인간의 삶에서 가장 유명하고 사용되며산업에서 다가 알코올 범주에 속하는 물질은 에틸렌 글리콜과 글리세린입니다. 그들의 연구와 사용은 수세기 전에 시작되었지만 이러한 유기 화합물의 특성은 여러면에서 독특하고 독특하여 오늘날까지 대체 할 수 없습니다. 다가 알코올은 많은 화학 합성, 산업 및 인간 활동 분야에서 사용됩니다.
에틸렌 글리콜과 글리세린에 대한 최초의 "지인": 획득의 역사
1859 년에는 2 단계 과정을 거쳐디 브로 모에 탄과은 아세테이트의 상호 작용 및 에틸렌 글리콜 디 아세테이트의 첫 번째 반응에서 얻은 수산화 칼륨으로 처리 한 후 Charles Würz는 에틸렌 글리콜을 최초로 합성했습니다. 얼마 후 디 브로 모에 탄의 직접 가수 분해 방법이 개발되었지만 20 세기 초 산업 규모로 모노 에틸렌 글리콜 또는 간단히 글리콜로도 알려진 2가 알코올 1,2- 디 옥시 에탄이 미국에서 얻어졌습니다. 에틸렌 클로로 히 드린의 가수 분해에 의해.
오늘날 업계와실험실은 염소, 독소, 발암 물질 및 기타 환경과 인체에 유해한 물질을 포함하거나 방출하는 시약의 사용이 감소하기 때문에 새롭고, 원료 및 에너지 관점에서보다 경제적이며 환경 친화적 인 여러 다른 방법을 사용합니다. "녹색"화학.
1779 년 약사 칼 빌헬름 쉴레글리세린이 발견되었고 1836 년 Théophile Jules Peluz에 의해 화합물 구성의 특성이 연구되었습니다. 20 년 후,이 3가 알코올 분자의 구조는 Pierre Eugene Marseille Verthelot과 Charles Wurtz의 작품에서 확립되고 입증되었습니다. 마침내 20 년 후 Charles Friedel은 글리세린의 완전한 합성을 수행했습니다. 현재 업계에서는 생산을 위해 프로필렌의 알릴 클로라이드와 아크롤레인을 통한 두 가지 방법을 사용합니다. 글리세린과 같은 에틸렌 글리콜의 화학적 특성은 다양한 화학 생산 분야에서 널리 사용됩니다.
연결의 구조와 구조
분자는 불포화에 기초합니다이중 결합이 끊어진 두 개의 탄소 원자로 구성된 에틸렌 탄화수소 골격. 두 개의 하이드 록실 그룹이 탄소 원자의 빈 원자가 위치에 추가됩니다. 에틸렌 포뮬러-C2H4, 크레인 결합이 끊어지고 하이드 록실 그룹이 추가 된 후 (여러 단계 후) C처럼 보입니다.2H4(그는)2... 이것은 에틸렌 글리콜입니다.
에틸렌 분자는 선형 구조를 가지고 있지만2가 알코올은 탄소 골격 및 서로에 대한 하이드 록실 그룹의 배열에서 일종의 트랜스 배열을 가지고 있습니다 (이 용어는 다중 결합에 대한 위치에 완전히 적용 가능합니다). 이러한 전위는 작용기에서 수소가 가장 먼 배열, 낮은 에너지, 따라서 시스템의 최대 안정성에 해당합니다. 간단히 말해서, 하나의 OH 그룹은 위를보고 다른 그룹은 아래를 찾습니다. 동시에 두 개의 하이드 록실을 가진 화합물은 불안정합니다. 하나의 탄소 원자에서 반응 혼합물에서 형성되어 즉시 탈수되어 알데히드로 전달됩니다.
분류 제휴
에틸렌 글리콜의 화학적 특성이 결정됩니다.그것의 기원은 다가 알코올 그룹, 즉 디올의 하위 그룹, 즉 인접한 탄소 원자에 두 개의 하이드 록실 단편을 가진 화합물에서 유래합니다. 여러 OH 치환체를 포함하는 물질은 글리세린입니다. 그것은 세 가지 알코올 작용기를 가지고 있으며 하위 클래스에서 가장 일반적인 구성원입니다.
이 부류의 많은 화합물은 또한 받고다양한 합성 및 기타 목적을 위해 화학 생산에 사용되지만 에틸렌 글리콜의 사용은 더 심각하며 거의 모든 산업에서 사용됩니다. 이 문제는 아래에서 자세히 설명합니다.
물리적 특성
에틸렌 글리콜의 사용은 다가 알코올에 내재 된 여러 특성의 존재로 설명됩니다. 이것들은이 종류의 유기 화합물에만 특징이있는 독특한 특징입니다.
속성 중 가장 중요한 것은 H와 혼합 할 수있는 무한한 능력입니다.2약.물 + 에틸렌 글리콜은 독특한 특성을 가진 용액을 제공합니다. 디올의 농도에 따라 어는점은 순수한 증류 액보다 70도 낮습니다. 이 의존성은 비선형이며 특정 양의 글리콜 함량에 도달하면 반대 효과가 시작됩니다. 용질의 백분율이 증가하면 빙점이 상승합니다. 이 기능은 환경의 극히 낮은 열 특성에서 결정화되는 다양한 부동액, 비 동결 액체의 생산에 적용되었습니다.
물을 제외하고는 용해 공정이 우수합니다.알코올과 아세톤에서 진행되지만 파라핀, 벤젠, 에테르 및 사염화탄소에서는 관찰되지 않습니다. 지방족 조상 인 에틸렌과 같은 기체 물질과는 달리, 에틸렌 글리콜은 시럽과 같은 투명한 액체로 약간의 황색 색조를 띠고 맛이 달콤하며 비 특성적인 냄새가 있으며 사실상 비 휘발성입니다. 100 % 에틸렌 글리콜의 동결은 섭씨 -12.6도에서 발생하고 +197.8도에서 끓습니다. 정상적인 조건에서 밀도는 1.11g / cm입니다.3.
획득 방법
에틸렌 글리콜은 여러 가지에서 얻을 수 있습니다.오늘날 그들 중 일부는 역사적 또는 예비 적 중요성 만 가지고있는 반면, 다른 것들은 산업적 규모뿐만 아니라 인간에 의해 적극적으로 사용됩니다. 연대순에 따라 가장 중요한 것을 고려할 것입니다.
첫 번째 획득 방법은 이미 위에서 설명했습니다.디 브로 모에 탄으로부터의 에틸렌 글리콜. 이중 결합이 끊어지고 자유 원자가가 할로겐에 의해 점유되는 에틸렌의 공식-이 반응의 주요 출발 물질-탄소와 수소 외에도 두 개의 브롬 원자가 구성됩니다. 공정의 첫 번째 단계에서 중간 화합물의 형성은 제거, 즉 추가 가수 분해시 알코올 그룹으로 전환되는 아세테이트 그룹으로의 치환으로 인해 정확하게 가능합니다.
과학이 더 발전하는 과정에서인접한 탄소 원자에서 두 개의 할로겐으로 치환 된 에탄의 직접 가수 분해에 의해 에틸렌 글리콜을 얻을 수 있습니다.2이산화 납에 대해.반응은 상당히 "노력 적"이며 상당히 높은 온도와 압력에서만 진행되지만 독일인이 세계 대전 중 산업 규모의 에틸렌 글리콜 생산에이 방법을 사용하는 것을 막지는 못했습니다.
유기 화학 발전에 기여및 알칼리 금속의 탄소 염을 사용한 가수 분해에 의해 에틸렌 클로로 히 드린으로부터 에틸렌 글리콜을 제조하는 방법이있다. 반응 온도가 170도까지 증가함에 따라 목표 생성물의 수율은 90 %에 도달했습니다. 그러나 중요한 단점이있었습니다. 글리콜은 소금 용액에서 어떻게 든 제거되어야하는데, 이는 여러 어려움과 직접적으로 관련이 있습니다. 과학자들은 동일한 출발 물질을 사용하는 방법을 개발하지만 프로세스를 두 단계로 나누어이 문제를 해결했습니다.
이전에는 에틸렌 글리콜 아세테이트의 가수 분해Würz 방법의 마지막 단계는 아세트산에서 에틸렌을 산소로 산화시켜 초기 시약을 얻었을 때, 즉 값 비싸고 완전히 비 환경적인 할로겐 화합물을 사용하지 않고 분리 된 방법이되었습니다.
많은 생산 방법도 알려져 있습니다.에틸렌 글리콜은 촉매 (오스뮴 화합물), 염소산 칼륨 등의 존재 하에서 과산화수소, 과산화물, 유기 과산으로 에틸렌을 산화시킵니다. 전기 화학적 방법과 방사선 화학적 방법도 있습니다.
일반적인 화학적 특성의 특성화
에틸렌 글리콜의 화학적 특성이 결정됩니다.그 기능 그룹. 반응은 공정 조건에 따라 하나의 하이드 록실 치환기 또는 둘 다를 포함 할 수 있습니다. 반응성의 주요 차이점은 다가 알코올에 여러 하이드 록실이 존재하고 이들의 상호 영향으로 인해 단일 원자 "형제"보다 더 강한 산성 특성이 나타난다는 것입니다. 따라서 알칼리와의 반응에서 제품은 염입니다 (글리콜-글리콜 레이트, 글리세롤-글리세 레이트).
에틸렌 글리콜의 화학적 특성 및글리세롤은 1가 범주의 모든 알코올 반응을 포함합니다. 글리콜은 1 염기 산과의 반응에서 완전하고 불완전한 에스테르를 제공하며, 글리콜 레이트는 각각 알칼리 금속으로 형성되며, 강산 또는 그 염과의 화학 공정에서 분자에서 수소 원자가 제거되어 아세트산 알데히드가 방출됩니다 .
활성 금속과의 반응
에틸렌 글리콜과 활성의 상호 작용고온에서 금속 (화학 일련의 장력에서 수소 뒤에 서 있음)은 해당 금속의 에틸렌 글리콜 레이트를 제공하고 수소가 방출됩니다.
C2H4(그는)2 + X → C2H4오.2X, 여기서 X는 활성 2가 금속입니다.
에틸렌 글리콜에 대한 정성 반응
다가 알코올을 다른 알코올과 구별액체는이 종류의 화합물에만 특징적인 시각적 반응의 도움으로 수행 할 수 있습니다. 이를 위해 특유의 푸른 색조를 지닌 갓 침전 된 수산화 구리 (2)를 무색 알코올 용액에 부어 넣습니다. 혼합 된 성분이 상호 작용하면 침전물이 용해되고 구리 글리콜 레이트 (2)가 형성되어 용액이 진한 파란색이됩니다.
중합
에틸렌 글리콜의 화학적 특성은용매 생산에 대한 중요성. 언급 된 물질의 분자간 탈수, 즉 두 글리콜 분자 각각에서 물을 제거하고 그 이후의 조합 (하나의 하이드 록실 그룹이 완전히 제거되고 다른 하나에서는 수소 만 제거됨)을 얻을 수 있습니다. 독특한 유기 용매-높은 독성에도 불구하고 유기 화학에서 자주 사용되는 디 옥산.
히드 록실을 할로겐으로 교환
에틸렌 글리콜이할로겐화 수소산을 사용하면 수산기가 해당 할로겐으로 대체되는 것이 관찰됩니다. 치환도는 반응 혼합물에서 할로겐화 수소의 몰 농도에 따라 다릅니다.
NO-CH2-CH2-OH + 2HX → X-CH2-CH2-X, 여기서 X는 염소 또는 브롬입니다.
에테르 받기
에틸렌 글리콜과 질산의 반응에서(특정 농도) 및 일 염기성 유기산 (포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레리 안 등), 복합체 및 따라서 단순한 모노 에스테르가 형성됩니다. 다른 경우, 질산의 농도는 글리콜의 디-및 트리니트로 에스테르입니다. 주어진 농도의 황산이 촉매로 사용됩니다.
에틸렌 글리콜의 가장 중요한 유도체
얻을 수있는 귀중한 물질간단한 화학 반응 (위에서 설명)을 사용하는 다가 알코올은 에틸렌 글리콜 에테르입니다. 즉 : 모노 메틸 및 모노 에틸, 화학식은 HO-CH2-CH2-O-CH3 그리고 HO-CH2-CH2-O-C2H5 각기. 화학적 특성 측면에서 볼 때 글리콜과 여러면에서 유사하지만 다른 종류의 화합물과 마찬가지로 고유 한 반응성 특징을 가지고 있습니다.
- 모노 메틸 에틸렌 글리콜은무색의 액체이지만 특유의 역겨운 냄새가 있으며 섭씨 124.6도에서 끓고 에탄올, 기타 유기 용제 및 물에 완벽하게 용해되며 글리콜보다 휘발성이 훨씬 높으며 물보다 밀도가 낮습니다 (약 0.965g / cm)3)
- 디메틸 에틸렌 글리콜도 액체이지만 0.935g / cm의 밀도로 덜 특징적인 냄새가 있습니다.3, 끓는점은 0보다 134도 높고 용해도는 이전 동족체와 비슷합니다.
셀로 솔브의 사용-일반적으로에틸렌 글리콜 모노 에스테르는 매우 일반적입니다. 그들은 유기 합성에서 시약 및 용매로 사용됩니다. 이들의 물리적 특성은 부동액 및 모터 오일의 부식 방지 및 결정화 방지 첨가제에도 사용됩니다.
제품 범위의 응용 프로그램 및 가격 정책
처리하는 공장 및 기업의 비용이러한 시약의 생산 및 판매는 에틸렌 글리콜과 같은 화합물 킬로그램 당 평균 약 100 루블 변동합니다. 가격은 물질의 순도와 대상 제품의 최대 비율에 따라 다릅니다.
에틸렌 글리콜의 사용은 제한되지 않습니다.하나의 영역. 따라서 원료로 유기 용제, 인공 수지 및 섬유, 저온에서 동결되는 액체의 생산에 사용됩니다. 자동차, 항공, 제약, 전기, 가죽, 담배와 같은 많은 산업 분야에 관여합니다. 유기 합성에 대한 중요성은 부인할 수없이 중요합니다.
글리콜은 독성이 있다는 것을 기억하는 것이 중요합니다인간의 건강에 돌이킬 수없는 해를 끼칠 수있는 화합물. 따라서 컨테이너를 부식으로부터 보호하는 의무적 인 내부 층이있는 알루미늄 또는 강철로 만들어진 밀폐 용기에 보관되며, 난방 시스템이 설치되지 않은 방과 통풍이 잘되는 실내에서만 보관됩니다. 임기는 5 년 이하입니다.
