Феноли.

1. Определение. Класификация.

2. Номенклатура и изомерия. Основни представители

3. Разписка

4. Физични свойства

5. Химични свойства

6. Приложение. Въздействие върху човешкото здраве.

Фенолиса бензенови производни с една или повече хидроксилни групи.

Класификация.

в зависимост от броя на хидрокси групитеПо атомност фенолите се делят на: едно-, дву- и триатомни.

от степента на летливост на веществатаобикновено се разделят на две групи - летливи феноли с пара (фенол, крезоли, ксиленоли, гваякол, тимол) и нелетливи феноли (резорцин, катехол, хидрохинон, пирогалол и други поливалентни феноли). Структурата и номенклатурата на отделните представители ще бъдат разгледани по-долу.

Номенклатура и изомерия. основни представители.

Първият представител, като правило, се нарича с тривиална номенклатура, фенол (оксибензен, остаряла карболова киселина).

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

3,5-диметилфенол 4-етилфенол

Често за феноли различни степенизаместванията използват тривиални имена.

Касова бележка

1) Изолиране от продукти на сух въглищен катран, както и от продукти от пиролиза на кафяви въглища и дървесина (катран).

2) Чрез бензенсулфонова киселина. Първо, бензенът се обработва чрез нагряване с концентрирана сярна киселина

C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O

Получената бензенсулфонова киселина се слива с основа

C6H5SO3H + 3NaOH = C6H5ONa + 2H2O + Na2SO3

След третиране на фенолата със силна киселина се получава фенол.

3) Метод с кумол (въз основа на окислението ароматен въглеводородкумол (изопропилбензен) с атмосферен кислород, последвано от разлагане на получения хидропероксид, разреден с H2SO4). Реакцията протича с висок добив и е привлекателна с това, че ви позволява да получите два технически ценни продукта наведнъж - фенол и ацетон (трябва да го обмислите сами).

Физически свойства

ФенолТова е безцветен игловиден кристал, който става розов на въздух поради окисление, което води до цветни продукти. Имат специфична миризма на гваш. Разтваряме във вода (6 g на 100 g вода), в разтвори на основи, в алкохол, в бензол, в ацетон.

При работа с фенол е необходимо да се спазват предпазните мерки: работете под качулка, използвайте лични предпазни средства, тъй като причинява изгаряния при контакт с кожата.

Химични свойства на фенолите

Структурата на молекулата на фенола

Бензеновият пръстен и ОН групата, комбинирани в молекулата на фенола, си влияят взаимно, взаимно повишавайки реактивността си. Фенилната група изтегля несподелената електронна двойка от кислородния атом в ОН групата.

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

Каталитичното взаимодействие с алкохолите води до етери, и в резултат на реакция с анхидриди или киселинни хлориди карбоксилни киселиниобразувани естери. Това са реакции, подобни на реакциите на алкохолите, които бяха изучавани в последната лекция (те се наричат ​​още о-алкилиране и о-ацилиране).

2. Реакции с откъсване на ОН групата

При взаимодействие с амоняк (при повишена температура и налягане) OH групата се заменя с NH2 и се образува анилин.

3. Реакции на заместване на водородни атоми в бензеновия пръстен

(реакции на електрофилно заместване) .

ОН групата е активиращ ориентант от първи вид. следователно по време на халогениране, нитриране, сулфониране и алкилиране на фенол се атакуват центрове с повишена електронна плътност, т.е. заместването се извършва главно в орто-и чифт-провизии. Такива реакции бяха подробно изучени в лекцията за правилата за ориентация в бензеновия пръстен.

Реакции на феноли с халогенипротича бързо, без катализатори.

о-хлоро- и р-хлорфенол

Фенол на работа конц.HNO3 се превръща в 2,4,6-тринитрофенол (пикринова киселина). Нитрирането е придружено от окисляване, така че добивът на продукта е нисък.

Мононитрофенолите се образуват чрез нитриране на фенол с разредена азотна киселина (при стайна температура).

о-нитро- и р-нитрофенол

Фенолът лесно се сулфонира концентриранз2 ТАКА 4, докато при температура 15-20°С се получава предимно о-изомерът, а при 100°С се получава р-изомерът.

о-фенол и р-фенолсулфонови киселини

Фенолите също се излагат лесно алкилиране и ацилиранев сърцевината.

Една от най-забележителните реакции е нагряването на феноли с фталов анхидрид в присъствието на сярна киселина, което води до производството на триарилметиленови багрила, наречени фенолфталеини.

Аспирин" href = "/text/category/aspirin/" rel="bookmark"> аспирин. Натриевите и калиевите фенолати взаимодействат с CO2. При температура 125 ° C се получава о-изомер на фенолкарбоксилната киселина, който се ацилира при ОН групата, за да образува аспирин.

Важно е да се отбележат още две качествени реакции на фенолите:

1) Реакцията на феноли с бром: протича много бързо и е много трудно да се спре на етапа на монобромиране. В резултат на това се образува 2.4.6-трибромофенол - бяла утайка.

Реакцията се използва за откриване на фенол във вода: мътността се забелязва дори при изключително ниско съдържание на фенол във вода (1: 100 000).

2) Реакция с Fe (III) соли. Реакцията се основава на образуването на пурпурни железни фенолатни комплекси.

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

Хидрогенирането с водород в присъствието на никелов катализатор действа върху ароматния пръстен, като го редуцира.

4. Окисление на фенол

Фенолите са чувствителни към действието на окислители. Под действието на хромовата киселина фенолът и хидрохинонът се окисляват до р-бензохинон, а катехолът до о-бензохинон. Метапроизводните на фенола се окисляват доста трудно.

Довършителни материали и работи Феноли и техните производни.

Ето защо е необходимо да бъдете бдителни и да предприемете действия при първите симптоми на отравяне. Спомнете си, ако се притеснявате лоша миризманаскоро закупен артикул, ако ви се струва, че здравето ви се е влошило след закупуване на мебели или скорошен ремонт, по-добре е да се обадите на специалист по околна среда, който ще необходими изследванияи ще даде необходимите препоръки, отколкото да бъдете в безпокойство и съмнение, страхувайки се за вашето здраве и здравето на вашите близки.

Второ световна войнафенол е използван в концентрационни лагериТрети райх за убийство.

Сериозно, фенолът също влияе околен свят: в незамърсени или слабо замърсени речни води съдържанието на феноли обикновено не надвишава 20 µg/dm3. Превишаването на естествения фон може да служи като индикация за замърсяване на водните тела. В замърсени с феноли естествени водисъдържанието им може да достигне десетки и дори стотици микрограма в 1 литър. ПДК на феноли във вода за Русия е 0,001 mg/dm3

Анализът на водата за фенол е важен за природните и Отпадъчни води. Необходимо е да се тества водата за съдържание на фенол, ако има съмнение за замърсяване на водни течения от промишлени отпадъчни води.

Фенолите са нестабилни съединения и се подлагат на биохимични и химическо окисляване . Многовалентните феноли се разрушават главно чрез химично окисление.

Въпреки това, когато водата, съдържаща фенолни примеси, се третира с хлор, могат да се образуват много опасни органични съединения. токсиканти - диоксини.

Концентрацията на феноли в повърхностни водиизложени сезонни промени. AT летен периодсъдържанието на феноли пада (с повишаване на температурата скоростта на разлагане се увеличава). Спускането в резервоари и потоци на фенолни води рязко влошава общото им санитарно състояние, засягайки живите организми не само поради своята токсичност, но и значителна промянарежим на биогенни елементи и разтворени газове (кислород, въглероден диоксид). В резултат на хлориране на вода, съдържаща феноли, се образуват устойчиви съединения на хлорфеноли, най-малките следи от които (0,1 µg/dm3) придават на водата характерен вкус.

На базата на бензен. При нормални условияса твърди токсични веществасъс специфичен аромат. В съвременната индустрия тези химични съединения играят важна роля. По отношение на употребата фенолът и неговите производни са сред двадесетте най-популярни химични съединенияв света. Те се използват широко в химическата и леката промишленост, фармацевтиката и енергетиката. Следователно, получаването на фенол в индустриален мащаб- една от основните задачи на химическата промишленост.

Фенолни обозначения

Оригиналното наименование на фенола е карболова киселина. По-късно това съединение научи името "фенол". Формулата на това вещество е показана на фигурата:

Фенолните атоми са номерирани, като се започне от въглеродния атом, който е свързан с OH хидроксо групата. Последователността продължава в такъв ред, че другите заместени атоми получават най-ниските числа. Фенолните производни съществуват под формата на три елемента, чиито характеристики се обясняват с разликата в техните структурни изомери. Различните орто-, мета-, паракрезоли са само модификация на основната структура на съединението бензенов пръстени хидроксилна група, чиято основна комбинация е фенол. Формулата на това вещество в химична нотация изглежда като C 6 H 5 OH.

Физични свойства на фенола

Визуално фенолът представлява твърди безцветни кристали. На открито те се окисляват, придавайки на веществото характеристика розов нюанс. При нормални условия фенолът е доста слабо разтворим във вода, но с повишаване на температурата до 70 ° C тази цифра се увеличава рязко. В алкални разтвори това вещество е разтворимо във всякакви количества и при всяка температура.

Тези свойства се запазват и в други съединения, чийто основен компонент са фенолите.

Химични свойства

Уникалните свойства на фенола се обясняват с неговата вътрешна структура. В молекулата на това химически p-орбитала на кислородните форми единна p-системас бензенов пръстен. Това тясно взаимодействие увеличава електронната плътност на ароматния пръстен и понижава тази на кислородния атом. В този случай полярността на връзките на хидроксо групата се увеличава значително и водородът в нейния състав лесно се заменя с всеки алкален метал. Така се образуват различни фенолати. Тези съединения не се разлагат с вода, като алкохолатите, но техните разтвори са много подобни на соли на силни основи и слаби киселини, така че имат доста изразена алкална реакция. Фенолатите взаимодействат с различни киселини, в резултат на реакцията фенолите се редуцират. Химичните свойства на това съединение му позволяват да взаимодейства с киселини, като по този начин образува естери. Например взаимодействието на фенол и оцетна киселина води до образуването на фенилов естер (фениацетат).

Широко известна е реакцията на нитриране, при която под въздействието на 20% азотна киселинафенолът образува смес от пара- и ортонитрофеноли. Ако фенолът се третира с концентрирана азотна киселина, се получава 2,4,6-тринитрофенол, който понякога се нарича пикринова киселина.

Фенол в природата

Като самостоятелно вещество фенолът се среща в природата в каменовъглен катран и в някои сортове масло. Но за промишлени нужди това количество не играе никаква роля. Следователно получаването на фенол изкуствен начинсе превърна в приоритет за много поколения учени. За щастие този проблем беше решен и в резултат на това беше получен изкуствен фенол.

свойства, получаване

Използването на различни халогени дава възможност за получаване на фенолати, от които се образува бензен по време на по-нататъшна обработка. Например, нагряването на натриев хидроксид и хлоробензен произвежда натриев фенолат, който се разлага на сол, вода и фенол, когато е изложен на киселина. Формулата за тази реакция е дадена тук:

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

Ароматните сулфонови киселини също са източник за производството на бензен. Химическа реакцияизвършва се с едновременно топене на алкали и сулфонова киселина. Както се вижда от реакцията, първо се образуват феноксиди. Когато се третират със силни киселини, те се редуцират до многовалентни феноли.

Фенол в промишлеността

На теория получаването на фенол по най-простия и най-обещаващ начин изглежда така: с помощта на катализатор бензенът се окислява с кислород. Но досега катализаторът за тази реакция не е открит. Ето защо понастоящем в индустрията се използват други методи.

Непрекъснато индустриален начинполучаването на фенол се състои във взаимодействието на хлоробензен и 7% разтвор сода каустик. Получената смес преминава през километър и половина система от тръби, загрята до температура 300 C. Под въздействието на температурата и се поддържа високо наляганеизходните вещества влизат в реакция, в резултат на която ще се получат 2,4-динитрофенол и други продукти.

Не толкова отдавна беше разработен промишлен метод за получаване на вещества, съдържащи фенол, по метода на кумола. Този процес се състои от два етапа. Първо, изопропилбензен (кумол) се получава от бензен. За да направите това, бензенът се алкилира с пропилен. Реакцията изглежда така:

След това кумолът се окислява с кислород. На изхода на втората реакция, фенол и др важен продукт- ацетон.

Производството на фенол в промишлен мащаб е възможно от толуен. За да направите това, толуенът се окислява върху кислорода, съдържащ се във въздуха. Реакцията протича в присъствието на катализатор.

Примери за феноли

Най-близките хомолози на фенолите се наричат ​​крезоли.

Има три вида крезоли. Мета-крезолът при нормални условия е течност, пара-крезолът и орто-крезолът са твърди вещества. Всички крезоли са слабо разтворими във вода и по своите химични свойства са почти подобни на фенола. AT естествена формакрезолите се намират в каменовъглен катран, в промишлеността се използват при производството на багрила, някои видове пластмаси.

Примери за двувалентни феноли са пара-, орто- и мета-хидробензени. Всички те са твърди вещества, лесно разтворими във вода.

Единственият представител на тривалентния фенол е пирогалолът (1,2,3-трихидроксибензен). Формулата му е показана по-долу.

Пирогалолът е доста силен редуциращ агент. Лесно се окислява, така че се използва за получаване на газове, пречистени от кислород. Това вещество е добре известно на фотографите, използва се като проявител.

феноли -органични вещества, чиито молекули съдържат фенилов радикал, свързан с една или повече хидроксо групи. Също като алкохолите класифициране на фенолипо атомарност, т.е. по броя на хидроксилните групи.

Едноатомни фенолисъдържа една хидроксилна група в молекулата:

Многовалентни фенолисъдържа повече от една хидроксилна група в молекулите:

Съществуват и поливалентни феноли, съдържащи три или повече хидроксилни групи в бензеновия пръстен.

Нека се запознаем по-подробно със структурата и свойствата на най-простия представител на този клас - фенол C 6 H 5 OH. Името на това вещество формира основата за името на целия касов апарат - феноли.

Физични свойства на фенола

Фенолът е твърдо, безцветно кристално вещество, точка на топене=43°C, точка на кипене=181°C, с остър характерен мирис.Отровен.Фенолът се разтваря слабо във вода при стайна температура. Воден разтвор на фенол се нарича карболова киселина. При контакт с кожата причиняваизгаряния, следователно с фенола трябва да се работи много внимателно!

Химични свойства на фенола

Фенолите са по-активни в повечето реакции на О-Н връзка, тъй като тази връзка е по-полярна поради изместването на електронната плътност от кислородния атом към бензеновия пръстен (участие на несподелената електронна двойка на кислородния атом в р-конюгацията система). Киселинността на фенолите е много по-висока от тази на алкохолите. За феноли реакцията на празнина C-O връзкине са характерни, тъй като кислородният атом е здраво свързан с въглеродния атом на бензеновия пръстен поради участието на неговата несподелена електронна двойка в системата за конюгиране. Взаимното влияние на атомите в молекулата на фенола се проявява не само в поведението на хидроксилната група, но и в по-голяма степен. реактивностбензеново ядро. Хидроксилната група увеличава електронната плътност в бензеновия пръстен, особено в орто и пара позиции (ОН групи)

Киселинни свойства на фенола

Водородният атом на хидроксилната група е киселинен. защото киселинните свойства на фенола са по-изразени от тези на водата и алкохолите, тогава фенолът реагира не само с алкални метали, но също и с основи за образуване на фенолати:

Киселинността на фенолите зависи от естеството на заместителите (донор или акцептор на електронна плътност), позицията спрямо ОН групата и броя на заместителите. Най-голямо влияние върху ОН-киселинността на фенолите оказват групите, разположени в орто- и пара-позиции. Донорите увеличават силата O-N връзки(като по този начин намалява подвижността на водорода и киселинните свойства), акцепторите намаляват силата на O-H връзката, докато киселинността се увеличава:

Въпреки това, киселинните свойства на фенола са по-слабо изразени от тези на неорганичните и карбоксилните киселини. Така например киселинните свойства на фенола са около 3000 пъти по-слаби от тези на въглеродната киселина. Следователно, преминавайки през воден разтвор на натриев фенолат въглероден двуокис, може да се изолира свободен фенол.

Добавянето на солна или сярна киселина към воден разтвор на натриев фенолат също води до образуването на фенол:

Качествена реакция към фенол

Фенолът реагира с железен хлорид (3), за да образува интензивно оцветен лилавокомплексно съединение.Тази реакция прави възможно откриването му дори в много ограничени количества.Други феноли, съдържащи една или повече хидроксилни групи в бензеновия пръстен, също дават ярък синьо-виолетов цвят при реакцията с железен хлорид (3).

Реакции на бензеновия пръстен на фенола

Наличието на хидроксилен заместител значително улеснява протичането на реакциите на електрофилно заместване в бензеновия пръстен.

1. Бромиране на фенол.За разлика от бензена, бромирането на фенол не изисква добавяне на катализатор (железен (3) бромид). В допълнение, взаимодействието с фенол протича селективно (селективно): бромните атоми се изпращат към орто-и чифт-позиции, замествайки разположените там водородни атоми. Селективността на заместването се обяснява с горните характеристики електронна структурафенолни молекули.

Така при взаимодействието на фенол с бромна водаобразува се бяла утайка от 2,4,6-трибромофенол:

Тази реакция, както и реакцията с железен (3) хлорид, служи за качествено откриване на фенол.

2.Нитриране на фенолсъщо се случва по-лесно от нитрирането на бензен. Реакцията с разредена азотна киселина протича при стайна температура. Резултатът е смес орто-и пароизомери на нитрофенола:

При използване на концентрирана азотна киселина, 2,4,6, тринитритефенол-пикринова киселина се образува експлозив:

3. Хидрогениране на ароматния пръстен на фенолав присъствието на катализатор преминава лесно:

4.Поликондензация на фенол с алдехиди,по-специално, с формалдехид се случва с образуването на реакционни продукти - фенол-формалдехидни смоли и твърди полимери.

Взаимодействието на фенол с формалдехид може да се опише по схемата:

Димерната молекула задържа "подвижни" водородни атоми, което означава, че реакцията може да продължи с достатъчно количество реагенти:

реакция поликондензация,тези. реакцията на производство на полимер, протичаща с освобождаването на страничен продукт с ниско молекулно тегло (вода), може да продължи допълнително (докато един от реагентите бъде напълно изразходван) с образуването на огромни макромолекули. Процесът може да се опише с общото уравнение:

Образуването на линейни молекули става при обикновена температура. Провеждането на същата реакция по време на нагряване води до факта, че полученият продукт има разклонена структура, той е твърд и неразтворим във вода.В резултат на нагряване на линейна фенолформалдехидна смола с излишък от алдехид се получават твърди пластмасови маси с уникални свойства. Полимерите на основата на фенолформалдехидни смоли се използват за производството на лакове и бои, пластмасови изделия, които са устойчиви на нагряване, охлаждане, вода, основи, киселини. диелектрични свойства. От полимери на основата на фенолформалдехидни смоли, най-отговорните и важни подробностиелектроуреди, корпуси на силови агрегати и машинни части, полимерна основа на печатни платки за радиоустройства. Лепилата на базата на фенол-формалдехидни смоли са в състояние надеждно да свързват части от различно естество, поддържайки най-висока якост на свързване в много широк температурен диапазон. Такова лепило се използва за закрепване на металната основа на осветителни лампи към стъклена крушка.По този начин фенолът и продуктите на негова основа са широко използвани.

Използването на феноли

фенол - твърдо, с характерна миризма, причинява изгаряния при контакт с кожата. Отровни. Разтваря се във вода, разтворът му се нарича карболова киселина (антисептик). Тя е първият антисептик, въведен в хирургията. Широко използвани в производството на пластмаси, лекарства(салицилова киселина и нейните производни), оцветители, експлозиви.

Едноатомните феноли са бистри течности или кристални вещества, често оцветени в розово-червено поради окисляването им. Това са отрови, а при контакт с кожата причиняват изгаряния. Те убиват много микроорганизми, тоест имат дезинфекционни и антисептични свойства. Разтворимостта на фенолите във вода е ниска, техните точки на кипене са относително високи поради съществуването на междумолекулни водородни връзки.

Физически свойства

Фенолите са слабо разтворими във вода, но са лесно разтворими в алкохол, етер, бензен, образуват кристални хидрати с вода и се дестилират с водна пара. Във въздуха самият фенол лесно се окислява и потъмнява. Въвеждането на заместители като халогениди, нитрогрупи и др. в пара-позицията на фенолната молекула значително повишава точката на кипене и точката на топене на съединенията:

Снимка 1.

Фенолите са полярни вещества с диполен момент $\mu$ = 1,5-1,6 $D$. Стойността на $EI$ от 8,5-8,6 eV показва по-големите донорни свойства на фенолите в сравнение с такива арени като бензен (9,25 eV), толуен (8,82 eV), етилбензен (8,76 eV). Това се дължи на взаимодействието на хидроксилната група с $\pi$-връзките на бензеновия пръстен поради положителния $M$-ефект на $OH$-групата, неговият отрицателен $I$-ефект преобладава.

Спектрални характеристики на фенолите

Абсорбционният максимум в UV частта на спектъра за фенол се измества към по-дълги дължини на вълните с около 15 nm в сравнение с бензена (батохромно изместване) поради участието на кислородни $\pi$ електрони в конюгация с бензеновото ядро ​​и се появява при 275 nm с фина структура.

В инфрачервените спектри за феноли, както и за алкохоли, са характерни интензивни $v_(OH)$ ленти в областта на 3200-3600 cm$^(-1)$ и 3600-3615 cm$^(-1)$ за силно разредени разтвори, но за $v_(c\_D)$ феноли има лента при около 1230 cm$^(-1)$ за разлика от 1220-1125 cm$^(-1)$ за алкохоли.

В PMR спектрите протонният сигнал на $OH$-групата на фенолите се проявява в широк диапазон (4.0-12.0 ppm) в сравнение с алкохолите, в зависимост от естеството и концентрацията на разтворителя, температурата и наличието на интер. - или вътрешномолекулни водородни връзки. Често протонният сигнал от $OH$-групата се записва при 8,5-9,5 m.h. в диметилсулфоксид или при 4.0-7.5 m.h, в $CCl_4$.

В масовия спектър на фенола основната посока на фрагментация е елиминирането на $HCO$ и $CO$ частици:

Фигура 2.

Ако алкиловите радикали присъстват в молекулата на фенола, първичният процес ще бъде бензиловото разцепване.

Химични свойства на фенолите

За разлика от алкохолите, които се характеризират с реакции с разцепване както на $O-H$ връзки (киселинно-алкални свойства, образуване на естер, окисление и т.н.), така и на $C-O$ връзки (реакции на нуклеофилно заместване, дехидратация, пренареждане), фенолите са по-характерни за реакции от първи тип. В допълнение, те се характеризират с реакции на електрофилно заместване в бензеновия пръстен, активиран от електрон-донорна хидроксилна група.

Химичните свойства на фенолите се дължат на взаимното влияние на хидроксилната група и бензеновото ядро.

Хидроксилната група има $-I-$ и + $M$-ефект. Последният значително надвишава $-I$ ефекта, който определя $n-\pi$-конюгацията свободни електроникислород с $\pi$-орбитала на бензеновия пръстен. Благодарение на $n-\pi$-спрягането, дължината на връзката $C - O$, големината на диполния момент и позициите на ивиците на поглъщане на връзката в IR спектрите намаляват в сравнение с етанол:

Някои характеристики на фенол и етанол:

Фигура 3

$n-\pi$-конюгирането води до намаляване на електронната плътност на кислородния атом, така че полярността на връзката $O - H$ във фенолите се увеличава. В това отношение киселинните свойства на фенолите са по-изразени от тези на алкохолите. По-голямата киселинност на фенолите в сравнение с алкохолите се обяснява и с възможността за делокализация на заряда във фенолатния анион, което води до стабилизиране на системата:

Фигура 4

Разликата между киселинността на фенола и алкохолите се показва от константата на дисоциация. За сравнение: Kd = $1,3 \cdot 10^(-10)$ за фенол и Kd = $10^(-18)$ за етилов алкохол.

Следователно фенолите, за разлика от алкохолите, образуват фенолати не само с алкални метали, но и чрез взаимодействие с алкали:

Фигура 5

Реакцията на фенол с алкални метали е доста бурна и може да бъде придружена от експлозия.

Но фенолът е слаба киселина, дори по-слаб от въглената киселина ($K = 4,7 \cdot 10^(-7)$). Следователно въглеродната киселина измества фенола от фенолатния разтвор. Тези реакции се използват за разделяне на феноли, алкохоли или карбоксилни киселини. Електрон-оттеглящите групи в молекулата на фенола значително подобряват, докато донорните групи отслабват киселинните свойства на фенол хидроксил.

В допълнение, фенолът се характеризира с редица реакции от различни посоки:

1. образуването на етери и естери;
2. реакции на алкилиране и ацилиране;
3. окислителни реакции

4. реакции на електрофилно заместване в ароматния пръстен, включително реакциите:

   • халогениране,
   • сулфониране,
   • нитрозиране,
   • формилиране,
   • кондензации с алдехиди и кетони,
   • карбоксилиране.

1. Феноли- производни на ароматни въглеводороди, в молекулите на които хидроксилната група (-OH) е директно свързана с въглеродните атоми в бензеновия пръстен.

2. Класификация на фенолите

Различават се едно-, дву-, триатомни феноли в зависимост от броя на ОН групите в молекулата:

В зависимост от броя на кондензираните ароматни цикли в молекулата се разграничават самите феноли (един ароматен пръстен - бензенови производни), нафтоли (2 кондензирани пръстена - нафталенови производни), антраноли (3 кондензирани пръстена - антраценови производни) и фенантроли:

3. Изомерия и номенклатура на фенолите

Има 2 вида изомерия:

• изомерия на позицията на заместителите в бензеновия пръстен

• изомерия на страничната верига (структури на алкилния радикал и брой радикали)

За фенолите се използват широко тривиални имена, които са се развили исторически. Префикси се използват и в наименованията на заместени моноядрени феноли орто-,мета-и двойка -,използвани в номенклатурата на ароматните съединения. За по-сложни съединения атомите, които изграждат ароматните пръстени, са номерирани и позицията на заместителите е обозначена с цифрови индекси.

4. Структурата на молекулата

Фениловата група C 6 H 5 - и хидроксилната -OH взаимно си влияят

• неразделен електронна двойкаКислородният атом се привлича от 6-електронния облак на бензеновия пръстен, поради което O–H връзката е още по-поляризирана. Фенолът е по-силна киселина от водата и алкохолите.

• В бензеновия пръстен симетрията на електронния облак е нарушена, електронната плътност се увеличава в позиции 2, 4, 6. Това го прави по-реактивен S-N връзкив позиции 2, 4, 6. и са връзки на бензеновия пръстен.

5. Физични свойства

Повечето моновалентни феноли при нормални условия са безцветни кристални вещества с ниска точка на топене и характерна миризма. Фенолите са слабо разтворими във вода, лесно разтворими в органични разтворители, токсични и постепенно потъмняват при съхранение на въздух в резултат на окисление.

Фенол C6H5OH (карболова киселина ) - безцветно кристално вещество се окислява във въздуха и става розово, при обикновени температури е слабо разтворимо във вода, над 66 ° C се смесва с вода във всяко съотношение. фенол - токсично вещество, причинява изгаряния на кожата, е антисептик

6. Токсични свойства

Фенолът е отровен. Причинява дисфункция на нервната система. Прахът, парите и разтворът на фенол дразнят лигавиците на очите, дихателните пътища и кожата. Веднъж попаднал в тялото, фенолът се абсорбира много бързо дори през непокътнати кожни участъци и след няколко минути започва да действа върху мозъчната тъкан. Първо, има краткотрайно възбуждане, а след това парализа на дихателния център. Дори при излагане на минимални дози фенол се наблюдават кихане, кашляне, главоболие, световъртеж, бледност, гадене и загуба на сила. Тежките случаи на отравяне се характеризират с безсъзнание, цианоза, задух, нечувствителност на роговицата, ускорен, едва забележим пулс, студена пот, често конвулсии. Често фенолът е причина за рак.

7. Приложение на феноли

1. Производство на синтетични смоли, пластмаси, полиамиди

2. Лекарства

3. Оцветители

4. Повърхностноактивни вещества

5. Антиоксиданти

6. Антисептици

7. Експлозиви

8. Получаване на фенол в индустрия

един). Кумолен метод за производство на фенол (СССР, Сергеев П.Г., Удрис Р.Ю., Кружалов Б.Д., 1949 г.). Предимства на метода: безотпадна технология (добив на полезни продукти > 99%) и икономичност. В момента кумолният метод се използва като основен в световното производство на фенол.

2). От въглищен катран (като страничен продукт - нисък добив):

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

натриев фенолат

(изображение на продуктасмолени ботушисода каустик)

3). От халобензени :

от 6 H5-Cl + NaOH T , стр→ C 6 H 5 - OH + NaCl

4). Сливане на соли на ароматни сулфонови киселини с твърди основи :

C6H5-SO3Na + NaOH T → Na 2 SO 3 + C 6 H 5 - OH

натриева сол

бензенсулфонови киселини

9. Химични свойства на фенол (карболова киселина)

аз . Свойства на хидроксилната група

Киселинни свойства- са по-изразени от тези на наситените алкохоли (цветът на индикаторите не се променя):

• с активни метали-

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

натриев фенолат

• С алкали-

C6H5-OH + NaOH (воден разтвор)↔ C 6 H 5 -ONa + H 2 O

! Фенолати - соли на слаба карболова киселина, разградени от въглеродна киселина -

C6H5-ONa + H2O+ОТO 2 → C 6 H 5 -OH + NaHCO 3

По отношение на киселинните свойства фенолът превъзхожда етанола 10 пъти. В същото време той е по-нисък от същото оцетна киселина. За разлика от карбоксилните киселини, фенолът не може да измести въглеродната киселина от нейните соли.

° С 6 з 5 - о + NaHCO 3 = реакцията не върви - перфектно разтваряне в водни разтвориалкали, той всъщност не се разтваря във воден разтвор на натриев бикарбонат.

Киселинните свойства на фенола се засилват под въздействието на електрон-оттеглящи групи, свързани с бензеновия пръстен ( НЕ 2 - , бр - )

2,4,6-тринитрофенол или пикринова киселина е по-силна от въглеродната

II . Свойства на бензеновия пръстен

1). Взаимното влияние на атомите в молекулата на фенола се проявява не само в поведението на хидрокси групата (виж по-горе), но и в по-голямата реактивност на бензеновия пръстен. Хидроксилната група увеличава електронната плътност в бензеновия пръстен, особено в орто-и чифт-разпоредби (+ М-ефект на ОН-група):

Следователно фенолът е много по-активен от бензена в реакциите на електрофилно заместване в ароматния пръстен.

• Нитриране. Под действието на 20% азотна киселина HNO 3 фенолът лесно се превръща в смес орто-и чифт-нитрофеноли:

При използване на концентрирана HNO 3 се образува 2,4,6-тринитрофенол ( пикринова киселина):

• Халогениране. Фенолът лесно реагира с бромна вода при стайна температура, за да образува бяла утайка от 2,4,6-трибромофенол ( качествена реакцияза фенол):

• Кондензация с алдехиди. Например:

2). Хидрогениране на фенол

C6H5-OH + 3H2 Ni, 170º° С→ C 6 H 11 - OH циклохексил алкохол (циклохексанол)