Fenoli.

1. Definicija. Klasifikacija.

2. Nomenklatura i izomerizam. Glavni predstavnici

3. Račun

4. Fizička svojstva

5. Hemijska svojstva

6. Aplikacija. Utjecaj na ljudsko zdravlje.

Fenoli su derivati ​​benzena sa jednom ili više hidroksilnih grupa.

Klasifikacija.

zavisno od broja hidroksi grupa Fenoli se po atomistici dijele na: jedno-, dvo- i troatomne.

By stepena isparljivosti supstanci obično se dijele u dvije grupe - isparljive fenole sa parom (fenol, krezoli, ksilenoli, gvajakol, timol) i neisparljive fenole (resorcinol, katehol, hidrokinon, pirogalol i drugi polihidrični fenoli). Struktura i nomenklatura pojedinih predstavnika će biti razmotrena u nastavku.

Nomenklatura i izomerizam. glavni predstavnici.

Prvi predstavnik se u pravilu trivijalnom nomenklaturom naziva fenol (oksibenzen, zastarjela karbolna kiselina).

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

3,5-dimetilfenol 4-etilfenol

Često za fenole različitim stepenima zamjene koriste trivijalna imena.

Potvrda

1) Izolacija od proizvoda suvog katrana, kao i od proizvoda pirolize mrkog uglja i drveta (katrana).

2) Preko benzensulfonske kiseline. Prvo, benzen se tretira zagrijavanjem s koncentriranom sumpornom kiselinom

C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O

Rezultirajuća benzensulfonska kiselina se spaja sa alkalijom

C6H5SO3H + 3NaOH = C6H5ONa + 2H2O + Na2SO3

Nakon tretmana fenolata jakom kiselinom, dobija se fenol.

3) Metoda kumena (bazirana na oksidaciji aromatični ugljovodonik kumen (izopropilbenzen) sa atmosferskim kiseonikom, nakon čega sledi razgradnja nastalog hidroperoksida razblaženog sa H2SO4). Reakcija se odvija s visokim prinosom i atraktivna je po tome što vam omogućava da odjednom dobijete dva tehnički vrijedna proizvoda - fenol i aceton (to morate sami razmotriti).

Physical Properties

fenol To je bezbojni kristal u obliku igle koji postaje ružičast na zraku zbog oksidacije koja rezultira obojenim proizvodima. Imaju specifičan miris gvaša. Rastvorimo u vodi (6 g na 100 g vode), u rastvorima alkalija, u alkoholu, u benzenu, u acetonu.

Prilikom rada sa fenolom potrebno je pridržavati se sigurnosnih mjera opreza: raditi ispod haube, koristiti ličnu zaštitnu opremu, jer u dodiru s kožom izaziva opekotine.

Hemijska svojstva fenola

Struktura molekula fenola

Benzenski prsten i OH grupa, kombinovani u molekulu fenola, utiču jedni na druge, međusobno povećavajući reaktivnost. Fenil grupa povlači usamljeni elektronski par od atoma kiseonika u OH grupi.

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

Katalitička interakcija sa alkoholima dovodi do eteri i kao rezultat reakcije sa anhidridima ili kiselinskim hloridima karboksilne kiseline formirana estri. To su reakcije slične reakcijama alkohola koje su proučavane na prošlom predavanju (nazivaju se i o-alkilacija i o-acilacija).

2. Reakcije sa apstrakcijom OH grupe

U interakciji s amonijakom (pri povišenoj temperaturi i pritisku), OH grupa se zamjenjuje NH2 i nastaje anilin.

3. Reakcije supstitucije atoma vodika u benzenskom prstenu

(reakcije elektrofilne supstitucije) .

OH grupa je aktivirajući orijentant prve vrste. pa se tokom halogeniranja, nitriranja, sulfoniranja i alkilacije fenola napadaju centri sa povećanom gustinom elektrona, tj. supstitucija se odvija uglavnom u orto- i par- odredbe. Takve reakcije su detaljno proučavane u predavanju o pravilima orijentacije u benzenskom prstenu.

Reakcije fenola sa halogenima nastaviti brzo, bez katalizatora.

o-kloro- i p-klorofenol

Fenol na djelu konc.HNO3 pretvara u 2,4,6-trinitrofenol (pikrinsku kiselinu). Nitracija je praćena oksidacijom, pa je prinos proizvoda nizak.

Mononitrofenoli nastaju nitracijom fenola razblaženom azotnom kiselinom (na sobnoj temperaturi).

o-nitro- i p-nitrofenol

Fenol se lako sulfonira koncentriranoH2 SO 4, dok se pri temperaturi od 15-20°C pretežno dobija o-izomer, a na 100°C dobija se p-izomer.

o-fenol i p-fenolsulfonske kiseline

Fenoli se takođe lako izlažu alkilacija i acilacija u jezgro.

Jedna od najupečatljivijih reakcija je zagrijavanje fenola sa ftalnim anhidridom u prisustvu sumporne kiseline, što dovodi do proizvodnje triarilmetilenskih boja zvanih fenolftaleini.

Aspirin" href = "/text/category/aspirin/" rel="bookmark"> aspirin. Fenolati natrijuma i kalija stupaju u interakciju sa CO2. Na temperaturi od 125°C dobija se o-izomer fenolkarboksilne kiseline koji se aciluje u OH grupi da nastane aspirin.

Važno je napomenuti još dvije kvalitativne reakcije fenola:

1) Reakcija fenola sa bromom: odvija se vrlo brzo i vrlo ga je teško zaustaviti u fazi monobromiranja. Kao rezultat, formira se 2.4.6-tribromofenol - bijeli talog.

Reakcija se koristi za detekciju fenola u vodi: zamućenje je uočljivo čak i kod izuzetno niskog sadržaja fenola u vodi (1:100.000).

2) Reakcija sa Fe (III) solima. Reakcija se zasniva na stvaranju ljubičastih kompleksa fenolata željeza.

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

Hidrogenacija vodonikom u prisustvu nikalnog katalizatora djeluje na aromatični prsten, smanjujući ga.

4. Oksidacija fenola

Fenoli su osjetljivi na djelovanje oksidacijskih sredstava. Pod dejstvom hromne kiseline, fenol i hidrokinon se oksidiraju u p-benzohinon, a katehol u o-benzohinon. Metaderivati ​​fenola se prilično teško oksidiraju.

Završni materijali i radovi fenoli i njihovi derivati.

Stoga je potrebno biti na oprezu i poduzeti mjere kod prvih simptoma trovanja. Zapamtite ako ste zabrinuti smrad nedavno kupljeni predmet, ako vam se čini da vam se zdravlje pogoršalo nakon kupovine namještaja ili nedavne popravke, bilo bi bolje da pozovete stručnjaka za zaštitu okoliša koji će neophodna istraživanja i daće potrebne preporuke nego da budete u tjeskobi i nedoumici, strahujući za svoje zdravlje i zdravlje svojih najmilijih.

Sekunda svjetski rat fenol je korišten u koncentracionih logora Treći Rajh za ubijanje.

Ozbiljno, fenol takođe utiče okruženje: u nezagađenim ili malo zagađenim riječnim vodama sadržaj fenola obično ne prelazi 20 µg/dm3. Prekoračenje prirodne pozadine može poslužiti kao indikacija zagađenja vodnih tijela. U kontaminiranom fenolima prirodne vode njihov sadržaj može doseći desetine pa čak i stotine mikrograma u 1 litri. MPC fenola u vodi za Rusiju je 0,001 mg/dm3

Analiza vode na fenol je važna za prirodne i Otpadne vode. Potrebno je ispitati vodu na sadržaj fenola ako postoji sumnja na zagađenje vodotoka industrijskim efluentima.

Fenoli su nestabilna jedinjenja i podležu biohemijskim i hemijska oksidacija . Polihidrični fenoli se uništavaju uglavnom hemijskom oksidacijom.

Međutim, kada se voda koja sadrži fenolne nečistoće tretira hlorom, mogu nastati vrlo opasna organska jedinjenja. otrovne tvari - dioksini.

Koncentracija fenola u površinske vode izložena sezonske promjene. AT ljetni period sadržaj fenola opada (sa povećanjem temperature, brzina raspadanja se povećava). Spuštanje u rezervoare i tokove fenolnih voda naglo pogoršava njihovo opšte sanitarno stanje, utičući na žive organizme ne samo svojom toksičnošću, već i značajna promjena režim biogenih elemenata i rastvorenih gasova (kiseonik, ugljen-dioksid). Kao rezultat hloriranja vode koja sadrži fenole nastaju stabilna jedinjenja hlorfenola čiji najmanji tragovi (0,1 µg/dm3) daju vodi karakterističan ukus.

Na bazi benzena. At normalnim uslovima su solidni toksične supstance sa specifičnom aromom. U savremenoj industriji ova hemijska jedinjenja igraju važnu ulogu. U smislu upotrebe, fenol i njegovi derivati ​​su među dvadeset najpopularnijih hemijska jedinjenja u svijetu. Široko se koriste u hemijskoj i lakoj industriji, farmaciji i energetici. Dakle, dobijanje fenola u industrijske razmjere- jedan od glavnih zadataka hemijske industrije.

Oznake fenola

Originalni naziv fenola je karbolna kiselina. Kasnije je ovo jedinjenje naučilo naziv "fenol". Formula ove supstance prikazana je na slici:

Atomi fenola su numerisani počevši od atoma ugljika koji je povezan sa OH hidrokso grupom. Niz se nastavlja takvim redoslijedom da ostali supstituirani atomi dobiju najmanje brojeve. Derivati ​​fenola postoje u obliku tri elementa čije se karakteristike objašnjavaju njihovom razlikom strukturni izomeri. Različiti orto-, meta-, parakrezoli su samo modifikacije osnovne strukture jedinjenja benzenski prsten i hidroksilnu grupu čija je osnovna kombinacija fenol. Formula ove supstance u hemijskom zapisu izgleda kao C 6 H 5 OH.

Fizička svojstva fenola

Vizualno, fenol je čvrsti bezbojni kristali. Na otvorenom oksidiraju, dajući supstanci karakteristiku roza nijansa. U normalnim uvjetima, fenol je prilično slabo rastvorljiv u vodi, ali s povećanjem temperature na 70 ° C, ova brojka se naglo povećava. U alkalnim otopinama, ova tvar je topiva u bilo kojoj količini i na bilo kojoj temperaturi.

Ova svojstva su sačuvana i u drugim jedinjenjima, čija su glavna komponenta fenoli.

Hemijska svojstva

Jedinstvena svojstva fenola se objašnjavaju njegovom unutrašnjom strukturom. U molekulu ovoga hemijski p-orbitala oblika kiseonika unificirani p-sistem sa benzenskim prstenom. Ova čvrsta interakcija povećava gustinu elektrona aromatičnog prstena i snižava gustinu atoma kiseonika. U ovom slučaju, polaritet veza hidrokso grupe značajno se povećava, a vodik u njegovom sastavu lako se zamjenjuje bilo kojim alkalnim metalom. Tako nastaju različiti fenolati. Ova jedinjenja se ne razlažu sa vodom, kao alkoholati, ali su njihovi rastvori veoma slični solima jakih baza i slabih kiselina, pa imaju prilično izraženu alkalnu reakciju. Fenolati stupaju u interakciju s različitim kiselinama, kao rezultat reakcije, fenoli se smanjuju. Hemijska svojstva ovog jedinjenja omogućavaju mu interakciju sa kiselinama, formirajući tako estre. Na primjer, interakcija fenola i octene kiseline dovodi do stvaranja fenil estera (feniacetata).

Nadaleko je poznata reakcija nitriranja u kojoj pod uticajem 20% azotne kiseline fenol stvara mješavinu para- i ortonitrofenola. Ako se fenol tretira koncentriranom dušičnom kiselinom, dobiva se 2,4,6-trinitrofenol, koji se ponekad naziva pikrinska kiselina.

Fenol u prirodi

Kao samostalna tvar, fenol se u prirodi nalazi u katranu uglja i određenim vrstama ulja. Ali za industrijske potrebe ovaj iznos ne igra nikakvu ulogu. Dakle, dobijanje fenola veštački način postao je prioritet mnogih generacija naučnika. Na sreću, ovaj problem je rešen i kao rezultat je dobijen veštački fenol.

svojstva, dobijanje

Upotreba različitih halogena omogućava dobijanje fenolata, iz kojih nastaje benzen tokom dalje obrade. Na primjer, zagrijavanjem natrijevog hidroksida i klorobenzena nastaje natrijev fenolat, koji se razlaže na sol, vodu i fenol kada je izložen kiselini. Formula za ovu reakciju je data ovdje:

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

Aromatične sulfonske kiseline su također izvor za proizvodnju benzena. Hemijska reakcija koji se vrši uz istovremeno otapanje alkalija i sulfonske kiseline. Kao što se može vidjeti iz reakcije, prvo nastaju fenoksidi. Kada se tretiraju jakim kiselinama, redukuju se u polihidrične fenole.

Fenol u industriji

U teoriji, dobivanje fenola na najjednostavniji i najperspektivniji način izgleda ovako: pomoću katalizatora, benzen se oksidira kisikom. Ali do sada, katalizator za ovu reakciju nije pronađen. Stoga se u industriji trenutno koriste druge metode.

Kontinuirano industrijskim putem dobijanje fenola se sastoji u interakciji hlorobenzena i 7% rastvora kausticna soda. Dobivena smjesa se propušta kroz kilometar i po sistem cijevi zagrijanih na temperaturu od 300 C. Pod uticajem temperature i održava visokog pritiska početne tvari ulaze u reakciju, kao rezultat toga će se dobiti 2,4-dinitrofenol i drugi proizvodi.

Ne tako davno razvijena je industrijska metoda za dobivanje tvari koje sadrže fenol metodom kumena. Ovaj proces se sastoji od dvije faze. Prvo, izopropilbenzol (kumen) se dobija iz benzena. Da bi se to postiglo, benzen se alkiluje propilenom. Reakcija izgleda ovako:

Nakon toga, kumen se oksidira kisikom. Na izlazu druge reakcije, fenol i drugi važan proizvod- aceton.

Iz toluena je moguća proizvodnja fenola u industrijskim razmjerima. Da bi se to postiglo, toluen se oksidira na kisiku sadržanom u zraku. Reakcija se odvija u prisustvu katalizatora.

Primjeri fenola

Najbliži homolozi fenola nazivaju se krezoli.

Postoje tri vrste krezola. Meta-krezol u normalnim uslovima je tečnost, para-krezol i orto-krezol su čvrste materije. Svi krezoli su slabo topljivi u vodi, a po svojim hemijskim svojstvima gotovo su slični fenolu. AT prirodni oblik krezoli se nalaze u katranu uglja, u industriji se koriste u proizvodnji boja, nekih vrsta plastike.

Primjeri dihidričnih fenola su para-, orto- i meta-hidrobenzeni. Sve su čvrste materije, lako rastvorljive u vodi.

Jedini predstavnik trihidričnog fenola je pirogalol (1,2,3-trihidroksibenzen). Njegova formula je prikazana u nastavku.

Pirogalol je prilično jak redukcijski agens. Lako se oksidira, pa se koristi za dobivanje plinova pročišćenih od kisika. Ova supstanca je dobro poznata fotografima, koristi se kao razvijač.

fenoli - organske tvari čije molekule sadrže fenilni radikal povezan s jednom ili više hidrokso grupa. Baš kao i alkoholi klasifikovati fenole atomicnošću, tj. po broju hidroksilnih grupa.

Monatomski fenoli sadrže jednu hidroksilnu grupu u molekulu:

Polihidrični fenoli sadrže više od jedne hidroksilne grupe u molekulima:

Postoje i polihidrični fenoli koji sadrže tri ili više hidroksilnih grupa u benzenskom prstenu.

Hajde da se detaljnije upoznamo sa strukturom i svojstvima najjednostavnijeg predstavnika ove klase - fenola C 6 H 5 OH. Naziv ove supstance bio je osnova za naziv cijele kase - fenola.

Fizička svojstva fenola

Fenol je čvrsta, bezbojna kristalna supstanca, tačka topljenja=43°C, tačka ključanja=181°C, oštrog karakterističnog mirisa.Otrovan.Fenol se blago rastvara u vodi na sobnoj temperaturi. Vodena otopina fenola naziva se karbolna kiselina. U dodiru sa kožom izaziva opekotine, stoga, fenolom se mora rukovati vrlo pažljivo!

Hemijska svojstva fenola

Fenoli su aktivniji u većini reakcija O–H veze, jer je ova veza polarnija zbog pomaka elektronske gustine od atoma kiseonika prema benzenskom prstenu (učešće usamljenog elektronskog para atoma kiseonika u p-konjugaciji sistem). Kiselost fenola je mnogo veća od kiselosti alkohola. Za fenole, reakcija jaza C-O veze nisu karakteristični, jer je atom kiseonika čvrsto vezan za atom ugljenika benzenskog prstena zbog učešća njegovog usamljenog elektronskog para u sistemu konjugacije. Uzajamni uticaj atoma u molekulu fenola manifestuje se ne samo u ponašanju hidroksi grupe, već iu većem stepenu. reaktivnost benzensko jezgro. Hidroksilna grupa povećava gustinu elektrona u benzenskom prstenu, posebno u orto i para položajima (OH grupe)

Kisela svojstva fenola

Atom vodonika hidroksilne grupe je kiseo. Jer kisela svojstva fenola su izraženija od one vode i alkohola, tada fenol ne reaguje samo sa alkalni metali, ali i sa alkalijama za stvaranje fenolata:

Kiselost fenola zavisi od prirode supstituenata (donator ili akceptor elektronske gustine), položaja u odnosu na OH grupu i broja supstituenata. Najveći uticaj na OH-kiselost fenola imaju grupe koje se nalaze u orto- i para-položaju. Donatori povećavaju snagu O-N konekcije(na taj način smanjujući pokretljivost vodika i kisela svojstva), akceptori smanjuju snagu O-H veze, dok se kiselost povećava:

Međutim, kisela svojstva fenola su manje izražena od onih neorganskih i karboksilnih kiselina. Tako su, na primjer, kisela svojstva fenola oko 3000 puta manja od onih ugljične kiseline. Dakle, prolazak kroz vodeni rastvor natrijum fenolata ugljen-dioksid, slobodni fenol se može izolovati.

Dodavanje hlorovodonične ili sumporne kiseline u vodenu otopinu natrijevog fenolata također dovodi do stvaranja fenola:

Kvalitativna reakcija na fenol

Fenol reaguje sa željeznim hloridom (3) da bi se formirao intenzivno obojen ljubičasta kompleksno jedinjenje.Ova reakcija omogućava detekciju čak iu vrlo ograničenim količinama.Drugi fenoli koji sadrže jednu ili više hidroksilnih grupa u benzenskom prstenu također daju svijetlu plavo-ljubičastu boju u reakciji sa željeznim hloridom (3).

Reakcije benzenskog prstena fenola

Prisustvo hidroksilnog supstituenta uvelike olakšava tok reakcija elektrofilne supstitucije u benzenskom prstenu.

1. Bromiranje fenola. Za razliku od benzena, bromiranje fenola ne zahtijeva dodavanje katalizatora (gvožđe(3) bromid). Osim toga, interakcija sa fenolom se odvija selektivno (selektivno): atomi broma se šalju u orto- i par- pozicije, zamjenjujući atome vodonika koji se tamo nalaze. Selektivnost supstitucije objašnjava se gore navedenim karakteristikama elektronska struktura molekule fenola.

Dakle, u interakciji fenola sa bromna voda formira se bijeli talog 2,4,6-tribromofenola:

Ova reakcija, kao i reakcija sa gvožđe(3) hloridom, služi za kvalitativna detekcija fenola.

2.Nitracija fenola takođe se dešava lakše od nitriranja benzena. Reakcija s razrijeđenom dušičnom kiselinom se odvija na sobnoj temperaturi. Rezultat je mješavina orto- i paro izomeri nitrofenola:

Prilikom upotrebe koncentrirane dušične kiseline, 2,4,6, trinitritfenol-pikrinske kiseline, nastaje eksploziv:

3. Hidrogenacija aromatičnog prstena fenola u prisustvu katalizatora lako prolazi:

4.Polikondenzacija fenola sa aldehidima, posebno kod formaldehida dolazi do stvaranja produkta reakcije - fenol-formaldehidnih smola i čvrstih polimera.

Interakcija fenola s formaldehidom može se opisati shemom:

Molekula dimera zadržava "pokretne" atome vodika, što znači da se reakcija može nastaviti dalje s dovoljnom količinom reagensa:

Reakcija polikondenzacija, one. reakcija proizvodnje polimera, koja se nastavlja oslobađanjem nusproizvoda male molekularne težine (vode), može se nastaviti dalje (sve dok se jedan od reagensa potpuno ne potroši) sa formiranjem ogromnih makromolekula. Proces se može opisati opštom jednačinom:

Formiranje linearnih molekula događa se na običnoj temperaturi. Provođenje iste reakcije pri zagrijavanju dovodi do toga da nastali proizvod ima razgranatu strukturu, čvrst je i nerastvorljiv u vodi.Kao rezultat zagrijavanja linearne fenol-formaldehidne smole sa viškom aldehida, dobijaju se čvrste plastične mase sa jedinstvena svojstva. Polimeri na bazi fenol-formaldehidnih smola koriste se za proizvodnju lakova i boja, plastičnih proizvoda koji su otporni na zagrijavanje, hlađenje, vodu, alkalije, kiseline. dielektrična svojstva. Od polimera na bazi fenol-formaldehidnih smola, najodgovorniji i važne detalje električnih aparata, kućišta agregata i mašinskih delova, polimerne osnove štampanih ploča za radio uređaje. Ljepila na bazi fenol-formaldehidnih smola mogu pouzdano povezati dijelove različite prirode, održavajući najveću čvrstoću veze u vrlo širokom temperaturnom rasponu. Ovakvo ljepilo se koristi za pričvršćivanje metalnog postolja rasvjetnih lampi na staklenu sijalicu, pa se fenol i proizvodi na bazi njega široko koriste.

Upotreba fenola

fenol - solidan, karakterističnog mirisa, izaziva opekotine u dodiru s kožom. Otrovno. Otapa se u vodi, njegova otopina se zove karbolna kiselina (antiseptik). Ona je bila prvi antiseptik uveden u hirurgiju. Široko se koristi u proizvodnji plastike, lijekovi(salicilna kiselina i njeni derivati), boje, eksplozivi.

Monatomski fenoli su bistre tečnosti ili kristalne supstance, često obojene u ružičasto-crvenu boju zbog njihove oksidacije. To su otrovi, koji u dodiru s kožom izazivaju opekotine. Ubijaju mnoge mikroorganizme, odnosno imaju dezinfekciona i antiseptička svojstva. Rastvorljivost fenola u vodi je niska, njihove tačke ključanja su relativno visoke zbog postojanja intermolekularnih vodonične veze.

Physical Properties

Fenoli su slabo rastvorljivi u vodi, ali su lako rastvorljivi u alkoholu, eteru, benzenu, formiraju kristalne hidrate sa vodom i destiluju se vodenom parom. Na zraku, sam fenol lako oksidira i potamni. Uvođenje supstituenata kao što su halogenidi, nitro grupe itd. u para-poziciju molekule fenola značajno povećava tačku ključanja i tališta jedinjenja:

Slika 1.

Fenoli su polarne supstance sa dipolnim momentom $\mu$ = 1,5-1,6 $D$. Vrijednost $EI$ od 8,5-8,6 eV ukazuje na veća svojstva donora fenola u poređenju sa arenima kao što su benzen (9,25 eV), toluen (8,82 eV), etilbenzen (8,76 eV). To je zbog interakcije hidroksilne grupe sa $\pi$-vezama benzenskog prstena zbog pozitivnog $M$-efekta $OH$-grupe, prevladava njen negativni $I$-efekat.

Spektralne karakteristike fenola

Maksimum apsorpcije u UV dijelu spektra za fenol je pomaknut prema dužim talasnim dužinama za oko 15 nm u poređenju sa benzenom (batohromski pomak) zbog učešća kiseonika $\pi$ elektrona u konjugaciji sa jezgrom benzena i pojavljuje se na 275 nm sa finom strukturom.

U IR spektrima za fenole, kao i za alkohole, intenzivne $v_(OH)$ trake su karakteristične u području od 3200-3600 cm$^(-1)$ i 3600-3615 cm$^(-1)$ za visoko razblažene rastvore, ali za $v_(c\_D)$ fenole postoji traka na oko 1230 cm$^(-1)$ za razliku od 1220-1125 cm$^(-1)$ za alkohole.

U PMR spektrima, protonski signal $OH$-grupe fenola se manifestuje u širokom opsegu (4,0-12,0 ppm) u poređenju sa alkoholima, u zavisnosti od prirode i koncentracije rastvarača, temperature i prisustva inter - ili intramolekularne vodikove veze. Često se signal protona $OH$-grupe bilježi na 8,5-9,5 m.h. u dimetil sulfoksidu ili na 4,0-7,5 m.h, u $CCl_4$.

U spektru mase fenola, glavni pravac fragmentacije je eliminacija $HCO$ i $CO$ čestica:

Slika 2.

Ako su alkil radikali prisutni u molekulu fenola, primarni proces će biti cijepanje benzila.

Hemijska svojstva fenola

Za razliku od alkohola, koje karakteriziraju reakcije s cijepanjem i $O-H$ veza (kiselina-bazna svojstva, formiranje estera, oksidacija, itd.) i $C-O$ veza (reakcije nukleofilne supstitucije, dehidratacije, preuređivanja), fenoli su tipičniji za reakcije prve vrste. Osim toga, karakteriziraju ih reakcije elektrofilne supstitucije u benzenskom prstenu aktivirane hidroksilnom grupom koja donira elektrone.

Hemijska svojstva fenola su posljedica međusobnog utjecaja hidroksilne grupe i benzenskog jezgra.

Hidroksilna grupa ima $-I-$ i + $M$-efekat. Potonji uvelike premašuje $-I$ efekat koji određuje $n-\pi$-konjugaciju slobodnih elektrona kiseonik sa $\pi$-orbitalom benzenskog prstena. Zbog $n-\pi$-konjugacije, dužina $C - O$ veze, veličina dipolnog momenta i položaji apsorpcionih traka veze u IR spektrima se smanjuju u odnosu na etanol:

Neke karakteristike fenola i etanola:

Slika 3

$n-\pi$-konjugacija dovodi do smanjenja elektronske gustine na atomu kiseonika, pa se polaritet $O - H$ veze u fenolima povećava. U tom smislu, kisela svojstva fenola su izraženija od alkohola. Veća kiselost fenola u odnosu na alkohole objašnjava se i mogućnošću delokalizacije naboja u fenolat anion, što dovodi do stabilizacije sistema:

Slika 4

Razlika između kiselosti fenola i alkohola je naznačena konstantom disocijacije. Za poređenje: Kd = $1,3 \cdot 10^(-10)$ za fenol i Kd = $10^(-18)$ za etil alkohol.

Stoga, fenoli, za razliku od alkohola, formiraju fenolate ne samo s alkalnim metalima, već i interakcijom s alkalijama:

Slika 5

Reakcija fenola sa alkalnim metalima je prilično burna i može biti praćena eksplozijom.

Ali fenol jeste slaba kiselina, čak i slabiji od ugljene kiseline ($K = 4,7 \cdot 10^(-7)$). Stoga, ugljena kiselina istiskuje fenol iz otopine fenolata. Ove reakcije se koriste za odvajanje fenola, alkohola ili karboksilnih kiselina. Grupe koje povlače elektrone u molekulu fenola značajno pojačavaju, dok donorske grupe slabe kisela svojstva fenol hidroksila.

Osim toga, fenol karakterizira niz reakcija različitih smjerova:

1. formiranje etera i estera;
2. reakcije alkilacije i acilacije;
3. oksidacijske reakcije

4. reakcije elektrofilne supstitucije u aromatičnom prstenu, uključujući reakcije:

   • halogeniranje,
   • sulfoniranje,
   • nitrozacija,
   • formilacija,
   • kondenzacije sa aldehidima i ketonima,
   • karboksilacija.

1. Fenoli- derivati ​​aromatičnih ugljovodonika, u čijim je molekulima hidroksilna grupa (-OH) direktno vezana za atome ugljenika u benzenskom prstenu.

2. Klasifikacija fenola

Postoje jedno-, dvo-, troatomni fenoli u zavisnosti od broja OH grupa u molekulu:

U skladu sa brojem spojenih aromatskih ciklusa u molekuli razlikuju se sami fenoli (jedan aromatski prsten - derivati ​​benzena), naftoli (2 spojena prstena - derivati ​​naftalena), antranoli (3 spojena prstena - derivati ​​antracena) i fenantroli:

3. Izomerizam i nomenklatura fenola

Postoje 2 vrste izomerizma:

• izomerizam položaja supstituenata u benzenskom prstenu

• izomerizam bočnog lanca (struktura alkil radikala i broj radikala)

Za fenole se široko koriste trivijalni nazivi koji su se razvili kroz istoriju. Prefiksi se također koriste u nazivima supstituiranih mononuklearnih fenola orto-,meta- i par -, koristi se u nomenklaturi aromatičnih jedinjenja. Za složenije spojeve, atomi koji čine aromatične prstenove su numerisani, a položaj supstituenata je naznačen pomoću digitalnih indeksa.

4. Struktura molekula

Fenil grupa C 6 H 5 - i hidroksil -OH međusobno utiču jedna na drugu

• nepodijeljeno elektronski par Atom kiseonika privlači 6-elektronski oblak benzenskog prstena, zbog čega je O–H veza još više polarizovana. Fenol je jača kiselina od vode i alkohola.

• U benzenskom prstenu, simetrija elektronskog oblaka je narušena, elektronska gustina se povećava na pozicijama 2, 4, 6. To ga čini reaktivnijim S-N konekcije na pozicijama 2, 4, 6. i su veze benzenskog prstena.

5. Fizička svojstva

Većina monohidričnih fenola u normalnim uslovima su bezbojne kristalne supstance niske tačke topljenja i karakterističnog mirisa. Fenoli su slabo rastvorljivi u vodi, lako rastvorljivi u organskim rastvaračima, toksični i postepeno potamne kada se skladište na vazduhu kao rezultat oksidacije.

Fenol C 6 H 5 OH (karbolna kiselina ) - bezbojna kristalna tvar oksidira na zraku i postaje ružičasta, na uobičajenim temperaturama je slabo rastvorljiva u vodi, iznad 66 °C miješa se s vodom u bilo kojem omjeru. fenol - toksična supstanca, izaziva opekotine kože, antiseptik je

6. Toksična svojstva

Fenol je otrovan. Izaziva disfunkciju nervnog sistema. Prašina, pare i rastvor fenola iritiraju sluzokožu očiju, respiratornog trakta i kože. Jednom u tijelu, fenol se vrlo brzo apsorbira čak i kroz netaknute dijelove kože i nakon nekoliko minuta počinje djelovati na moždano tkivo. Prvo dolazi do kratkotrajne ekscitacije, a zatim do paralize respiratornog centra. Čak i kada su izloženi minimalnim dozama fenola, primećuju se kihanje, kašalj, glavobolja, vrtoglavica, bledilo, mučnina i gubitak snage. Teže slučajeve trovanja karakteriziraju nesvjestica, cijanoza, otežano disanje, neosjetljivost rožnjače, ubrzan, jedva primjetan puls, hladan znoj, često i konvulzije. Često je fenol uzrok raka.

7. Primjena fenola

1. Proizvodnja sintetičkih smola, plastike, poliamida

2. Lijekovi

3. Boje

4. Surfaktanti

5. Antioksidansi

6. Antiseptici

7. Eksplozivi

8. Dobijanje fenola in industrija

jedan). Metoda kumena za proizvodnju fenola (SSSR, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kružalov B.D., 1949). Prednosti metode: neotpadna tehnologija (prinos korisnih proizvoda > 99%) i ekonomičnost. Trenutno se metoda kumena koristi kao glavna u svjetskoj proizvodnji fenola.

2). Od katrana ugljena (kao nusproizvod - nizak prinos):

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

natrijum fenolat

(slika proizvodačizme od smolekausticna soda)

3). Od halobenzena :

Od 6 H 5 -Cl + NaOH t , str→ C 6 H 5 - OH + NaCl

4). Fuzija soli aromatičnih sulfonskih kiselina sa čvrstim alkalijama :

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

natrijumove soli

benzensulfonske kiseline

9. Hemijska svojstva fenola (karbolne kiseline)

I . Svojstva hidroksilne grupe

Svojstva kiselina- izraženije su od zasićenih alkohola (boja indikatora se ne mijenja):

• sa aktivnim metalima-

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

natrijum fenolat

• Sa alkalijama-

C 6 H 5 -OH + NaOH (vodeni rastvor)↔ C 6 H 5 -ONa + H 2 O

! Fenolati - soli slabe karbonske kiseline, razložene ugljičnom kiselinom -

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

U pogledu kiselih svojstava, fenol je 10 puta bolji od etanola. Istovremeno je inferioran po istom sirćetna kiselina. Za razliku od karboksilnih kiselina, fenol ne može istisnuti ugljičnu kiselinu iz svojih soli.

C 6 H 5 - Oh + NaHCO 3 = reakcija ne ide - savršeno se rastvara vodeni rastvori alkalija, zapravo se ne otapa u vodenom rastvoru natrijum bikarbonata.

Kisela svojstva fenola su poboljšana pod uticajem grupa koje povlače elektrone povezane sa benzenskim prstenom ( NO 2 - , Br - )

2,4,6-trinitrofenol ili pikrinska kiselina jača je od ugljene

II . Svojstva benzenskog prstena

1). Uzajamni utjecaj atoma u molekuli fenola očituje se ne samo u ponašanju hidroksi grupe (vidi gore), već i u većoj reaktivnosti benzenskog prstena. Hidroksilna grupa povećava gustinu elektrona u benzenskom prstenu, posebno u orto- i par- odredbe (+ M-efekat OH-grupe):

Stoga je fenol mnogo aktivniji od benzena u reakcijama elektrofilne supstitucije u aromatičnom prstenu.

• Nitracija. Pod dejstvom 20% azotne kiseline HNO 3, fenol se lako pretvara u smešu orto- i par- nitrofenoli:

Pri upotrebi koncentriranog HNO 3 nastaje 2,4,6-trinitrofenol ( pikrinska kiselina):

• Halogenacija. Fenol lako reaguje sa bromnom vodom na sobnoj temperaturi i formira beli talog 2,4,6-tribromofenola ( kvalitativna reakcija za fenol):

• Kondenzacija sa aldehidima. Na primjer:

2). Hidrogenizacija fenola

C 6 H 5 -OH + 3H 2 Ni, 170ºC→ C 6 H 11 - OH cikloheksil alkohol (cikloheksanol)