الفينولات.

1. التعريف. تصنيف.

2. التسمية والتشابه. النواب الرئيسيين

3. الإيصال

4. الخصائص الفيزيائية

5. الخصائص الكيميائية

6. التطبيق. التأثير على صحة الإنسان.

الفينولاتهي مشتقات بنزين تحتوي على مجموعة هيدروكسيل واحدة أو أكثر.

تصنيف.

حسب من عدد مجموعات الهيدروكسييتم تقسيم الفينولات حسب الذرية إلى: ذرية واحدة ، وثنائية ، وثلاثية.

بواسطة درجة تقلب الموادعادة ما يتم تقسيمها إلى مجموعتين - الفينولات المتطايرة مع البخار (الفينول ، الكريسول ، الزايلينول ، الغاياكول ، الثيمول) والفينولات غير المتطايرة (الريسورسينول ، الكاتيكول ، الهيدروكينون ، البيروجالول والفينولات متعددة الهيدروكسيل الأخرى). سيتم النظر أدناه في هيكل وتسمية الممثلين الفرديين.

التسمية والتشابه. الممثلين الرئيسيين.

الممثل الأول ، كقاعدة عامة ، يسمى بالتسمية التافهة ، الفينول (أوكسي بنزين ، حمض الكربوليك المتقادم).

https://pandia.ru/text/78/359/images/image005_11.gif "width =" 409 "height =" 104 ">

3،5-ثنائي ميثيل فينول 4-إيثيل فينول

في كثير من الأحيان للفينولات درجات متفاوتهتستخدم البدائل أسماء تافهة.

إيصال

1) العزلة عن منتجات قطران الفحم الجاف وكذلك من منتجات الانحلال الحراري للفحم البني والخشب (القطران).

2) من خلال حمض benzenesulfonic. أولاً ، يتم معالجة البنزين عن طريق التسخين بحمض الكبريتيك المركز

C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O

يندمج حمض البنزين سلفونيك الناتج مع القلويات

C6H5SO3H + 3 NaOH = C6H5ONa + 2H2O + Na2SO3

بعد معالجة الفينولات بحمض قوي ، يتم الحصول على الفينول.

3) طريقة الكومين (على أساس الأكسدة الهيدروكربونات العطريةالكومين (أيزوبروبيل بنزين) مع الأكسجين الجوي ، يليه تحلل هيدروبيروكسيد الناتج المخفف باستخدام H2SO4). يحدث التفاعل بإنتاجية عالية وهو جذاب لأنه يسمح لك بالحصول على منتجين قيّمين تقنيًا في وقت واحد - الفينول والأسيتون (عليك أن تفكر فيه بنفسك).

الخصائص الفيزيائية

الفينولهو عبارة عن بلورة عديمة اللون على شكل إبرة يتحول لونها إلى اللون الوردي في الهواء بسبب الأكسدة الناتجة عن المنتجات الملونة. لديهم رائحة محددة من الغواش. دعونا نذوب في الماء (6 جم على 100 جم من الماء) ، في محاليل القلويات ، في الكحول ، في البنزين ، في الأسيتون.

عند العمل مع الفينول ، من الضروري مراعاة احتياطات السلامة: العمل تحت غطاء ، واستخدام معدات الحماية الشخصية ، لأنها تسبب الحروق عند ملامستها للجلد.

الخواص الكيميائية للفينولات

هيكل جزيء الفينول

تؤثر حلقة البنزين ومجموعة OH ، مجتمعة في جزيء الفينول ، على بعضها البعض ، مما يزيد من تفاعل كل منهما الآخر. تسحب مجموعة فينيل زوج الإلكترون الوحيد بعيدًا عن ذرة الأكسجين في مجموعة OH.

https://pandia.ru/text/78/359/images/image007_10.gif "width =" 348 "height =" 62 ">

التفاعل التحفيزي مع الكحول يؤدي إلى الاثيرات، ونتيجة للتفاعل مع أنهيدريدات أو كلوريد الحمض الأحماض الكربوكسيليةشكلت استرات. هذه تفاعلات مشابهة لتفاعلات الكحوليات التي تمت دراستها في المحاضرة الأخيرة (وتسمى أيضًا o-alkylation و o-acylation).

2. ردود الفعل مع تجريد مجموعة OH

عند التفاعل مع الأمونيا (عند درجة حرارة وضغط مرتفعين) ، يتم استبدال مجموعة OH بـ NH2 ، ويتم تشكيل الأنيلين.

3. تفاعلات الاستبدال لذرات الهيدروجين في حلقة البنزين

(تفاعلات الاستبدال الكهربائي) .

مجموعة OH هي موجه منشط من النوع الأول. لذلك ، أثناء الهالوجين ، والنترة ، والسلفنة ، والألكلة للفينول ، يتم مهاجمة المراكز ذات الكثافة الإلكترونية المتزايدة ، أي يحدث الاستبدال بشكل أساسي في أورثو-و زوج-الأحكام. تمت دراسة ردود الفعل هذه بالتفصيل في محاضرة قواعد التوجيه في حلقة البنزين.

تفاعلات الفينولات مع الهالوجيناتالمضي قدما بسرعة ، دون محفزات.

o- كلورو- وب- كلوروفينول

الفينول في العمل اضرب.HNO3 يتحول إلى 2،4،6-ترينيتروفينول (حمض البيكريك). تكون النترات مصحوبة بالأكسدة ، وبالتالي يكون إنتاج المنتج منخفضًا.

تتشكل مونونيتروفينول بواسطة نترات الفينول مع حمض النيتريك المخفف (في درجة حرارة الغرفة).

س-نيترو- و- نيتروفينول

يتم سلفنة الفينول بسهولة تتركزح2 لذا 4 ، بينما عند درجة حرارة 15-20 درجة مئوية ، يتم الحصول على الأيزومر في الغالب ، وعند 100 درجة مئوية ، يتم الحصول على الايزومر p.

o-phenol و p-phenolsulfonic acids. أحماض o-phenol و p-phenolsulfonic

كما تتعرض الفينولات بسهولة الألكلة والألكلةفي الصميم.

من أكثر التفاعلات المدهشة تسخين الفينولات مع أنهيدريد الفثاليك في وجود حامض الكبريتيك ، مما يؤدي إلى إنتاج أصباغ ترايريل ميثيلين تسمى الفينول فثالين.

الأسبرين "href =" / text / category / aspirin / "rel =" bookmark "> الأسبرين. تتفاعل فينولات الصوديوم والبوتاسيوم مع ثاني أكسيد الكربون. عند درجة حرارة 125 درجة مئوية ، يتم الحصول على o-isomer من حمض الفينول كربوكسيليك ، والذي يتم أسيلته في مجموعة OH لتشكيل الأسبرين.

من المهم ملاحظة تفاعلين نوعيين آخرين للفينولات:

1) تفاعل الفينولات مع البروم: إنها تسير بسرعة كبيرة ويصعب إيقافها في مرحلة أحادية البروم. نتيجة لذلك ، يتم تكوين 2.4.6-ثلاثي بروموفينول - راسب أبيض.

يستخدم التفاعل لاكتشاف الفينول في الماء: العكارة ملحوظة حتى مع وجود محتوى منخفض للغاية من الفينول في الماء (1: 100000).

2) التفاعل مع أملاح الحديد (III). يعتمد التفاعل على تكوين معقدات فينولات الحديد الأرجواني.

https://pandia.ru/text/78/359/images/image023_0.gif "width =" 204 "height =" 49 ">

تعمل الهدرجة بالهيدروجين في وجود محفز نيكل على الحلقة العطرية ، مما يقللها.

4. أكسدة الفينول

الفينولات حساسة لعمل العوامل المؤكسدة. تحت تأثير حمض الكروميك ، يتأكسد الفينول والهيدروكينون إلى p-benzoquinone ، والكاتيكول إلى o-benzoquinone. تتأكسد مشتقات الفينول صعبة للغاية.

مواد التشطيب وتصنيع الفينولات ومشتقاتها.

لذلك ، من الضروري توخي اليقظة واتخاذ الإجراءات اللازمة عند ظهور الأعراض الأولى للتسمم. تذكر إذا كنت قلقًا رائحة كريهةعنصر تم شراؤه مؤخرًا ، إذا بدا لك أن صحتك قد تدهورت بعد شراء أثاث أو إصلاح حديث ، فمن الأفضل الاتصال بأخصائي البيئة الذي سيقوم البحث الضروريوسيقدم التوصيات اللازمة من أن تكون في حالة من القلق والشك ، خوفًا على صحتك وصحة أحبائك.

ثانيا الحرب العالميةتم استخدام الفينول في معسكرات الاعتقالالرايخ الثالث للقتل.

على محمل الجد ، يؤثر الفينول أيضًا بيئة: في مياه الأنهار غير الملوثة أو الملوثة قليلاً ، لا يتجاوز محتوى الفينولات عادة 20 ميكروغرام / دسم 3. يمكن أن يكون تجاوز الخلفية الطبيعية بمثابة مؤشر على تلوث المسطحات المائية. ملوثة بالفينولات مياه طبيعيةيمكن أن يصل محتواها إلى عشرات وحتى مئات الميكروغرام في لتر واحد. يبلغ MPC من الفينولات في الماء لروسيا 0.001 مجم / dm3

تحليل الماء للفينول مهم للطبيعي و مياه الصرف الصحي. من الضروري اختبار محتوى الفينول في الماء إذا كان هناك اشتباه في تلوث المجاري المائية بالنفايات الصناعية السائلة.

الفينولات هي مركبات غير مستقرة وتخضع للكيمياء الحيوية و أكسدة كيميائية . يتم تدمير الفينولات متعددة الهيدروكسيل بشكل رئيسي عن طريق الأكسدة الكيميائية.

ومع ذلك ، عند معالجة الماء المحتوي على شوائب الفينول بالكلور ، يمكن أن تتكون مركبات عضوية خطيرة للغاية. المواد السامة - الديوكسينات.

تركيز الفينولات في المياه السطحيةمكشوف التغيرات الموسمية. في فترة الصيفينخفض ​​محتوى الفينولات (مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد معدل التحلل). يؤدي الانحدار إلى الخزانات ومجاري المياه الفينولية إلى تفاقم ظروف الصرف الصحي العامة بشكل حاد ، مما يؤثر على الكائنات الحية ليس فقط بسبب سميتها ، ولكن أيضًا تغيير ملحوظنظام العناصر الحيوية والغازات المذابة (الأكسجين وثاني أكسيد الكربون). نتيجة لكلورة الماء المحتوي على الفينولات ، تتشكل مركبات مستقرة من الكلوروفينولات ، والتي تعطي أقل آثارها (0.1 ميكروغرام / دسم 3) الماء طعمًا مميزًا.

على أساس البنزين. في الظروف الطبيعيةصلبة مواد سامةبرائحة معينة. في الصناعة الحديثة ، تلعب هذه المركبات الكيميائية دورًا مهمًا. من حيث الاستخدام ، يعتبر الفينول ومشتقاته من بين العشرين الأكثر شيوعًا مركبات كيميائيةفي العالم. تستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والخفيفة والأدوية والطاقة. لذلك ، الحصول على الفينول في النطاق الصناعي- من المهام الرئيسية للصناعة الكيماوية.

تسميات الفينول

الاسم الأصلي للفينول هو حمض الكربوليك. في وقت لاحق ، تعلم هذا المركب اسم "الفينول". تظهر صيغة هذه المادة في الشكل:

يتم ترقيم ذرات الفينول بدءًا من ذرة الكربون المتصلة بمجموعة OH هيدروكسو. يستمر التسلسل بالترتيب بحيث تتلقى الذرات الأخرى المستبدلة أقل الأرقام. توجد مشتقات الفينول في شكل ثلاثة عناصر ، يتم شرح خصائصها من خلال الاختلاف في الايزومرات الهيكلية. مختلف ortho- و meta- و paracresols ليست سوى تعديل للهيكل الأساسي للمركب حلقة البنزينومجموعة الهيدروكسيل ، التركيبة الأساسية منها هي الفينول. تبدو صيغة هذه المادة في الترميز الكيميائي مثل C 6 H 5 OH.

الخصائص الفيزيائية للفينول

بصريا ، الفينول عبارة عن بلورات صلبة عديمة اللون. في الهواء الطلق ، تتأكسد ، مما يعطي المادة خاصية مميزة الظل الوردي. في ظل الظروف العادية ، يكون الفينول ضعيفًا للذوبان في الماء ، ولكن مع زيادة درجة الحرارة إلى 70 درجة مئوية ، يزداد هذا الرقم بشكل حاد. في المحاليل القلوية ، هذه المادة قابلة للذوبان بأي كميات وفي أي درجة حرارة.

يتم الحفاظ على هذه الخصائص أيضًا في مركبات أخرى ، المكون الرئيسي لها هو الفينولات.

الخواص الكيميائية

يتم شرح الخصائص الفريدة للفينول من خلال هيكله الداخلي. في جزيء هذا المواد الكيميائيةالمدار p لأشكال الأكسجين نظام ف موحدبحلقة بنزين. يزيد هذا التفاعل المحكم من كثافة الإلكترون في الحلقة العطرية ويقلل من كثافة ذرة الأكسجين. في هذه الحالة ، تزداد قطبية روابط مجموعة الهيدروكسو بشكل كبير ، ويتم استبدال الهيدروجين في تركيبته بسهولة بأي معدن قلوي. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها الفينولات المختلفة. لا تتحلل هذه المركبات بالماء ، مثل الكحوليات ، لكن محاليلها تشبه إلى حد بعيد أملاح القواعد القوية والأحماض الضعيفة ، لذلك يكون لها تفاعل قلوي واضح إلى حد ما. تتفاعل الفينولات مع الأحماض المختلفة ، ونتيجة للتفاعل ، يتم تقليل الفينولات. تسمح الخصائص الكيميائية لهذا المركب له بالتفاعل مع الأحماض ، وبالتالي تكوين الإسترات. على سبيل المثال ، يؤدي تفاعل الفينول وحمض الخليك إلى تكوين إستر فينيل (فيني أسيتات).

تفاعل النترات معروف على نطاق واسع ، حيث تحت تأثير 20٪ حمض النيتريكيشكل الفينول مزيجًا من البارارا و orthonitrophenols. إذا تم معالجة الفينول بحمض النيتريك المركز ، يتم الحصول على 2،4،6-ترينيتروفينول ، والذي يسمى أحيانًا حمض البيكريك.

الفينول في الطبيعة

كمادة مستقلة ، يوجد الفينول في الطبيعة في قطران الفحم وفي درجات معينة من الزيت. لكن بالنسبة للاحتياجات الصناعية ، فإن هذا المبلغ لا يلعب أي دور. لذلك ، الحصول على الفينول بطريقة اصطناعيةأصبح أولوية للعديد من أجيال العلماء. لحسن الحظ ، تم حل هذه المشكلة وتم الحصول على الفينول الاصطناعي نتيجة لذلك.

خصائص الحصول عليها

يتيح استخدام الهالوجينات المختلفة الحصول على الفينولات ، والتي يتكون منها البنزين أثناء المعالجة الإضافية. على سبيل المثال ، ينتج عن تسخين هيدروكسيد الصوديوم وكلوروبنزين فينولات الصوديوم ، التي تتحلل إلى ملح وماء وفينول عند تعرضها للحمض. يتم إعطاء صيغة هذا التفاعل هنا:

C 6 H 5 -CI + 2 NaOH -> C 6 H 5 -ONa + NaCl + H 2 O

تعتبر الأحماض السلفونيك العطرية أيضًا مصدرًا لإنتاج البنزين. تفاعل كيميائيأجريت مع الذوبان المتزامن للحمض القلوي والسلفونيك. كما يتضح من التفاعل ، تتشكل الفينوكسيدات أولاً. عند معالجتها بأحماض قوية ، يتم تقليلها إلى الفينولات متعددة الهيدروكسيل.

الفينول في الصناعة

من الناحية النظرية ، يبدو الحصول على الفينول بأبسط الطرق وأكثرها واعدةً كما يلي: باستخدام عامل حفاز ، يتأكسد البنزين بالأكسجين. لكن حتى الآن ، لم يتم العثور على المحفز لهذا التفاعل. لذلك ، يتم استخدام طرق أخرى حاليًا في الصناعة.

مستمر الطريقة الصناعيةيتكون الحصول على الفينول من تفاعل كلوروبنزين ومحلول 7٪ الصودا الكاوية. يتم تمرير الخليط الناتج عبر نظام طوله كيلومتر ونصف من الأنابيب المسخنة لدرجة حرارة 300 درجة مئوية تحت تأثير درجة الحرارة والمحافظة عليها ضغط مرتفعتدخل مواد البدء في تفاعل ، ونتيجة لذلك سيتم الحصول على 2،4-دينيتروفينول ومنتجات أخرى.

منذ وقت ليس ببعيد ، تم تطوير طريقة صناعية للحصول على المواد المحتوية على الفينول بطريقة الكومين. تتكون هذه العملية من مرحلتين. أولاً ، يتم الحصول على إيزوبروبيل بنزين (كيومين) من البنزين. للقيام بذلك ، يتم ألكلة البنزين بالبروبيلين. رد الفعل يبدو كالتالي:

بعد ذلك ، يتأكسد الكومين بالأكسجين. عند ناتج التفاعل الثاني ، الفينول وآخر منتج مهم- الأسيتون.

يمكن إنتاج الفينول على نطاق صناعي من التولوين. للقيام بذلك ، يتأكسد التولوين على الأكسجين الموجود في الهواء. يستمر التفاعل في وجود محفز.

أمثلة على الفينولات

تسمى أقرب متجانسات الفينولات كريسول.

هناك ثلاثة أنواع من الكريسولات. ميتا كريسول في ظل الظروف العادية عبارة عن سائل ، وشبه كريسول وأورثو كريسول هي مواد صلبة. جميع الكريسولات ضعيفة الذوبان في الماء ، وفي خواصها الكيميائية تشبه الفينول تقريبًا. في شكل طبيعيتم العثور على الكريسولات في قطران الفحم ، في الصناعة يتم استخدامها في إنتاج الأصباغ ، وبعض أنواع البلاستيك.

أمثلة على الفينولات ثنائية الهيدروجين هي بارا ، أورثو ، وميتا هيدرو بنزين. كلهم مواد صلبة ، قابلة للذوبان في الماء بسهولة.

الممثل الوحيد للفينول ثلاثي الهيدروكسيل هو بيروجالول (1،2،3-ثلاثي هيدروكسي بنزين). صيغته موضحة أدناه.

Pyrogallol هو عامل اختزال قوي إلى حد ما. يتأكسد بسهولة ، لذلك يتم استخدامه للحصول على غازات منقى من الأكسجين. هذه المادة معروفة للمصورين ، فهي تستخدم كمطور.

الفينولات -المواد العضوية التي تحتوي جزيئاتها على شق فينيل مرتبط بواحدة أو أكثر من مجموعات الهيدروكسو. تمامًا مثل الكحوليات تصنف الفينولاتبالذرية ، أي بعدد مجموعات الهيدروكسيل.

الفينولات أحادية الذرةتحتوي على مجموعة هيدروكسيل واحدة في الجزيء:

الفينولات متعددة الهيدروكسيلتحتوي على أكثر من مجموعة هيدروكسيل في الجزيئات:

توجد أيضًا فينولات متعددة الهيدروكسيل تحتوي على ثلاث مجموعات هيدروكسيل أو أكثر في حلقة البنزين.

دعنا نتعرف بمزيد من التفصيل على هيكل وخصائص أبسط ممثل لهذه الفئة - الفينول C 6 H 5 OH. شكل اسم هذه المادة الأساس لاسم السجل النقدي بأكمله - الفينولات.

الخصائص الفيزيائية للفينول

الفينول مادة صلبة بلورية عديمة اللون ، درجة انصهارها = 43 درجة مئوية ، نقطة الغليان = 181 درجة مئوية ، لها رائحة مميزة حادة ، سام ، الفينول يذوب قليلاً في الماء عند درجة حرارة الغرفة. يسمى محلول مائي من الفينول حمض الكربوليك. عند ملامسته للجلد ، فإنه يسببالحروق، لذلك يجب التعامل مع الفينول بحذر شديد!

الخواص الكيميائية للفينول

تكون الفينولات أكثر نشاطًا في معظم تفاعلات روابط O - H ، نظرًا لأن هذه الرابطة أكثر قطبية بسبب تحول كثافة الإلكترون من ذرة الأكسجين نحو حلقة البنزين (مشاركة زوج الإلكترون الوحيد من ذرة الأكسجين في اقتران p النظام). حموضة الفينولات أعلى بكثير من حموضة الكحول. بالنسبة للفينولات ، تفاعل الفجوة اتصالات C-Oليست مميزة ، لأن ذرة الأكسجين مرتبطة بشدة بذرة الكربون في حلقة البنزين بسبب مشاركة زوج الإلكترون الوحيد في نظام الاقتران. يتجلى التأثير المتبادل للذرات في جزيء الفينول ليس فقط في سلوك مجموعة الهيدروكسي ، ولكن أيضًا بدرجة أكبر. التفاعليةلب البنزين. تزيد مجموعة الهيدروكسيل من كثافة الإلكترون في حلقة البنزين ، خاصة في مواضع ortho و para (مجموعات OH)

الخصائص الحمضية للفينول

ذرة الهيدروجين في مجموعة الهيدروكسيل حمضية. لان تكون الخصائص الحمضية للفينول أكثر وضوحًا من تلك الموجودة في الماء والكحول ، ثم يتفاعل الفينول ليس فقط مع الفلزات القلوية، ولكن أيضًا مع القلويات لتكوين الفينولات:

تعتمد حموضة الفينولات على طبيعة البدائل (مانح أو متقبل لكثافة الإلكترون) ، والموقع بالنسبة لمجموعة OH ، وعدد البدائل. يتم التأثير الأكبر على حموضة الفينولات OH من قبل المجموعات الموجودة في المواضع التقويمية والشبهية. الجهات المانحة تزيد من قوتها اتصالات O-N(وبالتالي تقليل تنقل الهيدروجين والخصائص الحمضية) ، يقلل المستقبلون من قوة رابطة O-H ، بينما تزداد الحموضة:

ومع ذلك ، فإن الخصائص الحمضية للفينول أقل وضوحًا من تلك الموجودة في الأحماض غير العضوية والكربوكسيلية. لذلك ، على سبيل المثال ، فإن الخصائص الحمضية للفينول أقل بحوالي 3000 مرة من تلك الخاصة بحمض الكربونيك. لذلك ، يمر من خلال محلول مائي من فينولات الصوديوم ثاني أكسيد الكربونيمكن عزل الفينول الحر.

تؤدي إضافة حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك إلى محلول مائي لفينولات الصوديوم أيضًا إلى تكوين الفينول:

رد فعل نوعي للفينول

يتفاعل الفينول مع كلوريد الحديد (3) لتكوين لون كثيف ليلكيمركب معقد: هذا التفاعل يجعل من الممكن اكتشافه حتى بكميات محدودة للغاية ، كما أن الفينولات الأخرى المحتوية على مجموعة هيدروكسيل واحدة أو أكثر في حلقة البنزين تعطي أيضًا لونًا أزرق بنفسجيًا ساطعًا في التفاعل مع كلوريد الحديديك (3).

تفاعلات حلقة البنزين من الفينول

إن وجود بدائل الهيدروكسيل يسهل إلى حد كبير مسار تفاعلات الاستبدال الكهربية في حلقة البنزين.

1. بروم الفينول.على عكس البنزين ، لا تتطلب المعالجة ببروم الفينول إضافة عامل حفاز (بروميد الحديد (3)). بالإضافة إلى ذلك ، يستمر التفاعل مع الفينول بشكل انتقائي (انتقائي): يتم إرسال ذرات البروم إلى أورثو-و زوج-المواقف ، لتحل محل ذرات الهيدروجين الموجودة هناك. يتم شرح انتقائية الاستبدال من خلال الميزات المذكورة أعلاه الهيكل الإلكترونيجزيئات الفينول.

وهكذا ، في تفاعل الفينول مع ماء البروميتكون راسب أبيض من 2،4،6-ثلاثي بروموفينول:

يعمل هذا التفاعل بالإضافة إلى التفاعل مع كلوريد الحديد (3) على الكشف النوعي عن الفينول.

2.نترات الفينوليحدث أيضًا بسهولة أكبر من نترات البنزين. التفاعل مع حمض النيتريك المخفف يحدث عند درجة حرارة الغرفة. والنتيجة هي خليط أورثو-و باروايزومرات النيتروفينول:

عند استخدام حامض النيتريك المركز ، 2،4،6 ، حمض ثلاثي نيتريتفينول-بيكريك ، يتم تشكيل مادة متفجرة:

3. هدرجة الحلقة العطرية للفينولفي وجود محفز يمر بسهولة:

4.تكاثف متعدد للفينول مع الألدهيدات ،على وجه الخصوص ، يحدث مع الفورمالديهايد مع تكوين منتجات التفاعل - راتنجات الفينول فورمالدهيد والبوليمرات الصلبة.

يمكن وصف تفاعل الفينول مع الفورمالديهايد بالمخطط:

يحتفظ الجزيء الثنائى بذرات الهيدروجين "المتنقلة" ، مما يعني أن التفاعل يمكن أن يستمر أكثر مع كمية كافية من الكواشف:

رد فعل متعدد التكثيف ،أولئك. تفاعل إنتاج البوليمر ، الذي يبدأ بإطلاق منتج ثانوي منخفض الوزن الجزيئي (الماء) ، يمكن أن يستمر أكثر (حتى يتم استهلاك أحد الكواشف بالكامل) مع تكوين جزيئات ضخمة. يمكن وصف العملية بالمعادلة الشاملة:

يحدث تكوين الجزيئات الخطية في درجة الحرارة العادية. يؤدي إجراء نفس التفاعل أثناء التسخين إلى حقيقة أن المنتج الناتج له بنية متفرعة ، وهو صلب وغير قابل للذوبان في الماء. ونتيجة لتسخين راتنج الفينول فورمالدهيد الخطي مع زيادة الألدهيد ، يتم الحصول على كتل بلاستيكية صلبة مع خصائص فريدة من نوعها. تستخدم البوليمرات القائمة على راتنجات الفينول فورمالدهايد لتصنيع الورنيش والدهانات والمنتجات البلاستيكية المقاومة للتدفئة والتبريد والماء والقلويات والأحماض. خصائص عازلة. من البوليمرات القائمة على راتنجات الفينول فورمالدهايد ، الأكثر مسؤولية و تفاصيل مهمةالأجهزة الكهربائية ، وحالات وحدات الطاقة وأجزاء الماكينة ، وقاعدة البوليمر للوحات الدوائر المطبوعة لأجهزة الراديو. المواد اللاصقة التي تعتمد على راتنجات الفينول فورمالدهايد قادرة على ربط الأجزاء ذات الطبيعة المختلفة بشكل موثوق به ، مما يحافظ على أعلى قوة للتماسك في نطاق درجة حرارة واسع جدًا. تستخدم هذه المادة اللاصقة لربط القاعدة المعدنية لمصابيح الإضاءة بمصباح زجاجي ، وبالتالي يتم استخدام الفينول والمنتجات القائمة عليه على نطاق واسع.

استخدام الفينولات

الفينول - صلب، ذو الرائحة المميزة ، يسبب حروقًا عند ملامسته للجلد. سام. يذوب في الماء ويسمى محلول حمض الكربوليك (مطهر). كانت أول مطهر يتم إدخاله في الجراحة. تستخدم على نطاق واسع في إنتاج البلاستيك ، أدوية(حمض الساليسيليك ومشتقاته) ، أصباغ ، متفجرات.

الفينولات أحادية الذرة هي سوائل صافية أو المواد البلورية، غالبًا ما يكون ملونًا باللون الوردي والأحمر بسبب الأكسدة. هذه سموم ، وفي حالة ملامستها للجلد فإنها تسبب حروقًا. إنها تقتل العديد من الكائنات الحية الدقيقة ، أي أن لها خصائص مطهرة ومطهرة. قابلية ذوبان الفينولات في الماء منخفضة ، ونقاط غليانها مرتفعة نسبيًا بسبب وجود جزيئات بين الجزيئات. روابط هيدروجينية.

الخصائص الفيزيائية

الفينولات قابلة للذوبان في الماء بشكل ضئيل ، ولكنها قابلة للذوبان بسهولة في الكحول والأثير والبنزين ، وتشكل هيدرات بلورية مع الماء ، ويتم تقطيرها ببخار الماء. في الهواء ، يتأكسد الفينول نفسه بسهولة ويظلم. يؤدي إدخال البدائل مثل الهاليدات ، ومجموعات النيترو ، وما إلى ذلك في الموضع الموازي لجزيء الفينول إلى زيادة كبيرة في نقطة الغليان ونقطة الانصهار للمركبات:

الصورة 1.

الفينولات هي مواد قطبية ذات عزم ثنائي القطب $ \ mu $ = 1.5-1.6 $ D $. تشير قيمة $ EI $ 8.5-8.6 eV إلى الخصائص المانحة الأكبر للفينولات مقارنة بمثل هذه الأرينات مثل البنزين (9.25 eV) ، التولوين (8.82 eV) ، ethylbenzene (8.76 eV). ويرجع ذلك إلى تفاعل مجموعة الهيدروكسيل مع سندات حلقة البنزين بسبب التأثير الإيجابي $ M $ لمجموعة $ OH $ ، يسود تأثيرها السلبي $ I $.

الخصائص الطيفية للفينولات

يتم تحويل أقصى امتصاص في جزء الأشعة فوق البنفسجية من الطيف للفينول نحو أطوال موجية أطول بحوالي 15 نانومتر مقارنة بالبنزين (تحول باثكرومي) بسبب مشاركة إلكترونات الأكسجين $ \ pi $ بالتزامن مع نواة البنزين ويظهر عند 275 نانومتر مع هيكل جيد.

في أطياف الأشعة تحت الحمراء للفينول ، وكذلك للكحوليات ، تتميز العصابات $ v_ (OH) $ المكثفة في منطقة 3200-3600 سم $ ^ (- 1) $ و 3600-3615 سم $ ^ (- 1) $ بالنسبة للمحاليل المخففة للغاية ، ولكن بالنسبة للفينول $ v_ (c \ _D) $ ، يوجد شريط عند حوالي 1230 سم $ ^ (- 1) $ على عكس 1220-1125 سم $ ^ (- 1) $ للكحوليات.

في أطياف PMR ، تتجلى إشارة البروتون لمجموعة الفينولات $ OH $ في نطاق واسع (4.0-12.0 جزء في المليون) مقارنة بالكحول ، اعتمادًا على طبيعة وتركيز المذيب ودرجة الحرارة ووجود inter - أو روابط هيدروجينية داخل الجزيئية. في كثير من الأحيان ، يتم تسجيل إشارة مجموعة البروتون $ OH $ عند 8.5-9.5 m.h. في ثنائي ميثيل سلفوكسيد أو عند 4.0-7.5 م.س ، بدولار CCl_4 دولار.

في الطيف الكتلي للفينول ، يكون الاتجاه الرئيسي للتجزئة هو التخلص من جزيئات $ HCO $ و $ CO $:

الشكل 2.

إذا كانت جذور الألكيل موجودة في جزيء الفينول ، فإن العملية الأولية ستكون انقسام البنزيل.

الخواص الكيميائية للفينولات

على عكس الكحوليات ، التي تتميز بتفاعلات مع انقسام كل من روابط O-H $ (خصائص الحمض القاعدي ، تكوين الإستر ، الأكسدة ، إلخ) وروابط C-O $ (تفاعلات الاستبدال النووي ، الجفاف ، إعادة الترتيب) ، الفينولات أكثر شيوعًا في ردود الفعل من النوع الأول. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تتميز بتفاعلات الاستبدال الكهربية في حلقة البنزين التي يتم تنشيطها بواسطة مجموعة الهيدروكسيل المتبرعة بالإلكترون.

تعود الخواص الكيميائية للفينولات إلى التأثير المتبادل لمجموعة الهيدروكسيل ونواة البنزين.

مجموعة الهيدروكسيل لها تأثير $ -I- $ و + $ M $. يتجاوز الأخير إلى حد كبير تأثير $ -I $ الذي يحدد $ n- \ pi $ -conjugation الإلكترونات الحرةالأكسجين مع المداري $ \ pi $ لحلقة البنزين. نظرًا للاقتران $ n- \ pi $ ، فإن طول الرابطة $ C - O $ ، وحجم العزم ثنائي القطب ، ومواقف نطاقات امتصاص الرابطة في أطياف الأشعة تحت الحمراء تنخفض مقارنة بالإيثانول:

بعض خصائص الفينول والإيثانول:

الشكل 3

يؤدي الاقتران $ n- \ pi $ إلى انخفاض كثافة الإلكترون على ذرة الأكسجين ، وبالتالي تزداد قطبية رابطة $ O - H $ في الفينولات. في هذا الصدد ، تكون الخصائص الحمضية للفينولات أكثر وضوحًا من تلك الخاصة بالكحول. تفسر أيضًا الحموضة الأكبر للفينولات مقارنة بالكحول بإمكانية إلغاء تموضع الشحنة في أنيون الفينولات ، مما يؤدي إلى استقرار النظام:

الشكل 4

يشار إلى الفرق بين حموضة الفينول والكحول بواسطة ثابت التفكك. للمقارنة: Kd = 1.3 $ \ cdot 10 ^ (- 10) $ للفينول و Kd = $ 10 ^ (- 18) $ للكحول الإيثيلي.

لذلك ، فإن الفينولات ، على عكس الكحول ، تشكل الفينولات ليس فقط مع الفلزات القلوية ، ولكن أيضًا من خلال التفاعل مع القلويات:

الشكل 5

يكون تفاعل الفينول مع الفلزات القلوية عنيفًا جدًا وقد يكون مصحوبًا بانفجار.

لكن الفينول حمض ضعيف، حتى أضعف من حمض الكربونيك ($ K = 4.7 \ cdot 10 ^ (- 7) $). لذلك ، يحل حمض الكربونيك محل الفينول من محلول الفينولات. تستخدم هذه التفاعلات لفصل الفينولات والكحول أو الأحماض الكربوكسيلية. تعزز مجموعات سحب الإلكترون في جزيء الفينول بشكل كبير ، بينما تضعف المجموعات المانحة الخصائص الحمضية لهيدروكسيل الفينول.

بالإضافة إلى ذلك ، يتميز الفينول بعدد من التفاعلات ذات الاتجاهات المختلفة:

1. تشكيل الايثرات والاسترات.
2. تفاعلات الألكلة والألكلة ؛
3. تفاعلات الأكسدة

4. تفاعلات الاستبدال الكهربائي في الحلقة العطرية ، بما في ذلك التفاعلات:

   • الهالوجين ،
   • السلفنة ،
   • نترات ،
   • تشكيل ،
   • التكثيف مع الألدهيدات والكيتونات ،
   • الكربوكسيل.

1. الفينولات- مشتقات الهيدروكربونات العطرية ، في جزيئاتها ترتبط مجموعة الهيدروكسيل (-OH) مباشرة بذرات الكربون في حلقة البنزين.

2. تصنيف الفينولات

هناك واحد ، اثنان ، ثلاث ذرات فينولات اعتمادًا على عدد مجموعات OH في الجزيء:

وفقًا لعدد الدورات العطرية المنصهرة في الجزيء ، يتم تمييز الفينولات نفسها (حلقة عطرية واحدة - مشتقات البنزين) ، النفثول (حلقتان مصهورتان - مشتقات النفثالين) ، الأنثرانول (3 حلقات مدمجة - مشتقات الأنثراسين) والفينانترول:

3. ايزومرية وتسميات الفينولات

هناك نوعان من التماثل:

• تماثل موضع البدائل في حلقة البنزين

• ايزومرية السلسلة الجانبية (هياكل جذور الألكيل وعدد الجذور)

بالنسبة للفينولات ، يتم استخدام الأسماء التافهة التي تطورت تاريخياً على نطاق واسع. تستخدم البادئات أيضًا في أسماء الفينولات أحادية النواة المستبدلة أورثو-,ميتاو زوج -،تستخدم في تسميات المركبات العطرية. بالنسبة للمركبات الأكثر تعقيدًا ، يتم ترقيم الذرات التي تتكون منها الحلقات العطرية ويشار إلى موضع البدائل باستخدام المؤشرات الرقمية.

4. هيكل الجزيء

تؤثر مجموعة فينيل C 6 H 5 - وهيدروكسيل-أوه بشكل متبادل على بعضهما البعض

• غير مقسم زوج الإلكترونتنجذب ذرة الأكسجين بواسطة السحابة المكونة من 6 إلكترونات لحلقة البنزين ، مما يجعل رابطة O - H أكثر استقطابًا. الفينول حمض أقوى من الماء والكحول.

• في حلقة البنزين ، ينكسر تناظر سحابة الإلكترون ، وتزداد كثافة الإلكترون في المواضع 2 ، 4 ، 6. وهذا يجعلها أكثر تفاعلًا اتصالات S-Nفي المواضع 2 و 4 و 6. وهي عبارة عن روابط من حلقة البنزين.

5. الخصائص الفيزيائية

معظم الفينولات أحادية الهيدرات في الظروف العادية هي مواد بلورية عديمة اللون مع نقطة انصهار منخفضة ورائحة مميزة. الفينولات ضعيفة الذوبان في الماء ، وقابلة للذوبان في المذيبات العضوية ، وسامة ، وتغمق تدريجياً عند تخزينها في الهواء نتيجة للأكسدة.

الفينول C 6 H 5 OH (حمض الكاربوليك ) - تتأكسد مادة بلورية عديمة اللون في الهواء وتتحول إلى اللون الوردي ، وفي درجات الحرارة العادية تكون قليلة الذوبان في الماء ، وتزيد عن 66 درجة مئوية ، وهي قابلة للامتزاج مع الماء بأي نسبة. الفينول - مادة سامة، يسبب حروق الجلد ، مطهر

6. الخصائص السامة

الفينول سام. يسبب اختلال وظيفي في الجهاز العصبي. يؤدي الغبار والأبخرة ومحلول الفينول إلى تهيج الأغشية المخاطية للعينين والجهاز التنفسي والجلد. بمجرد دخوله الجسم ، يتم امتصاص الفينول بسرعة كبيرة حتى من خلال مناطق الجلد السليمة وبعد بضع دقائق يبدأ في العمل على أنسجة المخ. أولاً ، هناك إثارة قصيرة المدى ، ثم شلل في مركز الجهاز التنفسي. حتى عند التعرض لجرعات قليلة من الفينول ، يلاحظ العطس ، والسعال ، والصداع ، والدوخة ، والشحوب ، والغثيان ، وفقدان القوة. تتميز حالات التسمم الشديدة بفقدان الوعي ، والزرقة ، وضيق التنفس ، وحساسية القرنية ، والنبض السريع ، وبالكاد محسوس ، والعرق البارد ، والتشنجات في كثير من الأحيان. غالبًا ما يكون الفينول هو سبب السرطان.

7. تطبيق الفينولات

1. إنتاج الراتنجات الاصطناعية والبلاستيك والبولي أميد

2. الأدوية

3. الأصباغ

4. السطحي

5. مضادات الأكسدة

6. المطهرات

7. المتفجرات

8. الحصول على الفينول في صناعة

واحد). طريقة الكمون لإنتاج الفينول (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، سيرجيف ب.ج. ، أودريس رو ، كروزهالوف ب.د ، 1949). مزايا الطريقة: تكنولوجيا غير النفايات (عائد المنتجات المفيدة> 99٪) والاقتصاد. حاليًا ، تُستخدم طريقة الكومين باعتبارها الطريقة الرئيسية في الإنتاج العالمي للفينول.

2). من قطران الفحم (كمنتج ثانوي - عائد منخفض):

C 6 H 5 ONa + H 2 SO 4 (razb) → C 6 H 5 - OH + NaHSO 4

فينولات الصوديوم

(صورة المنتجأحذية الراتنجالصودا الكاوية)

3). من الهالوبنزين :

من 6 H 5 -Cl + هيدروكسيد الصوديوم ر , ص→ C 6 H 5 - أوه + كلوريد الصوديوم

4). اندماج أملاح أحماض السلفونيك العطرية مع القلويات الصلبة :

C 6 H 5 -SO 3 Na + NaOH ر → Na 2 SO 3 + C 6 H 5 - OH

ملح الصوديوم

أحماض بنزين سلفونيك

9. الخواص الكيميائية للفينول (حمض الكربوليك)

أنا . خصائص مجموعة الهيدروكسيل

خصائص الحمض- أكثر وضوحًا من الكحوليات المشبعة (لا يتغير لون المؤشرات):

• مع المعادن النشطة-

2C 6 H 5 -OH + 2Na → 2C 6 H 5 -ONa + H 2

فينولات الصوديوم

• مع القلويات-

C 6 H 5 -OH + هيدروكسيد الصوديوم (محلول مائي)↔ C 6 H 5 -ONa + H 2 O

! الفينولات - أملاح حمض الكربوليك الضعيف ، المتحللة بواسطة حمض الكربونيك -

C 6 H 5 -ONa + H 2 O +منO 2 → C 6 H 5 -OH + NaHCO 3

من حيث الخصائص الحمضية ، يتفوق الفينول 10 مرات على الإيثانول. في نفس الوقت ، هو أدنى من نفسه حمض الاسيتيك. على عكس الأحماض الكربوكسيلية ، لا يمكن للفينول أن يحل محل حمض الكربونيك من أملاحه.

ج 6 ح 5 - أوه + ناهكو 3 = رد الفعل لا يذهب - يذوب تماما في محاليل مائيةالقلويات ، في الواقع لا تذوب في محلول مائي من بيكربونات الصوديوم.

يتم تحسين الخصائص الحمضية للفينول تحت تأثير مجموعات سحب الإلكترون المرتبطة بحلقة البنزين ( رقم 2 - , Br - )

2،4،6-ثلاثي نتروفينول أو حمض البيكريك أقوى من الكربونيك

ثانيًا . خصائص حلقة البنزين

1). يتجلى التأثير المتبادل للذرات في جزيء الفينول ليس فقط في سلوك مجموعة الهيدروكسي (انظر أعلاه) ، ولكن أيضًا في التفاعل الأكبر لحلقة البنزين. تزيد مجموعة الهيدروكسيل من كثافة الإلكترون في حلقة البنزين ، خاصة في أورثو-و زوج-أحكام (+ م-تأثير مجموعة OH):

لذلك ، يكون الفينول أكثر نشاطًا من البنزين في تفاعلات الاستبدال الكهربية في الحلقة العطرية.

• النترات. تحت تأثير 20٪ حمض النيتريك HNO 3 ، يتحول الفينول بسهولة إلى خليط أورثو-و زوج-النيتروفينول:

عند استخدام HNO 3 المركز ، يتم تكوين 2،4،6-ثلاثي نتروفينول ( حمض البكريك):

• الهلجنة. يتفاعل الفينول بسهولة مع ماء البروم في درجة حرارة الغرفة ليشكل راسبًا أبيض مكونًا من 2،4،6-ثلاثي بروموفينول ( رد فعل نوعيللفينول):

• التكثيف مع الألدهيدات. فمثلا:

2). هدرجة الفينول

C 6 H 5 -OH + 3H 2 ني، 170 درجةج→ C 6 H 11 - أوه كحول سيكلوهكسيل (سيكلوهكسانول)