Phenol.

1. Định nghĩa. Sự phân loại.

2. Danh pháp và đồng phân. Đại diện chính

3. Biên nhận

4. Tính chất vật lý

5. Tính chất hóa học

6. Ứng dụng. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Phenol là những dẫn xuất của benzen có một hoặc nhiều nhóm hydroxyl.

Sự phân loại.

tùy từ số lượng nhóm hydroxy Các phenol được chia theo nguyên tử thành: một-, hai- và ba nguyên tử.

Qua mức độ bay hơi của các chất chúng thường được chia thành hai nhóm - phenol dễ bay hơi với hơi nước (phenol, cresols, xylenols, guaiacol, thymol) và phenol không bay hơi (resorcinol, catechol, hydroquinone, pyrogallol và các phenol polyhydric khác). Cấu trúc và danh pháp của các đại diện riêng lẻ sẽ được xem xét dưới đây.

Danh pháp và đồng phân. các đại diện chính.

Đại diện đầu tiên, theo quy luật, được gọi theo danh pháp tầm thường, phenol (oxybenzene, axit carbolic lỗi thời).

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

3,5-đimetylphenol 4-etylphenol

Thường cho phenol mức độ khác nhau sự thay thế sử dụng những cái tên tầm thường.

Biên lai

1) Cách ly từ các sản phẩm của nhựa than khô, cũng như từ các sản phẩm nhiệt phân của than nâu và gỗ (hắc ín).

2) Thông qua axit benzen sulfonic. Đầu tiên, người ta xử lý benzen bằng cách đun nóng với axit sunfuric đặc

C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O

Axit benzen sulfonic tạo thành được hợp nhất với kiềm

C6H5SO3H + 3NaOH = C6H5ONa + 2H2O + Na2SO3

Sau khi cho phenolat tác dụng với một axit mạnh thì thu được phenol.

3) Phương pháp Cumene (dựa trên quá trình oxy hóa Hydrocacbon thơm cumene (isopropylbenzen) với oxy trong khí quyển, sau đó là sự phân hủy của hydroperoxide tạo thành pha loãng với H2SO4). Phản ứng tiến hành với năng suất cao và hấp dẫn ở chỗ nó cho phép bạn thu được hai sản phẩm có giá trị kỹ thuật cùng một lúc - phenol và axeton (bạn cần tự cân nhắc).

Tính chất vật lý

Phenol Nó là một tinh thể hình kim không màu, chuyển sang màu hồng trong không khí do quá trình oxy hóa tạo ra các sản phẩm có màu. Chúng có một mùi đặc trưng của bột màu. Hãy hòa tan trong nước (6 g trên 100 g nước), trong dung dịch kiềm, trong rượu, trong benzen, trong axeton.

Khi làm việc với phenol, cần tuân thủ các biện pháp phòng ngừa an toàn: làm việc dưới mũ trùm, sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân, vì chất này có thể gây bỏng khi tiếp xúc với da.

Tính chất hóa học của phenol

Cấu trúc của phân tử phenol

Vòng benzen và nhóm OH kết hợp trong phân tử phenol ảnh hưởng lẫn nhau, làm tăng khả năng phản ứng của nhau. Nhóm phenyl kéo cặp electron duy nhất ra khỏi nguyên tử oxi trong nhóm OH.

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

Tương tác xúc tác với rượu dẫn đến ete, và là kết quả của phản ứng với anhydrit hoặc axit clorua axit cacboxylic hình thành este. Đây là những phản ứng tương tự như phản ứng của các rượu đã được học trong bài giảng trước (chúng còn được gọi là o-alkyl hóa và o-acyl hóa).

2. Các phản ứng với sự rút gọn của nhóm OH

Khi tương tác với amoniac (ở nhiệt độ và áp suất cao), nhóm OH được thay thế bằng NH2 và anilin được hình thành.

3. Phản ứng thế nguyên tử hydro trong vòng benzen

(phản ứng thế electrophin) .

Nhóm OH là một chất định hướng hoạt hóa của loại đầu tiên. do đó, trong quá trình halogen hóa, nitrat hóa, sulfo hóa và alkyl hóa phenol, các trung tâm có mật độ điện tử tăng lên bị tấn công, tức là sự thay thế diễn ra chủ yếu trong ortho- và đôi-điều khoản. Các phản ứng đó đã được học chi tiết trong bài giảng Quy tắc định hướng trong vòng benzen.

Phản ứng của phenol với halogen tiến hành nhanh chóng, không cần chất xúc tác.

o-chloro- và p-chlorophenol

Phenol tại nơi làm việc đồng phạm.HNO3 biến thành 2,4,6-trinitrophenol (axit picric). Quá trình nitrat hóa kèm theo quá trình oxy hóa nên sản phẩm thu được thấp.

Mononitrophenol được tạo thành bằng cách nitro hóa phenol với axit nitric loãng (ở nhiệt độ phòng).

o-nitro- và p-nitrophenol

Phenol dễ bị sunfonat hóa tập trungH2 VÌ THẾ 4, trong khi ở nhiệt độ 15-20 ° C, chủ yếu thu được đồng phân o, và ở 100 ° C, đồng phân p thu được.

axit o-phenol và p-phenolulfonic

Phenol cũng dễ dàng tiếp xúc alkyl hóa và acyl hóa vào cốt lõi.

Một trong những phản ứng nổi bật nhất là đun nóng phenol với anhydrit phthalic khi có mặt axit sulfuric, dẫn đến sản xuất thuốc nhuộm triarylmethylene được gọi là phenolphtalein.

Aspirin "href =" / text / category / aspirin / "rel =" bookmark "> aspirin. Các phenolat natri và kali tương tác với CO2. Ở nhiệt độ 125 ° C, thu được đồng phân o của axit phenolcarboxylic, được acyl hóa ở nhóm OH để tạo thành aspirin.

Điều quan trọng cần lưu ý là hai phản ứng định tính của phenol:

1) Phản ứng của phenol với nước brom: nó diễn ra rất nhanh và rất khó để ngăn chặn nó ở giai đoạn monobromination. Kết quả là, 2,4,6-Tribromophenol được tạo thành - kết tủa màu trắng.

Phản ứng được sử dụng để phát hiện phenol trong nước: độ đục có thể nhận thấy ngay cả khi hàm lượng phenol trong nước cực kỳ thấp (1: 100.000).

2) Phản ứng với muối Fe (III). Phản ứng dựa trên sự tạo thành phức chất phenolat sắt màu tím.

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

Hiđro hóa với hiđro có mặt xúc tác niken tác dụng lên vòng thơm, khử.

4. Quá trình oxy hóa phenol

Phenol rất nhạy cảm với tác dụng của các chất oxy hóa. Dưới tác dụng của axit cromic, phenol và hydroquinone bị oxy hóa thành p-benzoquinone, catechol thành o-benzoquinone. Các dẫn xuất của phenol bị oxy hóa khá khó khăn.

Vật liệu hoàn thiện và công trình phenol và các dẫn xuất của chúng.

Do đó, cần phải cảnh giác và xử lý ngay khi có các triệu chứng ngộ độc đầu tiên. Hãy nhớ nếu bạn lo lắng mùi hôi một món đồ mới mua gần đây, nếu đối với bạn, sức khỏe của bạn có vẻ xấu đi sau khi mua đồ nội thất hoặc sửa chữa gần đây, tốt hơn là bạn nên gọi cho một chuyên gia môi trường, người sẽ nghiên cứu cần thiết và sẽ đưa ra những khuyến cáo cần thiết hơn là cứ lo lắng, nghi ngờ, lo sợ cho sức khỏe của mình và của những người thân yêu.

Thứ hai chiến tranh thế giới phenol đã được sử dụng trong trại tập trungĐệ tam Đế chế vì tội giết người.

Nghiêm trọng, phenol cũng ảnh hưởng đến môi trường: ở vùng nước sông không bị ô nhiễm hoặc ô nhiễm nhẹ, hàm lượng phenol thường không vượt quá 20 µg / dm3. Vượt quá nền tự nhiên có thể là một dấu hiệu cho thấy sự ô nhiễm của các vùng nước. Bị nhiễm phenol nước tự nhiên hàm lượng của chúng có thể lên tới hàng chục, thậm chí hàng trăm microgam trong 1 lít. MPC của phenol trong nước đối với Nga là 0,001 mg / dm3

Phân tích nước cho phenol là quan trọng đối với tự nhiên và Nước thải. Cần phải kiểm tra hàm lượng phenol trong nước nếu nghi ngờ nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải công nghiệp.

Phenol là những hợp chất không ổn định và trải qua quá trình sinh hóa và oxy hóa hóa học . Polyhydric phenol bị phá hủy chủ yếu bằng quá trình oxy hóa hóa học.

Tuy nhiên, khi nước có chứa tạp chất phenol được xử lý bằng clo, các hợp chất hữu cơ rất nguy hiểm có thể hình thành. chất độc - dioxin.

Nồng độ phenol trong nước bề mặtđể lộ ra thay đổi theo mùa. TẠI kỳ mùa hè hàm lượng phenol giảm (khi nhiệt độ tăng, tốc độ phân hủy tăng). Việc đổ xuống các hồ chứa và các dòng nước có phenolic làm xấu đi tình trạng vệ sinh chung của chúng, ảnh hưởng đến các sinh vật sống không chỉ bởi độc tính của nó mà còn thay đổi đáng kể chế độ của các nguyên tố sinh vật và khí hoà tan (oxi, cacbon đioxit). Kết quả của quá trình clo hóa nước có chứa phenol, các hợp chất ổn định của clorophenol được hình thành, các vết nhỏ nhất trong số đó (0,1 µg / dm3) tạo cho nước có vị đặc trưng.

Dựa vào benzen. Tại điều kiện bình thường vững chắc các chất độc hại với mùi thơm đặc trưng. Trong công nghiệp hiện đại, các hợp chất hóa học này đóng một vai trò quan trọng. Về cách sử dụng, phenol và các dẫn xuất của nó là một trong số hai mươi chất phổ biến nhất các hợp chất hóa học trên thế giới. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hóa chất và nhẹ, dược phẩm và năng lượng. Do đó, thu được phenol trong quy mô công nghiệp- một trong những nhiệm vụ chính của ngành công nghiệp hóa chất.

Chỉ định phenol

Tên ban đầu của phenol là axit cacbolic. Sau đó, hợp chất này được biết đến với cái tên "phenol". Công thức của chất này được thể hiện trong hình:

Các nguyên tử phenol được đánh số bắt đầu từ nguyên tử cacbon được kết nối với nhóm OH hydroxo. Dãy tiếp tục theo thứ tự sao cho các nguyên tử được thay thế khác nhận được số thấp nhất. Các dẫn xuất phenol tồn tại ở dạng ba nguyên tố, các đặc điểm của chúng được giải thích bởi sự khác biệt về cấu trúc đồng phân. Các phân đoạn ortho-, meta-, paracresol khác nhau chỉ là sự sửa đổi cấu trúc cơ bản của hợp chất vòng benzen và một nhóm hydroxyl, sự kết hợp cơ bản của chúng là một phenol. Công thức của chất này trong ký hiệu hóa học trông giống như C 6 H 5 OH.

Tính chất vật lý của phenol

Nhìn bằng mắt thường, phenol là một tinh thể rắn không màu. Để ngoài không khí, chúng bị oxi hoá, tạo cho chất có đặc bóng hồng. Ở điều kiện bình thường, phenol hòa tan khá kém trong nước, nhưng khi tăng nhiệt độ lên 70 ° C, con số này tăng mạnh. Trong dung dịch kiềm, chất này có thể hòa tan với bất kỳ số lượng nào và ở bất kỳ nhiệt độ nào.

Những đặc tính này cũng được bảo toàn trong các hợp chất khác, thành phần chính của nó là phenol.

Tính chất hóa học

Các tính chất độc đáo của phenol được giải thích bởi cấu trúc bên trong của nó. Trong phân tử của cái này hóa chất quỹ đạo p của các dạng oxy hệ thống p thống nhất với một vòng benzen. Tương tác chặt chẽ này làm tăng mật độ electron của vòng thơm và giảm mật độ electron của nguyên tử oxy. Trong trường hợp này, độ phân cực của các liên kết của nhóm hydroxo tăng lên đáng kể và hydro trong thành phần của nó dễ dàng bị thay thế bởi bất kỳ kim loại kiềm nào. Đây là cách các phenolat khác nhau được hình thành. Các hợp chất này không bị phân hủy với nước, giống như các alcolat, nhưng dung dịch của chúng rất giống với muối của bazơ mạnh và axit yếu, vì vậy chúng có phản ứng kiềm khá rõ rệt. Các phenolat tương tác với các axit khác nhau, kết quả của phản ứng, các phenol bị khử. Các tính chất hóa học của hợp chất này cho phép nó tương tác với axit, do đó tạo thành este. Ví dụ, sự tương tác của phenol và axit axetic dẫn đến sự hình thành của phenyl este (phenyacetate).

Phản ứng nitrat hóa được biết đến rộng rãi, trong đó, dưới ảnh hưởng của 20% axit nitric phenol tạo thành hỗn hợp para- và orthonitrophenol. Nếu xử lý phenol với axit nitric đặc thì thu được 2,4,6-trinitrophenol, đôi khi được gọi là axit picric.

Bản chất phenol

Là một chất độc lập, phenol được tìm thấy trong tự nhiên trong nhựa than đá và trong một số loại dầu nhất định. Nhưng đối với nhu cầu công nghiệp, số lượng này không đóng bất kỳ vai trò nào. Do đó, thu được phenol cách nhân tạođã trở thành ưu tiên của nhiều thế hệ nhà khoa học. May mắn thay, vấn đề này đã được giải quyết và kết quả là phenol nhân tạo đã thu được.

tài sản, nhận được

Việc sử dụng các halogen khác nhau có thể thu được các phenolat, từ đó benzen được hình thành trong quá trình chế biến tiếp theo. Ví dụ, đun nóng natri hiđroxit và clobenzen tạo ra natri phenolat, chất này phân hủy thành muối, nước và phenol khi tiếp xúc với axit. Công thức của phản ứng này được đưa ra ở đây:

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

Axit sulfonic thơm cũng là một nguồn để sản xuất benzen. Phản ứng hóa họcđược thực hiện với sự nóng chảy đồng thời của kiềm và axit sulfonic. Như có thể thấy từ phản ứng, phenoxit được hình thành đầu tiên. Khi được xử lý bằng axit mạnh, chúng bị khử thành phenol polyhydric.

Phenol trong công nghiệp

Về lý thuyết, thu được phenol theo cách đơn giản nhất và có triển vọng nhất trông như sau: sử dụng chất xúc tác, benzen bị oxi hóa bằng oxi. Nhưng cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm ra chất xúc tác cho phản ứng này. Do đó, các phương pháp khác hiện đang được sử dụng trong công nghiệp.

Tiếp diễn cách công nghiệp thu được phenol bao gồm sự tương tác của clobenzen và dung dịch 7% xút ăn da. Hỗn hợp thu được được đưa qua một hệ thống ống dài một km rưỡi được nung nóng đến nhiệt độ 300 C. Dưới tác động của nhiệt độ và được duy trì. áp suất cao các chất bắt đầu tham gia phản ứng, kết quả là sẽ thu được 2,4-dinitrophenol và các sản phẩm khác.

Cách đây không lâu, một phương pháp công nghiệp để thu nhận các chất chứa phenol bằng phương pháp cumene đã được phát triển. Quá trình này bao gồm hai giai đoạn. Đầu tiên, isopropylbenzen (cumene) thu được từ benzen. Để làm điều này, benzen được alkyl hóa bằng propylen. Phản ứng trông như thế này:

Sau đó, cumene bị oxi hóa bằng oxi. Ở đầu ra của phản ứng thứ hai, phenol và một chất khác sản phẩm quan trọng- axeton.

Có thể sản xuất phenol ở quy mô công nghiệp từ toluen. Để làm điều này, toluen bị oxy hóa trên oxy có trong không khí. Phản ứng xảy ra với sự có mặt của chất xúc tác.

Ví dụ về phenol

Các chất tương đồng gần nhất của phenol được gọi là cresols.

Có ba loại cresols. Meta-cresol ở điều kiện bình thường là chất lỏng, para-cresol và ortho-cresol là chất rắn. Tất cả các cresol đều hòa tan kém trong nước và về tính chất hóa học của chúng gần như tương tự như phenol. TẠI hình thức tự nhiên cresols được tìm thấy trong nhựa than đá, trong công nghiệp chúng được sử dụng để sản xuất thuốc nhuộm, một số loại chất dẻo.

Ví dụ về phenol dihydric là para-, ortho- và meta-hydrobenzenes. Tất cả chúng đều là chất rắn, dễ tan trong nước.

Đại diện duy nhất của phenol trihydric là pyrogallol (1,2,3-trihydroxybenzen). Công thức của nó được hiển thị bên dưới.

Pyrogallol là một chất khử khá mạnh. Nó dễ bị oxy hóa, vì vậy nó được sử dụng để thu được các khí được tinh chế từ oxy. Chất này được các nhiếp ảnh gia biết đến nhiều, nó được dùng làm chất phát triển.

Phenol - các chất hữu cơ mà phân tử của chúng chứa một gốc phenyl liên kết với một hoặc nhiều nhóm hydroxo. Cũng giống như rượu phân loại phenol theo nguyên tử, tức là bằng số nhóm hydroxyl.

Các phenol giải phẫu chứa một nhóm hydroxyl trong phân tử:

Polyhydric phenol chứa nhiều hơn một nhóm hydroxyl trong các phân tử:

Ngoài ra còn có các phenol polyhydric chứa ba hoặc nhiều nhóm hydroxyl trong vòng benzen.

Chúng ta hãy làm quen chi tiết hơn với cấu trúc và tính chất của đại diện đơn giản nhất của lớp này - phenol C 6 H 5 OH. Tên của chất này đã hình thành cơ sở cho tên của toàn bộ máy tính tiền - phenol.

Tính chất vật lý của phenol

Phenol là chất rắn, không màu ở dạng tinh thể, nhiệt độ nóng chảy = 43 ° C, nhiệt độ sôi = 181 ° C, mùi hắc đặc trưng, ​​có tính độc. Phenol tan ít trong nước ở nhiệt độ thường. Một dung dịch nước của phenol được gọi là axit cacbolic. Khi tiếp xúc với da, nó gây ra bỏng, do đó, phenol phải được xử lý rất cẩn thận!

Tính chất hóa học của phenol

Phenol hoạt động mạnh hơn trong hầu hết các phản ứng tạo liên kết O – H, vì liên kết này phân cực hơn do sự dịch chuyển mật độ điện tử từ nguyên tử ôxy về phía vòng benzen (sự tham gia của cặp điện tử duy nhất của nguyên tử ôxy trong liên hợp p hệ thống). Tính axit của phenol cao hơn nhiều so với rượu. Đối với phenol, phản ứng khoảng trống Kết nối C-O không phải là đặc trưng, ​​vì nguyên tử oxy liên kết chắc chắn với nguyên tử cacbon của vòng benzen do sự tham gia của cặp điện tử duy nhất của nó trong hệ thống liên hợp. Ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tử trong phân tử phenol không chỉ được thể hiện ở hành vi của nhóm hydroxy mà còn ở mức độ lớn hơn. phản ứng lõi benzen. Nhóm hydroxyl làm tăng mật độ electron trong vòng benzen, đặc biệt là ở vị trí ortho và para (nhóm OH)

Tính chất axit của phenol

Nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl có tính axit. Tại vì Tính axit của phenol rõ hơn so với nước và rượu, khi đó phenol không chỉ phản ứng với kim loại kiềm, mà còn với các chất kiềm để tạo thành phenolat:

Tính axit của phenol phụ thuộc vào bản chất của các nhóm thế (chất cho hoặc chất nhận mật độ electron), vị trí liên quan đến nhóm OH và số lượng nhóm thế. Ảnh hưởng lớn nhất đến tính axit OH của phenol được tạo ra bởi các nhóm nằm ở vị trí ortho- và para-. Các nhà tài trợ tăng sức mạnh Kết nối O-N(do đó làm giảm độ linh động của hydro và tính chất axit), chất nhận làm giảm độ bền của liên kết O-H, trong khi tính axit tăng lên:

Tuy nhiên, tính chất axit của phenol kém rõ rệt hơn so với axit vô cơ và axit cacboxylic. Vì vậy, ví dụ, tính axit của phenol kém hơn axit cacbonic khoảng 3000 lần. Do đó, đi qua một dung dịch nước natri phenolat cạc-bon đi-ô-xít, có thể phân lập được phenol tự do.

Thêm axit clohydric hoặc axit sunfuric vào dung dịch nước natri phenolat cũng dẫn đến sự hình thành phenol:

Phản ứng định tính với phenol

Phenol phản ứng với clorua sắt (3) tạo thành màu tím Hợp chất phức tạp. Phản ứng này có thể phát hiện ra nó ngay cả với số lượng rất hạn chế. Các phenol khác có chứa một hoặc nhiều nhóm hydroxyl trong vòng benzen cũng cho màu xanh tím sáng trong phản ứng với clorua sắt (3).

Các phản ứng tạo vòng benzen của phenol

Sự hiện diện của nhóm thế hydroxyl tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho quá trình phản ứng thế electrophin trong vòng benzen.

1. Brom hoá phenol. Không giống như benzen, phản ứng brom hóa bằng phenol không cần thêm chất xúc tác (sắt (3) bromua). Ngoài ra, tương tác với phenol tiến hành một cách chọn lọc (có chọn lọc): các nguyên tử brom được gửi đến ortho- và đôi- vị trí, thay thế các nguyên tử hydro nằm ở đó. Tính chọn lọc của sự thay thế được giải thích bởi các đặc điểm trên cấu trúc điện tử các phân tử phenol.

Do đó, trong tương tác của phenol với nước brom một kết tủa trắng của 2,4,6-Tribromophenol được tạo thành:

Phản ứng này, cũng như phản ứng với sắt (3) clorua, phục vụ cho định tính phát hiện phenol.

2.Nitrat hóa phenol cũng xảy ra dễ dàng hơn so với quá trình nitro hóa benzen. Phản ứng với axit nitric loãng tiến hành ở nhiệt độ phòng. Kết quả là một hỗn hợp ortho- và parođồng phân của nitrophenol:

Khi sử dụng axit nitric đặc, 2,4,6, axit trinitritphenol-picric, sẽ tạo thành một chất nổ:

3. Hiđro hoá tạo vòng thơm của phenol. trong sự có mặt của chất xúc tác đi qua một cách dễ dàng:

4.Trùng hợp phenol với andehit,Đặc biệt, với fomanđehit xảy ra với sự tạo thành các sản phẩm phản ứng - nhựa phenol-fomanđehit và các polyme rắn.

Sự tương tác của phenol với fomanđehit có thể được mô tả bằng sơ đồ:

Phân tử dimer giữ lại các nguyên tử hydro “di động”, có nghĩa là phản ứng có thể được tiếp tục thêm với một lượng thuốc thử vừa đủ:

Sự phản ứng lại polycondensation, những thứ kia. phản ứng sản xuất polyme, tiến hành giải phóng sản phẩm phụ phân tử thấp (nước), có thể tiếp tục thêm nữa (cho đến khi một trong các thuốc thử được tiêu thụ hoàn toàn) với sự hình thành các đại phân tử khổng lồ. Quá trình này có thể được mô tả bằng phương trình tổng thể:

Sự hình thành các phân tử mạch thẳng xảy ra ở nhiệt độ thường. Thực hiện cùng một phản ứng trong quá trình đun nóng dẫn đến sản phẩm thu được có cấu tạo mạch phân nhánh, là chất rắn không tan trong nước, đun nóng một loại nhựa phenol-fomanđehit mạch thẳng với một lượng dư anđehit thì thu được chất rắn có khối lượng là với Tính chất độc đáo. Các polyme dựa trên nhựa phenol-formaldehyde được sử dụng để sản xuất vecni và sơn, các sản phẩm nhựa có khả năng chịu nhiệt, làm mát, nước, kiềm, axit. tính chất điện môi. Từ các polyme dựa trên nhựa phenol-formaldehyde, chất chịu trách nhiệm cao nhất và chi tiết quan trọng thiết bị điện, vỏ của đơn vị điện và các bộ phận máy, đế polyme của bảng mạch in dùng cho thiết bị vô tuyến. Chất kết dính dựa trên nhựa phenol-formaldehyde có thể kết nối một cách đáng tin cậy các bộ phận có tính chất khác nhau, duy trì độ bền liên kết cao nhất trong một phạm vi nhiệt độ rất rộng. Chất kết dính như vậy được sử dụng để gắn đế kim loại của đèn chiếu sáng với bóng đèn thủy tinh, do đó, phenol và các sản phẩm dựa trên nó được sử dụng rộng rãi.

Việc sử dụng phenol

Phenol - chất rắn, có mùi đặc trưng, ​​gây bỏng khi tiếp xúc với da. Có độc. Nó hòa tan trong nước, dung dịch của nó được gọi là axit carbolic (chất khử trùng). Cô ấy là chất khử trùng đầu tiên được đưa vào phẫu thuật. Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhựa, các loại thuốc(axit salicylic và các dẫn xuất của nó), thuốc nhuộm, chất nổ.

Các phenol giải phẫu là chất lỏng trong suốt hoặc chất kết tinh, thường có màu đỏ hồng do quá trình oxy hóa của chúng. Đây là những chất độc, và trong trường hợp tiếp xúc với da, chúng sẽ gây bỏng. Chúng tiêu diệt nhiều vi sinh vật, tức là chúng có đặc tính khử trùng và sát trùng. Độ hòa tan của phenol trong nước thấp, nhiệt độ sôi của chúng tương đối cao do sự tồn tại của các phân tử liên kết hydro.

Tính chất vật lý

Phenol ít tan trong nước, nhưng dễ tan trong rượu, ete, benzen, tạo thành hydrat kết tinh với nước và được chưng cất bằng hơi nước. Trong không khí, bản thân phenol dễ bị oxi hóa và sẫm màu. Việc đưa các nhóm thế như halogenua, nhóm nitro, ... vào vị trí para của phân tử phenol làm tăng đáng kể nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất:

Bức tranh 1.

Phenol là những chất phân cực có mômen lưỡng cực $ \ mu $ = 1,5-1,6 $ D $. Giá trị $ EI $ là 8,5-8,6 eV cho biết các phenol cho đặc tính cao hơn so với các chất hữu cơ như benzen (9,25 eV), toluen (8,82 eV), etylbenzen (8,76 eV). Điều này là do sự tương tác của nhóm hydroxyl với các liên kết $ \ pi $ của vòng benzen do ảnh hưởng dương $ M $ của nhóm $ OH $-, ảnh hưởng âm $ I $ của nó chiếm ưu thế.

Đặc điểm quang phổ của phenol

Cực đại hấp thụ trong phần UV của quang phổ đối với phenol bị dịch chuyển về phía có bước sóng dài hơn khoảng 15 nm so với benzen (dịch chuyển sắc tố) do sự tham gia của các điện tử oxy $ \ pi $ liên hợp với nhân benzen và xuất hiện ở bước sóng 275 nm. với một cấu trúc tốt.

Trong phổ IR đối với phenol, cũng như đối với rượu, các dải $ v_ (OH) $ cường độ cao là đặc trưng trong vùng 3200-3600 cm $ ^ (- 1) $ và 3600-3615 cm $ ^ (- 1) $ đối với các dung dịch có độ loãng cao, nhưng đối với $ v_ (c \ _D) $ phenol thì có dải ở khoảng 1230 cm $ ^ (- 1) $ trái ngược với 1220-1125 cm $ ^ (- 1) $ đối với rượu.

Trong phổ PMR, tín hiệu proton của nhóm $ OH $ của phenol biểu hiện trong một phạm vi rộng (4,0-12,0 ppm) so với rượu, tùy thuộc vào bản chất và nồng độ của dung môi, nhiệt độ và sự hiện diện của liên - hoặc liên kết hydro nội phân tử. Thông thường, tín hiệu proton nhóm $ OH $ -group được ghi lại ở 8,5-9,5 m.h. trong dimethyl sulfoxide hoặc ở 4,0-7,5 m.h, trong $ CCl_4 $.

Trong phổ khối lượng của phenol, hướng phân mảnh chính là sự khử các hạt $ HCO $ và $ CO $:

Hình 2.

Nếu các gốc alkyl có trong phân tử phenol, quá trình chính sẽ là sự phân cắt benzyl.

Tính chất hóa học của phenol

Không giống như rượu, được đặc trưng bởi phản ứng tách cả liên kết $ O-H $ (tính chất axit-bazơ, hình thành este, quá trình oxy hóa, v.v.) và liên kết $ C-O $ (phản ứng thay thế nucleophin, khử nước, tái sắp xếp), phenol điển hình hơn phản ứng của loại đầu tiên. Ngoài ra, chúng còn được đặc trưng bởi các phản ứng thế electron trong vòng benzen được kích hoạt bởi một nhóm hydroxyl nhường electron.

Các tính chất hóa học của phenol là do sự ảnh hưởng lẫn nhau của nhóm hydroxyl và nhân benzen.

Nhóm hydroxyl có $ -I- $ và + $ M $-ảnh hưởng. Hiệu ứng sau vượt quá hiệu ứng $ -I $ xác định sự liên hợp $ n- \ pi $ -conjugation điện tử tự do oxy với $ \ pi $ -ital của vòng benzen. Do liên kết $ n- \ pi $ -liên kết, độ dài liên kết $ C - O $, độ lớn của mômen lưỡng cực và vị trí của các dải hấp thụ liên kết trong phổ IR giảm so với etanol:

Một số đặc điểm của phenol và etanol:

Hình 3

$ n- \ pi $-liên hợp dẫn đến giảm mật độ electron trên nguyên tử oxy, do đó độ phân cực của liên kết $ O - H $ trong phenol tăng lên. Về mặt này, tính chất axit của phenol rõ ràng hơn tính chất của rượu. Tính axit lớn hơn của phenol so với rượu cũng được giải thích là do khả năng phân chia điện tích thành anion phenolat, dẫn đến sự ổn định của hệ thống:

hinh 4

Sự khác biệt giữa tính axit của phenol và rượu được biểu thị bằng hằng số phân ly. Để so sánh: Kd = $ 1,3 \ cdot 10 ^ (- 10) $ đối với phenol và Kd = $ 10 ^ (- 18) $ đối với rượu etylic.

Do đó, phenol, không giống như rượu, tạo thành phenolat không chỉ với kim loại kiềm, mà còn thông qua tương tác với kiềm:

Hình 5

Phản ứng của phenol với các kim loại kiềm khá dữ dội và có thể kèm theo một vụ nổ.

Nhưng phenol là axit yếu, thậm chí còn yếu hơn axit cacbonic ($ K = 4,7 \ cdot 10 ^ (- 7) $). Do đó, axit cacbonic chuyển phenol ra khỏi dung dịch phenolat. Những phản ứng này được sử dụng để tách phenol, rượu hoặc axit cacboxylic. Các nhóm rút điện tử trong phân tử phenol tăng cường đáng kể, trong khi các nhóm cho làm yếu tính chất axit của hydroxyl phenol.

Ngoài ra, phenol còn được đặc trưng bởi một số phản ứng theo nhiều hướng khác nhau:

1. sự tạo thành ete và este;
2. phản ứng alkyl hóa và acyl hóa;
3. phản ứng oxy hóa

4. phản ứng thế lưỡng phân trong vòng thơm, bao gồm các phản ứng:

   • sự hào quang,
   • sulfonation,
   • nitrosation,
   • công thức hóa,
   • ngưng tụ với anđehit và xeton,
   • cacboxyl hóa.

1. Phenol- Dẫn xuất của hiđrocacbon thơm, trong phân tử có nhóm hiđroxyl (-OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon trong vòng benzen.

2. Phân loại phenol

Có một-, hai-, ba nguyên tử phenol tùy thuộc vào số lượng nhóm OH trong phân tử:

Theo số chu kỳ thơm hợp nhất trong phân tử, bản thân phenol được phân biệt (một vòng thơm - dẫn xuất benzen), naphthols (2 vòng hợp nhất - dẫn xuất naphtalen), anthranols (3 vòng hợp nhất - dẫn xuất anthracene) và phenantrol:

3. Đồng phân và danh pháp của phenol

Có 2 loại đồng phân:

• đồng phân vị trí của các nhóm thế trong vòng benzen

• đồng phân mạch bên (cấu trúc của gốc ankyl và số gốc)

Đối với phenol, những cái tên tầm thường đã phát triển trong lịch sử được sử dụng rộng rãi. Tiền tố cũng được sử dụng trong tên của phenol đơn nhân được thay thế ortho-,meta- và cặp -,được sử dụng trong danh pháp của các hợp chất thơm. Đối với các hợp chất phức tạp hơn, các nguyên tử tạo nên các vòng thơm được đánh số và vị trí của các nhóm thế được chỉ ra bằng cách sử dụng các chỉ số kỹ thuật số.

4. Cấu trúc của phân tử

Nhóm phenyl C 6 H 5 - và hydroxyl -OH ảnh hưởng lẫn nhau

• không phân chia cặp điện tử Nguyên tử oxy bị hút bởi đám mây 6 điện tử của vòng benzen, do đó liên kết O – H càng phân cực hơn. Phenol là một axit mạnh hơn nước và rượu.

• Trong vòng benzen, tính đối xứng của đám mây electron bị phá vỡ, mật độ electron tăng lên ở các vị trí 2, 4, 6. Điều này làm cho nó dễ phản ứng hơn Kết nối S-Nở các vị trí 2, 4, 6. và là liên kết của vòng benzen.

5. Tính chất vật lý

Hầu hết các phenol đơn nguyên tử ở điều kiện thường là những chất kết tinh không màu, có nhiệt độ nóng chảy thấp và có mùi đặc trưng. Phenol hòa tan kém trong nước, dễ tan trong dung môi hữu cơ, độc hại và dần dần sẫm màu khi để trong không khí do quá trình oxy hóa.

Phenol C 6 H 5 OH (Axit carbolic ) - một chất kết tinh không màu bị oxy hóa trong không khí và trở thành màu hồng, ở nhiệt độ bình thường nó ít hòa tan trong nước, trên 66 ° C nó có thể trộn lẫn với nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. Phenol - chất độc hại, gây bỏng da, là một chất khử trùng

6. Tính chất độc hại

Phenol là chất độc. Gây rối loạn chức năng của hệ thần kinh. Bụi, hơi và dung dịch phenol gây kích ứng màng nhầy của mắt, đường hô hấp và da. Khi vào cơ thể, Phenol được hấp thụ rất nhanh ngay cả khi qua những vùng da còn nguyên vẹn và sau vài phút sẽ bắt đầu hoạt động trên mô não. Đầu tiên, có một sự kích thích ngắn hạn, và sau đó là tê liệt trung tâm hô hấp. Ngay cả khi tiếp xúc với liều lượng tối thiểu của phenol, vẫn có thể quan sát thấy hắt hơi, ho, nhức đầu, chóng mặt, xanh xao, buồn nôn và mất sức. Các trường hợp ngộ độc nặng có biểu hiện bất tỉnh, tím tái, khó thở, không nhạy cảm giác mạc, mạch nhanh, khó tri giác, vã mồ hôi lạnh, thường co giật. Thường phenol là nguyên nhân gây ung thư.

7. Ứng dụng của phenol

1. Sản xuất nhựa tổng hợp, chất dẻo, polyamit

2. Thuốc

3. Thuốc nhuộm

4. Chất hoạt động bề mặt

5. Chất chống oxy hóa

6. Thuốc sát trùng

7. Thuốc nổ

8. thu được phenol trong ngành công nghiệp

một). Phương pháp Cumene để sản xuất phenol (Liên Xô, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Ưu điểm của phương pháp: công nghệ không lãng phí (năng suất sản phẩm hữu ích> 99%) và tính kinh tế. Hiện nay, phương pháp cumene được sử dụng làm phương pháp chính trong sản xuất phenol trên thế giới.

2). Từ nhựa than đá (như một sản phẩm phụ - năng suất thấp):

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

natri phenolat

(Hình ảnh sản phẩmủng nhựaxút ăn da)

3). Từ halobenzenes :

Từ 6 H 5 -Cl + NaOH t , P→ C 6 H 5 - OH + NaCl

4). Sự kết hợp của muối của axit sulfonic thơm với kiềm rắn :

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

muối natri

axit benzen sulfonic

9. Tính chất hóa học của phenol (axit cacbolic)

Tôi . Tính chất của nhóm hydroxyl

Tính chất axit- rõ ràng hơn so với rượu bão hòa (màu của các chất chỉ thị không thay đổi):

• với các kim loại hoạt động-

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

natri phenolat

• Với chất kiềm-

C 6 H 5 -OH + NaOH (dung dịch nước)↔ C 6 H 5 -ONa + H 2 O

! Phenolat - muối của một axit cacbolic yếu, bị phân hủy bởi axit cacbonic -

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

Về tính axit, phenol vượt trội gấp 10 lần so với etanol. Đồng thời, nó kém hơn bởi cùng một A-xít a-xê-tíc. Không giống như axit cacboxylic, phenol không thể thay thế axit cacbonic khỏi muối của nó.

C 6 H 5 - Ồ + NaHCO 3 = phản ứng không xảy ra - hòa tan hoàn toàn trong dung dịch nước kiềm, nó thực sự không tan trong dung dịch nước của natri bicacbonat.

Tính chất axit của phenol được tăng cường dưới ảnh hưởng của các nhóm rút điện tử liên kết với vòng benzen ( KHÔNG 2 - , Br - )

2,4,6-trinitrophenol hoặc axit picric mạnh hơn cacbonic

II . Tính chất của vòng benzen

1). Ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tử trong phân tử phenol không chỉ được thể hiện trong hoạt động của nhóm hydroxy (xem ở trên), mà còn ở khả năng phản ứng lớn hơn của vòng benzen. Nhóm hydroxyl làm tăng mật độ electron trong vòng benzen, đặc biệt là trong ortho- và đôi- quy định (+ M-Ảnh hưởng của nhóm OH):

Do đó, phenol hoạt động mạnh hơn benzen rất nhiều trong các phản ứng thế ở vòng thơm.

• Nitrat hóa. Dưới tác dụng của axit nitric HNO 3 20%, phenol dễ dàng chuyển thành hỗn hợp ortho- và đôi- nitrophenol:

Khi dùng HNO 3 đặc thì tạo thành 2,4,6-trinitrophenol ( axit picric):

• Halogenation. Phenol phản ứng dễ dàng với nước brom ở nhiệt độ thường tạo kết tủa trắng 2,4,6-Tribromophenol ( phản ứng định tínhđối với phenol):

• Ngưng tụ với anđehit. Ví dụ:

2). Quá trình hydro hóa phenol

C 6 H 5 -OH + 3H 2 Ni, 170ºC→ C 6 H 11 - OH rượu xyclohexyl (xyclohexanol)