Химические свойства глицерина

v Кислотныесвойства. Химические свойства глицерина обуславливаются присутствием и взаимным влиянием трех гидроксильных групп; его кислотность выше, чем кислотность одноатомных и двухатомных спиртов, поэтому он образует растворимые в воде соединения – глицераты не только с щелочными металлами, но и оксидами металлов, например оксидом кальция.

v Этерификация. Взаимодействием глицерина с одноосновными органическими кислотами синтезируют полные или неполные сложные эфиры. С двухосновными карбоновыми кислотами образуются полиэфирные волокна и смолы, идущие на лакокрасочные или пленкообразующие композиции.

При взаимодействии глицерина с неорганическими кислородсодержащими кислотами образуются полные и неполные сложные эфиры, например:

Полный азотнокислый эфир глицерина – глицеринтринитрат (обычно неправильно называемый нитроглицерином) – взрывчатое вещество, применяемое для изготовления динамита; 1%-ный раствор под названием нитроглицерин – лекарственное средство.

 

v Реакциизамещения.

§ При действии соляной кислоты на глицерин получается смесь монохлоргидринов, содержащая больше α-монохлоргидрина СН₂ОН-СНОН-СН₂Cl и меньше β-изомера СH₂OH-CHCl-CH₂OH. При обработке щелочью оба изомера дают один и тот же глицидный спирт:

.

При обработке глицерина в более жестких условиях образуются два дихлорглицерина: CH₂Cl-CHCl-CH₂OH и CH₂Cl-CHOH-CH₂Cl. При обработке щелочью они дают эпихлоргидрин глицерина:

.

Аналогичные результаты получают при взаимодействии глицерина с бромистоводородной кислотой.

§ В реакции с иодоводородом все три гидроксила замещаются на иод, но образующийся 1,2,3-трииодпропан далее восстанавливается до 2-иодпропана.

§ При действии хлоридов и бромидов фосфора в глицерине замещаются на галоген все три гидроксила:

а при взаимодействии с иодом и фосфором первоначально образующийся 1,2,3-трииодпропан распадается до аллилиодида:

v При дегидратации глицерина с водоотнимающими средствами или при нагревании в свободном состоянии, а также в виде жиров, он превращается в акролеин:

v Окисление глицерина дает в зависимости от условий реакции и окислителя целый набор продуктов.

Применение глицерина

Глицерин в больших количествах потребляется в пищевой и ликероводочной промышленности, в производстве косметики и лекарственных препаратов. Синтетический глицерин применяют в текстильной промышленности и полиграфии. В качестве исходного вещества его используют в производстве взрывчатых веществ, антифриза, глифталевых смол и лаков.

 

Многоатомные спирты

§ Эритрит (бутантетраол-1,2,3,4) встречается в свободном состоянии и в виде сложных эфиров в водорослях и некоторых плесенях. Синтетически эритрит был получен из бутадиена:

§ Пентаэритрит получается синтетически взаимодействием формальдегида с водным раствором ацетальдегида в щелочной среде:

 

Жиры и масла

Все жиры и жирные масла представляют собой глицериды, т.е. сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот, как правило, с четным числом атомов углерода от 12 и до 22. Наиболее распространены в жирах кислоты с 16 и 18 атомами углерода, встречаются карбоновые кислоты с числом углеродных атомов от 4 до 10.

общая формула триглицеридов

тристеарат

смешанный триглицерид

 

В состав жиров и масел входят как предельные кислоты, например, пальмитиновая – С₁₅Н₃₁СООН и стеариновая – С₁₇Н₃₅СООН, так и непредельные карбоновые кислоты: олеиновая – С₈Н₁₇СН=СН(СН₂)₇СОOН, линолевая – С₅Н₁₁(СН=СНСН₂)₂(СН₂)₇СОOН, линоленовая – С₂Н₅(СН=СНСН₂)₃(СН₂)₆СОOН.

В зависимости от того, какие кислоты входят в состав жиров, жиры подразделяются на твердые (говяжий, бараний и свиной) и жидкие, называемые маслами (подсолнечное, льняное, хлопковое, оливковое и кокосовое). Как правило, твердые жиры – это вещества животного происхождения, а масла выделяются из растений. Твердые жиры содержат обычно предельные кислоты, а растительные масла – непредельные. Следует заметить, что консистенция жиров не всегда соответствует характеру входящих в их состав карбоновых кислот. Так, например, твердое кокосовое масло содержит преимущественно предельные кислоты.

Жиры и масла используются человеком в основном как пищевые продукты. Они являются необходимой и весьма ценной составной частью пищи. С жирами организм получает значительно большее количество энергии, чем с таким же количеством белков и углеводов. Жиры в организме вследствие их энергетической ценности служат резервным питательным веществом. В кишечнике под влиянием фермента липазы они распадаются на глицерин и органические кислоты. Продукты гидролиза всасываются стенками кишечника, из которых в организме синтезируются новые жиры. Дополнительно глицерин поставляется за счет расщепления углеводов.

Следует отметить, что отдельные непредельные кислоты синтезируются только растениями, и поэтому являются незаменимыми компонентами пищи. Они необходимы для человека и животных как исходный материал в синтезе простагландинов, недостаток которых вызывает замедление роста, поражение кожи, нарушение функции почек и органов размножения.

Дополнительным источником пищевых твердых жиров могут служить растительные масла, которые гидрогенизацией переводят в твердую консистенцию. Синтетические твердые жиры используются в производстве пищевого продукта маргарина. Для улучшения вкусовых и питательных свойств к нему добавляют яйца, молоко, соли, а для отдушки – диацетил CH₃COCOCH₃ и ацетоин CH₃COCH(OH)CH₃.

Значительные количества растительных масел используются для приготовления красок и лаков. Поскольку масла содержат глицериды кислот с двумя и более двойными связями, то при окислении они образуют прозрачные пленки за счет разрушения кратных связей. Такие масла получили название высыхающих. Однако высыхание красок – это не только испарение растворителя (скипидара), но и химический процесс: олифу готовят, проваривая, например, льняное масло с небольшим количеством оксидов марганца или свинца. При этом происходят двоякого рода процессы. Изолированные двойные связи линолевой и линоленовой кислот вступают в сопряжение, а образовавшиеся продукты подвергаются окислению по схеме диенов.

Далее пероксид распадается с образованием свободных радикалов

которые вызывают полимеризацию по сопряженным и изолированным двойным связям. Так, тунговое масло, дающее знаменитый китайский лак, содержит глицерид элеостеариновой кислоты, включающий три сопряженные двойные связи; оно полимеризуется под влиянием воздуха быстрее, чем льняное масло.

 

[1] Вейцман Х. (1874-1952) – израильский биохимик. Основные работы посвящены биохимии углеводов. Первый президент Израиля.

[2] Буво Л. (1864-1909) – французский химик-органик. Основная деятельность – органический синтез.

[3] Блан Г. (1872-1927) – французский химик-органик. Исследования в области химии терпенов и органического синтеза.

[4] Эльтеков А. (1846 – 1894) – русский химик. Основные работы посвящены превращениям углеводородов и их кислородных производных.

[5] Эрленмейер В. (1825 – 1909) – немецкий химик. Основные исследования посвящены структурной органической химии.

[6] Кляйзен Л. (1851 – 1930) – немецкий химик; основные работы посвящены органическому синтезу, ацилированию карбонильных соединений, таутомерии.

[7] Бутенант А. (1903 - 1996) – немецкий химик. Основные работы посвящены химии половых гормонов. Нобелевский лауреат 1939 г.