Descrierea prezentării prin diapozitive individuale:
1 tobogan
Descriere slide:
2 tobogan
Descriere slide:
Scop: Caracterizarea proprietăților fizice și chimice ale fenolului Arătarea rolului negativ și pozitiv al fenolului și al derivaților săi în natură și viața umană.
3 slide
Descriere slide:
Fenol (hidroxibenzen, acid carbolic învechit) C6H5OH este cel mai simplu reprezentant al clasei de fenoli. Substanță cristalină, incoloră, cu miros caracteristic. În aer se oxidează ușor, mai întâi căpătând o culoare roz, apoi maro. Cristale ac de fenol
4 slide
Descriere slide:
Clasificarea fenolilor Fenolii unu, doi și trihidridric se disting în funcție de numărul de grupări OH din moleculă:
5 slide
Descriere slide:
Metoda de preparare Cumene pentru producerea fenolului (URSS, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Avantajele metodei: tehnologie fără deșeuri (randament de produse utile > 99%) și rentabilitate. Prin topirea sărurilor acizilor sulfonici aromatici cu alcalii solizi: C6H5-SO3Na + NaOH t → Na2SO3 + C6H5 – OH Din gudron de cărbune: C6H5ONa + H2SO4 (diluat) → C6H5 – OH + NaHSO4 Din halobenzeni: C6H5-Cl + NaOH t, → C6H5 – OH + NaCl
6 slide
Descriere slide:
Proprietăți fizice Solubil în apă (6 g la 100 g apă), în soluții alcaline, în alcool, în benzen, în acetonă. Fenolul este extrem de toxic și periculos pentru organismul uman
7 slide
Descriere slide:
Structura electronică Gruparea hidroxil -OH este un substituent de primul fel, adică ajută la creșterea densității electronilor în inelul benzenic (în special în pozițiile orto și para). Acest lucru se datorează faptului că una dintre perechile de electroni singure ale atomului de oxigen din grupa OH intră în conjugare cu sistemul π al inelului benzenic. Deplasarea perechii singure de electroni a atomului de oxigen către inelul benzenic duce la o creștere a polarității legăturii O-H.
8 slide
Descriere slide:
Proprietăți chimice Interacțiune cu sodiul metalic: 2C6H5OH + 2Na 2C6H5ONa + H2 Are proprietăți slab acide; atunci când este expus la alcalii formează săruri - fenolați (de exemplu, fenolat de sodiu - C6H5ONa): C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O apă (Interacțiunea cu apa cu brom) reacție calitativă la fenol): C6H5OH + 3Br2 C6H2Br3OH + 3HBr (se formează 2,4,6-tribromofenol solid alb) Reacție cu acid azotic concentrat: C6H5OH + 3HNO3 C6H2(NO2)3OH + 3H2O (2,4,6-trinitrofenol) format) Reacție cu clorură de fier(III) (reacție calitativă la fenol): 6C6H5OH + FeCl3 Cl3
Slide 9
Descriere slide:
Rolul biologic Uleiurile esențiale (au proprietăți bactericide și antivirale puternice, stimulează sistemul imunitar, cresc tensiunea arterială: - anetol în mărar, fenicul, anason - carvacrol și timol în cimbru - eugenol în cuișoare, busuioc Flavonoide (ajută la eliminarea elementelor radioactive din organism). ) Medicamente medicinale (purgen, paracetamol) Antiseptice (soluție 3-5% - acid carbolic) Fenolul este unul dintre poluanții industriali.Fenolul este destul de toxic pentru animale și oameni.Fenolul este distructiv pentru multe microorganisme, prin urmare ape uzate industriale cu un nivel ridicat de fenol. continutul este greu de tratat biologic.
10 diapozitive
Descriere slide:
Proprietăți toxice Se referă la substanțe foarte periculoase (clasa de pericol II). Când este inhalat, provoacă disfuncții ale sistemului nervos. Praful, vaporii și soluția de fenol irită membranele mucoase ale ochilor, căilor respiratorii și ale pielii, provocând arsuri chimice. Odată ajuns pe piele, fenolul este absorbit foarte repede chiar și prin zonele intacte și în câteva minute începe să afecteze țesutul creierului.
11 diapozitiv
Descriere slide:
Proprietăți toxice În primul rând, apare excitația pe termen scurt și apoi paralizia centrului respirator. Chiar și atunci când este expus la doze minime de fenol, se observă strănut, tuse, dureri de cap, amețeli, paloare, greață și pierderea forței. Cazurile severe de otrăvire se caracterizează prin inconștiență, cianoză, dificultăți de respirație, insensibilitate a corneei, puls rapid, abia perceptibil, transpirație rece și adesea convulsii.
12 slide
Descriere slide:
Efectul asupra organismului Când o soluție fenolică ajunge pe piele, apar imediat arsuri chimice severe, transformându-se în ulcere. Dacă un sfert din întreaga suprafață a corpului este arsă prin expunerea la fenol, atunci probabilitatea de deces este aproape de 100%. Intrarea substanței în organism prin tractul gastrointestinal îngreunează mișcarea și poate provoca sângerări și ulcere. Doza letală pentru om atunci când este ingerată este de 1-10 g, pentru copii 0,05-0,5 g. În ciuda perioadei de eliminare rapidă din organism (doar o zi), fenolul poate provoca daune ireparabile, iar tratamentul poate dura câțiva ani. Cele mai grave consecințe sunt dezvoltarea cancerului, a infertilității și a problemelor cardiace.
Reacțiile fenolului pot fi împărțite în reacții cu grupări hidroxil și reacții de substituție a inelului aromatic.
Reacții cu grupări hidroxil
1. Disocierea:
C6H5 + H2O «C6H5O- + H3O+
fenol - slab acid (pK a=10,0), mai slab decât carbonul, dar mai puternic decât alcoolii (рК a » 16,0).
2. Anionul fenoxid este stabilizat prin delocalizarea sarcinii de-a lungul inelului aromatic (Fig. 42).
Dacă în inel există grupuri de atragere de electroni, electronii sunt atrași și mai puternic din atomul de oxigen, ceea ce duce la o stabilizare suplimentară a anionului. Prin urmare, 4-cloro-
Fig.42. Interacțiunea dintre electronii orbitalului unui atom de oxigen încărcat negativ și inelul aromatic din anionul fenolat
fenolul este un acid mai puternic decât fenolul, iar 2,4,6-trinitrofenolul este un acid foarte puternic cpK a=0,42. Dimpotrivă, substituenții donatori de electroni, cum ar fi -CH3, reduc aciditatea fenolilor (vezi mai jos).
Efectul substituenților asupra acidității fenolului
4. Formarea eterilor
Reacția anionului fenoxid cu haloalcanii este cunoscută sub numele de sinteza Williamson:
5. Înlocuirea grupării hidroxil cu hidrogen: C 6 H 5 OH + Zn®C 6 H 6 + ZnO
Înlocuire în ring
1. Fenolul reacţionează cu electrofilii mai uşor decât benzenul. Motivul este interacțiunea perechii de electroni singuri a atomului de oxigen și electronii p ai inelului aromatic, în urma căreia densitatea electronilor crește.
Să ne amintim!
Efect inductiv
Efectul inductiv este cauzat de polarizarea legăturilor s. Legătura dintre carbon și elementul mai electronegativ X este polarizată. Aceasta înseamnă că densitatea norului de electroni este mai mare la un capăt al legăturii, lângă atomul X, și mai mică la celălalt, lângă atomul C. Acest efect al atomului X se numește efect inductiv. Dacă X este un element mai electronegativ decât carbonul, cum ar fi F, Cl, Br, se spune că X are un efect inductiv negativ (-I).
Grupările alchil sunt donatori de electroni și au un efect inductiv pozitiv (+I).
Efect mezoric
Efectul mezomer este cauzat de polarizarea legăturilor p. Electronii p ai unei legături multiple sunt deplasați către cel mai electronegativ dintre cei doi atomi. În grupul carbonil, aranjamentul electronilor este intermediar între două structuri:
Structura reală a grupării carbonil este descrisă după cum urmează:
Schimbarea densității electronilor transmise prin legăturile p se numește efect mezomer ( M-Efect).
Substituenți de pe inelul benzenic
Când un substituent este introdus în inelul benzenic în loc de unul dintre atomii de hidrogen, reactivitatea compusului rezultat diferă de reactivitatea benzenului. Dacă vorbim despre interacțiunea cu particule electrofile, cum ar fi cationul de nitroniu NO + 2, atunci substituenții care furnizează electroni inelului accelerează, iar substituenții care retrag electroni încetinesc reacția. Substituenții cu efect +I, cum ar fi gruparea -CH3, contribuie cu electroni la inel. Astfel de substituenți sunt numiți atacând. Substituenții cu efect -I, cum ar fi gruparea -NO 2, retrag electronii și dezactivează inelul, se numesc decontaminare.
Influența substituentului OH este mai complexă. Pe lângă efectul -I, care se manifestă prin retragerea electronilor din inel, un alt efect joacă un rol. Atomul de oxigen are două perechi singure de electroni. Acești electroni pot fi furnizați orbitalilor p ai inelului aromatic ca rezultat al efectului mezomer. Deplasarea perechilor de electroni este indicată de o săgeată curbă:
Efectul M al grupării hidroxil este mai puternic decât efectul -I, astfel încât gruparea hidroxil activează ciclul.
Prin urmare, reacțiile de substituție în inelul fenol apar în condiții mai blânde decât în cazul toluenului.
2. Halogenare
Când fenolul este expus la apă cu brom, se formează un precipitat de 2,4,6-tribromofenol:
4. Oxidarea
Fenolii sunt ușor de oxidat chiar și sub influența oxigenului atmosferic. Când este oxidată de agenți oxidanți puternici, se formează chinona:
6. Sulfonare
Acid sulfuric concentrat sulfonat fenol la
temperatura camerei.
În tabel 38 compară proprietățile etanolului și ale fenolului. Reacțiile fenolilor cu sărurile de diazoniu vor fi discutate în §6 (Proprietățile chimice ale aldehidelor).
Eteri
Eteri sunt compuși cu formula generală R-O-R", unde R și R" sunt radicali alchil sau arii. Mai jos sunt câteva exemple.
Nume de eteri:
CH3-O-CH3Metoximetan (dimetil eter)
CH3-O-CH2CH3Metoxietan (eter metil etilic)
CH3CH2-O-CH2CH3Etoxietan (eter dietilic)
Dacă R și R" sunt două grupe identice, eterul se numește simetric, dacă este diferit - asimetric sau mixt. Eterii pot fi considerați ca derivați de alcool ai hidrocarburilor.
Etoxietanul, numit în mod obișnuit dietil eter sau pur și simplu eter, este un solvent comun. De asemenea, este folosit în medicină pentru anestezie.
Eteri alifatici au formula C n H 2 n +2 O.
Sunt izomeri pentru alcooli. Epoxietan ciclic
are o mare importanță în sinteza organică.
Eteri aromatici includ compuși cu formula ArOR, în care Ar este o grupare arii și R este o grupare alchil sau arii, de exemplu:
Proprietăți fizice
Volatilitate
1. Eteri sunt substanțe foarte volatile și inflamabile.
2. Eteri alifatici inferiori sunt gaze sau lichide foarte volatile. Eteri fierb la temperaturi mai mici decât alcoolii lor izomeri. Eterul difenilic este un solid, punct de topire = 28°C.
Solubilitate
1. Eterii sunt slab solubili în apă.
2. Cu toate acestea, eterii sunt folosiți pe scară largă ca solvenți pentru substanțele organice.
Densitate
Vaporii de eter sunt mai grei decât vaporii de apă.
Vaporii eterici grei, inflamabili sunt foarte periculoși în ceea ce privește focul.
Prepararea eterului dietilic Eterul dietil se obține din etanol:
Sinteză de laborator
1. Eterul dietil se obține în același mod ca în industrie - dintr-un amestec de etanol și acid sulfuric (vezi mai sus).
2. Sinteza Williamson
Un amestec de derivat de sodiu al alcoolului sau fenolului cu haloalcani se fierbe în alcool până când precipită un precipitat de halogenură de sodiu. Apoi eterul este izolat din amestec prin distilare fracționată:
Proprietăți chimice
1. Eteri sunt compuși destul de inerți. Reactivitatea eterilor este scăzută; aceștia suferă doar câteva reacții. Esterii ard ușor, producând dioxid de carbon și apă. Deoarece atomul de oxigen are o pereche singură de electroni, acesta poate fi protonat de acizi puternici. În acest caz, se formează un ion de oxoniu:
Ionul oxoniu poate fi atacat de un nucleofil puternic. O reacție de acest tip are loc atunci când eterii alifatici sunt încălziți cu acid iodhidric:
Alcoolul rezultat R"-OH reacționează și cu HI:
R"OH® HI R"OH2® I-R"I+H2O
Ca rezultat, se formează un amestec de doi iodoalcani: R-O-R"+2HI®RI+R"I+H2O
Alte halogenuri de hidrogen, HBr și HCl, reacționează mult mai greu cu eterii.
Eteri alchil arii reacţionează cu acidul iodhidric, dând fenol şi iodoalcan:
ArOR+HI®ArOH+RI
Când sunt expuși la lumină, eterii reacționează cu oxigenul din aer, formând peroxizi explozivi.
Mai jos este o diagramă a metodelor pentru sinteza și reacțiile eterilor.
DEFINIȚIE
Fenolii- derivați ai hidrocarburilor aromatice, în moleculele cărora grupările hidroxil sunt legate direct de atomii de carbon din ciclul benzenic. Grupa funcțională, ca și cea a alcoolilor, este OH.
Fenolul este o substanță solidă, incoloră, cristalină, cu punct de topire scăzut, foarte higroscopică, cu miros caracteristic. În aer, fenolul se oxidează, astfel încât cristalele sale capătă inițial o nuanță roz (Fig. 1), iar în timpul depozitării pe termen lung se întunecă și devin mai roșii. Este ușor solubil în apă la temperatura camerei, dar se dizolvă rapid și bine la 60 - 70 o C. Fenolul are punctul de topire scăzut, punctul său de topire este de 43 o C. Este toxic.
Orez. 1. Fenol. Aspect.
Prepararea fenolului
La scară industrială, fenolul este obținut din gudron de cărbune. Dintre metodele de laborator folosesc cel mai adesea următoarele:
- hidroliza clorobenzenului
C6H5CI + NaOH→C6H5OH + NaCI (kat = Cu, t0).
- topirea alcalină a sărurilor acizilor arenesulfonici
C6H5SO3Na + 2NaOH → C6H5OH + Na2S03 + H20 (t0).
— metoda cumenului (oxidarea izopropilbenzenului)
C6H5-C(CH3)H-CH3 + O2 →C6H5OH + CH3-C(O)-CH3 (H+, t0).
Proprietățile chimice ale fenolului
Transformările chimice ale fenolului au loc în principal prin scindare:
1) Conexiuni O-H
- interacțiunea cu metalele
2C6H5OH + 2Na → 2C6H5ONa + H2.
- interacțiunea cu alcalii
C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O.
— interacțiunea cu anhidridele acidului carboxilic
C6H5-OH + CI-C(O)-O-C(O)-CH3 → C6H5-O-C(O)-CH3 + CH3COOH (t0).
— interacțiunea cu halogenuri de acid carboxilic
C6H5-OH + CI-C(O)-CH3 → C6H5-O-C(O)-CH3 + HCI (t0).
- interacțiune cu FeCl 3 (reacție calitativă la fenol - aspectul unei culori violet, care dispare la adăugarea acidului)
6C6H5OH + FeCl3 → (C6H5OH)3 + 3CI-.
2) conexiuni C sp 2 -H predominant în O- Și n- prevederi
- bromurare
C6H5-OH + 3Br2(apos) →Br3-C6H2-OH↓ + 3HBr.
- nitrarea (formarea acidului picric)
C6H5-OH + 3HONO2 (conc) → (NO2)3-C6H2-OH + 3H20 (H+).
3) un singur nor de electroni de 6π al inelului benzenic
- hidrogenare
C6H5OH + 3H2 → C6H11-OH (kat = Ni, t0 = 130 - 150, p = 5 - 20 atm).
Aplicarea fenolului
Fenolul este utilizat în cantități mari pentru producerea de coloranți, materiale plastice fenol-formaldehide și substanțe medicinale.
Dintre fenolii diatomici, resorcinolul este utilizat în medicină ca antiseptic și ca substanță pentru unele teste clinice, iar hidrochinona și alți fenoli diatomici sunt utilizați ca dezvoltatori în prelucrarea materialelor fotografice.
În medicină, Lysolul, care conține diverși fenoli, este folosit pentru dezinfectarea camerelor și a mobilierului.
Unii fenoli sunt folosiți ca antioxidanți - substanțe care previn alterarea alimentelor în timpul depozitării pe termen lung (grăsimi, uleiuri, concentrate alimentare).
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
| Exercițiu | O soluţie apoasă conţinând 32,9 g de fenol a fost tratată cu brom în exces. Calculați masa derivatului de brom format. |
| Soluţie | Să scriem ecuația pentru reacția dintre fenol și brom: C6H5OH + 3Br2 →C6H2Br3OH + 3HBr. Ca rezultat al acestei interacțiuni, se formează 2,4,6-tribromofenol. Să calculăm cantitatea de substanță fenolică (masa molară este de 94 g/mol): n(C6H5OH) = m(C6H5OH)/M(C6H5OH); n(C6H5OH) = 32,9/94 = 0,35 mol. Conform ecuaţiei reacţiei n(C6H5OH) : n(C6H2Br3OH) = 1:1, adică. n(C6H2Br3OH) = n(C6H5OH) = 0,35 mol. Apoi masa de 2,4,6-tribromofenol va fi egală (masa molară -331 g/mol): m(C6H2Br3OH) = 0,35 × 331 = 115,81 g. |
| Răspuns | Masa derivatului brom rezultat este de 115,81 g. |
EXEMPLUL 2
| Exercițiu | Cum se obține fenol din iodobenzen? Calculați masa de fenol care poate fi obținută din 45,9 g de iodobenzen. |
| Soluţie | Să scriem ecuația reacției pentru producerea de fenol din iodobenzen: C6H5I + NaOH → C6H5OH + Nal (kat = Cu, t0). |
1. Fenoli- derivaţi ai hidrocarburilor aromatice, în moleculele cărora gruparea hidroxil (-OH) este legată direct de atomii de carbon din ciclul benzenic.
2. Clasificarea fenolilor
Unul, doi și trihidrofenolii se disting în funcție de numărul de grupări OH din moleculă:
În funcție de numărul de inele aromatice condensate din moleculă, se disting fenolii înșiși (un inel aromatic - derivați de benzen), naftoli (2 inele condensate - derivați de naftalenă), antranoli (3 inele condensate - derivați de antracen) și fenantroli:
3. Izomeria și nomenclatura fenolilor
Există 2 tipuri de izomerie posibile:
- izomeria poziţiei substituenţilor în ciclul benzenic
- izomeria lanțului lateral (structura radicalului alchil și numărul de radicali)
Pentru fenoli, denumirile banale care s-au dezvoltat istoric sunt utilizate pe scară largă. Numele de fenoli mononucleari substituiți folosesc și prefixe orto-,meta-Și pereche -, utilizate în nomenclatura compuşilor aromatici. Pentru compușii mai complecși, atomii care alcătuiesc inelele aromatice sunt numerotați și poziția substituenților este indicată cu ajutorul indicilor digitali.
4. Structura moleculei
Gruparea fenil C 6 H 5 – și hidroxil –OH se influențează reciproc
- Perechea de electroni singuratică a atomului de oxigen este atrasă de norul de 6 electroni al inelului benzenic, datorită căruia legătura O–H este și mai polarizată. Fenolul este un acid mai puternic decât apa și alcoolii.
- În inelul benzenic, simetria norului de electroni este perturbată, densitatea electronilor crește în pozițiile 2, 4, 6. Acest lucru face ca legăturile C-H din pozițiile 2, 4, 6 să fie mai reactive și – legăturile inelului benzenic.
5. Proprietăți fizice
Majoritatea fenolilor monohidric în condiții normale sunt substanțe cristaline incolore cu un punct de topire scăzut și un miros caracteristic. Fenolii sunt ușor solubili în apă, ușor solubili în solvenți organici, toxici, iar atunci când sunt depozitați în aer se întunecă treptat ca urmare a oxidării.
Fenol C6H5OH (acidul carbolic ) - o substanță cristalină incoloră se oxidează în aer și devine roz; la temperaturi obișnuite este puțin solubilă în apă; peste 66 °C este miscibilă cu apa în orice proporție. Fenolul este o substanță toxică care provoacă arsuri ale pielii și este un antiseptic.
6. Proprietăți toxice
Fenolul este otrăvitor. Provoacă disfuncții ale sistemului nervos. Praful, vaporii și soluția de fenol irită membranele mucoase ale ochilor, căilor respiratorii și ale pielii. Odată ajuns în organism, fenolul este absorbit foarte repede chiar și prin zonele intacte ale pielii și în câteva minute începe să afecteze țesutul creierului. În primul rând, apare excitația pe termen scurt și apoi paralizia centrului respirator. Chiar și atunci când este expus la doze minime de fenol, se observă strănut, tuse, dureri de cap, amețeli, paloare, greață și pierderea forței. Cazurile severe de otrăvire se caracterizează prin inconștiență, cianoză, dificultăți de respirație, insensibilitate a corneei, puls rapid, abia perceptibil, transpirație rece și adesea convulsii. Fenolul este adesea cauza cancerului.
7. Aplicarea fenolilor
1. Producția de rășini sintetice, materiale plastice, poliamide
2. Medicamente
3. Coloranți
4. Surfactanți
5. Antioxidanți
6. Antiseptice
7. Explozivi
8. Prepararea fenolului V industrie
1). Metoda cumenului pentru producerea fenolului (URSS, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Avantajele metodei: tehnologie fără deșeuri (randament de produse utile > 99%) și rentabilitate. În prezent, metoda cumenului este utilizată ca metodă principală în producția globală de fenol.
2). Fabricat din gudron de cărbune (ca produs secundar - randamentul este mic):
C 6 H 5 ONa+ H 2 SO 4 (diluat) → C 6 H 5 – OH + NaHSO 4
fenolat de sodiu
(produs decizme de rășinăsodă caustică)
3). Din halobenzeni :
C 6 H5-CI + NaOH t , p→ C 6 H 5 – OH + NaCl
4). Fuziunea sărurilor acizilor sulfonici aromatici cu alcalii solide :
C6H5-S03Na+ NaOH t → Na 2 SO 3 + C 6 H 5 – OH
sare de sodiu
acizi benzensulfonici
9. Proprietățile chimice ale fenolului (acidul carbolic)
eu . Proprietățile grupării hidroxil
Proprietăți acide– exprimat mai clar decât în alcooli saturați (culoarea indicatorilor nu se schimbă):
- Cu metale active-
2C 6 H 5 -OH + 2Na → 2C 6 H 5 -ONa + H 2
fenolat de sodiu
- Cu alcalii-
C6H5-OH + NaOH (soluție de apă)↔ C6H5-ONa + H2O
! Fenolații sunt săruri ale acidului carbolic slab, descompuse de acidul carbonic -
C6H5-ONa+H2O+CUO2 → C6H5-OH + NaHC03
Din punct de vedere al proprietăților acide, fenolul este de 10 6 ori superior etanolului. În același timp, este de același număr de ori inferior acidului acetic. Spre deosebire de acizii carboxilici, fenolul nu poate înlocui acidul carbonic din sărurile sale
C 6 H 5 - OH + NaHCO 3 = reacția nu are loc - deși se dizolvă perfect în soluții apoase de alcalii, de fapt nu se dizolvă într-o soluție apoasă de bicarbonat de sodiu.
Proprietățile acide ale fenolului sunt îmbunătățite sub influența grupărilor de atragere de electroni asociate cu inelul benzenic ( NU 2 - , Br - )
2,4,6-trinitrofenolul sau acidul picric este mai puternic decât acidul carbonic
II . Proprietățile inelului benzenic
1). Influența reciprocă a atomilor din molecula de fenol se manifestă nu numai în comportamentul grupării hidroxi (vezi mai sus), ci și în reactivitatea mai mare a inelului benzenic. Gruparea hidroxil crește densitatea electronilor în inelul benzenic, în special în orto-Și pereche- poziții (+ M-efect de grup OH):
Prin urmare, fenolul este mult mai activ decât benzenul în reacțiile de substituție electrofilă din ciclul aromatic.
- Nitrare. Sub influența acidului azotic 20% HNO 3, fenolul este ușor transformat într-un amestec orto-Și pereche- nitrofenoli:
Când se utilizează HNO3 concentrat, 2,4,6-trinitrofenol ( acid picric):
- Halogenare. Fenolul reacționează ușor cu apa cu brom la temperatura camerei pentru a forma un precipitat alb de 2,4,6-tribromofenol (reacție calitativă la fenol):
- Condens cu aldehide. De exemplu:
2). Hidrogenarea fenolului
C6H5-OH + 3H2 Ni, 170ºC→ C6H11 – OH alcool ciclohexil (ciclohexanol)
Compuși cu una sau mai multe grupări hidroxil atașate la un inel benzenic; se numesc fenoli. Cel mai important dintre acestea este fenolul însuși:
Fenolul a fost descoperit în 1834, când a fost izolat din gudronul de cărbune. A fost numit pentru prima dată acid carbolic, iar acest nume este folosit și astăzi pentru fenolul lichid care conține 5% apă. Fenolul și-a primit numele actual în 1841.
Toți cei mai simpli fenoli în condiții normale sunt solide cu un punct de topire scăzut. Fenolul este o substanță cristalină incoloră cu un punct de topire de 43°C. Are un miros caracteristic. La fel ca alcoolii, fenolii au puncte de fierbere mai mari decât ar fi de așteptat din greutatea lor moleculară relativă. Acest lucru se datorează formării legăturilor de hidrogen intermoleculare în fenoli. S-a menționat deja mai sus că 2-nitrofenolul are un punct de fierbere mai mic decât 4-nitrofenolul. Acest lucru se explică prin existența unei legături de hidrogen intramoleculare în primul dintre acești compuși, în timp ce în al doilea compus există legături de hidrogen intermoleculare, făcându-l mai puțin volatil (vezi Secțiunea 2.2).
Fenolii sunt slab solubili în apă, dar sunt foarte solubili în solvenți organici, în special în alcooli și eteri. Fenolul are miscibilitate limitată cu apa numai la temperaturi sub 66°C. Peste 66°C, fenolul se amestecă cu apa în orice proporție (vezi Fig. 6.22 și Secțiunea 6.2).
Metode de laborator de obţinere
Pentru a obține fenol în condiții de laborator, sarea de sodiu anhidră a acidului benzensulfonic este topită cu hidroxid de sodiu solid la 300-350°C, apoi se adaugă acid clorhidric diluat la amestec:
Acidul benzensulfonic este preparat prin sulfonarea benzenului (vezi secțiunea 18.2). Neutralizarea acestui acid cu hidroxid de sodiu duce la formarea sării sale de sodiu.
Fenolul se obține și prin încălzirea unei soluții apoase de clorură de fenildiazoniu peste 10°C:
Clorura de fenildiazoniu se prepară prin diazotarea fenilaminei (vezi secțiunea 19.4).
Proprietățile chimice ale fenolilor
Reacții cu grupări hidroxil. Aciditate. Fenolul are o constantă de aciditate de 9,95. Astfel, are proprietățile unui acid slab, deși mai puternic decât metanolul, etanolul și apa (vezi Tabelul 19.4). Fenolația rezultată din eliminarea ionului este stabilizată datorită delocalizării
sarcina negativa:
Poate fi considerat ca un hibrid al formelor rezonante indicate (vezi secțiunile 2.1 și 18.2).
La fel ca alcoolii, fenolul reacționează cu metale puternic electropozitive, cum ar fi sodiul, eliberând hidrogen:
Cu toate acestea, spre deosebire de alcooli, fenolii reacţionează cu hidroxidul de sodiu:
Fenolul nu este la fel de acid ca acizii carboxilici. Acizii carboxilici, cum ar fi acizii acetic sau benzoic, sunt capabili să înlocuiască dioxidul de carbon din bicarbonatul de sodiu sau carbonatul de sodiu, dar fenolul nu este capabil. Această reacție este utilizată în scopuri analitice pentru a distinge acizii carboxilici de fenoli.
Formarea esterilor. Deși fenolul nu reacționează cu acizii carboxilici pentru a forma esteri, reacționează cu clorurile de acid carboxilic în soluții alcaline:
Acest tip de reacție se numește acilare.
Formarea eterilor. Fenolul reacţionează cu haloalcanii într-un mediu alcalin, formând eteri:
Această reacție este un exemplu de sinteză Williamson (vezi secțiunea anterioară).
Reacția cu pentaclorură de fosfor. Spre deosebire de alcooli, fenolul nu reacționează cu halogenurile de hidrogen și trihalogenurile de fosfor. Cu toate acestea, reacţionează lent cu pentaclorură de fosfor pentru a forma clorobenzen cu randament scăzut:
Reacția cu clorura de fier (III). Când o soluție neutră de clorură de fier (III) este adăugată la fenol, se formează un complex cu o culoare violetă. Această reacție este utilizată ca probă analitică pentru fenol. Această reacție este tipică pentru compușii care conțin o grupare enol.
Reacția în inelul benzenic. Inelul benzenic din molecula de fenol suferă o substituție electrofilă mai ușor decât benzenul însuși. Acest lucru se datorează faptului că electronii care nu se leagă de pe atomul de oxigen sunt atrași în inelul benzenic și, prin urmare, îl activează. Gruparea hidroxil a fenolului are un efect de direcție 2,4 către substituenții electrofili (vezi secțiunea 18.2).
Halogenare. Halogenarea fenolilor se realizează în condiții mult mai blânde decât halogenarea benzenului. De exemplu, când se adaugă apă cu brom la o soluție apoasă de fenol, se formează un precipitat alb de 2,4,6-tribromofenol:
În Sect. 18.2 s-a indicat că bromurarea benzenului necesită prezența unui catalizator.
Nitrare. Fenolul poate fi nitrat folosind acid azotic diluat. Aceasta produce un amestec de 2-nitrofenol și 4-nitrofenol:
Să comparăm din nou aceste condiții blânde cu condițiile pentru reacția corespunzătoare a benzenului. Nitrarea benzenului trebuie efectuată într-un amestec de acid azotic concentrat și acid sulfuric (vezi secțiunea 18.2).
2-nitrofenolul și 4-nitrofenolul sunt acizi mai puternici decât fenolul. Ambele sunt caracterizate de valori aproximativ egale cu 7,2. Aciditatea crescută a nitrofenolilor se explică prin faptul că gruparea nitro retrage electroni. Ca rezultat, inelul benzenic retrage electronii mai puternic din atomul de oxigen al grupării hidroxil.
Sulfonare. Reacția fenolului cu acidul sulfuric concentrat duce la formarea unui amestec de acizi hidroxibenzensulfonici:
Acid hidroxibenzensulfonic (randament 85%)
Ambele produse ale acestei reacții reacționează cu acidul azotic concentrat pentru a forma 2,4,6-trinitrofenol, o substanță cristalină galbenă cunoscută sub numele banal de „acid picric”:
Datorită acțiunii comune de atragere de electroni a celor trei grupări nitro, acidul picric este un acid relativ puternic. Se caracterizează printr-o constantă de aciditate apropiată de 1, iar atunci când interacționează cu o soluție de carbonat de sodiu, înlocuiește dioxidul de carbon din aceasta.
Reacții combinate. O soluție alcalină de fenol reacționează cu o soluție de clorură de fenildiazoniu, rezultând formarea unui precipitat portocaliu de 4-hidroxifenilazo-benzen:
Acest produs este un colorant azoic. Acest tip de reacție se numește reacție de cuplare (în acest caz cuplare azoică).