Конспект

Многоатомные спирты

Ключевые тезисы

• Многоатомные спирты содержат две и более гидроксильных группы (-OH) в молекуле.
• Общая формула насыщенных многоатомных спиртов: CₙH₂ₙ₊₂Oₓ, где x ≥ 2.
• Основные представители: этиленгликоль (двухатомный), глицерин (трёхатомный).
• Обладают всеми химическими свойствами спиртов, но реакции часто идут по всем гидроксильным группам.
• Качественная реакция — взаимодействие со свежеосажденным Cu(OH)₂ с образованием ярко-синего раствора.

Общая характеристика и строение

• Определение: Многоатомные спирты — органические соединения, содержащие две или более гидроксильные группы (-OH).
• Общая формула (для насыщенных): CₙH₂ₙ₊₂Oₓ (x ≥ 2).
• Минимальное число атомов углерода: 2 (C₂H₆O₂ — этиленгликоль).
• Номенклатура:
  • Систематическая: к названию алкана добавляют суффиксы -диол, -триол и т.д. с указанием положений -OH групп (например, этан-1,2-диол).
  • Тривиальная: для двухатомных — «гликоль» (этиленгликоль, пропиленгликоль), для трёхатомного — глицерин.

Физические свойства

• Жидкости при нормальных условиях, вязкие (сиропообразные).
• Высокие температуры кипения из-за образования водородных связей между молекулами.
• Чем короче углеродная цепь и больше -OH групп, тем сильнее водородные связи и выше температура кипения (глицерин — ~290°C).

Химические свойства

Многоатомные спирты проявляют свойства, аналогичные одноатомным, но реакции могут идти с участием всех гидроксильных групп.

1. Кислотные свойства (только с активными металлами)

• Взаимодействуют с активными металлами (Na, K) с образованием алкоголятов и выделением H₂.
• Пример: 2HO-CH₂-CH₂-OH + 2Na → 2NaO-CH₂-CH₂-ONa + H₂↑
• Не взаимодействуют с щелочами, основными оксидами, солями слабых кислот.

2. Замещение -OH группы на галоген

• Реакции с галогеноводородами (HBr, HCl) или галогенидами фосфора (PCl₅).
• Пример: HO-CH₂-CH₂-OH + 2HBr → Br-CH₂-CH₂-Br + 2H₂O

3. Реакции дегидратации (отщепление воды)

• Внутримолекулярная (при t > 140°C) для многоатомных спиртов в ЕГЭ не характерна (может приводить к альдегидам или циклическим эфирам).
• Межмолекулярная (при t < 140°C):
  • С двумя молекулами одного спирта → циклический простой эфир (например, диоксан из этиленгликоля).
  • Со спиртами → ациклические простые эфиры.

4. Реакция этерификации (образование сложных эфиров)

• Взаимодействие с органическими и неорганическими кислотами.
• Пример с органической кислотой: Этиленгликоль + 2CH₃COOH → Сложный эфир + 2H₂O
• Пример с неорганической кислотой: Глицерин + 3HNO₃ → Тринитрат глицерина (нитроглицерин) + 3H₂O
• Сложные эфиры азотной кислоты содержат фрагмент -O-NO₂, а нитросоединения — связь C-NO₂.

5. Окисление

• Оксидом меди(II) (CuO): Первичные -CH₂OH группы окисляются до альдегидных -CHO.
• Перманганатом (KMnO₄) или дихроматом (K₂Cr₂O₇) в кислой среде: Первичные -CH₂OH группы окисляются до карбоксильных -COOH.
  • Этиленгликоль в таких условиях окисляется до CO₂.

6. Качественная реакция

• Со свежеосажденным гидроксидом меди(II) Cu(OH)₂.
• Голубой осадок растворяется с образованием раствора ярко-синего (василькового) цвета за счет образования хелатного комплекса.

Способы получения

1. Гидролиз полигалогеналканов водным раствором щёлочи.
   • Пример: Cl-CH₂-CH₂-Cl + 2NaOH (водн.) → HO-CH₂-CH₂-OH + 2NaCl
2. Мягкое окисление алкенов (реакция Вагнера): водный раствор KMnO₄ при 0-5°C.
   • Пример: CH₂=CH-CH₃ + KMnO₄ + H₂O → HO-CH₂-CH(OH)-CH₃ + MnO₂↓ + KOH
3. Гидролиз сложных эфиров и жиров.
   • Пример (омыление жира): Жир (тристеарат глицерина) + 3NaOH → Глицерин + 3Стеарат натрия (мыло).

Выводы

• Многоатомные спирты — важный класс кислородсодержащих соединений с реакционноспособными -OH группами.
• Их химия во многом повторяет свойства одноатомных спиртов, но с учётом возможности протекания реакций по нескольким центрам.
• Ключевые отличительные свойства: высокая температура кипения, реакция с Cu(OH)₂ на качественную пробу, получение из алкенов и полигалогенпроизводных.