Fenoli.

1. Definicija. Klasifikacija.

2. Nomenklatura i izomerija. Glavni predstavnici

3. Prijem

4. Fizička svojstva

5. Kemijska svojstva

6. Primjena. Utjecaj na ljudsko zdravlje.

Fenoli su derivati ​​benzena s jednom ili više hidroksilnih skupina.

Klasifikacija.

ovisno o tome od broja hidroksi skupina Fenole po atomarnosti dijelimo na: jedno-, dvo- i troatomne.

Po stupanj isparljivosti tvari obično se dijele u dvije skupine - hlapljive fenole s parom (fenol, krezoli, ksilenoli, gvajakol, timol) i nehlapljive fenole (rezorcinol, katehol, hidrokinon, pirogalol i drugi polihidrični fenoli). U nastavku ćemo razmotriti strukturu i nomenklaturu pojedinih predstavnika.

Nomenklatura i izomerija. glavni predstavnici.

Prvi predstavnik, u pravilu, naziva se trivijalnom nomenklaturom, 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 stupnjevima zamjene koriste trivijalna imena.

Priznanica

1) Izolacija iz proizvoda suhog ugljenog katrana, kao i iz proizvoda pirolize smeđeg ugljena i drva (katran).

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

C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O

Dobivena benzensulfonska kiselina se spaja s alkalijom

C6H5SO3H + 3NaOH = C6H5ONa + 2H2O + Na2SO3

Nakon obrade fenolata jakom kiselinom dobiva se fenol.

3) Kumolna metoda (temelji se na oksidaciji aromatski ugljikovodik kumen (izopropilbenzen) s atmosferskim kisikom, nakon čega slijedi razgradnja dobivenog hidroperoksida razrijeđenog s H2SO4). Reakcija se odvija s visokim prinosom i atraktivna je po tome što vam omogućuje da dobijete dva tehnički vrijedna proizvoda odjednom - fenol i aceton (morate sami razmisliti).

Fizička svojstva

Fenol To je bezbojni igličasti kristal koji postaje ružičast na zraku zbog oksidacije koja rezultira obojenim proizvodima. Imaju specifičan miris gvaša. Otopimo u vodi (6 g na 100 g vode), u otopinama lužina, u alkoholu, u benzenu, u acetonu.

Pri radu s fenolom potrebno je pridržavati se sigurnosnih mjera: raditi pod kapuljačom, koristiti osobnu zaštitnu opremu, jer uzrokuje opekline kada dođe u dodir s kožom.

Kemijska svojstva fenola

Struktura molekule fenola

Benzenov prsten i OH skupina, spojeni u molekulu fenola, utječu jedni na druge, međusobno povećavajući reaktivnost. Fenilna skupina odvlači slobodni elektronski par od atoma kisika u OH skupini.

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

Katalitička interakcija s alkoholima dovodi do eteri, te kao rezultat reakcije s anhidridima ili kiselinskim kloridima karboksilne kiseline formirana esteri. To su reakcije slične reakcijama alkohola koje smo proučavali u prošlom predavanju (nazivaju se još o-alkilacija i o-acilacija).

2. Reakcije s odvajanjem OH skupine

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

3. Reakcije supstitucije vodikovih atoma u benzenskom prstenu

(reakcije elektrofilne supstitucije) .

OH skupina je aktivirajući orijentant prve vrste. stoga se tijekom halogeniranja, nitriranja, sulfoniranja i alkiliranja fenola napadaju centri s povećanom gustoćom elektrona, tj. supstitucija se odvija uglavnom u orto- i par- odredbe. Takve reakcije detaljno su proučavane u predavanju o pravilima orijentacije u benzenskom prstenu.

Reakcije fenola s halogenima nastaviti brzo, bez katalizatora.

o-kloro- i p-klorofenol

Fenol na djelu konc.HNO3 pretvara u 2,4,6-trinitrofenol (pikrinska kiselina). Nitriranje je popraćeno oksidacijom, pa je prinos proizvoda nizak.

Mononitrofenoli nastaju nitriranjem fenola razrijeđenom dušičnom kiselinom (na sobnoj temperaturi).

o-nitro- i p-nitrofenol

Fenol se lako sulfonira koncentriranaH2 TAKO 4, dok se pri temperaturi od 15-20°C pretežno dobiva o-izomer, a pri 100°C p-izomer.

o-fenol i p-fenolsulfonske kiseline

Fenoli su također lako izloženi alkilacija i acilacija u srž.

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

Aspirin" href = "/text/category/aspirin/" rel="bookmark"> aspirin. Fenolati natrija i kalija stupaju u interakciju s CO2. Na temperaturi od 125 °C dobiva se o-izomer fenolkarboksilne kiseline koji se acilira na OH skupini da nastane aspirin.

Važno je uočiti još dvije kvalitativne reakcije fenola:

1) Reakcija fenola s bromom: odvija se vrlo brzo i vrlo ga je teško zaustaviti u fazi monobromiranja. Kao rezultat nastaje 2.4.6-tribromfenol - bijeli talog.

Reakcija se koristi za detekciju fenola u vodi: zamućenje je vidljivo čak i kod izuzetno niskog sadržaja fenola u vodi (1: 100 000).

2) Reakcija s Fe (III) solima. Reakcija se temelji na stvaranju ljubičastih kompleksa željeznog fenolata.

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

Hidrogeniranje s vodikom u prisutnosti nikalnog katalizatora djeluje na aromatski prsten, reducirajući ga.

4. Oksidacija fenola

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

Završni materijali i radovi fenoli i njihovi derivati.

Stoga je potrebno biti na oprezu i djelovati pri prvim simptomima trovanja. Sjeti se ako si zabrinut loš miris nedavno kupljeni predmet, ako vam se čini da vam se zdravlje pogoršalo nakon kupnje namještaja ili nedavnog popravka, bolje je pozvati stručnjaka za zaštitu okoliša koji će potrebna istraživanja i dat će potrebne preporuke nego biti u tjeskobi i nedoumici, strahujući za svoje zdravlje i zdravlje svojih najmilijih.

Drugi svjetski rat fenol je korišten u koncentracijski logori Treći Reich za ubijanje.

Ozbiljno, fenol također utječe okoliš: u nezagađenim ili malo onečišćenim riječnim vodama sadržaj fenola obično ne prelazi 20 µg/dm3. Prekoračenje prirodne pozadine može poslužiti kao pokazatelj onečišćenja vodenih tijela. U kontaminiranom fenolima prirodne vode njihov sadržaj može doseći desetke, pa čak i stotine mikrograma u 1 litri. MPC fenola u vodi za Rusiju je 0,001 mg/dm3

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

Fenoli su nestabilni spojevi i podliježu biokemijskim i kemijska oksidacija . Polihidrični fenoli uništavaju se uglavnom kemijskom oksidacijom.

Međutim, kada se voda koja sadrži fenolne nečistoće tretira klorom, mogu nastati vrlo opasni organski spojevi. otrovne tvari – dioksini.

Koncentracija fenola u površinske vode izloženi sezonske promjene. NA ljetno razdoblje sadržaj fenola pada (s porastom temperature povećava se brzina razgradnje). Spuštanje u rezervoare i tokove fenolnih voda naglo pogoršava njihovo opće sanitarno stanje, utječući na žive organizme ne samo svojom toksičnošću, već i značajna promjena režim biogenih elemenata i otopljenih plinova (kisik, ugljikov dioksid). Kao rezultat kloriranja vode koja sadrži fenole nastaju stabilni spojevi klorofenola čiji najmanji tragovi (0,1 µg/dm3) daju vodi karakterističan okus.

Na bazi benzena. Na normalnim uvjetima su čvrsti otrovne tvari sa specifičnom aromom. U modernoj industriji ti kemijski spojevi igraju važnu ulogu. Što se tiče upotrebe, fenol i njegovi derivati ​​su među dvadeset najpopularnijih kemijski spojevi u svijetu. Imaju široku primjenu u kemijskoj i lakoj industriji, farmaciji i energetici. Stoga dobivanje fenola u industrijsko mjerilo- jedan od glavnih zadataka kemijske industrije.

Oznake fenola

Izvorni naziv fenola je karbolna kiselina. Kasnije je ovaj spoj dobio naziv "fenol". Formula ove tvari prikazana je na slici:

Atomi fenola su numerirani počevši od atoma ugljika koji je povezan s OH hidrokso skupinom. Niz se nastavlja takvim redoslijedom da drugi supstituirani atomi dobiju najmanje brojeve. Derivati ​​fenola postoje u obliku tri elementa čija se svojstva objašnjavaju njihovom razlikom strukturni izomeri. Razni orto-, meta-, parakrezoli samo su modifikacije osnovne strukture spoja benzenski prsten i hidroksilnu skupinu, čija je osnovna kombinacija fenol. Formula ove tvari u kemijskoj notaciji izgleda kao C 6 H 5 OH.

Fizikalna svojstva fenola

Vizualno, fenol je čvrsti bezbojni kristal. Na otvorenom, oni oksidiraju, dajući osobinu tvari ružičasta nijansa. U normalnim uvjetima, fenol je prilično slabo topljiv u vodi, ali s povećanjem temperature na 70 ° C, ta se brojka naglo povećava. U alkalnim otopinama ova je tvar topljiva u svim količinama i na bilo kojoj temperaturi.

Ta su svojstva sačuvana iu drugim spojevima, čija su glavna komponenta fenoli.

Kemijska svojstva

Jedinstvena svojstva fenola objašnjavaju se njegovom unutarnjom strukturom. U molekuli ovoga kemijski p-orbitala oblika kisika unificirani p-sustav s benzenskim prstenom. Ova čvrsta interakcija povećava gustoću elektrona aromatskog prstena i smanjuje gustoću atoma kisika. U ovom slučaju, polaritet veza hidrokso skupine značajno se povećava, a vodik u svom sastavu lako se zamjenjuje bilo kojim alkalnim metalom. Tako nastaju razni fenolati. Ovi se spojevi ne razlažu s vodom, kao alkoholati, ali su njihove otopine vrlo slične solima jakih baza i slabih kiselina, pa imaju prilično izraženu alkalnu reakciju. Fenolati stupaju u interakciju s različitim kiselinama, a kao rezultat reakcije dolazi do redukcije fenola. Kemijska svojstva ovog spoja dopuštaju mu interakciju s kiselinama, stvarajući tako estere. Na primjer, međudjelovanje fenola i octene kiseline dovodi do stvaranja fenilnog estera (feniacetata).

Opće je poznata reakcija nitracije u kojoj pod utjecajem 20% dušična kiselina fenol tvori smjesu para- i ortonitrofenola. Ako se fenol tretira koncentriranom dušičnom kiselinom, dobiva se 2,4,6-trinitrofenol, koji se ponekad naziva i pikrinska kiselina.

Fenol u prirodi

Kao samostalna tvar, fenol se u prirodi nalazi u katranu ugljena iu određenim vrstama ulja. Ali za industrijske potrebe ova količina ne igra nikakvu ulogu. Stoga, dobivanje fenola umjetno postao je prioritet mnogih generacija znanstvenika. Srećom, ovaj problem je riješen i kao rezultat je dobiven umjetni fenol.

svojstva, dobivanje

Upotrebom raznih halogena mogu se dobiti fenolati iz kojih daljnjom preradom nastaje benzen. Na primjer, zagrijavanjem natrijevog hidroksida i klorobenzena nastaje natrijev fenolat, koji se razlaže u sol, vodu i fenol kada je izložen kiselini. Formula za ovu reakciju dana je ovdje:

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

Aromatske sulfonske kiseline također su izvor za proizvodnju benzena. Kemijska reakcija provodi se uz istovremeno taljenje lužine i sulfonske kiseline. Kao što se može vidjeti iz reakcije, prvo nastaju fenoksidi. Kada se tretiraju jakim kiselinama, reduciraju 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.

Stalan industrijski način dobivanje fenola sastoji se u interakciji klorobenzena i 7% otopine kaustična soda. Dobivena smjesa prolazi kroz jedan i pol kilometarski sustav cijevi zagrijan na temperaturu od 300 C. Pod utjecajem temperature i održava se visokotlačni polazne tvari stupaju u reakciju, pri čemu će se dobiti 2,4-dinitrofenol i drugi produkti.

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

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

Proizvodnja fenola u industrijskim razmjerima moguća je iz toluena. Da bi se to postiglo, toluen se oksidira na kisik koji se nalazi u zraku. Reakcija se odvija u prisutnosti katalizatora.

Primjeri fenola

Najbliži homolozi fenola nazivaju se krezoli.

Postoje tri vrste krezola. Meta-krezol u normalnim uvjetima je tekućina, para-krezol i orto-krezol su krutine. Svi krezoli su slabo topljivi u vodi, a po svojim kemijskim svojstvima gotovo su slični fenolu. NA prirodni oblik krezoli se nalaze u katranu ugljena, u industriji se koriste u proizvodnji boja, nekih vrsta plastike.

Primjeri dihidričnih fenola su para-, orto- i meta-hidrobenzeni. Svi oni su krute tvari, lako topljive 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 njime dobivaju plinovi pročišćeni od kisika. Ova tvar je dobro poznata fotografima, koristi se kao razvijač.

fenoli - organske tvari čije molekule sadrže fenilni radikal povezan s jednom ili više hidrokso skupina. Baš kao i alkoholi fenole klasificirati po atomičnosti, tj. brojem hidroksilnih skupina.

Jednoatomni fenoli sadrže jednu hidroksilnu skupinu u molekuli:

Polihidrični fenoli sadrže više od jedne hidroksilne skupine u molekulama:

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

Upoznajmo se detaljnije sa strukturom i svojstvima najjednostavnijeg predstavnika ove klase - fenola C 6 H 5 OH. Naziv ove tvari bio je osnova za naziv cijele blagajne - fenoli.

Fizikalna svojstva fenola

Fenol je čvrsta, bezbojna kristalna tvar, talište=43°C, vrelište=181°C, oštrog karakterističnog mirisa.Otrovan.Fenol se slabo otapa u vodi na sobnoj temperaturi. Vodena otopina fenola naziva se karbolna kiselina. U dodiru s kožom uzrokuje opekline, stoga se s fenolom mora postupati vrlo oprezno!

Kemijska svojstva fenola

Fenoli su aktivniji u većini reakcija veza O–H, budući da je ta veza polarnija zbog pomaka gustoće elektrona od atoma kisika prema benzenskom prstenu (sudjelovanje slobodnog para elektrona atoma kisika u p-konjugaciji sustav). Kiselost fenola mnogo je veća nego kod alkohola. Za fenole, reakcija razmaka C-O veze nisu karakteristični, budući da je atom kisika čvrsto vezan za atom ugljika benzenskog prstena zbog sudjelovanja njegovog usamljenog para elektrona u sustavu konjugacije. Međusobni utjecaj atoma u molekuli fenola očituje se ne samo u ponašanju hidroksi skupine, već iu većem stupnju. reaktivnost benzenska jezgra. Hidroksilna skupina povećava gustoću elektrona u benzenskom prstenu, osobito u orto i para položaju (OH skupine)

Kisela svojstva fenola

Vodikov atom hidroksilne skupine je kiseo. Jer kisela svojstva fenola su izraženija nego kod vode i alkohola, tada fenol ne reagira samo s alkalijski metali, ali također i s alkalijama za stvaranje fenolata:

Kiselost fenola ovisi o prirodi supstituenata (donor ili akceptor gustoće elektrona), položaju u odnosu na OH skupinu i broju supstituenata. Najveći utjecaj na OH-kiselost fenola imaju skupine koje se nalaze u orto- i para-položaju. Donatori povećavaju snagu O-N spojevi(čime se smanjuje pokretljivost vodika i kisela svojstva), akceptori smanjuju snagu O-H veze, dok se kiselost povećava:

Međutim, kisela svojstva fenola su manje izražena od anorganskih i karboksilnih kiselina. Tako su, na primjer, kisela svojstva fenola oko 3000 puta manja od onih ugljične kiseline. Stoga se prolaskom kroz vodenu otopinu natrijevog fenolata ugljični dioksid, slobodni fenol se može izolirati.

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

Kvalitativna reakcija na fenol

Fenol reagira sa željeznim kloridom (3) i stvara intenzivno obojen ljubičasta kompleksni spoj. Ova reakcija omogućuje njegovo detektiranje čak iu vrlo ograničenim količinama. Ostali fenoli koji sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina u benzenskom prstenu također daju svijetlu plavo-ljubičastu boju u reakciji sa željeznim kloridom (3).

Reakcije benzenskog prstena fenola

Prisutnost hidroksilnog supstituenta uvelike olakšava tijek reakcija elektrofilne supstitucije u benzenskom prstenu.

1. Bromiranje fenola. Za razliku od benzena, bromiranje fenola ne zahtijeva dodatak katalizatora (željezov(3) bromid). Osim toga, interakcija s fenolom odvija se selektivno (selektivno): atomi broma se šalju u orto- i par- položaja, zamjenjujući tamo smještene atome vodika. Selektivnost supstitucije objašnjava se gornjim značajkama elektronička struktura molekule fenola.

Dakle, u interakciji fenola sa bromna voda nastaje bijeli talog 2,4,6-tribromfenola:

Ova reakcija, kao i reakcija sa željeznim(3) kloridom, služi za kvalitativna detekcija fenola.

2.Nitriranje fenolom također se događa lakše nego nitriranje benzena. Reakcija s razrijeđenom dušičnom kiselinom odvija se na sobnoj temperaturi. Rezultat je smjesa orto- i paro izomeri nitrofenola:

Pri upotrebi koncentrirane dušične kiseline, 2,4,6, trinitritefenol-pikrinske kiseline, nastaje eksploziv:

3. Hidrogenacija aromatskog prstena fenola u prisutnosti katalizatora lako prolazi:

4.Polikondenzacija fenola s aldehidima, posebno, s formaldehidom se javlja s stvaranjem produkata 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 uz dovoljnu količinu reagensa:

Reakcija polikondenzacija, oni. reakcija proizvodnje polimera, koja se odvija oslobađanjem nusproizvoda niske molekularne težine (vode), može se nastaviti dalje (sve dok se jedan od reagensa potpuno ne potroši) uz stvaranje velikih makromolekula. Proces se može opisati ukupnom jednadžbom:

Formiranje linearnih molekula događa se na uobičajenoj temperaturi. Provođenje iste reakcije tijekom zagrijavanja dovodi do činjenice da dobiveni proizvod ima razgranatu strukturu, čvrst je i netopljiv u vodi.Kao rezultat zagrijavanja linearne fenol-formaldehidne smole s viškom aldehida dobivaju se čvrste plastične mase. s jedinstvena svojstva. Polimeri na bazi fenol-formaldehidnih smola koriste se za izradu lakova i boja, plastičnih proizvoda koji su otporni na zagrijavanje, hlađenje, vodu, lužine, kiseline. dielektrična svojstva. Od polimera na bazi fenol-formaldehidnih smola najodgovorniji su i važni detalji električni uređaji, kućišta pogonskih jedinica i dijelovi strojeva, polimerna baza tiskanih pločica za radio uređaje. Ljepila na bazi fenol-formaldehidnih smola mogu pouzdano spojiti dijelove različite prirode, održavajući najveću čvrstoću veze u vrlo širokom rasponu temperatura. Takvo se ljepilo koristi za pričvršćivanje metalne baze rasvjetnih svjetiljki na staklenu žarulju.Tako su fenol i proizvodi na njegovoj osnovi naširoko korišteni.

Primjena fenola

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

Jednoatomni fenoli su bistre tekućine odn kristalne tvari, često obojeni ružičasto-crveno zbog njihove oksidacije. To su otrovi, a u slučaju dodira s kožom uzrokuju opekline. Ubijaju mnoge mikroorganizme, odnosno imaju dezinfekcijska i antiseptička svojstva. Topljivost fenola u vodi je niska, njihova vrelišta su relativno visoka zbog postojanja intermolekulskih vodikove veze.

Fizička svojstva

Fenoli su slabo topljivi u vodi, ali su lako topljivi u alkoholu, eteru, benzenu, tvore kristalne hidrate s vodom i destiliraju se vodenom parom. Na zraku, sam fenol lako oksidira i potamni. Uvođenje supstituenata kao što su halogenidi, nitro skupine itd. u para-položaj molekule fenola značajno povećava vrelište i talište spojeva:

Slika 1.

Fenoli su polarne tvari s dipolnim momentom $\mu$ = 1,5-1,6 $D$. Vrijednost $EI$ od 8,5-8,6 eV ukazuje na veća donorska svojstva fenola u usporedbi s arenima kao što su benzen (9,25 eV), toluen (8,82 eV), etilbenzen (8,76 eV). To je zbog interakcije hidroksilne skupine s $\pi$-vezama benzenskog prstena zbog pozitivnog $M$-učinka $OH$-skupine prevladava njen negativni $I$-učinak.

Spektralne karakteristike fenola

Apsorpcijski maksimum u UV dijelu spektra za fenol je pomaknut prema dužim valnim duljinama za oko 15 nm u usporedbi s benzenom (batokromni pomak) zbog sudjelovanja kisikovih $\pi$ elektrona u konjugaciji s jezgrom benzena i pojavljuje se na 275 nm s finom strukturom.

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

U PMR spektrima protonski signal $OH$-skupine fenola očituje se u širokom rasponu (4,0-12,0 ppm) u usporedbi s alkoholima, ovisno o prirodi i koncentraciji otapala, temperaturi i prisutnosti inter - ili intramolekulske vodikove veze. Često se signal protona $OH$-skupine bilježi na 8,5-9,5 m.h. u dimetil sulfoksidu ili na 4,0-7,5 m.h, u $CCl_4$.

U masenom spektru fenola glavni smjer fragmentacije je eliminacija $HCO$ i $CO$ čestica:

Slika 2.

Ako su alkilni radikali prisutni u molekuli fenola, primarni proces bit će cijepanje benzila.

Kemijska svojstva fenola

Za razliku od alkohola, koje karakteriziraju reakcije s cijepanjem i $O-H$ veza (svojstva kiseline i baze, stvaranje estera, oksidacija, itd.) i $C-O$ veza (reakcije nukleofilne supstitucije, dehidracija, preraspodjela), fenoli su tipičniji za reakcije prvog tipa. Osim toga, karakteriziraju ih reakcije elektrofilne supstitucije u benzenskom prstenu aktivirane hidroksilnom skupinom koja donira elektron.

Kemijska svojstva fenola posljedica su međusobnog utjecaja hidroksilne skupine i benzenske jezgre.

Hidroksilna skupina ima $-I-$ i + $M$-učinak. Potonji uvelike premašuje $-I$ efekt koji određuje $n-\pi$-konjugaciju slobodni elektroni kisik s $\pi$-orbitalom benzenskog prstena. Zbog $n-\pi$-konjugacije, duljina $C - O$ veze, veličina dipolnog momenta i položaji apsorpcijskih vrpci veze u IR spektru smanjuju se u usporedbi s etanolom:

Neka svojstva fenola i etanola:

Slika 3

$n-\pi$-konjugacija dovodi do smanjenja gustoće elektrona na atomu kisika, pa se povećava polaritet $O - H$ veze u fenolima. U tom smislu, kisela svojstva fenola su izraženija nego kod alkohola. Veća kiselost fenola u odnosu na alkohole objašnjava se i mogućnošću delokalizacije naboja u fenolatni anion, što dovodi do stabilizacije sustava:

Slika 4

Razliku između kiselosti fenola i alkohola pokazuje konstanta disocijacije. Za usporedbu: Kd = $1,3 \cdot 10^(-10)$ za fenol i Kd = $10^(-18)$ za etilni alkohol.

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

Slika 5

Reakcija fenola s alkalijskim metalima prilično je burna i može biti popraćena eksplozijom.

Ali fenol jest slaba kiselina, čak slabiji od ugljične kiseline ($K = 4,7 \cdot 10^(-7)$). Stoga ugljična kiselina istiskuje fenol iz otopine fenolata. Ove se reakcije koriste za odvajanje fenola, alkohola ili karboksilnih kiselina. Skupine koje privlače elektron u molekuli fenola značajno pojačavaju, dok donorske skupine slabe kisela svojstva fenol hidroksila.

Osim toga, fenol karakteriziraju brojne reakcije različitih smjerova:

1. stvaranje etera i estera;
2. reakcije alkiliranja i aciliranja;
3. reakcije oksidacije

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

   • halogeniranje,
   • sulfonacija,
   • nitrizacija,
   • formilacija,
   • kondenzacije s aldehidima i ketonima,
   • karboksilacija.

1. Fenoli- derivati ​​aromatskih ugljikovodika, u molekulama kojih je hidroksilna skupina (-OH) izravno vezana na atome ugljika u benzenskom prstenu.

2. Podjela fenola

Ovisno o broju OH skupina u molekuli razlikuju se jedno-, dvo-, troatomni fenoli:

Prema broju 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. Izomerija i nomenklatura fenola

Postoje 2 vrste izomerije:

• izomerija položaja supstituenata u benzenskom prstenu

• izomerija bočnog lanca (strukture alkilnog radikala i broj radikala)

Za fenole se široko koriste trivijalni nazivi koji su se razvili kroz povijest. Prefiksi se također koriste u nazivima supstituiranih mononuklearnih fenola orto-,meta- i par -, koristi se u nomenklaturi aromatskih spojeva. Za složenije spojeve, atomi koji čine aromatske prstenove su numerirani, a položaj supstituenata označen je pomoću digitalnih indeksa.

4. Građa molekule

Fenilna skupina C 6 H 5 - i hidroksilna -OH međusobno utječu jedna na drugu

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

• U benzenskom prstenu narušena je simetrija elektronskog oblaka, gustoća elektrona raste na pozicijama 2, 4, 6. To ga čini reaktivnijim S-N veze u položajima 2, 4, 6. i veze su benzenskog prstena.

5. Fizička svojstva

Većina monohidričnih fenola u normalnim uvjetima su bezbojne kristalne tvari s niskim talištem i karakterističnim mirisom. Fenoli su slabo topljivi u vodi, lako topljivi u organskim otapalima, otrovni i postupno tamne skladištenjem na zraku kao rezultat oksidacije.

Fenol C6H5OH (karbolna kiselina ) - bezbojna kristalna tvar oksidira na zraku i postaje ružičasta, pri običnim temperaturama teško je topljiva u vodi, iznad 66 °C miješa se s vodom u bilo kojem omjeru. fenol - otrovna tvar, izaziva opekline kože, antiseptik je

6. Toksična svojstva

Fenol je otrovan. Uzrokuje disfunkciju živčanog sustava. Prašina, pare i otopina fenola iritiraju sluznicu očiju, dišnih puteva i kože. Kada uđe u tijelo, fenol se vrlo brzo apsorbira čak i kroz netaknute dijelove kože i nakon nekoliko minuta počinje djelovati na moždano tkivo. Prvo, postoji kratkotrajna ekscitacija, a zatim paraliza respiratornog centra. Čak i kada su izloženi minimalnim dozama fenola, primjećuju se kihanje, kašalj, glavobolja, vrtoglavica, bljedilo, mučnina i gubitak snage. Teže slučajeve trovanja karakteriziraju nesvjestica, cijanoza, otežano disanje, neosjetljivost rožnice, ubrzan, jedva primjetan puls, hladan znoj, često konvulzije. Često je fenol uzrok raka.

7. Primjena fenola

1. Proizvodnja umjetnih smola, plastike, poliamida

2. Lijekovi

3. Bojila

4. Surfaktanti

5. Antioksidansi

6. Antiseptici

7. Eksplozivi

8. Dobivanje fenola u industrija

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

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

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

natrijev fenolat

(slika proizvodačizme od smolekaustična soda)

3). Od halobenzena :

od 6 H5-Cl + NaOH t , str→ C 6 H 5 - OH + NaCl

4). Fuzija soli aromatskih sulfonskih kiselina s krutim alkalijama :

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

natrijeva sol

benzensulfonske kiseline

9. Kemijska svojstva fenola (karbolne kiseline)

ja . Svojstva hidroksilne skupine

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

• s aktivnim metalima-

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

natrijev fenolat

• S alkalijama-

C6H5-OH + NaOH (Vodena otopina)↔ C 6 H 5 -ONa + H 2 O

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

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

Što se tiče kiselih svojstava, fenol je 10 puta bolji od etanola. Istovremeno je inferioran po istom octena kiselina. Za razliku od karboksilnih kiselina, fenol ne može istisnuti ugljičnu kiselinu iz njenih soli.

C 6 H 5 - Oh + NaHCO 3 = reakcija ne ide - savršeno se otapa u vodene otopine lužine, zapravo se ne otapa u vodenoj otopini natrijevog bikarbonata.

Kisela svojstva fenola pojačana su pod utjecajem skupina koje privlače elektrone povezane s benzenskim prstenom ( NE 2 - , Br - )

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

II . Svojstva benzenskog prstena

1). Međusobni utjecaj atoma u molekuli fenola očituje se ne samo u ponašanju hidroksi skupine (vidi gore), već iu većoj reaktivnosti benzenskog prstena. Hidroksilna skupina povećava gustoću elektrona u benzenskom prstenu, posebno u orto- i par- odredbe (+ M-učinak OH-skupine):

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

• Nitriranje. Pod djelovanjem 20% dušične kiseline HNO 3 fenol se lako pretvara u smjesu orto- i par- nitrofenoli:

Pri upotrebi koncentrirane HNO3 nastaje 2,4,6-trinitrofenol ( pikrinska kiselina):

• Halogeniranje. Fenol lako reagira s bromnom vodom na sobnoj temperaturi i stvara bijeli talog 2,4,6-tribromfenola ( kvalitativna reakcija za fenol):

• Kondenzacija s aldehidima. Na primjer:

2). Hidrogenacija fenola

C6H5-OH + 3H2 Ni, 170ºC→ C 6 H 11 - OH cikloheksil alkohol (cikloheksanol)