Фенолы

 
 

 
 
 

по химии

на тему:

«Фенолы» 
 
 
 
 

Выполнил учащийся

1 курса, 17 группы

Дергачёв Андрей

  Фенолы 

  Фенолы  – органические соединения, содержащие в молекулах гидроксильную группу, связанную непосредственно с бензольным кольцом.

  

  В зависимости от числа ОН-груп в бензольном кольце бывают: одно-, двух и трёхатомные.

  Номенклатура  и изомерия

1. Тривиальная (фенол, резорцин, гидрохинон, пирокатехин)
2. Систематическая (гидроксибензол, 1,3-дигидроксибензол, 1,4-дигидроксибензол, 1,2-дигидроксибензол)

  Примеры:

            

  гидроксибензол(фенол)  1,2-дигидроксибензол 1,3-дигидроксибензол

  (бензендиол-1,2)  (бензендиол-1,3)

  (пирокатехин)  резорцин

   1,4-дигидрокибензол(бензендиол-1,4)

  гидрохинон.

  Изомерия  в многоатомных фенолах обусловлена  положением ОН-групп. 

          

  1,2,3-тригидроксибензол 1,2,4-тригидроксибзл 1,3,5-тригидроксибзл

  (бензентриол-1,2,3)  (бензентриол-1,2,4) (бензентриол-1,3,5)

  пирогаллол    оксигидрохинон   флороглюцин

  Способы получения.

  1.Фенол  получают из каменноугольной  смолы.

  2.Синтетический  путь получения фенола - кумольный метод из изопропилбензола:

  

  (кумол)   гидроперекись фенол ацетон

  изопропилбензол  кумола

  3.Гидролиз  хлорбензола (S_N) :

  

  Условия протекания реакции:

  а) давление, температура 300-350^оС, автоклав;

  б) катализатор - соль Сu +8% p-p NaOH 

  4. Получение двухатомных и трехатомных  спиртов синтетическим путём  сложнее, чем одноатомных. В  природе источником их является  сланец.Резорцин получают окислением м-диизопропилбензола, пирокатехин – окислением о-диизопропилбензола, гидрохинон – окислением п-диизопропилбензола:

  

  

  Бензолдисульфокислоты дифенолят динатриевая соль

  После кислотной обработки дифенолят легко превращается в пирокатехин.

  5. Трёхатомные фенолы , например, оксигидрохинон получают из хинона:

  

  Физические  свойства.

  Фенол – кристаллическое бесцветное вещество, трудно растворимое в Н₂О. С увеличением количества ОН-групп растворимость фенолов в Н₂О увеличивается. Ядовит, Является антисептиком, при попадании на кожу вызывает ожоги. Имеет t_плав = 43^оС. С Н₂О образует гидрат, называемый карболовой кислотой.

  Пирокатехин (1,2-бензендиол) имеет t_плав = 104^оС. При хранении темнеет. С FeCl₃ дает зелёное окрашивание, которое переходит в красное при добавлении NaHCO₃.

  Резорцин (1,3-бензендиол) имеет t_плав = 118^оС.С FeCl₃ дает фиолетовое окрашивание.

  Химические  свойства.

  Химические  свойства определяются ОН-группой и бензольным кольцом.

1. Фенолы обладают кислотными свойствами.

  В отличие от спиртов в фенолах 

    

  увеличивается поляризация связи О-Н.

    _oo

  СН₃––>O–H

    ^oo  наличие группы СН₃ уменьшает поляризацию связи в спиртах

  В молекуле фенола неподеленные пары О вступают во взаимодействие (сопряжение) с р-электронами бензольного кольца.

  

  В результате поляризация ОН-группы усиливается и отрыв атома Н облегчается. Фенол -слабая кислота, слабее, чем Н₂СО₃, СН₃СООН,

  К_Д = 1,8*10^-5 СН₃СООН

   К_Д = 4,9*10^-7 Н₂СО₃  у фенола К_Д меньше, чем кислот, но

   К_Д = 1,3*10^-10 фенол 

  К_Д = 1,8*10^-16 Н₂О  больше, чем у H₂O

  CO₂ выделяет свободный фенол из фенолятов.

  NB!!! Кислотные свойства фенола можно усилить. Для этого в бензольное кольцо вводят некоторые заместители, обладающие –J– индуктивным эффектом, например, NO₂.

  

  2,4,6-тринитрофенол  (пикриновая кислота)

  По  кислотности пикриновая кислота  приближается к минеральным кислотам.

2. Образование солей (фенолятов)

  NB!!! В отличие от спиртов фенолы реагируют с NaOH.С₆H₅OH + NaOH → С₆H₅ONa + H₂O

  фенолят натрия

  Фенолят натрия легко гидролизуется под действием кислот, даже таких слабых, как угольная кислота:

  С₆H₅OH + CO₂ + H₂O––>C₆H₅OH+NaHCO₃

3. Гидрирование

    циклогексанол

  Реакция используется для получения искусственного волокна (перлон, нейлон, капрон).

4. Реакции электрофильного замещения:

  Так как ОН-группа является ориентантом I-рода , то она направляет другие заместители в о- и n-положения, например:

  а) Реакция бромирования протекает легко в отличие от бензола, даже с бромной водой.

  

  Замещение идёт преимущественно в n-положение, получается смесь о- и n-изомеров.

  б) Реакция нитрования.

  

                     о-нитрофенол  n-нитрофенол

  Если  азотная кислота разбавленная, то при нитровании получают преимущественно  о-изомер.

  Если  кислота концентрированная, то можно  получить 2,4,6-тринитрофенол  

  

  в) Сульфирование – получение о- или п-изомеров зависит от температуры проведения реакции: 

5. Реакция алкилирования фенолов

  .

  Сначала получают более реакционноспособные феноляты, а затем проводят их алкилирование.

  C₆H₅ONa+C₂H₅Br––>C₆H₅OC₂H₅+NaBr

  Этилфеноловый эфир

6. Реакция с окисью этилена (ОЭ) – оксиэтилирование:

  

  Фениловый эфир полиэтилен гликоля ПАВ

  

  полиэтиленовые  эфиры октилфенола

  Такие эфиры являются поверхностно-активными  веществами. Технические названия: ОП-7 (n = 7), ОП-10 (n = 10)

7. Сложные эфиры фенолов можно получить только взаимодействием фенолятов с галогенангидридами кислот:

  

  Реакция протекает в пиридине. В результате получается фениловый эфир уксусной кислоты

8. ОН-группа в фенолах с трудом замещается галогеном. Облегчить процесс её замещения можно только путем введения в о- и n-положения электроотрицательной группы, например, NO₂ :

  

9. Реакции конденсации с  формальдегидом или  ароматическими альдегидами:

  а) в присутствии Н⁺ или ОН^- протекает конденсация фенола c CH₂O в о- и n-положениях. Реакция идет в две стадии. На первой стадии образуется феноло-спирт, который на второй стадии реагирует с фенолом:

  

     

  феноло-спирт

             фенолоформальдегидная смола ( новолак)

  Таким образом получают так называемые лаковые, бакелитовые смолы.

  Если  реакцию проводят при нагревании, то конденсация приводит к образованию  нерастворимого разветвленного продукта.

  б) с ароматическими альдегидами

  

  Таким образом получают красители.

  Химические  свойства многоатомных фенолов

  Химические  свойства двухатомных фенолов аналогичны свойствам одноатомных, но есть и  специфика. Она заключается в следующем:

1. Так как в молекуле имеется две ОН-группы, то двухатомные фенолы проявляют более сильные кислотные свойства, чем одноатомные. Они реагируют не только со щелочными металлами, но и их гидроксидами.
2. Для двухатомных фенолов характерна реакция образования нерастворимых солей свинца:

  

  Пирокатехин не растворимая соль свинца и пирокатехина

4. Реакции замещения и конденсации с участием атома Н бензольного кольца протекают легче, чем у фенола:

  

  1,5-дигидрокси -2,4- бензолдисульфокислота

6. Двухатомные фенолы легко окисляются, являясь сильными восстановителями:

    о-хинон

  Качественные  реакции фенолов

  Фенол и резорцин –  при взаимодействии с FeCl₃ дают фиолетовое окрашивание, образуя трифенолят (трирезорцинолят) железа, пирокатехин и гидрохинон – зелёное и жёлтое окрашивание соответственно.

  Применение  фенолов

  Фенол – используют в производстве полимеров, красителей, лекарств, взрывчатки.

  Гидрохинон  – применяют в фотографии в качестве проявителя. Является ингибитором полимеризации, а также антиокислителем жиров и масел.

  Резорцин – входит в состав красителей, используется в медицине, для синтеза поликонденсационных смол.