الخصائص الكيميائية للجلايكول الإثيلين، سمة. الكحول ثنائي الهيدروكسيل. الاسترات من جلايكول الإثيلين

الأكثر شهرة واستخدامها في الحياة البشرية والمواد الصناعية التي تنتمي إلى فئة من البوليولات - هو جلايكول الإثيلين والجلسرين. دراسة واستخدامها بدأت منذ عدة قرون، ولكن خصائص هذه المركبات العضوية في نواح كثيرة فريدة من نوعها وفريدة من نوعها أن يجعلهم لا غنى عنه حتى يومنا هذا. والبوليولات المستخدمة في توليفات كيميائية كثيرة والصناعات ومجالات النشاط البشري.

أول "التعارف" مع جلايكول الإثيلين والجلسرين: قصة استلام

في العام 1859، في خطوتين التفاعل عملية برومو مع خلات الفضة ومعالجة لاحقة مع هيدروكسيد البوتاسيوم التي تم الحصول عليها في أول رد فعل من جلايكول الإثيلين، شارل Vyurts تصنيعه لأول مرة غليكول. وفي وقت لاحق، قمنا بتطوير طريقة برومو التحلل المباشر، ولكن على نطاق صناعي في أوائل القرن العشرين ثنائي الهيدروكسيل الكحول الإيثان 1،2-dihydroxy، وقال انه - غليكول المونو، أو غليكول، التي حصلت عليها التحلل من الإثيلين في الولايات المتحدة.

حتى الآن، سواء في الصناعة وفي المختبر يعمل عدد من الطرق الأخرى، جديدة، أكثر اقتصادا مع المواد الخام ونقطة الطاقة للعرض، وصديقة للبيئة، واستخدام المواد الكيميائية التي تحتوي على أو الإفراج عن الكلور، والسموم، المواد المسرطنة وغيرها خطرا على البيئة والإنسان يتم تقليل مادة مع تطور الكيمياء "الخضراء".

افتتح الصيدلي كارل Vilgelmom Sheele في 1779 الجلسرين، وتمت دراسة التركيب النوعي للمركبات في عام 1836 اللاعب Teofil Zhul بيلوسو. بعد عقدين من الزمن تبين لها وأسس التركيب الجزيئي للكحول ثلاثي الذرات في كتابات بيير أوجين Marseleya ترتيل وتشارلز فورتز. وأخيرا، كان حتى عشرين عاما بعد شارل فريديل توليفة الكلي من الجلسرين. حاليا، تستخدم صناعة طريقتين لإعداده: في كلوريد الأليل من البروبيلين وعبر الأكرولين. يستخدم على نطاق واسع الخصائص الكيميائية etilengilikolya كما الجلسرين في مختلف مجالات الإنتاج الكيميائي.

هيكل ومجمع هيكل

في صميم هذا الجزيء هو الاثيلين غير المشبعة هيكل عظمي الهيدروكربونية، يتكون من ذرتي الكربون التي تمزق الرابطة المزدوجة. على التكافؤ الأماكن الشاغرة في ذرات الكربون انضم مجموعتين الهيدروكسيل. صيغة الإثيلين - C ₂ H _4، بعد تمزق رافعات اتصال والحجز على مجموعة الهيدروكسيل (من خلال مراحل متعددة)، يبدو وكأنه C ₂ H ₄ (OH) _2. هذا هو جلايكول الإثيلين.

الاثيلين جزيء تتميز بنية خطية، في حين أن الكحول ثنائي الهيدروكسيل هو نوع من عبر konfigurtsii في وضع مجموعة الهيدروكسيل فيما يتعلق العمود الفقري الكربون ولبعضها البعض (كليا هذا المصطلح ينطبق على الوضع فيما يتعلق السندات متعددة). هذا التفكك يتوافق مع موقع بعيد من الهيدروجين من المجموعات الوظيفية، وانخفاض الطاقة، وبالتالي - الحد الأقصى لاستقرار النظام. ببساطة، واحدة OH-مجموعة "تبدو" حتى، والآخر - إلى أسفل. وفي الوقت نفسه هي مركب غير مستقر مع مجموعتين الهيدروكسيل: مع ذرة كربون واحدة لتشكيل خليط التفاعل، ويذوى فورا، ويمر في الألدهيدات.

الانتماء تصنيف

الخصائص الكيميائية للجلايكول الإثيلين يتم تحديدها من قبل أصله من مجموعة تتألف من الكحول الهيدروكسيل، وهي مجموعات فرعية ثنائيات متعددة الأثير كاملة، أي المركبات مع اثنين من الأنصاف الهيدروكسيل على ذرات الكربون المجاورة. مادة، تحتوي أيضا على عدة OH-بدائل، وهو الجلسرين. لديه مجموعة وظيفية ثلاثة الكحول، وهو الممثل الأكثر شيوعا من فئة فرعية لها.

يتم إعداد العديد من المركبات من هذه الفئة أيضا واستخدامها في الصناعة الكيميائية لمختلف التوليفات وأغراض أخرى، ولكن استخدام جلايكول الإثيلين لديه مدى جدية وتشارك في جميع الصناعات تقريبا. هذا سيتم مناقشتها بمزيد من التفصيل أدناه.

المواصفات المادية

استخدام جلايكول الإثيلين بسبب وجود بعض الخصائص التي هي متأصلة في الكحول الهيدروكسيل. هذه السمات المميزة فريدة من نوعها لهذا الصنف من المركبات العضوية.

أهم خصائص لل- هي امتزاج غير محدود مع H ₂ O. المياه + جلايكول الإثيلين يعطي الحل مع ميزة فريدة من نوعها: درجة حرارة نقطة التجمد لها، اعتمادا على تركيز ديول أقل من 70 درجة، من نواتج التقطير النقي. ومن المهم أن نلاحظ أن هذا الاعتماد غير الخطية، وعند بلوغ جلايكول الكمي معين يبدأ تأثير معاكس - يتم زيادة درجة حرارة التجمد عن طريق زيادة نسبة المذاب. وقد تم تطبيق هذه الميزة في إنتاج مختلف السوائل التجمد "nezamerzaek" التي تتبلور في الخصائص الحرارية منخفضة للغاية للبيئة.

إلا في الماء، وتستغرق العملية حل مكان تماما في الكحول والأسيتون، ولكن لم يتم لاحظت في البارافين والبنزين والأثير، ورابع كلوريد الكربون. وعلى النقيض من سلفه الأليفاتية - وهي مادة غازية مثل جلايكول الإثيلين، وجلايكول الإثيلين - هو حلو، شفاف، مع مسحة خفيفة من سائل أصفر، طعم حلو، مع رائحة غير معهود، غير قلق من الناحية العملية. يحدث تجميد في مئة في المئة جلايكول الإثيلين - 12.6 درجة مئوية والغليان - على 197.8. في ظل ظروف طبيعية، وكثافة 1.11 جم / سم ^3.

طرق التحضير

ويمكن الحصول على جلايكول الإثيلين في عدة طرق، وبعضهم اليوم لها قيمة تاريخية أو إعدادي فقط، والبعض يستخدم على نطاق واسع من قبل الرجل على نطاق صناعي، وليس فقط. التالية في الترتيب الزمني، دعونا ننظر الأكثر أهمية.

وقد تم بالفعل الطريقة الأولى لإعداد جلايكول الإثيلين من برومو وصفه. هو صيغة الإثيلين الرابطة المزدوجة مكسورة، واحتل التكافؤ مجانا من الهالوجينات، - المواد الانطلاق الرئيسية في هذا التفاعل - بالإضافة إلى الكربون والهيدروجين في هيكلها واثنين من ذرات البروم. تشكيل مجمع المتوسطة في الخطوة العملية الأولى هو ممكن فقط بسبب تفككها، أي. E. استبدال مجموعة خلات التي يتم تحويلها عن طريق مزيد من التحلل إلى الكحول.

خلال مواصلة تطوير العلم قد أصبح من الممكن لإنتاج الإثيلين جلايكول بواسطة التحلل المباشر لأي ethanes استبداله مع اثنين من الهالوجينات على ذرات الكربون المجاورة، مع المحاليل المائية من كربونات الفلزات القلوية أو مجموعة (أقل كاشف صديقة للبيئة) H ₂ O وثاني أكسيد الرصاص. رد فعل وليس "شاقة" ويحدث ارتفاع درجات الحرارة فقط من ذلك بكثير والضغوط، ولكن هذا لم يمنع الألمان خلال فترات الحروب العالمية تستخدم هذه الطريقة لإنتاج الإثيلين في نطاق صناعي.

وقد لعبت دورها في تشكيل الكيمياء العضوية وطريقة إعداد جلايكول الإثيلين عن طريق التحلل الفحم الأملاح المعدنية القلوية للمجموعة. عن طريق زيادة درجة حرارة التفاعل إلى 170 درجة بلغ العائد 90٪. ولكن كان هناك عيب كبير - قد أزال جلايكول بطريقة أو بأخرى من محلول ملحي، والذي يرتبط مباشرة مع عدد من الصعوبات. وقد حل العلماء هذه المشكلة عن طريق تطوير طريقة مع نفس المواد الانطلاق، ولكن عن طريق كسر العملية إلى مرحلتين.

التحلل etilenglikolatsetatov، كما سبق المرحلة النهائية من طريقة لورتز، وأصبح وسيلة منفصلة، عندما تمكن من الحصول على المواد بدءا أكسدة الاثيلين إلى حمض الخليك مع الأكسجين، وهذا هو، من دون استخدام مكلفة وغير مؤذية على الإطلاق مركبات الهالوجين.

ومن المعروف أيضا العديد من الطرق لإنتاج الإثيلين عن طريق الأكسدة من hydroperoxides الإيثيلين وفوق أكاسيد، peracids العضوية في وجود محفزات (مركبات الأوسيميوم)، كلورات البوتاسيوم ، وغيرها. وهناك أيضا طرق والكهربائية والكيميائية والإشعاعية.

الخصائص الخصائص الكيميائية الشائعة

الخصائص الكيميائية للجلايكول الإثيلين يتم تحديدها من قبل مجموعات وظيفية لها. يمكن أن ردود الفعل يشارك المستبدلة الهيدروكسيل واحدة، أو على حد سواء، وهذا يتوقف على الظروف العملية. والفرق الرئيسي في التفاعل هو أنه نظرا إلى وجود كحول عديد الهيدروكسيل في العديد من الهيدروكسيل وتأثيرها المتبادل تظهر أقوى خصائص حمضية من التكافؤ "الزملاء". ولذلك، وردود الفعل مع الأملاح القلوية من المنتجات هي (جلايكول - glycolates، على الجليسرين - غليسيرات).

الخصائص الكيميائية للجلايكول الإثيلين وكذلك الجلسرين، رد فعل من الكحول ويشمل جميع فئات أحادي الهيدروجين. جلايكول يعطي استرات كاملة وجزئية في التفاعلات مع الأحماض أحادي، glycolates، على التوالي، وشكلت مع الفلزات القلوية ومع عملية كيميائية مع الأحماض القوية أو أملاح ألدهيد صدر منه حامض الخليك - بسبب الانقسام من الجزيئات من ذرة الهيدروجين.

ردود الفعل مع المعادن النشطة

رد فعل جلايكول الإثيلين مع المعادن النشطة (مكانة الهيدروجين بعد عدة قوة الكيميائية) في درجات حرارة مرتفعة يعطي المقابلة المعادن الاثيلين غليكولات بالإضافة إلى إصدارها الهيدروجين.

C ₂ H ₄ (OH) ₂ + X → C ₂ H ₄ O ₂ X، حيث X - معدن ثنائي التكافؤ النشط.

رد فعل نوعي لجلايكول الإثيلين

الكحول الهيدروكسيل تمييز من أي سوائل أخرى قد تكون عن طريق خاصية الرد البصرية فقط لهذه الفئة من المركبات. تحقيقا لهذه الغاية، وسكب محلول عديم اللون عجلت الكحول هيدروكسيد النحاس (2) وجود مسحة زرقاء مميزة. في رد فعل من مكونات مختلطة لوحظ حل راسب والحل في تلطيخ اللون الأزرق المشبعة - ويرجع ذلك إلى تشكيل غليكولات النحاس (2).

التبلمر

الخواص الكيميائية للجلايكول الإثيلين مهمة لإنتاج المذيبات. الجفاف الجزيئات من مادة المذكورة، أي القضاء على المياه من كل من جزيئين من غليكول ثم الجمع بين (يتم تقسيم مجموعة الهيدروكسيل واحد بشكل كامل، لكن من ناحية أخرى تمتد الهيدروجين فقط)، ويعطي إمكانية الحصول على المذيبات العضوية فريد - ديوكسان، التي كثيرا ما تستخدم في الكيمياء العضوية، على الرغم من سميته العالية.

تبادل الهيدروكسيل من الهالوجين

عندما لاحظ رد فعل من جلايكول الإثيلين مع هاليد حمض استبدال مجموعات الهيدروكسيل الهالوجين المقابلة. درجة الاستبدال تعتمد على التركيز المولي من هاليد الهيدروجين في خليط التفاعل:

HO-CH ₂ -CH ₂ -OH → 2NH + X-CH ₂ -CH ₂ -X حيث X - كلورو أو برومو.

استر

في ردود الفعل من الإثيلين مع حمض النيتريك (تركيز محددة) والأحماض العضوية أحادي (الفورمات، الخليك، البروبيونيك، الكرنفال، valeric ور. د.) تشكيل المجمع، وتبعا لذلك، monoethers. لتركيزات أخرى من حمض النيتريك - DI- وtrinitroefirov غليكول. ويستخدم حمض الكبريتيك كعامل حفاز تركيز محددة سلفا.

أهم المشتقات من جلايكول الإثيلين

المواد القيمة التي يمكن الحصول عليها من الكحول الهيدروكسيل التي كتبها بسيطة التفاعلات الكيميائية (كما هو موضح أعلاه)، واسترات جلايكول الإثيلين. وهي monomethyl وmonoethyl الصيغة التي - HO-CH ₂ -CH ₂ -O-CH ₃ و HO-CH ₂ -CH ₂ -O-C ₂ H _{5 على} التوالي. وفقا لخصائص الكيميائية هم الكثير مثل غليكول، ولكن، تماما مثل أي فئة أخرى من المركبات التي لها ميزات الرجعية فريدة من نوعها، المتأصلة فقط:

• Monometiletilenglikol هو السائل بدون لون، ولكن مع رائحة مثيرة للاشمئزاز مميزة، والدمامل في 124.6 درجة مئوية، حل جيد في الإيثانول وغيرها من المذيبات العضوية والمياه بشكل ملحوظ أكثر تقلبا من غليكول، وكثافة أقل من كثافة الماء (حوالي 0.965 جم / سم ^3).
• Dimetiletilenglikol - أيضا السائل، ولكن مع أقل رائحة مميزة، والكثافة 0.935 غ / سم ^3، نقطة الغليان 134 درجة فوق الصفر والذوبان، نسبة إلى نديد السابق.

cellosolve التطبيق - ما يسمى عموما أحادي جلايكول الإثيلين - هو أمر شائع جدا. كما أنها تستخدم الكواشف والمذيبات في التركيب العضوي. تنطبق أيضا على من الخصائص الفيزيائية لمكافحة التآكل وanticrystallization المضافة في التجمد وزيت المحركات.

نطاق وتسعير سلسلة الإنتاج

وتتراوح تكلفة المصانع والشركات العاملة في مجال إنتاج وبيع هذه المواد الكيميائية، من متوسط قدره حوالي 100 روبل للكيلوغرام الواحد من هذه المركبات الكيميائية مثل جلايكول الإثيلين. السعر يعتمد على نقاء مادة وتعظيم نسبة المنتج المطلوب.

استخدام جلايكول الإثيلين لا يقتصر على أي منطقة واحدة. وهكذا، والمواد الخام يتم استخدامه في إنتاج المذيبات العضوية، والراتنجات الاصطناعية والألياف والسوائل، وتجميد في درجات الحرارة المنخفضة. وهو يشارك في العديد من الصناعات مثل صناعة السيارات والطيران والصناعات الدوائية والكهربائية والجلود والتبغ. الوزن لا يمكن إنكاره من أهميته لالتركيب العضوي.

من المهم أن نتذكر أن غليكول - مجمع السامة التي يمكن أن تسبب ضررا لا يمكن إصلاحه لصحة الإنسان. لذلك، يتم تخزينه في حاويات مختومة المصنوعة من الألومنيوم أو الصلب مع طبقة داخلية اختيارية حماية الخزان من التآكل، إلا في المواقف والمناطق العمودية لم تقدم مع أنظمة التدفئة، ولكن مع التهوية الجيدة. المدى - وليس أكثر من خمس سنوات.