Các tính chất hóa học của ethylene glycol, đặc trưng. rượu dihydric. ete ethylene glycol

Được biết đến nhiều nhất và được sử dụng trong đời sống con người và các chất công nghiệp thuộc loại polyol - là ethylene glycol và glycerol. nghiên cứu và sử dụng của họ bắt đầu từ vài thế kỷ trước, nhưng các thuộc tính của các hợp chất hữu cơ bằng nhiều cách độc đáo và duy nhất mà làm cho họ không thể thiếu cho đến ngày nay. Các polyol sử dụng trong nhiều ứng tổng hợp chất hóa học, các ngành công nghiệp và lĩnh vực hoạt động của con người.

Việc đầu tiên "người quen" với ethylene glycol và glycerol: Câu chuyện kể từ khi nhận

Trong 1859 năm, trong một hai bước tương tác quá trình dibromoethane với acetate bạc và xử lý tiếp theo với KOH thu được trong phản ứng đầu tiên của ethylene glycol, Sharl Vyurts đầu tiên tổng hợp glycol. Một thời gian sau, chúng tôi đã phát triển một phương pháp dibromoethane thủy phân trực tiếp, nhưng trên một quy mô công nghiệp trong những năm đầu thế kỷ XX rượu dihydric etan 1,2-dihydroxy, ông - monoethylene glycol, hoặc glycol, thu được bằng quá trình thủy phân ethylene tại Hoa Kỳ.

Cho đến nay, cả trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm sử dụng một số phương pháp khác, mới và hiệu quả hơn với nguyên liệu và các điểm năng lượng của xem, và thân thiện với môi trường vì việc sử dụng thuốc thử có chứa hoặc phát hành clo, chất độc, chất gây ung thư, và khác có hại cho môi trường và con người chất được giảm với sự phát triển của hóa học "xanh".

Dược sĩ Carl Vilgelmom Sheele năm 1779 glycerol được mở ra, và các thành phần cụ thể của các hợp chất đã được nghiên cứu vào năm 1836 Teofil Zhul Peluso. Hai thập kỷ sau đó nó được phát hiện ra và căn cứ cấu trúc phân tử của rượu triatomic trong các tác phẩm của Pierre Eugène Marseleya Berthelot và Charles Wurtz. Cuối cùng, thậm chí hai mươi năm sau khi Sharl Fridel có tổng tổng hợp glycerol. Hiện nay, ngành công nghiệp sử dụng hai phương pháp cho việc chuẩn bị của nó: trong allyl chloride từ propylen và qua acrolein. tính chất hóa học etilengilikolya như glycerin được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của sản xuất hóa chất.

Cấu trúc và sự kết hợp của cấu trúc

Cốt lõi của phân tử là ethylene không bão hòa xương hydrocarbon, bao gồm hai nguyên tử cacbon trong đó liên kết đôi vỡ. Trên hóa trị không gian bỏ trống vào các nguyên tử cacbon tham gia của hai nhóm hydroxyl. Ethylene thức - C ₂ H _4, sau khi vỡ cẩu kết nối và gắn bó của các nhóm hydroxyl (thông qua nhiều giai đoạn), nó trông giống như một C ₂ H ₄ (OH) _2. Đây là ethylene glycol.

ethylene phân tử đặc trưng bởi một cấu trúc tuyến tính, trong khi rượu dihydric có một sự tương đồng konfigurtsii xuyên nhất định trong vị trí của nhóm hydroxyl liên quan đến xương sống carbon và với nhau với (áp dụng đầy đủ thuật ngữ đó vào một vị trí tương đối so với trái phiếu nhiều). xáo trộn như vậy tương ứng với vị trí xa xôi của hydro của nhóm chức năng, năng lượng thấp hơn, và do đó - Hệ thống ổn định tối đa. Đơn giản chỉ cần đặt, một OH-nhóm "ngoại hình" lên, và người kia - xuống. Cùng lúc đó là hợp chất không ổn định với hai nhóm hydroxyl: với một nguyên tử cacbon để tạo thành một hỗn hợp phản ứng, họ ngay lập tức mất nước, đi qua thành aldehyt.

liên kết phân loại

Hóa chất thuộc tính của ethylene glycol được xác định bởi nó có nguồn gốc từ nhóm bao gồm polyhydric rượu, cụ thể là phân nhóm diol, ví dụ: các hợp chất với hai hydroxyl các gốc thuốc trên liền kề nguyên tử cacbon. Chất, cũng chứa một số OH-nhóm thế, và glycerin. Ông có ba rượu nhóm chức năng, và là người đại diện phổ biến nhất của lớp con của nó.

Nhiều hợp chất của lớp này cũng được chuẩn bị và được sử dụng trong công nghiệp hóa chất cho quá trình tổng hợp khác nhau và mục đích khác, nhưng việc sử dụng ethylene glycol có một mức độ nghiêm trọng và có liên quan đến hầu như tất cả các ngành. Điều này sẽ được thảo luận chi tiết hơn dưới đây.

thông số kỹ thuật vật lý

Việc sử dụng ethylene glycol do sự hiện diện của một số tính năng mà vốn có trong polyhydric rượu. Đây đặc biệt tính năng độc đáo này lớp hữu cơ hợp chất.

Điều quan trọng nhất của bất động sản - khả năng không giới hạn này để được trộn với H ₂ O + Nước glycol đưa ra một giải pháp với một đặc tính độc đáo: nhiệt độ đóng băng của nó, tùy thuộc vào nồng độ của các diol dưới 70 độ, so với các sản phẩm chưng cất tinh khiết. Điều quan trọng cần lưu ý rằng đây phụ thuộc phi tuyến tính, và khi đạt đến một glycol định lượng nhất định bắt đầu tác dụng ngược lại - nhiệt độ đóng băng được tăng lên bằng cách tăng tỷ lệ phần trăm của chất tan. Tính năng này đã được áp dụng trong sản xuất đa dạng chất chống đông chất lỏng "nezamerzaek" mà Crystallize tại rất thấp nhiệt đặc điểm của môi trường.

Ngoại trừ trong nước, quá trình giải thể diễn ra một cách hoàn hảo trong rượu và axeton, nhưng không được quan sát thấy trong parafin, benzene, ether và carbon tetrachloride. Ngược lại với béo tổ tiên của nó - một chất khí như etylen glycol, ethylene glycol - là một ủy mị, mờ, với một ánh nhẹ chất lỏng màu vàng, hương vị hơi ngọt, với mùi điển hình, thực tế không bay hơi. Đóng băng xảy ra tại một trăm phần trăm ethylene glycol - 12,6 độ C và sôi - tại 197,8. Trong điều kiện bình thường, mật độ là 1.11 g / cm ^3.

phương pháp chuẩn bị

Ethylene glycol có thể thu được bằng nhiều cách, một số trong số họ hiện nay chỉ có giá trị lịch sử hoặc chuẩn bị, và khác sử dụng rộng rãi bởi người đàn ông trên một quy mô công nghiệp, và không chỉ. Sau trong thứ tự thời gian, chúng ta hãy xem xét quan trọng nhất.

Nó đã từng là phương pháp đầu tiên cho việc chuẩn bị của ethylene glycol từ dibromoethane đã được mô tả. Formula ethylene liên kết đôi bị phá vỡ, và hóa trị miễn phí chiếm đóng bởi halogen, - các nguyên liệu ban đầu chính trong phản ứng này - ngoài carbon và hydro trong cấu trúc của nó có hai nguyên tử brom. Sự hình thành các hợp chất trung gian trong quá trình bước đầu tiên có thể chỉ vì tách từ chúng, tức là. E. Thay thế các nhóm axetat được chuyển đổi bằng cách thủy phân sâu hơn vào rượu.

Trong quá trình phát triển của khoa học nó đã trở thành có thể sản xuất ethylene glycol bởi quá trình thủy phân trực tiếp của bất kỳ ethanes thay thế bằng hai halogen trên nguyên tử cacbon lân cận, với dung dịch nước của cacbonat kim loại kiềm hoặc nhóm (ít thuốc thử thân thiện với môi trường) H ₂ O và dioxide chì. Phản ứng chứ không phải "vất vả" và xảy ra nhiệt độ cao chỉ hơn và áp lực, nhưng điều này không ngăn cản người Đức trong thời kỳ chiến tranh thế giới sử dụng phương pháp này để sản xuất ethylene ở quy mô công nghiệp.

vai trò của nó trong sự hình thành của hóa học hữu cơ đã đóng và phương pháp chuẩn bị ethylene glycol bằng than quá trình thủy phân các muối kim loại kiềm của nhóm. Bằng cách tăng nhiệt độ phản ứng đến 170 độ năng suất đạt 90%. Nhưng có một nhược điểm đáng kể - một glycol đã bằng cách nào đó ra khỏi dung dịch muối, đó là liên kết trực tiếp với một số khó khăn. Các nhà khoa học đã giải quyết được vấn đề này bằng cách phát triển một phương pháp với các nguyên liệu ban đầu như nhau, nhưng bằng cách phá vỡ quá trình này thành hai giai đoạn.

Thủy phân etilenglikolatsetatov, là giai đoạn cuối cùng của phương pháp trước đây Wurtz, đã trở thành một cách riêng biệt, khi có thể nhận được quá trình oxy hóa nguyên liệu etylen để axit axetic bằng cách oxy, nghĩa là không phải sử dụng đắt tiền và làm các hợp chất halogen không vô hại.

Nó còn được gọi nhiều phương pháp sản xuất ethylene bởi quá trình oxy hóa của hydroperoxides ethylene, peroxit, peracids hữu cơ trong sự hiện diện của chất xúc tác (hợp chất osmi), kali clorat , và những người khác. Ngoài ra còn có điện hóa và bức xạ phương pháp.

Đặc điểm tính chất hóa học chung

Các tính chất hóa học của ethylene glycol được xác định bởi các nhóm chức năng của nó. Các phản ứng có thể tham gia một hydroxyl nhóm thế, hoặc cả hai, tùy thuộc vào quá trình điều kiện. Sự khác biệt chính trong phản ứng là do sự hiện diện của một rượu polyhydric trong một số nhóm hydroxyl và ảnh hưởng lẫn nhau của họ xuất hiện mạnh hơn tính axit hơn hóa trị một "đồng nghiệp". Do đó, phản ứng với muối kiềm của sản phẩm này (glycol - glycolates, cho glycerin - glycerate).

Các tính chất hóa học của ethylene glycol cũng như glycerol, phản ứng của rượu bao gồm tất cả các loại monohydric. Glycol cho este đầy đủ và một phần trong các phản ứng với axit lần ba dic, glycolates, tương ứng, được hình thành với các kim loại kiềm và với một quá trình hóa học với axit mạnh hoặc muối của nó phát hành aldehyde axit axetic - do sự phân tách các phân tử từ một nguyên tử hydro.

Phản ứng với các kim loại hoạt động

phản ứng ethylene glycol với các kim loại hoạt động (hydro đứng sau nhiều sức mạnh hóa học) ở nhiệt độ cao cung cấp cho các ethylene glycolat tương ứng kim loại cộng với hydro được giải phóng.

C ₂ H ₄ (OH) ₂ + X → C ₂ H ₄ O ₂ X, trong đó X - tích cực kim loại hoá trị hai.

Phản ứng định tính với ethylene glycol

rượu polyhydric phân biệt với bất kỳ chất lỏng khác có thể thông qua một phản ứng đặc trưng hình ảnh chỉ dành cho lớp này của các hợp chất. Để này kết thúc, không màu giải pháp được đổ rượu kết tủa đồng hydroxit, đồng (2) Có một đặc điểm màu xanh màu. Trong phản ứng của các thành phần hỗn hợp được quan sát giải thể kết tủa và dung dịch nhuộm trong một màu xanh bão hòa - do sự hình thành của glycolat đồng (2).

trùng hợp

Hóa chất thuộc tính của ethylene glycol rất quan trọng để sản xuất dung môi. mất nước giữa các phân tử của chất cho biết, ví dụ: việc loại bỏ nước từ mỗi của hai phân tử glycol và sau đó kết hợp (một nhóm hydroxyl được tách ra hoàn toàn, nhưng mặt khác mở rộng chỉ hydro), cho khả năng thu được một dung môi hữu cơ độc đáo - dioxan, mà thường được sử dụng trong hóa học hữu cơ, mặc dù độc tính cao của nó.

Trao đổi các hydroxyl bởi một halogen

Khi phản ứng của ethylene glycol với halogenua axit quan sát thay thế nhóm hydroxyl halogen tương ứng. Mức độ thay thế phụ thuộc vào nồng độ mol của halogen hydro trong hỗn hợp phản ứng:

HO-CH ₂ -CH ₂ -OH → 2NH + X-CH ₂ -CH ₂ -X, trong đó X - chloro hoặc Bromo.

các este

Trong phản ứng của ethylene với nitric axit (được xác định tập trung) và một lần ba dic hữu cơ axit (formic, axetic, propionic, lễ hội, valeric và t. D.) Sự hình thành các phức tạp và, theo đó, monoethers. Đối với nồng độ khác của axit nitric - di- và trinitroefirov glycol. Các axit sulfuric được sử dụng như chất xúc tác có nồng độ xác định trước.

Các dẫn xuất quan trọng nhất của ethylene glycol

chất có giá trị, trong đó có thể đạt được từ rượu polyhydric bởi đơn giản phản ứng hóa học (như mô tả ở trên), là ete ethylene glycol. Cụ thể monomethyl và monoetyl thức mà - HO-CH ₂ -CH ₂ -O-CH ₃ và HO-CH ₂ -CH ₂ -O-C ₂ H _5, tương ứng. Theo tính chất hóa học họ rất nhiều như glycol, nhưng, giống như bất kỳ lớp học khác của các hợp chất có tính năng phản động độc đáo, vốn chỉ:

• Monometiletilenglikol là chất lỏng mà không màu, nhưng với những mùi kinh tởm đặc trưng, sôi ở 124,6 độ C, cũng hòa tan trong ethanol và các dung môi hữu cơ và nước là đáng kể hơn dễ bay hơi hơn so với glycol, và mật độ ít hơn so với các nước (khoảng 0,965 g / cm ^3).
• Dimetiletilenglikol - cũng lỏng, nhưng với mùi đặc trưng ít, mật độ 0,935 g / cm ^3, điểm sôi 134 độ trên không độ và độ hòa tan, liên quan đến các tương đồng trước đó.

Ứng dụng Cellosolve - vì vậy thường được gọi là mono ethylene glycol - là khá phổ biến. Chúng được sử dụng như chất phản ứng và dung môi trong tổng hợp hữu cơ. Cũng áp dụng cho họ tính chất vật lý cho chống ăn mòn và anticrystallization phụ gia trong chất chống đông và dầu động cơ.

Phạm vi và giá của một loạt sản xuất

Chi phí của các nhà máy và các doanh nghiệp tham gia vào việc sản xuất và bán hóa chất như vậy, dao động từ mức trung bình khoảng 100 rúp mỗi kg của các hợp chất hóa học như vậy như ethylene glycol. Giá phụ thuộc vào độ tinh khiết của chất và tối đa hóa tỷ lệ sản phẩm mong muốn.

Việc sử dụng ethylene glycol không giới hạn bất kỳ một khu vực. Vì vậy, làm nguyên liệu nó được sử dụng trong việc sản xuất các dung môi hữu cơ, nhựa tổng hợp và sợi, chất lỏng, đóng băng ở nhiệt độ thấp. Ông tham gia vào nhiều ngành công nghiệp như ô tô, hàng không vũ trụ, dược phẩm, điện, da, thuốc lá. trọng lượng không thể phủ nhận tầm quan trọng của nó đối với sự tổng hợp hữu cơ.

Nó quan trọng cần nhớ rằng glycol - một độc chất có thể gây ra không thể khắc phục tác hại đến sức khỏe con người. Do đó, nó được lưu trữ trong các thùng chứa kín bằng nhôm hoặc thép với lớp bên trong tùy chọn bảo vệ xe tăng khỏi bị ăn mòn, chỉ có ở các vị trí thẳng đứng và các khu vực không được cung cấp với hệ thống sưởi ấm, nhưng với thông gió tốt. Hạn - không quá năm năm.