Фенолы
Карточка контроля знаний (скачать PDF 260КБ)
Фенолы — органические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы OH− связаны с атомами углерода ароматического кольца.
Классификация фенолов
1) По числу ароматических ядер
— собственно фенолы
— нафтолы (2 конденсированных ядра)
— антролы (3 ядра)
— фенантролы (4 ядра)
— бензотетролы (5 ядер)
1) По числу ОН− групп различают:
— одноатомные фенолы (аренолы): фенол (C6H5OH)
— многоатомные:
а) двухатомные фенолы (арендиолы): пирокатехин, резорцин, гидрохинон (соответственно 1;2-, 1;3-, 1;4 - дигидроксибензолы)
б) трёхатомные фенолы (арентриолы): пирогаллол
Изомерия фенолов
1) изомерия положения заместителей в бензольном кольце
2) изомерия боковой цепи (строение алкильного радикала и числа радикалов)
Физические свойства
Большинство одноатомных фенолов при нормальных условиях представляют собой бесцветные кристаллические вещества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны, при хранении на воздухе постепенно темнеют в результате окисления. Фенол C6H5OH (карболовая кислота) — бесцветное кристаллическое вещество на воздухе окисляется и становится розовым, при обычной температуре ограниченно растворим в воде, выше 66 °C смешивается с водой в любых соотношениях. Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком!
Познакомимся подробнее со строением и свойствами простейшего представителя этого класса — фенолом С6Н5ОН.
Строение фенола
В молекуле фенола С6Н5ОН радикал фенил С6Н5− и −ОН группа оказывают взаимное влияние друг на друга, что приводит к тому, что:
1) увеличивается полярность связи О-Н, приводящее к усилению кислотных свойств фенолов по сравнению со спиртами;
2) связь С-ОН у фенолов становится короче и прочнее в сравнении со спиртами, поэтому затрудняются реакции замещения ОН− группы;
3) повышается электронная плотность на атомах углерода в орто- и пара- положениях бензольного ядра, что облегчает реакции электрофильного замещения атомов водорода в этих положениях.
Химические свойства фенола
1) Кислотные свойства (образуются соли – феноляты):
а) взаимодействие со щелочными металлами
2С6Н5ОН + 2Na → 2С6Н5ОNa + H2
б) взаимодействие со щелочами
С6Н5ОН + NaOH → С6Н5ОNa + H2O
в) взаимодействие с карбонатами
2С6Н5ОН + Na2СO3 → 2С6Н5ОNa + СО2 + H2O
Однако кислотные свойства у фенолов выражены слабее, чем у неорганических и карбоновых кислот.
2) Качественная реакция на фенол
Фенол реагирует с хлоридом железа (III) с образованием комплекса фиолетового цвета. Эта реакция позволяет обнаруживать его даже в очень незначительных количествах. Другие фенолы, содержащие одну или несколько гидроксильных групп в бензольном кольце, также дают яркое окрашивание от сине-фиолетовых до красно-коричневых оттенков в реакции с хлоридом железа (III).
3) Реакции замещения
а) галогенирование
В отличие от бензола, для бромирования фенола не требуется добавления катализатора.
При взаимодействии фенола с бромной водой образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола. Эта реакция, как и реакция с хлоридом железа (III), служит для обнаружения фенола.
б) нитрование
Реакция происходит легче, чем нитрование бензола. С разбавленной азотной кислотой она идёт при комнатной температуре. В результате образуется смесь орто- и пара- изомеров нитрофенола:
При использовании концентрированной азотной кислоты образуется 2,4,6-тринитрофенол — пикриновая кислота, взрывчатое вещество:
в) сульфирование
п - фенолсульфокислота
4) Реакция поликонденсации — получения полимера, протекающая с выделением побочного низкомолекулярного продукта (например, воды, аммиака и др.) может продолжаться и далее (до полного израсходования одного из реагентов) с образованием огромных макромолекул.
фенолформальдегидная смола
Получение фенола
1) Кумольный способ — это основной промышленный метод получения фенола. Сущность реакции заключается в окислении изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха с последующим разложением промежуточных продуктов серной кислотой.
2) Гидролиз галогенаренов (tO, p, NaOHводн.)
С6H5Cl + 2NaOHводн. → C6H5ONa + NaCl + H2O
C6H5ONa + HCl → C6H5OH + NaCl
3) Щелочное плавление солей сульфокислот
С6H5SO3Na + 2NaOHводн. → C6H5ONa + Na2SO3 + H2O
2C6H5ONa + H2SO4 → 2C6H5OH + Na2SO4
4) Выделение из продуктов коксования угля
Применение фенолов
Фенолы используют при получении фенолформальдегидных смол, синтетических волокон, красителей и лекарственных средств, поверностно-активных и дезинфицирующих веществ. Пикриновая кислота используется в качестве взрывчатых веществ.