Alcooli polihidroxici (polialcooli, polioli) - compuși organici clasă de alcooli care conțin mai mult de o grupare hidroxil -OH.

Glucoză C 6 H 12 O 6 - monozaharidă (monoză) - un compus polifuncțional care conține o grupare aldehidă sau ceto și mai multe grupări hidroxil, adică polihidroxialdehide și polihidroxicetone.

Interacțiunea alcoolilor polihidroxilici cu hidroxidul de cupru (II).

Reacțiile calitative cu hidroxid de cupru (II) pe alcooli polihidroxici au ca scop determinarea proprietăților lor slab acide.

Când se adaugă hidroxid de cupru (II) proaspăt precipitat într-un mediu puternic alcalin la o soluție apoasă de glicerol (HOCH2-CH(OH)-CH2OH) și apoi la o soluție de etilenglicol (etandiol) (HO CH2 - CH 2 OH), un precipitat de hidroxid de cupru se dizolvă în ambele cazuri și apare o culoare albastră strălucitoare a soluției (culoare indigo bogată). Acest lucru indică proprietățile acide ale glicerinei și etilenglicolului.

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

Reacția cu Cu(OH)2 este reacție calitativă la alcooli polihidroxici cu grupurile vecine EL este cel care îi face să fie slabi proprietăți acide. Formalina și hidroxidul de cupru dau aceeași reacție calitativă - gruparea aldehidă reacţionează în funcţie de tipul de acid.

Reacția calitativă a glucozei cu hidroxidul de cupru (II).

Reacția glucozei cu hidroxidul de cupru (II) când este încălzită demonstrează proprietățile reducătoare ale glucozei. Când este încălzită, reacția glucozei cu hidroxidul de cupru (II) are loc cu reducerea cuprului divalent Cu(II) la cupru monovalent Cu(I). Inițial, precipită un precipitat de oxid de cupru CuO galben. În timpul încălzirii ulterioare, CuO este redus la oxid de cupru (I) - Cu 2 O, care precipită ca un precipitat roșu. În timpul acestei reacții, glucoza este oxidată la acid gluconic.

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

Aceasta este o reacție calitativă a glucozei cu hidroxid de cupru pe o grupare aldehidă.

Hidrocarburi organice, în structura moleculara care conţin două sau mai multe grupări -OH se numesc alcooli polihidroxilici. Compușii sunt numiți altfel polialcooli sau polioli.

Reprezentanți

În funcție de structură, se disting diatomic, triatomic, tetraatomic etc. alcooli. Ele diferă printr-o grupare hidroxil -OH. Formula generală a alcoolilor polihidroxilici poate fi scrisă ca C n H 2 n+2 (OH) n. Cu toate acestea, numărul de atomi de carbon nu corespunde întotdeauna cu numărul de grupări hidroxil. Această discrepanță este explicată structură diferită schelet de carbon. De exemplu, pentaeritritolul conține cinci atomi de carbon și patru grupe -OH (un carbon în mijloc), în timp ce sorbitolul conține șase atomi de carbon și grupări -OH.

Orez. 1. Formule structurale pentaeritritol și sorbitol.

Tabelul descrie cei mai cunoscuți reprezentanți ai poliolilor.

Tip de alcool	Nume	Formula	Proprietăți fizice
Diatomic (dioli)	etilenglicol	HO-CH2-CH2-OH	Lichid transparent, uleios, foarte toxic, inodor, cu un gust dulce
Triatomic (trioli)	Glicerol		Lichid vascos transparent. Se amestecă cu apă în orice proporție. Are gust dulce
Quadriatomic	Pentaeritritol		Pulbere albă cristalină cu gust dulce. Solubil în apă și solvenți organici
Pentaatomic		CH2OH(CHOH)3CH2OH	Substanța cristalină, incoloră, are un gust dulce. Solubil în apă, alcooli, acizi organici
Hexatom	Sorbitol (glucit)		Dulce substanță cristalină, foarte solubil în apă, dar slab solubil în etanol

Unii alcooli polihidric cristalini, de exemplu, xilitolul, sorbitolul, sunt utilizați ca îndulcitor și aditiv alimentar.

Orez. 2. Xilitol.

Chitanță

Poliolii sunt obținuți în mod de laborator și industrial:

• hidratarea oxidului de etilenă (producția de etilen glicol):

  C2H4O + H20 → HO-CH2-CH2-OH;

• interacțiunea haloalcanilor cu soluțiile alcaline:

  R-CHCI-CH2CI + 2NaOH → R-CHOH-CH2OH + 2NaCI;

• oxidarea alchenelor:

  R-CH=CH2 + H20 + KMn04 → R-CHOH-CH2OH + Mn02 + KOH;

• saponificarea grăsimilor (producția de glicerină):

  C3H5(COO)3-R + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3R-COONa

Orez. 3. Molecula de glicerol.

Proprietăți

Proprietăți chimice alcoolii polihidroxilici se datorează prezenței mai multor grupări hidroxil în moleculă. Poziția lor apropiată facilitează ruperea mai ușoară a legăturilor de hidrogen decât în ​​alcoolii monohidroxilici. Alcoolii polihidroxici prezintă proprietăți acide și bazice.

Principalele proprietăți chimice sunt descrise în tabel.

Reacţie	Descriere	Ecuaţie
Cu metale alcaline	Prin înlocuirea atomului de hidrogen din grupa -OH cu un atom de metal, ei formează săruri cu metale activeși alcaliile lor	HO-CH2-CH2-OH + 2Na → NaO-CH2-CH2-ONa + H2; HO-CH2-CH2-OH + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2H2O
Cu halogenuri de hidrogen	Una dintre grupările -OH este înlocuită cu un halogen	HO-CH2-CH2-OH + HCI → Cl-CH2-CH2-OH (etilen clorhidrina) + H2O
Esterificarea	Reacționează cu acizii organici și minerali pentru a forma grăsimi - esteri	C 3 H 8 O 3 + 3HNO 3 → C 3 H 5 O 3 (NO 2) 3 (nitroglicerină) + 3H 2 O
Reacție calitativă	Când interacționează cu hidroxidul de cupru (II) într-un mediu alcalin, se formează o soluție albastru închis	HO-CH2-CH2-OH + Cu(OH)2 → C4H10O4 + 2H2O

Sărurile alcoolilor dihidroxilici se numesc glicolați, în timp ce sărurile alcoolilor trihidroxilici se numesc glicerați.

Ce am învățat?

Din lecția de chimie am învățat ce sunt alcoolii polihidroxici sau poliolii. Acestea sunt hidrocarburi care conțin mai multe grupări hidroxil. În funcție de cantitatea de -OH, se disting diatomic, triatomic, tetraatomic, pentaatomic etc. alcooli. Cel mai simplu alcool dihidroxilic este etilenglicolul. Poliolii au un gust dulce și sunt foarte solubili în apă. Diolii și triolii sunt lichide vâscoase. Alcoolii superiori sunt substanțe cristaline.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Evaluare medie: 4.3. Evaluări totale primite: 129.

Reprezentanții alcoolilor polihidroxilici sunt etilenglicolul și glicerina. Alcoolii dihidroxilici care conțin două grupări hidroxil - OH se numesc glicoli, sau dioli, alcooli trihidroxici care conțin trei grupări hidroxil - gliceroli sau trioli.

Poziția grupelor hidroxil este indicată prin numere,

Proprietăți fizice

Alcoolii polihidric sunt lichide incolore, siropoase, cu gust dulceag, foarte solubile în apă, slab solubile în solvenți organici; au puncte de fierbere ridicate. De exemplu, temperatura de fierbere a etilenglicolului este de 198°C, densitate (r) 1,11 g/cm3; t fierbe (glicerina) = 290°C, r glicerina = 1,26 g/cm3.

Chitanță

Alcoolii di- și trihidroxilici se obțin prin aceleași metode ca și cei monohidroxilici. Alchenele, derivații de halogen și alți compuși pot fi utilizați ca compuși de pornire. De exemplu:

Glicerina se obține din grăsimi, precum și sintetic din gazele de cracare ale petrolului (propilenă), adică. din materii prime nealimentare.

Proprietăți chimice

Alcoolii polihidric au proprietăți chimice similare cu alcooli monohidroxilici. Cu toate acestea, proprietățile chimice ale alcoolilor polihidroxilici au caracteristici datorită prezenței a două sau mai multe grupări hidroxil în moleculă.

Aciditatea alcoolilor polihidroxilici este mai mare decât cea a alcoolilor monohidroxilici, ceea ce se explică prin prezența în moleculă a grupărilor hidroxil suplimentare care au un efect inductiv negativ. Prin urmare, alcoolii polihidroxilici, spre deosebire de alcoolii monohidroxilici, reacţionează cu alcalii pentru a forma săruri. De exemplu, etilenglicolul reacționează nu numai cu metalele alcaline, ci și cu hidroxizii de metale grele.

Prin analogie cu alcoolații, sărurile alcoolilor dihidroxilici se numesc glicolați, iar alcoolii trihidroxilici se numesc glicerați.

Când etilenglicolul reacționează cu halogenuri de hidrogen (HCl, HBr), o grupare hidroxil este înlocuită cu un halogen:

A doua grupare hidroxo este mai greu de înlocuit sub acţiunea PCl5.

Când hidroxidul de cupru (II) reacţionează cu glicerina şi alţi alcooli polihidroxici, hidroxidul se dizolvă şi se formează compus complex culoare albastru strălucitor.

Reacția Utah este utilizată pentru a detecta alcoolii polihidroxilici care au grupări hidroxil la atomi de carbon adiacenți -CH(OH)-CH(OH)-:

În absența alcalinelor, alcoolii polihidroxilici nu reacţionează cu hidroxidul de cupru (II) - aciditatea lor este insuficientă pentru aceasta.

Alcoolii polihidroxilici reacţionează cu acizii pentru a forma esteri (vezi §7). Când glicerolul interacționează cu acid azoticîn prezența acidului sulfuric concentrat, se formează nitroglicerină (trinitrat de glicerol):

Alcoolii se caracterizează prin reacții care au ca rezultat formarea de structuri ciclice:

Aplicație

Etilenglicolul este utilizat în principal pentru producerea de lavsan și pentru prepararea de antigel - soluții apoase care îngheață cu mult sub 0 ° C (folosirea lor pentru răcirea motoarelor permite mașinilor să funcționeze în ora de iarna).

Alcooli polihidroxilici – compuși organici ale căror molecule conțin mai multe grupări hidroxil (-OH) legate la un radical hidrocarburic

Glicoli (dioli)

• Un lichid siropos, vâscos, incolor, are miros de alcool, se amestecă bine cu apa, scade foarte mult punctul de îngheț al apei (o soluție de 60% îngheață la -49 ˚C) - aceasta este utilizată în sistemele de răcire a motorului - antigel.
• Etilenglicolul este toxic - otravă puternică! Deprimă sistemul nervos central și afectează rinichii.

Trioli

• Lichid incolor, vâscos, siropos, cu gust dulce. Nu otrăvitoare. Inodor. Se amestecă bine cu apă.
• Distribuit în fauna sălbatică. Joc rol importantîn procesele metabolice, deoarece face parte din grăsimile (lipidele) țesuturilor animale și vegetale.

Nomenclatură

În numele alcoolilor polihidroxilici ( polioli) poziţia şi numărul grupărilor hidroxil sunt indicate prin numere şi sufixe adecvate -diol(două grupe OH), -triol(trei grupe OH), etc. De exemplu:

Prepararea alcoolilor polihidroxilici

eu. Prepararea alcoolilor dihidroxilici

În industrie

1. Hidratarea catalitică a oxidului de etilenă (producția de etilen glicol):

2. Interacțiunea derivaților dihalogenați ai alcanilor cu soluțiile apoase de alcalii:

3. Din gaz de sinteză:

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

In laborator

1. Oxidarea alchenelor:

II. Prepararea alcoolilor trihidroxilici (glicerol)

În industrie

Saponificarea grăsimilor (trigliceride):

Proprietățile chimice ale alcoolilor polihidroxilici

Proprietăți acide

1. Cu metale active:

HO-CH2-CH2-OH + 2Na → H2 + NaO-CH2-CH2-ONa(glicolat de sodiu)

2. Cu hidroxid de cupru ( II ) – reacție de calitate!

Diagrama simplificată

Proprietăți de bază

1. Cu acizi hidrohalici

HO-CH2-CH2-OH + 2HCI H+↔ CI-CH2-CH2-CI + 2H2O

2. CU azot acid

T rinitroglicerina - baza dinamitei

Aplicație

• etilenglicol producerea de lavsan , materiale plastice, și pentru gătit antigel - soluții apoase care îngheață cu mult sub 0°C (folosirea lor pentru răcirea motoarelor permite mașinilor să funcționeze iarna); materii prime în sinteza organică.
• Glicerol utilizat pe scară largă în piele, industria textila pentru finisarea pieilor si tesaturilor si in alte zone economie nationala. Sorbitol (alcool sexahidric) este folosit ca înlocuitor al zahărului pentru diabetici. Glicerina este utilizată pe scară largă în cosmetică , industria alimentară , farmacologie , producție explozivi . Nitroglicerina pură explodează chiar și cu un impact ușor; serveşte drept materie primă pentru obţinere pulbere fără fum și dinamită ― exploziv, care, spre deosebire de nitroglicerina, poate fi aruncată în siguranță. Dinamita a fost inventată de Nobel, care a fondat faimosul în lume Premiul Nobel pentru realizări științifice remarcabile în domeniile fizicii, chimiei, medicinei și economiei. Nitroglicerina este toxică, dar în cantități mici servește ca medicament , deoarece dilată vasele inimii și, prin urmare, îmbunătățește alimentarea cu sânge a mușchiului inimii.

4. Producerea etanolului prin fermentarea alcoolică a substanțelor zaharoase:

C6H12O6 2CH 3 –CH 2 –OH + 2CO 2.

(glucoză)

5. Producția de metanol din gaz de sinteză (amestec de CO și H 2 ):

CO+2H2 CH3-OH.

Alcooli polihidric saturati

Alcoolii polihidroxilici conțin mai multe grupări hidroxil atașate la diferiți atomi de carbon. Adăugarea mai multor grupări hidroxil la un atom de carbon este imposibilă, deoarece în acest caz are loc un proces de deshidratare și se formează aldehida sau acidul carboxilic corespunzător:

Exemple de alcooli polihidroxilici:

Alcoolii polihidroxilici conțin atomi de carbon asimetrici și prezintă izomerie optică.

Ca exemplu de alcooli ciclici, putem cita alcoolii ciclici hexahidrici C 6 H 6 (OH) 6 - inozitol, unul dintre izomerii cărora (mezoinozitol) face parte din fosfolipide:

Proprietățile chimice ale alcoolilor polihidroxilici

1. Proprietăți acide

Alcoolii polihidric au proprietăți acide mai mari în comparație cu alcoolii monohidroxilici, ceea ce se explică prin influența reciprocă a grupurilor funcționale:

glicolat de sodiu

2. Reacția calitativă la alcoolii polihidroxilici – interacțiune cu hidroxid de cupru (II) proaspăt precipitat:

3. Formarea de esteri completi și parțiali cu acizii anorganici și organici:

;

(nitroglicerină);

.

4.Deshidratarea alcoolilor polihidroxilici

Prepararea alcoolilor polihidroxilici

1. Hidroliza dihaloalcanilor:

Br–CH 2 –CH 2 –Br + 2KOH HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2KBr.

2. Oxidarea alchenelor cu o soluție apoasă de permanganat de potasiu (reacția Wagner):

3CH 2 =CH 2 +2KMnO 4 +4H 2 O®3HO–CH 2 –CH 2 –OH+2MnO 2 ¯+2KOH.

3. Obținerea glicerinei:

(hidroliza grasimilor)

FENOLI

Fenolii- compuși organici din seria aromatică, în moleculele cărora grupări hidroxil sunt legate de atomii de carbon ai inelului aromatic. Pe baza numărului de grupe OH există:

· fenoli monohidric (arenoli): fenol (C 6 H 5 OH) și omologii săi:

fenol	orto-crezol	meta-crezol	pereche-crezol
Un alt izomer al compoziției C 7 H 7 OH, alcoolul benzilic, nu aparține fenolilor, deoarece gruparea funcțională nu este atașată direct la sistemul aromatic.
Gruparea hidroxil poate fi, de asemenea, atașată la sisteme aromatice mai complexe, de exemplu,	alcool benzilic	a-naftol

• b-naftol

• fenoli dihidric (arenedioli):

fenoli triatomici (arenetrioli):

Pentru fenol și omologii săi, sunt posibile două tipuri de izomerie: izomeria poziției substituenților în inelul benzenic și izomeria catenei laterale (structura radicalului alchil și numărul de radicali).

Proprietăți fizice. Fenolul este o substanță cristalină incoloră care devine roz în aer. Are un miros caracteristic. Este foarte solubil în apă, etanol, acetonă și alți solvenți organici. O soluție de fenol în apă este acidul carbolic. Alți fenoli sunt substanțe cristaline incolore sau lichide ale căror puncte de fierbere sunt mai mari decât punctele de fierbere ale alcoolilor saturați cu același. Fenolii sunt ușor solubili în apă, solubili în solvenți organici și toxici.

Proprietăți chimice.

Structura fenolului este caracterizată prin interacțiunea perechii de electroni a atomului de oxigen și electronii p ai inelului aromatic. Rezultatul este o schimbare a densității electronilor de la gruparea hidroxil la inel, în timp ce legătura O–H devine mai polară și, prin urmare, mai puțin puternică (fenolii prezintă proprietățile acizilor slabi).

Gruparea hidroxil în raport cu inelul benzenic este un substituent de primul fel, orientând reacțiile de substituție către pozițiile orto și para.

Reacțiile fenolului pot fi împărțite în două grupe: reacții care implică o grupare funcțională și reacții care implică un inel aromatic.

Reacții prin grupare hidroxil

1. Proprietăți acide:

2C6H5OH + 2Na®H2 + 2C6H5ONa (fenolat de sodiu);

C6H5OH + NaOH® C6H5ONa + H20;

C 6 H 5 ONa + H 2 O + CO 2 ® C 6 H 5 OH + NaHCO 3

(proprietățile acide ale fenolului sunt mai slabe decât acidul carbonic);

Colorarea violetă a soluțiilor în prezența clorurii de fier (III) este o reacție calitativă la fenoli.

În cazul în care gruparea hidroxil nu este direct legată de inelul aromatic, ci face parte dintr-un substituent, influența inel de benzen pe grupa funcțională slăbește și nu apar proprietăți acide (clasa alcoolilor aromatici). De exemplu, alcoolul benzilic reacționează cu sodiul, dar nu reacționează cu NaOH.

2. Educaţia complexului şi eteri(spre deosebire de alcooli, fenolii nu reacţionează cu acizii carboxilici; esterii se obţin indirect din cloruri acide şi fenolaţi): C 6 H 5 OH + CH 3 COOH ¹

C 6 H 5 ONa + R–Br ® C 6 H 5 OR + NaBr

3. Oxidarea (fenolii se oxidează ușor chiar și sub influența oxigenului atmosferic, prin urmare, atunci când stau în picioare, devin treptat roz):

benzochinonă

Reacții pe inelul benzenic.

1. Halogenare:

(spre deosebire de benzen și omologii săi, fenolul decolorează apa cu brom).

2. Nitrare:

Trinitrofenolul (acidul picric) este o substanță cristalină galbenă, similară ca rezistență cu acizii anorganici).

3. Policondensare (interacțiune cu formaldehida și formare de rășini fenol-formaldehidice):

Prepararea fenolului

3. Distilarea gudronului de cărbune.

4. Prepararea fenolului din halobenzeni:

C6H5CI + 2NaOH C6H5ONa + NaCI + H20;

C6H5ONa + HCI® C6H5OH + NaCI.

5. Oxidarea catalitică izopropilbenzen (cumen) – metoda cumenului:

ALDEHIDE ȘI CETONE

Aldehide și cetone aparțin compușilor carbonilici și conțin o grupare carbonil. În aldehide, gruparea carbonil este legată în mod necesar de un atom de hidrogen (situat în poziția 1 a lanțului de carbon, în cetone, este situată în mijlocul catenei și este legată de doi atomi de carbon). Formula generala aldehide şi cetone C 2 H 2 n O (izomeri interclase). Pentru aldehide există doar izomerie a scheletului de carbon, pentru cetone există izomerie a scheletului de carbon și izomerie a poziției grupei funcționale.

Nomenclatura aldehidelor și cetonelor:

metanal (formaldehidă sau aldehidă formică)	etanal (acetaldehidă sau acetaldehidă)	propanal (propionaldehidă)
butanal (butiraldehidă)	metilpropanal (izobutiraldehidă)	propenală (acroleină)
propanonă (dimetilcetonă sau acetonă)	butanonă (metil etil cetonă)	pentanonă-1 (metilpropilcetonă)
pentanon-2 (dietil cetonă)	metilbutanonă (metilizopropilcetonă)	metilfenilcetonă (acetofenonă)
benzoaldehidă	difenilcetonă (benzofenonă)

Proprietăți fizice

Formaldehida la temperatura camerei este un gaz, punctul de fierbere al acetaldehidei este de +20°C. Punctele de fierbere ale aldehidelor sunt mai mici decât punctele de fierbere ale alcoolilor corespunzători (nu există legături de hidrogen între molecule). Acetona și omologii săi cei mai apropiați sunt lichide mai ușoare decât apa. Aldehidele și cetonele sunt foarte volatile și au un miros înțepător. O soluție de formaldehidă în apă este formol.

Proprietăți chimice

Atomul de carbon al grupării carbonil este în stare sp 2-hibridare (fragment plat). Electronii legătură dublă puternic deplasat spre atomul de oxigen mai electronegativ (legatura C=O este polara). Redistribuirea sarcinilor în grupul carbonil afectează polaritatea legăturilor C–H ale atomului de carbon adiacent grupării carbonil (poziție a):

Aldehidele și cetonele sunt caracterizate prin reacții de adiție la dubla legătură a unei grupări carbonil și reacții de substituție a unui atom de hidrogen la atomul de carbon a cu un halogen. În plus, aldehidele sunt capabile de oxidare la atomul de hidrogen din grupa carbonil.

Reacții de adunare la legătura dublă a grupului C=O ( adiție nucleofilă S N)

Datorită faptului că legătura C=O a aldehidelor și cetonelor este de natură polară, se rupe cu ușurință sub influența moleculelor polare de tip H–X. ÎN vedere generală reacția poate fi reprezentată ca:

1. Adăugarea de hidrogen (reducerea aldehidelor și cetonelor la alcooli primari și secundari):

2. Adăugarea de apă (hidratare) – proces reversibil(hidratii sunt stabili doar în solutii apoase):

Metanalul în soluții apoase este 100% hidratat, etanalul este 50% hidratat, acetona practic nu este hidratată.

3. Adăugarea de alcooli:

(hemiacetal); (acetal).

4. Adăugarea de hidrosulfit de sodiu (reacția servește la izolarea aldehidelor și cetonelor din amestecurile cu alte substanțe organice):

.

5. Adăugarea de amoniac (H–NH 2) și amine (H–NHR):

Amoniacul se combină cu acetaldehida și aldehida formică într-un mod special:

(hexametilentetramină - metenamină, un dezinfectant în urologie pentru inflamația tractului urinar)

5. Adăugarea de hidrazină (H 2 N–NH 2) și fenilhidrazină (H 2 N–NH–C 6 H 5).