二醇

二醇（diol）一词源自希腊语“di-”（二）和“-ol”（醇），指代含有两个羟基官能团的有机化合物。严格定义上，两个羟基必须分别位于不同碳原子上，且不能同一碳原子，否则会迅速脱水形成羰基化合物。天然存在的二醇极其稀少，仅在糖类发酵产物中分离出少量低级脂肪二醇，如1,3-丙二醇和2,3-丁二醇。

二醇的命名遵循IUPAC系统，需标注两个羟基的位置。常用方法有两种：

• 数字标示法： 用阿拉伯数字标明羟基所在碳原子的编号。例如，乙二醇（ethane-1,2-diol）、1,3-丙二醇（propane-1,3-diol）。
• 希腊字母法： 对于简单或泛指的化合物，用α、β、γ等表示羟基的相对位置：α表示相邻碳原子，β表示相隔一个碳原子，γ表示相隔两个碳原子。如果两个羟基位于分子两端，则使用α,ω表示。

按结构骨架分类

按羟基相对位置分类

• 邻位二醇（vicinal diol）： 两个羟基位于相邻碳原子上（α-二醇）。例如乙二醇、1,2-丙二醇。
• 隔位二醇： 两个羟基相隔一个或多个碳原子。如1,3-丙二醇（β-二醇）、1,4-丁二醇（γ-二醇）。
• 端位二醇（α,ω-二醇）： 两个羟基分别位于直链脂肪链的两端。例如1,6-己二醇。

二醇的物理性质受碳链长度、羟基位置及空间构型影响显著：

• 状态与熔点： 碳原子数少于6的低级脂肪二醇为粘稠液体，随碳链增长至6个及以上变为固体。环二醇和苯基取代的α-二醇通常为固体；若两个羟基均远离芳基，则不易结晶。
• 沸点： 常压下，低级二醇如乙二醇可蒸馏；高级二醇需减压蒸馏以防脱水。每增加一个碳原子，沸点约升高10-15℃。但α,β,γ二醇的沸点差异显著（25-30℃）。羟基相距越远，沸点越高（如α,ω-二醇比同分异构体沸点高15-20℃）。若羟基位于叔碳上，则沸点降低。
• 溶解性： 二醇因羟基极性，易溶于水和醇，但在非极性溶剂中溶解度较低。

脱水反应

二醇在酸或加热条件下可发生分子内或分子间脱水：

• 分子内脱水： 邻位二醇易脱水生成羰基化合物（如乙二醇脱水生成乙醛）。
• 分子间脱水： 生成环醚或线性聚醚。

氧化反应

二醇可被强氧化剂（如高锰酸钾、硝酸）氧化为醛、酮或羧酸。邻位二醇用HIO₄可发生选择性断裂氧化。

酯化与缩醛化

二醇与羧酸或酸酐反应生成酯；与醛或酮在酸性条件下生成环状缩醛/缩酮，用于保护羰基。

二醇的合成路线丰富，主要包括：

工业应用

• 防冻剂： 乙二醇是汽车冷却液的主要成分，降低冰点。
• 聚合物单体： 乙二醇用于生产聚酯纤维（PET）、聚氨酯；1,4-丁二醇用于生产聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和弹性体。
• 溶剂与保湿剂： 丙二醇广泛用于化妆品、食品和药品中作保湿剂或溶剂。

精细有机合成

• 保护基： 二醇与羰基化合物形成缩醛/缩酮，用于保护羰基或多羟基化合物。
• 手性合成： 手性二醇作为配体或催化剂用于不对称合成（如Sharpless双羟基化反应）。

生化与医药

• 药物中间体： 许多药物的合成涉及二醇结构，如抗病毒药物、抗生素。
• 生物相容材料： 聚乙二醇（PEG）广泛用于生物偶联、药物递送系统。

乙二醇具有毒性，误服可导致肾衰竭和中枢神经抑制。丙二醇被认为是相对安全的。工业上需注意废液处理，防止环境污染。

• Smith, M. B., & March, J. (2007). March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. 6th ed. John Wiley & Sons.
• Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organic Chemistry. 2nd ed. Oxford University Press.
• 王积涛, 张宝申, 王永梅. (2003). 有机化学. 第2版. 南开大学出版社.
• 邢其毅, 裴伟伟, 徐瑞秋. (2016). 基础有机化学. 第4版. 北京大学出版社.
• IUPAC. (2013). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names. Royal Society of Chemistry.
• Fieser, L. F., & Fieser, M. (1967). Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons.