējā -14 о С, augšējā 18 о С.

LITERATŪRA

1. Pisarenko A.P., Khavin Z.Ya. Organiskās ķīmijas kurss. M., Augstākā skola, 1975.510 lpp.

2. Nechaev A.P. Organiskā ķīmija. M., Augstākā skola, 1976. 288 lpp.

3. Artemenko A.I. Organiskā ķīmija. M., Augstākā skola, 2000.536 lpp.

4. Berezins BD, Berezins D.B. Mūsdienu organiskās ķīmijas kurss. M., Augstākā skola, 1999.768 lpp.

5. Kima A.M. Organiskā ķīmija. Novosibirska, Sibīrijas Universitātes izdevniecība, 2002.972 lpp.

Daudzvērtīgie spirti (polialkoholi, polioli) ir spirta klases organiski savienojumi, kas satur vairāk nekā vienu hidroksilgrupu -OH.

Glikoze С 6 Н 12 О 6 ir monosaharīds (monoze) - polifunkcionāls savienojums, kas satur aldehīda vai keto grupu un vairākas hidroksilgrupas, t.i., polihidroksialdehīdus un polihidroksiketonus.

Daudzvērtīgo spirtu mijiedarbība ar vara (II) hidroksīdu

Kvalitatīvās reakcijas ar vara (II) hidroksīdu uz daudzvērtīgiem spirtiem ir vērstas uz to vāju skābju īpašību noteikšanu.

Kad svaigi nogulsnētu vara (II) hidroksīdu stipri sārmainā vidē pievieno glicerīna (HOCH2-CH (OH) -CH2OH) un pēc tam etilēnglikola (etāndiola) (HO CH2) šķīdumam -CH2OH), hidroksīda nogulsnes vara izšķīst abos gadījumos un parādās spilgti zila šķīduma krāsa (piesātināts indigo). Tas norāda uz glicerīna un etilēnglikola skābajām īpašībām.

СuSO 4 + 2NaOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Reakcija ar Cu (OH) 2 ir kvalitatīva reakcija uz daudzvērtīgiem spirtiem ar kaimiņu OH grupām, kas nosaka to vājās skābās īpašības. To pašu kvalitatīvo reakciju dod formalīns un vara hidroksīds - aldehīda grupa reaģē skābā veidā.

Kvalitatīva glikozes reakcija ar vara (II) hidroksīdu

Glikozes reakcija ar vara (II) hidroksīdu pēc karsēšanas parāda glikozes reducējošās īpašības. Karsējot, glikozes reakcija ar vara (II) hidroksīdu notiek, samazinot vara vara Cu (II) līdz vara vara Cu (I). Sākumā veidojas dzeltenas vara oksīda CuO nogulsnes. Turpmākās karsēšanas procesā CuO reducējas par vara (I) oksīdu - Cu 2 O, kas nogulsnējas kā sarkanas nogulsnes. Šīs reakcijas laikā glikoze tiek oksidēta līdz glikonskābei.

2 HOCH 2 - (CHOH) 4) - CH \u003d O + Cu (OH) 2 \u003d 2HOCH 2 - (CHOH) 4) - COOH + Cu 2 O ↓ + 2 H 2 O

Šī ir kvalitatīva glikozes reakcija ar vara hidroksīdu uz aldehīda grupu.

Atgādināsim, ka daudzvērtīgie spirti ir organiski savienojumi, kuru molekulas satur vairākas hidroksilgrupas. Daudzvērtīgo spirtu vispārējā formula ir C nH 2n + 1(OH) k, kur n un k ir veseli skaitļi, kas ir lielāki par 2. Spirtu klasifikācija, struktūra, izomērija un nomenklatūra tika apspriesta iepriekš. Šajā sadaļā mēs apsvērsim daudzvērtīgo spirtu īpašības un sagatavošanu.

Svarīgākie daudzvērtīgo spirtu pārstāvji satur no divām līdz sešām hidroksilgrupām. Dihidrīdie spirti (glikoli) vai alkāndioli, kuru molekulā ir divas hidroksilgrupas, trihidrīdie spirti (alkantrioli) - trīs hidroksilgrupas. Četru, piecu un sešu spirtu spirti (eritrīti, pentīti un heksīti) satur attiecīgi 4, 5 un 6 OH grupas.

Daudzvērtīgo spirtu fizikālās īpašības

Polihidrogēnie spirti labi izšķīst ūdenī un spirtos, sliktāk citos organiskos šķīdinātājos. Zema oglekļa satura spirti ir viskozi šķidrumi ar saldu garšu. Augstākie sērijas pārstāvji ir cietie materiāli. Salīdzinot ar vienvērtīgiem spirtiem, tiem ir lielāks blīvums un viršanas temperatūra. Dažu spirtu nieki, nosaukumi un fizikālās īpašības ir norādītas tabulā:

Daudzvērtīgo spirtu iegūšana

Glikolu iegūšana

Glikolus var iegūt gandrīz visi. Izcelsim galvenos:

1. Dihalogenēto alkāna atvasinājumu hidrolīze :
2. Hlorhidrīnu hidrolīze rīkojas šādi:
   
3. Esteru atgūšana skābes pēc Bouveau metodes:
   
4. pēc Vāgnera domām:
   
5. Nepilnīga ketona atjaunošanās magnija ietekmē (joda klātbūtnē). Tādā veidā tiek iegūti pinacons:
   

Glicerīna iegūšana

1. Propilēna hlorēšana Ļvovā:
   
2. Beresa un Jakuboviča metode sastāv no propilēna oksidēšanas par akroleīnu, kas pēc tam reducējas par alilspirtu, kam seko tā hidroksilēšana:
   
3. Glikozes katalītiskā hidrogenēšana noved pie aldehīdu grupas atjaunošanas un vienlaikus C3-C4 saites pārrāvuma:
   

C2-C3 saites pārrāvuma dēļ veidojas neliels daudzums etilēnglikola un treīta (eritrīta stereoizomērs).

Papildus glikozei var katalītiski hidrogenēt arī citus polisaharīdus, kas satur glikozes vienības, piemēram, celulozi.

4. Tauku hidrolīze sārmu veic, lai iegūtu ziepes (kompleksu karbonskābju kālija vai nātrija sāļi):
Šo procesu sauc pārziepošana.

Tetrahidrisko spirtu (eritrītu) iegūšana

Dabā eritritols (butantetraols-1,2,3,4) ir sastopams gan brīvā, gan esteru veidā aļģēs un dažās veidnēs.

To mākslīgi iegūst no butadiēna-1,4 vairākos posmos:

Pentaeritrīts (tetraoksineopentāns) dabā nenotiek. To var sintētiski iegūt, mijiedarbojoties formaldehīdam ar acetaldehīda ūdens šķīdumu sārmainā vidē:

Daudzvērtīgo spirtu ķīmiskās īpašības

Daudzvērtīgo spirtu ķīmiskās īpašības ir līdzīgas. Tomēr vairāku hidroksilgrupu klātbūtne daudzvērtīgo spirtu molekulās palielina to daudzumu skābums... Tāpēc viņi var reaģēt ar sārmiem un ar smago metālu hidroksīdiem, veidojot sāļus.

Etilēnglikola otrās hidroksogrupas aizstāšana ir grūtāka (PCl5 vai SOCl2 iedarbībā aizstāšana ir vieglāka).

1. 5 mijiedarbība ar skābēm noved pie esteru veidošanās:

Mijiedarbība ar slāpekļskābi

Šie savienojumi ir sprāgstvielas. Trinitroglicerīnu medicīnā lieto arī kā zāles.

Mijiedarbība ar etiķskābi

Ja ir iesaistīta etilēnglikola esterifikācijas reakcija dibāzskābe, tad ir iespējams iegūt poliesteru (polikondensācijas reakcija):

Parasti R ir tereftalskābe. Šīs reakcijas produkts ir terilēns, lavsāns:

Kad etilēnglikola dehidratācija tiek iegūts savienojums, kuram ir 2 tautomēru formas (keto-enola tautomerisms):

Etilēnglikola dehidratācija var notikt ar tā vienlaicīgu dimerizāciju:

Kad 1,4-butāndiola dehidratācija jūs varat iegūt tetrahidrofurānu (oksolānu):

Procesu papildina citu glikolu dehidratācija pinakolīna pārkārtošana:

• Daudzvērtīgo spirtu oksidēšana noved pie aldehīdu vai ketonu veidošanās.

Kad etilēnglikola oksidēšana pirmkārt, tiek iegūts glikoliskais aldehīds, pēc tam glikoksāls, kas pēc turpmākas oksidēšanas pārveidojas par dikarboksilskābi:

Kad glicerīna oksidēšana veidojas attiecīgā aldehīda un ketona maisījums: