Отримання фенолу: основні методи. Феноли — номенклатура, одержання, хімічні властивості Фенол у промисловості отримують з

Способи отримання/>.

1 . Одержання галогенбензолів. При нагріванні хлорбензолу та гідроксиду натрію під тиском одержують фенолят натрію, при подальшій обробці якого кислотою утворюється фенол:

З 6 Н 5 ― З l + 2 NaOH → C 6 H 5 - ONa + NaCl + Н 2 О.

2. При каталітичному окисненні ізопропілбензолу (кумолу) киснем повітря утворюються фенол та ацетон:

(1)

Це – основний промисловий спосіб отримання фенолу.

3. Одержання ароматичних сульфокислот. Реакція проводиться при сплавленні сульфокислот із лугами. Спочатку феноксиди, що утворюються, обробляють сильними кислотами для отримання вільних фенолів. Метод зазвичай застосовують для отримання багатоатомних фенолів:

Хімічні властивості/>. У фенолах p -орбіталь атома кисню утворює з ароматичним кільцем єдину p -Систему. Внаслідок такої взаємодії електронна щільність атома кисню зменшується, а в бензольному кільці підвищується. Полярність зв'язку О-Н збільшується, і водень ОН-групи стає реакційноздатним і легко заміщається на метал навіть при дії лугів (на відміну від граничних одноатомних спиртів).

1. Кислотність фенолу значно вища, ніж у граничних спиртів; він реагує як із лужними металами:

З 6 Н 5 ВІН + Na → C 6 H 5 ONa + 1/2 H 2 ,

так і з їх гідроксидами (звідси старовинна назва "Карболова кислота"):

З 6 Н 5 ВІН + NaOH → C6H5ONa + Н2О.

Фенол, однак, є дуже слабкою кислотою. При пропущенні через розчин фенолятів вуглекислого чи сірчистого газів виділяється фенол; така реакція доводить, що фенол - слабкіша кислота, ніж вугільна і сірчиста:

C 6 H 5 ONa + СО 2 + Н 2 О → З 6 Н 5 ВІН + NaHCO 3 .

Кислотні властивості фенолів послаблюються при введенні в кільце заступників I роду та посилюються при введенні заступниківІІ роду.

2. Утворення складних ефірів. На відміну від спиртів, феноли не утворюють складних ефірів при дії карбонових кислот; для цього використовуються хлорангідриди кислот:

З 6 Н 5 ОН + СН 3 ― CO ― Cl → З 6 Н 5 ― О― СО― СН 3 + HCl.

3. Реакції електрофільного заміщення у фенолі протікають значно легше, ніж у ароматичних вуглеводнях. Оскільки ОН група є орієнтантом I роду, то молекулі фенолу збільшується реакційна здатність бензольного кільця в орто- і пара-положениях (при галогенуванні, нітруванні, поліконденсації тощо.). Так, при дії бромної води на фенол три атоми водню заміщаються на бром і утворюється осад 2,4,6-трибромфенолу:

(2)

Це – якісна реакція на фенол.

При нітруванні фенолу концентрованою азотною кислотою три атоми водню заміщаються на нітрогрупу, і утворюється 2,4,6-тринітрофенол (пікринова кислота):

При нагріванні фенолу з формальдегідом у присутності кислотних або основних каталізаторів відбувається реакція поліконденсації і утворюється фенолформальдегідна смола - високомолекулярна сполука з розгалуженою структурою типу:

4. Окислення. Феноли легко окислюються навіть під впливом кисню повітря. Так, при стоянні на повітрі фенол поступово забарвлюється в рожево-червоний колір. При енергійному окисненні фенолу хромовою сумішшю основним продуктом окиснення є хінон. Двохтомні феноли окислюються ще легше. При окисленні гідрохінону також утворюється хінон:

(3)

Насамкінець зазначимо, що для ідентифікації фенолу дуже часто використовується його реакція з розчином FeCl 3 ; при цьому утворюється комплексний іон фіолетового кольору. Поряд з реакцією (2), це якісна реакція на виявлення фенолу.

Застосування. Фенол використовують як напівпродукт при отриманні фенолформальдегідних смол, синтетичних волокон, барвників, лікарських засобів та багатьох інших цінних речовин. Пікринову кислоту застосовують у промисловості як вибухову речовину. Крезоли використовують як речовини з сильною дезінфікуючою дією.

Гідроксибензол

Хімічні властивості

Що таке Фенол? Що це таке гідроксибензол? Згідно з Вікіпедією – це один із найпростіших представників свого класу ароматичних сполук. Феноли – це органічні ароматичні сполуки, в молекулах яких гідроксильної групи приєднані атоми вуглецю з ароматичного кільця. Загальна формула Фенолів: С6Н6n(ОН)n. Відповідно до стандартної номенклатури, органічні речовини цього ряду розрізняють за кількістю ароматичних ядер і ВІН-груп. Розрізняють одноатомні ареноли та гомологи, двоатомні орендіоли, терхатомні арентріоли та багатоатомні формули. Також Фенолам властиво мати низку просторових ізомерів. Наприклад, 1,2-дигідроксибензол (пірокатехін ), 1,4-дигідроксибензол (гідрохінон ) є ізомерами.

Спирти та Феноли відрізняються один від одного наявністю ароматичного кільця. Етанол є гомолог метанолу. На відміну від Фенолу, метанол взаємодіє з альдегідами і входить у реакції етерифікації. Твердження, що гомологи є метанол і Фенол невірно.

Його докладно розглянути структурну формулу Фенолу, можна відзначити, що молекула є диполь. При цьому бензольна кільце - негативний кінець, а група ВІН- Позитивний. Наявність гідроксильної групи зумовлює підвищення електронної густини в кільці. Неподілена пара електронів кисню вступає в пару з пі-системою кільця, а для атома кисню характерна sp2гібридизація. Атоми і атомні групи в молекулі мають сильний взаємний вплив один на одного, і це відбивається на фізичних і хімічних властивостях речовин.

Фізичні властивості. Хімічна сполука має вигляд безбарвних голчастих кристалів, які рожевіють на повітрі, оскільки схильні до окислення. У речовини специфічний хімічний запах, воно помірно розчинне у воді, спиртах, лугу, ацетоні та бензолі. Молярна маса = 94,1 г на моль. Щільність = 1,07 м на літр. Кристали плавляться за 40-41 градусів Цельсія.

Із чим взаємодіє Фенол? Хімічні властивості Фенолу. У зв'язку з тим, що молекула сполуки міститься як ароматичне кільце, так і гідроксильну групу, воно виявляє деякі властивості спиртів і ароматичних вуглеводнів.

З чим реагує група ВІН? Речовина не виявляє сильних кислотних властивостей. Але є активнішим окислювачем, ніж спирти, на відміну етанолу взаємодіє з лугами утворюючи солі-феноляти. Реакція з гідроксидом натрію :С6Н5ОН + NaOH → C6H5ONa + H2O. Речовина вступає в реакцію з натрієм (металевим): 2C6H5OH + 2Na → 2C6H5ONa + H2.

Фенол не реагує із карбоновими кислотами. Ефіри одержують при взаємодії солей фенолятів з галогенангідридами або ангідридами кислот. Для хімічної сполуки не характерні реакції утворення простих ефірів. Ефіри утворюють феноляти при дії на них галогеналканів або галогенпохідних аренів. Гідроксибензол реагує з цинковим пилом, при цьому відбувається заміщення гідроксильної групи на Нрівняння реакції виглядає наступним чином: C6H5OH+Zn → C6H6+ZnO.

Хімічна взаємодія по ароматичному кільцю. Для речовини характерні реакції електрофільного заміщення, алкілування, галогенування, ацилювання, нітрування та сульфування. Особливе значення має реакцій синтезу саліцилової кислоти: C6H5OH + CO2 → C6H4OH(COONa), протікає у присутності каталізатора гідроксиду натрію . Потім при дії утворюється.

Реакція взаємодії з бромною водою є якісною реакцією на фенол. C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br2OH + 3HBr. При бромуванні утворюється тверда біла речовина. 2,4,6-трибромфенол . Ще одна якісна реакція – з хлоридом заліза 3 . Рівняння реакції виглядає так: 6C6H5OH + FeCl3 → (Fe(C6H5OH)6)Cl3.

Реакція нітрування Фенолу: C6H5OH + 3HNO3 → C6H2(NO2)3OH + 3 H2O. Для речовини також характерна реакція приєднання (гідрування) у присутності металевих каталізаторів, платини, оксиду алюмінію, хрому тощо. В результаті утворюються циклогексанол і циклогексанон .

Хімічна сполука піддається окисленню. Стійкість речовини значно нижча, ніж у бензолу. Залежно та умовами реакції та природи окислювача утворюються різні продукти реакції. Під впливом перекису водню у присутності заліза утворюється двухатомный Фенол; при дії діоксиду марганцю хромової суміші в підкисленому середовищі - пара-хінон.

Фенол реагує з киснем, реакція горіння: С6Н5ОН +7О2 → 6СО2 + 3Н2О. Також особливе значення для промисловості має реакція поліконденсації з формальдегідом (наприклад, метаналем ). Речовина входить у реакцію поліконденсації до того часу, доки не витрачено повністю одне із реагентів і утворюються величезні макромолекули. В результаті утворюються тверді полімери, фенолформальдегідні або формальдегідні смоли . Фенол не взаємодіє із метаном.

Отримання. На даний момент існують та активно застосовуються кілька методів синтезу гідроксибензолу. Кумольний спосіб отримання Фенолу є найпоширенішим із них. У такий спосіб синтезують близько 95% всього обсягу виробництва речовини. При цьому некаталітичне окислення повітря піддається кумол і утворюється гідропероксид кумолу . Отримане з'єднання розкладається під дією сірчаної кислоти на ацетон та Фенол. Додатковим побічним продуктом реакції є альфа-метилстирол .

Також з'єднання можна отримати при окисненні толуолу , проміжним продуктом реакції буде бензойна кислота . Таким чином синтезують близько 5% речовини. Решту сировини для різних потреб виділяють з кам'яновугільної смоли.

Як отримати бензол? Фенол можна отримати за допомогою реакції прямого окиснення бензолу NO2() з подальшим кислотним розкладанням гідропероксиду втор-бутилбензолу . Як із хлорбензолу отримати Фенол? Існує два варіанти отримання з хлорбензолу даної хімічної сполуки. Перший – реакція взаємодії з лугом, наприклад, з гідроксидом натрію . В результаті утворюється Фенол та кухонна сіль. Другий – реакція з водяною парою. Рівняння реакції виглядає так: C6H5-Cl + H2O → C6H5-OH + HCl.

Отримання бензолу з Фенолу. Для цього спочатку потрібно обробити бензол хлором (у присутності каталізатора), а потім додати до отриманого з'єднання луг (наприклад, NaOH). У результаті утворюється Фенол та .

Перетворення метан - ацетилен - бензол - хлорбензолможна здійснити в такий спосіб. Спочатку проводиться реакція розкладання метану при високій температурі 1500 градусів. ацетилену (С2Н2) та водню. Потім ацетилен при особливих умовах та високій температурі переводять у бензол . До бензолу додають хлор у присутності каталізатора. FeCl3, отримують хлорбензол та соляну кислоту: C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl.

Одним із структурних похідних Фенолу є амінокислота, яка має важливе біологічне значення. Дану амінокислоту можна розглянути у вигляді пара-заміщеного Фенолу або альфа-заміщеного пара-крезолу . Крізоли – досить поширені у природі поруч із полифенолами. Також вільну форму речовини можна виявити в деяких мікроорганізмах у рівноважному стані тирозином .

Гідроксибензол застосовується:

• при виробництві бісфенолу А , епоксидної смоли та полікарбонату ;
• для синтезу фенолформальдегідних смол, капрону, нейлону;
• у нафтопереробній промисловості, при селективному очищенні олій від ароматичних сполук сірки та смол;
• при виробництві антиоксидантів, поверхнево-активних речовин, крезолів , лік. препаратів, пестицидів та антисептичних препаратів;
• у медицині як антисептичний та знеболюючий засіб для місцевого використання;
• як консервант при виготовленні вакцин та копчених продуктів харчування, у косметології при проведенні глибокого пілінгу;
• для дезінфекції тварин у скотарстві.

Клас небезпеки. Фенол – вкрай токсична, отруйна, їдка речовина. При вдиханні летючої сполуки порушується робота центральної нервової системи, пари подразнюють слизову оболонку очей, шкіру, дихальні шляхи і викликають сильні хімічні опіки. При попаданні на шкіру речовина швидко всмоктується в кровотік і досягає тканин мозку, викликаючи параліч дихального центру. Смертельна доза прийому внутрішньо для дорослого становить від 1 до 10 грам.

Фармакологічна дія

Антисептичне, припікаюче.

Фармакодинаміка та фармакокінетика

Засіб виявляє бактерицидну активність по відношенню до аеробних бактерій, їх вегетативних форм та грибів. Практично не впливає на суперечки грибів. Речовина вступає у взаємодію Космосу з білковими молекулами мікробів і призводить до їх денатурації. Таким чином, порушується колоїдний стан клітини, значно підвищується її проникність, порушуються окисно-відновні реакції.

У водному розчині є чудовим дезінфікуючим засобом. При використанні 1,25% розчину практично мікроорганізми гинуть протягом 5-10 хвилин. Фенол, у певній концентрації надає припікаючу та подразнюючу дію на слизову оболонку. Бактерицидний ефект від застосування засобу посилюється із зростанням температури та кислотності.

При попаданні на поверхню шкіри, навіть якщо вона не пошкоджена, ліки швидко всмоктуються, проникають у системний кровотік. При системній абсорбції речовини спостерігається її токсична дія, переважно на центральну нервову систему та дихальний центр у головному мозку. Близько 20% від прийнятої дози піддається окисленню, речовина та продукти його метаболізму виводяться за допомогою нирок.

Показання до застосування

Застосування Фенолу:

• для дезінфекції інструментів та білизни та дезінсекції;
• як консервант у деяких лек. засобах, вакцинах, свічках та сироватках;
• при поверхневих, фліктені , остіофолікуліті , сікозе , стрептококовому імпетіго ;
• для лікування запальних захворювань середнього вуха, ротової порожнини та глотки, пародонтиту , генітальних гострих кондилом .

Протипоказання

Речовину не використовують:

• при поширених ураженнях слизової оболонки чи шкіри;
• для лікування дітей;
• під час годування груддю та;
• при Фенол.

Побічна дія

Іноді лікарський засіб може спровокувати розвиток алергічних реакцій, свербіж, подразнення в місці нанесення та відчуття печіння.

Інструкція із застосування (Спосіб та дозування)

Консервацію лікарських препаратів, сироваток та вакцин проводять за допомогою 0,5% розчинів Фенолу.

Для зовнішнього застосування ліки використовують як мазі. Препарат наносять тонким шаром на уражені ділянки шкіри кілька разів на добу.

При лікуванні речовину використовують у формі 5% розчину. Препарат підігрівають та закопують по 10 крапель у уражене вухо на 10 хвилин. Потім необхідно видалити залишки ліків за допомогою вати. Процедуру повторюють двічі на день протягом 4 діб.

Препарати Фенолу для лікування ЛОР-захворювань використовують відповідно до рекомендацій в інструкції. Тривалість терапії – трохи більше 5 днів.

Для ліквідації гострих кондилом їх обробляють 60% розчином Фенолу або 40% розчином трикрезолу . Процедуру проводять один раз на 7 днів.

При дезинфекції білизни застосовують 1-2% розчини з урахуванням мила. За допомогою мильно-фенольного розчину обробляють приміщення. При дезінсекції використовуються фенольно-скипидарні та гасові суміші.

Передозування

При попаданні речовини на шкіру виникають печіння, почервоніння шкіри, анестезія ураженої ділянки. Поверхню обробляють рослинною олією або шоку .

Взаємодія

Лікарська взаємодія не відбувається.

особливі вказівки

Фенол має здатність адсорбуватися харчовими продуктами.

Засобом не можна обробляти великі ділянки шкіри.

Перед використанням речовини для дезінфекції предметів побуту їх необхідно механічно очистити, оскільки засіб абсорбується органічними сполуками. Після обробки речі можуть тривалий час зберігати специфічний запах.

Хімічну сполуку не можна використовувати для обробки приміщень для зберігання та приготування харчової продукції. Воно не впливає на фарбування та структуру тканини. Ушкоджує поверхні, вкриті лаком.

Дітям

Засіб не можна використовувати у педіатричній практиці.

При вагітності та лактації

Фенол не призначають під час годування груддю та при вагітності .

Препарати, які містять (Аналоги)

Фенол входить до складу таких препаратів: Фенолу розчин у гліцерині , Фармасептик . Як консервант міститься в препаратах: Екстракт Беладонни , Набір для шкірної діагностики медикаментозної алергії , і так далі.

ВИЗНАЧЕННЯ

Феноли- похідні ароматичних вуглеводнів, у молекулах яких гідроксильні групи безпосередньо пов'язані з атомами вуглецю бензольного кільця. Функціональна група, як і у спиртів, - OH.

Фенол - тверда безбарвна кристалічна речовина, низькоплавка, дуже гігроскопічна, з характерним запахом. На повітрі фенол окислюється, тому його кристали набувають спочатку рожевий відтінок (рис. 1), а при тривалому зберіганні темніють і стають червонішими. Він малорозчинний у воді при кімнатній температурі, але швидко і добре розчиняється при 60 - 70 o С. Фенол легкоплавкий, його температура плавлення 43 o С. Отруйний.

Мал. 1. Фенол. Зовнішній вигляд.

Одержання фенолу

У промислових масштабах фенол одержують із кам'яновугільної смоли. Серед лабораторних методів найчастіше використовую такі:

- Гідроліз хлорбензолу

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

- лужне плавлення солей аренсульфонових кислот

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

- Кумольний метод (окислення ізопропілбензолу)

C 6 H 5 -C(CH 3)H-CH 3 + O 2 →C 6 H 5 OH + CH 3 -C(O)-CH 3 (H + , t 0).

Хімічні властивості фенолу

Хімічні перетворення фенолу протікають переважно з розщепленням:

1) зв'язку О-Н

- взаємодія з металами

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

- взаємодія з лугами

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

- взаємодія з ангідридами карбонових кислот

C 6 H 5 -OH + Cl-C(O)-O-C(O)-CH 3 → C 6 H 5 -O-C(O)-CH 3 + CH 3 COOH (t 0).

- взаємодія з галогенангідридами карбонових кислот

C 6 H 5 -OH + Cl-C(O)-CH 3 → C 6 H 5 -O-C(O)-CH 3 + HCl (t 0).

- взаємодія з FeCl 3 (якісна реакція на фенол - поява фіолетового забарвлення, що зникає при додаванні кислоти)

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

2) зв'язків C sp 2 -H переважно в о- І n-положеннях

- Бромування

C 6 H 5 -OH + 3Br 2 (aq) →Br 3 -C 6 H 2 -OH↓ + 3HBr.

- Нітрування (утворення пікринової кислоти)

C 6 H 5 -OH + 3HONO 2 (conc) → (NO 2) 3 -C 6 H 2 -OH + 3H 2 O (H +).

3) єдиної 6π-електронної хмари бензольного кільця

- гідрування

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

Застосування фенолу

Фенол у великих кількостях використовується для барвників, фенолформальдегідних пластмас, лікарських речовин.

З двоатомних фенолів у медицині застосовують резорцин як антисептик та речовину для деяких клінічних аналізів, а гідрохінон та інші двоатомні феноли використовують при обробці фотоматеріалів як проявників.

У медицині для дезінфекції приміщень та меблів застосовують лізол, до складу якого входять різні феноли.

Деякі феноли використовують як антиоксиданти - речовини, що запобігають псуванню харчових продуктів при їх тривалому зберіганні (жирів, олій, харчових концентратів).

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Феноли -органічні речовини, молекули яких містять радикал феніл, пов'язаний з однією або декількома гідроксогруп. Як і спирти, феноли класифікуютьз атомності, тобто. за кількістю гідроксильних груп.

Одноатомні фенолимістять у молекулі одну гідроксильну групу:

Багатоатомні фенолимістять у молекулах більше однієї гідроксильної групи:

Існують і багатоатомні феноли, що містять три та більше гідроксильних груп у бензольному кільці.

Познайомимося докладніше з будовою та властивостями найпростішого представника цього класу-фенолом С6Н5ОН. Назва цієї речовини лягла в основу в основу назви всього каса — феноли.

Фізичні властивості фенолу

Фенол-тверда, безбарвна кристалічна речовина, t ° плавлення = 43 ° С, t ° кипіння = 181 ° С, з різким характерним запахом. Отруйний. Фенол при кімнатній температурі незначно розчиняється у воді. Водний розчин фенолу називають карболової кислоти. При попаданні на шкіру він викликаєопіки, тому з фенолом потрібно поводитися дуже обережно!

Хімічні властивості фенолу

Феноли в більшості реакцій зв'язку О-Н активніші, оскільки цей зв'язок більш полярна за рахунок зміщення електронної щільності від атома кисню у бік бензольного кільця (участь неподіленої електронної пари атома кисню в системі p-спряження). Кислотність фенолів значно вища, ніж спиртів. Для фенолів реакції розриву зв'язку С-О не характерні, оскільки атом кисню міцно пов'язаний з атомом вуглецю бензольного кільця за рахунок своєї неподіленої електронної пари в системі сполучення. Взаємний вплив атомів у молекулі фенолу проявляється у особливостях поведінки гидроксигруппы, а й у більшої реакційної здатності бензольного ядра. Гідроксильна група підвищує електронну щільність в бензольному кільці, особливо, в орто-і пара-положеннях (ОН-групи)

Кислотні властивості фенолу

Атом водню гідроксильної групи має кислотний характер. Т.к. кислотні властивості у фенолу виражені сильніше, ніж у води та спиртів, то фенол реагує не тільки з лужними металами, але і з лугами з утворенням фенолятів:

Кислотність фенолів залежить від природи заступників (донор або акцептор електронної щільності), положення щодо ОН-групи та кількості заступників. Найбільший вплив на ОН-кислотність фенолів мають групи, розташовані в орто-і пара-положеннях. Донори збільшують міцність зв'язку О-Н (тим самим зменшуючи рухливість водню та кислотні властивості), акцептори зменшують міцність зв'язку О-Н, при цьому кислотність зростає:

Однак кислотні властивості у фенолу виражені слабше, ніж у неорганічних та карбонових кислот. Так, наприклад, кислотні властивості фенолу приблизно в 3000 разів менші, ніж у вугільної кислоти. Тому, пропускаючи через водний розчин натрію феноляту вуглекислий газ, можна виділити вільний фенол.

Додавання до водного розчину феноляту натрію соляної або сірчаної кислоти також призводить до утворення фенолу:

Якісна реакція на фенол

Фенол реагує з хлоридом заліза (3) з утворенням інтенсивно забарвленого у фіолетовий колір комплексної сполуки. Ця реакція дозволяє виявляти його навіть у дуже обмежених кількостях. реакції з хлоридом заліза(3).

Реакції бензольного кільця фенолу

Наявність гідроксильного заступника значно полегшує перебіг реакцій електрофільного заміщення у бензольному кільці.

1. Бромування фенолу.На відміну від бензолу для бромування фенолу не потрібне додавання каталізатора (бромід заліза(3)). Крім того, взаємодія з фенолом протікає селективно (виборчо): атоми брому спрямовуються в орто-і пара-положення, замінюючи атоми водню, що знаходяться там. Селективність заміщення пояснюється розглянутими особливостями електронної будови молекули фенолу.

Так, при взаємодії фенолу з бромною водою утворюється білий осад 2,4,6-трибромфенолу:

Ця реакція, як і реакція з хлоридом заліза(3), служить для якісного виявлення фенолу.

2.Нітрування фенолутакож відбувається легше, ніж нітрування бензолу. Реакція з розведеною азотною кислотою йде за кімнатної температури. В результаті утворюється суміш орто-і пароізомерів нітрофенолу:

При використанні концентрованої азотної кислоти утворюється 2,4,6, тринітритфенол-пікринова кислота, вибухова речовина:

3. Гідрування ароматичного ядра фенолуу присутності каталізатора проходить легко:

4.Поліконденсація фенолу з альдегідами,зокрема, з формальдегідом відбувається з утворенням продуктів реакції - фенолформальдегідних смол та твердих полімерів.

Взаємодія фенолу з формальдегідом можна описати схемою:

У молекулі димера зберігаються «рухливі» атоми водню, отже, можливе подальше продовження реакції за достатньої кількості реагентів:

Реакція поліконденсації,тобто. реакція одержання полімеру, що протікає з виділенням побічного низькомолекулярного продукту (води), може продовжуватися і далі (до повного витрати одного з реагентів) з утворенням величезних макромолекул. Процес можна описати сумарним рівнянням:

Утворення лінійних молекул відбувається за нормальної температури. Проведення цієї реакції при нагріванні призводить до того, що утворюється продукт має розгалужену будову, він твердий і нерозчинний у воді. В результаті нагрівання фенолформальдегідної смоли лінійної будови з надлишком альдегіду виходять тверді пластичні маси з унікальними властивостями. Полімери на основі фенолформальдегідних смол застосовують для виготовлення лаків і фарб, пластмасових виробів, стійких до нагрівання, охолодження, дії води, лугів, кислот. Вони мають високі діелектричні властивості. З полімерів на основі фенолформальдегідних смол виготовляють найбільш відповідальні та важливі деталі електроприладів, корпуси силових агрегатів та деталі машин, полімерну основу друкованих плат для радіоприладів. Клеї на основі фенолформальдегідних смол здатні надійно з'єднувати деталі різної природи, зберігаючи найвищу міцність з'єднання в дуже широкому діапазоні температур. Такий клей застосовується для кріплення металевого цоколя ламп освітлення до скляної колби. Таким чином, фенол та продукти на його основі знаходять широке застосування.

Застосування фенолів

Фенол - тверда речовина, з характерним запахом, викликає опіки при попаданні на шкіру. Отруйний. Розчиняється у воді, його розчин називають карболовою кислотою (антисептик). Вона була першим антисептиком, введеним у хірургію. Широко використовується для виробництва пластмас, лікарських засобів (саліцилова кислота та її похідні), барвників, вибухових речовин.

Утворені з урахуванням бензолу. За нормальних умов є тверді отруйні речовини, що мають специфічний аромат. У сучасній промисловості ці хімічні сполуки грають далеко ще не останню роль. За обсягами використання фенол та його похідні входять до двадцятки найбільш затребуваних хімічних сполук у світі. Вони широко застосовуються в хімічній та легкій промисловості, фармацевтиці та енергетиці. Тому отримання фенолу у промислових масштабах - одне з основних завдань хімічної промисловості.

Позначення фенолу

Початкова назва фенолу – карболова кислота. Пізніше ця сполука повчила назву «фенол». Формула цієї речовини представлена ​​на малюнку:

Нумерація атомів фенолу ведеться від атома вуглецю, який з'єднаний з гідроксогрупою ВІН. Послідовність триває так, щоб інші заміщені атоми отримали найменші номери. Похідні фенолу існують у вигляді трьох елементів, характеристики яких пояснюються відмінністю їх структурних ізомерів. Різні орто-, мета-, паракрезол є лише видозміною основної структури з'єднання бензольного кільця і ​​гідроксильної групи, базова комбінація якої і являє собою фенол. Формула цієї речовини в хімічному записі виглядає як C6H5OH.

Фізичні властивості фенолу

Візуально фенол є твердими безбарвними кристалами. На відкритому повітрі вони окислюються, надаючи речовині характерного рожевого відтінку. За нормальних умов фенол досить погано розчиняється у воді, але з підвищенням температури до 70 о цей показник різко зростає. У лужних розчинах ця речовина розчинна в будь-яких кількостях і за будь-яких температур.

Ці властивості зберігаються й інших сполуках, основним компонентом яких є феноли.

Хімічні властивості

Унікальні властивості фенолу пояснюються його внутрішньою структурою. У молекулі цієї хімічної речовини р-орбіталь кисню утворює єдину п-систему з бензольним кільцем. Така щільна взаємодія підвищує електронну щільність ароматичного кільця і ​​знижує цей показник атома кисню. При цьому полярність зв'язків гідроксогрупи значно збільшується, і водень, що входить до її складу, легко замінюється будь-яким лужним металом. Так утворюються різні феноляти. Ці сполуки не розкладаються водою, як алкоголяти, але їх розчини дуже схожі на солі сильних основ та слабких кислот, тому вони мають досить виражену лужну реакцію. Феноляти взаємодіють із різними кислотами, в результаті реакції відновлюються феноли. Хімічні властивості цієї сполуки дозволяють йому взаємодіяти з кислотами, утворюючи у своїй складні ефіри. Наприклад, взаємодія фенолу та оцтової кислоти призводить до утворення фінілового ефіру (феніацетату).

Широко відома реакція нітрування, в якій під впливом 20% азотної кислоти фенол утворює суміш пара-і ортонітрофенолів. Якщо впливати на фенол концентрованою азотною кислотою, виходить 2,4,6-тринитрофенол, який іноді називають пікринової кислотою.

Фенол у природі

Як самостійна речовина фенол у природі міститься в кам'яновугільній смолі та в окремих сортах нафти. Але для промислових потреб ця кількість не відіграє жодної ролі. Тому отримання фенолу штучним способом стало пріоритетним завданням багатьох поколінь учених. На щастя, цю проблему вдалося вирішити і отримати штучний фенол.

Властивості, отримання

Застосування різних галогенів дозволяє одержувати феноляти, у тому числі при подальшій обробці утворюється бензол. Наприклад, нагрівання гідроксиду натрію та хлорбензолу дозволяє отримати натрію фенолят, який при дії кислоти розпадається на сіль, воду та фенол. Формула такої реакції наведена тут:

З 6 Н 5 -CI + 2NaOH -> З 6 Н 5 -ONa + NaCl + Н 2 O

Ароматичні сульфокислоти також є джерелом отримання бензолу. Хімічна реакція проводиться при одночасному плавленні лугу та сульфокислоти. Як очевидно з реакції, спочатку утворюються феноксиди. Під час обробки сильними кислотами вони відновлюються до багатоатомних фенолів.

Фенол у промисловості

Теоретично, отримання фенолу найпростішим і багатообіцяючим способом виглядає таким чином: за допомогою каталізатора бензол окислюють киснем. Але досі каталізатор для цієї реакції так і не було підібрано. Тому нині у промисловості використовуються інші методи.

Безперервний промисловий спосіб отримання фенолу полягає у взаємодії хлорбензолу та 7% розчину їдкого натру. Отриману суміш пропускають через півторакілометрову систему труб, нагрітих до температури 300 С. Під впливом температури і високого тиску, що підтримується, вихідні речовини вступають в реакцію, в результаті якої отримають 2,4-динітрофенол та інші продукти.

Нещодавно був розроблений промисловий спосіб отримання фенолсодержащих речовин кумольним методом. Цей процес і двох етапів. Спочатку з бензолу одержують ізопропілбензол (кумол). Для цього бензол алкують за допомогою пропілену. Реакція виглядає так:

Після цього кумол окислюють киснем. На виході другої реакції одержують фенол та інший важливий продукт – ацетон.

Одержання фенолу у промислових масштабах можливе з толуолу. Для цього толуол окислюється на кисні, що міститься у повітрі. Реакція протікає у присутності каталізатора.

Приклади фенолів

Найближчі гомологи фенолів називаються крезол.

Існують три різновиди крезолів. Мета-крезол за нормальних умов є рідина, пара-крезол і орто-крезол - тверді речовини. Усі крезоли погано розчиняються у воді, а за своїми хімічними властивостями вони майже аналогічні до фенолу. У природному вигляді крезоли містяться в кам'яновугільній смолі, у промисловості їх застосовують при виробництві барвників, деяких видів пластмас.

Прикладами двоатомних фенолів можуть бути пара-, орто- і мета-гидробензолы. Всі вони є твердими речовинами, легко розчинними у воді.

Єдиний представник триатомного фенолу – пірогаллол (1,2,3-тригідроксибензол). Його формула представлена ​​нижче.

Пирогаллол є досить сильним відновником. Він легко окислюється, тому його використовують для одержання очищених від кисню газів. Ця речовина добре відома фотографам, її використовують як проявник.