متعددات الكحول

"Sugar Alcohols". The Sugar Association, Inc. 2009. Retrieved 2010-03-10.

متعددات الغول أومتعددات الكحول polyalcohols أوالبوليولات polyols (البوليولات جمع بوليول) من المركبات العضوية الأكسجينية، التي تضم في بناها الجزيئية أكثر من وظيفة غولية nC-O-H، وتكون سلسلتها الكربونية أليفاتية مفتوحة أوحلقية، مشبعة أوغير مشبعة. وتنتمي إلى مجموعة المركبات العضوية ذات الوظائف المتعددة المتجانسة، وتشتمل على:

1- الديولات (ثنائيات الغول أوالغليكولات): وهي المركبات التي تحتوي على وظيفتين غوليتين مرتبطتين إمـا بذرتين متجاورتين مثـل CH2OH-CH2OH (ويدعى الإيتيلين غليكول أوالإيتان ديول أوثنائي هدروكسي الإيتان)، أوتفصل بينهما ذرة كـربون SP3 مثل البـروبـان ديـول - 1 ،3 CH2OHCH2CH2OH، أويفصل بينهما أكثر من ذرة كـربون SP3 مثل البوتان ديـول -1، أربعة صيغتـه CH2OHCH2CH2CH2OH، وإن المركبات التي تحمل جزيئاتها زمرتي غول على ذرة كربون واحدة لا تنتمي إلى متعددات الغول.

ينتج الإيتلين غليكول من أكسدة الإيتيلين CH2 = CH2 عبر تشكل أكسيد الإيتيلين الذي يتميه إلى الديول. ويستعمل فوق منغنات البوتاسيوم KMnO4 أوأكسـيد الأسميوم، أوفوق أكاسـيد الحموض R—CO2OH مؤكسداً، وتفيد عمليات الأكسدة هذه في الحصول على مركبات انتقائية من ثنائي هدروكسي حلقي البنتانون (أوثنائي هدروكسي حلقي الهكسانون) المقرون أوالمفروق.

2- التريولات (ثلاثيات الغول أوالغليسيرولات): وأهمها الغليسرول glycerol[ر] (الغليسيرين) CH2OH-CHOH-CH2OH.

3- تبدأ البوليولات polyols عملياً من ضروب التترول tetrols، وأغلبها منتجات طبيعية صيغتها العامة CH2OH- (CHOH)n- CH2OH، حيث n تراوح بين 2 و5 وهي ضروب الإيتول أوالإيتولات itols.

رباعي هدروكسي بوتان (الإريتريتول) صيغته CH2OHCHOHCHOHCH2OH له ثلاثة إيزوميرات (متماكبات)[ر: الكيمياء الفراغية]، وأحد هذه الإيزوميرات لا يحرف الضوء المستقطب وهوالإريتريت erythrite الطبيعي الشائع في بعض النباتات صيغته المفصلة:(شكل 1A)

(شكل 1A)

ومتخايلان ضوئيان يحضَّران بالاصطناع. الإريتريت له هيئة بلورات بيضاء ذات طعم حلودرجة انصهاره 121-122 ْس ودرجة غليانه 329 ْ-331 ْس، كتلته الحجمية 1.24غ/سم3. ينحل بالماء وينحل قليلاً بالكحول، وهوعديم الانحلال بالإتير.

4- البوليولات الحلقية: وهي صنف مهم من متعددات الغول، منها بنتاهدروكسي سايكلوهكسان cyclohexanepentols، المتسقط حتىقد يكون له 16 متماكباً فراغياً، ولا تعهد جميعها. أما هكساهدروكسي سايكلوهكسان cyclohexanehexols (ضروب الإنُزيتول inositols) التسعة المتسقطة فهي معروفة كلها، وأمكن اصطناعها.

البوليولات الحلقية

5- تلحَق المركبات التي تحتوي جزيئاتها على عدة وظائف غولية إضافة إلى وظيفة أخرى بالمركبات ذات الوظائف المتعددة غير المتجانسة مثل ضروب الألدول ومنها على سبيل المثال أسيت ألدول CH3CHOHCH2CHO وضروب الكيتولات ومنها على سبيل المثال السكاكر (السكريدات) [ر: السكريات]. والسكاكر هي متعددات غول تجاورية تتصف بخواص كيمياوية تماثل ضروب الديولات -1، 2. لا تنتمي متعددات هدروكسي البنزن إلى متعددات الغول، وتلحَق بضروب الفينول (الفينولات).

الصفات الفيزيائية

تبلغ الكتلة الحجمية لأبسط الديولات (الإيتان ديول، أوالغليكول) 1.113غ/سم3. وهوأكثر لزوجة من البروبانول (المتساوي معه بعدد الإلكترونات)، ودرجة غليانه أعلى منه بكثير (198 ْس، لقاء 127 ْس للبروبانول). ويعزى استعماله مضاداً للتجمد لدرجة حرارة غليانه المرتفعة، إضافة إلى انخفاض درجة تجمده وذوبانيته العالية في الماء ولزوجته، وهولا يتبلور بسبب لزوجته إلا بصعوبة كبيرة (يصعب على الجزيئات التوجه بشكل ملائم).

يغلي البروبان ديول ـ 1، 2 ذوالكتلة الحجمية 1.040غ/سم3 عند الدرجة 187 ْس، في حين يغلي متماكبه، البروبان ديول ـ 1، ثلاثة ذوالكتلة الحجمية 1.060غ/سم3 عند الدرجة215 ْس. ويغلي الغليسيرين ذوالكتلة الحجمية 1.261غ/سم3 عند الدرجة 290 ْس. وينصهر عند الدرجة 18.6 ْس، ويكون عملياً فوق منصهر في درجات أدنى، ولا يمكن تقطيره تحت الضغط الجوي من دون حتى يتفكك. إنه سائل شديد اللزوجة، وطعمه سكري.

لا توجد متعددات الغول بالحالة الغازية في درجة الحرارة العادية وتحت الضغط الجوي. والبوليولات مركبات صلبة، وشديدة الذوبان في الماء، وتتصف بطعم سكري، وقليلة الذوبان في الغول، وغير ذوّابة عملياً في الإيتر أوالفحوم الهدروجينية.

يؤدي وجود أكثر من زمرة هدروكسيل واحدة في متعددات الغول إلى زيادة لزوجتها، وزيادة قابلية ذوبانها في الماء، وارتفاع ملحوظ في درجات غليانها مقارنة بالأغوال القرينة. يُعزى ازدياد درجة غليان متعددات الغول إلى ازدياد عدد الروابط الهدروجينية ما بين جزيئية intermolecular تتشكل بين جزيئاتها نتيجة استقطاب الرابطة O-H وتولد شحنة جزئية سالبة (δ-) على أكسجين الزمرة الهدروكسيلية وشحنة جزئية موجبة (δ+) على هدروجينها. تؤدي قوى التجاذب بين هدروجين جزيء متعدد الغول وأكسجين جزيء آخر (حامل أيضاً لثنائيتين إلكترونيتين غير رابطتين) إلى ارتباطات تساعد على زيادة التصاق جزيئين أوأكثر بعضها ببعضها الآخر، مما يجعل تبخيرها أصعب.

وهناك عامل آخر يؤثر في الخواص الفيزيائية لمتعددات الغول وهووجود روابط هدروجينية جزيئية داخلية intramolecular لا تتفكك بالتمديد، إضافة إلى الروابط الهدروجينية ما بين الجزيئية المـلاحظة في الأغـوال البسـيطة. وتتجلى الروابط الهدروجينية لمتعددات الغول في أطياف ما تحت الأحـمر، ففي الطور الغازي أوالمحـلول الشـديد التمـديد يبدي الإيتـان ديـول مثلاً خطيـن دقيـقين (عند 3630سم-1 و3590سم-1)، وهما يوافقان اهتزاز الامتطاط الطبيعي لإحدى زمرتي O-H واهتزاز امتطاط الزمرة الأخرى المضطربة بالرابطة الهدروجينية الجزيئية الداخلية intra، وهي لا تتحول بالتمديد إلى عصابة رابطة O-H غير مرتبطة.

الكحول والسكر المضافة الى الأغذية

Source: Antonio Zamora, "Carbohydrates"
Name	Sweetness relative to sucrose	Food energy (kcal/g)	Sweetness per food energy, relative to sucrose
Arabitol	0.7	0.2	14
Erythritol	0.812	0.213	15
Glycerol	0.6	4.3	0.56
HSH	0.4–0.9	3.0	0.52–1.2
Isomalt	0.5	2.0	1.0
Lactitol	0.4	2.0	0.8
Maltitol	0.9	2.1	1.7
Mannitol	0.5	1.6	1.2
Sorbitol	0.6	2.6	0.92
Xylitol	1.0	2.4	1.6
Compare with: Sucrose	1.0	4.0	1.0

الخواص الكيمياوية

تبدي متعددات الغول جميع خواص الأغوال[ر: الغول] التقليدية: انفصام الرابطتين O-H وC-OH، وتفاعل الأكسدة. ويضاف إليها تفاعلات أخرى تنتج من التأثير المتبادل للزمر الغولية لمتعدد الغول أوتحلقه. وتعد متعددات الغول مدخلاً إلى كيمياء المركبات الأكسيجينية الأخرى ذات الوظائف الوحيدة، أوالمتعددة، المتجانسة منها وغير المتجانسة. وتستعمل في عدد من الصناعات منها المواد اللدنة والمتفجرات.

تعطي الديولات إسترات ثنائية. وتؤدي أكسدة -α الديولات بحمض فوق اليود HIO4 إلى فصم الرابطة C−C وتعطي مركبين كربونيلين:(شكل 2A)

(شكل 2A)

باستطاعة -α الديولات حتى تعطي مع الحموض الثنائية إسترات حلقية، وتعطي بتفاعلها مع الألدهيدات والكيتونات أسيتالات حلقية. كما يعطي البوتان ديول ـ 1، ثلاثة إسترات حلقية وأسيتالات حلقية.

يستعمل الإيتلين غليكول في صناعة المتفجرات (الإسترات النترية)، ومضاداًَ للتجمد. ويتكاثف مع ترفتالات الميتيل مشكلاً، متعدد إستر، المادة الصناعية المهمة المعروفة باسم نسيج (ليف) الترغال.

تعطي البوليولات مع بلا ماء حمض الخل متعددات الإستر الموافقة. وتتبلمه إلى إيتيرات أوكسيد حلقية:(شكل 3A)

(شكل 3A)