Глицерин
| Глицерин | |
|---|---|
  | |
 | |
| Общие | |
| Традиционные названия | глицерин |
| Хим. формула | C3H8O3 |
| Рац. формула | HOCH2-CH(OH)-CH2OH |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 92,09 г/моль |
| Плотность | 1,261 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 17,9 °C |
| • кипения | 290 °C |
| • разложения | 290 °C |
| • вспышки | 160 °C |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1,4740 |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 56-81-5 |
| SMILES | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Глицери́н (от греч. γλυκερός «сладкий») — органическое соединение, простейший представитель трёхатомных спиртов с формулой [math]\ce{ C3H5(OH)3 }[/math]. Представляет собой вязкую прозрачную жидкость со сладким вкусом. Нетоксичен, в отличие, например, от простейших двухатомных спиртов.
Синонимы: глицерóл, пропантриол-1,2,3, Е422.
Физические свойства
Бесцветная вязкая жидкость без запаха. Сладкий на вкус, отчего и получил своё название (греч. γλυκερός — сладкий). Имеет молярную массу 92,09 г/моль, относительную плотность [math]\displaystyle{ d_4^{20} }[/math] = 1,260, коэффициент преломления [math]\displaystyle{ n_D^{20} }[/math] = 1,4740. Температура плавления составляет 17,9 °C, кипит при 290 °C, частично при этом разлагаясь. Гигроскопичен, поглощает воду из атмосферы в количестве до 40 % от собственной массы. С водой, метанолом, этанолом, ацетоном смешивается в любых пропорциях, но не растворим в эфире и хлороформе, хотя и способен растворяться в их смесях с этанолом[1]. Глицерин не растворяется в жирах, бензине, бензоле, однако является растворителем многих неорганических и органических веществ: солей, щелочей, сахаров.
При растворении глицерина в воде выделяется теплота и происходит контракция — уменьшение объёма раствора. Смеси глицерина с водой обладают температурой плавления значительно более низкой, чем каждое из веществ по отдельности, например, при массовом содержании глицерина в 66,7 % его смесь с водой будет замерзать при −46,5 °C[1].
Образует азеотропы с нафталином, его производными и рядом других веществ[1].
Химические свойства
Химические свойства глицерина типичны для многоатомных спиртов.
Взаимодействие глицерина с галогеноводородами или галогенидами фосфора ведёт к образованию моно- и дигалогенгидринов.
Глицерин этерифицируется карбоновыми и минеральными кислородосодержащими кислотами с образованием соответствующих сложных эфиров. Так, с азотной кислотой глицерин образует тринитрат — нитроглицерин (получен в 1847 г. Асканио Собреро), использующийся в настоящее время в производстве бездымных порохов.
При дегидратации он образует токсичный акролеин:
- [math]\ce{ HOCH2CH(OH)-CH2OH -> H2C=CH-CHO + 2H2O }[/math],
и окисляется до глицеринового альдегида [math]\ce{ CH2OHCHOHCHO }[/math], дигидроксиацетона [math]\ce{ CH2OHCOCH2OH }[/math] или глицериновой кислоты [math]\ce{ CH2OHCHOHCOOH }[/math].
Сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот — жиры являются важными метаболитами, существенное биологическое значение также имеют фосфолипиды — смешанные глицериды фосфорной и карбоновых кислот.
Получение
Глицерин впервые был получен в 1779 году Карлом Вильгельмом Шееле при омылении жиров в присутствии оксидов свинца[2]. Основную массу глицерина получают как побочный продукт при омылении жиров[3].
Большинство синтетических методов получения глицерина основано на использовании пропилена в качестве исходного продукта. Хлорированием пропилена при 450—500 °С получают аллилхлорид, при присоединении к последнему хлорноватистой кислоты образуются хлоргидрины, например, [math]\ce{ ClCH2CHOHCH2Cl }[/math], которые при омылении щёлочью превращаются в глицерин:
[math]\ce{ ClCH2CHOHCH2Cl + 2NaOH -> OHCH2CHOHCH2OH + 2NaCl }[/math]
На превращениях аллилхлорида в глицерин через дихлоргидрин или аллиловый спирт основаны другие методы. Известен также метод получения глицерина окислением пропилена в акролеин; при пропускании смеси паров акролеина и изопропилового спирта через смешанный [math]\ce{ ZnO }[/math] — [math]\ce{ MgO }[/math] катализатор образуется аллиловый спирт. Он при 190—270 °C в водном растворе перекиси водорода превращается в глицерин.
Глицерин можно получить также из продуктов гидролиза крахмала, древесной муки, гидрированием образовавшихся моносахаридов или гликолевым брожением сахаров. Также глицерин получается в качестве побочного продукта при производстве биотоплива.
Биологическая роль
Глицерин используется в глюконеогенезе (процессе образования глюкозы в печени). Под действием ферментов печени глицерин последовательно превращается в глицеральдегид-3-фосфат, дигидроксиацетонфосфат, глицеральдегидтрифосфат, который далее участвует в цепи гликолиза[4].
Глицерин синтезируется дрожжами, при этом его количество зависит от условий их культивирования[5]. В небольших количествах глицерин образуется при ферментации виноматериалов и придаёт им сладковатый оттенок. Наибольшая концентрация глицерина, около 10 г/л, присутствует в сладких винах, в частности, ботритизированных.
В медицине
Содержание глицерина в сыворотке крови человека отражает концентрацию триглицеридов и сумму насыщенных жирных кислот, моно жирных кислот и ненасыщенных жирных кислот, которые структурированы в составе липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Уровень глицерина характеризует нарушение поглощения клетками моно- и насыщенных жирных кислот в составе ЛПОНП. Высокий уровень глицерина в плазме крови и в ЛПОНП прогностически более неблагоприятный фактор риска, чем повышение уровня холестерина[6].
Производные глицерина
Глицериды
Триглицериды (жиры) являются производными глицерина и образуются при присоединении к нему высших жирных кислот. Триглицериды являются важными компонентами в процессе обмена веществ в живых организмах. Они гидрофобны и нерастворимы в воде, так как гидроксильные группы глицерина заменены малополярными остатками жирных кислот.
Применение
Область применения глицерина разнообразна: пищевая промышленность, табачное производство, электронные сигареты, медицинская промышленность, производство моющих и косметических средств, сельское хозяйство, текстильная, бумажная и кожевенная отрасли промышленности, производство пластмасс, лакокрасочная промышленность.
Глицерин является компонентом многих пищевых продуктов, кремов и косметических средств[7]. В косметической промышленности глицерин применяется как влагоудерживающий, смягчающий и увлажняющий компонент. Также он может выступать в роли растворителя, регулятора вязкости и эмульгатора.
Глицерин относится к группе стабилизаторов, обладающих свойствами сохранять и увеличивать степень вязкости и консистенции пищевых продуктов. Зарегистрирован как пищевая добавка Е422, и используется в качестве эмульгатора, при помощи которого смешиваются различные несмешиваемые смеси.
Поскольку глицерин хорошо поддаётся желированию и горит без запаха и чада, его используют для изготовления высококачественных прозрачных свечей и основы для жидкости, используемой в дым-машинах.
В прошлом глицерин использовался для изготовления динамита[8].
В последние годы глицерин используется, наряду с пропиленгликолем, в качестве основного компонента для приготовления жидкости и картриджей для электронных сигарет.
Используется в криобиологии и крионике как основной компонент популярных проникающих криопротекторов для криоконсервирования анатомических препаратов, биологических тканей и организмов.
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Дьяконов, 1988.
- ↑ Горбов А. И., Менделеев Д. И. Глицерин // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- ↑ Горбов А. И., Менделеев Д. И. Глицерин, способ определения // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- ↑ Вхождение глицерина в гликолиз. — 18 с.
- ↑ Вустин, М. М. Биологическая рль глицерина в клетках дрожжей. Дрожжи как продуценты глицерина // Биотехнология. — 2020. — Т. 36, № 6. — С. 6–16. — УДК 579.66(G). — ISSN 0234-2758. — doi:10.21519/0234-2758-2020-36-6-6-16.
- ↑ Титов, В. Н. Единение физико-химического и биологического действия спиртов глицерина и холестерина в поглощении клетками жирных кислот. Особенности патогенеза «метаболических пандемий» // Клиническая лабораторная диагностика : журн. — 2013. — № 1.
- ↑ Применение глицерина // Справочник по химии : для школьников и студентов. — SolverBook. — Глицерин.
- ↑ Канонников И. И., Менделеев Д. И. Глицерин, в технике // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Литература
- Дьяконов И. А. Глицерин // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А—Дарзана. — С. 585. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.