Фенолы (статья)

Фенолами называются производные ароматических углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода, непосредственно связанных с ароматическим кольцом, замещены гидроксильными группами. В зависимости от их числа фенолы делятся на одно-, двух- и трехатомные.

Номенклатура и изомерия

Нумерацию атомов углерода бензольного кольца начинают от атома, связанного с ОН – группой, и далее в такой последовательности, чтобы заместители получили наименьшие номера. Во многих случаях для производных фенолов используются тривиальные названия.

Многозамещенные производные фенола (метилфенол – крезол), могут существовать в виде трех изомеров – орто (о-), мета (м-) и пара (п-) крезолов. Смесь этих изомеров под названием «трикрезол» используется в качестве антисептика в ветеринарии.

Способы получения

Природным источником фенола и его производных является каменноугольная смола.

Физические свойства

Фенолы в основном – кристаллические вещества. Лишь некоторые (м-крезол) – жидкости. Большинство обладает сильным характерным запахом. Фенолы плохо растворимы в воде, хорошо растворяются в растворах щелочей. Фенол (С6Н5ОН) – карболовая кислота, применяется как антисептик. Ядовит, поэтому используется только для наружного применения.

Химические свойства

Химические свойства фенолов определяются наличием в молекуле ОН- - группы и бензольного кольца, которые взаимно влияют друг на друга.

Полную информацию смотрите в файле. 

1

Фенолы

Фенолами называются производные ароматических углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода, непосредственно связанных с ароматическим кольцом, замещены гидроксильными группами. В зависимости от их числа фенолы делятся на одно-, двух- и трехатомные.

Номенклатура и изомерия

Одноатомные Двухатомные

1,3-дигидрокси-

бензол

(резорцин)

1,2-дигидрокси-

бензол

(пирокатехин)

4-метилфенол

фенол

\

ОН

\

ОН

ОН

∕

ОН

I

ОН

I

I

СН₃

ОН

I

Трехатомные

ОН

I

\

ОН

1,3,5 -тригидрокси-

бензол

∕

НО

Нумерацию атомов углерода бензольного кольца начинают от атома, связанного с ОН – группой, и далее в такой последовательности, чтобы заместители получили наименьшие номера. Во многих случаях для производных фенолов используются тривиальные названия.

Многозамещенные производные фенола (метилфенол – крезол), могут существовать в виде трех изомеров – орто (о-), мета (м-) и пара (п-) крезолов. Смесь этих изомеров под названием «трикрезол» используется в качестве антисептика в ветеринарии.

ОН

I

ОН

I

СН₃

∕

ОН

I

4-метилфенол

п-крезол

I

СН₃

3-метилфенол

м-крезол

\

СН₃

2-метилфенол

О-крезол

Способы получения

Природным источником фенола и его производных является каменноугольная смола.

ОН



ОН



ОН



NaOH H₂SO₄

растворение осаждение

Получение из бензола

I стадия: амилирование пропиленом

AlCl₃; HCl

+ СН₂ = СНСН₃

100⁰C



CH₃CHCH₃

кумол

II стадия: окисление кумола кислородом воздуха

130⁰С

+ О₂ 



CH₃CHCH₃



О ОН

Гидроксид кумола



CH₃CHCH₃

III стадия: Разложение серной кислотой

H₂SO_4, 90⁰C + CH₃ C CH₃





OH



CH₃CHCH₃



О ОН

O

ацетон

фенол

Получение из ароматических сульфокислот

\

OН

OН



ONa



SO₃Na



\

SO₃Na

NaOH тв

\

ONa

сплавление

резорцин

1,3-дигидроксибензол

Натриевая соль

резорцина

Натриевая соль

м- бензолдисульфокислоты

Физические свойства

Фенолы в основном – кристаллические вещества. Лишь некоторые (м-крезол) – жидкости. Большинство обладает сильным характерным запахом. Фенолы плохо растворимы в воде, хорошо растворяются в растворах щелочей. Фенол (С₆Н₅ОН) – карболовая кислота, применяется как антисептик. Ядовит, поэтому используется только для наружного применения.

Химические свойства

Химические свойства фенолов определяются наличием в молекуле ОН^- - группы и бензольного кольца, которые взаимно влияют друг на друга.

Смещение электронной плоскости атома О в сторону бензольного кольца повышает полярность связи ОН, что увеличивает подвижность атома водорода в ОН^- - группе.

1. Кислотные свойства

Взаимодействие с растворами щелочей (отличие от спиртов).

С₆Н₅ОН + KOH  C₆H₅OK + H₂O

Феноксид калия

С₆Н₅ОK + CO₂ + H₂O  С₆Н₅ОН + KHCO₃

Фенол – кислота, но очень слабая, слабее угольной.

1. Реакции замещения (образование простых эфиров)

С₆Н₅ОNa + CH₃Br  C₆H₅OCH₃ + KBr

финоксид Na

(фенолят Na)

метилфениловый эфир

бромметан

С₆Н₅ОNa + С₆Н₅I  С₆Н₅ОC₆H₅ + NaI

финоксид Na

(фенолят Na)

дифениловый эфир

иодбензол

1. Реакции замещения водорода в бензольном кольце.

а) галогенирование

Br

\

ОН



ОН



Br

/



Br

+ 3Br₂   + 3HBr

2,4,6 –трибромфенол

(вода)

б) нитрование

NO₂

/

ОН



2,4,6 –тринитрофенол (пикриновая кислота)

NO₂

\

H₂SO₄(конц)

ОН



+ 3HNO₃  + 3Н₂О

100⁰С



NO₂

в) сульфирование

ОН



2-гидроксибензолсульфокислота

4-гидроксибензолсульфокислота

SO₃H

/



SO₃H

ОН



ОН



H₂SO₄

(сульфогруппа старше, чем ОН^-, поэтому сульфокислота)

1. Реакция окисления – происходит легко, даже на воздухе

О



[O]

ОН





п-хинон



О

1. Качественная реакция с хлоридом железа (III).

Одноатомные фенолы дают фиолетовую окраску. Многоатомные фенолы – окраску разных оттенков.

О



Fe

/  \

О



О



ОН



3 + FeCl₃  + 3HCl

феноксид Fe

(фенолят Fe)

Отдельные представители

Фенол – С₆Н₅ОН, бесцветное кристаллическое вещество с резким запахом, розовеющее при стоянии на воздухе, 0,5-3% водный раствор фенола – карболовая кислота, убивает микроорганизмы. Ею дезинфицируют хирургические инструменты. В промышленности фенол используют для получения фенолформальдегидных смол и красителей в результате реакции поликонденсации.

CН₂

/

ОН



О



НСН

О



НСН

ОН



ОН



+ + + + …+  n + nH₂O

фенолформальдегидная смола

Смолу смешивают с наполнителями (асбест, древесные опилки, сажа) или пропитывают ткани, бумагу, картон, и подвергают термической обработке.

Гидрохинон (1,4 –дигидроксибензол) – кристаллическое вещество, в природе встречается в связанном виде в растениях (толокнянка). В технике получают из хинона. Гидрохинон легко окисляется, применяется в фотографии в качестве проявителя. С хлоридом железа (III) гидрохинон дает зеленую окраску, переходящую в желтую.

Пирокатехин (1,2-дигидроксибензол) – кристаллическое вещество, встречается во многих растениях. Применяется для получения адреналина, гормона, вырабатываемого надпочечниками. Адреналин является одним из важнейших регуляторов жизнедеятельности организма.

Резорцин (1,3-дигидроксибензор) – бесцветное кристаллическое вещество, буреющее на воздухе. Применяется как антисептик при кожных заболеваниях в виде водных и спиртовых растворов. Резорцин дает с FeCl₃ (III) фиолетовую окраску.

Пикриновая кислота (2,4,6- тринитрофенол) – кристаллическое вещество желтого цвета, ядовит. Соли аммония и калия - пикраты – сильные взрывчатые вещества, а также красящее вещество. Применяется при лечении ожогов.