berühmtesten und im menschlichen Leben und industrielle Stoffe für die Gruppe der Polyole gehören, verwendet - ist Ethylenglykol und Glycerin.Ihre Studie und Nutzung begann vor einigen Jahrhunderten, aber die Eigenschaften dieser organischen Verbindungen in vielerlei Hinsicht einzigartig und einzigartig, die sie bis heute unverzichtbar macht.Die Polyole in vielen chemischen Synthesen, Branchen und Bereichen der menschlichen Tätigkeit verwendet.
erste "Bekannte" mit Ethylenglykol und Glycerin Geschichte Herstellung
1859 durch einen zweistufigen Prozess der Interaktion Dibromethan mit Silberacetat und anschließende Behandlung mit in der ersten Reaktion von Ethylenglykol hergestellt Kaliumhydroxid, Charles Wurtz ersten Ethylenglykol synthetisiert.Einige Zeit später wurde das Verfahren für die direkte Hydrolyse Dibromethan entwickelt, aber in einem industriellen Maßstab in der frühen zweiwertige Alkohol 1,2-Dihydroxyethan zwanzigsten Jahrhunderts ist es - wurde Monoethylenglykol oder ein Glykol, in den Vereinigten Staaten durch Hydrolyse von Ethylen erhalten wird.
Heute und in der Industrie und im Labor verwendet eine Reihe von anderen Methoden, neue, sparsamer mit Rohstoffen und Energie Sicht und umweltfreundlich als auch die Verwendung von Reagenzien enthalten oder entsteht Chlor, Toxine, Karzinogene und andere GefahrUmwelt und die menschliche Substanz wird mit der Entwicklung von "grünen" Chemie reduziert.
Aptekar Carl Wilhelm Scheele im Jahre 1779 eröffnet Glycerin, und vor allem die Zusammensetzung der Verbindung studierte 1836 Theo Jules Pelouse.Zwei Jahrzehnte später wurde festgestellt, und geerdet dreiatomigen molekulare Struktur von Alkohol in den Schriften von Pierre Eugene Berthelot Marseleya und Charles Wurtz.Schließlich, auch zwanzig Jahre nach Charles Friedel hatte einen Totalsynthese von Glycerin.Derzeit verwendet Industrie zwei Verfahren zu seiner Herstellung: durch Allylchlorid aus Propylen über Acrolein als auch.Chemische Eigenschaften etilengilikolya wie Glycerin ist in den verschiedenen Gebieten der chemischen Industrie eingesetzt.
Aufbau und Struktur der Verbindung
Im Zentrum des Moleküls ungesättigten Kohlenwasserstoffgerüst von Ethylen, das aus zwei Kohlenstoffatomen, in denen es eine Lücke von einer Doppelbindung.Auf den frei gewordenen Raum am Valenz von Kohlenstoffatomen durch zwei Hydroxylgruppen verbunden sind.Formula Ethylen - C2H4, nach dem Bruch Hahn-Anschluss und die Befestigung der Hydroxylgruppen (wenige Schritte), sieht es wie C2H4 (OH) 2.Das Ethylenglykol ist.
Ethylenmoleküle, gekennzeichnet durch eine lineare Struktur, wobei der zweiwertige Alkohol ist eine Art von trans konfigurtsii bei der Platzierung der Hydroxylgruppen in bezug auf das Kohlenstoffskelett und miteinander (wie der Begriff voll anwendbar auf die Situation in Bezug auf die Doppelbindung).Eine solche Verschiebung entspricht dem entfernten Ort der Wasserstoffatome der funktionellen Gruppen, weniger Energie, und damit - der maximale Stabilität des Systems.Einfach gesagt, eine OH-Gruppe, "schaut" auf, und die andere - nach unten.Gleichzeitig sind instabile Verbindung mit zwei Hydroxylgruppen: mit einem Kohlenstoffatom, um ein Reaktionsgemisch zu bilden, werden sie sofort zu dehydratisieren vorbei in Aldehyde.
Klassifizierungszugehörigkeit
chemischen Eigenschaften von Ethylenglykol durch ihre Herkunft aus der Gruppe von Polyolen, nämlich Gruppen diol, dh Verbindungen mit zwei Hydroxylgruppen an benachbarten Kohlenstoffatomen bestimmt.Substanz, enthalten auch mehrere OH-Substituent und Glycerin.Es hat drei funktionelle Gruppen und Alkohol ist die häufigste Vertreter seiner Unterklasse.
Viele der Verbindungen in dieser Klasse sind auch vorbereitet und in der chemischen Industrie für verschiedene Synthesen und für andere Zwecke verwendet, aber die Verwendung von Ethylenglykol ein ernster Maßstab und wird in nahezu allen Industriezweigen beteiligt sind.Dies wird im Folgenden näher erläutert.
Physikalische Eigenschaften
Anwendung von Ethylen aufgrund der Anwesenheit einer Anzahl von Eigenschaften, die inhärent in einem mehrwertigen Alkohol sind.Diese Unterscheidungsmerkmale, die spezifisch für diese Klasse von organischen Verbindungen sind.
wichtigsten der Eigenschaften - ist unbegrenzt Fähigkeit, mit H2O zu mischen.Wasser + Glykol erhält eine Lösung mit einem einzigartigen Merkmal: die Temperatur seines Gefrierpunkts, abhängig von der Konzentration des Diols unter 70 Grad, als der reine Destillat.Es ist wichtig zu beachten, dass diese Abhängigkeit nichtlinear ist, und erreicht eine gewisse quantitative Glykol beginnt Gegenteil - die Temperatur der Gefrier steigt mit dem Anteil des gelösten Stoffes.Diese Funktion wurde in der Herstellung von verschiedenen Frostschutzmittel "nezamerzaek", die bei extrem niedrigen thermischen Eigenschaften der Umgebung kristallisieren angewendet.
Außer in Wasser, schreitet der Auflösungsprozess gut in Alkohol und Aceton, aber nicht in Paraffin, Benzol, Ether und Kohlenstofftetrachlorid beobachtet.Im Gegensatz zu seinen Vorfahren aliphatische - einer gasförmigen Substanz, wie Ethylenglykol, Ethylenglykol - eine sirupartige, klar, mit einem leichten Anflug von gelben Flüssigkeit, süßlichen Geschmack, mit untypischer Geruch ist fast nicht flüchtig.Gefrieren erfolgt bei einhundert Prozent Ethylenglykol - 12.6 Grad Celsius und siedet - bei 197,8.Unter normalen Bedingungen beträgt die Dichte 1,11 g / cm3.
Verfahren zur Herstellung von Ethylenglykol können auf verschiedene Weise erhalten werden, einige von ihnen haben heute nur historische oder präparative Wert und anderen aktiv von einer Person in einem industriellen Maßstab verwendet wird, und nicht nur.Nach der in chronologischer Reihenfolge, betrachten wir die wichtigsten.
bereits nach dem ersten Verfahren zur Herstellung von Ethylen-Dibromethan beschrieben.Formel Ethylen-Doppelbindung unterbrochen ist und die freie Valenz durch Halogene besetzt, - der Hauptausgangsmaterial in dieser Reaktion - neben Kohlenstoff und Wasserstoff in seiner Struktur zwei Bromatomen.Die Bildung der Zwischenverbindung in der ersten Stufe des Verfahrens ist nur wegen ihrer Spaltung, dh. E. Austausch der Acetatgruppen, die auf die weitere Hydrolyse in Alkohol umgewandelt möglich.
Während der weiteren Entwicklung der Wissenschaft ist möglich geworden, Ethylen durch direkte Hydrolyse jedes Ethane substituiert mit zwei Halogenatome an benachbarten Kohlenstoffatomen, wßrige Lösungen von Alkalicarbonaten oder der Gruppe (weniger umwelt Reagenz) H2O und Bleidioxid herzustellen.Die Reaktion wird sehr "zeitaufwendig", und tritt nur bei sehr viel höheren Temperaturen und Drücken, aber das hat nicht während der Weltkriege zu stoppen, die Deutschen, dieses Verfahren für die Herstellung von Ethylen in einem industriellen Maßstab zu verwenden.
eine Rolle bei der Entwicklung der organischen Chemie ist ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenglykol aus Kohle durch Hydrolyse Alkalimetallsalze der Gruppe gespielt.Durch Erhöhung der Reaktionstemperatur auf 170 Grad die Ausbeute von 90% erreicht.Aber es gab einen wesentlichen Nachteil - Glykol irgendwie aus der Salzlösung, die direkt mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden wird entfernt.Die Forscher lösten dieses Problem durch die Entwicklung eines Verfahrens mit dem gleichen Ausgangsmaterial, sondern durch Brechen des Prozesses in zwei Stufen.
etilenglikolatsetatov Hydrolyse, als letzte Stufe des Verfahrens die zuvor Wurtz, wurde eine unterschiedliche Weise, wenn es geschafft, ein Ausgangsmaterial durch Oxidation von Ethylen in Essigsäure mit Sauerstoff zu erhalten, das heißt, ohne die Verwendung von teuren und nicht ungefährlich jederHalogenVerbindungen.
auch in Gegenwart von Katalysatoren (Osmiumverbindungen), Kaliumchlorat, und andere bekannte viele Verfahren zur Herstellung von Ethylenglykol durch Oxidation Hydroperoxide, Peroxide, organische Persäuren. Es sind auch elektrochemische und Bestrahlungsmethoden.
Merkmale gemeinsamen chemischen Eigenschaften
chemischen Eigenschaften von Ethylenglykol ist durch seine funktionellen Gruppen bestimmt.Die Reaktionen beteiligt sein können einem Hydroxysubstituenten oder beides, abhängig von den Prozessbedingungen.Der wesentliche Unterschied in der Reaktivität ist, dass aufgrund der Gegenwart in dem mehrwertigen Alkohol Hydroxylzahl und deren gegenseitige Beeinflussung stärker saure Eigenschaften aufweisen als einwertige "Peers".Daher Reaktionen mit Alkali Produkte sind Salz (Glykol - Glykolate für Glycerin - Glycerat).
Die chemischen Eigenschaften von Ethylenglykol, sowie Glycerin, enthält das Reaktions alle Kategorien von einwertigen Alkoholen.Glykol ermöglicht die vollständige und Teilester in den Reaktionen mit einbasischen Säuren, Glykolate sind jeweils mit Alkalimetallen und mit einem chemischen Verfahren mit starken Säuren oder deren Salzen freigesetzt Aldehyd gebildete Essigsäure - infolge Spaltung der Moleküle des Wasserstoffatoms.
Reaktionen mit aktiven Metallen
Reaktion von Ethylenglykol mit Aktivmetalle (stehend nach dem Wasserstoff in dem chemische Reihe Spannung) bei erhöhten Temperaturen verleiht ein Ethylenglycol Metall plus Wasserstoff freigesetzt.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, wobei X - der aktive zweiwertigen Metalls.
Qualitative Reaktion auf Ethylen
Polyol zu unterscheiden von anderen Flüssigkeiten können Sie die visuelle Reaktionen eigen dieser Klasse von Verbindungen zu verwenden.Zu diesem Zweck wurde farblose Lösung gegossen Alkohol ausgefällten Hydroxids von Kupfer (2), die eine charakteristische blaue Farbe.Die Wechselwirkung der gemischten Komponenten beobachtet wird und die Auflösung des Niederschlags in der gesättigten Lösung Färbung blaue Farbe - aufgrund der Bildung von Kupfer-Glycolat (2).
Polymerisation
chemischen Eigenschaften von Ethylenglykol sind wichtig für die Herstellung von Lösungsmitteln.Intermolekulare Dehydratisierung der Substanz, das heißt die Wasserabspaltung aus jeweils zwei Molekülen Glykol und deren anschließende Vereinigung (eine Hydroxylgruppe wird vollständig gespalten, und von anderen Abfällen nur Wasserstoff), ist es möglich, eine einzigartige organischen Lösungsmittel zu erhalten - Dioxan, die häufig in der organischen Chemie verwendet wird,trotz seiner hohen Toxizität.
Wechsel Hydroxylgruppen durch Halogen
Bei der Reaktion von Ethylenglykol mit Halogenwasserstoffsäuren beobachtet Ersatz der Hydroxylgruppen der entsprechenden Halogen.Der Substitutionsgrad hängt von der molaren Konzentration des Halogenwasserstoffs in der Reaktionsmischung:
HO-CH2-CH2-OH + X → 2NH-CH2-CH2-X, worin X - Chlor oder Brom.Herstellung von Estern
In Reaktionen von Ethylen mit Salpetersäure (spezifische Konzentration) und einbasischen organischen Säuren (Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Karneval, Valerian und t. D.) Die Bildung des Komplexes und dementsprechend Monoether.Mit anderen Konzentrationen von Salpetersäure - Di- und trinitroefirov Glykol.Als Katalysator wird Schwefelsäure einer vorbestimmten Konzentration verwendet.
Critical Glycolderivate
wertvolle Substanzen, die erhältlich sind aus mehrwertigen Alkoholen durch einfache chemische Reaktionen (wie oben beschrieben), sind Ether von Ethylenglykol.Nämlich Monomethyl- und Monoethylether, deren Formeln - HO-CH2-CH2-O-CH3 und HO-CH2-CH2-O-C2H5, jeweils.Chemischen Eigenschaften, sind sie eine Menge, wie Glykole, aber, wie jede andere Klasse von Verbindungen einzigartigen Reaktions Eigenschaften, die sie einzigartig sind, haben:
- Monometiletilenglikol ist eine Flüssigkeit, ohne Farbe, aber mit einem charakteristischen widerlichen Geruch, siedet bei 124, 6 Grad Celsius, auch in Ethanol und andere organische Lösungsmittel und Wasser gelöst sind wesentlich flüchtiger als das Glykol und eine Dichte geringer als diejenige von Wasser (etwa 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - als Flüssigkeit, aber weniger charakteristischen Geruch, Dichte von 0,935 g / cm3, die Temperatur des koch 134 Grad über Null, und die Löslichkeit, bezogen auf das vorherige Homolog.
Anwendungs Cellosolve - in der Regel so genannte Monoethylenglykol - ist durchaus üblich.Sie sind als Reaktionspartner und Lösungsmittel in der organischen Synthese verwendet.Gelten auch für ihre physikalischen Eigenschaften und Korrosionsschutzadditive in Antikristallisations- Frostschutzmittel und Motoröl.
Anwendungen und die Preisgestaltung einer Produktionsserie
Kosten Fabriken und Unternehmen in der Herstellung und dem Verkauf von solchen Chemikalien engagiert, reicht von einem Durchschnitt von etwa 100 Rubel pro Kilogramm wie chemische Verbindungen wie Ethylenglykol.Der Preis hängt von der Reinheit der Substanz und dem Höchstsatz des gewünschten Produkts.
Der Einsatz von Ethylenglykol ist nicht auf einem Bereich begrenzt.Somit ist in seiner Verwendung als Rohmaterial bei der Herstellung von organischen Lösemitteln und Kunstharzfasern, flüssige, Einfrieren bei tiefen Temperaturen.Er wird in vielen Branchen wie der Automobil-, Luftfahrt-, Pharma-, Elektro-, Leder, Tabak beteiligt.Seien wir ehrlich, das Gewicht ihrer Bedeutung für die organische Synthese.
wichtig daran zu erinnern, dass der Glykol - eine toxische Verbindung, die nicht wieder gutzumachenden Schaden für die menschliche Gesundheit führen kann.Daher ist es in verschlossenen Behältern aus Aluminium oder Stahl mit optionalen Innenschicht gespeichert ist schützt den Tank vor Korrosion, in einer aufrechten Position und Räume nicht mit Heizsystemen ausgestattet, aber mit guter Belüftung.Zeitraum - nicht mehr als fünf Jahre.
