Многоатомные спирты: строение и свойства¶

Многоатомные спирты — органические соединения, содержащие в молекуле две или более гидроксильных групп (−OH), связанных с насыщенными атомами углерода. Общая формула предельных многоатомных спиртов с открытой цепью — CₙH₂ₙ₊₂₋ₘ(OH)ₘ, где m ≥ 2. К этому классу относятся диолы (гликоли), триолы, тетраолы и полиолы; простейший представитель — этиленгликоль HOCH₂−CH₂OH, важнейший — глицерин.

¶Строение

Гидроксильные группы в многоатомных спиртах присоединены к sp³-гибридизованным атомам углерода. Если две группы стоят у одного атома углерода, соединение неустойчиво и отщепляет воду, превращаясь в альдегид или кетон (правило Эльтекова). Поэтому в устойчивых диолах группы распределены по разным атомам.

По взаимному расположению групп различают:

• α-гликоли (1,2-диолы) — группы у соседних атомов, например этиленгликоль;
• β-гликоли (1,3-диолы);
• диолы с изолированными группами (1,4 и далее).

Число гидроксильных групп определяет растворимость: с ростом их количества соединения лучше растворяются в воде и хуже — в неполярных растворителях. Глицерин и этиленгликоль смешиваются с водой в любых соотношениях. Многоатомные спирты образуют водородные связи, что повышает температуры кипения и вязкость по сравнению со спиртами с одной группой −OH.

¶Физические свойства

Многоатомные спирты — бесцветные вязкие жидкости или кристаллические вещества сладкого вкуса, нелетучие, гигроскопичные.

¶Химические свойства

Многоатомные спирты проявляют свойства, общие с одноатомными спиртами, но с рядом особенностей, обусловленных взаимным влиянием групп.

Кислотные свойства. За счёт индуктивного эффекта соседних групп −OH кислотность выше, чем у одноатомных спиртов. Они реагируют с активными металлами (натрием), образуя алкоголяты, и дают качественную реакцию со свежеосаждённым гидроксидом меди(II) — синее окрашивание раствора (глицерат меди).

Реакции с гидроксидом меди(II). Взаимодействие с Cu(OH)₂ — характерный тест на многоатомные спирты, отличающий их от одноатомных.

Образование сложных эфиров. С кислотами и их производными дают полные и неполные эфиры; с азотной кислотой глицерин образует нитроглицерин.

Дегидратация. При нагревании отщепляется вода с образованием ненасыщенных спиртов, альдегидов, кетонов или циклических простых эфиров.

Окисление. Под действием окислителей превращаются в гидроксиальдегиды, гидроксикетоны, дикарбоновые кислоты.

¶Получение

• Гидролиз галогенпроизводных углеводородов с двумя и более атомами галогена.
• Гидратация оксидов алкенов (этиленгликоль из этиленоксида).
• Окисление алкенов разбавленным раствором перманганата калия.
• Гидролиз жиров и масел — основной промышленный источник глицерина.
• Восстановление углеводов (получение ксилита, сорбита).

¶Применение

Этиленгликоль — основа антифризов, сырьё для синтеза полиэфирных волокон (лавсан) и полиэтилентерефталата.

Глицерин — компонент косметики, лекарственных мазей, взрывчатых веществ (нитроглицерин), увлажнитель в пищевой промышленности, растворитель.

Пропиленгликоль — теплоноситель, увлажнитель, пищевая добавка E1520, основа жидкостей для электронных сигарет.

Полиолы (ксилит, сорбит) — заменители сахара в диетическом питании, сырьё для производства полиуретанов.

¶Токсичность

Этиленгликоль токсичен: при попадании в организм окисляется до щавелевой кислоты, вызывая поражение почек. Глицерин и пропиленгликоль малотоксичны и допущены к применению в пищевой и фармацевтической отраслях.