Geminale diolenEdit
Een geminale diol heeft twee hydroxylgroepen die aan hetzelfde atoom gebonden zijn. Deze soorten ontstaan door hydratatie van de carbonylverbindingen. De hydratatie is meestal ongunstig, maar een opmerkelijke uitzondering is formaldehyde dat in water in evenwicht bestaat met methanediol H2C(OH)2. Een ander voorbeeld is (F3C)2C(OH)2, de gehydrateerde vorm van hexafluoraceton. Veel gem-diolen ondergaan verdere condensatie om dimere en oligomere derivaten te geven. Deze reactie is van toepassing op glyoxal en verwante aldehyden.
Vicinale diolenEdit
In een vicinale diol nemen de twee hydroxylgroepen vicinale posities in, dat wil zeggen dat ze aan aangrenzende atomen vastzitten. Deze verbindingen worden glycolen genoemd. Voorbeelden zijn 1,2-ethaandiol of ethyleenglycol HO-(CH2)2-OH, een veel voorkomend ingrediënt van antivriesmiddelen. Een ander voorbeeld is propaan-1,2-diol, of alfa-propyleenglycol, HO-CH2-CH(OH)-CH3, dat wordt gebruikt in de voedings- en geneesmiddelenindustrie, en een relatief niet-giftig antivriesproduct.
Op commerciële schaal is de belangrijkste route naar vicinale diolen de hydrolyse van epoxiden. De epoxiden worden bereid door epoxidatie van het alkeen. Een voorbeeld hiervan is de synthese van trans-cyclohexaandiol of door middel van microreactor:
Voor academisch onderzoek en farmaceutische gebieden worden vicinale diolen vaak geproduceerd door de oxidatie van alkenen, gewoonlijk met verdund zuur kaliumpermanganaat. Het gebruik van alkalisch kaliummanganaat(VII) geeft een kleurverandering van helder dieppaars naar helder groen; zuur kaliummanganaat(VII) wordt helder kleurloos. Osmiumtetroxide kan op soortgelijke wijze worden gebruikt om alkenen te oxideren tot vicinale diolen. De chemische reactie genaamd Sharpless asymmetrische dihydroxylering kan worden gebruikt om chirale diolen te produceren uit alkenen met behulp van een osmaatreagens en een chirale katalysator. Een andere methode is de Woodward cis-hydroxylering (cis-diol) en de verwante Prévost-reactie (anti diol), die beide gebruik maken van jood en het zilverzout van een carbonzuur.
Andere routes naar vic-diolen zijn de hydrogenering van acyloïnen en de pinacolkoppelingsreactie.
1,3-DiolenEdit
1,3-Diolen worden vaak industrieel bereid door aldolcondensatie van ketonen met formaldehyde. De resulterende carbonyl wordt gereduceerd met behulp van de Cannizzaro-reactie of door katalytische hydrogenering:
RC(O)CH3 + CH2O → RC(O)CH2CH2OH RC(O)CH2CH2OH + H2 → RCH(OH)CH2CH2OH
2,2-Desubstitueerde propaan-1,3-diolen worden op deze manier bereid. Voorbeelden zijn 2-methyl-2-propyl-1,3-propaandiol en neopentylglycol.
1,3-Diolen kunnen worden bereid door hydratatie van α,β-onverzadigde ketonen en aldehyden. De resulterende keto-alcohol wordt gehydrogeneerd. Een andere methode is de hydroformylering van epoxiden gevolgd door hydrogenering van het aldehyde. Deze methode is gebruikt voor 1,3-propaandiol uit ethyleenoxyde.
Meer gespecialiseerde routes naar 1,3-diolen omvatten de reactie tussen een alkeen en formaldehyde, de Prins-reactie. 1,3-diolen kunnen diastereoselectief worden geproduceerd uit de overeenkomstige β-hydroxyketonen met behulp van de Evans-Saksena, Narasaka-Prasad of Evans-Tishchenko reductieprotocollen.
1,3-Diolen worden beschreven als syn of anti, afhankelijk van de relatieve stereochemie van de koolstofatomen die de hydroxyl functionele groepen dragen. Zincophorin is een natuurlijk product dat zowel syn als anti 1,3-diolen bevat.