воскресенье, 16 февраля 2014 г.

Фенолы.

  • История открытия фенола.
Это вещество было открыто в 1771 году. Сразу после открытия его стали использовать в качестве красителя. Текстильщики красили им свои ткани. В 1834 году немецкий химик Фридлиб Рунге обнаружил в продуктах перегонки каменноугольной смолы белое кристаллическое вещество с характерным запахом, но ему не удалось определить его состав. И только в 1841 году Огюст Лоран установил его формулу.
  • Определение фенолов.
 Соединения, в которых ароматический радикал фенил С6Н5- непосредственно связан с гидроксильной группой, отличаются по свойствам от ароматических спиртов, настолько, что их выделяют в отдельный класс органических соединений, называемый фенолами. 



  • Классификация и изомерия фенолов.
 В зависимости от числа ОН-групп различают одноатомные фенолы (например, вышеприведенные фенол и крезолы) и многоатомные. Среди многоатомных фенолов наиболее распространены двухатомные: 
Как видно из приведенных примеров, фенолам свойственна структурная изомерия (изомерия положения гидроксигруппы).
  • Физические свойства фенола.
Следствием полярности связи О–Н и наличия неподеленных пар электронов на атоме кислорода является способность гидроксисоединений к образованию водородных связей 
Это объясняет, почему у фенола довольно высокие температуры плавления (+43) и кипения (+182). Образование водородных связей с молекулами воды способствует растворимости гидроксисоединений в воде:
Способность растворяться в воде уменьшается с увеличением углеводородного радикала и от многоатомных гидроксисоединений к одноатомным. Метанол, этанол, пропанол, изопропанол, этиленгликоль и глицерин смешиваются с водой в любых соотношениях. Растворимость фенола в воде ограничена.
Для более полного представления о физических свойствах посмотрите видеоролик:



  • Строение молекулы фенола.

  •     неподеленная электронная пара атома кислорода притягивается 6-ти электронным облаком бензольного кольца, из – за чего связь О – Н еще сильнее поляризуется. Фенол- более сильная кислота, чем вода и спирты.
  •    В бензольном кольце нарушается симметричность электронного облака, электронная плотность повышается в положении 2, 4, 6. Это делает более реакционноспособными связи С - Н в положениях 2, 4, 6. и ? – связи бензольного кольца.
Рассмотрите "Взаимное влияние атомов в молекуле фенола".


  •     Химические свойства фенола.
I. Рассмотрим реакции фенола по ОН-группе:

а) кислотные свойства: 
Кислотность фенола существенно выше, чем у предельных спиртов; он реагирует как с щелочными металлами,так и с их гидроксидами (отсюда старинное название "карболовая кислота"):
Фенол, однако, является очень слабой кислотой. При пропускании через раствор фенолятов углекислого или сернистого газов выделяется фенол; такая реакция доказывает, что фенол — более слабая кислота, чем угольная и сернистая:
Кислотные свойства у фенола выражены сильнее, чем у спирта С2Н5ОН. Фенолслабая кислота (карболовая).
Фенол, однако, является очень слабой кислотой. При пропускании через раствор фенолятов углекислого или сернистого газов выделяется фенол; такая реакция доказывает, что фенол — более слабая кислота, чем угольная и сернистая:
C6H5ONa + СО2 + Н2О С6Н5ОН + NaHCO3.
! Кислотные свойства фенолов ослабляются при введении в кольцо заместителей I рода и усиливаются при введении заместителей II рода.



б) Образование сложных эфиров. 
В отличие от спиртов, фенолы не образуют сложных эфиров при действии на них карбоновых кислот; для этого используются хлорангидриды кислот:
С6Н5ОН + СН3COCl  С6Н5ОСОСН3 + HCl.

II. Реакции фенола по бензольному кольцу: 
  • взаимодействие с бромной водой: 
Реакции электрофильного замещения в феноле протекают значительно легче, чем в ароматических углеводородах. Поскольку ОН группа является ориентантом I рода, то в молекуле фенола увеличивается реакционная способность бензольного кольца в орто- и пара-положениях (при галогенировании, нитровании, поликонденсации и т.д.). Так, при действии бромной воды на фенол три атома водорода замещаются на бром, и образуется осадок 2,4,6-трибромфенола:



  • взаимодействие с азотной кислотой:
    При нитровании фенола концентрированной азотной кислотой три атома водорода замещаются на нитрогруппу, и образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота):
  • реакция поликонденсации
При нагревании фенола с формальдегидом в присутствии кислотных или основных катализаторов происходит реакция поли­конденсации, и образуется фенолформальдегидная смола — высокомолекулярное соединение с разветвленной структурой типа:
III. Качественная реакция на фенолы

  • С6Н5ОН + FeCl3 —> фиолетовое окрашивание
  •  С6Н5ОН + Br2 —> белый осадок 
  • С6Н4(ОН)2 + FeCl3 —>зеленое окрашивание
  • С6Н3(ОН)3 + FeCl3 —> красное окрашивание

  
IV. Окисление. 
Фенолы легко окисляются даже под действием кислорода воздуха. Так, при стоянии на воздухе фенол постепенно окрашивается в розовато-красный цвет. При энергичном окислении фенола хромовой смесью основным продуктом окисления является хинон. Двухатомные фенолы окисляются еще легче. При окислении гидрохинона также образуется хинон:
  • Получение фенола.
Получение фенола.
1. Получение из галогенбензолов. При нагревании хлорбензола и гидроксида натрия под давлением получают фенолят натрия, при дальнейшей обработке которого кислотой образуется фенол:
С6Н5Сl + 2NaOH    C6H5ONa + NaCl + Н2О.
2. При каталитическом окислении изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха образуются фенол и ацетон:
               (1)
Это — основной промышленный способ получения фенола.

3. Получение из ароматических сульфокислот. Реакция про­водится при сплавлении сульфокислот с щелочами. Первоначально образующиеся феноксиды обрабатывают сильными кислотами для получения свободных фенолов. Метод обычно применяют для получения многоатомных фенолов:

Применение фенол. 
  • Физиологическое действие фенола и его применение
Фенол - ядовит!!! При попадании на кожу вызывает ожоги, при этом он всасывается через кожу и вызывает отравление.
Биологическая роль соединений фенола.
Положительная
Отрицательная (токсическое действие)
  • лекарственные препараты (пурген, парацетамол)
  • антисептики (3-5 % раствор –карболовая кислота)
  • эфирные масла (обладают сильными бактерицидными и противовирусными свойствами, стимулируют иммунную систему, повышают артериальное давление: - анетол в укропе, фенхеле, анисе - карвакрол и тимол в чабреце - эвгенол в гвоздике, базилике
  • Флавоноиды (способствуют удалению радиоактивных элементов из организма)
  • фенолформальдегидные смолы
  • пестициды, гербициды, инсектициды
  • загрязнение вод фенольными отходами

Проверьте свои знания:
Источники:

Комментариев нет:

Отправить комментарий