Fenoler.

1. Definisjon. Klassifikasjon.

2. Nomenklatur og isomeri. Hovedrepresentanter

3. Kvittering

4. Fysiske egenskaper

5. Kjemiske egenskaper

6. Søknad. Innvirkning på menneskers helse.

Fenoler er benzenderivater med en eller flere hydroksylgrupper.

Klassifikasjon.

Avhengig på antall hydroksygrupper Fenoler deles i henhold til deres atomitet i: en-, to- og triatomiske.

Ved graden av flyktighet av stoffer De er vanligvis delt inn i to grupper - fenoler som er flyktige med damp (fenol, kresoler, xylenoler, guaiakol, tymol) og ikke-flyktige fenoler (resorcinol, pyrokatekol, hydrokinon, pyrogallol og andre flerverdige fenoler). Vi vil vurdere strukturen og nomenklaturen til individuelle representanter nedenfor.

Nomenklatur og isomeri. Hovedrepresentanter.

Den første representanten kalles som regel av en triviell nomenklatur, fenol (hydroksybenzen, foreldet karbolsyre).

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

3,5-dimetylfenol 4-etylfenol

Ofte for fenoler varierende grad substitusjoner bruker trivielle navn.

Kvittering

1) Isolering av tørr kulltjære fra produkter, samt fra pyrolyseprodukter av brunkull og tre (tjære).

2) Gjennom benzensulfonsyre. Først behandles benzen ved oppvarming med konsentrert svovelsyre

C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O

Den resulterende benzensulfonsyren smeltes sammen med alkali

C6H5SO3H + 3NaOH = C6H5ONa + 2H2O + Na2SO3

Etter å ha behandlet fenolatet med en sterk syre, oppnås fenol.

3) Cumenmetoden (basert på oksidasjon aromatisk hydrokarbon kumen (isopropylbenzen) med atmosfærisk oksygen etterfulgt av dekomponering av det resulterende hydroperoksidet fortynnet med H2SO4). Reaksjonen fortsetter med høyt utbytte og er attraktiv ved at den lar en oppnå to teknisk verdifulle produkter samtidig - fenol og aceton (du må vurdere det selv).

Fysiske egenskaper

Fenol er fargeløse nåleformede krystaller som blir rosa i luft på grunn av oksidasjon, noe som resulterer i fargede produkter. De har en spesifikk lukt av gouache. Løselig i vann (6 g per 100 g vann), i alkaliske løsninger, i alkohol, i benzen, i aceton.

Når du arbeider med fenol, må du følge sikkerhetsregler: arbeid under hette, bruk personlig verneutstyr, da det forårsaker brannskader hvis det kommer i kontakt med huden.

Kjemiske egenskaper til fenoler

Strukturen til fenolmolekylet

Benzenringen og OH-gruppen, kombinert i et fenolmolekyl, påvirker hverandre og øker hverandres reaktivitet. Fenylgruppen absorberer et ensomt elektronpar fra oksygenatomet i OH-gruppen.

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

Katalytisk interaksjon med alkoholer fører til etere og som et resultat av reaksjon med anhydrider eller syreklorider karboksylsyrer er dannet estere. Dette er reaksjoner som ligner reaksjonene til alkoholer som ble studert i forrige forelesning (de kalles også o-alkylering og o-acylering).

2. Reaksjoner som involverer abstraksjon av en OH-gruppe

Ved interaksjon med ammoniakk (ved forhøyet temperatur og trykk), erstattes OH-gruppen med NH2, og anilin dannes.

3. Reaksjoner av substitusjon av hydrogenatomer i benzenringen

(elektrofile substitusjonsreaksjoner) .

OH-gruppen er et type I-aktiverende orienteringsmiddel. Derfor, under halogenering, nitrering, sulfonering og alkylering av fenol, angripes sentre med økt elektrontetthet, dvs. substitusjon skjer hovedsakelig i orto- Og par- bestemmelser. Slike reaksjoner ble studert i detalj i forelesningen om retningsreglene i benzenringen.

Reaksjoner av fenoler med halogener fortsett raskt, uten katalysatorer.

o-klor- og p-klorfenol

Fenol i aksjon kons.HNO3 omdannet til 2,4,6-trinitrofenol (pikrinsyre). Nitrering er ledsaget av oksidasjon, så produktutbyttet er lavt.

Mononitrofenoler dannes ved nitrering av fenol med fortynnet salpetersyre (ved romtemperatur).

o-nitro- og p-nitrofenol

Fenol sulfoneres lett konsentrertH2 SÅ 4, mens ved en temperatur på 15-20°C oppnås hovedsakelig o-isomeren, og ved 100°C - p-isomeren.

o-fenol- og p-fenolsulfonsyrer

Fenoler utsettes også lett for alkylering og acylering til kjernen.

En av de mest slående reaksjonene er oppvarming av fenoler med ftalsyreanhydrid i nærvær av svovelsyre, noe som fører til produksjon av triarylmetylenfargestoffer kalt fenolftaleiner.

Aspirin" href="/text/category/aspirin/" rel="bookmark">aspirin. Natrium- og kaliumfenolater reagerer med CO2. Ved en temperatur på 125°C oppnås o - isomeren av fenolkarboksylsyre, som acyleres ved OH-gruppen, og danner aspirin.

Det er viktig å merke seg ytterligere to kvalitative reaksjoner av fenoler:

1) Reaksjon av fenoler med brom: det går veldig raskt og det er veldig vanskelig å stoppe det ved monobromeringsstadiet. Som et resultat dannes 2.4.6-tribromfenol - et hvitt bunnfall.

Reaksjonen brukes til å påvise fenol i vann: turbiditet er merkbar selv med et ekstremt lavt fenolinnhold i vann (1:100 000).

2) Reaksjon med Fe(III)-salter. Reaksjonen er basert på dannelsen av komplekser av jernfenolater, som har en lilla farge.

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

Hydrogenering med hydrogen i nærvær av en nikkelkatalysator påvirker den aromatiske ringen og reduserer den.

4. Oksidasjon av fenoler

Fenoler er følsomme for virkningen av oksidasjonsmidler. Under påvirkning av kromsyre oksideres fenol og hydrokinon til p-benzokinon, og pyrokatekol til o-benzokinon. Fenolmetaderivater er ganske vanskelige å oksidere.

Etterbehandlingsmaterialer og arbeid" href="/text/category/otdelochnie_materiali_i_raboti/" rel="bookmark">etterbehandlingsmaterialer, malings- og lakkprodukter, dekorativ kosmetikk og til og med barneleker kan neglisjere sikkerhetskrav og produsere produkter med uakseptabelt høyt innhold av giftige stoffer slik som fenoler og deres derivater.

Derfor er det nødvendig å være årvåken og iverksette tiltak ved de første symptomene på forgiftning. Husk hvis du er bekymret dårlig lukt nylig kjøpt vare, hvis det ser ut til at helsen din har blitt dårligere etter å ha kjøpt møbler eller nylige renoveringer, ville det være bedre å ringe en miljøspesialist som vil utføre alt nødvendig forskning og vil gi de nødvendige anbefalingene enn å forbli i angst og tvil, frykt for helsen din og helsen til dine kjære.

I den andre verdenskrig fenol ble brukt i konsentrasjonsleirer Det tredje riket for drap.

Fenol påvirker også alvorlig miljø: i uforurenset eller lett forurenset elvevann overstiger vanligvis ikke innholdet av fenoler 20 μg/dm3. Overskridelse av naturlig bakgrunn kan tyde på forurensning av vannforekomster. I forurenset med fenoler naturlig vann innholdet kan nå titalls og til og med hundrevis av mikrogram per liter. Maksimal tillatt konsentrasjon av fenoler i vann for Russland er 0,001 mg/dm3

Vannanalyse for fenol er viktig for naturlig og avløpsvann. Det er nødvendig å teste vann for fenolinnhold dersom det er mistanke om forurensning av vassdrag med industriavløp.

Fenoler er ustabile forbindelser og er utsatt for biokjemiske og kjemisk oksidasjon . Flerverdige fenoler ødelegges hovedsakelig ved kjemisk oksidasjon.

Ved behandling av vann som inneholder fenolurenheter med klor kan det imidlertid dannes svært farlige organiske forbindelser. giftstoffer - dioksiner.

Fenolkonsentrasjon i overflatevann mottakelig sesongmessige endringer. I sommerperiode fenolinnholdet avtar (med økende temperatur øker nedbrytningshastigheten). Frigjøring av fenolisk vann til reservoarer og bekker forverrer deres generelle sanitære tilstand kraftig, og påvirker levende organismer ikke bare gjennom giftigheten, men også betydelig endring regime av næringsstoffer og oppløste gasser (oksygen, karbondioksid). Som et resultat av klorering av vann som inneholder fenoler, dannes stabile forbindelser av klorfenoler, hvis minste spor (0,1 μg/dm3) gir vannet en karakteristisk smak.

Dannet på basis av benzen. På normale forhold er solide giftige stoffer med en bestemt aroma. I moderne industri spiller disse kjemiske forbindelsene en viktig rolle. Når det gjelder bruksvolum, er fenol og dets derivater blant de tjue mest populære kjemiske forbindelser i verden. De er mye brukt i kjemisk og lett industri, farmasøytiske produkter og energi. Derfor får man fenol i industriell skala- en av hovedoppgavene til den kjemiske industrien.

Fenolbetegnelser

Det opprinnelige navnet på fenol er karbolsyre. Senere ble denne forbindelsen gitt navnet "fenol". Formelen til dette stoffet er vist i figuren:

Fenolatomene er nummerert fra karbonatomet som er koblet til OH-hydroksogruppen. Sekvensen fortsetter i en slik rekkefølge at de andre substituerte atomene får de laveste tallene. Fenolderivater eksisterer i form av tre elementer, hvis egenskaper er forklart av forskjellen i deres strukturelle isomerer. Ulike orto-, meta-, para-kresoler er bare modifikasjoner av den grunnleggende strukturen til forbindelsen benzenring og en hydroksylgruppe, hvis basiskombinasjon er fenol. Formelen til dette stoffet i kjemisk notasjon ser ut som C 6 H 5 OH.

Fysiske egenskaper til fenol

Visuelt fremstår fenol som faste, fargeløse krystaller. I friluft oksiderer de, og gir stoffet dets karakteristiske egenskaper rosa fargetone. Under normale forhold er fenol ganske dårlig løselig i vann, men med en temperaturøkning til 70 o øker dette tallet kraftig. I alkaliske løsninger er dette stoffet løselig i enhver mengde og ved hvilken som helst temperatur.

Disse egenskapene er også bevart i andre forbindelser, hvor hovedkomponentene er fenoler.

Kjemiske egenskaper

De unike egenskapene til fenol forklares av dens indre struktur. I molekylet til dette kjemisk stoff Oksygenets p-orbital dannes enhetlig p-system med en benzenring. Denne tette interaksjonen øker elektrontettheten til den aromatiske ringen og reduserer denne indikatoren for oksygenatomet. I dette tilfellet øker polariteten til bindingene til hydroksogruppen betydelig, og hydrogenet som er inkludert i sammensetningen erstattes lett av et hvilket som helst alkalimetall. Slik dannes ulike fenolater. Disse forbindelsene brytes ikke ned med vann som alkoholater, men løsningene deres ligner veldig på salter av sterke baser og svake syrer, så de har en ganske uttalt alkalisk reaksjon. Fenolater reagerer med forskjellige syrer som et resultat av reaksjonen, fenoler reduseres. De kjemiske egenskapene til denne forbindelsen lar den reagere med syrer og danne estere. For eksempel fører reaksjonen av fenol og eddiksyre til dannelsen av fenylester (fenylacetat).

Nitreringsreaksjonen er viden kjent, der under påvirkning av 20 % salpetersyre fenol danner en blanding av para- og ortonitrofenoler. Når fenol behandles med konsentrert salpetersyre, produserer det 2,4,6-trinitrofenol, som noen ganger kalles pikrinsyre.

Fenol i naturen

Som et uavhengig stoff finnes fenol i naturen i kulltjære og i visse typer olje. Men for industrielle behov spiller ikke denne mengden noen rolle. Derfor er produksjonen av fenol kunstig har blitt en prioritet for mange generasjoner av forskere. Heldigvis ble dette problemet løst og kunstig fenol ble til slutt oppnådd.

Egenskaper, mottak

Bruken av forskjellige halogener gjør det mulig å oppnå fenolater, hvorfra benzen dannes ved videre bearbeiding. For eksempel produserer oppvarming av natriumhydroksid og klorbenzen natriumfenolat, som når det utsettes for syre, brytes ned til salt, vann og fenol. Formelen for en slik reaksjon er gitt her:

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

Aromatiske sulfonsyrer er også en kilde for produksjon av benzen. Kjemisk reaksjon utføres ved samtidig smelting av alkali og sulfonsyre. Som det fremgår av reaksjonen, dannes det først fenoksider. Når de behandles med sterke syrer, reduseres de til flerverdige fenoler.

Fenol i industrien

I teorien ser den enkleste og mest lovende måten å oppnå fenol slik ut: ved hjelp av en katalysator oksideres benzen med oksygen. Men til nå er det ikke valgt en katalysator for denne reaksjonen. Derfor brukes i dag andre metoder i industrien.

Kontinuerlig industriell metode oppnå fenol består av interaksjonen av klorbenzen og en 7% løsning kaustisk brus. Den resulterende blandingen føres gjennom et halvannen kilometer system av rør oppvarmet til en temperatur på 300 C. Under påvirkning av temperatur og vedlikeholdt høyt trykk utgangsstoffene reagerer for å produsere 2,4-dinitrofenol og andre produkter.

For ikke lenge siden ble det utviklet en industriell metode for å produsere fenolholdige stoffer ved hjelp av kumenmetoden. Denne prosessen består av to stadier. Først oppnås isopropylbenzen (kumen) fra benzen. For å gjøre dette alkaliseres benzen med propylen. Reaksjonen ser slik ut:

Etter dette blir kumen oksidert med oksygen. Utgangen av den andre reaksjonen er fenol og en annen viktig produkt- aceton.

Fenol kan produseres i industriell skala fra toluen. For å gjøre dette oksideres toluen på oksygen i luften. Reaksjonen skjer i nærvær av en katalysator.

Eksempler på fenoler

De nærmeste homologene av fenoler kalles kresoler.

Det finnes tre typer kresoler. Meta-kresol er under normale forhold en væske, para-kresol og orto-kresol er faste stoffer. Alle kresoler er dårlig løselige i vann, og deres kjemiske egenskaper ligner nesten på fenol. I naturlig form Kresoler finnes i kulltjære og brukes industrielt i produksjon av fargestoffer og enkelte typer plast.

Eksempler på diatomiske fenoler inkluderer para-, orto- og metahydrobenzener. Alle er faste stoffer, lett løselige i vann.

Den eneste representanten for trihydrisk fenol er pyrogallol (1,2,3-trihydroksybenzen). Formelen er presentert nedenfor.

Pyrogallol er et ganske sterkt reduksjonsmiddel. Det oksiderer lett, så det brukes til å produsere oksygenfrie gasser. Dette stoffet er godt kjent for fotografer, det brukes som fremkaller.

Fenoler - organiske stoffer hvis molekyler inneholder et fenylradikal knyttet til en eller flere hydroksogrupper. Akkurat som alkohol, fenoler er klassifisert etter atomitet, dvs. ved antall hydroksylgrupper.

Enverdige fenoler inneholder en hydroksylgruppe i molekylet:

Flerverdige fenoler inneholder mer enn én hydroksylgruppe i molekyler:

Det er også flerverdige fenoler som inneholder tre eller flere hydroksylgrupper i benzenringen.

La oss se nærmere på strukturen og egenskapene til den enkleste representanten for denne klassen - fenol C 6 H 5 OH. Navnet på dette stoffet dannet grunnlaget for navnet på hele cass - fenoler.

Fysiske egenskaper til fenol

Fenol er et fast, fargeløst krystallinsk stoff, smeltepunkt = 43°C, kokepunkt = 181°C, med en skarp karakteristisk lukt. Fenol er lett løselig i vann ved romtemperatur. En vandig løsning av fenol kalles karbolsyre. Ved hudkontakt forårsaker det brannsår, Derfor må fenol håndteres svært forsiktig!

Kjemiske egenskaper til fenol

I de fleste reaksjoner er fenoler mer aktive ved O–H-bindingen, siden denne bindingen er mer polar på grunn av skiftet av elektrontetthet fra oksygenatomet mot benzenringen (deltakelse av det enlige elektronparet til oksygenatomet i p -konjugasjonssystem). Surheten til fenoler er mye høyere enn for alkoholer. For fenoler, bruddreaksjoner S-O tilkoblinger er ikke karakteristiske, siden oksygenatomet er fast bundet til karbonatomet i benzenringen på grunn av deltakelsen av dets ensomme elektronpar i konjugasjonssystemet. Den gjensidige påvirkningen av atomer i et fenolmolekyl manifesteres ikke bare i oppførselen til hydroksygruppen, men også i en større reaktivitet benzenkjernen. Hydroksylgruppen øker elektrontettheten i benzenringen, spesielt ved orto- og paraposisjonene (OH-gruppene)

Syreegenskaper til fenol

Hydrogenatomet i hydroksylgruppen er surt av natur. Fordi de sure egenskapene til fenol er mer uttalt enn de til vann og alkoholer, da reagerer fenol ikke bare med alkalimetaller, men også med alkalier med dannelse av fenolater:

Surheten til fenoler avhenger av naturen til substituentene (elektrontetthetsdonor eller -akseptor), posisjon i forhold til OH-gruppen og antall substituenter. Den største innflytelsen på OH-surheten til fenoler utøves av grupper lokalisert i orto- og para-posisjonene. Donorer øker styrken O-N tilkoblinger(derved reduserer hydrogenmobilitet og sure egenskaper), akseptorer reduserer styrken til O-H-bindingen, mens surheten øker:

Imidlertid er de sure egenskapene til fenol mindre uttalte enn de til uorganiske og karboksylsyrer. For eksempel er de sure egenskapene til fenol omtrent 3000 ganger mindre enn de til karbonsyre. Før derfor natriumfenolat gjennom en vandig løsning karbondioksid fritt fenol kan isoleres.

Tilsetning av saltsyre eller svovelsyre til en vandig løsning av natriumfenolat fører også til dannelse av fenol:

Kvalitativ reaksjon på fenol

Fenol reagerer med jernklorid (3) for å danne en intens farge lilla Denne reaksjonen gjør at den kan påvises selv i svært begrensede mengder. Andre fenoler som inneholder en eller flere hydroksylgrupper på benzenringen gir også en lys blåfiolett farge når de reageres med jernklorid (3).

Reaksjoner av benzenringen til fenol

Tilstedeværelsen av en hydroksylsubstituent letter i stor grad forekomsten av elektrofile substitusjonsreaksjoner i benzenringen.

1. Bromering av fenol. I motsetning til benzen, krever bromering av fenol ikke tilsetning av en katalysator (jern(3)bromid). I tillegg skjer interaksjonen med fenol selektivt: bromatomer er rettet mot orto- Og par- posisjoner, og erstatter hydrogenatomene som ligger der. Selektiviteten til substitusjon er forklart av funksjonene diskutert ovenfor elektronisk struktur fenolmolekyler.

Således, når fenol interagerer med bromvann et hvitt bunnfall av 2,4,6-tribromfenol dannes:

Denne reaksjonen, som reaksjonen med jern(3)klorid, tjener til kvalitativ påvisning av fenol.

2.Nitrering av fenol forekommer også lettere enn benzennitrering. Reaksjonen med fortynnet salpetersyre skjer ved romtemperatur. Som et resultat dannes en blanding orto- Og paro isomerer av nitrofenol:

Når konsentrert salpetersyre brukes, dannes 2,4,6, trinitritfenol-pikrinsyre, et eksplosiv:

3. Hydrogenering av den aromatiske ringen av fenol i nærvær av en katalysator passerer lett:

4.Polykondensering av fenol med aldehyder, spesielt med formaldehyd skjer det med dannelsen av reaksjonsprodukter - fenol-formaldehyd-harpikser og faste polymerer.

Interaksjonen mellom fenol og formaldehyd kan beskrives ved følgende skjema:

Dimermolekylet beholder "mobile" hydrogenatomer, noe som betyr at videre fortsettelse av reaksjonen er mulig med et tilstrekkelig antall reagenser:

Reaksjon polykondensasjon, de. polymerproduksjonsreaksjonen, som oppstår med frigjøring av et lavmolekylært biprodukt (vann), kan fortsette videre (til en av reagensene er fullstendig oppbrukt) med dannelse av enorme makromolekyler. Prosessen kan beskrives ved oppsummeringsligningen:

Dannelsen av lineære molekyler skjer ved vanlige temperaturer. Å utføre den samme reaksjonen ved oppvarming fører til det faktum at det resulterende produktet har en forgrenet struktur, det er fast og uløselig i vann Som et resultat av oppvarming av en fenol-formaldehydharpiks med en lineær struktur med et overskudd av aldehyd, solid plast. masser oppnås med unike egenskaper. Polymerer basert på fenol-formaldehydharpikser brukes til fremstilling av lakk og maling, plastprodukter som er motstandsdyktige mot oppvarming, kjøling, vann, alkalier og syrer dielektriske egenskaper. Den mest ansvarlige og viktige detaljer elektriske apparater, kraftenhetshus og maskindeler, polymerbase av trykte kretskort for radioenheter. Lim basert på fenol-formaldehyd-harpikser er i stand til pålitelig å forbinde deler av en lang rekke naturer, og opprettholde den høyeste fugestyrken over et meget bredt temperaturområde. Dette limet brukes til å feste metallbasen til belysningslamper til en glasspære. Dermed er fenol og produkter basert på den mye brukt.

Påføring av fenoler

Fenol - fast, med en karakteristisk lukt, forårsaker brannskader ved kontakt med huden. Giftig. Det oppløses i vann, løsningen kalles karbonsyre (antiseptisk). Hun var det første antiseptiske midlet som ble introdusert i kirurgi. Mye brukt i plastproduksjon, medisiner(salisylsyre og dens derivater), fargestoffer, eksplosiver.

Enverdige fenoler er gjennomsiktige væsker eller krystallinske stoffer, ofte farget rosa-rød på grunn av deres oksidasjon. Dette er giftstoffer og forårsaker brannskader hvis de kommer i kontakt med huden. De dreper mange mikroorganismer, det vil si at de har desinfiserende og antiseptiske egenskaper. Løseligheten av fenoler i vann er lav, kokepunktene deres er relativt høye på grunn av eksistensen av intermolekylære hydrogenbindinger.

Fysiske egenskaper

Fenoler er lett løselige i vann, men løses godt opp i alkohol, eter, benzen, danner krystallinske hydrater med vann og destilleres med damp. I luft oksiderer fenol selv lett og blir mørkere. Innføringen av substituenter som halogener, nitrogrupper osv. i para-posisjonen til fenolmolekylet øker kokepunktet og smeltepunktet til forbindelsene betydelig:

Figur 1.

Fenoler er polare stoffer med et dipolmoment $\mu$ = 1,5-1,6 $D$. $EI$-verdien på 8,5-8,6 eV indikerer de større donoregenskapene til fenoler sammenlignet med arener som benzen (9,25 eV), toluen (8,82 eV) og etylbenzen (8,76 eV). Dette skyldes interaksjonen av hydroksylgruppen med $\pi$-bindingene til benzenringen på grunn av den positive $M$-effekten av $OH$-gruppens negative $I$-effekt dominerer.

Spektralegenskaper til fenoler

Absorpsjonsmaksimum i UV-delen av spekteret for fenol forskyves mot lengre bølgelengder med ca. 15 nm sammenlignet med benzen (badokromisk skift) på grunn av deltakelsen av $\pi$-elektroner av oksygen i konjugering med benzenringen og vises ved 275 nm med fin struktur.

IR-spektrene til fenoler, så vel som alkoholer, er preget av intense $v_(OH)$-bånd i området 3200-3600 cm$^(-1)$ og 3600-3615 cm$^(-1)$ for høyt fortynnede løsninger, men for $v_(c\_D)$-fenoler er det et bånd rundt 1230 cm$^(-1)$, i motsetning til 1220-1125 cm$^(-1)$ for alkoholer.

I NMR-spektrene vises signalet til protonet til $OH$-gruppen av fenoler i et bredt område (4,0-12,0 ppm) sammenlignet med alkoholer, avhengig av løsningsmidlets natur og konsentrasjon, temperatur og tilstedeværelsen av inter- - eller intramolekylære hydrogenbindinger. Ofte blir signalet til protonet i $OH$-gruppen registrert ved 8,5-9,5 ppm. i dimetylsulfoksid eller ved 4,0-7,5 ppm, i $CCl_4$.

I massespekteret til fenol er hovedretningen for fragmentering eliminering av $HCO$- og $CO$-partikler:

Figur 2.

Hvis alkylradikaler er tilstede i et fenolmolekyl, vil den primære prosessen være benzylspalting.

Kjemiske egenskaper til fenoler

I motsetning til alkoholer, som er preget av reaksjoner som involverer spaltning av både $O-H$-bindingen (syre-base-egenskaper, dannelse av estere, oksidasjon, etc.) og $C-O$-bindingen (reaksjoner av nukleofil substitusjon, dehydrering, omorganisering ), er fenoler mer preget av reaksjoner av den første typen. I tillegg er de preget av elektrofile substitusjonsreaksjoner i benzenringen aktivert av den elektrondonerende hydroksylgruppen.

De kjemiske egenskapene til fenoler bestemmes av den gjensidige påvirkningen av hydroksylgruppen og benzenringen.

Hydroksylgruppen har en $-I-$ og + $M$ effekt. Sistnevnte overskrider betydelig $-I$-effekten og forårsaker $n-\pi$-konjugering frie elektroner oksygen med $\pi$-orbitalen til benzenringen. På grunn av $n-\pi$-konjugasjon, reduseres lengden på $C - O$-bindingen, størrelsen på dipolmomentet og posisjonen til absorpsjonsbåndene til bindinger i IR-spektrene sammenlignet med etylalkohol:

Noen egenskaper ved fenol og etanol:

Figur 3.

$n-\pi$-Konjugering fører til en reduksjon i elektrontettheten på oksygenatomet, derfor øker polariteten til $O - H$-bindingen i fenoler. I denne forbindelse er de sure egenskapene til fenoler mer uttalt enn de til alkoholer. Den større surheten til fenoler sammenlignet med alkoholer forklares også av muligheten for ladningsdelokalisering til fenolatanionet, noe som medfører stabilisering av systemet:

Figur 4.

Forskjellen i surhet mellom fenol og alkoholer indikeres av dissosiasjonskonstanten. Til sammenligning: Kd = $1,3 \cdot 10^(-10)$ for fenol og Kd = $10^(-18)$ for etylalkohol.

Derfor danner fenoler, i motsetning til alkoholer, fenolater ikke bare med alkalimetaller, men også gjennom interaksjon med alkalier:

Figur 5.

Reaksjonen av fenol med alkalimetaller er ganske voldsom og kan være ledsaget av en eksplosjon.

Men fenol er det svak syre, svakere selv enn karbonsyre ($K = 4,7 \cdot 10^(-7)$). Derfor fortrenger karbonsyre fenol fra fenolatløsningen. Disse reaksjonene brukes til å skille fenoler, alkoholer eller karboksylsyrer. Elektrontiltrekkende grupper i fenolmolekylet forbedrer de sure egenskapene til fenolhydroksyl betydelig, og givergrupper svekker.

I tillegg er fenol preget av en rekke reaksjoner i forskjellige retninger:

1. dannelse av etere og estere;
2. alkylerings- og acyleringsreaksjoner;
3. oksidasjonsreaksjoner

4. elektrofile substitusjonsreaksjoner i den aromatiske ringen, inkludert reaksjoner:

   • halogenering,
   • sulfonering,
   • nitrosering,
   • formylering,
   • kondensering med aldehyder og ketoner,
   • karboksylering.

1. Fenoler- derivater av aromatiske hydrokarboner, i hvis molekyler hydroksylgruppen (-OH) er direkte bundet til karbonatomene i benzenringen.

2. Klassifisering av fenoler

En-, to- og treverdige fenoler skilles avhengig av antall OH-grupper i molekylet:

I samsvar med antall kondenserte aromatiske ringer i molekylet, skilles fenoler i seg selv (en aromatisk ring - benzenderivater), naftoler (2 kondenserte ringer - naftalenderivater), antranoler (3 kondenserte ringer - antracenderivater) og fenantroler:

3. Isomerisme og nomenklatur av fenoler

Det er 2 mulige typer isomerisme:

• isomerisme av posisjonen til substituenter i benzenringen

• sidekjedeisomerisme (strukturen til alkylradikalet og antall radikaler)

For fenoler er trivielle navn som har utviklet seg historisk mye brukt. Navnene på substituerte mononukleære fenoler bruker også prefikser orto-,meta- Og par -, brukes i nomenklaturen av aromatiske forbindelser. For mer komplekse forbindelser er atomene som utgjør de aromatiske ringene nummerert og posisjonen til substituentene er indikert ved hjelp av digitale indekser

4. Molekylstruktur

Fenylgruppen C 6 H 5 – og hydroksyl –OH påvirker hverandre gjensidig

• ikke delt elektronpar oksygenatomet tiltrekkes av 6-elektronskyen til benzenringen, på grunn av hvilken O–H-bindingen er enda mer polarisert. Fenol er en sterkere syre enn vann og alkoholer.

• I benzenringen blir symmetrien til elektronskyen forstyrret, elektrontettheten øker i posisjonene 2, 4, 6. Dette gjør dem mer reaktive S-N forbindelser i posisjon 2, 4, 6. og – bindinger av benzenringen.

5. Fysiske egenskaper

De fleste monohydriske fenoler under normale forhold er fargeløse krystallinske stoffer med lavt smeltepunkt og karakteristisk lukt. Fenoler er lett løselige i vann, lett løselige i organiske løsemidler, giftige, og når de lagres i luft blir de gradvis mørkere som følge av oksidasjon.

Fenol C6H5OH (karbolsyre ) - et fargeløst krystallinsk stoff oksiderer i luft og blir rosa ved vanlige temperaturer det er lite løselig i vann over 66 °C det er blandbart med vann i alle proporsjoner. Fenol - giftig stoff, forårsaker hudforbrenninger, er et antiseptisk middel

6. Giftige egenskaper

Fenol er giftig. Forårsaker dysfunksjon av nervesystemet. Støv, damper og fenolløsning irriterer slimhinnene i øynene, luftveiene og huden. En gang i kroppen absorberes fenol veldig raskt selv gjennom intakte områder av huden og begynner i løpet av få minutter å påvirke hjernevevet. Først oppstår kortvarig spenning, og deretter lammelse av respirasjonssenteret. Selv når de utsettes for minimale doser av fenol, observeres nysing, hosting, hodepine, svimmelhet, blekhet, kvalme og tap av styrke. Alvorlige tilfeller av forgiftning er preget av bevisstløshet, cyanose, pustevansker, ufølsomhet i hornhinnen, rask, knapt merkbar puls, kaldsvette og ofte kramper. Fenol er ofte årsaken til kreft.

7. Påføring av fenoler

1. Produksjon av syntetiske harpikser, plast, polyamider

2. Medisiner

3. Fargestoffer

4. Surfaktanter

5. Antioksidanter

6. Antiseptika

7. Sprengstoff

8. Fremstilling av fenol V industri

1). Cumene metode for å produsere fenol (USSR, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Fordeler med metoden: avfallsfri teknologi (utbytte av nyttige produkter > 99%) og kostnadseffektivitet. For tiden brukes kumenmetoden som hovedmetoden i den globale produksjonen av fenol.

2). Laget av kulltjære (som et biprodukt - utbyttet er lite):

C 6 H 5 ONa+ H 2 SO 4 (fortynnet) → C 6 H 5 – OH + NaHSO 4

natriumfenolat

(produkt avharpiksstøvlerkaustisk brus)

3). Fra halobenzener :

C 6 H5-Cl + NaOH t , s→ C 6 H 5 – OH + NaCl

4). Fusjon av salter av aromatiske sulfonsyrer med faste alkalier :

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

natriumsalt

benzensulfonsyrer

9. Kjemiske egenskaper til fenol (karbolsyre)

jeg . Hydroksylgruppens egenskaper

Syreegenskaper– uttrykt tydeligere enn i mettede alkoholer (fargen på indikatorene endres ikke):

• Med aktive metaller-

2C6H5-OH + 2Na → 2C6H5-ONa + H2

natriumfenolat

• Med alkalier-

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

! Fenolater er salter av svak karbonsyre, spaltet av karbonsyre -

C6H5-ONa+H2O+MEDO 2 → C6H5-OH + NaHC03

Når det gjelder sure egenskaper, er fenol 10 6 ganger bedre enn etanol. Samtidig er den like mye dårligere eddiksyre. I motsetning til karboksylsyrer, kan ikke fenol fortrenge karbonsyre fra dets salter

C 6 H 5 - Åh + NaHCO 3 = reaksjonen oppstår ikke - den løser seg perfekt i vandige løsninger alkalier, er det praktisk talt uløselig i en vandig løsning av natriumbikarbonat.

De sure egenskapene til fenol forbedres under påvirkning av elektrontiltrekkende grupper assosiert med benzenringen ( INGEN 2 - , Br - )

2,4,6-trinitrofenol eller pikrinsyre er sterkere enn karbonsyre

II . Egenskaper til benzenringen

1). Den gjensidige påvirkningen av atomer i fenolmolekylet manifesteres ikke bare i oppførselen til hydroksygruppen (se ovenfor), men også i den større reaktiviteten til benzenringen. Hydroksylgruppen øker elektrontettheten i benzenringen, spesielt i orto- Og par- posisjoner (+ M-OH-gruppeeffekt):

Derfor er fenol mye mer aktiv enn benzen i elektrofile substitusjonsreaksjoner i den aromatiske ringen.

• Nitrering. Under påvirkning av 20% salpetersyre HNO 3, omdannes fenol lett til en blanding orto- Og par- nitrofenoler:

Når konsentrert HNO 3 brukes, 2,4,6-trinitrofenol ( pikrinsyre):

• Halogenering. Fenol reagerer lett med bromvann ved romtemperatur for å danne et hvitt bunnfall av 2,4,6-tribromfenol ( kvalitativ reaksjon for fenol):

• Kondensering med aldehyder. For eksempel:

2). Hydrogenering av fenol

C6H5-OH + 3H2 Ni, 170ºC→ C6H11-OH cykloheksylalkohol (cykloheksanol)