A fenol előállítása, kémiai tulajdonságai és alkalmazása. Kvalitatív reakciók fenollal

A benzolgyűrűhöz egy vagy több hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek; fenoloknak nevezik. Ezek közül a legfontosabb maga a fenol:

A fenolt 1834-ben fedezték fel, amikor kőszénkátrányból izolálták. Eleinte karbolsavnak hívták, és ma is ezt a nevet használják az 5% vizet tartalmazó folyékony fenolra. A fenol jelenlegi nevét 1841-ben kapta.

Normál körülmények között a legegyszerűbb fenolok alacsony olvadáspontú szilárd anyagok. A fenol színtelen kristályos anyag, olvadáspontja 43 °C. Jellegzetes illata van. Az alkoholokhoz hasonlóan a fenoloknak is magasabb a forráspontjuk, mint a relatív molekulatömegük alapján várható lenne. Ez annak köszönhető, hogy a fenolokban intermolekuláris hidrogénkötések képződnek. Fentebb már megjegyeztük, hogy a 2-nitro-fenol forráspontja alacsonyabb, mint a 4-nitro-fenol. Ez azzal magyarázható, hogy az első vegyületben egy intramolekuláris hidrogénkötés létezik, míg a második vegyületben intermolekuláris hidrogénkötések vannak, amelyek kevésbé illékonyak (lásd 2.2. fejezet).

A fenolok vízben rosszul, de szerves oldószerekben, különösen alkoholokban és éterekben jól oldódnak. A fenol vízzel korlátozottan elegyedik, csak 66°C alatti hőmérsékleten. 66°C felett a fenol bármilyen arányban elegyedik vízzel (lásd 6.22. ábra és 6.2. szakasz).

Megszerzésének laboratóriumi módszerei

A fenol laboratóriumi körülmények közötti előállításához a benzolszulfonsav vízmentes nátriumsóját 300-350 ° C-on szilárd nátrium-hidroxiddal olvasztják, majd híg sósavat adnak az elegyhez:

A benzolszulfonsavat benzol szulfonálásával állítják elő (lásd a 18.2 pontot). Ennek a savnak a nátrium-hidroxiddal történő semlegesítése nátriumsó képződéséhez vezet.

A fenolt fenil-diazónium-klorid vizes oldatának 10 °C fölé melegítésével is nyerik:

A fenil-diazónium-kloridot fenil-amin diazotizálásával állítják elő (lásd a 19.4. szakaszt).

A fenolok kémiai tulajdonságai

A hidroxilcsoport reakciói. Savasság. A fenol savassági állandója 9,95. Így a gyenge sav tulajdonságaival rendelkezik, bár erősebb, mint a metanol, az etanol és a víz (lásd a 19.4. táblázatot). Az ionhasadás eredményeként kialakuló fenolképződés a delokalizáció következtében stabilizálódik

negatív töltés:

A jelzett rezonanciaformák hibridjének tekinthető (lásd 2.1 és 18.2 fejezet).

Az alkoholokhoz hasonlóan a fenol is reagál erősen elektropozitív fémekkel, például nátriummal, és hidrogént szabadít fel:

Az alkoholoktól eltérően azonban a fenolok reakcióba lépnek a nátrium-hidroxiddal:

A fenol nem olyan savas, mint a karbonsav. A karbonsavak, például az ecetsav vagy a benzoesav, képesek kiszorítani a szén-dioxidot a nátrium-hidrogén-karbonátból vagy a nátrium-karbonátból, de a fenol nem. Ezt a reakciót analitikai célokra használják a karbonsavak és a fenolok megkülönböztetésére.

Az észterek képződése. Bár a fenol nem lép reakcióba karbonsavakkal és észtereket képez, lúgos oldatokban reagál karbonsav-kloridokkal:

Ezt a fajta reakciót acilezésnek nevezik.

Az éterek képződése. A fenol lúgos közegben halogén-alkánokkal reagál, étereket képezve:

Ez a reakció egy példa a Williamson-szintézisre (lásd az előző részt).

Reakció foszfor-pentakloriddal. Az alkoholoktól eltérően a fenol nem lép reakcióba hidrogén-halogenidekkel és foszfor-trihalogenidekkel. A foszfor-pentakloriddal azonban lassan reagál, és alacsony kitermeléssel klór-benzolt képez:

Reakció vas(III)-kloriddal. Ha semleges vas(III)-klorid-oldatot adunk a fenolhoz, lila színű komplex képződik. Ezt a reakciót a fenol analitikai vizsgálatára használják. Ez a reakció az enolcsoportot tartalmazó vegyületekre jellemző.

Reakció a benzolgyűrűben. A fenolmolekulában lévő benzolgyűrű könnyebben megy keresztül elektrofil szubsztitúción, mint maga a benzol. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az oxigénatomon lévő nem kötő elektronok a benzolgyűrűbe húzódnak, és ezáltal aktiválják azt. A fenol hidroxilcsoportja 2,4-irányító hatással van az elektrofil szubsztituensekre (lásd a 18.2 fejezetet).

Halogénezés. A fenolok halogénezése sokkal enyhébb körülmények között történik, mint a benzol halogénezése. Például, ha brómos vizet adunk a fenol vizes oldatához, fehér 2,4,6-tribróm-fenol csapadék képződik:

másodpercben A 18.2. pontban megállapították, hogy a benzol brómozásához katalizátor jelenléte szükséges.

Nitrálás. A fenol híg salétromsavval nitrálható. Ebben az esetben 2-nitro-fenol és 4-nitro-fenol keveréke képződik:

Hasonlítsuk össze ismét ezeket az enyhe körülményeket a benzol megfelelő reakciójának körülményeivel. A benzol nitrálását tömény salétromsav és kénsav keverékében kell végrehajtani (lásd a 18.2. szakaszt).

A 2-nitro-fenol és a 4-nitro-fenol erősebb savak, mint a fenol. Mindkettőt körülbelül 7,2-es érték jellemzi. A nitrofenolok megnövekedett savasságát az magyarázza, hogy a nitrocsoport maga felé vonja az elektronokat. Ennek eredményeként a benzolgyűrű erősebben húzza ki az elektronokat a hidroxilcsoport oxigénatomjából.

Szulfonálás. A fenol és a tömény kénsav reakciója hidroxi-benzolszulfonsav-keverék képződéséhez vezet:

Hidroxi-benzolszulfonsav (hozam 85%)

A reakció mindkét terméke tömény salétromsavval reagál, 2,4,6-trinitro-fenolt képezve - egy sárga kristályos anyagot, amelyet triviális "pikrinsav" néven ismernek:

A három nitrocsoport közös elektronvonó hatása miatt a pikrinsav viszonylag erős sav. 1-hez közeli savassági állandó jellemzi, és nátrium-karbonát oldattal kölcsönhatásba lépve kiszorítja belőle a szén-dioxidot.

Kombinált reakciók. A fenol lúgos oldata fenil-diazónium-klorid oldattal reagál, és narancssárga 4-hidroxi-fenil-azo-benzol csapadék képződik:

Ez a termék azofesték. Az ilyen típusú reakciót kapcsolási reakciónak (jelen esetben azo-kapcsolásnak) nevezzük.

1. Fenolok- aromás szénhidrogének származékai, amelyek molekuláiban a hidroxilcsoport (-OH) közvetlenül kapcsolódik a benzolgyűrű szénatomjaihoz.

2. A fenolok osztályozása

A molekulában lévő OH-csoportok számától függően egy-, két-, háromatomos fenolok vannak:

A molekulában lévő kondenzált aromás ciklusok számának megfelelően megkülönböztetik magukat a fenolokat (egy aromás gyűrű - benzolszármazékok), naftolokat (2 kondenzált gyűrű - naftalinszármazékok), antranolokat (3 kondenzált gyűrű - antracén származékok) és fenantrolokat:

3. A fenolok izomerizmusa és nómenklatúrája

Az izoméria két típusa létezik:

• a benzolgyűrűben lévő szubsztituensek helyzetének izomériája

• oldallánc izoméria (az alkilcsoport szerkezete és a gyökök száma)

A fenolokra a történetileg kialakult triviális elnevezéseket széles körben használják. Az előtagokat a helyettesített mononukleáris fenolok elnevezésében is használják orto-,meta-és pár -, az aromás vegyületek nómenklatúrájában használatos. A bonyolultabb vegyületeknél az aromás gyűrűket alkotó atomokat számozzuk, és a szubsztituensek helyzetét digitális indexekkel jelzik.

4. A molekula szerkezete

A C 6 H 5 - fenilcsoport és a hidroxil -OH kölcsönösen befolyásolják egymást

• az oxigénatom magányos elektronpárját a benzolgyűrű 6 elektronos felhője vonzza, ami miatt az O–H kötés még polarizáltabb. A fenol erősebb sav, mint a víz és az alkoholok.

• A benzolgyűrűben az elektronfelhő szimmetriája megbomlik, az elektronsűrűség a 2, 4, 6 pozíciókban megnő, ezáltal a 2, 4, 6 pozícióban lévő C-H kötések reaktívabbak és a benzolgyűrű - kötései.

5. Fizikai tulajdonságok

A legtöbb egyértékű fenol normál körülmények között színtelen kristályos anyag, alacsony olvadásponttal és jellegzetes szaggal. A fenolok vízben rosszul oldódnak, szerves oldószerekben jól oldódnak, mérgezőek, és levegőn tárolva az oxidáció következtében fokozatosan sötétednek.

Fenol C 6 H 5 OH (karbolsav ) - színtelen kristályos anyag levegőn oxidálódik és rózsaszínűvé válik, közönséges hőmérsékleten vízben nehezen oldódik, 66 °C felett vízzel bármilyen arányban elegyedik. A fenol mérgező anyag, égési sérüléseket okoz, fertőtlenítő.

6. Mérgező tulajdonságok

A fenol mérgező. Az idegrendszer működési zavarait okozza. A por, a gőzök és a fenolos oldat irritálja a szem nyálkahártyáját, a légutakat és a bőrt. A szervezetbe jutva a fenol nagyon gyorsan felszívódik még az ép bőrfelületeken is, és néhány perc múlva hatni kezd az agyszövetre. Először is, van egy rövid távú gerjesztés, majd a légzőközpont bénulása. Még akkor is, ha minimális dózisú fenolnak van kitéve, tüsszögés, köhögés, fejfájás, szédülés, sápadtság, hányinger és erővesztés figyelhető meg. A súlyos mérgezési esetekre eszméletlenség, cianózis, légszomj, szaruhártya érzéketlenség, gyors, alig észrevehető pulzus, hideg verejték, gyakran görcsrohamok jellemzőek. Gyakran a fenol a rák oka.

7. Fenolok alkalmazása

1. Műgyanták, műanyagok, poliamidok gyártása

2. Gyógyszerek

3. Színezékek

4. Felületaktív anyagok

5. Antioxidánsok

6. Antiszeptikumok

7. Robbanóanyagok

8. Fenol kinyerése ban ben ipar

egy). Kumen módszer fenol előállítására (Szovjetunió, Szergejev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). A módszer előnyei: hulladékmentes technológia (hasznos termékek hozama > 99%) és gazdaságosság. Jelenleg a kumén módszert használják főként a fenol világtermelésében.

2). Kőszénkátrányból (melléktermékként - alacsony hozam):

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

nátrium-fenolát

(termékképgyanta csizmamarószóda)

3). Halobenzolokból :

6-tól H 5 -Cl + NaOH t , p→ C 6 H 5 - OH + NaCl

4). Aromás szulfonsavak sóinak fúziója szilárd lúgokkal :

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

nátriumsó

benzolszulfonsavak

9. A fenol (karbolsav) kémiai tulajdonságai

én . A hidroxilcsoport tulajdonságai

Savas tulajdonságok- kifejezettebbek, mint a telített alkoholoké (a mutatók színe nem változik):

• aktív fémekkel-

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

nátrium-fenolát

• Lúgokkal-

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

! Fenolátok - gyenge karbolsav sói, amelyeket szénsav bont le -

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

Savas tulajdonságait tekintve a fenol 10-szer jobb, mint az etanol. Ugyanakkor ugyanolyan mennyiségben alacsonyabb az ecetsavnál. A karbonsavakkal ellentétben a fenol nem tudja kiszorítani a szénsavat sóiból.

C 6 H 5 - Ó + NaHCO 3 = a reakció nem megy végbe - mivel tökéletesen oldódik lúgok vizes oldatában, valójában nem oldódik nátrium-hidrogén-karbonát vizes oldatában.

A fenol savas tulajdonságai fokozódnak a benzolgyűrűhöz kapcsolódó elektronszívó csoportok hatására ( NEM 2 - , Br - )

A 2,4,6-trinitro-fenol vagy pikrinsav erősebb, mint a szén

II . A benzolgyűrű tulajdonságai

1). Az atomok kölcsönös hatása a fenolmolekulában nemcsak a hidroxicsoport viselkedésében (lásd fent), hanem a benzolgyűrű nagyobb reakciókészségében is megnyilvánul. A hidroxilcsoport növeli az elektronsűrűséget a benzolgyűrűben, különösen a benzolban orto-és pár- rendelkezések (+ M-OH-csoport hatása):

Ezért az aromás gyűrű elektrofil szubsztitúciós reakcióiban a fenol sokkal aktívabb, mint a benzol.

• Nitrálás. 20%-os salétromsav HNO 3 hatására a fenol könnyen keverékké alakul orto-és pár- nitrofenolok:

Tömény HNO 3 alkalmazásakor 2,4,6-trinitro-fenol képződik ( pikrinsav):

• Halogénezés. A fenol könnyen kölcsönhatásba lép a brómos vízzel szobahőmérsékleten, és 2,4,6-tribróm-fenol fehér csapadékát képezi (a fenol kvalitatív reakciója):

• Kondenzáció aldehidekkel. Például:

2). Fenol hidrogénezés

C6H5-OH + 3H2 Ni, 170ºC→ C6H11-OH ciklohexil-alkohol (ciklohexanol)

Fenolok - olyan szerves anyagok, amelyek molekulái egy vagy több hidroxocsoporthoz kapcsolódó fenilcsoportot tartalmaznak. Akárcsak az alkoholok fenolok osztályozzák atomitás szerint, azaz. a hidroxilcsoportok számával.

Monatomikus fenolok egy hidroxilcsoportot tartalmaznak a molekulában:

Többértékű fenolok egynél több hidroxilcsoportot tartalmaznak a molekulákban:

Vannak olyan többértékű fenolok is, amelyek három vagy több hidroxilcsoportot tartalmaznak a benzolgyűrűben.

Ismerkedjünk meg részletesebben az osztály legegyszerűbb képviselőjének - a fenol C 6 H 5 OH - szerkezetével és tulajdonságaival. Ennek az anyagnak a neve képezte az alapját a teljes pénztárgép nevének - fenolok.

A fenol fizikai tulajdonságai

A fenol szilárd, színtelen kristályos anyag, olvadáspont=43°C, forráspont=181°C, éles jellegzetes szagú Mérgező A fenol szobahőmérsékleten enyhén oldódik vízben. A fenol vizes oldatát karbolsavnak nevezzük. Bőrrel érintkezve okozégések, ezért a fenollal nagyon óvatosan kell bánni!

A fenol kémiai tulajdonságai

A fenolok aktívabbak a legtöbb O–H kötésreakcióban, mivel ez a kötés polárisabb, mivel az elektronsűrűség az oxigénatomról a benzolgyűrű irányába tolódik el (az oxigénatom magányos elektronpárjának részvétele a p-konjugációban rendszer). A fenolok savassága jóval magasabb, mint az alkoholoké. A fenolokra a C-O kötés felszakítási reakciói nem jellemzőek, mivel az oxigénatom szilárdan kötődik a benzolgyűrű szénatomjához, mivel magányos elektronpárja vesz részt a konjugációs rendszerben. Az atomok kölcsönös hatása a fenolmolekulában nemcsak a hidroxicsoport viselkedésében, hanem a benzolgyűrű nagyobb reakciókészségében is megnyilvánul. A hidroxilcsoport növeli az elektronsűrűséget a benzolgyűrűben, különösen az orto- és para-helyzetben (OH csoportok)

A fenol savas tulajdonságai

A hidroxilcsoport hidrogénatomja savas. Mert Mivel a fenol savas tulajdonságai kifejezettebbek, mint a vízé és az alkoholoké, a fenol nem csak alkálifémekkel, hanem lúgokkal is reagál, és fenolátokat képez:

A fenolok savassága függ a szubsztituensek természetétől (elektronsűrűség donor vagy akceptor), az OH csoporthoz viszonyított helyzetétől és a szubsztituensek számától. A fenolok OH-savasságára a legnagyobb hatást az orto- és para-helyzetben elhelyezkedő csoportok fejtik ki. A donorok növelik az O-H kötés erősségét (ezáltal csökkentik a hidrogén mobilitását és a savas tulajdonságokat), az akceptorok csökkentik az O-H kötés erősségét, míg a savasság nő:

A fenol savas tulajdonságai azonban kevésbé hangsúlyosak, mint a szervetlen és karbonsavaké. Így például a fenol savas tulajdonságai körülbelül 3000-szer kisebbek, mint a szénsavé. Ezért a szén-dioxid vizes nátrium-fenolát oldatán való átengedésével szabad fenol izolálható.

Ha nátrium-fenolát vizes oldatához sósavat vagy kénsavat adunk, az szintén fenol képződéséhez vezet:

Kvalitatív reakció fenollal

A fenol a vas(3)-kloriddal reagálva intenzív lila színű komplex vegyületet képez.Ez a reakció igen korlátozott mennyiségben is lehetővé teszi a kimutatását.A benzolgyűrűben egy vagy több hidroxilcsoportot tartalmazó egyéb fenolok is élénk kék-lila színt adnak. vas(3)-kloriddal reagálva.

A fenol benzolgyűrűjének reakciói

A hidroxil-szubsztituens jelenléte nagymértékben megkönnyíti a benzolgyűrűben az elektrofil szubsztitúciós reakciók lefolyását.

1. A fenol brómozása. A benzollal ellentétben a fenolos brómozáshoz nem szükséges katalizátor (vas(3)-bromid) hozzáadása. Ezenkívül a fenollal való kölcsönhatás szelektíven (szelektíven) megy végbe: a bróm atomokat továbbítják orto-és pár- pozíciókban, helyettesítve az ott található hidrogénatomokat. A szubsztitúció szelektivitását a fenol molekula elektronszerkezetének fentebb tárgyalt sajátosságai magyarázzák.

Tehát, amikor a fenol kölcsönhatásba lép brómos vízzel, fehér 2,4,6-tribróm-fenol csapadék képződik:

Ez a reakció, csakúgy, mint a vas(3)-kloriddal való reakció, arra szolgál fenol minőségi kimutatása.

2.Fenol-nitrálás könnyebben megy végbe, mint a benzol nitrálása. A híg salétromsavval végzett reakció szobahőmérsékleten megy végbe. Az eredmény egy keverék orto-és paro nitrofenol izomerek:

Tömény salétromsav, 2,4,6, trinitrit-fenol-pikrinsav használatakor robbanóanyag képződik:

3. A fenol aromás gyűrűjének hidrogénezése katalizátor jelenlétében könnyen áthalad:

4.Fenol polikondenzációja aldehidekkel, különösen formaldehid esetén reakciótermékek - fenol-formaldehid gyanták és szilárd polimerek - képződése következik be.

A fenol és a formaldehid kölcsönhatása a következő sémával írható le:

A dimer molekula megtartja a „mozgó” hidrogénatomokat, ami azt jelenti, hogy a reakció megfelelő mennyiségű reagenssel tovább folytatható:

Reakció polikondenzáció, azok. a kis molekulatömegű melléktermék (víz) felszabadulásával járó polimergyártási reakció tovább folytatódhat (amíg az egyik reagens teljesen el nem fogy) hatalmas makromolekulák képződésével. A folyamat a teljes egyenlettel írható le:

A lineáris molekulák képződése normál hőmérsékleten megy végbe. Ugyanennek a reakciónak a hevítés közbeni lefolytatása azt eredményezi, hogy a kapott termék elágazó szerkezetű, szilárd és vízben oldhatatlan.A lineáris fenol-formaldehid gyanta feleslegben lévő aldehiddel hevítésének eredményeként szilárd műanyag tömegek keletkeznek, amelyek egyediek. tulajdonságokat kapunk. A fenol-formaldehid gyanta alapú polimereket lakkok és festékek, műanyag termékek gyártásához használják, amelyek ellenállnak a melegítésnek, hűtésnek, víznek, lúgoknak, savaknak, magas dielektromos tulajdonságokkal rendelkeznek. A fenol-formaldehid gyanta alapú polimerekből elektromos készülékek, tápegységek és gépalkatrészek legkritikusabb és legfontosabb alkatrészei, rádiókészülékek nyomtatott áramköri lapjainak polimer alapjai készülnek. A fenol-formaldehid gyanta alapú ragasztók képesek megbízhatóan összekapcsolni a különböző jellegű részeket, megőrizve a legmagasabb kötési szilárdságot nagyon széles hőmérsékleti tartományban. Ilyen ragasztót használnak a világítólámpák fémtalpának üvegburához való rögzítésére, így a fenolt és az arra épülő termékeket széles körben használják.

A fenolok használata

A fenol jellegzetes szagú szilárd anyag, amely a bőrrel érintkezve égési sérüléseket okoz. Mérgező. Vízben oldódik, oldatát karbolsavnak (antiszeptikusnak) nevezik. Ő volt az első antiszeptikum, aki a sebészetbe került. Széles körben használják műanyagok, gyógyszerek (szalicilsav és származékai), színezékek, robbanóanyagok előállítására.

MEGHATÁROZÁS

Fenolok- aromás szénhidrogének származékai, amelyek molekuláiban a hidroxilcsoportok közvetlenül a benzolgyűrű szénatomjaihoz kapcsolódnak. A funkciós csoport az alkoholokhoz hasonlóan az OH.

A fenol szilárd, színtelen kristályos anyag, alacsony olvadáspontú, nagyon higroszkópos, jellegzetes szaggal. A levegőben a fenol oxidálódik, így kristályai kezdetben rózsaszínes árnyalatot kapnak (1. ábra), majd a hosszú távú tárolás során elsötétülnek és pirosabbá válnak. Szobahőmérsékleten vízben gyengén oldódik, de 60 - 70 o C-on gyorsan és jól oldódik. A fenol olvadó, olvadáspontja 43 o C. Mérgező.

Rizs. 1. Fenol. Megjelenés.

Fenol beszerzése

Ipari méretekben a fenolt kőszénkátrányból nyerik. A leggyakrabban használt laboratóriumi módszerek közé tartoznak a következők:

– klórbenzol hidrolízise

C 6 H 5 Cl + NaOH → C 6 H 5 OH + NaCl (kat = Cu, t 0).

— arénszulfonsavak sóinak lúgos megolvasztása

C 6 H 5 SO 3 Na + 2 NaOH → C 6 H 5 OH + Na 2 SO 3 + H 2 O (t 0).

– kumén módszer (izopropil-benzol oxidációja)

C6H5-C (CH3)H-CH3 + O2 → C6H5OH + CH3-C(O)-CH3 (H+, t 0).

A fenol kémiai tulajdonságai

A fenol kémiai átalakulása főleg hasítással megy végbe:

1) O-N csatlakozások

- kölcsönhatás fémekkel

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

- kölcsönhatás lúgokkal

C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O.

— kölcsönhatás karbonsavak anhidridjeivel

C6H5-OH + Cl-C (O) -O-C (O) -CH3 → C6H5-O-C (O) -CH3 + CH3COOH (t 0).

- kölcsönhatás karbonsav-halogenidekkel

C6H5-OH + Cl-C(O)-CH3 → C6H5-O-C(O)-CH3 + HCl (t 0).

- kölcsönhatás FeCl 3-mal (kvalitatív reakció fenollal - lila szín megjelenése, amely sav hozzáadásakor eltűnik)

6C 6 H 5 OH + FeCl 3 → (C 6 H 5 OH) 3 + 3Cl -.

2) C csatlakozások sp 2 -H túlnyomórészt be ról ről- és n-rendelkezések

- brómozás

C6H5-OH + 3Br2 (vizes) →Br3 -C6H2-OH ↓ + 3HBr.

- nitrálás (pikrinsav képződése)

C6H5-OH + 3HONO2 (tömény) → (NO 2) 3 -C6H2-OH + 3H2O (H+).

3) a benzolgyűrű egyetlen 6π-elektronfelhője

– hidrogénezés

C 6 H 5OH + 3H 2 → C 6 H 11-OH (kat = Ni, t 0 = 130 - 150, p = 5 - 20 atm).

Fenol alkalmazása

A fenolt nagy mennyiségben használják színezékek, fenol-formaldehid műanyagok és gyógyászati ​​anyagok előállításához.

A kétértékű fenolok közül a rezorcint antiszeptikumként és egyes klinikai vizsgálatok anyagaként használják az orvostudományban, a hidrokinont és más kétatomos fenolokat pedig előhívóként a fényképészeti anyagok feldolgozása során.

Az orvostudományban a különféle fenolokat tartalmazó lizolt helyiségek és bútorok fertőtlenítésére használják.

Egyes fenolokat antioxidánsként használnak – olyan anyagokat, amelyek megakadályozzák az élelmiszerek megromlását a hosszú távú tárolás során (zsírok, olajok, élelmiszer-koncentrátumok).

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat	32,9 g fenolt tartalmazó vizes oldatot feleslegben lévő brómmal kezelünk. Számítsa ki a kapott brómszármazék tömegét!
Megoldás	Írjuk fel a fenol és a bróm kölcsönhatásának reakcióegyenletét: C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br3OH + 3HBr. Ennek a kölcsönhatásnak az eredményeként 2,4,6-tribrómfenol képződik. Számítsa ki a fenol anyag mennyiségét (móltömeg 94 g / mol): n (C6H5OH) \u003d m (C6H5OH)/M (C6H5OH); n (C6H5OH) = 32,9 / 94 = 0,35 mol. Az n(C 6 H 5 OH) :n(C 6 H 2 Br 3 OH) = 1:1 reakcióegyenlet szerint, azaz. n (C 6 H 2 Br 3 OH) \u003d n (C 6 H 5 OH) = 0,35 mol. Ekkor a 2,4,6-tribróm-fenol tömege egyenlő lesz (móltömeg -331 g / mol): m (C6H2Br3OH) = 0,35 × 331 \u003d 115,81 g.
Válasz	A kapott brómszármazék tömege 115,81 g.

2. PÉLDA

Gyakorlat	Hogyan lehet fenolt nyerni a jódbenzolból? Számítsa ki a fenol tömegét, amely 45,9 g jódbenzolból nyerhető!
Megoldás	Felírjuk a fenol jód-benzolból történő előállításának reakcióegyenletét: C 6 H 5 I + NaOH → C 6 H 5 OH + NaI (kat = Cu, t 0).

A molekulában lévő OH csoportok számától függően egy-, két-, háromatomos fenolok vannak (1. ábra)

Rizs. egy. EGY-, KÉT- ÉS HÁROMATOMOS FENOLOK

A molekulában lévő kondenzált aromás ciklusok számának megfelelően vannak (2. ábra) maguk a fenolok (egy aromás gyűrű - benzolszármazékok), naftolok (2 kondenzált gyűrű - naftalinszármazékok), antranolok (3 kondenzált gyűrű - antracén származékok) és fenantrolok (2. ábra).

Rizs. 2. MONO- ÉS POLINKLEÁRIS FENOLOK

Az alkoholok nómenklatúrája.

A fenolokra a történetileg kialakult triviális elnevezéseket széles körben használják. Az előtagokat a helyettesített mononukleáris fenolok elnevezésében is használják orto-,meta-és pár -, az aromás vegyületek nómenklatúrájában használatos. Bonyolultabb vegyületeknél az aromás ciklusok részét képező atomokat számozzuk, és a szubsztituensek helyzetét digitális indexekkel jelöljük (3. ábra).

Rizs. 3. A FENOLOK NÓMENKLATÚRÁJA. A helyettesítő csoportok és a megfelelő numerikus indexek az áttekinthetőség kedvéért különböző színekkel vannak kiemelve.

A fenolok kémiai tulajdonságai.

A fenolmolekulában egyesült benzolmag és az OH csoport egymásra hatnak, jelentősen növelve egymás reakcióképességét. A fenilcsoport elhúzza a magányos elektronpárt az OH csoport oxigénatomjától (4. ábra). Ennek eredményeként növekszik ennek a csoportnak a H atomján a részleges pozitív töltés (ezt d+ jelöli), az O–H kötés polaritása nő, ami e csoport savas tulajdonságainak növekedésében nyilvánul meg. Így az alkoholokhoz képest a fenolok erősebb savak. A részleges negatív töltés (jelölése d–), amely a fenilcsoportba kerül, a pozíciókban koncentrálódik. orto-és pár-(az OH csoporthoz képest). Ezeket a reakcióhelyeket megtámadhatják az elektronegatív centrumokra hajlamos reagensek, az úgynevezett elektrofil ("elektronszerető") reagensek.

Rizs. négy. ELEKTRONSŰRŰSÉGELOSZLÁS FENOLBAN

Ennek eredményeként a fenoloknál kétféle átalakulás lehetséges: egy hidrogénatom helyettesítése az OH csoportban és a H-atomobenzol atommag helyettesítése. A benzolgyűrűhöz húzott O atom elektronpárja növeli a C–O kötés erősségét, így az e kötés felszakadásakor fellépő, az alkoholokra jellemző reakciók a fenolokra nem jellemzőek.

1. A hidrogénatom szubsztitúciós reakciói az OH csoportban. Ha fenolokat lúgokkal kezelünk, fenolátok képződnek (5A. ábra), az alkoholokkal való katalitikus kölcsönhatás éterekhez vezet (5B. ábra), és a karbonsavak anhidridjeivel vagy savkloridjaival való reakció eredményeként észterek képződnek (5A. ábra). 5C). Az ammóniával való kölcsönhatás során (emelt hőmérséklet és nyomás) az OH-csoportot NH 2 helyettesíti, anilin képződik (5D. ábra), a redukáló reagensek a fenolt benzollá alakítják (5E. ábra)

2. Hidrogénatomok szubsztitúciós reakciói a benzolgyűrűben.

A fenol halogénezése, nitrálása, szulfonálása és alkilezése során a megnövekedett elektronsűrűségű centrumokat támadják meg (4. ábra), azaz. a helyettesítés főleg ben történik orto-és pár- pozíciók (6. ábra).

Mélyebb reakcióval a benzolgyűrűben két és három hidrogénatom helyettesítődik.

Különösen fontosak a fenolok kondenzációs reakciói aldehidekkel és ketonokkal, ez lényegében az alkilezés, amely könnyen és enyhe körülmények között (40-50 °C-on, vizes közegben katalizátor jelenlétében) megy végbe, míg a szén az atom metiléncsoport formájában van CH 2 vagy szubsztituált metiléncsoport (CHR vagy CR 2) van beépítve két fenolmolekula közé. Az ilyen kondenzáció gyakran polimer termékek képződéséhez vezet (7. ábra).

A kétértékű fenolt (kereskedelmi név biszfenol A, 7. ábra) komponensként használják az epoxigyanták gyártásában. A fenol formaldehiddel való kondenzációja alapozza meg a széles körben használt fenol-formaldehid gyanták (fenol műanyagok) előállítását.

Módszerek fenolok előállítására.

A fenolokat a kőszénkátrányból, valamint a barnaszén és a fa (kátrány) pirolízistermékeiből izolálják. Maga a C 6 H 5 OH fenol előállításának ipari módszere az aromás szénhidrogén-kumén (izopropil-benzol) légköri oxigénnel történő oxidációján alapul, majd a keletkező H 2 SO 4-gyel hígított hidroperoxid lebontásán (8A. ábra). A reakció nagy hozammal megy végbe, és vonzó abból a szempontból, hogy lehetővé teszi egyszerre két műszakilag értékes termék - fenol és aceton - előállítását. Egy másik módszer a halogénezett benzolok katalitikus hidrolízise (8B. ábra).

Rizs. nyolc. A FENOL KISZERZÉSÉNEK MÓDSZEREI

A fenolok használata.

Fenol oldatot használnak fertőtlenítőszerként (karbolsav). Kétatomos fenolok - pirokatekol, rezorcin (3. ábra), valamint hidrokinon ( pár- dihidroxibenzol) antiszeptikumként (antibakteriális fertőtlenítőszerként), bőr- és szőrmebarnítószerként, kenőolajok és gumi stabilizátoraként, valamint fényképészeti anyagok feldolgozására és analitikai kémiában reagensként használják.

Egyedi vegyületek formájában a fenolokat korlátozottan, de különféle származékaikat széles körben alkalmazzák. A fenolok kiindulási vegyületként szolgálnak különféle polimer termékek, például fenol-aldehid gyanták (7. ábra), poliamidok és poliepoxidok előállításához. A fenolok alapján számos gyógyszert állítanak elő, például aszpirint, szalolt, fenolftaleint, valamint színezékeket, parfümöket, polimerek lágyítóit és növényvédő szereket.

Mihail Levitszkij