Fenol jest. Fenole - nazewnictwo, otrzymywanie, właściwości chemiczne

W zależności od liczby grup OH w cząsteczce rozróżnia się fenole jedno-, dwu- i trójatomowe (ryc. 1)

Ryż. 1. FENOLE JEDNO-, BI- I TRICHATYCZNE

Ze względu na liczbę skondensowanych pierścieni aromatycznych w cząsteczce dzieli się je (ryc. 2) na same fenole (jeden pierścień aromatyczny – pochodne benzenu), naftole (2 skondensowane pierścienie – pochodne naftalenu), antranole (3 skondensowane pierścienie – antracen pochodne) i fenantrolami (ryc. 2).

Ryż. 2. fenole jedno- i wielojądrowe

Nazewnictwo alkoholi.

W przypadku fenoli szeroko stosowane są trywialne nazwy, które rozwinęły się w przeszłości. Nazwy podstawionych fenoli jednojądrzastych również zawierają przedrostki orto-,meta- I para -, stosowane w nomenklaturze związków aromatycznych. W przypadku bardziej złożonych związków atomy wchodzące w skład pierścieni aromatycznych są numerowane, a pozycja podstawników jest wskazywana za pomocą wskaźników cyfrowych (ryc. 3).

Ryż. 3. NOMENKLATURA FENOLI. Dla przejrzystości grupy zastępujące i odpowiadające im indeksy cyfrowe są podświetlone różnymi kolorami.

Właściwości chemiczne fenoli.

Pierścień benzenowy i grupa OH, połączone w cząsteczce fenolu, wpływają na siebie nawzajem, znacznie zwiększając swoją reaktywność. Grupa fenylowa absorbuje samotną parę elektronów z atomu tlenu w grupie OH (ryc. 4). W efekcie zwiększa się cząstkowy ładunek dodatni na atomie H tej grupy (oznaczany symbolem d+), zwiększa się polarność wiązania O–H, co objawia się wzrostem właściwości kwasowych tej grupy. Zatem w porównaniu do alkoholi fenole są silniejszymi kwasami. Częściowy ładunek ujemny (oznaczony jako d–), przenoszący się do grupy fenylowej, koncentruje się w pozycjach orto- I para-(w stosunku do grupy OH). Te punkty reakcji mogą zostać zaatakowane przez odczynniki, które grawitują w kierunku centrów elektroujemnych, tak zwane odczynniki elektrofilowe („kochające elektrony”).

Ryż. 4. ROZKŁAD GĘSTOŚCI ELEKTRONÓW W FENOLU

W rezultacie możliwe są dwa rodzaje przemian fenoli: podstawienie atomu wodoru w grupie OH i podstawienie pierścienia H-atomobenzenu. Para elektronów atomu O, przyciągnięta do pierścienia benzenowego, zwiększa siłę wiązania C–O, dlatego reakcje zachodzące wraz z zerwaniem tego wiązania, charakterystyczne dla alkoholi, nie są typowe dla fenoli.

1. Reakcje podstawienia atomu wodoru w grupie OH. Pod wpływem działania zasad fenole powstają fenolany (ryc. 5A), katalityczne oddziaływanie z alkoholami prowadzi do eterów (ryc. 5B), a w wyniku reakcji z bezwodnikami lub chlorkami kwasowymi kwasów karboksylowych powstają estry (ryc. 5C). Podczas interakcji z amoniakiem (podwyższona temperatura i ciśnienie) grupa OH zostaje zastąpiona przez NH2, powstaje anilina (ryc. 5D), a odczynniki redukujące przekształcają fenol w benzen (ryc. 5E)

2. Reakcje podstawienia atomów wodoru w pierścieniu benzenowym.

Podczas halogenowania, nitrowania, sulfonowania i alkilowania fenolu atakowane są centra o zwiększonej gęstości elektronowej (rys. 4), tj. wymiana odbywa się głównie w orto- I para- pozycje (ryc. 6).

Przy głębszej reakcji w pierścieniu benzenowym zastępuje się dwa i trzy atomy wodoru.

Szczególne znaczenie mają reakcje kondensacji fenoli z aldehydami i ketonami; zasadniczo jest to alkilowanie, które zachodzi łatwo i w łagodnych warunkach (w temperaturze 40–50 ° C, środowisko wodne w obecności katalizatorów), z atomem węgla w postać grupy metylenowej CH2 lub podstawionej grupy metylenowej (CHR lub CR2) jest wstawiona pomiędzy dwie cząsteczki fenolu. Często taka kondensacja prowadzi do powstania produktów polimerowych (ryc. 7).

Dwuatomowy fenol (nazwa handlowa bisfenol A, rys. 7) stosowany jest jako składnik do produkcji żywic epoksydowych. Kondensacja fenolu z formaldehydem jest podstawą produkcji szeroko stosowanych żywic fenolowo-formaldehydowych (fenoplasty).

Metody otrzymywania fenoli.

Fenole wyodrębnia się ze smoły węglowej, a także z produktów pirolizy węgla brunatnego i drewna (smoły). Przemysłowa metoda wytwarzania samego fenolu C6H5OH opiera się na utlenianiu kumenu węglowodoru aromatycznego (izopropylobenzenu) tlenem atmosferycznym, a następnie rozkładzie powstałego wodoronadtlenku rozcieńczonego H2SO4 (rys. 8A). Reakcja przebiega z dużą wydajnością i jest atrakcyjna, ponieważ pozwala na jednoczesne otrzymanie dwóch wartościowych technicznie produktów - fenolu i acetonu. Inną metodą jest katalityczna hydroliza halogenowanych benzenów (rys. 8B).

Ryż. 8. METODY UZYSKIWANIA FENOLU

Zastosowanie fenoli.

Jako środek dezynfekujący stosuje się roztwór fenolu (kwas karbolowy). Fenole dwuatomowe - pirokatechol, rezorcyna (ryc. 3), a także hydrochinon ( para- dihydroksybenzen) stosowane są jako środki antyseptyczne (antybakteryjne środki dezynfekcyjne), dodawane do garbników do skór i futer, jako stabilizatory olejów smarowych i gumy, a także do obróbki materiałów fotograficznych oraz jako odczynniki w chemii analitycznej.

Fenole stosuje się w ograniczonym zakresie w postaci pojedynczych związków, natomiast szerokie zastosowanie mają różne ich pochodne. Fenole służą jako związki wyjściowe do wytwarzania różnych produktów polimerowych - żywic fenolowych (ryc. 7), poliamidów, poliepoksydów. Z fenoli otrzymuje się wiele leków, np. aspirynę, salol, fenoloftaleinę, ponadto barwniki, perfumy, plastyfikatory do polimerów i środki ochrony roślin.

Michaił Lewicki

Nazwy fenoli zestawiono biorąc pod uwagę fakt, że dla struktury macierzystej, zgodnie z zasadami IUPAC, zachowano trywialną nazwę „fenol”. Numeracja atomów węgla pierścienia benzenowego rozpoczyna się od atomu bezpośrednio związanego z grupą hydroksylową (jeśli jest to najwyższa funkcja) i kontynuuje się w takiej kolejności, aby dostępne podstawniki otrzymały najniższe numery.

Monopodstawione pochodne fenolu, np. metylofenol (krezol), mogą występować w postaci trzech izomerów strukturalnych – orto-, meta- i para-krezoli.

Właściwości fizyczne.

Fenole to przeważnie substancje krystaliczne (-krezol – ciecz) w temperaturze pokojowej. Mają charakterystyczny zapach, są raczej słabo rozpuszczalne w wodzie, ale dobrze rozpuszczają się w wodnych roztworach zasad (patrz poniżej). Fenole tworzą silne wiązania wodorowe i mają dość wysokie temperatury wrzenia.

Metody uzyskiwania.

1. Preparat z halobenzenów. Po ogrzaniu pod ciśnieniem chlorobenzenu i wodorotlenku sodu otrzymuje się fenolan sodu, którego po dalszej obróbce kwasem powstaje fenol:

2. Preparat z aromatycznych kwasów sulfonowych (patrz reakcja 3 w rozdziale „Właściwości chemiczne benzenu”, § 21). Reakcję prowadzi się przez stopienie kwasów sulfonowych z zasadami. Początkowo powstałe fentlenki poddaje się działaniu mocnych kwasów w celu otrzymania wolnych fenoli. Metodę tę zwykle stosuje się do otrzymywania fenoli wielowodorotlenowych:

Właściwości chemiczne.

W fenolach p-orbital atomu tlenu tworzy pojedynczy układ z pierścieniem aromatycznym. W wyniku tego oddziaływania gęstość elektronowa atomu tlenu maleje, a zwiększa się gęstość elektronowa pierścienia benzenowego. Polaryzacja wiązania OH wzrasta, a wodór grupy OH staje się bardziej reaktywny i łatwo go zastąpić metalem nawet pod działaniem zasad (w przeciwieństwie do nasyconych alkoholi jednowodorotlenowych).

Ponadto w wyniku takiego wzajemnego oddziaływania w cząsteczce fenolu wzrasta reaktywność pierścienia benzenowego w pozycjach orto i cara w reakcjach podstawienia elektrofilowego (halogenowanie, nitrowanie, polikondensacja itp.):

1. Kwasowe właściwości fenolu objawiają się w reakcjach z zasadami (zachowano starą nazwę „kwas karbolowy”):

Fenol jest jednak bardzo słabym kwasem. Kiedy przez roztwór fenolanów przepuszcza się gazowy dwutlenek węgla lub dwutlenek siarki, uwalnia się fenol - reakcja ta dowodzi, że fenol jest słabszym kwasem niż dwutlenek węgla i dwutlenek siarki:

Kwasowe właściwości fenoli są osłabiane przez wprowadzenie do pierścienia podstawników pierwszego rodzaju i wzmacniane przez wprowadzenie podstawników drugiego rodzaju.

2. Tworzenie estrów. W przeciwieństwie do alkoholi, fenole nie tworzą estrów pod wpływem kwasów karboksylowych; W tym celu stosuje się chlorki kwasowe:

3. Halogenowanie. Gdy fenol zostanie wystawiony na działanie wody bromowej (porównaj z warunkami bromowania benzenu - § 21), powstaje osad 2,4,6-tribromofenolu:

Jest to reakcja jakościowa służąca do wykrywania fenolu.

4. Nitrowanie. Pod wpływem 20% kwasu azotowego fenol łatwo ulega przemianie w mieszaninę orto- i para-nitrofenoli. Jeśli fenol zostanie nitrowany stężonym kwasem azotowym, powstaje 2,4,6-trinitrofenol – mocny kwas (kwas pikrynowy).

5. Utlenianie. Fenole łatwo ulegają utlenieniu nawet pod wpływem tlenu atmosferycznego.

Tak więc, stojąc w powietrzu, fenol stopniowo zmienia kolor na różowawo-czerwony. Podczas energicznego utleniania fenolu mieszaniną chromu głównym produktem utleniania jest chinon. Fenole dwuatomowe utleniają się jeszcze łatwiej. Utlenianie hydrochinonu wytwarza chinon:

Wśród środków antyseptycznych szeroko stosowanych we współczesnej medycynie substancja ta zajmuje znaczące miejsce. Zastosowanie fenolu wynika z zawartego w nim bakteriobójczego kwasu węglowego (fenolu) otrzymywanego w wyniku destylacji smoły węglowej. Czysty kwas karboksylowy jest bezbarwną krystaliczną masą. Pod wpływem powietrza stopniowo nabiera różowego odcienia. Stosowanie fenolu ułatwia fakt, że substancja ta jest łatwo rozpuszczalna w wodzie, eterze, alkoholu i olejach tłuszczowych. Jego roztwory wykazują dobre działanie bakteriobójcze wobec mikroorganizmów (forma wegetatywna) i grzybów. Mają niewielki wpływ na zarodniki drobnoustrojów. Wchodząc w interakcję z białkiem komórek drobnoustrojów, fenol powoduje jego denaturację, zwiększa przepuszczalność błon komórkowych, wpływa na procesy oksydacyjne w komórce. Działanie bakteriobójcze wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i w środowisku kwaśnym.

Najczęściej substancję tę stosuje się w postaci 3-5% roztworu do dezynfekcji różnych powierzchni. Gdzie stosuje się fenol? Można go stosować w gospodarstwie domowym do dezynfekcji przedmiotów, rzeczy i podłóg. Substancji tej nie należy stosować na meble lakierowane. W instytucjach medycznych służy do przetwarzania artykułów szpitalnych, bielizny i instrumentów. Zastosowanie fenolu w postaci roztworu mydła karbolowego umożliwia leczenie dużych powierzchni obiektów użyteczności publicznej. Często stosuje się także terpentynę fenolową, fenolowo-naftową i inne mieszaniny.

Jest również szeroko stosowany w praktyce farmaceutycznej. Dlatego do konserwacji świec, leków, serum i innych leków stosuje się 0,5-0,1% fenolu. Zastosowanie fenolu w medycynie jest możliwe w przypadku niektórych poważnych chorób skóry (zapalenie mieszków włosowych, sykoza, zapalenie mieszków włosowych, liszajec paciorkowcowy), kłykcin narządów płciowych i ostrego zapalenia ucha środkowego. Fenol działa kauteryzująco i drażniąco na błony śluzowe i skórę. Lek łatwo się wchłania, a w dużych dawkach może powodować skutki toksyczne, takie jak osłabienie, zawroty głowy, zapaść i zaburzenia oddychania. Nie należy go stosować w przypadku powszechnych chorób błon śluzowych i skóry. Stosując tę ​​substancję, nie zapominaj, że łatwo wchłania się ona we wszystkich produktach spożywczych.

Fenol można również stosować w następujących postaciach:

Fenol jest czystą cieczą składającą się z mieszaniny 100 części stopionego kwasu karboksylowego i 10 części wody. Jest to różowawa lub bezbarwna oleista ciecz.

3 i 5% roztwór kwasu karboksylowego w glicerynie.

2% maść fenolowa.

Roztwór Fukortsin zawierający 0,8 części kwasu borowego; 3,9 części czystego fenolu; 7,8 części rezorcyny; 0,4 części fuksyny; 4,9 części acetonu; 9,6 części 95% alkoholu etylowego; i woda destylowana (w ilości dochodzącej do 100 części). Ten płyn dezynfekujący ma kolor czerwony i ma fenolowy zapach. Stosowany jako środek przeciwgrzybiczy i antyseptyczny. Dostępny w butelkach z ciemnego szkła o pojemności 25 ml.

Lek „Ferezol” – który zawiera fenol (60%) i trikrezol (40%). Ta brązowa oleista ciecz o zapachu fenolu ma działanie bakteriobójcze i kauteryzujące. Służy do usuwania brodawek, brodawczaków, brodawek narządów płciowych i suchych modzeli. Lek ten jest stosowany głównie w placówkach medycznych.

Przeciwwskazania do stosowania tej substancji: okres laktacji, nadwrażliwość, dzieciństwo, ciąża, rozległe zmiany na błonach śluzowych i skórze. Skutki uboczne: pieczenie, swędzenie, podrażnienie skóry. Zjawiska te eliminuje się poprzez traktowanie dotkniętych obszarów glikolem polietylenowym lub olejem roślinnym. Przechowuj fenol w ciemnym miejscu, w zamkniętych słoikach.

Właściwości kwasowo-zasadowe. Kwasowość fenoli jest znacznie wyższa (o 5-6 rzędów wielkości) niż kwasowość alkoholi. Decydują o tym dwa czynniki: większa polarność wiązania OH ze względu na fakt, że w koniugację z pierścieniem benzenowym bierze udział samotna para elektronów atomu tlenu (grupa hydroksylowa jest silnym donorem poprzez efekt +M), oraz znaczna stabilizacja powstałego jonu fenolanowego poprzez delokalizację ładunku ujemnego z udziałem układu aromatycznego:

W odróżnieniu od alkanoli, fenole pod wpływem zasad tworzą sole – fenolany, rozpuszczalne w wodnych roztworach zasad (pH > 12). Fenole są jednak słabo rozpuszczalne w wodnych roztworach wodorowęglanów metali alkalicznych (pH = 8), ponieważ w tych warunkach fenolany ulegają całkowitej hydrolizie.

Podstawowe właściwości fenolu są znacznie mniej wyraźne (o 4-5 rzędów wielkości) niż alkoholi. Wynika to z faktu, że koniugacja wolnej pary elektronów atomu tlenu z elektronami π pierścienia benzenowego w powstałym kationie zostaje przerwana:

Acylacja. Charakterystyczna dla alkoholi estryfikacja kwasami karboksylowymi w obecności H2SO4 jest w przypadku fenolu powolna ze względu na niską nukleofilowość jego centrum tlenowego. Dlatego do otrzymania estrów fenolowych stosuje się silniejsze elektrofile - chlorki kwasowe RC0C1 lub bezwodniki [(RCO) 2 0] kwasów karboksylowych w warunkach bezwodnych:

Alkilowanie fenolu. Nukleofilowość centrum tlenowego w fenolach jest znacznie wyższa niż w fenolu. Zatem podczas traktowania fenolanu sodu halogenkami alkilu powstają etery fenolowe:

Wszystkie rozważane reakcje fenoli zachodzą poprzez wiązanie OH. W organizmie nie zachodzą reakcje z rozerwaniem wiązania C-O w fenolach, czyli reakcje podstawienia grupy hydroksylowej w fenolu.

Właściwości redoksowe. Fenol łatwo utlenia się w powietrzu, powodując, że jego białe kryształy szybko zmieniają kolor na różowy. Skład powstałych produktów nie został dokładnie ustalony.

Fenole wykazują charakterystyczną reakcję barwną z FeCl3 w roztworach wodnych, dając czerwono-fioletową barwę, która znika po dodaniu mocnego kwasu lub alkoholu. Przyjmuje się, że intensywna barwa związana jest z utworzeniem złożonego związku zawierającego w sferze wewnętrznej anion fenolanowy:

W tym kompleksie, spośród wszystkich ligandów, anion fenolanowy jest najbardziej aktywnym nukleofilem i środkiem redukującym. Ma zdolność przeniesienia jednego elektronu na elektrofil i utleniacz – kation żelaza(3) – z utworzeniem w wewnętrznej sferze rodnikowego układu jonowego zawierającego rodnik fenoksylowy (C6H5O*), co prowadzi do pojawienia się intensywnego kolor:

Podobne powstawanie rodników w wewnętrznej sferze związku złożonego na skutek wewnętrznego procesu redoks może zachodzić także w kompleksach substrat-enzym organizmu. W tym przypadku cząstka rodnikowa może albo pozostać związana w sferze wewnętrznej, albo uwolnić się po opuszczeniu tej sfery.

Rozważana reakcja z FeCl3 wskazuje na łatwość utleniania fenolu, a zwłaszcza jego anionu. Fenole wielowodorotlenowe utleniają się jeszcze łatwiej. Zatem hydrochinon (zwłaszcza jego dianion) łatwo utlenia się pod wpływem atomów węgla do 1,4-benzochinonu:

Hydrochinon jest używany w fotografii, ponieważ... redukuje AgBr w emulsji fotograficznej w obszarach naświetlonych szybciej niż w obszarach nienaświetlonych.

Związki zawierające grupę 1,4-chinoidową nazywane są chinony. Chinony są typowymi utleniaczami, które tworzą równowagową sprzężoną parę redoks z odpowiednimi hydrochinonami (sekcja 9.1). Taka para w koenzymie Q bierze udział w procesie utleniania substratu na skutek odwodornienia (rozdział 9.3.3) i przeniesieniu elektronów wzdłuż łańcucha transportu elektronów z utlenionego substratu do tlenu (rozdział 9.3.4). Witaminy z grupy K, zawierające grupę naftochinonową, zapewniają krzepnięcie krwi w powietrzu.

Podstawienie elektrofilowe w pierścieniu benzenowym. Ze względu na efekt dostarczania elektronów przez grupę hydroksylową, fenol znacznie łatwiej ulega reakcjom podstawienia elektrofilowego niż benzen. Grupa hydroksylowa kieruje atak elektrofila w pozycjach o i n. Na przykład fenol odbarwia wodę bromową w temperaturze pokojowej, tworząc 2,4,6-tribromofenol:

Aktywność fenolu w reakcjach podstawienia elektrofilowego jest tak duża, że ​​reaguje on nawet z aldehydami. Ta reakcja polikondensacji leży u podstaw produkcji różnych żywic fenolowo-formaldehydowych szeroko stosowanych w przemyśle. Gdy polikondensację prowadzi się w środowisku kwaśnym, polimery bakelitowe, oraz w środowisku zasadowym, gdzie reakcja zachodzi głębiej ze względu na dużą aktywność anionu fenolanowego, - polimery rezolowe:

Najważniejsi przedstawiciele alkoholi i ich znaczenie praktyczne. Alkanole to substancje fizjologicznie czynne o działaniu narkotycznym. Efekt ten wzrasta wraz z rozgałęzianiem i wydłużaniem łańcucha węglowego, przechodząc przez maksimum w C6-C8, a także podczas przejścia od alkoholi pierwszorzędowych do drugorzędowych. Produkty przemiany alkoholi w organizmie mogą powodować działanie toksyczne.

Metanol CH 3 OH jest silną trucizną, ponieważ w przewodzie pokarmowym utlenia się do formaldehydu i kwasu mrówkowego. Już w małych dawkach (10 ml) może powodować ślepotę.

Etanol C2H5OH, potocznie nazywany po prostu alkoholem. Używanie etanolu (napojów alkoholowych) początkowo działa stymulująco, a następnie depresyjnie na centralny układ nerwowy, osłabia wrażliwość, osłabia pracę mózgu i układu mięśniowego oraz nasila reakcje. Długotrwałe i nadmierne używanie prowadzi do alkoholizmu. Mechanizm działania etanolu na organizm jest niezwykle złożony i nie został dotychczas do końca wyjaśniony. Jednakże ważnym etapem jego przemian w organizmie jest powstanie aldehydu octowego, który łatwo reaguje z wieloma ważnymi metabolitami.

Glikol etylenowy HOCH2CH2OH jest silną trucizną, gdyż produktami jego przemian w organizmie są kwas szczawiowy i inne równie toksyczne związki. Ma zapach alkoholu, dlatego można go pomylić z etanolem i spowodować poważne zatrucie. Stosowany jest w technologii jako odladzacz oraz do przygotowania płynów niezamarzających - płynów o niskiej temperaturze zamarzania, stosowanych do chłodzenia silników w okresie zimowym.

Glicerol HOCH 2 CH(OH)CH 2 OH jest nietoksyczną, lepką, bezbarwną cieczą o słodkim smaku. Wchodzi w skład większości zmydlonych lipidów: tłuszczów zwierzęcych i roślinnych, a także fosfolipidów. Stosowany jest do produkcji triazotanu glicerolu, jako zmiękczacz w przemyśle tekstylnym i skórzanym oraz jako integralna część preparatów kosmetycznych zmiękczających skórę.

Alkohole aktywne biologicznie to wiele metabolitów należących do różnych klas związków organicznych: mentol - klasa terpenów; ksylitol, sorbitol, mezoinozytol-alkohole wielowodorotlenowe; cholesterol, estradiol - steroidy.

W zależności od liczby grup OH w cząsteczce rozróżnia się fenole jedno-, dwu- i trójatomowe (ryc. 1)

Ryż. 1. FENOLE JEDNO-, BI- I TRICHATYCZNE

Ze względu na liczbę skondensowanych pierścieni aromatycznych w cząsteczce dzieli się je (ryc. 2) na same fenole (jeden pierścień aromatyczny – pochodne benzenu), naftole (2 skondensowane pierścienie – pochodne naftalenu), antranole (3 skondensowane pierścienie – antracen pochodne) i fenantrolami (ryc. 2).

Ryż. 2. fenole jedno- i wielojądrowe

Nazewnictwo alkoholi.

W przypadku fenoli szeroko stosowane są trywialne nazwy, które rozwinęły się w przeszłości. Nazwy podstawionych fenoli jednojądrzastych również zawierają przedrostki orto-,meta- I para -, stosowane w nomenklaturze związków aromatycznych. W przypadku bardziej złożonych związków atomy wchodzące w skład pierścieni aromatycznych są numerowane, a pozycja podstawników jest wskazywana za pomocą wskaźników cyfrowych (ryc. 3).

Ryż. 3. NOMENKLATURA FENOLI. Dla przejrzystości grupy zastępujące i odpowiadające im indeksy cyfrowe są podświetlone różnymi kolorami.

Właściwości chemiczne fenoli.

Pierścień benzenowy i grupa OH, połączone w cząsteczce fenolu, wpływają na siebie nawzajem, znacznie zwiększając swoją reaktywność. Grupa fenylowa absorbuje samotną parę elektronów z atomu tlenu w grupie OH (ryc. 4). W efekcie zwiększa się cząstkowy ładunek dodatni na atomie H tej grupy (oznaczany symbolem d+), zwiększa się polarność wiązania O–H, co objawia się wzrostem właściwości kwasowych tej grupy. Zatem w porównaniu do alkoholi fenole są silniejszymi kwasami. Częściowy ładunek ujemny (oznaczony jako d–), przenoszący się do grupy fenylowej, koncentruje się w pozycjach orto- I para-(w stosunku do grupy OH). Te punkty reakcji mogą zostać zaatakowane przez odczynniki, które grawitują w kierunku centrów elektroujemnych, tak zwane odczynniki elektrofilowe („kochające elektrony”).

Ryż. 4. ROZKŁAD GĘSTOŚCI ELEKTRONÓW W FENOLU

W rezultacie możliwe są dwa rodzaje przemian fenoli: podstawienie atomu wodoru w grupie OH i podstawienie pierścienia H-atomobenzenu. Para elektronów atomu O, przyciągnięta do pierścienia benzenowego, zwiększa siłę wiązania C–O, dlatego reakcje zachodzące wraz z zerwaniem tego wiązania, charakterystyczne dla alkoholi, nie są typowe dla fenoli.

1. Reakcje podstawienia atomu wodoru w grupie OH. Pod wpływem działania zasad fenole powstają fenolany (ryc. 5A), katalityczne oddziaływanie z alkoholami prowadzi do eterów (ryc. 5B), a w wyniku reakcji z bezwodnikami lub chlorkami kwasowymi kwasów karboksylowych powstają estry (ryc. 5C). Podczas interakcji z amoniakiem (podwyższona temperatura i ciśnienie) grupa OH zostaje zastąpiona przez NH2, powstaje anilina (ryc. 5D), a odczynniki redukujące przekształcają fenol w benzen (ryc. 5E)

2. Reakcje podstawienia atomów wodoru w pierścieniu benzenowym.

Podczas halogenowania, nitrowania, sulfonowania i alkilowania fenolu atakowane są centra o zwiększonej gęstości elektronowej (rys. 4), tj. wymiana odbywa się głównie w orto- I para- pozycje (ryc. 6).

Przy głębszej reakcji w pierścieniu benzenowym zastępuje się dwa i trzy atomy wodoru.

Szczególne znaczenie mają reakcje kondensacji fenoli z aldehydami i ketonami; zasadniczo jest to alkilowanie, które zachodzi łatwo i w łagodnych warunkach (w temperaturze 40–50 ° C, środowisko wodne w obecności katalizatorów), z atomem węgla w postać grupy metylenowej CH2 lub podstawionej grupy metylenowej (CHR lub CR2) jest wstawiona pomiędzy dwie cząsteczki fenolu. Często taka kondensacja prowadzi do powstania produktów polimerowych (ryc. 7).

Dwuatomowy fenol (nazwa handlowa bisfenol A, rys. 7) stosowany jest jako składnik do produkcji żywic epoksydowych. Kondensacja fenolu z formaldehydem jest podstawą produkcji szeroko stosowanych żywic fenolowo-formaldehydowych (fenoplasty).

Metody otrzymywania fenoli.

Fenole wyodrębnia się ze smoły węglowej, a także z produktów pirolizy węgla brunatnego i drewna (smoły). Przemysłowa metoda wytwarzania samego fenolu C6H5OH opiera się na utlenianiu kumenu węglowodoru aromatycznego (izopropylobenzenu) tlenem atmosferycznym, a następnie rozkładzie powstałego wodoronadtlenku rozcieńczonego H2SO4 (rys. 8A). Reakcja przebiega z dużą wydajnością i jest atrakcyjna, ponieważ pozwala na jednoczesne otrzymanie dwóch wartościowych technicznie produktów - fenolu i acetonu. Inną metodą jest katalityczna hydroliza halogenowanych benzenów (rys. 8B).

Ryż. 8. METODY UZYSKIWANIA FENOLU

Zastosowanie fenoli.

Jako środek dezynfekujący stosuje się roztwór fenolu (kwas karbolowy). Fenole dwuatomowe - pirokatechol, rezorcyna (ryc. 3), a także hydrochinon ( para- dihydroksybenzen) stosowane są jako środki antyseptyczne (antybakteryjne środki dezynfekcyjne), dodawane do garbników do skór i futer, jako stabilizatory olejów smarowych i gumy, a także do obróbki materiałów fotograficznych oraz jako odczynniki w chemii analitycznej.

Fenole stosuje się w ograniczonym zakresie w postaci pojedynczych związków, natomiast szerokie zastosowanie mają różne ich pochodne. Fenole służą jako związki wyjściowe do wytwarzania różnych produktów polimerowych - żywic fenolowych (ryc. 7), poliamidów, poliepoksydów. Z fenoli otrzymuje się wiele leków, np. aspirynę, salol, fenoloftaleinę, ponadto barwniki, perfumy, plastyfikatory do polimerów i środki ochrony roślin.

Michaił Lewicki