tunnetuin ja käytetään ihmisten elämän ja teollisuuden aineiden luokkaan kuuluvia polyolien - on etyleeniglykoli ja glyseroli.Opiskeluun ja käyttö alkoi useita vuosisatoja sitten, mutta ominaisuuksia näiden orgaanisten yhdisteiden monin tavoin ainutlaatuinen ja ainutlaatuinen, joka tekee niistä välttämättömiä tähän päivään.Polyolit käytetään monissa kemiallisia synteesejä, teollisuuden ja inhimillisen toiminnan.
ensimmäinen "tuttava" etyleeniglykolin ja glyserolin historia tuottaa
Vuonna 1859 kautta kaksivaiheinen prosessi vuorovaikutusta dibromietaania hopea-asetaatilla ja seuraavaksi käsittelemällä kaliumhydroksidilla tuotetaan ensimmäinen reaktio etyleeniglykolin, Charles Wurtz ensin syntetisoitiin etyleeniglykoli.Vähän myöhemmin menetelmä kehitettiin suoraan hydrolyysiin dibromietaania, mutta teollisessa mittakaavassa vuosisadan alkupuolen kaksiarvoisen alkoholin 1,2-dihydroksietaanin, se - monoetyleeniglykolia, tai glykoli, Yhdysvalloissa saatiin hydrolysoimalla etyleeniä.
Tänään ja teollisuuden ja laboratoriossa käytetään useita muita menetelmiä, uusi, edullisempi raaka-aineita ja energian kannalta, ja ympäristöystävällisiä sekä reagenssien käytön sisältävien tai vapauttaa klooria, myrkkyjä, syöpää aiheuttavia aineita ja muita vaarallisiaympäristön ja ihmisten aine vähenee kehittämisen kanssa "vihreä" kemia.
Aptekar Carl Wilhelm Scheeleä 1779 avattu glyseroli ja erityisesti koostetun tutkittu 1836 Theophile Jules Pelouse.Kaksi vuosikymmentä myöhemmin selvisi ja maadoitettu triatomic molekyylirakenne alkoholin kirjoituksissa Pierre Eugene Berthelot Marseleya ja Charles Wurtz.Lopuksi, vaikka Kaksikymmentä vuotta Charles Friedel oli yhteensä synteesi glyserolia.Tällä hetkellä teollisuus käyttää kahta menetelmää sen valmistamiseksi: kautta allyylikloridi propeenista kautta akroleiinia samoin.Kemialliset ominaisuudet etilengilikolya kuten glyseriiniä käytetään laajalti eri aloilla kemianteollisuudessa.
rakenne ja yhdisteen rakenne
Ytimessä molekyylin on tyydyttymätön hiilivety, luuranko eteeniä, joka koostuu kahden hiiliatomin, jossa oli aukko kaksoissidoksen.On vapauttanut tilaa valenssi hiiliatomien liittyi kaksi hydroksyyliryhmää.Formula eteeni - C2H4, murtumisen jälkeen hana liitäntä ja kiinnitys hydroksyyliryhmien (muutaman askeleen), se näyttää C2H4 (OH) 2.Että on etyleeniglykoli.
eteeni molekyylejä ominaista lineaarinen rakenne, kun taas kaksiarvoisen alkoholin on eräänlainen laajuisen konfigurtsii sijoittamista hydroksyyliryhmien suhteen hiilirunko ja toisiinsa (kuten termi on täysin sovellettavissa tilanteeseen nähden kaksoissidos).Tällainen häiriö vastaa syrjäinen sijainti vedyistä funktionaaliset ryhmät, vähemmän energiaa, ja siksi - tukevuuden järjestelmän.Yksinkertaisesti sanottuna, yksi OH-ryhmä "näyttää" ylös, ja muut - alaspäin.Samalla ovat epävakaita yhdiste, jossa on kaksi hydroksyyliryhmää: yhden hiiliatomin reaktioseoksen muodostamiseksi, ne heti kuivaavat kulkee osaksi aldehydejä.
luokitus kuuluminen
kemialliset ominaisuudet etyleeniglykolia määräytyy sen alkuperä ryhmästä polyolien, eli alaryhmiä dioli, eli yhdisteitä, joilla on kaksi hydroksyyliryhmää vierekkäisissä hiiliatomeissa.Aine, sisältää myös useita OH-substituentti on ja glyseroli.Siinä on kolme toiminnalliset ryhmät ja alkoholi on yleisin edustavan alaluokkaan.
Monet yhdisteet tässä luokassa ovat myös valmiita ja käytetään kemianteollisuudessa eri synteesejä ja muihin tarkoituksiin, mutta käyttö etyleeniglykolin on vakavampi mittakaavassa, ja on mukana lähes kaikilla toimialoilla.Tätä käsitellään yksityiskohtaisemmin alla.
Fyysiset ominaisuudet
soveltaminen eteenin vuoksi, että läsnä on useita ominaisuuksia, jotka ovat ominaisia polyhydristä alkoholia.Tämä erottuva ominaisuuksia, jotka ovat ainutlaatuisia tämän luokan orgaanisia yhdisteitä.
tärkeimpiä ominaisuuksia - on rajaton kyky kohdata H2O.Vesi + glykoli antaa liuoksen, jossa on ainutlaatuinen ominaisuus: lämpötila sen jäätymispiste, pitoisuudesta riippuen diolin alle 70 astetta, kuin puhdas tisle.On tärkeää huomata, että tämä riippuvuus on epälineaarinen, ja saavuttaa tietyn määrällisen glykolia alkaa päinvastainen vaikutus - lämpötila jäädyttämistä kasvaa prosenttiosuus liuenneen aineen.Tämä ominaisuus on sovellettu tuotannon eri jäätymisenesteaineet "nezamerzaek", joka kiteytyä äärimmäisen matala lämpö ympäristön ominaisuudet.
lukuun ottamatta vettä, liukeneminen prosessi etenee hyvin alkoholiin ja asetonilla, mutta sitä ei ole havaittu parafiini, bentseeni, eetteri ja hiilitetrakloridi.Toisin kuin sen kantaisä alifaattinen - kaasumaisen aineen kuten etyleeniglykoli, etyleeniglykolin - siirappimainen, kirkas, hieman sävy keltainen neste, makeahko maku, epätyypillisiä haju on lähes haihtumaton.Jäädytys tapahtuu sataprosenttisesti etyleeniglykoli - 12,6 astetta, ja kiehuva - klo 197,8.Normaaleissa olosuhteissa, tiheys on 1,11 g / cm3.
Menetelmät etyleeniglykoli voidaan saada aikaan useilla eri tavoilla, joista osa nykyään on vain historiallisesti tai preparatiivisella arvoa, ja toiset ovat aktiivisesti käyttää henkilö, teollisessa mittakaavassa, eikä vain.Seuraavat aikajärjestyksessä, voimme miettiä tärkein.
on jo kuvattu, että ensimmäisen menetelmän tuottaa eteenin dibromietaania.Formula eteeni kaksoissidos on rikki, ja vapaa valenssi ovat käytössä halogeenit, - tärkein lähtöaine tässä reaktiossa - lisäksi hiilen ja vedyn sen rakenne on kaksi bromiatomeja.Muodostumista välituoteyhdisteen ensimmäisessä vaiheessa prosessia on mahdollista vain siksi, että niiden pilkkominen eli. E. korvaaminen asetaattiryhmiä, joka kun lisähydrolyysille muunnetaan alkoholia.
aikana edelleen kehittäminen tieteen on tullut mahdollista tuottaa eteenin suoralla hydrolyysillä tahansa etaanit substituoitu kahdella halogeeneilla vierekkäisiin hiiliatomeihin, vesiliuoksista alkalimetallikarbonaatteja tai ryhmä (ympäristöä vähemmän reagenssi) H 2O: lla ja lyijydioksidilla.Reaktio on melko "aikaa vievää" ja tapahtuu vasta paljon korkeammissa lämpötiloissa ja paineissa, mutta se ei estänyt saksalaisia aikana maailmansotien käyttää tätä menetelmää eteenin teollisessa mittakaavassa.
rooli kehitettäessä orgaanisen kemian on ollut tuotantomenetelmän etyleeniglykolin hiilestä hydrolysoimalla alkalimetallisuolat ryhmään.Nostamalla reaktion lämpötila on 170 astetta saanto saavutti 90%.Mutta oli merkittävä haitta - glykolia oli jotenkin poistaa suolaliuoksen, joka on suoraan liittyy useita vaikeuksia.Tutkijat ratkaisseet tämän ongelman kehittämällä menetelmällä samoilla lähtöainetta, mutta rikkomalla prosessi kahteen vaiheeseen.
etilenglikolatsetatov hydrolyysi, kuten loppuvaiheessa menetelmän aiemmin Wurtz tuli erillinen tavalla, kun onnistunut saada lähtöaineena hapettamalla etyleeniä etikkahapossa hapen kanssa, joka on, ilman kalliita ja ole vaaratonta lainkaan halogeeniyhdisteitä.
tunnetaan myös monia menetelmiä tuotannon etyleeniglykolin hapettamalla vetyperoksidit, peroksidit, orgaaniset perhapot katalyyttien läsnä ollessa (osmiumyhdisteet), kaliumkloraattia, ja muut. On myös elektro-kemialliset ja säteilyn menetelmiä.
ominaisuudet yhteisiä kemiallisia ominaisuuksia
kemialliset ominaisuudet etyleeniglykolia määräytyy sen funktionaalisia ryhmiä.Reaktiot voivat olla mukana yksi hydroksyylisubstituentti tai molempia, riippuen prosessin olosuhteista.Merkittävin ero reaktiivisuus on siitä, että läsnäolo moniarvoista alkoholia hydroksyyliluku ja niiden keskinäinen vaikutus on vahvempi happamia ominaisuuksia kuin monovalentin "ikäisensä."Siksi reaktiot alkalilla tuotteet ovat suola (glykolia - glykolaatit glyserolille - glyseraattipolyhyd-).
kemialliset ominaisuudet etyleeniglykolia sekä glyseroli, reaktio sisältää kaikkien luokkien monohydristen alkoholien.Glykoli antaa täydellisen ja osittaiset esterit reaktioissa yksiemäksisiä happoja, glykolaatit, vastaavasti, on muodostettu alkalimetallien ja kemiallisen prosessin vahvojen happojen tai niiden suolat vapautetaan aldehydin etikkahappo - koska se on lohkottu molekyylien vetyatomi.
Reagoi aktiivinen metallien
reaktio etyleeniglykolin kanssa aktiivinen metallien (seisoo jälkeen vety kemian sarja jännitys) korkeissa lämpötiloissa antanut etyleeniglykolin metalli plus vetyä vapautuu.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, jossa X - aktiivinen kaksiarvoinen metalli.
Laadullinen reaktio eteeni
polyoli erottaa muuhun nesteeseen voit käyttää visuaalisia reaktioita ominaisia tämän luokan yhdisteitä.Tätä varten, väritön liuos kaadettiin alkoholin saostetaan hydroksidia kupari (2), jossa on ominainen sininen väri.Vuorovaikutus sekoitettu komponenttien havaitaan ja liukenemista sakka kyllästetty liuos värjäys sininen väri - koska muodostumista kuparin glykolaatin (2).
Polymerointi
kemialliset ominaisuudet etyleeniglykolin ovat tärkeitä tuotannon liuottimia.Molekyylien välistä kuivuminen aineen, joka on veden poistamisella kustakin kaksi molekyyliä glykolin ja niiden myöhempi yhdistyksen (yksi hydroksyyliryhmä on jaettu kokonaan pois päältä, ja muista jätteistä vain vety), on mahdollista saada aikaan ainutlaatuinen orgaaninen liuotin - dioksaani, jota käytetään usein orgaanisessa kemiassa,huolimatta se on hyvin myrkyllistä.
vaihto hydroksyyli halogeenilla
reaktiossa etyleeniglykolin kanssa vetyhalogenidihapot havaittu korvaamalla hydroksyyliryhmien vastaavien halogeeni.Substituutioaste riippuu moolipitoisuus vetyhalidin reaktioseoksessa:
HO-CH 2-CH 2-OH: + X → 2NH-CH 2-CH 2-X, jossa X - kloori tai bromi.Estereiden valmistamiseksi
Reaktioissa eteenin typpihappoa (spesifinen pitoisuus) ja yksiemäksisen orgaaniset hapot (muurahais-, etikka-, propioni-, karnevaali, valeriaanahappo ja t. D) muodostuminen on monimutkainen ja näin ollen monoeetterit.Muiden pitoisuudet typpihappoa - di- ja trinitroefirov glykolia.Katalyyttinä, rikkihappoa käytetään ennalta määrättyyn pitoisuuteen.
Kriittinen glykolijohdannaiset
arvokkaita aineita, jotka ovat saatavissa polyhydriset alkoholit yksinkertaisella kemiallisia reaktioita (kuten edellä on kuvattu), ovat eetterit etyleeniglykolin.Nimittäin monometyyli- ja monoetyylieetteri, joiden kaavat - HO-CH 2-CH 2-O-CH 3 ja HO-CH 2-CH 2-O-C2H5, vastaavasti.Kemialliset ominaisuudet, ne ovat paljon kuten glykolit, mutta, kuten muutkin yhdisteiden luokka on ainutlaatuisia reaktio ominaisuuksia, jotka ovat ainutlaatuisia heille:
- Monometiletilenglikol on neste ilman värejä, mutta ominaisuus inhottava haju, kiehuu 124, 6 astetta, hyvin liuotettiin etanoliin ja muita orgaanisia liuottimia ja vettä on merkittävästi enemmän haihtuvia kuin glykoli, ja tiheys on pienempi kuin veden (noin 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - nesteenä, mutta vähemmän ominainen haju, tiheys 0,935 g / cm3, lämpötila kiehuu 134 astetta yli nolla ja liukoisuus, suhteessa edelliseen homologi.
Application sellosolvi - yleensä, ns monoeteeniglykolista - on melko yleinen.Niitä käytetään reagoivina aineina ja liuottimia orgaanisessa synteesissä.Sovelletaan myös niiden fyysiset ominaisuudet ja anti-korroosio lisäaineiden anticrystallization pakkasnestettä ja moottoriöljy.
sovellukset ja hinnoittelu tuotannon sarjan
kustannusten tehtaita ja yrityksiä, jotka tuottavat ja myynti, kemikaalien, vaihtelee keskimäärin noin 100 ruplaa per kilogramma näitä kemiallisia yhdisteitä kuten etyleeniglykolin.Hinta riippuu aineen puhtaus ja enimmäisprosenttiosuus haluttua tuotetta.
käyttö etyleeniglykolin ei rajoitu mihinkään yhden alueen.Siten, että sitä voidaan käyttää raaka-aineena orgaanisten liuottimien ja synteettisen hartsin kuituja, neste, jäädytys alhaisissa lämpötiloissa.Hän on mukana monilla aloilla, kuten auto-, ilmailu-, lääke-, sähkö-, nahka, tupakka.Totta puhuen painoa sen merkitys orgaanisen synteesin.
tärkeää muistaa, että glykoli - myrkyllinen yhdiste, joka voi aiheuttaa korjaamatonta vahinkoa ihmisten terveydelle.Siksi se varastoidaan suljetuissa astioissa alumiinia tai terästä lisävarusteena sisäkerroksen suojaa säiliön korroosiolta, pystyasennossa, ja huoneissa ei ole varustettu lämmitysjärjestelmiin, mutta hyvä ilmanvaihto.Aika - enintään viisi vuotta.
