Alkohole, deren Moleküle zwei Hydroxylgruppen enthalten, werden zweiatomige oder Glykole genannt. Die allgemeine Formel von zweiatomigen Alkoholen ist C n H 2n (OH) 2. Zweiwertige Alkohole bilden eine homologe Reihe, die leicht mit der homologen Reihe gesättigter Kohlenwasserstoffe geschrieben werden kann, indem zwei Wasserstoffatome in ihrem Molekül durch Hydroxylgruppen ersetzt werden.
Der erste und wichtigste Vertreter der zweiwertigen Alkohole ist Ethylenglykol HOCH 2 -CH 2 OH (Kp = 197 o C). Daraus wird Frostschutz hergestellt.
Glykole sind stabil, in deren Molekülen sich die Hydroxylgruppen in der Nähe verschiedener Kohlenstoffatome befinden. Wenn sich zwei Hydroxylgruppen in der Nähe eines Kohlenstoffatoms befinden, sind solche zweiwertigen Alkohole instabil, zerfallen leicht, spalten aufgrund von Hydroxylgruppen Wasser ab und werden zu Aldehyden oder Ketonen:
Keton
NOMENKLATUR
Je nach Stellung der Hydroxylgruppen zueinander unterscheidet man α-Glykole (ihre Hydroxylgruppen befinden sich in der Nähe benachbarter Kohlenstoffatome, die in Position 1,2 nebeneinander stehen), β-Glykole (ihre OH-Gruppen befinden sich in Position 1,3), γ-Glykole (OH-Gruppen in Position 1.4), δ-Glykole (OH-Gruppen in Position 1.5) etc.
Zum Beispiel: α-Glykol - CH 2 OH-CHOH-CH 2 -CH 3
β-Glykol - CH 2 OH-CH 2 -CHOH-CH 3
γ-Glykol - CH 2 OH-CH 2 -CH 2 -CH 2 OH
Nach rationaler Nomenklatur wird der Name von α-Glykolen aus dem Namen des entsprechenden Ethylenkohlenwasserstoffs gebildet, an den das Wort Glykol angehängt wird. Zum Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol usw.
Nach der systematischen Nomenklatur werden die Namen von Glykolen aus dem Namen eines gesättigten Kohlenwasserstoffs gebildet, an den die Endung -Diol angehängt wird, was die Anzahl der Kohlenstoffatome angibt. In der Nähe davon befinden sich Hydroxylgruppen. Beispielsweise ist Ethylenglycol CH 2 -OH-CH 2 OH gemäß der IUPAC-Nomenklatur Ethandiol-1,2 und Propylenglycol CH 3 -CHOH-CH 2 OH ist Propandiol-1,2.
Isomerie
Die Isomerie zweiwertiger Alkohole hängt von der Struktur der Kohlenstoffkette ab:
Positionen von Hydroxylgruppen im Alkoholmolekül, beispielsweise Propandiol-1,2 und Propandiol-1,3.
PRODUKTIONSMETHODEN
Glykole können durch die folgenden Methoden erhalten werden:
1. Hydrolyse von Dihalogenderivaten gesättigter Kohlenwasserstoffe:
2.Hydrolyse von Halogenalkoholen:
3. Oxidation von Ethylenkohlenwasserstoffen mit Kaliumpermanganat oder Perameisensäure:
4. Hydratation von α-Oxiden:
5.Bimolekulare Reduktion von Carbonylverbindungen:
CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN
Die chemischen Eigenschaften von Glykolen ähneln denen von einwertigen Alkoholen und werden durch das Vorhandensein von zwei Hydroxylgruppen in ihren Molekülen bestimmt. Außerdem können eine oder beide Hydroxylgruppen an den Reaktionen teilnehmen. Aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung einer Hydroxylgruppe auf eine andere (insbesondere bei α-Glykolen) unterscheiden sich die Säure-Base-Eigenschaften von Glykolen jedoch etwas von denen einwertiger Alkohole. Da das Hydroxyl eine negative induktive Wirkung zeigt, zieht eine Hydroxylgruppe der anderen die Elektronendichte ab, wie es das Halogenatom in den Molekülen substituierter einwertiger Alkohole tut. Durch diesen Einfluss nehmen die sauren Eigenschaften zweiwertiger Alkohole gegenüber einwertigen Alkoholen zu:
H-OCH 2 CH 2 OH
Daher reagieren Glykole im Gegensatz zu einwertigen Alkoholen leicht nicht nur mit Alkalimetallen, sondern auch mit Alkalien und sogar mit Hydroxiden von Schwermetallen. Mit Alkalimetallen, Alkalien, Glykolen bilden sich vollständige und unvollständige Alkoholate (Glykolate):
Mit den Hydroxiden einiger Schwermetalle, wie Kupferhydroxid, bilden Glykole komplexe Glykolate. Gleichzeitig löst sich das in Wasser unlösliche Cu (OH) 2 leicht in Glykol:
Kupfer in diesem Komplex bildet zwei kovalente Bindungen mit Sauerstoffatomen und zwei Koordinationsbindungen. Die Reaktion ist qualitativ für zweiwertige Alkohole.
Glykole können vollständige und partielle Ether und Ester bilden. Wenn also ein unvollständiges Alkalimetallglykolat mit Alkylhalogeniden reagiert, werden unvollständige Ether erhalten, und aus einem vollständigen Glykolat wird ein vollständiger Ether erhalten:
Methyl- und Ethylcellosolve werden als Lösungsmittel bei der Herstellung von Lacken, rauchfreiem Pulver (Pyroxylin), Acetatseide usw. verwendet.
Zweiwertige Alkohole bilden mit organischen und mineralischen Säuren zwei Esterreihen:
Ethylenglykolmononitrat Ethylenglykoldinitrat
Ethylenglykoldinitrat ist ein starker Sprengstoff, der anstelle von Nitroglycerin verwendet wird.
Die Oxidation von Glykolen erfolgt schrittweise unter Beteiligung einer oder beider Hydroxylgruppen gleichzeitig unter Bildung der folgenden Produkte:
Zweiwertige Alkohole gehen eine Dehydratisierungsreaktion ein. Außerdem spalten α-, β- und γ-Glykole je nach Reaktionsbedingungen auf unterschiedliche Weise Wasser ab. Die Abspaltung von Wasser aus Glykolen kann intra- und intermolekular erfolgen. Zum Beispiel:
Intramolekulare Wasserabspaltung:
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Intermolekulare Wasserabspaltung.
1906 erhielt A. E. Favorsky beim Destillieren von Ethylenglykol mit Schwefelsäure einen cyclischen Dioxanether:
Dioxan ist eine Flüssigkeit, die bei 101 o C siedet, mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar ist, als Lösungsmittel und als Zwischenprodukt in einigen Synthesen verwendet wird.
Bei der intermolekularen Wasserabspaltung aus Glykolen können Oxyether (Alkoholether) entstehen, wie z. B. Diethylenglykol:
Diethylenglykol
Diethylenglycol wird auch durch die Wechselwirkung von Ethylenglycol mit Ethylenoxid erhalten:
Diethylenglykol - eine Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 245,5 ° C; Verwendung als Lösungsmittel, zum Befüllen von Hydraulikgeräten sowie in der Textilindustrie.
Diethylenglykoldimethylether (Diglyme) H 3 C-O-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -O-CH 3 hat als gutes Lösungsmittel breite Anwendung gefunden.
Ethylenglykol bildet beim Erhitzen mit Ethylenoxid in Gegenwart von Katalysatoren viskose Flüssigkeiten - Polyethylenglykole:Polyethylenglykol
Polyglykole werden als Bestandteile verschiedener synthetischer Waschmittel verwendet.
Ethylenglykolpolyester mit zweibasigen Säuren wurden in großem Umfang bei der Herstellung von synthetischen Fasern wie Lavsan verwendet (der Name "Lavsan" wird aus den Anfangsbuchstaben der folgenden Wörter gebildet - Labor für makromolekulare Verbindungen der Akademie der Wissenschaften):
Terephthalsäure bildet mit Methanol Dimethylether (Dimethylterephthalat, Tbp. = 140 o C), der durch Umesterung weiter in Ethylenglycolterephthalat umgewandelt wird. Bei der Polykondensation von Ethylenglykolterephthalat entsteht Polyethylenterephthalat mit einem Molekulargewicht von 15.000–20.000. Die Lavsan-Faser knittert nicht und ist beständig gegen unterschiedliche Wetterbedingungen.
Sie haben die allgemeine Formel C n H 2n (OH) 2 . Das einfachste Glykol ist Ethylenglykol HO-CH 2 -CH 2 -OH.
Nomenklatur
Die Namen von Glykolen werden aus den Namen der entsprechenden Kohlenwasserstoffe mit den Endungen -diol oder -glykol gebildet:
H O - C H 2 - C H 2 - O H (\displaystyle (\mathsf (HO(\text(-))CH_(2)(\text(-))CH_(2)(\text(-))OH)))- 1,2-Ethandiol, Ethylenglykol
H O - C H 2 - C H 2 - C H 2 - O H (\displaystyle (\mathsf (HO(\text(-))CH_(2)(\text(-))CH_(2)(\text(-))CH_ (2)(\text(-))OH)))- 1,3-Propandiol, 1,3-Propylenglykol
Physikalische und chemische Eigenschaften
Niedere Glykole sind farblose transparente Flüssigkeiten mit süßlichem Geschmack. Wasserfreie Glykole sind hygroskopisch. Aufgrund des Vorhandenseins von zwei polaren OH-Gruppen in Glykolmolekülen haben sie eine hohe Viskosität, Dichte, Schmelz- und Siedepunkte.
Niedere Glykole sind gut löslich in Wasser und organischen Lösungsmitteln (Alkohole, Ketone, Säuren und Amine). Gleichzeitig sind Glykole selbst gute Lösungsmittel für viele Substanzen, mit Ausnahme von aromatischen und höher gesättigten Kohlenwasserstoffen.
Glykole haben alle Eigenschaften von Alkoholen (Bilden von Alkoholaten, Ethern und Estern), während die Hydroxylgruppen unabhängig voneinander reagieren, um ein Produktgemisch zu bilden.
Glykole bilden mit Aldehyden und Ketonen 1,3-Dioxolane und 1,3-Dioxane.
Erhalten und verwenden
Glykole werden auf mehreren Wegen synthetisiert:
- Hydrolyse der entsprechenden Dichloralkane
- Oxidation von Alkenen mit Kaliumpermanganat:
- Hydratation von Oxiranen (Epoxiden)
Glykole dienen als Lösungsmittel und Weichmacher. Als Frostschutz- und Hydraulikflüssigkeiten werden Ethylenglykol und Propylenglykol verwendet. Aufgrund des hohen Siedepunktes (z. B. 285 °C für Triethylenglykol) haben Glykole als Bremsflüssigkeit Verwendung gefunden. Glykole werden verwendet, um verschiedene Ether, Polyurethane usw. zu erhalten.
Definition und Nomenklatur zweiwertiger Alkohole
Organische Verbindungen mit zwei Hydroxylgruppen ($-OH-$) werden zweiwertige Alkohole oder Diole genannt.
Die allgemeine Formel zweiwertiger Alkohole ist $CnH_(2n)(OH)_2$.
Bei der Bezeichnung von zweiwertigen Alkoholen wird gemäß der IUPAC-Nomenklatur die Vorsilbe di- an die Endung -ol angehängt, das heißt, der zweiwertige Alkohol hat die Endung „Diol“. Die Zahlen geben an, an welche Kohlenstoffatome die Hydroxylgruppen gebunden sind, zum Beispiel:
Bild 1.
1,2-Propandiol trans-1,2-Cyclohexandiol 1-Cyclohexyl-1,4-pentadiol
In der systematischen Nomenklatur wird zwischen 1,2-, 1,3-, 1,4- usw. unterschieden. Diole.
Wenn die Verbindung Hydroxylgruppen an benachbarten (vicialen) Kohlenstoffatomen enthält, werden zweiwertige Alkohole Glykole genannt.
Die Namen von Glykolen spiegeln die Art und Weise wider, wie sie durch Hydroxylierung von Alkenen erhalten werden, zum Beispiel:
Figur 2.
Die Existenz stabiler zweiwertiger Alkohole ist möglich, beginnend mit Ethan, das einem Diol entspricht - Ethylenglykol. Für Propan ist die Existenz von zwei Alkoholen möglich: 1,2- und 1,3-Propandiole.
Von den dem normalen Butan entsprechenden Alkoholen können die folgenden Verbindungen existieren:
- beide Hydroxogruppen sind in der Nähe - eine in der $CH_3$-Gruppe, die andere in der $CH_2$-Gruppe;
- beide Hydroxylgruppen befinden sich in benachbarten $CH_2$-Gruppen;
- Hydroxogruppen sind benachbart zu nicht benachbarten Kohlenstoffatomen, in $CH_3$- und $CH_2$-Gruppen;
- beide Hydroxylgruppen befinden sich in den $CH_3$-Gruppen.
Isobutan entspricht den folgenden Diolen:
- Hydroxogruppen sind in der Nähe - in den Gruppen $CH_3$ und $CH$;
- beide Hydroxylgruppen befinden sich in den $CH_3$-Gruppen:
Figur 3
Zweiwertige Alkohole können danach klassifiziert werden, welche Alkoholgruppen in der Zusammensetzung ihrer Partikel enthalten sind:
- Duale primäre Glykole. Ethylenglykol enthält zwei primäre Alkoholgruppen.
- Bi-sekundäre Glykole. Sie enthalten zwei sekundäre Alkoholgruppen.
- Bi-tertiäre Glykole. Sie enthalten drei sekundäre Alkoholgruppen.
- Gemischte Glykole: primär - sekundär, primär - tertiär, sekundär - tertiär.
Zum Beispiel: Isopentan entspricht sekundär-tertiärem Glykol
Figur 4
Hexan (Tetramethylethan) entspricht einem zweitertiären Glykol:
Abbildung 5
Befinden sich in einem zweiwertigen Alkohol beide Hydroxylgruppen an benachbarten Kohlenstoffatomen, so handelt es sich um $\alpha$-Glykole. $\beta$-Glykole entstehen, wenn die Hydroxogruppen durch ein Kohlenstoffatom getrennt sind. Diole der $\gamma$-Reihe haben Hydroxylgruppen, die durch zwei Kohlenstoffatome angeordnet sind. Bei größerem Abstand von Hydroxylgruppen treten Diole der $\delta$- und $\varepsilon$-Reihe auf.
Geminale Diole
Im freien Zustand können nur solche Diole existieren, die aus Kohlenwasserstoffen entstanden sind, indem zwei an zwei verschiedenen Kohlenstoffatomen befindliche Wasserstoffatome durch Hydroxylgruppen ersetzt wurden. Wenn Hydroxo-Gruppen zwei Wasserstoffatome am selben Kohlenstoffatom ersetzen, entstehen instabile Verbindungen – geminale Diole oder gem-Diole.
Geminale Diole sind zweiwertige Alkohole, die beide Hydroxylgruppen am selben Kohlenstoffatom enthalten. Dies sind instabile Verbindungen, sie zersetzen sich leicht unter Wasserabspaltung und Bildung einer Carbonylverbindung:
Abbildung 6
Das Gleichgewicht wird in Richtung Ketonbildung verschoben, weshalb geminale Diole auch als Hydrate von Aldehyden oder Ketonen bezeichnet werden.
Der einfachste Vertreter geminaler Diole ist Methylenglykol. Diese Verbindung ist in wässrigen Lösungen relativ stabil. Versuche, es zu isolieren, führen jedoch zum Auftreten eines Dehydratisierungsprodukts - Formaldehyd:
$HO-CH_2-OH \leftrightarrow H_2C=O + H_2O$
Zum Beispiel: Ein dem Ethan entsprechender zweiwertiger Alkohol kann nicht in freiem Zustand existieren, wenn sich beide Hydroxylgruppen am gleichen Kohlenstoffatom befinden. Sofort wird Wasser freigesetzt und Acetaldehyd gebildet:
Abbildung 7
Zwei zweiwertige Alkohole, die Propan entsprechen, sind ebenfalls nicht in der Lage, unabhängig zu existieren, da sie aufgrund von Hydroxylgruppen, die sich an einem Kohlenstoffatom befinden, Wasser freisetzen. Dabei entsteht in einem Fall Propionaldehyd, im anderen Aceton:
Abbildung 8
Eine kleine Anzahl von gem-Diolen kann in einem nicht gelösten Zustand existieren. Dies sind Verbindungen, die stark elektronenziehende Substituenten enthalten, wie Chloralhydrat und Hexaphotracetonhydrat.
Abbildung 9
Physikalische Eigenschaften von Glykolen
Glykole haben folgende physikalische Eigenschaften:
- niedere Glykole sind farblose transparente Flüssigkeiten mit süßlichem Geschmack;
- hoher Siede- und Schmelzpunkt (EL Glykol 197$^\circ$С);
- hohe Dichte und Viskosität;
- gute Löslichkeit in Wasser, Ethylalkohol;
- schlechte Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln (z. B. Ether und Kohlenwasserstoffe).
Allgemeines Muster: Mit zunehmendem Molekulargewicht zweiwertiger Alkohole steigt der Siedepunkt. Dadurch nimmt die Löslichkeit in Wasser ab. Niedere Alkohole sind mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar. Höhere Diole haben eine größere Löslichkeit in Ether und weniger in Wasser.
Für viele Substanzen wirken zweiwertige Alkohole als gute Lösungsmittel (mit Ausnahme von aromatischen und höher gesättigten Kohlenwasserstoffen).
Glykole. Hydroxylgruppen in Glykolen befinden sich an verschiedenen Kohlenstoffatomen. Glykole mit zwei Hydroxylgruppen an einem Kohlenstoffatom sind instabil. Sie spalten Wasser unter Bildung von Aldehyden oder Ketonen ab.
Isomerie von Glykolen wird durch die gegenseitige Anordnung von Hydroxylgruppen und die Isomerie des Kohlenstoffgerüsts bestimmt. Je nach gegenseitiger Anordnung von OH-Gruppen gibt es α-, β-, γ-, δ-, … Glykole. Abhängig von der Art der Hydroxyl tragenden Kohlenstoffatome können Glykole primär-sekundär, primär-tertiär, zwei-primär, zwei-sekundär usw. sein.
Namen von Glykolen kann auf zwei Arten gegeben werden. Gemäß der IUPAC-Nomenklatur wird das Suffix an den Namen der Hauptkohlenstoffkette angehängt –Diol und geben Sie die Anzahl der Kohlenstoffatome der längsten Hydroxylgruppen tragenden Kohlenstoffkette an. Titel α- Glykole können aus dem Namen des entsprechenden Ethylenkohlenstoffs mit dem Zusatz des Wortes abgeleitet werden Glykol. Am Beispiel von Butandiolen werden nachfolgend die Einteilung und Namen von Glykolen angegeben:
Wege zu bekommen. Glykole können prinzipiell nach allen gängigen Syntheseverfahren zur Herstellung von Alkoholen erhalten werden.
Die folgenden Reaktionen sind Beispiele.
– Hydrolyse von Dihalogenderivaten gesättigter Kohlenwasserstoffe und Halogenhydrine:
– Flüssigkeitszufuhr α -Oxide in saurer Umgebung:
– Oxidation von Olefinen Kaliumpermanganat in verdünnter wässriger leicht alkalischer Lösung (Wagner-Reaktion) oder Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Katalysatoren (CrO 3):
physikalische Eigenschaften. Niedere Glykole sind gut wasserlöslich. Ihre Dichte ist höher als die von einwertigen Alkoholen. Dementsprechend ist auch der Siedepunkt aufgrund der signifikanten Assoziation von Molekülen höher: Beispielsweise siedet Ethylenglykol bei einer Temperatur von 197,2 ° C; Propylenglycol - bei einer Temperatur von 189 ° C und Butandiol-1,4 - bei einer Temperatur von 230 ° C.
Chemische Eigenschaften. Alles, was zuvor über die Eigenschaften der entsprechenden einwertigen Alkohole gesagt wurde, gilt auch für Glykole. Es sollte daran erinnert werden, dass entweder ein Hydroxyl oder beide an der Reaktion teilnehmen können. – Oxidation von zweifach primären Glykolen ergibt Aldehyde:
– Wenn oxidiert α- Glykole mit Jodsäure Es kommt zu einem Bruch der Bindung zwischen den Hydroxylgruppen tragenden Kohlenstoffatomen und zur Bildung der entsprechenden Aldehyde oder Ketone:
Die Methode ist für die Strukturierung von großer Bedeutung α- Glykole.
-Ergebnisse intramolekulare Wasserabspaltung Glykole zu einem großen Teil hängen von der Art des Glykols ab.
Dehydratisierung von α-Glykolen verläuft unter Bildung von Aldehyden oder Ketonen, γ-Glykole Aufgrund der Atome von Hydroxylgruppen wird Wasser unter Bildung heterocyclischer Verbindungen - Tetrahydrofuran oder seiner Homologen - abgespalten:
Die erste Reaktion verläuft über die Bildung eines Carboniumions, gefolgt von der Verdrängung eines Wasserstoffatoms mit seinem Elektronenpaar:
Bei Dampfphasendehydratisierung über Al 2 O 3 α- zweitertiäre Glykole, Pinacons genannt, werden Dienkohlenwasserstoffe erhalten:
– Intermolekulare Dehydratation führt zur Bildung von Hydroxyethern oder cyclischen Ethern:
Der Siedepunkt von Diethylenglykol liegt bei 245,5 °C. Es wird als Lösungsmittel zum Füllen von hydraulischen Bremssystemen, zum Veredeln und Färben von Stoffen verwendet.
Unter den cyclischen Ethern ist Dioxan das am weitesten verbreitete Lösungsmittel. Es wurde erstmals von A.E. Erhitzen von Ethylenglykol mit Schwefelsäure bevorzugen:
Ethylenglykol- es ist eine viskose farblose Flüssigkeit mit süßlichem Geschmack, t kip \u003d 197,2 ° C. Im industriellen Maßstab wird es auf drei Wegen aus Ethylen gewonnen.
Wenn es mit Wasser gemischt wird, senkt Ethylenglykol seinen Gefrierpunkt stark. Zum Beispiel, 60 % wässrige Glykollösung gefriert bei -49 °C und wird erfolgreich als Frostschutzmittel eingesetzt. Die hohe Hygroskopizität von Ethylenglykol wird zur Herstellung von Druckfarben genutzt. Eine große Menge Ethylenglykol wird verwendet, um filmbildende Materialien, Lacke, Farben, synthetische Fasern (z. B. Lavsan - Polyethylenterephthalat), Dioxan, Diethylenglykol und andere Produkte zu erhalten.
Mehrwertige Alkohole
Mehrwertige Alkohole - Alkohole mit mehreren Hydroxylgruppen OH.
Mehrwertige Alkohole mit einer geringen Anzahl an Kohlenstoffatomen sind viskose Flüssigkeiten, höhere Alkohole sind Feststoffe. Mehrwertige Alkohole können durch die gleichen Syntheseverfahren wie gesättigte mehrwertige Alkohole erhalten werden
1. Gewinnung von Ethylalkohol (oder Weinalkohol) durch Vergärung von Kohlenhydraten:
C2H12O6 => C2H5-OH + CO2
Das Wesen der Fermentation liegt in der Tatsache, dass einer der einfachsten Zucker - Glukose, die in der Technologie aus Stärke gewonnen wird, unter dem Einfluss von Hefepilzen in Ethylalkohol und Kohlendioxid zerfällt. Es wurde festgestellt, dass der Fermentationsprozess nicht durch die Mikroorganismen selbst verursacht wird, sondern durch die von ihnen sezernierten Substanzen - Zymasen. Zur Gewinnung von Ethylalkohol werden in der Regel stärkereiche pflanzliche Rohstoffe verwendet: Kartoffelknollen, Brotkörner, Reiskörner usw.
2. Hydratisierung von Ethylen in Gegenwart von Schwefel- oder Phosphorsäure
CH2=CH2 + KOH => C2H5-OH
3. Bei der Reaktion von Halogenalkanen mit Alkali:
4. Bei der Oxidationsreaktion von Alkenen
5. Hydrolyse von Fetten: Bei dieser Reaktion entsteht der bekannte Alkohol - Glycerin
Eigenschaften von Alkoholen
1) Verbrennung: Wie die meisten organischen Substanzen verbrennen Alkohole zu Kohlendioxid und Wasser:
C2H5-OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O
Beim Verbrennen wird viel Wärme freigesetzt, was in Laboratorien oft genutzt wird: Niedere Alkohole verbrennen mit einer fast farblosen Flamme, während höhere Alkohole durch unvollständige Verbrennung von Kohlenstoff eine gelbliche Flamme haben.
2) Reaktion mit Alkalimetallen
C2H5-OH + 2Na -> 2C2H5-ONa + H2
Bei dieser Reaktion wird Wasserstoff freigesetzt und Natriumalkoholat gebildet. Alkoholate ähneln Salzen einer sehr schwachen Säure und werden auch leicht hydrolysiert. Alkoholate sind äußerst instabil und zerfallen unter Wassereinwirkung in Alkohol und Alkali.
3) Reaktion mit Halogenwasserstoff C2H5-OH + HBr --> CH3-CH2-Br + H2O
Diese Reaktion erzeugt ein Halogenalkan (Bromethan und Wasser). Eine solche chemische Reaktion von Alkoholen ist nicht nur auf das Wasserstoffatom in der Hydroxylgruppe zurückzuführen, sondern auf die gesamte Hydroxylgruppe! Diese Reaktion ist jedoch reversibel: Damit sie ablaufen kann, muss ein wasserentfernendes Mittel wie Schwefelsäure verwendet werden.
4) Intramolekulare Dehydratisierung (in Gegenwart von H2SO4-Katalysator)
Die Entfernung eines Wasserstoffatoms aus Alkohol kann selbst erfolgen. Diese Reaktion ist eine intermolekulare Dehydratisierungsreaktion. Zum Beispiel so:
Während der Reaktion werden ein Ether und Wasser gebildet.
5) Reaktion mit Carbonsäuren:
Wenn eine Carbonsäure, wie Essigsäure, zu Alkohol hinzugefügt wird, wird ein Ether gebildet. Aber Ester sind weniger stabil als Ether. Wenn die Reaktion der Bildung eines einfachen Ethers fast irreversibel ist, dann ist die Bildung eines komplexen Esters ein reversibler Prozess. Ester werden leicht hydrolysiert und zersetzen sich in Alkohol und Carbonsäure.
6) Oxidation von Alkoholen. Bei normalen Temperaturen werden Alkohole nicht durch Luftsauerstoff oxidiert, aber wenn sie in Gegenwart von Katalysatoren erhitzt werden, findet eine Oxidation statt. Ein Beispiel ist Kupferoxid (CuO), Kaliumpermanganat (KMnO4), Chrommischung. Unter Einwirkung von Oxidationsmitteln werden verschiedene Produkte erhalten, die von der Struktur des Ausgangsalkohols abhängen. Primäre Alkohole werden also zu Aldehyden (Reaktion A), sekundäre zu Ketonen (Reaktion B) und tertiäre Alkohole sind resistent gegen Oxidationsmittel.
- a) für primäre Alkohole
- b) für sekundäre Alkohole
- c) tertiäre Alkohole werden durch Kupferoxid nicht oxidiert!
Mehrwertige Alkohole haben einen süßlichen Geschmack, aber einige von ihnen sind giftig. Die Eigenschaften von mehrwertigen Alkoholen ähneln denen von einwertigen Alkoholen, mit dem Unterschied, dass die Reaktion nicht einzeln bis zur Hydroxylgruppe verläuft, sondern mehrere auf einmal.
Einer der Hauptunterschiede besteht darin, dass mehrwertige Alkohole leicht mit Kupferhydroxid reagieren. Dabei entsteht eine klare Lösung von leuchtend blauvioletter Farbe. Es ist diese Reaktion, die das Vorhandensein eines mehrwertigen Alkohols in jeder Lösung nachweisen kann.
Wechselwirkung mit Salpetersäure:
Ethylenglykol ist ein typischer Vertreter mehrwertiger Alkohole. Seine chemische Formel ist CH2OH - CH2OH. - zweiwertiger Alkohol. Es ist eine süße Flüssigkeit, die sich in jedem Verhältnis perfekt in Wasser auflösen kann. Sowohl eine Hydroxylgruppe (-OH) als auch zwei gleichzeitig können an chemischen Reaktionen teilnehmen.Ethylenglykol - seine Lösungen - werden häufig als Vereisungsschutzmittel (Frostschutzmittel) verwendet. Die Ethylenglykol-Lösung gefriert bei einer Temperatur von -340 °C, die in der kalten Jahreszeit Wasser ersetzen kann, beispielsweise zum Kühlen von Autos.
Bei allen Vorteilen von Ethylenglykol muss berücksichtigt werden, dass es sich hierbei um ein sehr starkes Gift handelt!
Einzelne Vertreter
Methanol(Methyl, Holzalkohol) - eine farblose Flüssigkeit mit leichtem Alkoholgeruch. Eine große Menge davon wird zur Herstellung von Formaldehyd, Ameisensäure, Methyl- und Dimethylanilin, Methylaminen und vielen Farbstoffen, Pharmazeutika und Duftstoffen verwendet. Methanol ist ein gutes Lösungsmittel und wird daher in der Farben- und Lackindustrie sowie in der Ölindustrie zur Reinigung von Benzin aus Mercaptanen und zur Isolierung von Toluol durch azeotrope Destillation verwendet.
Äthanol(Ethyl, Weinalkohol) - eine farblose Flüssigkeit mit einem charakteristischen Alkoholgeruch. Ethylalkohol wird in großen Mengen bei der Herstellung von Divinyl (verarbeitet zu synthetischen Kautschuken), Diethylether, Chloroform, Chloral, hochreinem Ethylen, Ethylacetat und anderen Estern verwendet, die als Lösungsmittel für Lacke und Duftstoffe (Fruchtessenzen) verwendet werden. Als Lösungsmittel wird Ethylalkohol häufig bei der Herstellung von Arzneimitteln, Duftstoffen, Farbstoffen und anderen Substanzen verwendet. Ethanol ist ein gutes Antiseptikum.
Propyl- und Isopropylalkohole. Diese Alkohole sowie deren Ester werden als Lösungsmittel verwendet. In einigen Fällen ersetzen sie Ethylalkohol. Isopropylalkohol wird zur Herstellung von Aceton verwendet.
Butylalkohol und seine Ester werden in großen Mengen als Lösungsmittel für Lacke und Harze verwendet.
Isobutylalkohol verwendet, um Isobutylen, Isobutteraldehyd, Isobuttersäure und auch als Lösungsmittel zu erhalten.
Primäre Amyl- und Isoamylalkohole machen den Großteil von Fuselöl aus (Nebenprodukte bei der Herstellung von Ethylalkohol aus Kartoffeln oder Getreide). Amylalkohole und ihre Ester sind gute Lösungsmittel. Isoamylacetat (Birnenessenz) wird bei der Herstellung von Erfrischungsgetränken und einigen Süßwaren verwendet.
Vortrag Nummer 15.Mehrwertige Alkohole
mehrwertige Alkohole. Einstufung. Isomerie. Nomenklatur. Zweiwertige Alkohole (Glykole). dreiwertige Alkohole. Glycerin. Synthese aus Fetten und Propylen. Die Verwendung von Glykol und Glycerin in der Industrie.
Zwei Hydroxylgruppen können nicht am selben Kohlenstoffatom sein; solche Verbindungen verlieren leicht Wasser und werden zu Aldehyden oder Ketonen:
Diese Eigenschaft ist allen gemeinsam Juwel-Diole. Nachhaltigkeit Juwel-Diole nimmt in Gegenwart elektronenziehender Substituenten zu. Ein Beispiel für nachhaltig Juwel-Diol ist ein Chloralhydrat.
