Гліцерин

Гліцерин
Систематична назва	пропан-1,2,3-тріол
Інші назви	Гліцерол
Ідентифікатори
Номер CAS	56-81-5
PubChem	753
Номер EINECS	200-289-5
DrugBank	DB04077
KEGG	D00028 і C00116
Назва MeSH	D02.033.800.875.500 і D09.853.875.500
ChEBI	17522
RTECS	MA8050000
Код ATC	A06AX01 і A06AG04
SMILES	C(C(CO)O)O
InChI	InChI=1S/C3H8O3/c4-1-3(6)2-5/h3-6H,1-2H2
Номер Бельштейна	635685
Номер Гмеліна	26279
Властивості
Молекулярна формула	C3H8O3
Молярна маса	92,09 г/моль
Зовнішній вигляд	безбарвна рідина гігроскопічна
Густина	1,261 г/см3
Тпл	17,8 °C
Ткип	290 °C
Кислотність (pKa)	~14
Небезпеки
MSDS	JT Baker
NFPA 704	1 1 0
Температура спалаху	160 °C (в закритій посудині) 176 °C (у відкритій посудині)
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Гліцери́н (гліцеро́л) — триатомний спирт. Це означає, що в молекулі цього спирту три гідроксильні групи приєднані до трьох атомів вуглецю. Хімічна формула — C₃H₈O₃, або C₃H₅(OH)₃.

Історія

Гліцерин відкрив у 1783 році шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле, який показав, що фрагменти цієї сполуки складають основу всіх природних жирів, і назвав його «солодкою речовиною із жиру», позаяк продукт має солодкий смак. Шеєлє кип'ятив оливкову олію з окисом свинцю (свинцевий гліт). Визначити точний склад і будову цих фрагментів Вільгельм Шеєле не зміг — органічна хімія лише починала розвиватися.

У 1813 (1823) році французький хімік Мішель Ежен Шеврель встановив, що під дією води (каталізатори: кислота і луг) відбувається розщеплення жирів з утворенням гліцерину і вищих карбонових кислот. Він уперше дав назву «гліцерин» одному з продуктів, який утворюється в даному процесі («гліцерос» — солодкий). Французові Т. Петлузові в 1836 році вдалося встановити елементний склад цього тріолу.

Синтез гліцерину вперше провів у 1873 році французький хімік і мінеролог Ш. Фрідель.

Фізичні властивості

Чистий гліцерин являє собою прозору, безбарвну, дуже густу, в'язку, сиропоподібну, без запаху, важчу за воду і неотруйну солодкувату на смак рідину.

Гліцерин має здатність поглинати вологу з повітря та утримувати її. На повітрі може увібрати до 40% води від своєї маси. Таку властивість речовини називають гігроскопічністю. Через це гліцеринова крапля на руці дає враження легкого нагріву.

Питома вага хімічно чистого гліцерину при 15 °С становить 1,26469.

Молекулярна маса 92,09 г/моль.

При звичайному атмосферному тиску гліцерин кипить при 290 °C і частково розкладається; під розрідженим тиском його можна перегнати, не розклавши. Змішується з водою в будь-якій пропорції. Як і при утворенні спирто-водних розчинів, при змішуванні гліцерину і води сумарний об'єм стає меншим, ніж об'єм вихідних компонентів. Температура спалаху гліцерину становить 150 °C, температура самозаймання — 362 °C. Як і винний спирт він горить не яскравим синім полум'ям. При нагріванні гліцерин швидко випаровується, а у звичайних умовах — гліцерин не леткий.

Гліцерин має здатність розчиняти різні мінеральні солі, через що чистий гліцерин добувається головним чином шляхом перегонки.

Від сильного і тривалого охолодження гліцерин кристалізується; температура плавлення кристалів — 20 °C. Гліцерин може залишатись рідким і при температурі нижче 0 °C — подібним чином себе поводять його водні розчини, наприклад, розчин, в якому на дві вагові частини гліцерину припадає одна частина води, замерзає при температурі -46,5 °C. Гліцерин вповільнює утворення кристалів льоду.

Густина 1,261 г/см³ при 20 °C. Показник заломлення n_D=1,4735 при 20 °C. Діелектрична проникність ε=42,5 при 25 °C. Дипольний момент молекули в газовому стані μ=2,56 Дб. В'язкість 9450 мПз.

Отримання

Синтетичним шляхом гліцерин отримують з пропену:

Взаємодією жиру із лугом можна отримати гліцерол і сіль вищої карбонової кислоти — реакція омилення жирів.

Похідні гліцерину завжди є в організмах вищих тварин і людини. Ці жири — складні ефіри гліцерину і органічних кислот (пальмітинової, стеаринової і олеїнової) — найенергоємніші речовини організму. Енергетична цінність гліцеридів у два з гаком рази більша, ніж у вуглеводів.

Гліцерин високого ступеня чистоти (не менше 98%) отримують шляхом алкоголізу рослинних жирів, із застосуванням вакуум-ректифікації. При остаточному тиску 400 Па при температурі кипіння 130-140 °C вдається уникнути полімеризації і термічного розкладання гліцерину з отриманням дистильованого продукту.

До розробки синтетичних методів гліцерин отримували лужним омиленням жирів. При цьому утворюються мила з водним розчином гліцерину. Мило відокремлюють шляхом висолювання за допомогою хлориду натрію, а гліцерин отримують шляхом повторного згущення і кристалізації осадженого хлориду натрію. Отриманий 80% гліцерин темного кольору очищується перегонкою і обробкою активованим вугіллям.

Існує ферментативний метод отримання гліцерину. Гліцерин присутній в натуральних винах, але у долях відсотка. Близько трьох відсотків цукру, який міститься у винограді, у кінцевому результаті перетворюються в гліцерин. В процесі дозрівання вина гліцерин частково перетворюється в інші органічні продукти.

Інший метод оснований на гідролітичному розщепленні вуглеводів (крохмалю, деревного борошна і цукру, особливо тростинного), призводить до утворення суміші гліцерину з іншими гліколями.

Також гліцерин утворюється при виробництві біодизеля.

Хімічні властивості

З водою гліцерин змішується в усіх пропорціях, причому об'єм такого розчину буде трохи менший від суми первинних об'ємів води й гліцерину. В усіх пропорціях змішується з етанолом. Не розчиняється в жирах, олії, бензині, хлороформі.

Наявність гідроксильних груп зумовлює подібність гліцерину до одноатомних спиртів, він вступає в ті самі реакції, але за участю трьох гідроксильних груп.

Реакції повного окиснення (горіння) відбувається, як і в інших органічних речовин, з утворенням вуглекислого газу і води.

Гліцерин вступає в реакцію заміщення з металічним натрієм, яка супроводжується виділенням водню.

Реакція з гідроксидами металів. На відміну від одноатомних спиртів, багатоатомні взаємодіють із гідроксидами лужних і металічних елементів.

Реакції

• Горіння:

$\mathrm {2C_{3}H_{5}(OH)_{3}+7O_{2}\rightarrow 6CO_{2}+8H_{2}O}$

• Взаємодія з металічним натрієм:

$\mathrm {2C_{3}H_{5}(OH)_{3}+6Na\longrightarrow 2C_{3}H_{5}(ONa)_{3}+3H_{2}}$

• З нерозчинними основами:

Застосування в промисловості

У промисловості його отримують головним чином при гідролітичному розщепленні жирів. Гліцерин випускають трьох видів — сирий, дистильований та технічно чистий. В косметиці дозволено застосування двох останніх. Гліцерин гігроскопічний. Завдяки властивості поглинати з повітря до 40—50 % води по відношенню до його початкової маси, він отримав широке розповсюдження в косметиці, як речовина, що швидко відбирає воду з тваринної та рослинної тканини. Він застосовується майже у всіх косметичних препаратах як пом'якшуючий засіб та є одним з основних видів сировини для виготовлення зубних паст. Він не засихає, не гіркне, замерзає при дуже низьких температурах і тому застосовується як речовина, що перешкоджає висиханню та замерзанню косметичних виробів.

Гліцерин використовується в парфумерії та фармації як пом'якшувальний засіб або основа мазей, добавка до масла, у харчовій промисловості — як добавка до напоїв (особливо, алкогольних). Наприклад, добавку гліцерину передбачає класична технологія приготування хорошого портвейну. Спиртовий розчин тринітрогліцерину має судинорозширювальну дію й у вигляді ліків використовується при серцевих захворюваннях. Похідним гліцерину є гліцерофосфат (гліцерофосфат кальцію і гліцерофосфат натрію), який використовують в медичній практиці. Із гліцерину синтетичним шляхом отримують незамінну амінокислоту метіонін, котру в медичній практиці застосовують при захворюваннях печінки і атеросклерозі.

Гліцерин, його олігомери і полімери запропоновані як засоби, які зберігають свіжість харчових продуктів.

У шкіряному виробництві та текстильній промисловості — для обробки пряжі і шкіри з метою їх пом'якшення та надання еластичності. Гліцерин застосовується в тютюновій промисловості, при виробництві поліуретанів, гуми, фанери, барвників, чорнил і паст, зубної пасти, емульгаторів, фотографічних і інших матеріалів. Гліфталеві смоли — продукти реакції гліцерину з фталевою кислотою, — будучи розчинені в спирті, перетворюються в хороший, хоча і дещо крихкий, електроізоляційний лак. Гліцерин необхідний для виробництва епоксидних смол — з гліцерину отримують епіхлоргідрин — незамінну речовину для синтезу епоксидної смоли.

З гліцерину добувають вибухову речовину тринітрогліцерин, що використовується для виготовлення динаміту. Роль гліцерину при виробництві пороху другорядна, але гліцерин є незамінною сировиною для отримання нітрогліцерину, а значить і балістичного пороху і динаміту.

Гліцерин як кормова добавка підвищує надої молока.

Гліцерин разом з пропіленгліколем формують основу рідини для паління в електронних сигаретах.

Література

• Фармацевтична хімія : [арх. 11 березня 2021] : підручник / ред. П. О. Безуглий. — Вінниця : Нова Книга, 2008. — С. 78,79,82,95,100,102,117,123,133,138,139-141, 173-175,177,178,204,211,217,219,221,410,482. — 560 с. — ISBN 978-966-382-113-9.