10.3. Фенолы

Т ермин «фенол» используется в двух значениях:

а) название соединения (оксибензол);

б) класс органических соединений, в которых гидроксил связан непосредственно с бензольным кольцом.

Ф енол – кристаллы розоватого цвета, малорастворим в воде, хорошо – в щелочах. Молекула фенола – яркий пример взаимного влияния атомов в молекуле. Из-за взаимодействия неподеленных электронных пар атома кислорода с π-электронами бензольного кольца связи (С – О) и (О – Н) имеют различную прочность (а не примерно одинаковую, как в молекуле спиртов). Связь О – Н значительно менее прочна, чем и определяются кислотные свойства фенолов: водный раствор фенола имеет кислую среду и называется карболовой кислотой:

C₆H₅OH ↔ C₆H₅O ^– + H⁺ (76)

фенол фенолят-ион

Фенол, в отличие от спиртов, легко реагирует со щелочами и некоторыми солями.

C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O (77)

фенолят натрия

3C₆H₅OH + FeCl₃ → Fe(C₆H₅O)₃ + 3HCl (78)

Последняя реакция (с FeCl₃) является качественной на фенолы: образуется фиолетовый раствор железофенольного комп­лекса.

Гидроксил, в свою очередь, влияет на свойства бензольного кольца. Фенол, в отличие от бензола, реагирует с бромом в обычных условиях и очень легко нитруется:

[ 2,4,6-трибромфенол] [2,4,6-тринитрофенол]

пикриновая кислота

Присутствие нитрогрупп делает еще более подвижным водород фенольного гидроксила: пикриновая кислота по силе приближается к серной, легко образует соли – пикраты. Это – бризантные взрывчатые вещества, используются для снаряжения капсюлей патронов и снарядов.

Повышенная подвижность атомов водорода бензольного кольца фенола в позициях 2, 4 и 6 (орто- и пара-) используется в реакциях поликонденсации фенола с формальдегидом:

2n + 2n H–C →

(–2nH₂O)

Образующиеся в результате фенолформальдегидные смолы (резолы, бакелиты) широко используются для изготовления самых различных материалов и изделий (стеклопласты, текстолиты, пенопласты, диэлектрики и др.)

Ф енолы могут быть как одноатомные (например, крезолы), так и полиоксисоединения:

ортокрезол паракрезол метакрезол резорцин пирогаллол

[2-метил- [4-метил- [3-метил- [1,3-диокси- [1,2,3-триокси-

фенол] фенол] фенол] бензол] бензол]

Получается фенол из каменноугольной смолы путем коксования и синтетически:

а) кумольный способ (1949 г.):

СН₃

│

C = O

│

СН₃

[изопропилбензол]

кумол гидроперекись кумола фенол ацетон

б) метод, разработанный в институте катализа СО РАН (1995 г.):

К этому методу пришли, решая экологическую задачу утилизации N₂O, являющегося отходом в производстве капролактама. Наилучшим раскислителем N₂O оказался бензол, превращающийся при этом в фенол почти со 100%-ным выходом.